DE19831530C1 - Flotation for cleaning fiber suspensions of used paper for recycling uses additional and larger gas bubbles to carry up the foreign matter with the air bubbles into a floating foam for removal - Google Patents
Flotation for cleaning fiber suspensions of used paper for recycling uses additional and larger gas bubbles to carry up the foreign matter with the air bubbles into a floating foam for removalInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Flotation von Störstoffen aus einer wässrigen Faserstoffsuspension gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for flotation of contaminants from an aqueous Fibrous suspension according to the preamble of claim 1.
Verfahren der genannten Art werden verwendet, um aus einer faserstoffhaltigen Suspension zumindest einen Teil der darin suspendierten Störstoffteilchen auszuscheiden. Bekanntlich wird bei einer Flotation ein die auszuscheidenden Stoffe enthaltender Schaum oder Schwimmschlamm gebildet. Ein typischer Anwendungsfall eines derartigen Verfahrens ist die Aufbereitung von einer aus bedrucktem Altpapier gewonnenen wässrigen Papier-Faserstoffsuspension, in der die Druckfarbenpartikel bereits von Fasern abgelöst sind, so daß sie sich ausflotieren lassen. Der hier beschriebene Flotationsvorgang nutzt die Unterschiede zwischen Faserstoff und unerwünschten Feststoffteilchen in der Art, daß der Faserstoff aufgrund seiner Hydrophilie in der Faserstoffsuspension verbleibt, während die angesprochenen Feststoffteilchen hydrophob sind und deshalb zusammen mit den Luftblasen in den Schaum gelangen. Neben den Druckfarbenpartikeln gibt es auch eine Vielzahl weiterer Stoffe, die hydrophob sind und sich daher durch Flotation von dem Faserstoff trennen lassen. Solche Stoffe sind insbesondere Kleber, feine Kunststoffpartikel und eventuell auch Harze. Wenn durch das Flotationsverfahren Fasern von Verunreinigungen getrennt, also nicht alle Feststoffpartikel aussortiert werden sollen, spricht man von selektiver Flotation. Der ebenfalls benutzte Begriff "Flotationsdeinking" wird in der Regel nicht nur für die Entfernung von Druckfarbenpartikeln (ink = Druckfarbe), sondern auch allgemeiner für die selektive Flotation von Verunreinigungen aus Faserstoffsuspensionen verwendet.Methods of the type mentioned are used to make from a fibrous Suspension at least a part of the contaminant particles suspended therein to be eliminated. As is known, during flotation, the substances to be separated out containing foam or floating mud. A typical application One such method is the processing of one from printed waste paper obtained aqueous paper pulp suspension in which the ink particles are already detached from fibers so that they can float out. This here The flotation process described uses the differences between fiber and undesirable solid particles in such a way that the fibrous material due to its Hydrophilicity remains in the pulp suspension, while those addressed Solid particles are hydrophobic and therefore together with the air bubbles in the Foam. In addition to the ink particles, there are many more Substances that are hydrophobic and therefore separate from the fibrous material by flotation to let. Such substances are in particular glue, fine plastic particles and possibly also resins. If fibers are separated from impurities by the flotation process, So not all solid particles should be sorted out, one speaks of selective Flotation. The term "flotation thinking", which is also used, is usually not used only for the removal of ink particles (ink = ink), but also more generally for the selective flotation of contaminants Fibrous suspensions used.
Der Stand der Technik bezüglich Flotationsverfahren für Faserstoffsuspensionen ist bereits sehr weit fortgeschritten. Daher gibt es Lösungen, welche durchaus geeignet sind, einen großen Teil der Feststoffpartikel durch Flotation zu entfernen. Dabei hat sich unter anderem herausgestellt, daß die Blasengröße einen ganz wesentlichen Einfluß auf die Wirkung des Flotationsverfahrens hat. Diesbezügliche Hinweise finden sich z. B. in dem Fachaufsatz R. Klein, u. a., "Beitrag zur Bewertung des Einflusses der Luftblasengröße auf das Deinkingergebnis", in Wochenblatt für Papierfabrikation 21, 1994, Seiten 839 bis 845. In dieser Publikation werden nämlich Angaben gemacht, wie sich die Aufstiegsgeschwindigkeit von Luftblasen aus deren Größe und den sonstigen Bedingungen ergibt. Bekanntlich steigen große Luftblasen schneller auf als kleine.The state of the art with regard to flotation processes for fiber suspensions has already progressed very far. There are therefore solutions which are quite suitable for removing a large part of the solid particles by flotation. It has been found, among other things, that the bubble size has a very significant influence on the effect of the flotation process. Relevant information can be found e.g. B. in the specialist article R. Klein, et al., "Contribution to the Evaluation of the Influence of the Bubble Size on the Deinking Result", in Wochenblatt für Papierfabrikation 21 , 1994, pages 839 to 845. This publication provides information on how the rate of ascent changes Air bubbles result from their size and other conditions. As is well known, large air bubbles rise faster than small ones.
