DE102009030734A1

DE102009030734A1 - Flotationsvorrichtung

Info

Publication number: DE102009030734A1
Application number: DE102009030734A
Authority: DE
Inventors: Martin Dr. Störzer
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2009-06-13
Filing date: 2009-06-26
Publication date: 2010-12-16
Also published as: DE102009031611A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Flotationsvorrichtung zur Entfernung von Störstoffen mit Hilfe von Gasblasen aus einer wässrigen Faserstoffsuspension (1) in einem Flotationsbehälter (3), welcher mindestens eine Ableitung (4) für den gebildeten Flotationsschaum (2) mit den Störstoffen, zumindest einen Auslauf (5) für die gereinigte Faserstoffsuspension (1) und wenigstens einen in den Flotationsbehälter (3) hineinreichenden Vibrator (8) besitzt.
Dabei soll die Effizienz der Flotation insbesondere bei Stoffdichten von über 1,3% dadurch verbessert werden, dass der maximale Abstand zwischen der Behälterwand des Flotationsbehälters (3) und dem nächstgelegenen Vibrator (8) zumindest überwiegend maximal 200 cm beträgt und/oder dass der maximale Abstand zwischen zwei Vibratoren (8) im Flotationsbehälter (3) zumindest überwiegend maximal 200 cm beträgt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Flotationsvorrichtung zur Entfernung von Störstoffen mit Hilfe von Gasblasen aus einer wässrigen Faserstoffsuspension in einem Flotationsbehälter, welcher mindestens eine Ableitung für den gebildeten Flotationsschaum mit den Störstoffen, zumindest einen Auslauf für die gereinigte Faserstoffsuspension und wenigstens einen in den Flotationsbehälter hineinreichenden Vibrator besitzt.
Derartige Vorrichtungen sind aus der nicht vorveröffentlichten DE 10 2008 062 198.6 bekannt und können insbesondere zur Aufbereitung von Faserstoffsuspensionen eingesetzt werden, 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 Stoffdichten von über 1%, insbesondere im Bereich zwischen 1,6 und 2,2% zu ermöglichen.
Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, dass der maximale Abstand zwischen der Behälterwand des Flotationsbehälters und dem nächstgelegenen Vibrator zumindest überwiegend maximal 200 cm beträgt und/oder dass der maximale Abstand zwischen zwei Vibratoren im Flotationsbehälters zumindest überwiegend maximal 200 cm beträgt.
Die Schwingungen wirken der Flockenbildung entgegen und fördern das Aufsteigen der Gasblasen mit den Störstoffen.
Dies erhöht die Effizienz der Flotation erheblich.
Will man dies möglichst optimal nutzen, so kann durch die Einhaltung der maximalen Abstände dafür gesorgt werden, dass die Dämpfung der Schwingungen durch die Faserstoffsuspension sich nicht zu stark auswirken kann. Da eine derart begrenzte Reichweite der Vibratoren genügt, ist auch der Energieeinsatz bei denselben akzeptabel.
Des weiteren erlaubt die geringe erforderliche Leistung der Vibratoren auch kleine und kostengünstige Konstruktionen.
Zur Schwingungserzeugung dienen Schwingungsgeber, die direkt, d. h. durch mechanischen Kontakt oder indirekt über ein Medium, insbesondere die Faserstoffsuspension mit dem oder den Vibratoren gekoppelt sein können.
Die Effizienz der Flotation kann natürlich unter Berücksichtigung der Leistung der Vibratoren noch verbessert werden, wenn der maximale Abstand zwischen der Behälterwand des Flotationsbehälters und dem nächstgelegenen Vibrator zumindest überwiegend maximal 100 cm, vorzugsweise maximal 60 cm beträgt und/oder wenn der maximale Abstand zwischen zwei Vibratoren im Flotationsbehälter zumindest überwiegend maximal 100 cm, vorzugsweise maximal 60 cm beträgt.
Der maximale Abstand sollte auch in Abhängigkeit von der Stoffdichte der Faserstoffsuspension festgelegt werden. Je höher die Stoffdichte um so kleiner sollte auch der maximale Abstand sein.
Besondere Vorteile bietet die Anwendung der Vorrichtung bei Faserstoffsuspensionen mit einer Stoffdichte von über 1,3%, insbesondere über 1,5%.
Allerdings sollte der minimale Abstand zwischen der Behälterwand des Flotationsbehälters und dem nächstgelegenen Vibrator zumindest 5 cm, vorzugsweise wenigstens 20 cm betragen. Auf diese Weise wird eine zu große Schallentwicklung verhindert, welche die Umgebung erheblich beeinträchtigen kann.
Besonders gute Ergebnisse haben sich ergeben, wenn die Frequenz des Vibrators zwischen 1 und 1000, vorzugsweise zwischen 100 und 300 Hz und/oder die Amplitude der Schwingungen zwischen 0,1 und 100, vorzugsweise zwischen 0,5 und 5 mm liegt.
Vor allem bei relativ geringen Stoffdichten kann es zur Begrenzung des Aufwandes genügen, wenn die Schwingungen von nur einem Vibrator eingeleitet werden.
Insbesondere bei großen Flotationsbehälters und/oder kleinen Vibratoren ist es für die Gewährleistung einer ausreichenden Wirkung der Schwingungen von Vorteil, wenn sich mehrere Vibratoren in der Faserstoffsuspension befinden.
