DE19920480A1

DE19920480A1 - Process for removing impurities from an aqueous paper fiber suspension

Info

Publication number: DE19920480A1
Application number: DE19920480A
Authority: DE
Inventors: Herbert Holik
Original assignee: Voith Sulzer Papiertechnik Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 1999-05-04
Filing date: 1999-05-04
Publication date: 2000-11-09
Also published as: ATE328667T1; DE50012882D1; EP1050342A1; EP1050342B1

Abstract

Selective flotation stages (1,2) are used to separate foreign matter from a fiber suspension (S). The downstream flotation s (2) uses the residual air contained in the cleaned suspension flow (A1) from the first stage (1), without additional air to give bubbles for flotation. The second and downstream stage (2) acts as a flotation cyclone, with a centrifugal acceleration of the hydrocyclone of a v which is 5-200 times the rate of the spin of the earth, or 10-100 times. At the second and downstream flotation stage (2), the suspension from the first stage (1) is fed at a tangent into a cylinder. The flotation foam (R2) formed at the second stage (2) the cleaned suspension (A2) move out of the stage (2) at the axially opposite end to the inlet. The flotation foam (R2) is taken axially from the side of the second flotation stage (2) which also has the inflow, and the cleaned suspension (A2) is taken axia from the opposite side. The weaker force field used is the gravity of the earth. The cleaned suspension (A1) from the first flotation stage (1) is passed directly to the downstream flotation stage (2), without dwelling in a vat.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Störstoffen aus einer wässrigen Papierfasersuspension gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for removing contaminants from a aqueous paper fiber suspension according to the preamble of claim 1.

Verfahren der genannten Art werden verwendet, um aus einer Papierfasersuspension zumindest einen Teil der darin suspendierten unerwünschten Feststoffteilchen, sog. Störstoffe, 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 Fasersuspension, in der die Druckfarbenpartikel bereits von Fasern abgelöst sind, so daß sie sich ausflotieren lassen. Der hier beschriebene Flotationsvorgang nutzt die Unterschiede zwischen Papierfaserstoff und unerwünschten Feststoffteilchen in der Art, daß der Faserstoff aufgrund seines eher hydrophilen Charakters in der Fasersuspension 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. Da durch das hier angesprochene Flotationsverfahren Fasern von Verunreinigungen getrennt werden, 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 get out of a paper fiber suspension at least part of the undesired solid particles suspended therein, so-called. Impurities to excrete. As is well known, flotation is one that has to be eliminated Foam or sludge containing substances is formed. A typical one The application of such a method is the preparation from one printed fiber paper obtained aqueous fiber suspension in which the Ink particles are already detached from fibers so that they float out to let. The flotation process described here uses the differences between Paper pulp and unwanted solid particles in the way that the pulp remains in the fiber suspension due to its rather hydrophilic character, while the mentioned solid particles are hydrophobic and therefore together with the air bubbles get into the foam. In addition to the ink particles, there are also a variety of other substances that are hydrophobic and are therefore flotated from the Have the fiber separated. Such substances are especially glue, fine Plastic particles and possibly also resins. Because by the one mentioned here Flotation process Fibers are separated from contaminants selective flotation. The term "flotation thinking" is also used in the Usually not only for the removal of ink particles (ink = ink), but also more generally for the selective flotation of contaminants Fibrous suspensions used.

