Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Feststoffen mit Hilfe von Gasblasen aus einer wässrigen Faserstoffsuspension bei dem in mindestens zwei Flotationskammern durch Zuführung eines Faserstoffsuspension-Gas-Gemisches Flotationsschaum gebildet wird, welcher Feststoffe sammelt und aus der

Flotationskammer abgeführt wird, und bei dem die von den Feststoffen befreite Faserstoffsuspension als Durchlauf aus der jeweiligen Flotationskammer abgeleitet wird.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Entfernung von Feststoffen mit Hilfe von Gasblasen aus einer wässrigen Faserstoffsuspension in wenigstens einer Flotationskammer, welche zumindest eine, von einem Strom der

Faserstoffsuspension durchströmte Mischvorrichtung zur Zuführung wenigstens eines Stromes von Gas aufweist und mindestens eine Ableitung für den gebildeten

Flotationsschaum mit den Störstoffen sowie zumindest einen Auslauf für die gereinigte Faserstoffsuspension besitzt, insbesondere zur Durchführung des

Verfahrens.

Durch Flotation wird ein Schaum oder Schwimmschlamm gebildet, der die

auszuscheidenden Stoffe enthält und abführt. Ein typischer Anwendungsfall für solche Verfahren ist die Aufbereitung einer aus bedrucktem Altpapier gewonnenen Suspension, in der die Druckfarbenpartikel bereits von Fasern abgelöst sind, so dass sie sich ausflotieren lassen.

Dabei wird in der Faserstoffsuspension oft eine Faserstoffdichte (Fasermenge bezogen auf die Gesamtmenge) eingestellt, die zwischen 0,5% und 2% liegt, vorzugsweise zwischen 0,8% und 1 ,2%. Der hier beschriebene Flotationsvorgang nutzt die Unterschiede zwischen Papierfaserstoff und auszuscheidenden Feststoffen, insbesondere von

unerwünschten Störstoffteilchen in der Art, dass der Faserstoff auf Grund seines eher hydrophilen Charakters in der Fasersuspension verbleibt, während die

angesprochenen Störstoffteilchen hydrophob sind und deshalb zusammen mit den Luftblasen in den Schaum gelangen.

Dabei werden also nicht alle Feststoffe ausflotiert, sondern Fasern von

Verunreinigungen getrennt. Der oft benutzte Begriff "Flotationsdeinking" wird in der Regel nicht nur für die Entfernung von Druckfarbenpartikeln, sondern auch

allgemeiner für die Flotation von feinen Stoffen aus Faserstoffsuspensionen verwendet. Solche Stoffe sind neben den erwähnten Druckfarben weitere

Verunreinigungen, insbesondere Kleber, feine Kunststoffpartikel und eventuell ebenso Harze. Auch das kontrollierte Ausflotieren von mineralischen Füllstoffen ("Asche") kann eines der Verfahrensziele sein.

Der Stand der Technik bezüglich Flotationsverfahren für Faserstoffsuspensionen ist bereits sehr weit fortgeschritten. Allerdings werden gute Flotationsergebnisse mit einem relativ hohen Aufwand erkauft, insbesondere was Apparaturen, Betriebsmittel und Energie betrifft.

Das Problem ist die Erfüllung zweier Anforderungen, nämlich einerseits die

vollständige Entfernung aller auszuscheidenden Stoffe, in der Regel also der

Störstoffe und andererseits die Vermeidung von Verlusten, also der ungewollten Ausscheidung von Stoffen, die für das später herzustellende Produkt herangezogen werden sollen. In der Flotations-Praxis lassen sich diese beiden Ziele nur mit komplexen Verfahren gleich gut erreichen.

Um beim Flotieren sowohl eine optimale Abtrennung flotierbarer Stoffe als auch einen sehr geringen Verlust zu erzielen, kann mit mehrstufigen Anlagen gearbeitet werden. Dabei durchströmt die Faserstoffsuspension zumeist mehrere zu einer Flotationsstufe gehörende Flotationskammern oder Flotationszellen nacheinander bis im Durchlauf, also dem Gutstoff die geforderte Stoffentfernung erreicht ist. Da der Überlauf, also der Flotationsschaum, der in dieser Flotationsstufe gebildet wird, noch einen

beträchtlichen Anteil von beispielsweise Papierfasern enthält, wird er als Einlauf in eine weitere Stufe geführt. Üblicherweise spricht man dann von einer ersten und zweiten Flotationsstufe oder auch von Primär- und Sekundärflotation. Der Durchlauf, also der Gutstoff der zweiten Flotationsstufe kann dem Zulauf der ersten

Flotationsstufe wieder zugegeben werden. Es gibt auch Fälle, in denen der Durchlauf der zweiten Stufe dem Durchlauf, also dem Gutstoff der ersten Stufe zugemischt wird. Der in der zweiten Stufe erzeugte Flotationsschaum kann dann entsorgt oder falls er doch noch zu viele Fasern enthält, einer dritten Stufe zugeführt werden.

Flotationskammern oder -zellen für die zweite Flotationsstufe sind zumeist ähnlich oder gleich aufgebaut wie die für die erste Stufe, ihre Anzahl ist aber bedeutend geringer. Typische Anlagen haben fünf oder sechs Flotationszellen in der Primärstufe und eine oder zwei in der Sekundärstufe.

Die DE 101 25 978 C1 beschreibt eine zweistufige Flotationsanlage, bei der

Teilströme abgezogen und an anderen Stellen der Anlage wieder zugegeben werden, insbesondere wird Flotationsschaum in die Fasersuspension von stromaufwärts geschalteten Flotationszellen zurückgeführt.

Die Aufgabe der Erfindung ist es die Effizienz der Flotation zu verbessern.

Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Flotationsschaum zumindest einer Flotationskammer wenigstens teilweise in eine andere

Flotationskammer unterhalb des Suspensionspegels so eingedüst wird, dass ein oder mehrere, vorzugsweise alle Flotationsschaumstrahlen vom Faserstoffsuspensions- Gas-Gemisch durchströmt werden.

Da der Flotationsschaumstrahl mit dem Faserstoffsuspensions-Gas-Gemisch zusammentrifft, können die Störstoffe, insbesondere die Druckfarben sehr effektiv aus dem Flotationsschaumstrahl flotiert werden. Dies erfolgt unter Ausnutzung der Turbulenzenergie des Faserstoffsuspensions-Gas-Gemisches, welches in diese Flotationskammer eingeführt wird. Dabei werden nicht nur die Austrittsenergie des Faserstoffsuspensions-Gas-Gemisches sondern auch deren Gas-, insbesondere Luftblasen besser genutzt.

Physikalisch begründen lässt sich die Effizienzsteigerung durch die Erhöhung der Kollisionswahrscheinlichkeit der Störstoffe mit sowie der

Anlagerungswahrscheinlichkeit der Störstoffe an den Gasblasen des

Faserstoffsuspensions-Gas-Gemisches.

Dieser Effekt lässt sich noch verstärken, indem die Anzahl an Gasblasen im

Kollisionsbereich dadurch erhöht wird, dass der Flotationsschaum vor der Eindüsung in die Faserstoffsuspension mit Gas vermischt wird. Eine starke Turbulenz ergibt sich dabei, wenn das Faserstoffsuspensions-Gas- Gemisch so in die Flotationskammer eingedüst wird, dass sich zumindest ein

Flotationsschaumstrahl und wenigstens ein Faserstoffsuspensions-Gas- Gemischstrahl in der Faserstoffsuspension schneiden.

Für viele Fälle genügt es jedoch bereits, wenn zumindest ein Flotationsschaumstrahl vom in der Faserstoffsuspension aufsteigenden Faserstoffsuspensions-Gas-Gemisch durchströmt wird.

Die von den Feststoffen befreite Faserstoffsuspension wird in der Regel über einen Ablauf im unteren Bereich, insbesondere am Boden der Flotationskammer aus dieser geleitet. Um zu vermeiden, dass dabei Teile des Flotationsschaumstrahles ebenfalls abgeführt werden und so die Qualität der Faserstoffsuspension verschlechtern, sollte der Flotationsschaumstrahl über dem Faserstoffsuspensions-Gas-Gemisch in die Faserstoffsuspension eintreten. Entsprechend der Beschaffenheit der zu flotierenden sowie der Anforderungen an die flotierte Faserstoffsuspension kann es bereits genügen, wenn mehrere Flotationskannnnern hintereinander zu einer Flotationsstufe zusannnnengeschaltet sind und nur der Flotationsschaum der ersten Flotationskammer als Rejekt abgeführt wird. In diesem Fall wird der Flotationsschaum der nachfolgenden Flotationskammern dieser Flotationsstufe gesammelt und in die erste Flotationskammer zurückgeführt.

Bei einem hohen Grad an Verschmutzung oder einer hohen geforderten Reinheit kann es jedoch von Vorteil sein, wenn zumindest vier, vorzugsweise wenigstens fünf Flotationskammern hintereinander zu einer Flotationsstufe zusammengeschaltet sind und der Flotationsschaum der ersten und zweiten Flotationskammer als Rejekt abgeführt wird. Die Rückführung des Flotationsschaumes kann dann in die erste oder in die zweite oder in beide Flotationskammern erfolgen.

Hinsichtlich der Vorrichtung ist wesentlich, dass wenigstens eine Düse zur Zuführung von Flotationsschaum in die Faserstoffsuspension vorhanden ist, deren

Düsenöffnung unterhalb des Suspensionspegels aber oberhalb der Austrittsöffnung der Mischvorrichtung angeordnet ist. Auf diese Weise wird erreicht, dass sich der Flotationsschaum sowie das Faserstoffsuspensions-Gas-Gemisch treffen und der Flotationsschaum nicht zum Auslauf für die gereinigte Faserstoffsuspension gelangt.

Um die Vermischung zu unterstützen, sollte die Höhendifferenz zwischen der

Düsenöffnung der Düse und der Austrittsöffnung der Mischvorrichtung zwischen 1 und 500 mm, vorzugsweise zwischen 20 und 300 mm liegen.

Dabei kann es je nach Konstruktion vorteilhaft sein, wenn der von der Düsenöffnung der Düse ausgehende Flotationsschaumstrahl und der von der Austrittsöffnung der Mischvorrichtung ausgehende Faserstoffsuspensions-Gas-Gemischstrahl parallel ausgerichtet sind oder sich schneiden.

Dabei lässt sich der konstruktive Aufwand verringern, wenn die Düse an der

Mischvorrichtung befestigt ist. Außerdem können die Turbulenzen beim Eintritt in die Faserstoffsuspension aber auch beim Zusammentreffen mit dem Faserstoffsuspensions-Gas-Gemisch gesteigert werden, wenn die Düse einen Flotationsschaumstrahl auf eine vorzugsweise waagerechte Prallplatte richtet, welche oberhalb der Austrittsöffnung der

Mischvorrichtung angeordnet ist und so den Flotationsschaumstrahl allseitig aufteilt. Falls der Flotationsschaum vor seiner Eindüsung belüftet werden soll, so sollte in Strömungsrichtung vor der Düse eine Mischeinheit vorhanden sein, welche dem Flotationsschaum Gas beimischt. Nachfolgend soll die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

In der beigefügten Zeichnung zeigt:

Figur 1 : ein grundsätzliches Anlagenschema mit zwei Flotationskammern 1 1 ,12;

Figur 2: einen schematischen Querschnitt durch eine Flotationskammer 1 1 ,14;

Figur 3: einen Querschnitt durch eine andere Flotationskammer 1 1 ,14;

Figur 4: eine Flotationsstufe mit fünf Flotationskammern 1 1 ,12 und

Figur 5: eine mehrstufige Flotationsanlage.

Figur 1 zeigt ein einfaches Schema mit einer Flotationskammer 1 1 , in die die zu flotierende Faserstoffsuspension 1 eingespeist wird. Dabei ist hier die Vermischung mit Gas 9 nicht dargestellt. Der Durchlauf 6 dieser Kammer 1 1 wird in eine weitere Flotationskammer 12 geführt. In beiden Flotationskammern 1 1 und 12 wird jeweils Flotationsschaum 3 bzw. 4 gebildet. Der Flotationsschaum 4 der zweiten Flotationskammer 12 wird als Überlauf abgezogen und in die erste Flotationskammer 1 1 geführt, wozu hier eine teilentgasende Schaumpumpe dient.

Der Durchlauf 6 der zweiten Flotationskammer 12 ist entweder der Gutstoff der Flotationsanlage oder er wird noch weiter flotiert. Der Überlauf der ersten Flotationskammer 1 1 wird als Rejekt 10 entsorgt. Da die Aufgabe der ersten Flotationskammer 1 1 bei Figur 1 etwas anders ist als die der zweiten Flotationskammer 21 , kann es sinnvoll sein, die Flotationskammern für diese unterschiedlichen Zwecke auch unterschiedlich auszugestalten.

Üblicherweise wird man mehr als zwei Flotationskammern 1 1 ,12,13,14,15 verwenden, wie in Figur 4 und 5 dargestellt.

Figur 2 zeigt einen Schnitt durch eine die Flotationskammer 1 1 ,14 enthaltende Flotationszelle mit ovalem Querschnitt, einer Form, die sich als besonders günstig erwiesen hat.

Die Faserstoffsuspension 1 wird in eine Mischvorrichtung 16 eingepumpt und mit dem Gas 9, in der Regel Luft unter Bildung von Gasblasen intensiv vermischt. Mit Vorteil ist die Mischvorrichtung 16 exmittig in der Flotationskammer 1 1 ,14 angeordnet und taucht in die zu belüftende Faserstoffsuspension 1 ein. Am Ende der Mischvorrichtung 16 befindet sich ein Umlenkdiffusor, der das Faserstoffsuspensions- Gas-Gemisch 2 über einen Prallkörper umlenkt und in die Flotationskammer 1 1 ,14 leitet.

Das einzumischende Gas 9 wird mittels Injektionswirkung angesaugt und mit der Faserstoffsuspension 1 vermischt. Das Gas 9 kann dabei aus der Flotationskammer 1 1 ,14 oberhalb des Flotationsschaumes 3 direkt entnommen werden.

Der aufsteigende Flotationsschaum 3 nimmt die zu flotierenden Feststoffe, insbesondere Störstoffe wie Druckfarbenpartikel, Kunststoffteilchen oder Harze auf und fließt über eine Ableitung 17 in Form eines vorzugsweise einstellbaren Schaumwehrs in eine Schaumrinne ab. Er bildet somit den Überlauf dieser Flotationskammer und wird als Rejekt 10 ausgeleitet. Der Durchlauf 6, also der Gutstoff wird im unteren Teil der Flotationskammer 1 1 ,14 über den Auslauf 18 abgenommen.

An der Mischvorrichtung 16 sind beispielhaft zwei unterschiedlich gestaltete und auch separat einsetzbare Düsen 19 befestigt, deren Düsenöffnungen 23 unterhalb des Suspensionsspiegels aber oberhalb der Austrittsöffnung der Mischvorrichtung 16 Flotationsschaum 4 aus einer anderen Flotationskammer 12,15 in die Faserstoffsuspension 1 eindüsen. Dabei ist wesentlich, dass der Flotationschaum 4 so eingedüst wird, dass ein oder mehrere oder wie hier alle Flotationsschaumstrahlen 8 vom Faserstoffsuspensions-Gas-Gemisch 2 durchströmt werden. Hierzu liegt die Höhendifferenz zwischen der Austrittsöffnung 24 der Mischvorrichtung 16 und der Düsenöffnung 23 der Düsen 19 zwischen 20 und 200 mm.

Bei dem hier gezeigten Beispiel durchströmt das austretende Faserstoffsuspensions- Gas-Gemisch 2 zumindest beim Aufsteigen innerhalb der Faserstoffsuspension 1 der Flotationskammer 1 1 ,14 die Flotationsschaumstrahlen 8. Die dabei auftretenden Turbulenzen erhöhen die Effizienz der Flotation erheblich.

Während die linke Düse 19 die Flotationsschaumstrahlen 8 etwa waagerecht und damit parallel zum Faserstoffsuspensions-Gas-Gemischstrahl 2 des Umlenkdiffusors in die Faserstoffsuspension 1 eindüst, erfolgt dies bei der rechten Düse 19 über eine separate Prallplatte 20, welche zur Vereinfachung vom Umlenkdiffusor selbst gebildet wird und die Flotationsschaumstrahlen 8 allseitig in die Faserstoffsuspension 1 umlenkt. Bei der rechten Düse 19 können sich somit auch zumindest ein Teil der Strahlen 2,8 schneiden.

Im Gegensatz hierzu ist die Düse 19 bei Figur 3 nicht an der Mischvorrichtung 16 befestigt, sondern horizontal von dieser beabstandet, wobei jedoch auch hier die Höhendifferenz zwischen der Düsenöffnung 23 der Düse 19 und der Austrittsöffnung 24 der Mischvorrichtung 16 zwischen 100 und 300 mm liegt.

Die Düsenöffnung 23 und die Austrittsöffnung 24 sind dabei so ausgerichtet, dass sich die Flotationsschaumstrahlen 8 und die Faserstoffsuspensions-Gas- Gemischstrahlen 2 schneiden.

Um die Gasblasenbildung zu erhöhen, kann, wie bei der rechten Düse 19 in Figur 2 angedeutet, in Strömungsrichtung vor der Düse 19 eine Mischeinheit 25 vorhanden sein, welche dem Flotationsschaum 4 Gas 9 beimischt. Eine erfindungsgemäße Flotationsanlage kann, wie in Figur 4 dargestellt, eine erste Flotationszelle mit der Flotationskammer 1 1 sowie vier weitere Flotationszellen mit jeweils einer Flotationskammer 12 umfassen.

Die zu flotierende Faserstoffsuspension 1 wird in die erste Flotationskammer 1 1 eingepumpt und mit einer hier nicht gezeigten Mischvorrichtung begast, so dass sich der Flotationsschaum 3 bildet. Der Durchlauf 6 dieser Flotationskammer 1 1 wird mit einer Stoffpumpe 7 in die nächste Flotationskammer 12 gefördert, in der wiederum zunächst die Begasung und dann die Flotation stattfinden.

Diese Vorgänge wiederholen sich bei den folgenden Flotationskammern 12. Der letzte Durchlauf 6 ist der Gutstoff der Anlage.

Die Überlaufe der Flotationskammern 12 werden in einer gemeinsamen Schaumrinne gesammelt und als Flotationsschaum 4 in die Faserstoffsuspension 1 der ersten Flotationskammer 1 1 wie beschrieben eingeführt. Dabei kann auch z. B. zu Regelzwecken ein Teil des Flotationsschaums 4 abgezweigt und insbesondere dem Zulauf zur ersten Flotationskammer 1 1 zugemischt werden, was hier durch eine gestrichelte Linie mit Regelventil angedeutet ist.

Der in der ersten Flotationskammer 1 1 anfallende Überlauf wird als Rejekt 10 entsorgt. Auch wenn mit mehreren Stufen flotiert werden soll, kann die Erfindung vorteilhaft verwendet werden. So zeigt die Figur 5 eine Flotationsanlage mit standardmäßig betriebenen fünf in Reihe geschalteten Flotationskammern 13, die als erste Stufe dienen, und wobei die zu flotierende Faserstoffsuspension 1 der ersten Flotationskammer 13 zugepumpt wird.

Der Flotationsschaum 5 der ersten Stufe wird als Faserstoffsuspension 1 über einen Schaumzerstörer 21 sowie einen Schaumtank 22 in den Zulauf einer ersten Flotationskammer 14 einer zweiten Flotationsstufe geführt. Diese zweite Flotationsstufe enthält daneben noch eine zweite Flotationskammer 15, welche mit dem Durchlauf 6 der ersten Flotationskammer 14 dieser Stufe beschickt wird und in der der Flotationsschaum 4 gebildet wird. Auch hier wird der Flotationsschaum 4 der zweiten Flotationskannnner 15 in die Faserstoffsuspension 1 der ersten Flotationskannnner 14 dieser Stufe zurückgeführt. Der Durchlauf 6 der zweiten Flotationskannnner 15 gelangt in den Zulauf zur ersten Flotationsstufe und der Überlauf der ersten Flotationskannnner 14 kann als Rejekt 10 entsorgt werden.