DE3524071A1 - Verfahren und einrichtung zur flotation von fasersuspensionen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Flotation von Fasersuspensionen entsprechend dem Oberbegriff des Patent­ anspruches 1, sowie Einrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens.

Es ist eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens (nach Patentanmeldung Nr. p 31 27 290.8 vom 10. Juli 1981) bekanntgeworden. Bei dieser Einrichtung wird die gesamte Suspensionsmenge am Boden des Flotationsbehälters über einen Injektor zugeführt. Durch die nur unzureichende Ausnützung der Luft arbeitet die Anlage mit unbefriedi­ gendem Wirkungsgrad.

Nach der Erfindung wird ein Flotationsverfahren vorge­ schlagen, bei dem die eingebrachte Luft mehrmals verwendet wird, sowie Einrichtungen, die die Ausführung dieses Verfahrens auf einfache Weise gestatten.

Der Energiebedarf einer Flotationsanlage hängt neben der erforderlichen Durchsatzmenge ausschließlich von der, z. B. durch einen Injektor, zugeführten Luftmenge ab und kann durch mehrmalige Verwendung der Luft wesentlich reduziert werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche 1 bis 5 gelöst. Besonders zweckmäßige erfindungsmäßige Ein­ richtungen ergeben sich durch die Unteransprüche 6 bis 14. Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand der dazu entwickelten Einrichtungen gemäß den Figuren erläutert, welche im einzelnen verschiedene Ausführungs­ formen dieser Einrichtungen zeigen, wobei die mit jeweils "b" bezeichnete Figur die entsprechende Draufsicht der jeweiligen Ausführungsform darstellt. In den Figuren ist mit 1 bzw. 1′ bzw. 1′′ oder 1′′′ der als stehender Zylinder ausgeführte Flotationsbehälter bezeichnet, in welchem die neu zu reinigende Suspensionsmenge im oberen bzw. mittleren Teil des Flotationsbehälters nahezu tangential zugeführt wird. Durch die dadurch erreichte Rotationsbewegung wird der Neustoff gleichmäßig durch die im unteren Teil des Flotationsbehälters eingebrachte Frischluft zum ersten mal ausgewaschen. In der anschließenden Ringkammer 2-2′-2′′- 2′′′ wird die Suspension vollkommen entlüftet, indem die abwärtsgehende Strömung so gewählt wird, daß die senkrechte Komponente kleiner ist als die Aufstiegs­ geschwindigkeit der Luftbläschen, und zwar auch derer, an die sich bereits Schmutzpartikel angelagert haben sollten. Der so vorgereinigte Stoff wird mit einer gewissen Zirkulationsmenge der Druckerhöhungspumpe 3-3′- 3′′-3′′′ zugeführt, die den Begasungsapparat 4-4′-4′′-4′′′ speist, in welchem die Frischluft in die Suspensionsmenge ein­ gemischt wird.

Um eine gleichmäßige Belüftung des ganzen Behälter­ querschnittes zu erreichen, wird ein in der Mittelachse des Behälters angeordneter zentraler Austritt 5-5′-5′′-5′′′ mit radialen-horizontalen Strömungslinien oder viele auf dem Umfang gleichmäßig verteilte Luft-Suspensions- Austritte 6-6′-6′′-6′′′, auf einer Ebene angeordnet, mit horizontalen und nahezu tangentialen Strömungslinien, vorgesehen. Die Luft-Stoff Suspension wird im unteren Teil des Flotationsbehälters zugeführt.

Die Lage der horizontalen Ausströmung ist in den Fig. 2a-3a-4a so gewählt, daß die zunächst wenig von der Horizontalen abweichenden Strömungslinien sich an­ schließend in eine aufwärts- und eine abwärtsgehende Strömung teilen können. Dabei ist der Querschnitt der Ringkammer 7′-7′′-7′′′ des Flotationsbehälters so gewählt, daß die senkrechte Komponente der Abwärtsströmung kleiner ist als die Aufstiegsgeschwindigkeit der Luft­ bläschen, und zwar auch derer, an die sich bereits Schmutzpartikel angelagert haben.

In Fig. 1a ist die Lage der horizontalen Ausströmung so gewählt, daß die zunächst wenig von der Horizontalen abweichenden Strömungslinien sich ausschließlich in eine aufwärtsgehende Strömung umformen.

In der anschließenden Ringkammer 7 wird der Fertigstoff vollkommen entlüftet, indem die abwärts gehende Strömung so gewählt wird, daß die senkrechte Komponente kleiner ist als die Aufstiegsgeschwindigkeit der Luftbläschen, und zwar auch derer, an die sich bereits Schmutzpartikel an­ gelagert haben sollten.

Bei den unter den Fig. 1a-2a-3a-4a dargestellten Verfahren wird der zu behandelnde Stoff zuletzt mit unverbrauchter Frischluft ausgewaschen, bevor die Suspensi­ onsmenge als Fertigstoff die Flotationszelle verläßt. Der Flotationsschaum sammelt sich oberhalb des Suspensions­ niveaus und kann durch die Rotation der Flüssigkeit leicht am Umfang abgeführt werden.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung ist, daß die Durchsatzmenge über einen weiten Bereich reduziert werden kann. Um kraftwirtschaftlich bei reduzierter Produktion günstig zu liegen, wird empfohlen, die Druckerhöhungspumpe mit einem variablen Antrieb zu versehen.