Besonders guten Effekt haben Verfahren mit zwei aufeinanderfolgenden Flotationsschritten, deren Wirkung jeweils unterschiedlich auf bestimmte Arten von Störstoffen speziell abgestimmt sind. So ist es aus der DE 197 28 393 bekannt, zuerst eine Flotation im normalen Erdschwerefeld und danach eine weitere mit Hilfe eines Flotationszyklons auszuführen. Durch diese Kombination lassen sich Störstoffe ausscheiden, deren Partikelgröße in einem breiten Spektrum vorliegt. Dabei werden im zweiten Teilschritt besonders die in der Faserstoffsuspension vorliegenden kleineren Partikel durch ein darauf optimal abgestimmtes Starkfeld-Flotationsgerät ausflotiert, dessen Kraftfeld stärker ist als die Erdgravitation. Es lassen sich dann z. B. auch solche Druckfarbenpartikel erfassen, die durch Binder auf Ölbasis mit den Fasern verbunden waren.Processes with two successive ones have a particularly good effect Flotation steps, the effects of which differ on certain types of Contaminants are specially matched. So it is known from DE 197 28 393, first one flotation in the normal earth's gravity field and then another with the help of a Flotation cyclones. This combination eliminates contaminants excrete, the particle size is available in a wide range. Thereby in second sub-step especially the smaller ones present in the fiber suspension Particles flotated out using a strong field flotation device that is optimally matched to this, whose force field is stronger than earth's gravity. Then z. B. also such Capture ink particles attached to the fibers by oil-based binders were.

In der DE 44 26 159 A1 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem die zu reinigende Faserstoffsuspension zunächst in einen mit Fliehkräften arbeitenden Flotationszyklon gelangt und dann in Flotationszellen herkömmlicher Bauart, die im wesentlichen allein aufgrund der Schwerkraft arbeiten. Der Flotationsschaum der letztgenannten Flotationszellen - eventuell auch des Flotationszyklons - wird in einem weiteren Flotationszyklon, der die Sekundärstufe bildet, gereinigt.DE 44 26 159 A1 describes a method in which the one to be cleaned Fibrous suspension initially in a centrifugal flotation cyclone arrives and then in flotation cells of conventional design, which are essentially alone work due to gravity. The flotation foam of the latter Flotation cells - possibly also the flotation cyclone - are in another Flotation cyclone, which forms the secondary stage, cleaned.

Diese beiden Verfahren arbeiten zwar mit Vorteil in Kombination unterschiedlicher Flotationsschritte, sind aber relativ aufwendig, da jeder Teilschritt eine vollständige Flotation mit jeweils erneuter Belüftung enthält.These two methods work advantageously in a combination of different ones Flotation steps, however, are relatively complex since each sub-step is a complete one Contains flotation with renewed ventilation.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Flotationsverfahren zu schaffen, mit dem das Spektrum der ausflotierten Störstoffpartikel groß ist, ohne daß ein zu hoher apparativer und betriebsmäßiger Aufwand benötigt wird. In speziellen Ausführungen soll außerdem eine Entlüftung der Suspension erfolgen.The object of the invention is therefore to create a flotation process, with which the spectrum of flotated contaminant particles is large, without a high equipment and operational expenditure is required. In special The suspension should also be vented.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 in vollem Umfang gelöst. This object is fully characterized by the characterizing features of claim 1 Scope solved.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß ein breites Größenspektrum bei der Flotation erfassbar ist, indem - wie an sich bekannt - mindestens zwei auf einen jeweiligen speziellen Größenbereich optimierte Teilschritte hintereinandergeschaltet werden. Dabei wird der zweite Teilschritt ohne weitere Belüftung der Suspension ausgeführt, was den Aufwand an Apparaturen, Energie und Prozeßregelung wesentlich reduziert. Der Luftgehalt im Gutstoff des stromaufwärtigen Flotationsschrittes wird zur weiteren Flotation ausgenutzt. Dabei ist es von besonderem Vorteil, daß der stromabwärtige Flotationsschritt in stärkerem Kraftfeld, z. B. dem eines Flotationszyklons, durchgeführt wird. Solche Apparate können besonders wirksam mit Hilfe kleiner Luftblasen relativ feine Störstoffe abscheiden.The inventive method has the advantage that a wide range of sizes the flotation can be recorded by - as is known per se - at least two on one each particular size range optimized sub-steps connected in series become. The second step is without further aeration of the suspension executed what the expenditure of equipment, energy and process control essential reduced. The air content in the accepted material of the upstream flotation step is used for further flotation. It is particularly advantageous that the downstream flotation step in a stronger force field, e.g. B. one Flotation cyclones. Such devices can be particularly effective with Separate relatively fine contaminants with the help of small air bubbles.

