KR20100017304A

KR20100017304A - 타공판을 구비한 부상분리 장치

Info

Publication number: KR20100017304A
Application number: KR1020097024429A
Authority: KR
Inventors: 조지 트로우보니스; 루카스 멘케
Original assignee: 메리 엔트소궁스테크니크 피어 디 파피어인두스트리 게엠베하
Priority date: 2007-04-27
Filing date: 2008-04-02
Publication date: 2010-02-16
Also published as: CA2687923C; JP2010524671A; CA2687923A1; DE102007020029A1; CN101687122B; ES2393875T3; JP5146939B2; WO2008135124A1; US8540884B2; CN101687122A; BRPI0810830A2; EP2142272A1; PL2142272T3; US20100300990A1; MX2009011603A; EP2142272B1

Abstract

본 발명은 고형물 입자가 적은 분획 및 고형물 입자가 풍부한 분획의 형성 하에 현탁물로부터 고형물 입자를 분리하기 위한 부상분리(flotation) 장치(10)에 관한 것으로, 상기 부상분리 장치는 현탁물용 유입구(14)와, 고형물 입자가 적은 분획을 위한 배출구(16)와, 고형물 입자가 풍부한 분획을 위한 배출구(18)와, 서로 중첩 배치된 복수의 리브(rib)로 구성된 적어도 1개의 리브 블록(20)을 구비한 용기를 포함하며, 상기 적어도 1개의 리브 블록(20)은 용기 벽을 향하는 배면 및 그 반대편에 놓인 리브 블록(20)의 면에 배치된 정면을 가지며, 상기 적어도 1개의 리브 블록의 배면에는 리브 블록 배면의 적어도 일부에 걸쳐 연장되는 플레이트(26)가 배치되며, 상기 플레이트는 상기 플레이트를 통해 액체가 통과할 수 있게 하는 다수의 개구(38)를 가지며, 수직축을 기준으로 플레이트의 상부 영역에서의, 플레이트의 1제곱센티미터당 각 개구들(30)의 면적의 총합이 플레이트의 하부 영역에서의, 플레이트의 1제곱센티미터당 각 개구들의 면적의 총합보다 크다.

Description

타공판을 구비한 부상분리 장치 {FLOTATION APPARATUS WITH PLATE CONTAINING HOLES}

본 발명은 고형물 입자가 적은 분획 및 고형물 입자가 풍부한 분획의 형성 하에 현탁물로부터 고형물 입자를 분리하기 위한 부상분리(flotation) 장치에 관한 것으로, 상기 부상분리 장치는 현탁물용 유입구와, 고형물 입자가 적은 분획을 위한 배출구와, 고형물 입자가 풍부한 분획을 위한 배출구와, 서로 적층 배치된 복수의 리브(rib)로 구성된 적어도 1개의 리브 블록을 구비한 용기를 포함한다. 또한, 본 발명은 고형물 입자가 적은 분획 및 고형물 입자가 풍부한 분획의 형성 하에 현탁물로부터 고형물 입자를 분리하기 위한 방법에 관한 것이다.

부상분리는 기포를 이용하여 수성 현탁물로부터 고형물을 분리하기 위한 물리적 분리 방법이며, 이 방법에서는 액체(주로 물) 및 기체(주로 공기)에 대한 고형물들의 상이한 계면장력이 이용된다. 분산 및 선택 부상 외에 압력 경감 부상(pressure release flotation)도 공지되어 있다. 전자의 경우, 액체 내로 비교적 큰 기포가 유입됨에 따라 하나의 기포에 복수의 소립자가 달라붙는 반면, 후자의 경우에는 액체 내로 비교적 작은 기포가 유입됨에 따라 하나의 입자에 복수의 작은 기포가 달라붙는다.

부상분리는 예컨대 수성 현탁물 내 미립자 고형물 혼합물, 특히 광물 및 맥석을 분리하기 위해 사용되며, 이때 고속 교반기 또는 란셋에 의해 부상조(flotation bath) 내로 공기가 주입되어 미세하게 분배된다. 이때 부상조 내에 함유된 계면활성제 및 거품안정제가 기포들을 안정화한다. 어떤 입자는 물에 잘 젖지 않아서 기포에 잘 안 달라붙는다. 이러한 입자는 기포들과 함께 부유하며, 거품과 함께 걷어낼 수 있다. 나머지 입자는 탁수 내에 남겨져서, 부상분리 프로세스의 종료 시 펌핑된다.

폐지를 이용한 종이 제조 시에도 인쇄용 잉크의 제거를 위해 물-폐지 혼합물이 부상분리된다. 정화 시설에서 폐수를 세척하기 위해 미세 오염 입자와 현탁 입자를 결합하는 목적으로도 역시 부상분리법이 사용된다.

