WO2011128159A2 - Flotation - Google Patents

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WO2011128159A2
WO2011128159A2 PCT/EP2011/053503 EP2011053503W WO2011128159A2 WO 2011128159 A2 WO2011128159 A2 WO 2011128159A2 EP 2011053503 W EP2011053503 W EP 2011053503W WO 2011128159 A2 WO2011128159 A2 WO 2011128159A2
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Voith Patent GmbH
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    • D21B1/04Fibrous raw materials or their mechanical treatment by dividing raw materials into small particles, e.g. fibres
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    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/64Paper recycling

Definitions

  • the invention relates to a flotation process for the removal of impurities in several flotation stages with the aid of gas bubbles from an aqueous
  • Pulp suspension wherein the impurities are collected in a flotation foam and removed with this.
  • pulp suspensions which are obtained at least partially from secondary raw materials, preferably waste paper.
  • the flotation process makes use of the fact that the pulp is hydrophilic and the contaminants are often hydrophobic. While the hydrophilic pulp remains in the suspension, the hydrophobic impurities with the flotation bubbles get into the floatation foam.
  • the object of the invention is therefore to enable the reliable and effective removal of contaminants even at relatively high fiber densities of more than 1%, in particular in the range between 1, 6 and 2.2%. According to the invention, this object is achieved in that vibrations are introduced at one part of the flotation stages into the pulp suspension with the gas bubbles and not at the other part of the flotation stages.
  • the vibrations fluidize the mixture, allowing the gas bubbles to rise freely and dissipate as foam.
  • vibrations are introduced at least at the last flotation stage in the flow direction into the pulp suspension with the gas bubbles.
  • Flotation stages are introduced into the pulp suspension with the gas bubbles vibrations.
  • Fiber suspension it may be advantageous if the frequency and / or the amplitude of the vibrations is variable at least in a flotation.
  • the oscillations should have a frequency between 10 and 1000, preferably between 50 and 300 Hz.
  • FIG. 1 a schematic flotation stage 1 1;
  • FIG. 1 another flotation stage 1 1 with vibrator 8 and
  • FIG. 3 shows a flotation arrangement with a plurality of flotation stages 1 1, 12.
  • the aqueous pulp suspension 1 to be floated is introduced via at least one mixing device 9 into a flotation tank 3, wherein the mixing device 9 is located in the flotation tank 3.
  • the mixing device 9 has at least one flow channel with an exemplary circular cross section for forming a stream of the
  • Boundary wall of the flow channel introduced via perpendicular to the flow direction of the flow inflow at least one stream of gas in the form of compressed air or from the flotation tank 3 originating air.
  • the purified pulp suspension 1 is discharged in the lower part of the flotation tank 3 via an outlet 5. While the flotation tank 3 according to FIG. 1 has an oval cross section, the flotation tank 3 shown in FIG. 2 has a quadrangular cross section. The pulp suspension 1 is under a pressure above the
  • Ambient pressure is pumped into the mixing device 9.
  • the mixing device 9 is arranged exmittig in the floatation container 3.
  • the Mischvornchtung 9 opens downstream in a shock diffuser 10, in which a deflection of the gassed pulp suspension 1 by about 90 ° in the horizontal and a distribution over the entire circumference (360 °) takes place.
  • the derivative 4 is designed here as a foam channel.
  • generally available internal vibrators can be used.
  • the flotation tank 3 is in the embodiment shown in Figure 2 on a vibrator 8 in the form of a vibrating table.
  • a vibrator 8 located in the lower part of the flotation tank 3, an example horizontally arranged vibrating screen 7, which is connected to a vibrator.
  • the pulp suspension 1 does not undergo several steps
  • Flotation stages 1 1 initiated vibrations.
  • the other flotation 12 work as known without vibrations.
  • Vibration input To increase the spectrum of dischargeable impurities 1 1 vibrations are passed with different amplitude and frequency in the pulp suspension 1 in the first and last flotation. This results in a maximum variety and thus a maximum scope of action with respect to the various impurities in connection with the classic flotation 12.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Flotationsverfahren zur Entfernung von Störstoffen in mehreren Flotationsstufen (11,12) mit Hilfe von Gasblasen aus einer wässrigen Faserstoffsuspension (1), wobei die Störstoffe in einem Flotationsschaum (2) gesammelt und mit diesem abgeführt werden. Dabei soll die Effizienz der Flotation dadurch verbessert werden, dass bei einem Teil der Flotationsstufen (11) in die Faserstoffsuspension (1) mit den Gasblasen Schwingungen eingeleitet werden und bei dem anderen Teil der Flotationsstufen (12) nicht.

