JP2000512898A - パルプ汚染物質を取り除く装置および使用方法 - Google Patents

パルプ汚染物質を取り除く装置および使用方法

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Abstract

(57)【要約】 本発明は紙パルプ液の汚染物質除去方法および装置を提供し、本装置は汚染物質除去セル(12)を含む。汚染物質除去セル(12)は上部軽汚染物質回収フード(30)および/または下部重汚染物質回収トラフ(40)を有している。紙パルプ液はセル(12)から汚染物質をパージするのに十分なパルプヘッドでセル(12)に供給される。

Description

【発明の詳細な説明】 パルプ汚染物質を取り除く装置および使用方法発明の分野 本発明は一般に紙パルプ液からの紙製品の製造に関するものである。発明の背景 製紙業においては、一定の紙製品を得るために紙パルプの汚染物質除去が最も 重要である。とくに、古紙のリサイクルは余分の汚染物質を除去するために紙パ ルプ液を完全に清浄化することを必要とする。古紙材料は許容できる紙製品を生 産する経済的に採算の合うリサイクル手段を提供する可能性を与えるものである 。 汚染物質は3つのクラスのいずれかに分類することができる。第1に、紐片、 繊維およびワイヤのようなフレキシブルな長い材料は当業者に既知のラガーによ り比較的効率的にパルプから除去することができる。ラガーは一般にパルパーバ ット内の引きロープであり、この引きロープ上に伸長材料が絡み合わされる。第 2に、岩石および金属片のような重い材料は典型的にはスクリーンフィルタまた はトラップによる追加設備で除去される。最後に、プラスチック、発泡スチロー ル、木材、付着物および同伴空気のような軽量汚染物質はそれらの除去が最も困 難なものである。軽量汚染物質を除去するためにス クリーンおよびスキマー装置を含む種々の方法が提案されている。 パルプ繊維選別技術はスクリーンの細孔径および水圧により規定される実際的 な限界を有している。好ましくない汚染物質をフィルタリングするためにより目 の細かいスクリーンが開発されたので、パルプをその中に通過させるためにより 高い水圧馬力が必要となった。しかしながら、許容できる品質の紙を製造するた めに現在必要とされる高度の選別はエネルギーを損失することになる。折り畳み できるほどのプラスチックシート片のような軽量汚染物質の除去は通常の選別技 術により除去するにはとくに問題がある。 従来技術による軽量汚染物質のための回収トラップもまた不十分である。この ようなトラップはたいてい浮遊軽量汚染物質のための開いた回収領域を提供し、 このとき浮遊軽量汚染物質は頂部からスキミングされる。このスキミング作用が 上昇する軽量汚染物質を撹拌しかつそれらをパルプバッチ内に再循環させる。さ らに、この装置は好ましくない多数の可動部分を必要とし、これが機械の破損の 確率を高めている。 従来技術における重汚染物質のためのトラップもまた不適切である。あるモデ ルは下部重汚染物質回収ポケットを含み、回収ポケットは頂部から降ろされた捕 集具により定期的に清掃される。同様に、これは不必要な機械装置を必要としか つ循環撹拌を発生し、この循環撹拌が 軽汚染物質および重汚染物質の効率的な分離を妨害している。 さらに、このような従来技術の装置を用いては、紙製品の必要な品質に応じて 汚染物質除去範囲を連続的に調節することはできない。従来技術のパルプ汚染物 質除去装置は経済的な規模で十分に大量のパルプを処理することもまたできない 。 したがって、当業者は長い間改良パルプ汚染物質除去装置に対する必要性を感 じてきた。このようなパルプ処理の改良装置に対する必要性にもかかわらず、こ れらの望ましい品質を十分に提供する装置は未だ存在しなかった。したがって、 改良されたパルプ汚染物質除去装置および方法を当業者は必要としている。発明の目的 したがって、改良された紙パルプ液からの汚染物質除去装置を提供することが 本発明の目的である。 軽汚染物質を除去するための改良形態を有するパルプ汚染物質除去装置を提供 することが本発明の目的である。 さらに、重汚染物質を除去するための改良形態を有するパルプ汚染物質除去装 置を提供することが本発明の目的である。 さらに、パルプ汚染物質を希望する程度まで除去するために選択的に調節可能 な装置を提供することが本発明の目的である。 さらに、経済的な効率性を有する規模を形成するため に複数のこのような個々のパルプ汚染物質除去装置を提供することが本発明の目 的である。 本発明のその他の目的、特徴および利点は以下の好ましい実施態様に関する説 明、添付図面および請求の範囲から明らかになるであろう。発明の要約 本発明は汚染物質除去セルを含む紙パルプ液の汚染物質除去装置を提供する。 汚染物質除去セルは上部軽汚染物質回収フードおよび/または下部重汚染物質回 収トラフを有している。紙パルプはそれから汚染物質をパージするのに十分な圧 力ヘッドでセルに供給される。紙パルプ液の汚染物質除去方法ならびにこの方法 から製造された製品が提供される。図面の簡単な説明 図1は紙パルプ液の汚染物質を除去するための本発明によるセルの斜視図であ る。 図2は縦軸の傾斜の調節手段を有する紙パルプ液の汚染物質を除去するための 本発明によるセルの斜視図である。 図3は図1のセルの正面図である。 図4は紙パルプを複数の汚染物質除去セルに供給するための本発明によるパル プ分配トレーの略正面図である。 図5はその中の幾つかのパルプ撹拌部材を詳細に示した本発明によるヘッドボ ックスおよび分配トレーの断面図である。詳細な説明 本発明は本装置が種々の異なる資源から製造された紙パルプ液から汚染物質を 除去するために使用されることを想定している。紙パルプ液は大型の頂部開放パ ルパータブ内で所定水量と混合されたリサイクル新聞のような古紙からなるスラ リー状で提供されることが好ましい。古紙は回転ブレードの強力な撹拌による衝 撃で紙繊維にパルプ化される。パルプは所定量の水、白水(white water)または 他の搬送液と混合されて目的とする粘度を形成してもよい。紙パルプ液の正確な 組成は多少変動するものであるが、紙パルプ液は約0.1%ないし10%の紙繊 維であることが好ましく、約2%の紙繊維であることがさらに好ましい。 