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens liegt darin, daß die Restluft, die im Gutstoff des stromaufwärtigen Flotationsschrittes oft unerwünscht ist, gleich mit entfernt wird.Another advantage of the method is that the residual air contained in the accept upstream flotation step is often undesirable, is also removed.

In den Abbildungen von manchen Publikationen wird die Belüftung bei den einzelnen Flotationsschritten nicht eingezeichnet, siehe z. B. in Figuren der DE 197 28 393 A1. Der Fachmann ist sich aber ohne Zweifel sicher, daß lediglich aus Gründen der einfacheren Darstellung solche hier selbstverständlichen Details weggelassen wurden. Ähnliches gilt z. B. für Pumpen, Regeleinrichtungen und Befestigungsmittel.The ventilation of the individual is shown in the illustrations of some publications Flotation steps not shown, see e.g. B. in figures of DE 197 28 393 A1. However, the person skilled in the art is no doubt certain that it is only for the sake of simpler representation such details that are taken for granted here have been omitted. The same applies to z. B. for pumps, control devices and fasteners.

Die Erfindung wird erläutert an Hand von Zeichnungen. Dabei zeigen:The invention is explained with reference to drawings. Show:

Fig. 1 ein Schema des erfindungsgemäßen Verfahrens; FIG. 1 is a schematic of the inventive method;

Fig. 2 eine Variante des Verfahrens; Fig. 2 shows a variant of the method;

Fig. 3 schematisch: Eine erfindungsgemäße Anlage; Fig. 3 schematically: A plant according to the invention;

Fig. 4 schematisch: Flotationszylinder der Fig. 3 in Ansicht von oben. Fig. 4 schematically: flotation cylinder of Fig. 3 in top view.

Fig. 1 zeigt ein sehr einfaches Schema mit einem stromaufwärtigen Flotationsschritt 1 und einem stromabwärtigen Flotationsschritt 2. Die Faserstoffsuspension S wird, bevor sie dem stromaufwärtigen Flotationsschritt 1 zugeleitet wird, in einem Mischorgan 3 mit Luft L so vermischt, daß Luftblasen der gewünschten Größe und Anzahl entstehen. Fig. 1 shows a very simple scheme with an upstream flotation step 1 and a downstream flotation step. 2 Before being fed to the upstream flotation step 1, the pulp suspension S is mixed with air L in a mixing device 3 in such a way that air bubbles of the desired size and number are formed.

Die Abläufe des Flotationsschrittes 1 sind bekannt; es wird ein Flotationsschaum R1 gebildet, der einen großen Teil der Störstoffe enthält, sowie ein Gutstoff A1, der von der gereinigten Faserstoffsuspension gebildet wird. Dieser wird ohne eine weitere Belüftung über die Pumpe 5 dem stromabwärtigen Flotationsschritt 2 zugeleitet. Während bei dem hier gezeigten Beispiel der stromaufwärtige Flotationsschritt 1 allein im Erdschwerefeld betrieben wird, wird beim stromabwärtigen Flotationsschritt 2 durch Rotation der Suspension ein Zentrifugalfeld erzeugt. Dadurch können, wie bereits beschrieben, feinere Störstoffe mit Hilfe von kleineren Luftblasen abgeschieden werden, so daß sie in den Flotationsschaum R2 gelangen. Die auf diese Weise nochmals gereinigte Faserstoffsuspension wird als Gutstoff A2 der weiteren Verwendung zugeführt. Die beiden Flotationsschäume R1 und R2 werden hier gemeinsam als Rejekt R abgeführt und verworfen. Bekanntlich können aber auch solche Rejekte in einer oder mehreren Sekundärstufen getrennt oder gemeinsam nachbehandelt werden, um Faserverluste zu vermeiden.The processes of flotation step 1 are known; a flotation foam R1 is formed which contains a large part of the interfering substances, and an accepting substance A1 which is formed by the cleaned fiber suspension. This is fed to the downstream flotation step 2 via the pump 5 without further aeration. While in the example shown here the upstream flotation step 1 is operated solely in the earth's gravity field, in the downstream flotation step 2 a centrifugal field is generated by rotating the suspension. As already described, this allows finer impurities to be separated with the help of smaller air bubbles so that they get into the flotation foam R2. The fiber suspension, which has been cleaned again in this way, is supplied for further use as accepting substance A2. The two flotation foams R1 and R2 are discharged here together as reject R and discarded. As is known, however, such rejects can also be separated or treated together in one or more secondary stages in order to avoid fiber losses.

