DE102007056896A1

DE102007056896A1 - Verfahren zur Aufbereitung einer Papierfasersuspension, insbesondere einer Altpapiersuspension

Info

Publication number: DE102007056896A1
Application number: DE200710056896
Authority: DE
Inventors: Matthew Watts; Walter Heiss
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2007-11-26
Filing date: 2007-11-26
Publication date: 2009-05-28

Abstract

Mit dem Verfahren wird das bei der Wäsche (3) einer Papierfasersuspension (S, S') anfallende Filtrat (F3) behandelt. Dabei dient diese Wäsche (3) insbesondere dazu, feine Feststoffe in das Filtrat (F3) zu bringen und je nach Erfordernissen wieder einzusetzen oder zu verwerfen. Vorzugsweise wird das Filtrat (F3) direkt oder nach weiterer Eindickung an einer späteren Stelle (11) wieder in den Stoffstrom zurückgeleitet, insbesondere einer stromabwärts einer nachfolgenden Stoffbearbeitung (4) liegenden Stelle (11).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bekanntlich enthalten Papierfasersuspensionen nicht nur die eigentlichen Papierfasern, sondern auch eine mehr oder weniger große Menge von feinen Feststoffen. Solche feinen Feststoffe können mineralische Füllstoffe sein, die in der Regel zur Papiererzeugung nötig sind. Man nennt sie zumeist „Asche", da die mineralische Stoffe unbrennbar sind. Es können aber auch Faserbruchstücke sein, die z. B. bei der Mahlung der Fasern entstehen. Diese werden auch Feinstoffe genannt. Der Anteil dieser feinen Feststoffe bestimmt wesentlich die Qualität des aus der Papierfasersuspension hergestellten Papiers oder Kartons.
Wenn aus prozesstechnischen Gründen die Konsistenz der Papierfasersuspension erhöht werden soll, wird Wasser entfernt. Dabei gehen nicht nur ein Teil des Wassers, sondern auch ein Teil der feinen Feststoffe in das Filtrat über, weshalb also in der Regel sich das Filtrat aus Wasser, Fein- und Füllstoffen zusammensetzt. Im hier betrachteten Verfahren erfolgt die Eindickung durch eine Wäsche, d. h. es wird ein höherer Anteil an feinen Feststoffen in das Waschfiltrat geführt als bei einem reinen Eindickprozess in einer Presse oder einem Filter. Bei der üblichen Prozessführung wird das dabei anfallende Filtrat dazu verwendet, um an einer stromaufwärts gelegenen Stelle die Faserstoffsuspension zu verdünnen. Dann gehen die feinen Feststoffe nicht verloren. Viele Altpapiersorten enthalten eine relativ große Menge solcher Stoffe. Bei der beschriebenen Vorgehensweise ist es möglich, dass die Anreicherung von Fein- und Füllstoffen in den Filtraten ebenfalls relativ groß wird. Daher kommt es vor, dass diese an sich günstige Methode der Filtratrückführung zur nachteiligen Überladung der Suspension mit solchen Stoffen und zu Störungen im Prozessablauf führt. Eine mögliche Abhilfe, um solche Störungen zu vermeiden, liegt zwar darin, die Fein- und Füllstoffe aus dem Kreislauf zu entfernen; dann steigen aber die Stoffverluste an, was im Allgemeinen ebenfalls ein Nachteil ist. So zeigt die DE 28 13 448 A1 ein Verfahren, bei dem die feinen Feststoffe aus dem Filtrat in einem Nebenkreislauf entfernt werden und das so gewonnene geklärte Rückwasser stromabwärts zur Verdünnung wieder eingesetzt wird.