Bei den unter den Fig. 3a und 4a dargestellten An­ ordnungen für mehr als zweimalige Verwendung der Luft werden eine oder mehrere Auswaschstufen hinzugefügt. Die erfindungsgemäße Einrichtung hat den Vorteil, daß ohne zusätzliche Einrichtung eine automatische Umwälzung der zu reinigenden Suspensionsmenge erfolgt, aufgrund des unterschiedlichen spezifischen Gewichtes der mit Luft angereicherten Suspensionsmenge und der entlüfteten Suspensionsmenge.

Zur Unterstützung der Rotation in der Flotationszelle kann eine Teilmenge 6-6′-6′′-6′′′ mit oder ohne zusätzlicher Belüftung tangential zugeführt werden.

In Fig. 5 ist die Anordnung für eine Anlage mit mehr als einer Zelle dargestellt. Als Niveauregelung wird ein Überlaufkasten vorgeschlagen.

Claims (15)

1. Verfahren zur Flotation von Fasersuspensionen in einem Flotationsbehälter, wobei die neu zu reinigende Suspens­ ionsmenge ohne Belüftung im oberen, bzw. mittleren Teil der Flotationszelle zugeführt und der Fertigstoff im unteren Teil des Flotationsbehälters abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die im unteren Teil mittels mindestens einem Begasungsapparat injizierte Frischluft mehrmals zur Auswaschung der in Rotation befindlichen Stoffsuspension benützt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach jeder Auswaschstufe eine vollständige Entlüftung erfolgt, indem die Sinkgeschwindigkeit der Suspension kleiner als die Aufstiegsgeschwindigkeit der Luftbläschen, gegebenenfalls auch derjenigen, die bereits an Schmutz­ partikeln angelagert sind, ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnützung der Luft im Gegenstromverfahren erfolgt und die Auswaschung in der letzten Stufe mit Frischluft erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswaschung in jeder Waschstufe sowohl im Gleichstrom, als auch im Gegenstrom erfolgen kann.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehr als zweimaliger Auswaschung die Zirkulation bei den mittleren Auswaschstufen mittels Gewichtsunterschied der begasten und entgasten Stoffsuspension erfolgt.

6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Flotationsbehälter 1-1′-1′′-1′′′ als stehender Zylinder ausgeführt ist und die neu im Flotationsbehälter zu behandelnde Suspension, hier als Qzu bezeichnet, in der oberen bzw. mittleren Behälterhälfte zugeführt und der Fertigstoff, hier als Qab bezeichnet, in der unteren Behälterhälfte abgezogen wird und die im Behälter befindliche Suspensionsmenge mittels mindestens einem Begasungsapparat 4-4′-4′′-4′′′, dessen Ausströmung im unteren Behälterteil erfolgt, belüftet wird.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspensionszu- und abführung, zur Erzeugung einer Rotationsbewegung, tangential oder nahezu tangential erfolgt.

8. Einrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterstützung der Rotationsbewegung ein zusätz­ licher Bypass 6-6′-6′′-6′′′ mit nahezu tangentialem Einlauf mit oder ohne Begasungsapparat 4-4′-4′′-4′′′ angeordnet wird.

9. Einrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zuführung der im Begasungsapparat 4-4′-4′′-4′′′ belüfteten Stoffsuspension durch einen zentral angeordneten Austritt 5-5′- 5′′-5′′′ mit radialen und horizontalen Strömungslinien oder durch viele auf dem Umfang gleichmäßig verteilte Austritte 6-6′-6′′-6′′′, auf eine Ebene angeordnet mit horizontalen und nahezu tangentialen Strömungslinien, erfolgt.

10. Einrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Entlüftung des Stoffes nach jeder Wasch­ stufe in Ringkammern 2-2′-2′′-2′′′ und 7-7′-7′′-7′′′ erfolgt, wobei der Querschnitt so gewählt wird, daß die Sinkgeschwindigkeit der Suspension kleiner als die Auf­ stiegsgeschwindigkeit der Luftbläschen, gegebenenfalls auch derjenigen, die bereits an Schmutzpartikeln angelagert sind, ist.

11. Einrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zuführung zu jeder Waschstufe so erfolgt, daß entweder eine Gleichstrom- oder Gegenstrom­ wäsche erzielt wird.

12. Einrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei mehr als zweistufiger Auswaschung der Querschnitt der Verbindungsleitung oder des Verbindungs­ durchbruches 8′′ und 8′′′ so gewählt wird, daß die gewünschte Zirkulation durch Gewichtsunterschied der begasten und entgasten Suspension erfolgt.

13. Einrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Flotationsschaum an der Oberfläche durch die Rotation der Suspension über ein wehr außen abgeführt wird. Hier als Schab bezeichnet.

14. Einrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei Anlagen mit mehreren Flotationsbehältern die Aufstellung so erfolgt, daß die Suspension von einem Behälter zum anderen Behälter durch freies Gefälle erfolgt. Hier dargestellt in Fig. 5.

15. Einrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Fördermenge der Pumpe zum Begasungs­ apparat größer als die neu zu reinigende Suspensions­ menge ist.