「軽汚染物質」とは、比重の差によって生じる浮力効果により紙繊維溶解液内 を上へ上昇しようとする紙パルプ内の好ましくないあらゆる材料を意味する。軽 汚染物質にはたとえばプラスチック、木材、発泡ポリスチレン、薬品、付着物お よび気泡が含まれる。「重汚染物質」とは、重力により紙繊維溶解液内を下方に 沈降しようとする紙パルプ内の好ましくないあらゆる材料を意味する。重汚染物 質には例えば岩石や金属材料が含まれる。「紙パルプ液の汚染物質を除去する」 とは、紙パルプ液内に含まれている軽汚染物質および/または重汚染物質の少な くとも一部分が紙繊維から分離されることを意味する。本発明は本装置が紙パル プ以外の他の混合物液に使用さ れることも想定している。 ここで図面を参照すると、幾つかの図において類似部品に類似符号が付けられ ている。図1および2からわかるように、紙パルプ液の汚染物質除去装置10は 線a−aによる縦軸をもつ縦長いセル12を有している。セル12はパルプ汚染 物質除去室20を形成する外面14および内面16を有している。パルプ汚染物 質除去室20は上流側パルプ受入端部22および下流側パルプ吐出端部24を有 している。セル12はパルプ受入端部22がパルプ吐出端部24より高くなるよ うに配置されていることが好ましく、これによりパルプがセル12内を重力で移 動するのを補助することができる。 パルプ汚染物質除去セル12は金属または硬質プラスチックのような種々の材 料で構成してもよい。セル12の少なくとも一部は検査およびメンテナンスを容 易にするために透明にするかおよび/または開放できるようにしてもよい。パル プ汚染物質除去室20は図示のように円筒形であることが好ましいが、種々の形 状に形成してもよい。パルプ汚染物質除去室は線b−bによる第1の断面領域を 有し、この断面領域内を紙パルプ液の層流が通過する。好ましくは、セル12の 長さのパルプ汚染物質除去室のb−b断面領域に対する比は約4:1である。あ る好ましい実施態様においては、セル12の寸法は長さが約16インチ(40. 64cm)およびパルプ室のb−bにおける断面の直径が約4インチ(10.1 6c m)である。 さらに、本発明は汚染物質除去室20の上部部分内に形成された密閉軽汚染物 質回収フード30を備える。さらに、軽汚染物質回収フード30は汚染物質除去 セル12の外面14から伸びてパルプ室20との間で流体が流動できるようにし ている。フード30は軽汚染物質26をそこから排出するための上部ポート32 を有している。上部ポート32は、軽汚染物質の間欠または連続流出すなわち“ パージング(purging、排出)”を可能にする。たとえば上部ポート32からの 排出を制御するために弁34を設けてもよい。さらに、軽汚染物質26、とくに 引き込まれた気泡の排出効率を改善するために、上部ポート32に減圧手段(図 示されていない)を設けてもよい。好ましい実施態様においては、ポート32は 直径が約1/2ないし3/4インチ(1.27〜1.905cm)でありかつ軽 汚染物質26の連続除去を可能にするために常時開かれている。 軽汚染物質回収フード30の代替としてまたはそれに追加するものとして、セ ル12は下部外面14上に重汚染物質回収樋40を有していてもよい。回収樋4 0はパルプ室20との間で流体が流動できるようになっており、かつ下部ポート 42および重汚染物質28をそこから選択的に排出するための手段を有している 。下部ポート42は重汚染物質28の間欠または連続放出を可能とする。たとえ ば、下部ポート42からの排出を制御するために 弁44を設けてもよい。好ましい実施態様においては、下部ポート42は直径が 約3/4ないし1インチ(1.905〜2.54cm)でありかつ重汚染物質2 8の除去を可能にするために間欠的に開かれる。 本発明は汚染物質をセル12から排出するためのパルプヘッド(pulp head)を 形成するための手段を提供する。「パルプヘッド」とは、装置10内の紙パルプ 液の静圧ヘッドまたは速度ヘッドの形の水力学的エネルギーを意味する。パルプ ヘッド手段はパルプがヘッドをもってセル12に供給されるように重力であって もまたはポンプであってもよい。 紙パルプ液は乱流状態(旋回している破線で示されている)で汚染物質除去室 20の受入端部22にヘッドをもって供給されることが好ましい。パルプの乱流 流れはパルプ繊維および汚染物質のフロッキング(flocking)または凝集を防止す るものと考えられる。フロッキングは反対の極に帯電された材料の吸引により生 じ、これは汚染物質の除去を妨害するので好ましくない。受入端部22における パルプの乱流は汚染物質除去室20の吐出端部24の方向に向かうパルプの層流 (直線の一点鎖線で示されている)とは対照的である。パルプが汚染物質除去室 20内を移動するとき、パルプは次第に乱流を失いかつ遷移流れ領域を通過して さらに層流となる。遷移流れ領域は、汚染物質除去室20のパルプ受入端部22 とパルプ吐出端部24との間で生じ、したがって少なくと もその一部は軽汚染物質回収フード30の一部および/または重汚染物質回収樋 40の一部に隣接している。理論により拘束されることは望まないが、汚染物質 は遷移流れ領域において比重差によりきわめて容易に上昇および下降するものと 考えられる。たとえば軽汚染物質26は回収フード30内に直接上昇し、または 汚染物質除去室20の上部内面16に上昇しかつそれに沿ってさらに回収フード 30内に移動することができる。 セル12の受入端部22において、パルプ汚染物質除去室20との間で流体が 流動できるように入口管50がセル12に設けられていることが好ましい。入口 管50は線c−cに沿ってとられた断面領域を有し、この断面領域は汚染物質除 去室20のb−bにおける断面領域より小さく、これにより回収フード30およ び/または回収樋40に隣接する汚染物質除去室20内に乱流を形成することの 助けとなっている。乱流は室内に流入した後に汚染物質を循環させ、これにより パルプのフロッキングを防止している。その後、遷移流れ領域において軽汚染物 質26はより効率的に上部回収フード30に上昇することができおよび/または 重汚染物質28は下部回収樋内に沈降することができる。好ましくは、汚染物質 除去室20のb−bにおける断面領域の入口管50のc−cにおける断面領域に 対する比は約4:1である。