Description

Flotation
Die Erfindung betrifft ein Flotationsverfahren zur Entfernung von Störstoffen in mehreren Flotationsstufen mit Hilfe von Gasblasen aus einer wässrigen
Faserstoffsuspension, wobei die Störstoffe in einem Flotationsschaum gesammelt und mit diesem abgeführt werden.
Verfahren der genannten Art sind seit längerer Zeit bekannt und werden
insbesondere zur Aufbereitung von Faserstoffsuspensionen eingesetzt, die zumindest teilweise aus Sekundärrohstoffen, vorzugsweise Altpapier gewonnen werden.
Bei dem Flotationsvorgang wird der Umstand genutzt, dass der Faserstoff hydrophil und die Störstoffe oft hydrophob sind. Während der hydrophile Faserstoff in der Suspension verbleibt, gelangen die hydrophoben Störstoffe mit den Flotationsblasen in den Floatationsschaum.
Neben gelösten Druckfarbenpartikeln gibt es insbesondere auch Kleber,
Kunststoffpartikel und Harze, die hydrophob sind und so über die Flotation aus der Faserstoffsuspension entfernt werden können.
Dabei hat sich herausgestellt, dass die Größe der Flotationsblasen einen
wesentlichen Einfluss auf die Wirkung des Flotationsverfahrens hat.
Große Luftblasen steigen zwar schneller als kleine, können aber weniger oder keine Störstoffe aufnehmen.
Bei Faserstoffsuspensionen mit relativ hoher Stoffdichte steigen kleine
Flotationsblasen oft zu langsam, so dass diese mit der gereinigten
Faserstoffsuspension abgeführt werden.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher die zuverlässige und effektive Entfernung von Störstoffen auch bei relativ hohen Faserstoffdichten von über 1 %, insbesondere im Bereich zwischen 1 ,6 und 2,2% zu ermöglichen. Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, dass bei einem Teil der Flotationsstufen in die Faserstoffsuspension mit den Gasblasen Schwingungen eingeleitet werden und bei dem anderen Teil der Flotationsstufen nicht.
Die Schwingungen fluidisieren das Gemisch, wodurch die Gasblasen ungehindert aufsteigen und als Schaum abgeführt werden können.
Da nicht bei allen Flotationsstufen Schwingungen eingeleitet werden, bleibt der dafür erforderliche Aufwand in wirtschaftlich vorteilhaften Grenzen.
Hinzu kommt, dass damit auch die Wirkung der Flotationsstufen verschieden ist und an die Gegebenheiten der Faserstoffsuspension angepasst werden kann.
Erst die Schwingungen ermöglichen sehr kleinen mit kleinen Partikeln beladenen Luftblasen den Aufstieg zum Flotationsschaum. Hierdurch verbreitert sich das Spektrum an Druckfarbenpartikeln, welche durch die gesamte Flotationsanlage ausgetragen werden kann, erheblich.
Dabei ist es von Vorteil, wenn zumindest bei der in Strömungsrichtung ersten Flotationsstufe in die Faserstoffsuspension mit den Gasblasen Schwingungen eingeleitet werden.
In der ersten Flotationsstufe befinden sich die meisten Druckfarbenpartikel in der Faserstoffsuspension, weshalb die Schwingungen dort auch ihre volle Wirkung entfallen können. Im Ergebnis kann oft die Gesamtanzahl der üblicherweise erforderlichen Flotationsstufen verringert werden.
Alternativ oder ergänzend kann es ebenso vorteilhaft sein, wenn zumindest bei der in Strömungsrichtung letzten Flotationsstufe in die Faserstoffsuspension mit den Gasblasen Schwingungen eingeleitet werden.
Bei der letzten Flotationsstufe befinden sich überwiegend Partikel in der
Faserstoffsuspension, die von der klassischen Flotation nicht oder nur unzureichend ausgetragen werden können. Hier lohnt sich der zusätzliche Aufwand zur
Verbesserung der Flotationseffizienz besonders.
Zur weiteren Verbesserung der Flotation und damit des Weißgrades der aus der Faserstoffsuspension hergestellten Faserstoffbahn sollte bei mehreren
Flotationsstufen in die Faserstoffsuspension mit den Gasblasen Schwingungen eingeleitet werden.
Um die Wirkung der Flotationsstufen auf die unterschiedlichen Partikel, insbesondere Druckfarbenpartikel unterschiedlich auszubilden, sollte wenigstens bei zwei
Flotationsstufen die Schwingungen unterschiedliche Frequenzen und/oder
Amplituden aufweisen.
Dies verbreitert ebenfalls das Spektrum an austragbaren Partikeln. Im Interesse einer Anpassung an Art und Umfang der Verschmutzung der
Faserstoffsuspension kann es vorteilhaft sein, wenn die Frequenz und/oder die Amplitude der Schwingungen zumindest bei einer Flotationsstufe veränderbar ist.
Eine einfache Konstruktion ergibt sich hierbei, wenn die Flotation in einem
Flotationsbehälter abläuft und der Flotationsbehälter oder Teile davon in Schwingung versetzt werden.
Alternativ oder ergänzend ist kann es ebenso vorteilhaft sein, wenn sich zumindest eine Schwingungsquelle in der Faserstoffsuspension befindet. Dabei sollten die Schwingungen eine Frequenz zwischen 10 und 1000, vorzugsweise zwischen 50 und 300 Hz haben.