압력 경감 부상분리를 수행하기 위한 종래의 부상분리 장치들은, 처리될, 공기 포화된(air-saturated) 액체가 공급관을 통해 그 내부로 유입되는 용기를 포함한다. 공기 포화된 액체는 상기 용기 내로 유입될 때 그 압력이 감소되며, 따라서 용기 내에 수 마이크로미터 크기의 작은 기포들이 발생한다. 이 작은 기포들은 액체 내에 떠 있는 입자들에 달라붙어서 상기 입자들과 함께 부유성 박편들을 형성하고, 그 결과 액체 표면에 부유성 슬러지 층이 생성되며, 이 슬러지 층은 스트리핑(stripping) 장치에 의해 기계적으로 액체로부터 제거되어 용기로부터 방출된다. 고형물 입자를 실질적으로 거의 포함하지 않는 남은 액체는 하나 이상의 배출구를 통해 정수(clear water)로서 배출된다. 부상분리 장치의 효율을 높이기 위해, 통상 부상분리 용기 내에 용기 축에 대하여 기울어져서 연장되며 조절판(baffle plate) 으로서 작용하는 다수의 리브(rib)가 제공되며, 그 결과 부상분리 장치의 표면 분리율이 증가하여 표면 대 흐름의 비율이 증가함으로써 고형물 입자의 분리가 촉진된다.

EP 0 814 885 B1으로부터, 현탁물 공급 장치와, 가스 유입용 분사 장치와, 액체 배출구와, 스트리핑 장치 외에도 기울어지게 배치된 복수의 리브를 포함하는 수직 배치된 용기를 구비한 부상분리가 공지되어 있다.

EP 1 193 342 A1에는 고형물이 풍부한 분획 및 고형물이 적은 분획을 형성하기 위해 현탁물로부터 고형물 또는 고형물 혼합물을 분리하기 위한 부상분리 장치가 공개되어 있으며, 상기 부상분리 장치는 하부측에 현탁물 유입구 및 상하 적층식으로 기울어지게 배치된 복수의 리브들, 고형물이 적은 분획을 위한 제1 배출구 및 상부 영역에 배치된, 고형물이 풍부한 분획을 위한 제2 배출구를 포함하며, 상기 현탁물 유입구는 수직 방향을 향하는 중앙의 주 흐름을 일으키며, 상기 리브들은 상기 주 흐름의 반경방향 외측에 배치되어, 고형물이 적은 분획을 위해 외측 및 비스듬하게 아래쪽을 향하는 흐름을 일으키며, 상기 리브들의 반경방향 외측에 고형물이 적은 분획을 위한 환형 수집 채널이 형성된다. 수직 흐름이 반경방향 상부를 향해 배치되고 리브들이 주 흐름의 반경방향 외측에 배치됨으로써, 고형물이 적은 분획의 흐름이 반경방향 외측을 향하게 됨에 따라 점차 속도가 느려지며, 이는 더 나은 입자 분리를 가능케 한다. 또 다른 장점 중에 하나는, 고형물이 적은 분획이 용기의 외주연, 즉 리브들의 흐름 반대편 에지들의 후방에 수집됨에 따라, 추가 분리 단계의 수행 시 필요 공간이 작을 수 있으며, 이는 추가 부상분리 단계나 필 터링 단계 시에도 동일하게 적용된다. 복수의 분리 단계들, 특히 상이한 원리에 따른 부상분리 단계들이 목적에 맞게 캐스케이드식으로 연속됨으로써, 고형물 함량이 상이한 복수의 분획들이 발생할 수 있다.

그러나 전술한 부상분리 장치들은, 부상분리 용기의 높이와 관련하여, 리브들을 통한 액체의 균일한 분리가 일어나지 않는다는 단점이 있다. 오히려, 부상분리 용기 내에서는 특히 부상분리 용기의 높이에 걸쳐서 변동하는 정수압(hydrostatic pressure)으로 인해 정수가 주로 하부 리브들을 통해 배출되고, 상부 리브들을 통한 정수 배출은 극히 적은 양으로 실시된다. 리브들을 통해 안내되어 배출되는 정수의 정화도는 단위 시간당 리브들을 통해 안내된 액체 부피가 클수록 더 낮기 때문에, 하부 리브들을 통해 배출된 정수는 고형물 입자와 관련하여 상부 리브들을 통해 배출된 정수보다 더 낮은 순도를 갖는다. 따라서 부상분리 장치의 최대 정화 용량이 달성될 수 없다.