ある好ましい実施態様においては、汚染物質除去室 20のb−bにおける断面の直径は約4インチ(10.16cm) でありかつ入口管50のc−cにおける断面の直径は約1インチ(2.54cm )である。 セル12の吐出端部24において、パルプ汚染物質除去室20との間で流体が 流動できるように出口管54をセル12に設けることができる。出口管54は線 d−dによる断面領域を有し、この断面領域は汚染物質除去室20のb−bにお ける断面領域より小さい。これは汚染物質除去室20の吐出端部24内に層流流 れを形成することの助けになるものと考えられる。出口管54はd−dによる断 面領域を有し、この断面領域は入口管50のc−cにおける断面領域より小さい ことが好ましい。 汚染物質除去室20の吐出端部24は、パルプの渦流れを回避するために、出 口管50の方向にテーパがつくように円錐に遷移するよりもむしろ平坦であるこ とが好ましい。汚染物質除去室20のb−bにおける断面領域の出口管54のd −dにおける断面領域に対する比は約5:1であり、したがって汚染物質除去室 20のb−bにおける断面の直径は約4インチ(10.16cm)でありかつ出 口管54のd−dにおける断面の直径は約1/2ないし3/4インチ(1.27 〜1.905cm)とすることができる。図2に示すように、出口管54は汚染 物質が除去されたパルプの速度を低減しかつ汚染物質が除去されたパルプ内に乱 流を再び形成するために所定の長さにわたり上方に伸長させることも可能である 。 汚染物質の上昇および/または下降速度はパルプの特 定成分に従い通常3ないし6mm/sの範囲内で変動させることができる。した がって、好ましい実施態様においては、汚染物質除去室内のパルプの流速は汚染 物質除去過程の所要時間を長くしたりまたは短くしたりするように調節すること ができる。好ましい実施態様においては、セルの傾きを調節するためにセル12 の吐出端部24を受入端部22に対して上昇または下降させるための手段が装置 10に設けられていてもよい。 図2に示すように、セル12の吐出端部24を受入端部22に対して上昇また は下降させるための手段はセル12の外面14にピボット装着されたアーム60 であってもよい。下降/上昇手段は汚染物質除去室20の傾斜角を制御すること により静的ヘッドしたがってパルプの流速を選択的に調節することを可能にする 。したがって、傾斜角が小さくなると汚染物質除去室20内のパルプの滞留時間 は長くなってパルプの汚染物質除去が増大し、一方傾斜が急になるとその中をパ ルプはより急速に通過し汚染物質の除去は少なくなる。好ましい実施態様におい ては、傾斜角は水平に対し約10ないし80°の範囲内である。他の好ましい実 施態様において、とくに空気が主たる汚染物質であるとき、傾斜角は水平に対し 約40ないし80°の範囲内である。 本発明の好ましい実施態様においては、軽汚染物質回収フード30は図2およ び3に示すようにベロー66が設けられていることにより自在に伸縮可能である 。した がって回収フード30の上部ポート32は調節の範囲にわたりセル12の受入端 部22に対してほぼ一定の高さに維持することができる。この形態は、上部ポー ト32に適切なパルプ圧力ヘッドが維持され、これにより調節の範囲にわたり軽 汚染物質26を上部ポート32から自己排出させることを補助するものと考えら れる。排出された軽汚染物質26および/または重汚染物質28はポート32, 42との間で流体が流動できるようになっている排出ホース(図示されていない )により回収し、処分のために発送することができる。 装置10は複数のパルプ汚染物質除去セル12から構成することができる。各 セル12の汚染物質除去室20のパルプ受入端部22との間で流体が流動できる ようになっているパルプ分配トレー70が設けられてもよい。分配トレー70は 、重力またはポンプのいずれかにより、各セル12にヘッドをもったパルプを供 給する。ある実施態様においては、トレー70は頂端部72および先が狭くなっ た狭い底端部74を有し、これによりパルプが上部セル12にサイフォンで排出 されるようにヘッドを維持している。 装置10にはさらに分配トレー70上に複数のパルプ撹拌部材76すなわちせ き(堰)を設けてもよく、これによりフロッキングを防止し、汚染物質を除去す る前のパルプの濃度を維持することができる。パルプ撹拌部材76は、トレー7 0の内面75からトレー70の側壁7 7,78より低い高さまで伸長している。したがって、パルプがトレー70を横 切って流れるとき、パルプはトレー70の側壁77,78を超えることなく、連 続して設けられた各撹拌部材76の上を超えて溢流する。 図1に示すように、パルプ撹拌部材76を上部ポート32の上方の所定の高さ まで伸長させてもよく、これにより軽汚染物質26を排出するために一定のパル プヘッドを維持することができる。軽汚染物質回収フード30にベロー66およ びセル12の傾斜を調節するための手段が設けられているとき、撹拌部材76は 上部ポート32より相対的に高い高さにあることが好ましく、これにより調節の 範囲全体で排出ヘッドを維持することができる。 図4に示すように、単一のトレー70が約50個のセル12に分配することが 好ましく、これにより経済的に有利な規模を形成することができる。各セル12 の縦軸はトレー70の平面からほぼ直角に伸びている。セル12はできるだけ多 数のセル12を設けるために千鳥状に間隔をおいて配置してもよい。さらに他の 有利な実施態様においては、積重ね形状に複数の高さにトレー70を設けてもよ い。たとえば、本発明のある実施態様においては、6段に積み重ねたトレー70 が設けられ、これにより合計300個のセル12を利用することができる。 図5からわかるように、分配トレー70にはパルプ配管84およびヘッドボッ クス80から供給される。ヘッ ドボックス80はパルプ配管84に隣接するパルプ供給端部82およびパルプ流 出端部86を有し、これらは対向する側壁87,88により接続されている。パ ルプヘッドが重力により形成されるとき、ヘッドボックス80は図に示すように 分配トレー70およびセル12の上方に配置すべきである。さらに、ヘッドボッ クス80の中に上部および下部撹拌部材92,94を設けてもよく、これにより 汚染物質除去を行う前に均一なパルプ濃度を維持することができる。好ましい実 施態様においては、ヘッドボックス80は幅約5フィート(150cm)を有し かつ長さ約2ないし3フィート(60〜90cm)および高さ約8インチ(20 .32cm)まで伸びる側壁92,94を有している。