專利名稱：用于通過(guò)浮選法從纖維懸浮液中去除雜質(zhì)的浮選裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于通過(guò)浮選法從纖維懸浮液中去除雜質(zhì)的浮選裝置。
背景技術(shù)：
通過(guò)浮選法形成一種包含待去除物質(zhì)的浮沫或者泡沫。這種方法的典型使用場(chǎng)合 是，對(duì)從已印刷的廢紙中獲取的懸浮液進(jìn)行預(yù)處理，在所述懸浮液中，油墨顆粒已經(jīng)從纖維 上脫落，因而可以浮選出來(lái)。此處描述的浮選過(guò)程利用了紙纖維和不需要的雜質(zhì)顆粒之間 性質(zhì)上的差異，即，纖維由于其更容易親水的特性而留存在纖維懸浮液中，而上述的雜質(zhì)顆 粒是疏水的，因而與氣泡一起到達(dá)浮沫中。因?yàn)樵诖瞬皇前阉械墓腆w都浮選出來(lái)，而是將 纖維從污物中分離出來(lái)，人們稱之為選擇性的浮選。同樣被使用的“浮選脫墨”的概念，在 通常情況下不僅被應(yīng)用于去除油墨顆粒(ink =油墨)，而且還更普遍地被應(yīng)用于從纖維懸 浮液中選擇性地浮選污物。這些物質(zhì)尤指膠黏劑、細(xì)塑料顆粒以及還有可能存在的樹(shù)脂。與纖維懸浮液的浮選方法相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)，已經(jīng)獲得非常廣泛的發(fā)展。因此存在 完全適宜通過(guò)浮選法去除大部分固體顆粒的方案。這尤其適用于待浮選的纖維懸浮液的纖 維密度(在纖維懸浮液的總質(zhì)量中的纖維含量)約為時(shí)所采用的那些方法。較高的纖 維密度(例如1. 2%至2. 5% )，迄今通常都會(huì)導(dǎo)致效力的損耗，例如較低的最終白度和/或 較高的污點(diǎn)含量。將氣體注入待浮選的懸浮液(通常所述氣體采用空氣)，是在一種專門為 此設(shè)計(jì)的混合裝置中，通過(guò)混入按照噴射原理的浮選氣體實(shí)現(xiàn)的。此時(shí)，氣體被流動(dòng)的懸浮 液吸入并且與所述懸浮液混合。在此，為此形成至少一條懸浮液自由射流。此外，氣體必須 以設(shè)定的氣泡形式盡可能均勻地分布在懸浮液中，并且與待浮選出的固體顆粒產(chǎn)生接觸。公知的混合裝置具有至少一個(gè)突發(fā)的橫截面擴(kuò)寬(階梯形躍變)，以便懸浮液形 成渦流且由此增強(qiáng)氣體的滲透。此外，懸浮液流被分成多個(gè)平行的單股射流，為此，往往使 用一種具有圓柱形孔的孔板。DE3120202A1記載了一種注射器具，在所述注射器具中，可以實(shí)現(xiàn)從浮選槽內(nèi)部吸 入空氣并且形成浮選所需的氣泡。發(fā)明內(nèi)容因此本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，進(jìn)一步改善上述方法的效力。尤其應(yīng)該 可以實(shí)現(xiàn)，在不利的工作條件下，例如當(dāng)纖維密度比通常情況(約1%)高(約為1.2%至 2. 5%時(shí))時(shí)，也能實(shí)現(xiàn)良好的氣體混合以及產(chǎn)生具有有利尺寸的氣泡。上述技術(shù)問(wèn)題通過(guò)一種用于通過(guò)浮選法從纖維懸浮液中去除雜質(zhì)的裝置得以解 決，該裝置包含至少一個(gè)浮選槽以及至少一個(gè)可被懸浮液流過(guò)且具有至少一條射流形成通 道的混合裝置以用于輸入氣體，并且此外包含至少一個(gè)用于排出所形成的浮選浮沫的管道 以及至少一個(gè)用于輸出已凈化的合格品的管道，按照本實(shí)用新型，將所述射流形成通道設(shè) 計(jì)成，使得流過(guò)它的纖維懸浮液被加速且形成渦流。優(yōu)選地，所述射流形成通道在輸入端具有沿流動(dòng)方向漸縮的通流截面，在所述漸 縮的通流截面之后在下游是恒定不變的、具有長(zhǎng)度介于1與30mm之間，優(yōu)選介于3與20mm之間的優(yōu)選圓柱形的通流截面。優(yōu)選地，所述射流形成通道在輸出端具有沿流動(dòng)方向以介于2°與30°之間、優(yōu) 選介于3°與8°之間的圓錐角呈錐形擴(kuò)展的通流截面。粗糙性優(yōu)選通過(guò)粗糙深度至少為0. 3mm以及最高為5mm的凹槽、紋槽、槽孔、盲孔