따라서 본 발명의 목적은, 고형물 입자가 적은 분획 및 고형물 입자가 풍부한 분획의 형성 하에 현탁물로부터 고형물 입자를 분리하기 위한 부상분리 장치로서, 정화 용량이 높고, 특히 설계된 리브면 및 부피 흐름과 관련한 정화도가 종래 기술에 공지된 부상분리 장치들에 의해 달성될 수 있는 정화도보다 높은 부상분리 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따라, 청구항 제1항에 따른 부상분리 장치에 의해, 특히 현탁물용 유입구와, 고형물 입자가 적은 분획을 위한 배출구와, 고형물 입자가 풍부한 분획을 위한 배출구와, 서로 적층 배치된 복수의 리브로 구성된 적어도 1개의 리브 블록을 구비한 용기를 포함하는, 고형물 입자가 적은 분획 및 고형물 입자가 풍부한 분획의 형성 하에 현탁물로부터 고형물 입자를 분리하기 위한 부상분리 장치에 의해 달성된다. 본원 발명에 따른 부상분리 장치에서는 적어도 하나의 리브 블록이 용기 벽을 향하는 배면 및 그 반대편에 놓인 리브 블록의 면에 배치된 정면을 가지며, 상기 적어도 1개의 리브 블록의 배면에는 리브 블록 배면의 적어도 일부에 걸쳐 연장되는 플레이트가 배치되며, 상기 플레이트는 상기 플레이트를 통해 액체가 통과할 수 있게 하는 다수의 개구를 가지며, 수직축을 기준으로 플레이트의 상부 영역에서의, 플레이트의 1제곱센티미터당 각 개구들의 면적의 총합이 플레이트의 하부 영역에서의, 플레이트의 1제곱센티미터당 각 개구들의 면적의 총합보다 크다.

다수의 개구라 함은 본원 발명의 범주에서 적어도 2개의 개구를 의미한다.

본원 발명의 범주에서는 놀랍게도, 다수의, 즉 적어도 2개의 개구를 포함하며, 이하 타공판(perforated plate)이라고도 지칭되는 플레이트로서, 수직축을 기준으로 상기 플레이트의 상부 영역에서의, 플레이트의 1제곱센티미터당 각 개구들의 면적의 총합이 플레이트의 하부 영역에서의 플레이트의 1제곱센티미터당 각 개구들의 면적의 총합보다 큰 플레이트가 제공됨으로써, 적어도 하나의 리브 블록의 배면에 부상분리 용기의 높이에 걸쳐서 균일한 정수 배출이 달성될 수 있다는 사실이 발견되었다. 수직축 또는 (바람직하게 수직인) 용기 종축과 관련하여 타공판의 상부 영역이 하부 영역에서보다 총 면적이 더 큰 개구들을 포함함으로써, 부상분리 용기의 상부 영역과 하부 영역에서의 정수압이 동일할 때 하부 리브들에 의해서보다 상부 리브들에 의해서 더 많은 액체 흐름이 안내되며, 그 결과 실제 조건들 하에서 용기 하부 영역의 정수압이 용기 상부 영역에서보다 더 큰 부상분리 장치의 작동 시, 부상분리 용기의 상부 영역에 비해 부상분리 용기의 하부 영역에서 정수압이 더 높음으로 인해 야기되는 더 많은 액체 흐름이 하부 리브들을 통해 보상되며, 그 결과 상부 및 하부 리브들을 통해 각각 동일한 양의 액체 흐름이 유동하게 된다. 그로 인해, 비(比) 유압 하중의 균일성 및 그로 인해 설계된 리브면 당 최적의 정화도가 달성된다. 다르게 말하면, 타공판이 제공됨으로써, 부상분리 용기의 하부 영역에서 정수압이 더 높아도 상부 리브들 및 하부 리브들을 통해 단위 시간당 동일한 양의 정수가 배출될 수 있으며, 그 결과 사전 설정되고 설계된 리브면 및 사전 설정된 부피 흐름에서 더 높은 정화도가 달성된다. 그럼으로써 부상분리 용기의 정화 용량이 최대로 또는 적어도 최대에 가깝게 활용될 수 있다.

대안으로, 적어도 1개의 리브 블록의 정면에 타공판 또는 적어도 2개의 개구를 구비한 플레이트가 배치될 수 있다. 예컨대, 부상분리 장치의 용기 내에 연속 배치된 2개의 리브 블록이 제공될 수 있고, 상기 두 리브 블록 사이에 타공판이 제공됨에 따라 타공판이 제1 리브 블록의 배면 및 제2 리브 블록의 정면에 배치된다.

본원 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 각 개구들의 면적의 총합이 (타공)판의 전체 면적을 기준으로 0.1 내지 20%이다. 특히 각 개구들의 면적 총합이 타공판의 전체 면적을 기준으로 0.2 내지 10%, 특히 바람직하게는 0.4 내지 5%인 경우에 매우 양호한 결과가 얻어진다. 그럼으로써 타공판을 통해 양호한 액체 유량이 달성될 수 있다.