パルプ供給配管82は約 4インチ(10.16cm)の直径を有していてもよく、また分配トレー70の 頂端部72に隣接するパルプ流出端部86は幅約5フィートおよび高さ約2 1 /2インチ(75cm)のスロット開口を有していてもよい。 さらに、本発明は上記の装置10を用いた紙パルプ液の汚染物質除去方法を提 供する。この方法の最初ステップは、伸長セル12に紙パルプ液の乱流を供給す るステップである。ここで伸長セル12は、パルプ汚染物質除去室20を形成す る外面14、内面16を有するものである。パルプ汚染物質除去室20は、所定 の直径、パルプ受入端部22およびパルプ吐出端部24を有するものである。次 のステップは、パルプ室20から軽汚染物質 26を選択的に排出するための手段によりパルプ室20の上部部分内の密閉軽汚 染物質回収フード30から上部ポート32を介して軽汚染物質26を排出するス テップである。軽汚染物質26を選択的に排出するための手段としては、重力又 はポンプがある。上部ポート32は軽汚染物質26がパルプヘッドによりそこか ら排出されるように配置されている。最後に、この方法は、製紙用に汚染物質除 去室20の吐出端部24から汚染物質除去パルプを回収することを含んでいる。 好ましい方法においては、軽汚染物質26は上部ポート32から連続的に排出 されるが、代りに上部ポート32から選択された間隔で排出してもよい。好まし い実施態様においては、この方法は、汚染物質除去流れの遷移領域が回収フード 30および/または回収樋40に隣接して形成されるように、受入端部22に隣 接する乱流と吐出端部24に隣接する層流との間で汚染物質除去室20内にパル プ流れ勾配を形成することをさらに含んでいる。さらに、本発明は上記の方法に より製造された汚染物質除去パルプ製品を提供する。 さらに、本発明は、パルプスラリーと組み合わせることで汚染物質除去室内で の汚染物質の移動を容易とするキャリヤ粒子を提供する。キャリヤ粒子はあらか じめ選択された大きさおよび比重で用意され、任意に電荷が与えられる。また、 汚染物質の移動に関しさらに有利な点を与える構成技術および制作技術などによ り、さらに他 の特徴を有するキャリア粒子をあらかじめ選択することでもよい。 紙パルプスラリーより小さいたとえば約0.5の比重を有するキャリヤ粒子は 、紙スラリー繊維マットを通って軽汚染物質を物理的に上昇させることにより、 または汚染物質がさらに容易にその中を通過することができるように繊維マット を貫通する穴を提供することにより、軽汚染物質の除去を容易にすることができ る。これにより、前述したように、軽汚染物質および軽キャリヤ粒子は、軽汚染 物質回収フードから連続的にまたは間欠的に除去されることができる。 紙パルプスラリーより大きいたとえば約1.5の比重を有するキャリヤ粒子は 、重汚染物質を物理的に同伴しつつ紙スラリー繊維マットを通過することにより 、または汚染物質がさらに容易にその中を通過することができるように繊維マッ トを貫通する穴を提供することにより重汚染物質の除去を容易にすることができ る。これにより、重汚染物質および重キャリヤ粒子は上記のように重汚染物質回 収樋から間欠的に除去されることができる。 キャリヤの物理的性質は、直径が約1ないし50mmの範囲内の粒子であるこ とが好ましい。このキャリヤ粒子は、マイクロスコピック及びサブマイクロスコ ピックな汚染物質粒子を多くその表面に付着することが可能な表面領域を有する ことが好ましい。キャリヤの調整により比重が予め選択される。キャリヤの組織 として多くの 種類の材料を選択することができる。例えば、紙繊維、綿、砂、カオリン粘土、 酸化鉄、酸化アルミニウム、ケイ素および酸化ケイ素、木材、ガラス、アクリル 樹脂、含水樹脂、ポリスチレン、PVC、合成繊維、またはこれらの材料の任意 の組合せのような多くの材料を選択使用することができる。 パルプスラリーより小さい比重を有するキャリヤ粒子を添加することには、特 に、プラスチックのような軽汚染物質を除去することができるという利点がある 。 汚染物質除去室に流入したキャリヤ粒子による連続的な上昇力は、大きなプラ スチック汚染物質片を物理的に捕獲しかつ繊維基材内を通過してそれらを上昇さ せる。もし繊維基材内を通過しなかった場合、粒子は繊維基材内に捕獲されかつ 繊維基材による減速効果のために比重により効率的に分離させることはできない 。 比重の軽いキャリヤ粒子および比重の重いキャリヤ粒子の両方を組み合わせて 紙パルプの同じプロセス流れに添加することは、同じ汚染物質除去装置内で、繊 維マット内に捕獲された汚染物質を同時に上下に通過させるための穴を提供する であろう。このことの効果は、繊維マットを破断して上方および下方に移動する ための穴を形成することにある。 本発明の他の特徴は、反対の極に帯電された汚染物質粒子を吸引するためにキ ャリヤ粒子上に表面電荷を与えることである。この実施態様においては、電荷吸 引を利 用してキャリヤ粒子に付着させることにより、既知のパルプ汚染物質を選択的に 検出しかつ分離させることができる。キャリヤ粒子の表面帯電は、プロセススト リームに導入される前に前処理工程により制御される。したがって、帯電はキャ リヤの前処理に応じて正または負のいずれかとすることができる。粒子上の表面 帯電は、粒子を電子流れに晒すこと、またはあらかじめ帯電された分子をそれに 付着させることを含む種々の方法で行うことができる。たとえば極性脂肪酸の一 部分をキャリヤ粒子の表面に付着させてもよい。特に、負に帯電されたキャリヤ 粒子は、概して正に帯電されているインク粒子の紙パルプからの除去を容易にす るために使用することができる。 本発明の他の特徴は、汚染物質粒子と結合させるためにキャリヤ粒子上に接着 表面処理を与えることにある。この実施態様においてキャリヤ粒子は、コーティ ングの接着性を利用してキャリヤ粒子に付着させることにより既知のパルプ汚染 物質を分離することができる。キャリヤ粒子面の処理は、プロセスストリームに 供給される前に前処理工程により制御することができる。たとえば、汚染物質を 付着させて除去するために、耐水性を有する種々の合成樹脂または天然樹脂を使 用することができる。