Muss feinstoffreiches Filtrat wieder eingedickt werden und wird für die Eindickung ein Filter, z. B. wie üblich ein Scheibenfilter, verwendet, muss dieser wegen des höheren Aschegehalts entsprechend groß dimensioniert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Verfahren dieser Art so zu verbessern, dass sich der Aufbereitungsprozess auch bei hohem Anteil von feinen Feststoffen sicher und mit akzeptablen Stoffverlusten durchführen lässt. In speziellen Ausführungsformen soll es möglich sein, die Ausbeute des Verfahrens je nach geforderter Qualität einzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale in Verbindung mit denen des Oberbegriffs gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet die Möglichkeit, das bei der Wäsche anfallende Filtrat so zu führen, bzw. zu behandeln, dass die darin enthaltenen feinen Feststoffe optimal genutzt werden können. Insbesondere wird durch das neue Verfahren eine zu starke die Qualität vermindernde Anreicherung dieser Stoffe in der Fasersuspension und/oder in den Wasserkreisläufen verhindert. Durch variable Aufteilung des Filtrates und variierte Zugabe an verschiedenen Stellen, ist das Verfahren außerdem mit Vorteil so zu betreiben, dass auch bei sich ändernden Voraussetzungen und/oder Qualitätsanforderungen ein optimaler Kompromiss zwischen Ausbeute und Qualität gefunden werden kann.
Besondere Vorteile ergeben sich dann, wenn der Rohstoff und damit die Faserstoffsuspension relativ viel Asche enthält, was z. B. bei vielen Altpapiersorten der Fall ist. Dabei sind rohstoffseitig bereits Aschegehalte von 20% oder darüber keine Seltenheit.
In vielen Fällen wird die Wäsche mit Vorrichtungen durchgeführt, wie sie in der DE 30 05 681 beschrieben wird. Dabei wird die Suspension in einem breiten Freistrahl in einen Spalt eingespritzt, der zwischen einem umlaufenden Endlossieb und einem rotierenden Zylinder gebildet wird. Es können auch Schneckenpressen verwendet werden, insbesondere wenn die Suspension mit niedriger Konsistenz, z. B. 2 bis 3% zugegeben wird. In einer solchen wird das Filtrat F3 durch einen von einer Förderschnecke umgebenen Siebmantel hindurchgepresst.
Die Erfindung und ihre Vorteile werden erläutert an Hand einer Zeichnung, die ein Verfahrensschema zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt.
In diesem Verfahrensschema sind die wesentlichen Prozessschritte bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Wie an sich bekannt, wird eine Faserstoffsuspension dadurch hergestellt, dass das Papiermaterial P z. B. in Form von Altpapier mit Wasser W in einer Auflösung 1 mechanisch und eventuell chemisch so bearbeitet wird, dass eine pumpfähige Faserstoffsuspension entsteht. Die sich anschließende erste Reinigung 2 kann z. B. mit Drucksortierern und Hydrozyklonen versehen sein, um die groben Verunreinigungen möglichst früh auszuscheiden. Typisch für das hier vorgeschlagene Verfahren ist, dass die erste Reinigung 2 auch mit einer Flotationsanlage ausgestattet ist. Die gereinigte Faserstoffsuspension S gelangt als nächstes in die Wäsche 3. Dabei wird ein Filtrat F3 gebildet, das neben einem großen Teil des Wassers auch eine im Allgemeinen einstellbare Menge der bereits erwähnten feinen Feststoffe, insbesondere Füllstoffe und Feinstoffe, enthält. Dieses Filtrat F3 wird durch eine Eindickung 9 in ein Stoffkonzentrat 13 und Klarfiltrat 14 aufgeteilt. Zur Eindickung 9 kann z. B. eine Entspannungsflotation (DAF), eine Zentrifuge oder ein Scheibenfilter verwendet werden. Das Trübfiltrat 14? Enthält die Feststoffe des Filtrates F3, die nun vollständig oder teilweise an einer Stelle 11, welche stromabwärts zur Wäsche 3 liegt, in den Faserstoffsuspensionsstrom zurückgeführt werden. Vorher ist hier noch eine insbesondere reduzierende Bleiche 10 vorgesehen, wozu Hilfsmittel H10, insbesondere Bleich-Chemikalien zugegeben werden. Das