Auch in einem weiteren Fachaufsatz H. Britz, "Flotationsdeinking - Grundlagen und Systemeinbindung", in Wochenblatt für Papierfabrikation 10, 1993, Seiten 394 bis 401 wird auf dieses Phänomen eingegangen mit dem weitergehenden Hinweis, daß es von Vorteil ist, ein breites Luftblasenspektrum zu erzeugen, um die Flotation eines breiten Druckfarben-Größenspektrums zu begünstigen. Erreicht werden soll das gemäß dieser Publikation durch einen relativ großen Prozeßluft-Volumenstrom (ca. 60%, bezogen auf den Suspensionsvolumenstrom), der vor der Flotation in die Suspension eingemischt wird.Another phenomenon, H. Britz, "Flotation Thinking - Fundamentals and System Integration", in Wochenblatt für Papierfabrikation 10 , 1993, pages 394 to 401 deals with this phenomenon with the further indication that it is advantageous to generate a broad spectrum of air bubbles to favor the flotation of a wide range of inks. According to this publication, this is to be achieved by a relatively large process air volume flow (approx. 60%, based on the suspension volume flow), which is mixed into the suspension before flotation.
In vielen Fällen werden relativ kleine Luftblasen verwendet, weil das zumindest zur Entfernung eines speziellen Teils der Störstoffpartikel erforderlich ist. Da gleichzeitig aus ökonomischen Gründen eine Faserstoffsuspension mit relativ hohem Faserstoffgehalt flotiert werden soll, z. B. ca. 2%, kann es passieren, daß die kleinen Luftblasen zwar bestimmungsgemäß mit Störstoffpartikeln in Berührung gebracht werden, diese also ausflotieren könnten. Wegen ihrer geringen Steigtendenz jedoch, die mit dem kleinen Gasblasenvolumen zusammenhängt, dauert das Aufsteigen dann zu lange. Es kann sogar passieren, daß diese Luftblasen in der Faserstoffsuspension stecken bleiben.In many cases, relatively small air bubbles are used because at least for the Removal of a specific part of the contaminant particles is required. Because at the same time a fiber suspension with a relatively high fiber content for economic reasons to be floated, e.g. B. about 2%, it may happen that the small air bubbles intended to be brought into contact with contaminant particles, that is to say could float out. Because of their low tendency to climb, however, that with the small Gas bubble volume is related, the ascent then takes too long. It can even happen that these air bubbles get stuck in the fiber suspension.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein neues Flotationsverfahren zu schaffen, mit dem es gelingt, auch bei relativ kleinen Luftblasen und relativ hoher Stoffdichte die Störstoffpartikel zuverlässig und effektiv zu entfernen.It is an object of the invention to create a new flotation process with which it succeeds even with relatively small air bubbles and relatively high consistency Remove contaminant particles reliably and effectively.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.This object is achieved by the features mentioned in the characterizing part of claim 1 solved.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, die zur Anlagerung von Störstoffen bestimmten Gasblasen bezüglich ihrer Größe zu optimieren und unter solchen Bedingungen mit der Suspension zu vermischen, daß eine optimale Anlagerung der Störstoffe an die Luftblasen erfolgen kann. Hierzu ist bekanntlich ein bestimmtes Maß an Energieeinsatz erforderlich. Die zusätzlich gebildeten Treibblasen hingegen können in ihrer Steigtendenz auf die Lösung der Aufgabe abgestimmt werden, nämlich die mit Störstoff beladenen Flotationsblasen möglichst effektiv in den Flotationsschaum aufsteigen zu lassen. Dabei ist es unerheblich, ob ein Flotationsverfahren verwendet wird, welches lediglich mit Hilfe der Erdschwere arbeitet oder ob das Kraftfeld durch Zentrifugalkräfte verstärkt wird. Im letztgenannten Falle sind Begriffe wie oberhalb und unterhalb bezüglich des Schwerefeldes zu interpretieren.With the help of the method according to the invention, it is possible for the addition of Contaminants optimize certain gas bubbles with regard to their size and under such conditions to mix with the suspension that optimal attachment the contaminants can occur in the air bubbles. As you know, there is a specific one Level of energy use required. The additional bubbles formed, however can be adjusted in their rising tendency to the solution of the task, namely the flotation bubbles loaded with contaminant as effectively as possible in the flotation foam to let it rise. It is irrelevant whether a flotation process is used which works only with the help of the earth's gravity or whether the force field through Centrifugal forces are increased. In the latter case terms are as above and to interpret below regarding the gravity field.