특히 타공판에서 타공판의 1제곱센티미터당 각 개구들의 면적의 총합이, 수직선으로부터 볼 때, 아래쪽에서 위쪽으로 가면서 점차적으로 증가하는 경우, 이때 바람직하게는 타공판의 1제곱센티미터당 각 개구들의 면적의 총합이 아래쪽에서 위쪽으로 가면서 용기의 각 영역의 정수압에 반비례하여 증가하는 경우, 상부 리브들 및 하부 리브들을 통해 거의 동일한 양의 액체 흐름이 달성된다.

플레이트의 상부 영역에서의, 플레이트의 1제곱센티미터당 각 개구들의 면적의 총합이 플레이트의 하부 영역에서의, 플레이트의 1제곱센티미터당 각 개구들의 면적의 총합보다 크도록 하기 위해, 본원 발명의 또 다른 바람직한 실시예에서는 플레이트가 다수의 개구를 가지며, 상기 플레이트의 하부 영역보다 상부 영역에 플레이트의 1제곱센티미터당 더 많은 개구가 제공된다. 바람직하게는 본 실시예에서 각 개구들이 각각 동일한 크기의 면적 또는 적어도 전반적으로 동일한 크기의 면적을 갖는다. 전반적으로 동일한 크기의 면적이란, 본원 발명의 범주에서, 모든 개구가 가장 큰 개구의 면적의 적어도 70%의 면적을 가짐을 의미한다.

전술한 실시예의 대안으로, 타공판이 다수의 개구를 포함하고, 이때 타공판의 상부 영역에 있는 개구들이 타공판의 하부 영역에 있는 개구들보다 각각 더 큰 면적을 가질 수 있다. 이러한 실시예에서는, 타공판의 상부 영역에 1제곱센티미터당 70 내지 130%, 바람직하게는 85 내지 115%, 특히 바람직하게는 타공판의 하부 영역에서와 동일한 수의 개구가 제공되는 것이 바람직하다.

물론, 전술한 두 실시예의 조합도 가능하다. 즉, 예컨대 타공판의 상부 영역에 타공판의 하부 영역에서보다 더 작은, 그러나 더 많은 개구가 제공되거나, 타공판의 상부 영역에 타공판의 하부 영역에서보다 더 큰, 그러나 더 적은 개구가 제공되거나, 타공판의 상부 영역에 타공판의 하부 영역에서보다 더 크고 더 많은 개구가 제공되거나, 타공판의 1제곱센티미터당 타공판의 상부 영역에 있는 각 개구들의 면적의 총합이 타공판의 1제곱센티미터당 타공판의 하부 영역에 있는 각 개구들의 면적의 총합보다 큰 경우에 한해 타공판의 상부 영역에 타공판의 하부 영역에서보다 더 크고 더 많은 개구가 제공될 수 있다.

기본적으로 본원 발명은 개별 타공판의 특정한 기하학적 구조로 제한되지 않는다. 즉, 각각의 개구는 임의의 다각형 구조 또는 원형 구조를 가질 수 있으며, 이 경우 모든 개구가 동일한 구조를 가지거나, 각각 상이한 구조를 가질 수 있다. 특히 개구들이 타원형, 원형, 직사각형 또는 정사각형 횡단면을 갖는 경우에 양호한 효과가 달성된다.

바람직하게는 타공판이 수직선 또는 용기 종축에 대해 0 내지 45°, 바람직하게는 0 내지 22.5°, 더 바람직하게는 0 내지 10°, 가장 바람직하게는 0 내지 5°의 기울기를 갖도록 배치된다.

본원 발명에서는 리브 블록의 기하학적 형태도 제한되지 않는다. 또한, 리브 블록이라는 용어는 단지 적어도 2개의 리브의 집합체를 지칭할 뿐, 상기 리브 집합체가 어떠한 기하학적 형태로 규정되는 것은 아니다. 리브들의 분리 기능이 효과적으로 충족되도록 하기 위해, 리브 블록 내에 각각의 리브들이 바람직하게 전반적으로 서로 평행하게 배치된다.

부상분리 용기의 최대한 작은 횡단면에서 우수한 분리 효율을 달성하기 위해, 본원 발명의 개선예에서 적어도 하나의 리브 블록의 개별 리브들을 용기의 횡단면 또는 수평선에 대해 기울어지게 배치하는 방법이 제안된다. 본원 발명의 범주에서, 적어도 하나의 리브 블록의 개별 리브들은 서로 평행하게 또는 전반적으로 서로 평행하게, 그리고 용기의 횡단면과 관련해서는 외부를 향해, 그리고 수평선과 관련해서는 하부를 향해, 기울어지게 배치되는 것이 바람직한 것으로 입증되었다.