或者凸起產(chǎn)生。粗糙性通過(guò)走向或者布局沿軸向以及圓周方向延伸且由此優(yōu)選形成螺旋線的凹 槽、紋槽、槽孔或者凸起產(chǎn)生。按照本實(shí)用新型，可以將流動(dòng)的懸浮液射流塑造成，使得添加的氣體可以在射流 從射流形成通道中被排出時(shí)輕易地滲入表面中。這是通過(guò)射流的不穩(wěn)定性，也就是急速擴(kuò) 張或者撞擊實(shí)現(xiàn)的。如此，懸浮液和氣體之間的摩擦力明顯地增大，射流因此吸收更多的氣 體。為了達(dá)成射流的急速擴(kuò)張或者撞擊，必須形成附加的渦流或者強(qiáng)化現(xiàn)有的渦流。為此 提供了下列可能方法1.提高懸浮液射流的流動(dòng)速度，和/或2.為射流形成通道中的接觸懸浮液的壁板設(shè)計(jì)特殊的導(dǎo)向面，和/或3.為混合裝置中射流形成通道下游區(qū)域的接觸懸浮液的壁板設(shè)計(jì)特殊的導(dǎo)向面。方法1:通常，以紙或者紙漿纖維形成的懸浮液，在管道中以約2m/s的平均流動(dòng)速度經(jīng)通 流截面被運(yùn)送。在應(yīng)用按照本發(fā)明的方法時(shí)，可以直接在注入氣體前，在射流形成通道中采 用很大的加速度，優(yōu)選加速到高于lOm/s至15m/s，這將有利于射流在從射流形成通道中被 排出時(shí)以及排出后的急速擴(kuò)張或者撞擊。其他的強(qiáng)化渦流的措施，可以尤其有效地與這種 提高流動(dòng)速度的措施組合實(shí)施。方法2:例如借助于凹槽、紋槽、槽孔、盲孔、凸起產(chǎn)生的粗糙的導(dǎo)向面，可以使經(jīng)所述導(dǎo)向 面運(yùn)送的懸浮液射流變得不穩(wěn)定。為了進(jìn)一步強(qiáng)化射流的急速擴(kuò)張，例如如果將粗糙的表面定向成螺旋線形狀時(shí)， 則所述粗糙的表面也可以對(duì)渦旋的形成產(chǎn)生影響。此外，通過(guò)射流旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力，較 輕的氣體被朝通向射流中心的方向運(yùn)送。另一種方法是，經(jīng)加速的懸浮液射流被輸送通過(guò)具有連續(xù)擴(kuò)寬的通流截面的部 段，以便使其外徑并且進(jìn)而使其可被氣體滲入的外表面變大。方法3 如果將射流排放到例如借助于凹槽、紋槽、槽孔、盲孔、凸起產(chǎn)生的粗糙的導(dǎo)向面 上時(shí)，則所述粗糙的導(dǎo)向面可以使自由的懸浮液射流(在從射流形成通道中被排出后)形 成渦旋且變得不穩(wěn)定。此時(shí)，射流被已添注的氣體包圍，因而可以吸收該氣體。另一種方法是，將注入氣體的懸浮液射流運(yùn)送通過(guò)多個(gè)，尤其兩個(gè)或者三個(gè)突發(fā) 地?cái)U(kuò)寬的通流截面(階梯形躍變)，以形成附加的渦旋。尤其有利的是，在需要時(shí)也可以對(duì)具有較高纖維密度(約為1.2%至2. 5%)的纖 維懸浮液實(shí)施新的方法，所述具有較高纖維密度的纖維懸浮液本身比常規(guī)纖維密度(約為 1%)的在氣泡的混合及其均布方面將招致更大的阻力。新的方法的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，為此所需的設(shè)備上的改動(dòng)，是便于實(shí)施的。在有利的浮選裝置的技術(shù)結(jié)構(gòu)中，射流形成通道被構(gòu)建在一個(gè)或者多個(gè)孔板中，所述孔板具有大量 圓柱形的、在特殊情況下也可以是橢圓形的孔，這些孔通常具有彼此相同的尺寸。這些孔板 使得氣體可以在懸浮液射流從孔中被排出那一側(cè)滲入。為了應(yīng)用所述方法，更換這個(gè)或者 這些孔板已經(jīng)足夠。用于構(gòu)造適宜的孔板的一些方法，還將說(shuō)明。