Je nach Form und Größe des Flotationsbehälters können auch unterschiedlich ausgebildete Vibratoren mit Vorteil zum Einsatz kommen.
Eine besonders einfache Konstruktion ergibt sich wenn der Vibrator von einem Stab oder einem vorzugsweise im Flotationsbehälter gespannten Draht gebildet wird. Dabei können nur ein oder beide Enden mit einem Schwingungsgeber gekoppelt sein.
Eine hinsichtlich der Erstreckung in der Faserstoffsuspension umfassendere Wirkung der Vibratoren lässt sich erreichen, wenn diese als Gitter, Sieb oder als Platte ausgebildet sind.
Es kann des Weiteren von Vorteil sein, wenn zumindest eine, von einem Strom der Faserstoffsuspension durchströmte Mischvorrichtung zur Zuführung wenigstens eines Stromes von Gas vorhanden ist, welche gleichzeitig als Vibrator dient.
Auch Kombinationen von verschieden geformten Vibratoren können mit Vorteil einsetzbar sein.
Ebenso kann es vorteilhaft sein, wenn die Lage der Vibratoren im Flotationsbehälter insbesondere zur Anpassung an sich ändernde Bedingungen im Flotationsbehälter veränderbar ist.
Im Interesse der gleichen Wirkung der Vibrationen sollten die Schwingungsgeber Schwingungen der gleichen Frequenz und/oder übereinstimmender Amplitude erzeugen.
Allerdings kann es in Abhängigkeit vom Einbauort der Vibratoren zur Erzielung spezieller Wirkungen durchaus vorteilhaft sein, wenn die Schwingungsgeber Schwingungen verschiedener Frequenz und/oder unterschiedlicher Amplitude erzeugen.
Davon unabhängig kann es zur Beeinflussung der Flotation von Vorteil sein, wenn Frequenz und/oder Amplitude der Schwingungen veränderbar ist. Dies erlaubt eine Steuerung in Abhängigkeit vom Flotationsergebnis oder der speziellen Beschaffenheit der Faserstoffsuspension.
Nachfolgend soll die Erfindung an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der beigefügten Zeichnung zeigen:
1 und 2: eine schematische Drauf- und Seitenansicht einer Flotationsvorrichtung und
3 und 4: eine andere Flotationsvorrichtung mit Vibrator 8.
In beiden Fällen wird die zu flotierende, wässrige Faserstoffsuspension 1 über wenigstens eine Mischvorrichtung 7 in einen Flotationsbehälter 3 eingeleitet, wobei sich die Mischvorrichtung 7 im Flotationsbehälter 3 befindet.
Die Mischvorrichtung 7 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.
Dabei wird die Faserstoffsuspension 1 unter einem Druck, der über dem Umgebungsdruck liegt, in die Mischvorrichtung 7 eingepumpt. Mit Vorteil ist die Mischvorrichtung 7 wie hier exmittig im Floationsbehälter 3 angeordnet.
Die Mischvorrichtung 7 mündet stromabwärts in einen Stoßdiffusor, 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 Flotations, insbesondere bei Stoffdichten von über 1,3% werden in die Faserstoffsuspension 1 Schwingungen eingeleitet.
Dies erfolgt über Vibratoren 8, die mechanisch mit Schwingungsgebern gekoppelt sind. Die Schwingungen sollen dabei das Aufsteigen der Gasblasen auch bei hohen Stoffdichten unterstützen und so das Flotationsergebnis verbessern.
Die Lage, Amplitude und Frequenz der Schwingungen können speziell auf die Gegebenheiten im Flotationsbehälter 3 angepasst werden.
Bei der in den 1 und 2 gezeigten Flotationsanordnung wird der Vibrator 8 von einem Raumgitter gebildet, welches sich gänzlich in der Faserstoffsuspension 1 befindet. Dieses Raumgitter kann aus Stäben oder gespannten Drähten konstruiert sein.
Dabei kann das Raumgitter an einem oder mehreren Punkten mit einem Schwingungsgeber verbunden sein.
Durch das Raumgitter kann gewährleistet werden, dass die Faserstoffsuspension 1 umfassend von den Schwingungen durchsetzt wird. Der Abstand zwischen den parallelen Gitterelementen ist dabei kleiner als 50 cm.
Zur Vereinfachung der Konstruktion kann der Vibrator 8 aber auch als flächiges Gitter ausgebildet sein, welches sich vorzugsweise waagerecht oder wenigstens zur Senkrechten geneigt erstreckt.
Im Gegensatz hierzu wird der Vibrator 8 bei der in den 3 und 4 gezeigten Ausführung von mehreren parallelen und sich senkrecht im Flotationsbehälter 3 erstreckenden Platten gebildet.
Auch hier liegt der Abstand zwischen den Platten im Interesse einer umfassenden Wirkung derselben unter 50 cm.
Sollten eine oder mehrere Platten waagerecht angeordnet sein, so ist dies in der Regel nur unterhalb der Mischvorrichtung 7 möglich.
In beiden Fällen füllt der Vibrator 8 den Flotationsbehälter 3 weitestgehend aus, wobei der Mindestabstand zur Behälterwand des Flotationsbehälters 3 allerdings zwischen 50 und 100 cm liegt.
Im Ergebnis wird die Schwingungswirkung hierdurch gleichmäßig in dem Flotationsbehälter 3 verteilt.
Dabei sollten die Vibratoren 8 aus Materialien bestehen, die die Wechselbeanspruchung durch die Schwingungen auch ausreichend lange überstehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102008062198 [0002]