특히 적어도 하나의 리브 블록의 개별 리브들이 수평선과 관련하여 5 내지 75°, 바람직하게는 10 내지 60°, 더 바람직하게는 30 내지 45°의 기울기를 가질 때 우수한 결과가 얻어진다.

개별 리브들의 기하학적 구조와 관련해서도 본원 발명은 제한되지 않는다. 따라서, 예컨대 리브들의 적어도 일부는 여러 겹으로 된, 바람직하게는 2개의 외부 층과 그 사이에 배치된 연결 구조물로 이루어진 벌집형 구조로 형성될 수 있으며, 이 경우 외부층들 사이에는 바람직하게 연속 흐름 채널이 형성된다. 그 결과, 리브들의 높은 강도가 형성된다.

바람직하게, 적어도 하나의 리브 블록이 기울어진 직육면체 형태로 형성된다.

부상분리 용기의 기하학적 형태와 관련해서도 본원 발명은 제한되지 않는다. 예컨대 상기 용기는 원형, 타원형 또는 다각형 횡단면을 가질 수 있다. 바람직하게는 용기 종축이 수직선에 평행하게 배치된다.

부상분리 장치의 고형물 입자들과 액체 간 분리 능력은 부상분리 장치의 용기 내에 설정된 흐름비에 의해서도 어느 정도 영향을 받는다. 특히 상기 설정된 흐름비에 의해, 부상분리 장치의 용기 횡단면에 걸친 균일한 현탁물 공급이 보장된다.

본원 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 현탁물 유입구가 용기의 하부 영역에 배치되고, 상기 현탁물 유입구는 용기 횡단면과 관련하여 수직 방향으로 위를 향하는 중앙의 주 흐름을 일으키도록 형성된다. 본 실시예에서, 부상분리 장치의 용기 내에 바람직하게 2개 내지 4개, 특히 바람직하게는 2개의 리브 블록이 제공되며, 이 리브 블록들은 용기 횡단면에 걸쳐서 균일하게 분포되며, 예컨대 기울어진 직육면체 형태로 형성된다. 그럼으로써, 각각의 리브 블록을 통해 그 조성과 관련하여, 즉 액체와 고형물 입자의 비율과 관련하여 동일한 조성의 액체가 안내된다. 또한, 수직 흐름이 반경방향 상부를 향해 정렬됨으로써 그리고 상기 흐름이 중앙에 정렬됨에 따라 리브들이 주 흐름의 반경방향 외측에 배치됨으로써, 고형물 입자가 적은 분획의 흐름이 반경방향 외측을 향할 수 있고, 그럼으로써 유속이 점차 느려지며, 그 결과 고형물 입자가 매우 원활하게 분리된다.

전술한 실시예의 대안으로 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 부상분리 장치의 용기 내에 바람직하게 기울어진 직육면체 형태로 형성되고 용기 중앙에서부터 용기 벽에 대해 임의의 간격까지 연장되는 리브 블록이 제공된다. 본 실시예에서는 부상분리 장치의 용기가 바람직하게 원형 횡단면을 가지며, 현탁물 유입구는 바람직하게 용기의 하부 영역에 배치되어 용기 횡단면과 관련하여 말굽 형태의, 수직 방향으로 위를 향하는 주 흐름을 일으킨다. 본 실시예에서는 부상 분리를 위한 추가의 자유곡면이 획득된다.

흐름비를 원하는 대로 조정할 수 있도록 하기 위해, 본원 발명의 개선예에서 현탁물 유입구가 공급관 및 후드형 편향 수단을 포함하며, 이때 수직선과 관련하여 후드 상부 영역은 폐쇄되고 후드 하부 영역 및 측면 영역은 개방된다. 본 실시예에서 편향 수단은 바람직하게 용기 종축에 대해 수직으로 배치된다. 편향 수단이 제공됨으로써 부상분리 장치의 용기 횡단면에 걸쳐서 균일한 현탁물 공급이 이루어진다.

부상분리 장치의 용기 내에서 리브들에 의해 안내되어 정화된 액체와 정화되지 않은 현탁물이 섞이는 것을 방지하기 위해, 바람직하게 적어도 하나의 리브 블록의 배면에 배치된 플레이트의 후방에 고형물이 적은 분획을 위한 수집 채널이 제공되고, 이 수집 채널은 용기의 나머지 부분과 공간적으로 분리된다.

본원 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 현탁물 유입구의 영역에 화학 첨가제용 공급부가 제공된다. 이 공급부를 이용하여 부상분리 장치의 용기 내에 존재하는 현탁물 내로 부상분리를 최적화하는 데 적합한 화학 첨가제가 주입될 수 있다.