根據(jù)示意圖紙對(duì)本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)加以說(shuō)明。附圖中圖1示出適合用于實(shí)施按照本發(fā)明的方法的浮選槽；圖2示出通過(guò)混合裝置剖示的剖視圖；圖3-圖12分別示出用于構(gòu)造屬于混合裝置的射流形成通道的方案；圖13示出專屬于混合裝置的擴(kuò)散件；圖14-17示出各種具有非圓形通流截面的混合裝置。
具體實(shí)施方式
在圖1中示出通過(guò)具有橢圓形橫截面的浮選箱10剖開(kāi)示出的剖視圖，所述橢圓形 的形狀，被證明是尤其有利的。纖維懸浮液S在高于環(huán)境壓力的壓力作用下，被從上方泵入 混合裝置1中。將所述混合裝置1偏心地布設(shè)在浮選箱10中且浸入已注入氣體的纖維懸浮 液S'中，是有利的。混合裝置1包含至少一個(gè)射流形成通道3，所述射流形成通道3優(yōu)選 具有被作為通流截面的圓形面，可能的話，還可以是橢圓形的面。有關(guān)這種射流形成通道3 的結(jié)構(gòu)和功效的詳情，根據(jù)其他的附圖加以說(shuō)明。在大多數(shù)情況下，這種混合裝置包含多個(gè) 平行地穿流的射流形成通道，被輸入的纖維懸浮液S即被分配到所述射流形成通道中。氣 體6由于注射效應(yīng)被在射流形成通道3中形成的懸浮液射流吸入，并且與纖維懸浮液S混 合。氣體6可以從浮選箱10中的浮選泡沫2上方直接取用。仍處于混合裝置1中的混合 通道7，被用于進(jìn)一步混合氣體和懸浮液。它在此終止于轉(zhuǎn)向擴(kuò)散件11，在所述轉(zhuǎn)向擴(kuò)散件 11中，已注入氣體的懸浮液偏轉(zhuǎn)了約90°，實(shí)現(xiàn)水平地且分布在整個(gè)圓周(360° )上。含有固體的浮選泡沫2，被匯集在泡沫槽12中且被作廢料處理、繼續(xù)處理或者被 輸送給下一浮選級(jí)(未示出)的浮選箱。經(jīng)浮選法凈化的纖維懸浮液，即合格原料A，此時(shí) 被從浮選箱10的底部運(yùn)出，它們或者在其他的浮選槽中被再次浮選，或者被輸送到制備材 料的下一道工序。圖2示出通過(guò)混合裝置1剖開(kāi)示出的剖視圖。懸浮液S流經(jīng)射流形成通道3。在 懸浮液S被作為懸浮液射流4排出時(shí)，到達(dá)被氣體6進(jìn)入的敞開(kāi)區(qū)域。懸浮液射流4的急 速擴(kuò)張或者撞擊，引起上述的有利效應(yīng)。懸浮液射流4隨即被繼續(xù)輸送到在下游布設(shè)的混 合通道7中。懸浮液與氣泡的混合以及將固體匯集到氣泡中，在此可以通過(guò)擴(kuò)寬通流截面 進(jìn)一步得以改善。因此，此時(shí)在混合通道7中存在突變的擴(kuò)寬14 (階梯形躍變)，它導(dǎo)致了 局部受限的渦旋。這種渦旋雖然增加了壓力損耗并且因此增加了本方法的能量需求，但是 卻提供了尤其用于破碎長(zhǎng)得太大的氣泡和/或?qū)㈦s質(zhì)匯集到氣泡上所需要的能量。根據(jù)需 要，在一個(gè)流動(dòng)通道中設(shè)置多個(gè)階梯形躍變，也是有利的。在附圖3和圖4中的射流形成通道3，分別由兩個(gè)部段組成，其中沿流動(dòng)方向的第 一部段，被設(shè)計(jì)成加速區(qū)域，在所述加速區(qū)域中，通流截面逐漸縮小。在此，可以有利地使通流截面這樣逐漸縮小，即，使得能夠達(dá)到10至15m/s的平均噴射速度。射流形成通道3，在 用于實(shí)施本方法的技術(shù)裝置中，可以是孔板的一部段，所述孔板在此只在附圖3中示出了， 但是顯然也可以使用于其它的方案中。