Stoffkonzentrat 13 wird zumindest teilweise als rejekt R9 aus dem Produktionskreislauf entfernt, wenn die mit dem Filtrat F3 abgeführten Feststoffe die Qualität unzulässig verschlechtern würden. Diese Aufteilung kann durch einen Regler 12 gestreut werden, der aus Qualitätssensoren entsprechende Werte z. B. für die Weiße und/oder den Aschegehalt der Faserstoffsuspension erhält und aufwertet, um das Verfahren bezüglich Qualität und Ausbeute zu optimieren. Weiterhin kann auch die Menge der Chemikalien für die Eindickung 9, insbesondere einer Entspannungsflotation in die Regelung mit einbezogen werden, da z. B. bei Reduzierung dieser Menge ein größerer Feststoffanteil in das Klarfiltrat 14 gelangt. Manchmal ist es zweckmäßig, die Entspannungsflotation für die Eindickung 9 ganz ohne Flockungsmittel zu fahren. Das Klarfiltrat 14 kann z. B. direkt in die Auflösung 1 zurückgeführt werden.
Nach der Wäsche 3 hat der Faserstoff eine wesentlich höhere Konsistenz (z. B. 10 bis 30%) und gelangt in die Stoffbearbeitung 4, in der ein oder mehrere Prozessschritte durchgeführt werden, die diese höhere Konsistenz erfordern. Das kann z. B. eine Dispergierung mit oder ohne Bleiche sein, wozu die Hilfsmittel H4 in Form von Energie und Chemikalien zugeführt werden. Danach wird durch Zugabe des Filtrats F3 an der Stelle 11 und eventuell weiterer Verdünnungsflüssigkeiten die Konsistenz des Faserstoffes wieder abgesenkt (z. B. auf 1 bis 2%), so dass eine nachfolgende zweite Reinigung 5 optimal durchgeführt werden kann. Auch hier ist wieder der Einsatz von Drucksortierern, Hydrozyklonen und/oder besonders einer weiteren Flotationsanlage möglich.
In der nachfolgenden Eindickung 6 der Faserstoffsuspension S' erfolgt wiederum eine Anhebung der Konsistenz unter Bildung eines Filtrats F6. Dieses Filtrat wird durch eine Fraktionierung 9' in ein Klarfiltrat 14' sowie ein Stoffkonzentrat 13' aufgeteilt. Letzteres kann zur Verdünnung stromaufwärts oder stromabwärts (gestrichelte Linie) zugegeben werden. Auch durch Flotationseinrichtungen ist eine solche Filtratfraktionierung möglich, wobei die Flotationseinrichtung entweder als Entspannungsflotation (DAF) zur Vollentstoffung oder als selektive Flotation, wie sie für den Deinkingprozess eingesetzt wird, ausgeführt sein kann.
Es kann aus prozesstechnischen Gründen besser sein, die in der Stoffvorlage 8 für die Papier- oder Kartonmaschine 10 bereitgestellte Faserstoffsuspension auch mit dem von der Papier- oder Kartonmaschine 10 kommenden Siebwasser zu verdünnen. Die Papier- oder Kartonmaschine 10 ist hier nur angedeutet. Ein Teil des dort anfallenden Siebwassers kann als Verdünnungswasser 15 in der Stoffaufbereitung genutzt werden, z. B. um zumindest teilweise das Wasser W für die Auflösung 1 bereit zu stellen oder auch um eine zusätzliche Verdünnung in der Nähe der Stelle 11 vorzunehmen. Um zu verhindern, dass mit Hilfe dieses Verdünnungswassers 15 ein Teil der Aschefracht aus der Papiermaschine in die Stoffaufbereitung zurückgelangt, kann man ein späteres Siebwasser mit geringerem Ascheanteil, also z. B. Siebwasser II, dazu verwenden.
Der in Folge der Eindickung 6 eine relativ hohe Konsistenz (z. B. 15 bis 30%) aufweisende Faserstoff wird der Stoffbearbeitung 7 zugeführt, in der unter Anwendung der Hilfsmittel H7 (z. B. Energie und Chemikalien) erneut dispergiert und gebleicht wird. Es kann hier aber auch statt der Dispergierung eine Mahlung vorgenommen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 2813448 A1 [0003]
- DE 3005681 [0009]