本発明は、希望するならばキャリヤ粒子を再使用しかつキ ャリヤ粒子に他のコーティングを塗布して異なる汚染物質の除去を容易にするこ とを想定している。 したがって、本発明は、汚染物質を含むパルプストリーム内にパルプストリー ムからの汚染物質の除去を容易にする能力を有するキャリヤ粒子を投入すること による紙パルプの汚染物質除去方法を提供する。この方法の利点は、従来のクリ ーニング方法またはここに記載の汚染物質除去室を用いてはパルプストリームか ら効率的に除去することができない小さい汚染物質を分離する方法を提供するこ とである。 実施例1 紙パルプ汚染物質除去装置は、長さが約16インチ(40.64cm)の縦長 い円筒形セルとして構成されている。セルは、直径が約4インチ(10.16c m)のパルプ汚染物質除去室を形成する外面および内面を有している。さらに、 装置は汚染物質除去セルの上部外面上に密閉軽汚染物質回収フードを備え、回収 フードは、パルプ室と流体連絡を形成している。フードは軽汚染物質を連続的に そこから排出するための直径が約1/2インチの上部ポートを有している。 さらに、セルは下部外面上に重汚染物質回収樋を有している。回収樋は、パル プ室と流体連絡を形成しかつそこから重汚染物質を選択的に排出するための直径 が約1インチ(2.54cm)の弁を有している。 パルプは、上流側パルプ受入端部における入口管から圧力をかけられた状態で 汚染物質除去室に供給され、かつ重力により汚染物質除去室内を反対側のパルプ 吐出端 部の方へ下方へ流れることが可能である。パルプの乱流がセル内に流入しかつそ れが吐出管の方向に進むに従って次第に層流となる。 入口管は、約1インチ(2.54cm)の断面領域を有し、この断面領域は室 の断面領域より小さく、これにより汚染物質除去室内にさらに乱流を形成するこ とができる。乱流は、パルプを混合しおよびフロッキングが解離するように撹拌 し、この撹拌は、汚染物質除去室に入り込んだ汚染物質を最初に循環させる。パ ルプが汚染物質除去室内を通過するとき、流れは次第に乱流を失いかつ次第に層 流となり、これにより軽汚染物質を上部回収フードへ上昇させることができ、一 方この上部回収フードにおいて軽汚染物質は上部ポートから連続的に排出される 。重汚染物質は、下部回収樋内に沈降し、下部回収樋において約15分ごとに下 部弁を開くことにより重汚染物質は定期的に排出される。 パルプからの汚染物質の除去量を増加させるために、セルの吐出端部を受入端 部に対して上昇または下降させるためのピボット装着アームが装置に設けられて いる。アームが上昇されると傾斜が減少し、これにより速度を低下させて紙繊維 から汚染物質の分離を増加させることができる。軽汚染物質回収フードは自在に 伸縮可能なベローを有し、これにより回収フードの上部ポートは調節範囲内でセ ルの受入端部に対しほぼ一定の高さに維持される。
【手続補正書】 【提出日】平成11年5月24日(1999.5.24) 【補正内容】 請求の範囲 1.混合物液から、前記混合物液より比重の小さい軽汚染物質を取り除く装置 であって、 a.縦長いセルであって、 i. 第一の断面領域を有する混合物液汚染物質除去室を規定する縦軸 及び内面と; ii. 混合物液受入端部と; iii. 反対側混合物液吐出端部と; iv. 前記汚染物質除去室の上部部分内の密閉軽汚染物質回収フードで あって、前記汚染物質除去室との間で流体が流動できるようになっておりかつ前 記軽汚染物質を排出するための上部ポートを有する密閉軽汚染物質回収フードと ;を有するセルと、 b.前記上部ポートを介して前記軽汚染物質を排出するための混合物液ヘッ ドを作り出す手段と を備えることを特徴とする装置。 2.前記上部ポートは、前記軽汚染物質の連続的な排出を可能とする ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 3.前記上部ポートは、前記軽汚染物質の間欠的な排出を可能とする ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 4.さらに、前記セルの前記受入端部において前記混合物液汚染物質除去室と の間で流体が流動できるようになっている入口管を備え、 前記入口管は、前記汚染物質除去室の前記断面領域より小さい第2の断面領域 を有する ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 .前記混合物液ヘッドを作り出す手段は、重力である ことを特徴とする請求項1に記載の装置。.前記混合物液ヘッドを作り出す手段は、ポンプである ことを特徴とする請求項1に記載の装置。.さらに、混合物液速度を調節するために、前記セルの前記吐出端部を前記 受入端部に対し上昇または下降させる手段を備える ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 .さらに、前記上部ポートを介しての前記軽汚染物質の排出を補助する減圧 手段を備える ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 .さらに、複数のセルと、各セルの汚染物質除去室の前記混合物液受入端部 との間で流体が流動できるようになっている混合物液分配トレーとを備える ことを特徴とする請求項1に記載の装置10.さらに、混合物液の濃度を維持するために、前記分配トレーから伸長す る複数の混合物液撹拌部材を備える ことを特徴とする請求項に記載の装置。 11.前記汚染物質除去室の下部部分内に、前記汚染物質除去室との間で流体 が流動できるようになっている密閉重汚染物質回収樋を備え前記重汚染物質回収樋は、前記混合物液より大きな比重を有する重汚染物質を 排出するための下部ポートを有する ことを特徴とする請求項1記載の装置。 12混合物液から、前記混合物液より比重の大きい重汚染物質を取り除く装 置であって、 a.縦長いセルであって、 i. 第一の断面領域を有する混合物液汚染物質除去室を規定する縦軸 及び内面と; ii. 混合物液受入端部と; iii. 反対側混合物液吐出端部と; iv. 前記汚染物質除去室の下部部分内の密閉重汚染物質回収樋であっ て、前記汚染物質除去室との間で流体が流動できるようになっておりかつ重汚染 物質を排出するための下部ポートを有する密閉重汚染物質回収樋と;を有するセ ルと、 b.前記下部ポートを介して重汚染物質を排出するための混合物液ヘッドを 作り出す手段と を備えることを特徴とする装置。 