부상분리 장치의 용기 상부 영역에 수집된, 고형물이 함유된 슬러지를 걷어낼 수 있도록 하기 위해, 본원 발명의 개선예에서는 용기 내에 슬러지 스크래퍼(scraper)로서 형성된 스키밍(skimming) 장치가 제공된다.

본원 발명의 또 다른 대상은, 전술한 본 발명에 따른 부상분리 장치에서 수행되는, 고형물 입자가 적은 분획 및 고형물 입자가 풍부한 분획의 형성 하에 현탁물로부터 고형물 입자를 분리하기 위한 방법이다.

하기에서는 바람직한 실시예들을 토대로 그리고 첨부된 도면들을 참고로 본 발명이 오직 예시로서 기술된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 부상분리 장치의 종단면도이다.

도 2는 도 1에 도시된 부상분리 장치의 횡단면도이다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 부상분리 장치의 횡단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 부상분리 장치 내에 설치될 수 있는, 제1 실시예에 따른 타공판의 개략도이다.

도 5는 본 발명에 따른 부상분리 장치 내에 설치될 수 있는, 제2 실시예에 따른 타공판의 개략도이다.

도 1에 도시된, 고형물 입자가 적은 분획 및 고형물 입자가 풍부한 분획의 형성 하에 현탁물로부터 고형물 입자를 분리하기 위한 부상분리 장치(10)는 원통형으로 형성되어 수직 배치된 용기(12)를 포함한다. 상기 용기(12)는 현탁물용 유입구(14)와, 고형물 입자가 적은 분획을 위한 배출구(16)와, 고형물 입자가 풍부한 분획을 위한 배출구(18)와, 리브 블록(20)을 포함한다.

리브 블록(20)은 스택의 형태로 서로 평행하게 배치된 복수의 개별 리브들(22)로 구성된다. 개별 리브들(22) 사이의 상호 간격은 바람직하게 동일하기 때문에, 개별 리브들(22) 사이에 동일한 크기의 채널(24)이 형성된다. 개별 리브 들(22)은 수평선에 대하여 그리고 용기(12)의 중앙으로부터 용기(12)의 벽부측으로 바라볼 때 아래쪽으로 기울어지도록 정렬된다. 리브 블록(20)은 전체적으로 기울어진 직육면체의 형태를 가지며, 용기(12)의 종단면에서 용기의 대략 중앙에서부터 용기(12)의 벽부로부터 임의의 간격까지 연장된다.

용기(12)의 벽측을 향하는 리브 블록(20)의 면, 즉 리브 블록(20)의 배면에는 타공판(26)이 고정되며, 이 타공판은 리브 블록(20)의 뒷벽 전체면에 걸쳐 연장되며, 수직으로, 즉 용기 종축에 평행하게 배치된다. 타공판(26)은 도 1에 매우 개략적으로 도시된 개별 개구들을 포함하며, 이 개구들을 통해 액체가 타공판(26)을 통과할 수 있다.

타공판(26)과 용기(12) 벽 사이에는 리브 블록(20)의 영역에 수집 채널(28)이 제공되고, 이 수집 채널은 용기의 나머지 부분과 공간적으로 분리되기 때문에 용기(12)의 나머지 부분으로부터 수집 채널(28) 내로 그리고 수집 채널(28)로부터 용기(12)의 나머지 부분 내로 액체가 유입될 수 없다. 수집 채널의 하부 영역(28')에는 고형물이 적은 분획을 위한 배출구(16)가 제공되며, 리브들에 의해 안내되어 정화된 액체 또는 정화수가 이 배출구를 통해 용기(12)로부터 배출될 수 있다. 수집 채널의 하부 영역(28')은, 수집 채널의 상부 경계부와 리브 블록(20)의 하부 경계부 사이에 대략 V자형 영역(30)이 형성되도록 설계된다.

수집 채널의 하부 영역(28')의 상부 경계부 위로는 공급 분배기(32)가 제공되며, 이 공급 분배기는 현탁물용 유입구(14) 및 편향 수단(34)을 포함한다. 편향 수단(34)은 후드형으로 형성되며, 그 하부면 및 측면이 개방된다.

부상분리 장치(10)의 용기(12)는 마지막으로 (개략적으로 도시된) 슬러지 스크래퍼로서 형성된 스키밍 장치(36)를 포함하며, 이 스키밍 장치는 또한 고형물 입자가 풍부한 분획을 위한 배출구(18)를 포함한다.