Die Erfindung und ihre Vorteile werden erläutert anhand von Zeichnungen. Dabei zeigen:The invention and its advantages are explained with reference to drawings. Show:
Fig. 1 die Durchführung des Verfahrens anhand eines schematisch dargestellten Flotationsbehälters; Fig. 1, the implementation of the method with reference to a flotation vessel schematically illustrated;
Fig. 2 Verhalten der Blasen während der erfindungsgemäß durchgeführten Flotation; Fig. 2 behavior of the bubbles during flotation according to the invention carried out;
Fig. 3 eine Variante zur Blasenzugabe; Fig. 3 shows a variant to the bladder addition;
Fig. 4 ein spezielles zur Erfindung geeignetes Mischrohr. Fig. 4 shows a special mixing tube suitable for the invention.
In Fig. 1 ist ein Flotationsgefäß 1 dargestellt, welches hier eine ovale Querschnittsform hat und im wesentlichen geschlossen ist. Das Flotationsgefäß 1 ist zum Teil mit faserstoffhaltiger Suspension S gefüllt, in welche ein Mischrohr 8 eintaucht. Dieses dient der Zuleitung von frischer, zu flotierender faserstoffhaltiger Suspension S, welche in an sich bekannter Weise mit einem Gas G vermischt wird, so daß sich die Flotationsblasen 2 bilden können. Zweckmäßigerweise wird hier das zur Bildung der Flotationsblasen benötigte Gas G aus dem Inneren des Flotationsgefäßes 1 entnommen. Entscheidend für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Zugabe weiterer Gasblasen, und zwar der Treibblasen 3, welche in einem Bereich erfolgt, der unterhalb des Austritts der begasten Suspension aus dem Mischrohr 8 liegt. Dazu sind Begasungsrohre 9 in das Flotationsgefäß eingesetzt, welche z. B. porös durchlässig oder mit Öffnungen versehen sind. Sie werden mit einem Gas G', z. B. Luft, beschickt. Die Treibblasen 3, von denen nur einige wenige im Bereich der Einleitung in die Suspension gezeigt sind (zudem nicht maßstäblich), haben eine beträchtliche Steigtendenz und gelangen sehr schnell in den Bereich, in dem sich die Flotationsblasen 2 (ebenfalls nur teilweise und nicht maßstäblich gezeichnet) befinden. Durch die Aufwärtsbewegung der Treibblasen 3 werden die Flotationsblasen 2 zusammen mit den an ihnen anhaftenden Störstoffen (hier nicht gezeichnet) mitgerissen. Sie gelangen dann in den aufschwimmenden Flotationsschaum 4, welcher seitlich über ein Wehr abgeführt und als Rejekt R aus dem Flotationsgefäß 1 entfernt wird. Die durch Flotation gereinigte Suspension S' tritt im Bodenbereich des Flotationsgefäßes 1 aus. In dem Flotationsgefäß sind Strömungseinbauten 11 angedeutet, welche vorhanden sein können und dann dazu dienen, Gasblasen, die zu groß geworden sind, z. B. durch ungünstige Einleitung oder durch Zusammenschließen mehrerer Gasblasen, wieder zu zerteilen. Sie können auch die aufwärts gerichtete Strömung vergleichmäßigen. Solche Strömungseinbauten können z. B. die Form von groben Gittern haben oder eine Anzahl von Stäben sein.In Fig. 1, a flotation vessel 1 is shown which has an oval cross-sectional shape here and is substantially closed. The flotation vessel 1 is partly filled with a suspension S containing fibers, into which a mixing tube 8 is immersed. This serves to supply fresh suspension S to be flotated, which is mixed with a gas G in a manner known per se, so that the flotation bubbles 2 can form. The gas G required to form the flotation bubbles is expediently removed from the interior of the flotation vessel 1 . The decisive factor for carrying out the method according to the invention is the addition of further gas bubbles, namely the blowing bubbles 3 , which takes place in an area which lies below the outlet of the fumigated suspension from the mixing tube 8 . For this purpose, fumigation tubes 9 are inserted into the flotation vessel, which, for. B. are porous or provided with openings. You are using a gas G ', e.g. B. air. The blowing bubbles 3 , of which only a few are shown in the area of the introduction into the suspension (also not to scale), have a considerable tendency to rise and very quickly reach the area in which the flotation bubbles 2 (likewise only partially and not to scale) ) are located. By the upward movement of the drive bubbles 3, the Flotationsblasen 2 (not shown here) together with the impurities adhering to them entrained. You then get into the floating flotation foam 4 , which is discharged laterally over a weir and removed as reject R from the flotation vessel 1 . The suspension S 'cleaned by flotation emerges in the bottom region of the flotation vessel 1 . Flow internals 11 are indicated in the flotation vessel, which may be present and then serve to gas bubbles that have become too large, for. B. by unfavorable introduction or by combining several gas bubbles to divide again. You can also even out the upward flow. Such flow internals can, for. B. have the form of coarse grids or a number of bars.
In vergrößerter Form sind in Fig. 2 die Verhältnisse gezeichnet, welche sich grundsätzlich bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens einstellen. Die beiden Arten von Gasblasen, nämlich die Flotationsblasen 2 und die Treibblasen 3, sind an ihrer unterschiedlichen Größe erkennbar. Sie treiben in der Faserstoffsuspension S. Zumindest die Flotationsblasen 2 sind mit Störstoffen 5 beladen, haben aber aufgrund ihrer geringen Größe nur eine geringe Steigtendenz, insbesondere wenn das sie umgebende Medium, nämlich die Faserstoffsuspension S. eine für Flotationsverhältnisse relativ hohe Stoffdichte hat. Die mit beträchtlich größerer Steigtendenz zuströmenden Treibblasen 3 erzeugen eine Aufwärtsbewegung, welche auch die Flotationsblasen 2 mit erfaßt. Dabei kann es vorkommen, daß mehrere kleine Flotationsblasen 2 zusammengefaßt werden. Die hier gezeigte Anwendungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens geht davon aus, daß die Treibblasen 3 von unten an die Flotationsblasen 2 herantreiben. In anderen Fällen ist es denkbar, daß sie auf etwa gleicher Höhe in das Flotationsgefäß zugegeben werden, was in Fig. 4 noch erläutert wird. Sie können aber auch oberhalb der Zugabestelle für die mit Flotationsblasen vermischte Faserstoffsuspension in das Gefäß eingebracht werden. Sie erzeugen dann einen Sog. der unter bestimmten Bedingungen auch schon ausreichen kann, das Aufsteigen der Flotationsblasen 2 in gewünschter Weise zu beschleunigen.In Fig. 2, the conditions are drawn in an enlarged form, which basically arise when the method according to the invention is carried out. The two types of gas bubbles, namely the flotation bubbles 2 and the blowing bubbles 3 , can be recognized by their different sizes. They float in the fiber suspension S. At least the flotation bubbles 2 are loaded with impurities 5 , but have only a slight tendency to increase due to their small size, especially if the medium surrounding them, namely the fiber suspension S., has a relatively high density for flotation conditions. The blowing bubbles 3 , which flow in with a considerably greater tendency to rise, produce an upward movement, which also includes the flotation bubbles 2 . It can happen that several small flotation bubbles 2 are combined. The application form of the method according to the invention shown here is assumed that zoom drive the blowing bubbles 3 from below to the Flotationsblasen. 2 In other cases it is conceivable that they are added to the flotation vessel at approximately the same height, which will be explained in FIG. 4. However, they can also be introduced into the vessel above the addition point for the fiber suspension mixed with flotation bubbles. They then create a pull. which, under certain conditions, may already be sufficient to accelerate the rise of the flotation bubbles 2 in the desired manner.