13.前記下部ポートは、重汚染物質の連続的な排出を可能にする ことを特徴とする請求項12に記載の装置。 14.前記下部ポートは、重汚染物質の間欠的な排出を可能とする ことを特徴とする請求項12に記載の装置。 15.さらに、前記セルの前記受入端部において前記混合物液汚染物質除去室 との間で流体の流動ができるようになっている入口管を備え、 前記入口管は、前記汚染物質除去室の前記断面領域より小さい第2の断面領域 を有する ことを特徴とする請求項12に記載の装置。 16.前記混合物液ヘッドを作り出す手段は、重力である ことを特徴とする請求項12に記載の装置。 17.前記混合物液ヘッドを作り出す手段は、ポンプである ことを特徴とする請求項12に記載の装置。 18.さらに、混合物液速度を調節するために、前記セルの前記吐出端部を前 記受入端部に対し上昇または下降させる手段を備える ことを特徴とする請求項12に記載の装置。 19.さらに、複数のセルと、各セルの汚染物質除去室の前記混合物液受入端 部との間で流体が流動できるようになっている混合物液分配トレーとを備える ことを特徴とする請求項12に記載の装置。 20.さらに、混合物液の濃度を維持するために、前記分配トレーから伸長す る複数の混合物液撹拌部材を備える ことを特徴とする請求項12に記載の装置。 21.前記汚染物質除去室の上部部分内に、前記汚染物質除去室との間で流体 の流動ができるようになっており、前記軽汚染物質を排出するための上部ポート を有する密閉軽汚染物質回収フード備え、 前記重汚染物質の排出手段が前記混合物液より小さい比重を有する軽汚染物質 の排出手段をも提供する ことを特徴とする請求項12に記載の装置。 22混合物液から、前記混合物液より小さい比重を有する軽汚染物質を除去 するための方法において a.第1の断面領域をもつ混合物液汚染物質除去室を規定する外面および内面 と、混合物液受入端部と、混合物液吐出端部とを有する縦長いセルにヘッドをも った混合物液を供給することと、 b.汚染物質除去室の上部部分内において前記汚染物質除去室との間で流体が 流動できるようになっている密閉軽汚染物質回収フードから、混合物液ヘッドに より軽汚染物質が排出されるように配置された上部ポートを介して、前記軽汚染 物質を選択的に排出する手段により、軽汚染物質を排出することと、 c.汚染物質除去された混合物液を前記汚染物質除去室の前記吐出端部から回 収することと、 を含むことを特徴とする方法。 23.前記軽汚染物質は、前記上部ポートから連続的に排出される ことを特徴とする請求項22に記載の方法。 24.前記軽汚染物質は、前記上部ポートから所定の間隔をもって排出される ことを特徴とする請求項22に記載の方法。 25.さらに、前記汚染物質除去室の中であって前記受入端部の近傍の乱流と 前記吐出端部の近傍の層流との間に混合物液流れの勾配を作り出し、前記排出を 行う間に、前記回収フードおよび/または前記回収樋の近傍に汚染物質除去流れ の遷移領域を作り出す ことを特徴とする請求項22に記載の方法。 26前記混合物液ヘッドは重力により与えられる ことを特徴とする請求項22に記載の方法。27.さらに、前記混合物液ヘッドを変更するために、前記混合物液受入端部 の前記混合物液吐出端部に対する位置を調節する ことを特徴とする請求項22に記載の方法。 28.さらに、前記上部ポートからの軽汚染物質の排出を補助するために減圧 を行う ことを特徴とする請求項22に記載の方法。 29さらに、重汚染物質回収樋から所定の間隔で重汚染物質を放出すること を含み前記重汚染物質回収樋は、前記重汚染物質回収樋との間で流体が流動できるよ うになっている前記汚染物質除去室の一部分内にあり、前記重汚染物質回収樋は 、前記重汚染物質を放出するための下部ポートを有する ことを特徴とする請求項22に記載の方法。 30.混合物液から、前記混合物液より大きな比重を有する重汚染物質を取去 する方法において、 a.第1の断面領域をもつ混合物液汚染物質除去室を規定する外面および内面 と、混合物液受入端部と、混合物液吐出端部とを有する縦長いセルにヘッドをも った糸パルプ液を供給することと、 b.重汚染物質回収樋から所定の間隔で重汚染物質を放出することを含み、前 記重汚染物質回収樋は、前記重汚染物質回収樋との間で流体が流動できるように なっている前記汚染物質除去室の一部分内にあり、前記重汚染物質回収樋は、前 記重汚染物質を放出するための下部ポートを有し、 c.汚染物質除去された混合物液を前記汚染物質除去室の前記吐出端部から回 収することとを含むことを特徴とする方法。 31.前記重汚染物質は、前記下部ポートから連続的に排出される ことを特徴とする請求項30に記載の方法。 32.前記重汚染物質は、前記下部ポートから所定の間隔をもって排出される ことを特徴とする請求項30に記載の方法。 33.前記混合物液ヘッドは重力により与えられる ことを特徴とする請求項30に記載の方法。 34.さらに、前記混合物液ヘッドを変更するために、前記混合物液受入端部 の前記混合物液吐出端部に対する位置を調節する ことを特徴とする請求項30に記載の方法。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(GH,KE,LS,MW,S D,SZ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG ,KZ,MD,RU,TJ,TM),AL,AM,AT ,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA, CH,CN,CU,CZ,DE,DK,EE,ES,F I,GB,GE,GH,HU,IL,IS,JP,KE ,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS, LT,LU,LV,MD,MG,MK,MN,MW,M X,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE ,SG,SI,SK,SL,TJ,TM,TR,TT, UA,UG,US,UZ,VN,YU,ZW