Besonders vorteilhaft ist die Anwendung des Verfahrens oder der Vorrichtung bei Faserstoffsuspensionen mit einer Faserstoffdichte von über 1 ,3%, insbesondere über 1 ,5%. Nachfolgend soll die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der beigefügten Zeichnung zeigt:
Figur 1 : eine schematische Flotationsstufe 1 1 ;
Figur 2: eine andere Flotationsstufe 1 1 mit Vibrator 8 und
Figur 3: eine Flotationsanordnung mit mehreren Flotationsstufen 1 1 ,12.
In allen Fällen wird die zu flotierende, wässrige Faserstoffsuspension 1 über wenigstens eine Mischvorrichtung 9 in einen Flotationsbehälter 3 eingeleitet, wobei sich die Mischvorrichtung 9 im Flotationsbehälter 3 befindet.
Die Mischvorrichtung 9 besitzt hierzu zumindest einen Strömungskanal mit beispielhaft kreisförmigen Querschnitt zur Ausbildung eines Stromes der
Faserstoffsuspension 1 .
In diesen Strom der Faserstoffsuspension 1 wird von mehreren Seiten der
Begrenzungswand des Strömungskanals über senkrecht zur Strömungsrichtung des Stromes verlaufende Einströmkanäle zumindest je ein Strom von Gas in Form von Druckluft oder aus dem Flotationsbehälter 3 stammender Luft eingeleitet.
Durch diese intensive Begasung werden in der Faserstoffsuspension 1 Gasblasen erzeugt, was dazu führt, dass die flotierbaren Störstoffe zusammen mit den
Gasblasen im Flotationsbehälter 3 aufsteigen, sich im Flotationsschaum 2 sammeln und als Rejekt über die Ableitung 4 abgeführt werden.
Die gereinigte Faserstoffsuspension 1 wird im unteren Teil des Flotationsbehälters 3 über einen Auslauf 5 abgeführt. Während der Flotationsbehälter 3 gemäß Figur 1 einen ovalen Querschnitt aufweist, hat der in Figur 2 dargestellte Flotationsbehälter 3 einen viereckigen Querschnitt. Dabei wird die Faserstoffsuspension 1 unter einem Druck, der über dem
Umgebungsdruck liegt, in die Mischvorrichtung 9 eingepumpt. Mit Vorteil ist die Mischvorrichtung 9 exmittig im Floationsbehälter 3 angeordnet. Die Mischvornchtung 9 mündet stromabwärts in einen Stoßdiffusor 10, in dem eine Umlenkung der begasten Faserstoffsuspension 1 um etwa 90 ° in die Waagerechte und eine Verteilung auf den gesamten Umfang(360°) erfolgt. Die Ableitung 4 ist hier als Schaumrinne ausgebildet.
Zur Steigerung der Effizienz der Flotation, insbesondere bei Gesamtstoffdichten von über 1 ,3% werden in die Faserstoffsuspension 1 Schwingungen eingeleitet. Durch die Schwingungen wird das Gemisch von Gas und Faserstoffsuspension 1 fluidisiert, weshalb die Gasblasen ungehindert aufsteigen und gemeinsam mit den Störstoffen als Schaum abgeführt werden können.
Dies Schwingungseinleitung erfolgt bei Figur 1 über mehrere, zwischen der
Mischvorrichtung 9 und der Ableitung 4 im unteren Bereich des Flotationsbehälters 3 angeordnete Vibrationselemente in Form von Vibrationsstäben 6. Dabei können allgemein verfügbare Innenrüttler zur Anwendung kommen.
Deren Lage, Amplitude und Frequenz kann speziell auf die Gegebenheiten im
Flotationsbehälter 3 angepasst werden.
Im Gegensatz hierzu steht der Flotationsbehälter 3 bei der in Figur 2 gezeigten Ausführung auf einem Vibrator 8 in Form eines Rütteltisches. Außerdem befindet sich im unteren Teil des Flotationsbehälters 3 ein beispielhaft waagerecht angeordnetes Vibrationssieb 7, welches mit einem Vibrator verbunden ist.
Durch diese Kombination werden vom Rütteltisch Schwingungen auf die gesamte Faserstoffsuspension 1 und von dem Vibrationssieb 7 auf einen speziellen Bereich im Flotationsbehälter 3 übertragen.
Im Allgemeinen durchläuft die Faserstoffsuspension 1 mehrere nicht
notwendigerweise, wie in Figur 3 gezeigt, direkt hintereinander angeordnete
Flotationsstufen 1 1 ,12. Um das Spektrum der durch diese Flotationsstufen 1 1 ,12 austragbaren Störstoffe insbesondere hinsichtlich ihrer Größe zu erweitern, werden bei einigen
Flotationsstufen 1 1 Schwingungen eingeleitet. Die anderen Flotationsstufen 12 arbeiten wie bekannt ohne Schwingungen.
Dies minimiert den Aufwand für die Schwingungserzeugung und ist in Summe sehr effizient.
Wegen der hohen Störstoffkonzentration am Beginn der Flotation werden bei der ersten Flotationsstufe 1 1 Schwingungen in die Faserstoffsuspension 1 eingeleitet. Am Ende der Flotation befinden sich überwiegend schwer flotierbare Störstoffe in der Faserstoffsuspension 1 , welche meist sehr klein sind. Um diese zumindest teilweise entfernen zu können, arbeitet auch die letzte Flotationsstufe 1 1 mit
Schwingungseinleitung. Zur Vergrößerung des Spektrums an austragbaren Störstoffen werden bei der ersten und letzten Flotationsstufe 1 1 Schwingungen mit unterschiedlicher Amplitude und Frequenz in die Faserstoffsuspension 1 geleitet. Damit ergibt sich auch in Verbindung mit den klassischen Flotationsstufen 12 eine maximale Vielfalt und damit ein maximaler Wirkumfang hinsichtlich der verschiedenen Störstoffe.