Das in Fig. 2 schematisch dargestellte Verfahren unterscheidet sich in einigen Punkten von dem in Fig. 1 und zeigt eine weitere Möglichkeit, die Erfindung zu realisieren. Dabei besteht der stromaufwärtige Flotationsschritt 1 aus mehreren hintereinander geschalteten Flotationsvorrichtungen. Eine solche Schaltung ist in vielen Fällen üblich und umfasst z. B. fünf bis acht in Reihe geschaltete Flotationsvorgänge. Dabei kann der Gutstoff, bevor er aus der vorigen in die nächste Flotation kommt, über eine Pumpe gefördert und erneut mit Luft vermischt werden. Der aus diesem stromaufwärtigen Flotationsschritt 1 stammende Gutstoff A1 gelangt in einen Flotationszyklon, welcher den stromabwärtigen Flotationsschritt 2 vornimmt. Anders als im Beispiel gemäß Fig. 1 wird hier der Flotationsschaum R2 auf der - axial gesehen - selben Seite entnommen, an der auch der Gutstoff A1 in den Flotationszyklon eingeführt wird. Erfindungsgemäß erfolgt dabei keine erneute Belüftung. Der aus diesem Flotationsschritt stammende Gutstoff A2 wird an dem axial entgegengesetzten Ende abgezogen, entweder tangential oder axial (gestrichelter Pfeil).The method shown schematically in FIG. 2 differs in some points from that in FIG. 1 and shows a further possibility for realizing the invention. The upstream flotation step 1 consists of several flotation devices connected in series. Such a circuit is common in many cases and includes e.g. B. five to eight flotation processes connected in series. The accepted material can be pumped and mixed with air again before it moves from the previous to the next flotation. The accept substance A1 originating from this upstream flotation step 1 enters a flotation cyclone which carries out the downstream flotation step 2 . In contrast to the example according to FIG. 1, here the flotation foam R2 is removed on the - axially - the same side on which the accept substance A1 is also introduced into the flotation cyclone. According to the invention, there is no renewed ventilation. The accept material A2 originating from this flotation step is drawn off at the axially opposite end, either tangentially or axially (dashed arrow).