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.紙パルプ液から、前記紙パルプより比重の小さい軽汚染物質を取り除く装 置であって、 a.縦長いセルであって、 i. 第一の断面領域を有するパルプ汚染物質除去室を規定する縦軸及び 内面と; ii. パルプ受入端部と; iii. 反対側パルプ吐出端部と; iv. 前記汚染物質除去室の上部部分内の密閉軽汚染物質回収フードで あって、汚染物質除去室との間で流体が流動できるようになっておりかつ軽汚染 物質を排出するための上部ポートを有する密閉軽汚染物質回収フードと;を有す るセルと、 b.前記上部ポートを介して軽汚染物質を排出するためのパルプヘッドを作 り出す手段と を備えることを特徴とする装置。 2.前記上部ポートは、軽汚染物質の連続的な排出を可能とする ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 3.前記上部ポートは、軽汚染物質の間欠的な排出を可能とする ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 4.さらに、前記セルの前記受入端部において前記パルプ汚染物質除去室との 間で流体が流動できるようにな っている入口管を備え、 前記入口管は、前記汚染物質除去室の前記断面領域より小さい第2の断面領域 を有する ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 5.前記第1の断面領域の前記第2の断面領域に対する比はほぼ4:1である ことを特徴とする請求項4に記載の装置。 6.前記セルの長さの前記汚染物質除去室の前記断面領域に対する比はほぼ4 :3である ことを特徴とする請求項4に記載の装置。 7.前記パルプヘッドを作り出す手段は、重力であることを特徴とする請求項 1に記載の装置。 8.前記パルプヘッドを作り出す手段は、ポンプである ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 9.さらに、パルプ速度を調節するために、前記セルの前記吐出端部を前記受 入端部に対し上昇または下降させる手段を備える ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 10.前記軽汚染物質回収フードは、前記上部ポートが前記セルの前記受入端 部に対し、調節の間、ほぼ一定高さに維持されるように伸縮自在である ことを特徴とする請求項9に記載の装置。 11.さらに、前記上部ポートを介しての前記軽汚染物質の排出を補助する減 圧手段を備える ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 12.さらに、複数のセルと、各セルの汚染物質除去室の前記パルプ受入端部 との間で流体が流動できるようになっているパルプ分配トレーとを備える ことを特徴とする請求項1に記載の軽汚染物質を取り除く装置。 13.さらに、パルプの濃度を維持するために、前記分配トレーから伸長する 複数のパルプ撹拌部材を備えることを特徴とする請求項12に記載の装置。 14.前記分配トレーは、パルプヘッドを維持するための先に狭くなる底端部 と、頂端部とを備えることを特徴とする請求項12に記載の装置。 15.前記汚染物質除去室の下部部分内に、前記汚染物質除去室との間で流体 が流動できるようになっており、かつ下部ポートを有する密閉重汚染物質回収樋 を備え、前記軽汚染物質の排出手段が前記紙パルプ液より大きい比重を有する重 汚染物質の排出手段をも提供することを特徴とする請求項1記載の装置。 16.紙パルプ液から、前記紙パルプより比重の大きい重汚染物質を取り除く 装置であって、 a.縦長いセルであって、 i. 第一の断面領域を有するパルプ汚染物質除去室を規定する縦軸及 び内面と; ii. パルプ受入端部と; iii. 反対側パルプ吐出端部と; iv. 汚染物質除去室の下部部分内の密閉重汚染物質回収樋であって、 汚染物質除去室との間で流体が流動できるようになっておりかつ重汚染物質を排 出するための下部ポートを有する密閉重汚染物質回収樋と;を有するセルと、 b.前記下部ポートを介して重汚染物質を排出するためのパルプヘッドを作 り出す手段と を備えることを特徴とする装置。 17.前記下部ポートは、重汚染物質の連続的な排出を可能にすることを特徴 とする請求項16に記載の装置。 18.前記下部ポートは、重汚染物質の間欠的な排出を可能とする ことを特徴とする請求項16に記載の装置。 19.さらに、前記セルの前記受入端部において前記パルプ汚染物質除去室と の間で流体の流動ができるようになっている入口管を備え、 前記入口管は、前記汚染物質除去室の前記断面領域より小さい第2の断面領域 を有する ことを特徴とする請求項16に記載の装置。 20.前記第1の断面領域の前記第2の断面領域に対する比がほぼ4:1であ る ことを特徴とする請求項19に記載の装置。 21.前記セルの長さの前記汚染物質除去室の前記断面領域に対する比がほぼ 4:3である ことを特徴とする請求項16に記載の装置。 22.前記パルプヘッドを作り出す手段は、重力である ことを特徴とする請求項16に記載の装置。 23.前記パルプヘッドを作り出す手段は、ポンプである ことを特徴とする請求項16に記載の装置。 24.さらに、パルプ速度を調節するために、前記セルの前記吐出端部を前記 受入端部に対し上昇または下降させる手段を備える ことを特徴とする請求項16に記載の装置。 25.さらに、複数のセルと、各セルの汚染物質除去室の前記パルプ受入端部 との間で流体が流動できるようになっているパルプ分配トレーとを備える ことを特徴とする請求項16に記載の装置。 26.さらに、パルプの濃度を維持するために、前記分配トレーから伸長する 複数のパルプ撹拌部材を備えることを特徴とする請求項25に記載の装置。 27.前記分配トレーは、頂部から先にかけて狭くなる ことを特徴とする請求項25に記載の装置。 28.前記汚染物質除去室の上部部分内に、前記汚染物質除去室との間で流体 の流動ができるようになっており、前記軽汚染物質を排出するための上部ポート を有する密閉軽汚染物質回収フード備え、 前記重汚染物質の排出手段が前記紙パルプ液より小さ い比重を有する軽汚染物質の排出手段をも提供することを特徴とする請求項16 に記載の装置。 29.前記軽汚染物質回収フードは、前記上部ポートが前記セルの前記受入端 部に対し、調節の間、ほぼ一定高さに維持されるように伸縮自在である ことを特徴とする請求項28に記載の装置。 