Claims

Patentansprüche
1 . Flotationsverfahren zur Entfernung von Störstoffen in mehreren Flotationsstufen (1 1 ,12) mit Hilfe von Gasblasen aus einer wässrigen Faserstoffsuspension (1 ), wobei die Störstoffe in einem Flotationsschaum (2) gesammelt und mit diesem abgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Teil der
Flotationsstufen (1 1 ) in die Faserstoffsuspension (1 ) mit den Gasblasen
Schwingungen eingeleitet werden und bei dem anderen Teil der Flotationsstufen (12) nicht.
2. Flotationsverfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest bei der ersten Flotationsstufe (1 1 ) in die Faserstoffsuspension (1 ) mit den
Gasblasen Schwingungen eingeleitet werden.
3. Flotationsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest bei der letzten Flotationsstufe (1 1 ) in die Faserstoffsuspension (1 ) mit den Gasblasen Schwingungen eingeleitet werden.
4. Flotationsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass bei mehreren Flotationsstufen (1 1 ) in die
Faserstoffsuspension (1 ) mit den Gasblasen Schwingungen eingeleitet werden.
5. Flotationsverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens bei zwei Flotationsstufen (1 1 ) die Schwingungen unterschiedliche Frequenzen aufweisen.
6. Flotationsverfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens bei zwei Flotationsstufen (1 1 ) die Schwingungen unterschiedliche Amplituden aufweisen.
7. Flotationsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz der Schwingungen zumindest bei einer Flotationsstufe (1 1 ) veränderbar ist.
8. Flotationsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Amplitude der Schwingungen zumindest bei einer Flotationsstufe (1 1 ) veränderbar ist.
9. Flotationsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Flotation in einem Flotationsbehälter (3) abläuft und der Flotationsbehälter (3) oder Teile davon in Schwingung versetzt werden.
10. Flotationsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass sich zumindest eine Schwingungsquelle in der
Faserstoffsuspension (1 ) befindet.
1 1 .Flotationsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Schwingungen eine Frequenz zwischen 10 und 1000, vorzugsweise zwischen 50 und 300 Hz haben.
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