도 2에 도시된 것처럼, 도 1에 도시된 실시예에 따른 리브 블록(20)은 그 뒷벽이 용기(12)의 벽에 가깝게 배치되고, 용기(12)의 중앙 부근까지 연장된다. 횡단면이 직사각형인 리브 블록(20)의 형태로 인해 용기의 횡단면에서, 도 2에 점선으로 도시된 말굽형 영역이 형성되며, 이 영역 내에는 리브들이 존재하지 않는다.

도 1에 도시된 실시예와 달리, 도 3에 도시된 실시예의 용기(12)는 각각 기울어진 직육면체의 형태를 갖는 2개의 리브 블록(20)을 포함한다. 상기 두 리브 블록(20)은 그 배면이 용기(12)의 벽에 가깝게 배치되고, 용기(12)의 중앙으로부터 임의의 간격까지 연장되며, 용기 종축과 관련하여 점대칭형으로 배치된다.

도 4 및 도 5에 도시된 것처럼, 리브 블록(20)의 배면에 장착된 타공판이 복수의 개구 또는 구멍(38)을 포함하는데, 이때 타공판의 상부 영역에서 타공판의 1제곱센티미터당 개별 개구들(38)의 면적의 총합이 타공판의 하부 영역에서 타공판의 1제곱센티미터당 개별 개구들(38)의 면적의 총합보다 크다.

이는 도 4에 도시된 타공판(26)의 경우, 개별 개구(38)의 면적이 타공판(26)의 하부 단부로부터 타공판(26)의 상부 단부로 가면서 점차 증가함으로써 달성되며, 이때 타공판(26)의 하부 영역과 상부 영역에서 1제곱센티미터당 개구의 수는 각각 동일하다.

이와 달리, 도 5에 도시된 타공판(26)의 경우에는 1제곱센티미터당 제공된 개구(38)의 수가 타공판(26)의 하부 영역으로부터 타공판(26)의 상부 영역으로 가면서 점차 증가하며, 개별 개구(38)의 면적은 각각 동일하다.

<도면 부호 리스트>

10 부상분리 장치

12 용기

14 현탁물용 유입구(공급관)

16 고형물 입자가 적은 분획용 배출구

18 고형물 입자가 풍부한 분획용 배출구

20 리브 블록

22 리브

24 채널

26 타공판

28 수집 채널

28' 수집 채널의 하부 영역

30 V자형 영역

32 공급 분배기

34 편향 수단

36 스키밍(skimming) 장치

38 개구 또는 구멍

Claims

고형물 입자가 적은 분획 및 고형물 입자가 풍부한 분획의 형성 하에 현탁물로부터 고형물 입자를 분리하기 위한 부상분리(flotation) 장치(10)로서,

현탁물용 유입구(14)와, 고형물 입자가 적은 분획을 위한 배출구(16)와, 고형물 입자가 풍부한 분획을 위한 배출구(18)와, 서로 중첩 배치된 복수의 리브(rib)로 구성된 적어도 1개의 리브 블록(20)을 구비한 용기(12)를 포함하며, 상기 적어도 1개의 리브 블록(20)은 용기 벽을 향하는 배면 및 그 반대편에 놓인 리브 블록(20)의 면에 배치된 정면을 가지며, 상기 적어도 1개의 리브 블록(20)의 배면에는 적어도 리브 블록 배면의 일부에 걸쳐 연장되는 플레이트(26)가 배치되며, 상기 플레이트(26)는 상기 플레이트(26)를 통해 액체가 통과할 수 있게 하는 다수의 개구(38)를 가지며, 수직축을 기준으로 플레이트(26)의 상부 영역에서 플레이트(26)의 1제곱센티미터당 각 개구들(38)의 면적의 총합이 플레이트(26)의 하부 영역에서 플레이트(26)의 1제곱센티미터당 각 개구들(38)의 면적의 총합보다 큰 것을 특징으로 하는 부상분리 장치.
제1항에 있어서,

각 개구들(38)의 면적의 총합이 플레이트(26)의 전체 면적을 기준으로 0.1 내지 20%, 바람직하게는 0.2 내지 10%, 특히 바람직하게는 0.4 내지 5%인 것을 특징으로 하는 부상분리 장치.
제1항에 있어서,

플레이트(26)의 1제곱센티미터당 각 개구들(38)의 면적의 총합이, 수직선을 기준으로, 아래쪽에서 위쪽으로 가면서 점차적으로 증가하고, 바람직하게는 플레이트(26)의 1제곱센티미터당 각 개구들(38)의 면적의 총합이 아래쪽에서 위쪽으로 가면서 용기(12)의 각 영역의 정수압에 반비례하여 증가하는 것을 특징으로 하는 부상분리 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

플레이트(26)의 하부 영역보다 플레이트(26)의 상부 영역에 1제곱센티미터당 더 많은 개구(38)가 제공되는 것을 특징으로 하는 부상분리 장치.
제4항에 있어서,