圖3示出用于該第一部段的一種便于制造的錐形的 漸縮，而通過(guò)通道剖示的凹形的縱向截面形狀(圖4)，可以在將壓力能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能時(shí)提供 能量方面的優(yōu)點(diǎn)。所述形狀還可以是拉法爾噴嘴形狀。射流形成通道3的第二部段，影響到被排出的射流釋放的角度。所述第二部段可 以例如是圓柱形的(圖幻，或者例如呈錐形擴(kuò)展(圖4)。該部段的長(zhǎng)度L2，力爭(zhēng)達(dá)到1至 20mm，并且圓錐角α (圖4)力爭(zhēng)達(dá)到3至10°，可能的話，還可以達(dá)到30°。如果該圓錐 角α相對(duì)平坦，例如小于等于8°，懸浮液射流可以貼緊圓錐壁并變寬。圖5示出這兩項(xiàng)措 施的組合方案，其中長(zhǎng)度L2/L3(圓柱形/圓錐形)的比例，有利地選取為0. 1至10。按照 圖6，第二部段在下游的部分具有階梯形躍變14，所述階梯形躍變14可以具有介于1. 1和 3之間，尤其有利地介于1. 2和2之間的直徑比D3/D2。在圖7的例子中，第二部段在階梯 形躍變14之后的下游的部分，與圖4和圖5中相類似地被構(gòu)造成圓錐形。圖8示出了一種使以高速流動(dòng)的懸浮液射流在射流形成通道3的緊接加速區(qū)域的 部段中，與粗糙的表面13產(chǎn)生接觸的方法，其中粗糙深度優(yōu)選介于0. 5和5之間。通過(guò)這 種方式，在流經(jīng)的懸浮液中形成渦流或者進(jìn)一步強(qiáng)化已有的渦流。有許多的方法可以產(chǎn)生 適用于此處的粗糙性(已述及的凹槽、紋槽、槽孔、盲孔、凸起)。在此，也可以把粗糙性限 制在個(gè)別的地方，例如按照?qǐng)D9，具有2mm長(zhǎng)度的Imm深的環(huán)形槽，就是所述的個(gè)別地方。關(guān) 鍵是，能否對(duì)懸浮液射流產(chǎn)生有效的“擾動(dòng)”。如圖10和圖11所示，粗糙性可以影響射流方向，例如，按照?qǐng)D10起矯直作用(并 且此時(shí)射流的表面積變大)，或者按照?qǐng)D11，例如通過(guò)螺旋線形狀的凹槽16，產(chǎn)生沿圓周 方向的渦旋。這種渦旋也可以與之不同地例如通過(guò)具有朝圓周方向傾斜定位的導(dǎo)向面的凸 起產(chǎn)生。在圖12中示出一種特殊的通流截面。在該例子中，粗糙性由一種星形內(nèi)型15產(chǎn) 生，所述星形內(nèi)型15優(yōu)選具有介于0. 5mm和5mm之間的粗糙深度H。星形內(nèi)型15可以直線 地或者以切向分力，尤其呈螺旋線狀地貫穿射流形成通道(參見(jiàn)圖11)。如上所述，可以提供的優(yōu)點(diǎn)是，從射流形成通道3中排出的懸浮液射流，可以入射 到粗糙的表面上。因?yàn)檫@兒已經(jīng)供給氣體6，由于粗糙性而強(qiáng)化的渦旋可以對(duì)氣體-液體更 好地混合發(fā)揮重要的作用。在以圖13示出的例子中，執(zhí)行混合通道7的功能的擴(kuò)散件17， 設(shè)有粗糙的表面13和13'。其結(jié)構(gòu)可以設(shè)計(jì)得與已根據(jù)圖8至圖12所說(shuō)明的相類似。在 該擴(kuò)散件17中的兩個(gè)階梯形躍變14和14'，被用于增強(qiáng)懸浮液射流4與氣體6的滲透以 及形成且分配適宜的氣泡。優(yōu)選使混合裝置1中、尤其射流形成通道3的大多數(shù)通流截面是圓形的。但是可 以與此不同地，尤其在混合通道7中提供上述優(yōu)點(diǎn)。圖14至圖17示出例子的視圖，在所述 視圖中，視線方向與懸浮液的流動(dòng)方向相逆。這些例子示出，階梯形躍變后的通道可以被設(shè) 計(jì)成正方形(圖14)，三角形(圖15)，六邊形(圖16)或者五邊形(圖17)。因?yàn)檫@些多邊 形的形狀，懸浮液射流圓周上的流動(dòng)比率被認(rèn)為是不相同的，射流因而含有進(jìn)一步的促使 急速擴(kuò)張的不穩(wěn)定脈沖。在此，上游的圓形通流截面的外壁，可以與多邊形的部分相切，從 而在該位置不會(huì)出現(xiàn)突變式的擴(kuò)寬。在圖2至圖17中示出的混合裝置的方案，可以理解成實(shí)施例，其特征也可以與此處具體所繪制的不同，來(lái)進(jìn)行互相組合。 在用于造紙的浮選設(shè)備中，纖維懸浮液大多依次流經(jīng)多個(gè)浮選槽10，直至達(dá)到所 要求的白度。
權(quán)利要求1.一種用于通過(guò)浮選法從纖維懸浮液中去除雜質(zhì)的裝置，其包含至少一個(gè)浮選槽 (10)以及至少一個(gè)可被懸浮液( 流過(guò)且具有至少一條射流形成通道( 的混合裝置(1) 以用于輸入氣體(6)，并且此外包含至少一個(gè)用于排出所形成的浮選浮沫O)的管道以及 至少一個(gè)用于輸出已凈化的合格品(A)的管道，其特征在于，所述射流形成通道C3)具有沿 流動(dòng)方向至少部段式地漸縮的通流截面以及具有至少局部粗糙的表面(13)，從而使得流過(guò) 所述射流形成通道(3)的纖維懸浮液( 被加速且形成渦流。
2.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述射流形成通道C3)在輸入端具有沿流 動(dòng)方向漸縮的通流截面，在所述漸縮的通流截面之后在下游是恒定不變的、具有長(zhǎng)度介于1 與30mm之間之間的優(yōu)選圓柱形的通流截面。
3.按照權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述射流形成通道C3)在輸入端具有沿流 動(dòng)方向漸縮的通流截面，在所述漸縮的通流截面之后在下游是恒定不變的、具有介于3與 20mm之間的優(yōu)選圓柱形的通流截面。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述射流形成通道C3)在輸出端具有 沿流動(dòng)方向以介于2°與30°之間的圓錐角呈錐形擴(kuò)展的通流截面。
5.按照權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述射流形成通道C3)在輸出端具有 沿流動(dòng)方向以介于3°與8°之間的圓錐角呈錐形擴(kuò)展的通流截面。
6.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述混合裝置(1)在下游在注入氣體(6) 的位置，具有至少一條包含至少局部粗糙表面(1 的混合通道(7)。
7.按照權(quán)利要求1或6所述的裝置，其特征在于，粗糙性通過(guò)粗糙深度(H)至少為 0. 3mm以及最高為5mm的凹槽、紋槽、槽孔、盲孔或者凸起產(chǎn)生。
8.按照權(quán)利要求1或6所述的裝置，其特征在于，粗糙性通過(guò)走向或者布局沿軸向以及 圓周方向延伸且由此形成螺旋線的凹槽、紋槽、槽孔或者凸起產(chǎn)生。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于通過(guò)浮選法從纖維懸浮液中去除雜質(zhì)的裝置，其包含至少一個(gè)浮選槽(10)以及至少一個(gè)可被懸浮液(S)流過(guò)且具有至少一條射流形成通道(3)的混合裝置(1)以用于輸入氣體(6)，并且此外包含至少一個(gè)用于排出所形成的浮選浮沫(2)的管道以及至少一個(gè)用于輸出已凈化的合格品(A)的管道，其特征在于，將所述射流形成通道(3)設(shè)計(jì)成，使得流過(guò)它的纖維懸浮液(S)被加速且形成渦流。
文檔編號(hào)D21B1/32GK201891043SQ201020520068
公開(kāi)日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2010年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月5日
發(fā)明者馬丁·斯托爾澤 申請(qǐng)人:沃依特專利有限責(zé)任公司