Die Erfindung und ihre Vorteile werden erläutert an Hand von Zeichnungen. Dabei zeigen:

1 schematisch: Durchführung des Verfahrens;

2 Blick auf eine für das Verfahren geeignete Flotationsanlage;

3 ein Schaltungsbeispiel von zwei Modulgruppen;

4 eine Variante des Verfahrens;

5 eine Ausführung des Verfahrens mit Schaumrezirkulation.

Das in der 1 gezeigte Flotationsgefäß 4 ist in geschnittener Seitenansicht dargestellt. Die Faserstoffsuspension S wird durch mindestens eine oben liegende Verteilöffnungen 7 in die sich im Flotationsgefäß 4 bereits befindende Faserstoffsuspension zugegeben. Dabei ist eine gleichmäßige Verteilung über die Breite gesehen besonders vorteilhaft. Nur sporadisch gezeichnete Gasblasen 1 bilden einen Blasenstrom 2. Die zugegebene Faserstoffsuspension S wird nun quer zur Steigrichtung des Blasenstromes 2 geführt und in gereinigter Form als Gutstoff S' durch mindestens einen Gutstoffauslass 8 aus dem Flotationsgefäß 4 ausgeleitet. Dabei bleibt der Strömungsquerschnitt im Wesentlichen gleich. Die enthaltenen Störstoffe werden in an sich bekannter Weise an die Gasblasen 1 angelagert und in einen verdichteten Flotationsschaum 3 nach oben abgeführt. Der Schaum wird im Flotationsgefäß 4 an einer Schaumrinne 11 angestaut, welche im Allgemeinen ein einstellbares Überlaufwehr aufweist, gesammelt und als Rejekt R abgeführt. Die Suspension im Flotationsgefäß 4 unterhalb des Flotationsschaumes 3 hat die Stauhöhe H. Die Begasung der Suspension wird bei dem hier gezeigten Beispiel durch einen Begasungskreislauf 9 durchgeführt, dessen Funktion darin besteht, einen Teil der Faserstoffsuspension abzuziehen, in einem Begasungselement 10 mit Gas zu vermischen und dann an etwas tieferer Stelle (es könnte auch eine höhere Stelle sein) in das Flotationsgefäß 4 wieder zurück zu pumpen. Aus der 2, welche insgesamt drei Flotationsgefäße 4 geschnitten und in Ansicht von oben schematisch darstellt, erkennt man die Längsseite 5 mit Länge L und die Breitseite 6 mit Breite B. Das Verhältnis der Länge zur Breite ist bei der Durchführung der Erfindung von entscheidender Bedeutung. Es sollte mindestens 1,5 betragen, wobei besonders gute Flotationsergebnisse bei einem Verhältnis von mehr als mindestens 3 erzielbar sind. Die Vielzahl von Verteilöffnungen 7 dient dazu, die ankommende Faserstoffsuspension S gleichmäßig auf den Strömungsquerschnitt zu verteilen. Sie sind vorzugsweise mit Löchern versehen, können aber auch durch andere Verteilsysteme, z.B. mit einem Breitschlitz ersetzt werden. Auch beim Gutstoff ist ein über die Breite gesehen gleichmäßiger Abfluss von Vorteil.

Bekanntlich lässt sich bei vorgegebener Strömungsquerschnittsfläche durch Variation des Länge/Breiteverhältnisses der hydraulische Durchmesser variieren. Der hydraulische Durchmesser rechnet sich nach der Formel: Vierfache Querschnittsfläche geteilt durch den benetzten Umfang. Er ist bei kreisrunden Querschnitten am größten und kann durch die in den Ansprüchen beschriebenen Maßnahmen wesentlich verkleinert werden. Dadurch wird die Suspensionsströmung im Flotationsgefäß beruhigt und die Wirksamkeit des Verfahrens verbessert. Am Beispiel einer Strömungsquerschnittsfläche von 4 m² beträgt beim – bisher üblichen – Kreisquerschnitt der hydraulische Durchmesser ca. 2,3 m. Wird dagegen ein Rechteck mit L = 4 m und B = 1 m gewählt, liegt er bei 1,6 m. Wählt man aus ökonomischen Gründen eine größere Strömungsquerschnittsfläche von 8 m², so ist der hydraulische Durchmesser beim Kreis 3,19 m und beim Rechteck mit L = 4 m und B = 2 m nur 2,67 m.

In vielen Fällen lässt sich ein weiterer Vorteil realisieren, da durch die Ausgestaltung des Strömungsquerschnittes nicht nur die hydraulischen Verhältnisse im Flotationsgefäß 4 entscheidend verbessert werden, sondern dass sich auch eine einfache Möglichkeit zum modularen Aufbau der ganzen Flotationsanlage ergibt. Infolge der vollständig oder zumindest größtenteils geraden seitlichen Begrenzung der Flotationszelle können Module nebeneinander montiert werden, indem sie sich an den Längsseiten berühren. Die gelegentlich bei eckigen Behältern auftretenden Probleme des Ausbeulens treten dann an den Berührungsflächen nicht auf. Die Wände müssen zwischen den Modulen nicht unbedingt durchgehend sein, sie können auch Öffnungen aufweisen, z.B. im Bodenbereich des Flotationsgefäßes 4. Sie können auch ganz fehlen, wenn sich ohne sie in den Modulen eine gleichmäßige Strömung ausbildet.