30.さらに、前記上部ポートを介しての前記軽汚染物質の排出を補助する減 圧手段を備える ことを特徴とする請求項28に記載の装置。 31.紙パルプ液から、前記紙パルプより比重の小さい軽汚染物質を取り除く 装置であって、 a.縦長いセルであって、 i. 第一の断面領域を有するパルプ汚染物質除去室を規定する縦軸、 外面及び内面と; ii. パルプ受入端部と; iii. 反対側パルプ吐出端部と; iv. 汚染物質除去室の上部部分内の密閉軽汚染物質回収フードであっ て、汚染物質除去室との間で流体が流動できるようになっておりかつ軽汚染物質 を排出するための上部ポートを有する密閉軽汚染物質回収フードと;を有するセ ルと、 b.前記上部ポートを介して軽汚染物質を排出するためのパルプヘッドを作 り出す手段と、 c.前記セルの前記受入端部において前記パルプ汚染物質除去室との間で流 体が流動できるようになってい る入口管であって、前記汚染物質除去室内に乱流パルプ流れをおこすために前記 汚染物質除去室の前記断面領域より小さい第2の断面領域を有する入口管と を備えることを特徴とする装置。 32.紙パルプ液から、前記紙パルプより比重の小さい軽汚染物質を取り除く 装置であって、 a.縦長いセルであって、 i. 第一の断面領域を有するパルプ汚染物質除去室を規定する縦軸、 外面及び内面と; ii. パルプ受入端部と; iii. 反対側パルプ吐出端部と; iv. 汚染物質除去室の上部部分内の密閉軽汚染物質回収フードであっ て、汚染物質除去室との間で流体が流動できるようになっておりかつ軽汚染物質 を排出するための上部ポートを有する密閉軽汚染物質回収フードと;を有するセ ルと、 b.前記上部ポートを介して軽汚染物質を排出するためのパルプヘッドを作 り出す手段と、 c.パルプ流れを調整するために、前記セルの前記吐出端部を前記受入端部 に対し上昇または下降させる手段と を備えることを特徴とする装置。 33.紙パルプ液から、前記紙パルプより比重の小さい軽汚染物質を取り除く 装置であって、 a.床、対向する側壁、頂部および底部、および前記 床から前記側壁より低い高さまで伸長する複数のパルプ撹拌部材を有するパルプ 分配トレーと、 b.パルプ受入端部およびパルプ吐出端部を有する汚染物質除去室を規定する 縦軸、外面および内面を有し、前記パルプ分配トレーとの間で流体が流動できる ようになっている縦長いセルと を備えることを特徴とする装置。 34.紙パルプ液から、前記紙パルプより比重の小さい軽汚染物質及び前記紙 パルプより比重の大きい重汚染物質を取り除く装置であって、 a.縦長いセルであって、 i. 第一の断面領域を有するパルプ汚染物質除去室を規定する縦軸、 外面及び内面と; ii. パルプ受入端部と; iii. 反対側パルプ吐出端部と; iv. 汚染物質除去室の上部部分内の密閉軽汚染物質回収フードであっ て、汚染物質除去室との間で流体が流動できるようになっておりかつ軽汚染物質 を排出するための上部ポートを有する密閉軽汚染物質回収フードと; v.汚染物質除去室の下部部分内の重汚染物質回収樋であって、汚染物 質除去室との間で流体が流動できるようになっておりかつ重汚染物質を排出する ための下部ポートを有する重汚染物質回収樋と;を有するセルと、 b.軽汚染物質を前記上部ポートから排出し、重汚染 物質を前記下部ポートから排出するためのパルプヘッドを発生させる手段と、 c.前記セルの前記受入端部において前記パルプ汚染物質除去室との間で流 体が流動できるようになっている入口管であって、前記汚染物質除去室内に乱流 パルプ流れをおこすために前記汚染物質除去室の前記断面領域より小さい第2の 断面領域を有する入口管と、 d.パルプ流れを調整するために、前記セルの前記吐出端部を前記受入端部 に対し上昇または下降させる手段と を備え、前記軽汚染物質回収フードは、前記上部ポートが前記セルの前記受入端 部に対し、調節の間、ほぼ一定高さに維持されるように伸縮自在であることを特 徴とする装置。 35.紙パルプ液から軽汚染物質を除去するための方法において、前記軽汚染 物質が前記紙パルプ液より小さい比重を有し、 a.第1の断面領域をもつパルプ汚染物質除去室を形成する縦軸、外面およ び内面と、パルプ受入端部と、パルプ吐出端部とを有する縦長いセルにヘッドを もった紙パルプ液を供給することと、 b.汚染物質除去室の上部部分内において前記汚染物質除去室との間で流体 が流動できるようになっている密閉軽汚染物質回収フードから、パルプヘッドに より軽汚染物質が排出されるように配置された上部ポートを介し て、軽汚染物質を選択的に排出する手段により、軽汚染物質を排出することと、 c.製紙用に汚染物質除去パルプを前記汚染物質除去室の前記吐出端部から 回収することと、 を含むことを特徴とする方法。 36.前記軽汚染物質は、前記上部ポートから連続的に排出される ことを特徴とする請求項35に記載の方法。 37.前記軽汚染物質は、前記上部ポートから所定の間隔をもって排出される ことを特徴とする請求項35に記載の方法。 38.さらに、前記汚染物質除去室の中であって前記受入端部の近傍の乱流と 前記吐出端部の近傍の層流との間にパルプ流れの勾配を作り出し、前記排出を行 う間に、回収フードおよび/または回収樋の近傍に汚染物質除去流れの遷移領域 を作り出す ことを特徴とする請求項35に記載の方法。 39.前記パルプヘッド手段は重力である ことを特徴とする請求項35に記載の方法。 40.さらに、前記パルプヘッドを変更するために、前記パルプ受入端部の前 記パルプ吐出端部に対する位置を調節する ことを特徴とする請求項35に記載の方法。 41.さらに、前記上部ポートからの軽汚染物質の排出を補助するために減圧 を行う ことを特徴とする請求項35に記載の方法。 42.前記汚染物質除去室の下部部分内において前記汚染物質除去室との間で 流体が流動できるようになっている重汚染物質回収樋を有し、 前記重汚染物質回収樋は、前記重汚染物質を排出するための下部ポートを有し 、 前記重汚染物質回収樋から所定の間隔で重汚染物質を排出する ことを特徴とする請求項35に記載の方法。 43.請求項35の前記方法により製造された製品。
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