Claims

Flotationsvorrichtung zur Entfernung von Störstoffen mit Hilfe von Gasblasen aus einer wässrigen Faserstoffsuspension (1) in einem Flotationsbehälter (3), welcher mindestens eine Ableitung (4) für den gebildeten Flotationsschaum (2) mit den Störstoffen, zumindest einen Auslauf (5) für die gereinigte Faserstoffsuspension (1) und wenigstens einen in den Flotationsbehälter (3) hineinreichenden Vibrator (8) besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Abstand zwischen der Behälterwand des Flotationsbehälters (3) und dem nächstgelegenen Vibrator (8) zumindest überwiegend maximal 200 cm beträgt.
Flotationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Abstand zwischen der Behälterwand des Flotationsbehälters (3) und dem nächstgelegenen Vibrator (8) zumindest überwiegend maximal 100 cm, vorzugsweise maximal 60 cm beträgt.
Flotationsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der minimale Abstand zwischen der Behälterwand des Flotationsbehälters (3) und dem nächstgelegenen Vibrator (8) zumindest 5 cm, vorzugsweise wenigstens 20 cm beträgt.
Flotationsvorrichtung zur Entfernung von Störstoffen mit Hilfe von Gasblasen aus einer wässrigen Faserstoffsuspension (1) in einem Flotationsbehälter (3), welcher mindestens eine Ableitung (4) für den gebildeten Flotationsschaum (2) mit den Störstoffen, zumindest einen Auslauf (5) für die gereinigte Faserstoffsuspension (1) und wenigstens einen in den Flotationsbehälter (3) hineinreichenden Vibrator (8) besitzt, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Abstand zwischen zwei Vibratoren (8) im Flotationsbehälters (3) zumindest überwiegend maximal 200 cm beträgt.
Flotationsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Abstand zwischen zwei Vibratoren (8) im Flotationsbehälter (3) zumindest überwiegend maximal 100 cm, vorzugsweise maximal 60 cm beträgt.
Flotationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz des Vibrators (8) zwischen 1 und 1000, vorzugsweise zwischen 100 und 300 Hz liegt.
Flotationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude der Schwingungen zwischen 0,1 und 100, vorzugsweise zwischen 0,5 und 5 mm liegt.
Flotationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich in der Faserstoffsuspension (1) mehrere Vibratoren (8) befinden.
Flotationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Vibrator (8) von einem Stab oder einem vorzugsweise im Flotationsbehälter (3) gespannten Draht gebildet wird.
Flotationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Vibrator (8) als Gitter oder Sieb ausgebildet ist.
Flotationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Vibrator (8) von einer Platte gebildet wird.
Flotationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine, von einem Strom der Faserstoffsuspension (1) durchströmte Mischvorrichtung (7) zur Zuführung wenigstens eines Stromes von Gas vorhanden ist, welche als Vibrator (8) dient.
Flotationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage des Vibrators (8) im Flotationsbehälter (3) veränderbar ist.
Anwendung der Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche bei Faserstoffsuspensionen (1) mit einer Stoffdichte von über 1,3%, insbesondere über 1,5%.