In Fig. 3 ist ein etwas anders gestaltetes Flotationsgefäß als in Fig. 1 dargestellt. Dort werden, wie soeben ausgeführt wurde, die Treibblasen 3 in das Flotationsgefäß an Stellen oberhalb des Auslaufes des Mischrohrs 8 zugeführt.In Fig. 3 a somewhat different flotation vessel is shown than in Fig. 1. There, as just stated, the blowing bubbles 3 are fed into the flotation vessel at locations above the outlet of the mixing tube 8 .
Eine weitere Möglichkeit besteht in der Anwendung eines speziellen Mischrohres 8', wie es in Fig. 4 detaillierter dargestellt ist. Dieses bietet die Möglichkeit, das verwendete Gas G mit hoher Energie in kleine Flotationsblasen zu verteilen und mit der anströmenden Faserstoffsuspension S zu vermischen. Dazu wird das Gas G am ersten Stufensprung eines Stufendiffusors 10 zugeleitet, wo sich starke Mikroturbulenzen bilden. Die stromabwärts folgenden Stufensprünge fördern die Bildung kleiner Flotationsblasen und die Anlagerung von Störstoffen daran. Im selben Mischrohr wird auch das zur Bildung der Treibblasen benötigte Gas G' zugemischt, allerdings in einer Form, bei der sehr viel weniger Energie aufgewendet wird, da es hier nicht darauf ankommt, kleine Luftblasen zu erzeugen und mit den Störstoffen zusammenzubringen.Another possibility is to use a special mixing tube 8 ', as shown in more detail in FIG. 4. This offers the possibility of distributing the gas G used with high energy into small flotation bubbles and mixing it with the inflowing fiber suspension S. For this purpose, the gas G is fed in at the first step of a step diffuser 10 , where strong microturbulences form. The downstream steps increase the formation of small flotation bubbles and the accumulation of contaminants on them. The gas G 'required to form the blowing bubbles is also mixed in the same mixing tube, but in a form in which much less energy is used, since it is not important here to generate small air bubbles and bring them together with the contaminants.
Claims (12)
gasgefüllte Flotationsblasen (2) in einer Flüssigkeit erzeugt werden, die Störstoffe in der Suspension (S) an die Flotationsblasen (2) angelagert werden,
die Störstoffe (5) mit Hilfe der Flotationsblasen (2) in einem Flotationsbehälter (1) gegen das Schwerefeld aufsteigen,
die Störstoffe (5) in einem Flotationsschaum (4) gesammelt werden und die gereinigte Suspension (S') aus dem Flotationsbehälter (1) abgeführt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß in die faserstoffhaltige Suspension (S) zusätzlich gasgefüllte Treibblasen (3) deren Auftriebskraft in der Suspension (S) mindestens zwei Mal so groß ist wie die der Flotationsblasen (2), zugegeben werden.1. Method for flotation of contaminants ( 5 ) from an aqueous fibrous suspension (S), in which
gas-filled flotation bubbles ( 2 ) are generated in a liquid, the impurities in the suspension (S) are attached to the flotation bubbles ( 2 ),
the contaminants ( 5 ) rise with the help of the flotation bubbles ( 2 ) in a flotation container ( 1 ) against the gravitational field,
the contaminants ( 5 ) are collected in a flotation foam ( 4 ) and the cleaned suspension (S ') is removed from the flotation container ( 1 ),
characterized by
that additional gas-filled blowing bubbles ( 3 ) whose buoyancy in the suspension (S) is at least twice as large as that of the flotation bubbles ( 2 ) are added to the fibrous suspension (S).
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: VOITH PAPER PATENT GMBH, 89522 HEIDENHEIM, DE |
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Owner name: VOITH PATENT GMBH, 89522 HEIDENHEIM, DE |
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |