(57)【要約】  本発明は、繊維物質懸濁液（Ｓ）からフローテーションによって固体、特に異物を除去する方法であって、繊維物質懸濁液（Ｓ）をガス（Ｌ）と混合させ、少なくとも２つのフローテーション室（１，２，２′，２′′，２′′′，２′′′′）においてフローテーション泡（３，４）を形成し、固体を集めて、フローテーション室から排出する形式の方法に関する。この場合本発明によれば、少なくとも１つのフローテーション室（２，２′，２′′，２′′′，２′′′′）のフローテーション泡（４）を少なくとも部分的に、少なくとも１つの別のフローテーション室（１）に導入する、特に該別のフローテーション室（１）内に形成されたフローテーション泡（３）に導入する。この方法によって、効果や収益に関する高い要求に対しても、手間もしくはコストを低減することができる。
2013508134.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維物質懸濁液（Ｓ，Ｓ′′）からフローテーションによって固体を除去する方法であって、繊維物質懸濁液（Ｓ，Ｓ′′）をガス（Ｌ）と混合させ、少なくとも２つのフローテーション室（１，２）においてフローテーション泡（３，４）を形成し、固体を集めて、フローテーション室（１，２）から排出し、さらにこれらの固体を取り除いた繊維物質懸濁液を、貫流物（Ａ１，Ａ２）として各フローテーション室（１，２）から排出する形式の方法において、
少なくとも１つのフローテーション室（２）のフローテーション泡（４）を少なくとも部分的に、少なくとも１つの別のフローテーション室（１）に導入することを特徴とする、繊維物質懸濁液からフローテーションによって固体を除去する方法。
【請求項２】
導入されるフローテーション泡（４）を別のフローテーション室（１）に、集められたフローテーション泡（３，４）の上限の上に位置している領域において導入する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
導入されるフローテーション泡（４）を別のフローテーション室（１）に、懸濁液面（５）の下に位置している領域において導入する、請求項１記載の方法。
【請求項４】
導入されるフローテーション泡（４）を、別のフローテーション室（１）において形成されたフローテーション泡（３）内に導入する、請求項１記載の方法。
【請求項５】
導入されるフローテーション泡（４）を別のフローテーション室（１）のフローテーション泡（３）に、懸濁液面（５）と、集められたフローテーション泡（３，４）の上限との間に位置している領域において導入する、請求項４記載の方法。
【請求項６】
導入されるフローテーション泡（４）を別のフローテーション室（１）のフローテーション泡（３）に、懸濁液面（５）からフローテーション泡（３）の上昇方向で測定して０ｍｍ〜２００ｍｍの間の間隔（７）、有利には少なくとも１０００ｍｍの間隔（７）を有する領域において、導入する、請求項４又は５記載の方法。
【請求項７】
導入されるフローテーション泡（４）を脱気して、次いで他のフローテーション室（１）のフローテーション泡（３）に導入する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
導入されるフローテーション泡（４）を、集合容器の介在なしに、他のフローテーション室（１）のフローテーション泡（３）内に導入する、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
別のフローテーション室（１）のフローテーション泡（３）を受容するフローテーション室（１，１′）における、集められたフローテーション泡（３，４）の高さを、泡の脱水に影響を与えるために調節する、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
フローテーション泡（４）が供給されないフローテーション室（２，２′，２′′，２′′′，１７，１７′，１７′′，１７′′′，１７′′′′）の数を、フローテーション泡（４）を受容するフローテーション室（１；１，１′）の数の少なくとも３倍、有利には少なくとも４倍にする、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
フローテーション泡（４）を受容するフローテーション室（１）内において、フローテーション泡（３，４）を少なくとも１つの泡案内面によって案内する、請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
泡案内面の位置が調節可能である、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
フローテーション泡（４）が供給されないフローテーション室（２，２′，２′′，２′′′，１７，１７′，１７′′，１７′′′，１７′′′′）において発生するフローテーション泡（４）の一部だけを、フローテーション泡（４）を受容するフローテーション室（１）に導入する、請求項１から１２までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
フローテーション泡（４）を受容するフローテーション室（１）において形成されたフローテーション泡（３）の一部だけを、他のフローテーション室（２，２′，２′′，２′′′）において形成されたフローテーション室（４）と混合させる、請求項１から１３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
フローテーション泡（４）を受容するフローテーション室（１）において形成されたフローテーション泡（３）の混合されない部分を、リジェクトＲ１と一緒に排出するか又は他のフローテーション泡（４）と混合させる、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
少なくとも２つのフローテーション段を使用し、第２の段においてフローテーションされる繊維物質懸濁液（Ｓ′′）を最初に１つのフローテーション室（１）に導入し、該フローテーション室（１）は、同じ段の他のフローテーション室（２）のフローテーション泡（４）を受容する、請求項１から１５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１７】
導入されるフローテーション泡（４）を、該フローテーション泡（４）を受容するフローテーション室（１，１′）内に導入する際に、水平方向において泡の分配を行い、この分配は、添加供給領域におけるフローテーション室（１，１′）の水平な横断面の少なくとも３０％、有利には少なくとも５０％を占めている、請求項１から１６までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念部に記載の方法、すなわち、繊維物質懸濁液からフローテーションによって固体を除去する方法であって、繊維物質懸濁液をガスと混合させ、少なくとも２つのフローテーション室においてフローテーション泡を形成し、固体を集めて、フローテーション室から排出し、さらにこれらの固体を取り除いた繊維物質懸濁液を、貫流物として各フローテーション室から排出する形式の方法に関する。
【０００２】
フローテーションによって泡又は浮遊スラッジが形成され、この泡又は浮遊スラッジは、排除すべき物質を含有しかつ一緒に排出する。このような方法の典型的な使用例は、印刷済みの古紙から得られた懸濁液の調製であり、この懸濁液において印刷インキ粒子は既に繊維から解離されているので、これらの印刷インキ粒子はフローテーションによって除去することができる。この場合繊維物質懸濁液においてはしばしば、０.５％〜２％の間、有利には０.８％〜１.２％の間の繊維密度（総量に対する繊維量）は調節される。ここに記載のフローテーション過程は、紙繊維物質と、析出される固体、特に不都合な異物粒子との差異を利用しており、つまりフローテーション過程において繊維物質は、どちらかというとその親水性の性質に基づいて繊維懸濁液内に留まり、これに対して異物粒子は疎水性であり、ゆえに気泡と一緒に泡内に達する。この場合すべての固体がフローテーションによって除去されるのではなく、繊維が汚染物から分離される。しばしば使用される概念「フローテーションデインキング（Flotationdeinking）」は一般に、印刷インキ粒子の除去のためだけでなく、より一般的には、繊維物質懸濁液からの細かな物質のフローテーションのためにも使用される。このような物質として、上に述べた印刷インキの他に、特に接着剤、細かなプラスチック粒子や場合によっては樹脂のようなその他の汚染物が挙げられる。さらにまた、鉱物質の充填物質（「灰」）をコントロールしてフローテーションによって除去することも、フローテーション法の目的の１つである。
【０００３】
繊維物質懸濁液のためのフローテーション法に関する従来技術は、既に長足の進歩を遂げている。ゆえに、固体粒子を所望の形式及び量でフローテーションによって除去するのに極めて適した解決策が存在する。しかしながら良好なフローテーション結果は、かなり高いコストを伴って、つまり装置、運転手段及びエネルギに関する高いコストを伴ってしか得ることができない。問題は、２つの要求を満たすこと、すなわち分離したいすべての物質（つまり通常除去したい物質は複数存在する）の完全な除去と、損失の回避、つまり後で製造される製品のために利用したい物質の不都合な分離の回避という２つの要求を満たすことにある。フローテーション法の実施においては、この２つの目的を、複雑な方法を用いてしか共に良好に達成することができない。
【０００４】
フローテーション時に、フローテーション可能な物質の最適な分離と極めて僅かな損失とを同時に得るために、多段式の装置によって作業を行うことができる。この場合繊維物質懸濁液は多くの場合、フローテーション段の一部である複数のフローテーション室又はフローテーションセルを次々と貫流し、この過程は、貫流物、つまり合格品もしくは良品であるアクセプトにおいて所望の物質除去が達成されるまで続く。オーバフロー、つまりフローテーション段において形成されるフローテーション泡は、例えば紙繊維の成分をなおかなり含有しているので、オーバフローは、装入物として別のフローテーション段に導入される。通常は、第１及び第２のフローテーション段又は一次フローテーション及び二次フローテーションが話題になる。第２のフローテーション段の貫流物、つまりアクセプトは、第１のフローテーション段の供給部に再びもたらすことができる。第２のフローテーション段の貫流物が第１のフローテーション段の貫流物、つまりアクセプトに添加混合される場合もある。第２のフローテーション段において生ぜしめられたフローテーション泡は、次いで除去されるか、又はそれがなお極めて多くの繊維を含有している場合には、第３のフローテーション段に供給されることができる。第２のフローテーション段のためのフローテーション室又はフローテーションセルは多くの場合、第１のフローテーション段のためのフローテーション室又はフローテーションセルと類似の又は同じ構造を有しているが、その数は著しく僅かである。典型的な装置は、一次フローテーション段に５つ又は６つのフローテーションセルを有し、二次フローテーション段に１つ又は２つのフローテーションセルを有している。
【０００５】
ＤＥ１０１２５９７８Ｃ１に開示された２段式のフローテーション装置では、部分流が引き出されて、装置の他の箇所において再び添加されるようになっており、特にフローテーション泡は、上流側に配置されたフローテーションセルの繊維物質懸濁液に戻される。
【０００６】
本発明の課題は、冒頭に述べた形式の方法を改良して、分離作用に関する損失を被ることなしに、方法を実施するためのコストを減じることである。
【０００７】
この課題を解決するために本発明の方法では、請求項１の特徴部に記載のように、すなわち、少なくとも１つのフローテーション室のフローテーション泡を少なくとも部分的に、少なくとも１つの別のフローテーション室に導入するようにした。
【０００８】
本発明による方法によって、少なくとも１つの選択されたフローテーション室において、著しく増大された泡量を有する泡層が形成される。この際に、付加的に導入されるフローテーション泡が方法の実施に基づいてなお残留繊維を含有しているということは、受け入れることができる。このような残留繊維は、気泡の間を通って沈降する水と共に、気泡の下に位置する繊維物質懸濁液内に流れ込むことができる（泡排流（Schaumdraenage））。
【０００９】
さらに本発明による方法によって、泡層の安定性が改善される。それというのは、泡層に別の液体が供給されることによって、泡層の位置を高くすることができるからである。比較的水分量の多い高い泡層によって、泡排流が容易になり、つまり繊維の損失は著しく減じられる。
【００１０】
新規な本発明による方法には主として、特にフローテーションされる繊維物質懸濁液が最初に、泡を受容するフローテーション室に導入される場合には、フローテーションセルの数が僅かであってよい、という利点がある。フローテーション室において形成されるフローテーション泡は通常、最も高い汚染率を有していて、このフローテーション泡には、僅かしか汚染されていない導入されるフローテーション泡が加えられ、この導入されるフローテーション泡が当該フローテーション室における本来のフローテーションプロセスをさらに負荷することはない。フローテーションプロセスは基本的には単に１つの静的な過程（フローテーションの確率（Flotations-Wahrscheinlichkeit））である。別のフローテーション段において新たなフローテーションが行われる場合とは異なり、本発明においては、戻された泡が、球形の気泡によって生ぜしめられたガス含有量が多い泡層内に案内されるという、有利な作用が得られる。
【００１１】
再び導入されるフローテーション泡は有利に脱気されることができ、これによってフローテーション泡は泡ポンプによって搬送することができる。脱気はしかしながら、フローテーション泡が繊維物質懸濁液と一緒にポンプ搬送される場合よりも、僅かであってよい（部分脱気）。
【００１２】
次に図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による方法を説明するための概略図である。
【図２】本発明による方法を実施するための通常のフローテーションセルを示す図である。
【図３】本発明による方法を実施するための、泡導入部を備えた特殊なフローテーションセルを示す図である。
【図４】全部で５つのフローテーションセルを備えた、方法を実施する装置を示す図。
【図５】図４に示した実施形態の変化実施形態を示す図である。
【図６】本発明による方法を多段式のフローテーション装置において使用する場合に１実施形態を示す図である。
【図７】泡を受容する２つのフローテーション室が使用される、変化実施形態を示す図である。
【図８】泡導入部を備えたフローテーションセルの１実施形態を示す図である。
【図９】泡導入部を備えたフローテーションセルの別の実施形態を示す図である。
【図１０】泡導入部を備えたフローテーションセルの別の実施形態を示す図である。
【図１１】泡導入部を備えたフローテーションセルの別の実施形態を示す図である。
【図１２】泡導入部を備えたフローテーションセルの別の実施形態を示す図である。
【図１３】泡導入部を備えたフローテーションセルの別の実施形態を示す図である。
【００１４】
図１には、フローテーションつまり浮選される繊維物質懸濁液Ｓが供給されるフローテーション室１を有する概略図が示されている。この場合ガスとの混合は示されていない。このフローテーション室１の貫流物Ａ１は別のフローテーション室２に導かれる。両方のフローテーション室１，２においてはそれぞれフローテーション泡３；４が形成される。第２のフローテーション室２のフローテーション泡４は、オーバフローとして引き出され、第１のフローテーション室１のフローテーション泡３に導入され、そのためにここでは部分脱気する泡ポンプ６が働く。第２のフローテーション室２の貫流物Ａ２はフローテーション装置のアクセプト（Gutstoff）であるか、又はなおさらにフローテーションされるものを示す。第１のフローテーション室１のオーバフローは、不良品もしくは廃棄物であるリジェクトＲ１として廃棄される。
【００１５】
第１のフローテーション室１（図１）の課題は、第２のフローテーション室２の課題と幾分異なっているので、フローテーションセルはこの異なった目的のために異なった構成（例えば図２及び図３）を有していると有利である。
【００１６】
フローテーション法を産業分野において使用するためには、通常、２つよりも多くのフローテーション室が使用される（図４、図５、図６及び図７参照）。
【００１７】
図２には、フローテーション室２を内蔵する、楕円横断面を有するフローテーションセルが示されており、この形状は特に有利であることが分かっている。繊維物質懸濁液Ｓは混合装置１０内にポンプ供給され、ガスＬ、通常は空気と、気泡を形成しながら強力に混合される。有利には混合装置１０はフローテーション室２内に中心からずらされて配置され、通気される繊維物質懸濁液Ｓ′内に浸漬している。この場合ガスＬはフローテーションセルから、フローテーション泡の上において直に取り出すことができる。上昇するフローテーション泡４は、フローテーションされる固体、特に印刷インキ粒子、プラスチック粒子又は樹脂のような異物（Stoerstoff）を受容し、有利には調節可能な泡バリア９を介して泡溝８に流出する。これによりフローテーション泡４はこのセルのオーバフローを形成し、リジェクトＲ２として排出される。貫流物、つまりアクセプトＡ２はフローテーション室２の下側部分において取り出される。
【００１８】
図３には、本発明による方法のために特に構成されたフローテーションセルが示されている。このフローテーションセルは、懸濁液Ｓと泡との間の境界面の上、つまり懸濁液面５の上に、比較的大きな容積を備えた泡集合室１１を有している。この泡集合室１１には、導入されるフローテーション泡４のための供給路が開口しており、このフローテーション泡４は、別のフローテーション室からもたらされ、泡集合室１１において上昇するフローテーション泡３と混合される。フローテーション泡３の導入のためには例として、孔を備えた管１２が示されているが、例えば上側が開放した溝（図８参照）のような別の構成も可能である。一般的には、フローテーション泡はその導入時に面状に分配されることが望ましく、この場合この面は、フローテーション泡３の上昇方向に対してほぼ垂直に又は幾分斜めに位置していてよく、しかしながら必ずしも、フローテーション室１全体にわたって延在している必要はない。例えば、供給領域におけるフローテーション室１の水平な横断面の少なくとも３０％の面積をもって、水平に分配されていてよい。フローテーション泡４は、懸濁液面５からフローテーション泡３の上昇方向で測定して正の間隔７を有する領域において、フローテーション泡３に導入される。このような間隔７は例えば１００ｍｍ〜１０００ｍｍの間であってよく、場合によっては、導入は上昇するフローテーション泡３の上において行うことも可能である（図９参照）。しかしながらまた他の使用例では、フローテーション泡４の導入は懸濁液面５の下においてつまり負の間隔７をもって行われる（図１０参照）。有利には泡集合室１１は部分的に泡案内面によって画定され、これらの泡案内面は、上昇するフローテーション泡を軽く堰き止めて、泡溝８に向かって側方に案内する。これによって泡の排出はさらに改善される。泡案内面は、旋回可能又は移動可能な壁２２によって調節可能であってよく、このようになっていると、泡の流れに影響を及ぼすこともしくは泡の流れを調整することができる（図１１参照）。泡バリア９の調節によって、泡高さに、ひいては特に泡の脱水（Schaumentwaesserung）に影響を及ぼすことができる。
【００１９】
フローテーション室１内に形成されたフローテーション泡３を、導入されるフローテーション泡４と完全には混合しないことが、有利なこともある。
【００２０】
混合されない部分はこの場合例えば、調節可能な泡フラップ２０（図１２参照）によってリジェクトＲ１に達することも、又は直接、導入されるフローテーション泡４に供給されることもできる（図１２の矢印２１）。
【００２１】