In der Fig. 3 werden die für die Flotationsschritte verwendbaren Flotationsvorrichtungen etwas detaillierter dargestellt. Die unter Schwerkraftwirkung stehende Flotationszelle (Flotationsschritt 1) hat eine ovale Form und bildet ein im wesentlichen geschlossenes Gehäuse. Dadurch kann die dem Flotationsschaum R1 entweichende Luft L innerhalb des Flotationsgefäßes wieder angesaugt werden. Der Mischer 3' für Luft L und Faserstoffsuspension S ist Teil eines Mischrohres, welches in die Suspension eintaucht. Selbstverständlich kann auch eine andere Belüftung vorgesehen sein. Der stromabwärtige Flotationsschritt 2 wird in einem Zylinder 6 durchgeführt, in dem die einströmende Suspension, also der Gutstoff A1, des ersten Flotationsschrittes ohne weitere Belüftung eingepumpt und z. B. durch einen Tangentialeinlauf in Rotation versetzt wird. Sowohl der Flotationsschaum R2 als auch der Gutstoff A2 werden hier an dem in Achsrichtung dem Einlauf gegenüberliegenden Ende des Zylinders 6 abgezogen. Eine andere diesbezügliche Lösung zeigt die Fig. 2. Zur Regelung der Schaummenge kann, wie hier dargestellt, eine Drosselung des Gutstoffes A2 mit Hilfe eines einstellbaren Drosselventils 7 vorgenommen werden. Auch hier werden wieder beide Flotationsschäume R1 und R2 zusammengeführt, was schon deshalb vorteilhaft ist, weil dann auch die aus dem Flotationsschaum R2 austretende Luft in den Mischer 3' gelangen kann. Anstelle von Luft L kann auch ein spezielles Gas verwendet werden.In FIG. 3, the usable for the flotation flotation devices are somewhat greater detail. The flotation cell under the action of gravity (flotation step 1 ) has an oval shape and forms an essentially closed housing. As a result, the air L escaping from the flotation foam R1 can be sucked in again within the flotation vessel. The mixer 3 'for air L and fiber suspension S is part of a mixing tube which is immersed in the suspension. Of course, other ventilation can also be provided. The downstream flotation step 2 is carried out in a cylinder 6 , in which the inflowing suspension, that is to say the accepting substance A1, of the first flotation step is pumped in without further aeration and z. B. is set in rotation by a tangential inlet. Both the flotation foam R2 and the accept A2 are drawn off at the end of the cylinder 6 opposite the inlet in the axial direction. Another solution in this regard is shown in FIG. 2. To regulate the amount of foam, as shown here, the accept material A2 can be throttled using an adjustable throttle valve 7 . Here, too, the two flotation foams R1 and R2 are brought together again, which is advantageous because the air emerging from the flotation foam R2 can then get into the mixer 3 '. A special gas can also be used instead of air L.

Die Fig. 4 zeigt in der Aufsicht, daß es sich bei dem für den stromabwärtigen Flotationsschritt 2 verwendeten Apparat um einen Zylinder 6 handelt. Man erkennt den tangentialen Zulauf für den Gutstoff A1 des stromaufwärtigen Flotationsschrittes (1) und den tangentialen Austritt für den Gutstoff A2. Fig. 4 shows in plan view, that it is at the one used for the downstream flotation step 2 apparatus at a cylinder 6. The tangential inflow for the accept material A1 of the upstream flotation step ( 1 ) and the tangential outlet for the accept material A2 can be seen.

Claims

1. A method for removing contaminants from an aqueous fiber suspension (S) with the aid of several selective flotation steps ( 1 , 2 ), of which an upstream flotation step ( 1 ) is operated with a weaker force field than the immediately downstream flotation step ( 2 ) and
in which the accept (A1) of the upstream flotation step ( 1 ) is fed into the inlet of the downstream flotation step ( 2 ), characterized in that
that the downstream flotation step ( 2 ) is operated with the aid of the residual air contained in the accept (A1) of the upstream flotation step ( 1 ) and without further addition of air.

2. The method according to claim 1, characterized in that the downstream flotation step ( 2 ) is carried out in a flotation cyclone.

3. The method according to claim 1, characterized in that the downstream flotation step ( 2 ) is carried out in a cylinder ( 6 ).

4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that both the flotation foam (R2) formed in the downstream flotation step ( 2 ) and the accept (A2) are removed on the side axially opposite the inlet.

5. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the flotation foam (R2) formed in the downstream flotation step ( 2 ) is discharged axially on the side on which the inlet is also located and the accept (A2) on the axially opposite side .

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that the weaker force field is the earth's gravity field.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the accept (A1) from the upstream flotation step ( 1 ) is carried out directly and without shoddy to the downstream flotation step ( 2 ).