Eine mögliche Mischung von Parallel- und Serienschaltungen zeigt die 3 in schematischer Form. Gemäß diesem Beispiel werden jeweils drei Module von Flotationsgefäßen parallel betrieben, d.h. dass in der ersten Gruppe 16 drei Flotationszellen mit der gleichen Faserstoffsuspension S versorgt werden. Der durch Flotation gebildete Gutstoff S' dieser drei Module wird zusammengefasst und über eine Pumpe 15 der zweiten Gruppe 17 von wiederum drei Modulen zugeführt. Dabei kann die Pumpe 15 auch zur erneuten Begasung des Gutstoffs S' benutzt werden. Auch bei solchen Anlagen wirken sich die Vorteile der Erfindung aus. Dabei ist das in 3 gezeigte Verfahren nur als Beispiel zu verstehen. Es wäre auch möglich, bei zweistufiger Fahrweise, bei der also der Rejekt (Schaum) der ersten Stufe in den Zulauf der zweiten Stufe geführt wird, eine einzige aus Modulen zusammengesetzte Anlage zu verwenden.

Wie in 4 dargestellt, ist es auch möglich, die bisher beschriebene Querströmung in einem Flotationsgefäß 4' mehrmals übereinander durchzuführen. Zweckmäßigerweise wird die zu flotierende Suspension S im oberen Bereich des Flotationsgefäßes 4' zugegeben. Der dann im Querstrom gebildete erste Gutstoff A1 wird aus dem Flotationsgefäß 4' abgezogen und gelangt z.B. über eine Pumpe 15 wieder in das Flotationsgefäß 4' zurück. In der Pumpe 15 kann durch Zugaben von Gas G erneut belüftet werden. Dabei ist mit Vorteil die Zuführstelle des so gebildeten ersten Gutstoffs A1 geodätisch unterhalb der Stelle, an dem die Faserstoffsuspension S eingeführt wird. Auf diese Weise wird im gesamthaft betrachteten Flotationsgefäß 4' eine Gegenströmung erzeugt, was den Vorteil hat, dass die "schmutzigste" Suspension mit den bereits sehr stark beladenen Luftblasen in Kontakt kommt und auf dem Weg nach unten ständig sauberer wird, wobei auch die dann angetroffenen Luftblasen weniger Schmutzfracht tragen. Bei diesem Gegenstromprinzip ist es wichtig, dass die Geschwindigkeiten optimal aufeinander abgestimmt werden, um eine möglichst gute Flotationswirkung zu erhalten. Auch wenn hier die Rückführung von bereits flotiertem Gutstoff nur einmal dargestellt ist, kann sie durchaus mehrmals erfolgen.

Ein einfaches Beispiel für die Gegenstromflotation ist in 4 des Fachaufsatzes "Neue Systembausteine zur Aufbereitung von Altpapier: Entwicklung und Betriebserfahrungen", J. Kleuser und T.H. Egenes, Wochenblatt für Papierfabrikation 14/15, 1996, dargestellt. Dort findet der Stoffzulauf im oberen Drittel eines runden Flotationsapparates statt, während die Begasung im unteren Teil unmittelbar über dem unten liegenden Gutstoffabzug erfolgt. Der Schaum wird im obersten Teil der Flotationssäule gesammelt und abgeführt. Eine andere Möglichkeit ist z.B. aus der DE 198 23 053 bekannt. Dabei erfolgt die Zugabe der Faserstoffsuspension in den bereits gebildeten Schaum. Auch hier werden Luftblasen und Suspension im Gegenstrom geführt.

In vielen Fällen wird das Verfahren so durchgeführt, dass in einer Stufe nur ein einziger Durchlauf durch ein Flotationsgefäß erfolgt. Mehrere Flotationsgefäße einer Flotationsstufe sind dann nicht in Reihe, sondern parallel geschaltet, so dass der anfallende Flotationsschaum 3 praktisch überall die gleiche Qualität hat. Mit Vorteil kann ein Teilstrom 3' dieses Schaumes in den Zulauf zum Flotationsgefäß 4 rezirkuliert werden, was in der 5 schematisch (Seitenansicht) dargestellt ist. Dabei dickt sich der nicht rezirkulierte Flotationsschaum ein, was die Rejekt-Aufbereitung und – Deponie wesentlich erleichtert. Die Menge des rezirkulierten Teilstromes 3' kann zur Optimierung des Verfahrens so eingestellt werden, dass bei der geforderten Qualität der Stoffverlust minimal ist. Dazu wird hier das Signal (z.B. der Weißgrad) eines Qualitätssensors 20 im abfließenden Gutstoff S' an einen Regler 19 übermittelt, der über ein Stellventil 18 den Teilstrom 3' verändert. Eine Alternative dazu ist die Regelung der Schaummenge mit Hilfe eines Durchflussmessers 21, kombiniert mit Konsistenzmessung des Schaumes, bei der wiederum das Stellventil 18 angesteuert wird.