例えばＥＰ１０２９９７５Ａ１及びＤＥ１９８２３０５３Ｃ１に基づいて、フローテーションされる懸濁液を既に存在しているフローテーション泡に導入するために働く装置の解決策が公知である。このような又は類似の装置は、本発明による方法のためにも適していることがある。
【００２２】
本発明によるフローテーション装置は、図４に示すように、フローテーション室を備えた第１のフローテーションセルと、それぞれ１つのフローテーション室２，２′，２′′又は２′′′を備えた４つの別のフローテーションセルとを有している。フローテーションされる繊維物質懸濁液Ｓは、第１のフローテーション室１内にポンプを用いて圧送され、図示されていない混合装置を用いてガス供給（Begasung）され、これによってフローテーション泡３が形成される。このセルの貫流物Ａ１は物質ポンプ１３（渦巻ポンプ）を用いて次のフローテーション室２に搬送され、このフローテーション室２においても同様に最初にガス供給が行われ、次いでフローテーションが行われる。これらの工程は、フローテーション室２′，２′′及び２′′′において繰り返される。そして最後の貫流物は装置のアクセプトＡである。フローテーション室２，２′，２′′及び２′′′のオーバフローは、１つの共通の泡溝において集められ、フローテーション泡４として、第１のフローテーション室１のフローテーション泡３に導入される。この場合例えば調整目的のために、フローテーション泡４の一部を分岐させて、特に第１のフローテーション室１への供給路に添加混合することが可能であり、このことは図４に、調整弁を備えた破線１４で示されている。第１のフローテーション室１において発生するオーバフローは、リジェクトＲとして排出される。泡ポンプ６は脱気ポンプとして形成されていてよく、ここではガス戻し路Ｌ２でフローテーション室２′′′に通じている。図５に示すように、脱気ポンプの代わりに、気泡を壊すために働く公知の泡破壊装置１７と、該泡破壊装置に後置された泡タンク１８とを使用することができる。
【００２３】
複数の段を用いてフローテーションを実施することが望まれている場合にも、本発明は有利に使用することができる。例えば図６に示したフローテーション装置は、標準通りに運転される直列接続された５つのフローテーション室１７，１７′，１７′′，１７′′′及び１７′′′′を有しており、これらのフローテーション室は第１の段として働き、この場合フローテーションされる繊維物質懸濁液Ｓは第１のフローテーション室１にポンプを用いて供給される。第１の段のフローテーション泡１８は、繊維物質懸濁液Ｓ′′として、図示の実施形態では泡破壊装置１５及び泡タンク１６の下流で、第２の段に所属の１つのフローテーション室１の供給路に案内される。第２の段は第２のフローテーション室２を有していて、この第２のフローテーション室２には第１のフローテーション室１の貫流物Ａ１が供給され、第２のフローテーション室２においてはフローテーション泡４が形成される。泡ポンプ６を介してフローテーション泡４はフローテーション泡３に導入される。フローテーション室２の貫流物Ａ２は第１の段に通じる供給路に達し、フローテーション室１のオーバフローはリジェクトＲとして排出されることができる。
【００２４】
方法の別の実施形態が図７に示されている。この実施形態では２つの、特に最初の２つのフローテーション室１，１′は、両フローテーション室１，１′内においてそれぞれ形成されているフローテーション泡３；３′に、再び導入されたフローテーション泡が供給されるように運転され、図７には直接的な添加の例が示されている。別の可能性は図８及び図９に示されている。オーバフローＲ１，Ｒ１′は廃棄することができる。両フローテーション室１，１′は直列に接続されており、つまり第１のフローテーション室１の貫流物Ａ１は次のフローテーション室１′にポンプを用いて送られ、混合装置を介して新たにガス混合される。さらに下流側にはフローテーション室２，２′，２′′が続いており、これらのフローテーション室２，２′，２′′にはフローテーション泡は導入されない。
【００２５】
図１３に示されたコラム式フローテーション（Saeulenflotation）のための装置では、フローテーション泡は僅かな過圧をもってハウジングから除去される。この装置はフローテーション室１を有している。このような装置によっても、発生するフローテーション泡に例えば孔を備えた少なくとも１つの管１２（又は図８に示すような開放した溝）を介して、他のフローテーション室において発生したフローテーション泡４が導入されると、本発明を実現することができる。付加的に、フローテーション泡を安定化させるために上から水Ｗを添加供給することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2013508134.tif 000015
【国際調査報告】
2013508134.tif 000016
2013508134.tif 000017
2013508134.tif 000018
2013508134.tif 000019
2013508134.tif 000020
2013508134.tif 000021