각 개구들(38)이 각각 동일한 크기의 면적을 갖거나, 모든 개구(38)가 가장 큰 개구(38)의 면적의 적어도 70%의 면적을 갖는 것을 특징으로 하는, 부상분리 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

플레이트(26)의 상부 영역에 있는 개구들(38)이 플레이트(26)의 하부 영역에 있는 개구들(38)보다 각각 더 큰 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 부상분리 장치.
제6항에 있어서,

플레이트(26)의 상부 영역에는 플레이트(26)의 하부 영역에 비해 1제곱센티미터당 70 내지 130%, 바람직하게는 85 내지 115% 만큼의 개구가, 특히 바람직하게는 플레이트(26)의 하부 영역과 대략 동일한 수의 개구(38)가 제공되는 것을 특징으로 하는 부상분리 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 개구들(38)은 타원형, 원형, 직사각형 또는 정사각형 횡단면을 갖는 것을 특징으로 하는 부상분리 장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 타공판은, 수직선에 대해 0 내지 45°, 바람직하게는 0 내지 22.5°, 더 바람직하게는 0 내지 10°, 가장 바람직하게는 0 내지 5°의 기울기를 갖는 것을 특징으로 하는 부상분리 장치.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

적어도 하나의 리브 블록(20)의 각각의 리브들(22)이 전반적으로 서로 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 부상분리 장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

적어도 하나의 리브 블록(20)의 각각의 리브들(22)이 용기(12)의 횡단면과 관련해서는 외부를 향해, 그리고 수평선과 관련해서는 하부를 향해, 기울어지게 배치되는 것을 특징으로 하는 부상분리 장치.
제11항에 있어서,

적어도 하나의 리브 블록(20)의 개별 리브들(22)이 수평선과 관련하여 5 내지 75°, 바람직하게는 10 내지 60°, 더 바람직하게는 30 내지 45°의 기울기를 갖는 것을 특징으로 하는 부상분리 장치.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 리브들(22)의 적어도 일부는 벌집형 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 부상분리 장치.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 리브 블록(20)이 기울어진 직육면체 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 부상분리 장치.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 용기(12)는 원형, 타원형 또는 다각형 횡단면을 갖는 것을 특징으로 하 는, 부상분리 장치.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 현탁물 유입구(14)는 용기(12)의 하부 영역에 배치되고, 용기 횡단면과 관련하여 수직 방향으로 위를 향하는 중앙의 주 흐름을 일으키도록 형성되는 것을 특징으로 하는 부상분리 장치.
제16항에 있어서,

상기 부상분리 장치는 2개 내지 4개, 바람직하게는 2개의 리브 블록(20)을 포함하며, 이 리브 블록들은 용기(12) 횡단면에 걸쳐서 바람직하게 균일하게 분포되며, 바람직하게 각각 기울어진 직육면체 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 부상분리 장치.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 부상분리 장치는, 바람직하게 기울어진 직육면체 형태로 형성되고 용기 중앙에서부터 용기 벽에 대해 임의의 간격까지 연장되는 리브 블록(20)을 포함하는 것을 특징으로 하는 부상분리 장치.
제18항에 있어서,

상기 용기(12)는 원형 횡단면을 가지며, 현탁물 유입구(14)는 용기(12)의 하 부 영역에 배치되어 용기 횡단면과 관련하여 말굽 형태의, 수직 방향으로 위를 향하는 주 흐름을 일으키도록 형성되는 것을 특징으로 하는 부상분리 장치.
제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 현탁물 유입구(14)는 공급관(14) 및 후드형 편향 수단(34)을 포함하며, 이때 수직선과 관련하여 후드 상부 영역은 폐쇄되고 후드 하부 영역 및 측면 영역은 개방되며, 상기 편향 수단(34)은 바람직하게 용기 종축에 대해 수직으로 배치되는 것을 특징으로 하는 부상분리 장치.
제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 리브 블록(20)의 배면에 배치된 플레이트(26)의 후방에 고형물이 적은 분획을 위한 수집 채널(28)이 제공되고, 이 수집 채널은 바람직하게 용기(12)의 나머지 부분과 공간적으로 분리되는 것을 특징으로 하는 부상분리 장치.
제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 부상분리 장치는 현탁물 유입구(14)의 영역에 화학 첨가제용 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부상분리 장치.
제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 부상분리 장치는 슬러지 스크래퍼(scraper)로서 형성된 스키밍(skimming) 장치(36)를 포함하는 것을 특징으로 하는 부상분리 장치.
고형물 입자가 적은 분획 및 고형물 입자가 풍부한 분획의 형성 하에 현탁물로부터 고형물 입자를 분리하기 위한 방법에 있어서,

제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 따른 부상분리 장치(10)에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.