Claims

Verfahren zur Aufbereitung einer aus Altpapier gewonnenen Papierfasersuspension (S, S'), welches die Behandlung eines bei einer Wäsche (3) der Papierfasersuspension (S, S') anfallenden Filtrats (F3) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der im Filtrat (F3) enthaltenen Feststoffe zu der Papierfasersuspension an einer Stelle (11) wieder zugegeben wird, die stromabwärts der Wäsche (3) liegt, aus der das Filtrat (F3) stammt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtrat (F3) einen Gehalt an Feststoffen aufweist, der zwischen 0,5 und 20% liegt.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtrat (F3) vor der Wiederzugabe eingedickt wird, so dass ein Stoffkonzentrat (13) und ein Klarfiltrat (14) entstehen und dass zumindest ein Teil des Stoffkonzentrats (13) an einer stromabwärts der Wäsche (3), aus der das Filtrat (F3) stammt, gelegenen Stelle (11) wieder zugegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Klarfiltrat (14) an einer stromaufwärts der Wäsche (3), aus der das Filtrat (F3) stammt, gelegenen Stelle wieder zugegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Eindickung (9) in einer Entspannungsflotation durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Entspannungsflotation ohne Zugabe von Flotations-Chemikalien betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Eindickung (9) in einem Scheibenfilter durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Eindickung (9) in einer Zentrifuge durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Stoffkonzentrat (13) vor der Wiederzugabe gebleicht wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleiche (10) reduzierend durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Papierfasersuspension vor der Wäsche (3) einer Reinigung (2) unterzogen wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigung (2) eine Flotation enthält.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Papierfasersuspension (S) vor der Wäsche (3) eine Konsistenz von 1 bis 6%, vorzugsweise von 1 bis 2%, hat.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wäsche (3) in einer Waschvorrichtung erfolgt, bei der die einzudickende Papierfasersuspension (S) in einen zwischen einem umlaufenden Sieb und einem rotierenden Zylinder gebildeten Spalt eingegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Wäsche (3) in einer Schneckenpresse durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Wäsche (3) eine Stoffbearbeitung (4) des eingedickten Stoffes durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der eingedickte Stoff in der Stoffbearbeitung (4) dispergiert wird.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass in der Stoffbearbeitung (4) oxidierend gebleicht wird.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aschegehalt der Papierfasersuspension vor oder nach der Wäsche (3) gemessen wird und dass dieser Messwert für die Steuerung oder Regelung der Wäsche (3) verwendet wird, indem die Menge der mit dem Filtrat (F3) abgeführten Feststoffe verändert wird.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil der im Filtrat (F3) enthaltenen Feststoffe nicht wieder in die Faserstoffsuspension zugegeben, sondern als Rejekt (R9) weiter behandelt werden.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Aschegehalt der Papierfasersuspension vor oder nach der Wäsche (3) gemessen wird und dass unter Verwendung dieses Messwerts der Aschegehalt der zur Papier- oder Kartonmaschine (10) geführten Papierfasersuspension auf einen Sollwert geregelt wird, indem mit Hilfe mindestens eines Reglers (12) die Menge der als Rejekt (R9) abgeführten Feststoffe verändert wird.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Weißgrad der Papierfasersuspension gemessen und auf einen Sollwert geregelt wird, indem mit Hilfe mindestens eines Reglers (12) die Menge der an der Stelle (11) wieder zugegebenen Feststoffe verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Weißgrad der Papierfasersuspension an der Stelle (11) oder stromabwärts zu dieser Stelle (11) gemessen wird.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts der Stelle (11) eine weitere Reinigung (5), Eindickung (6) und Stoffbearbeitung (7) durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigung (5) mindestens eine Flotation enthält.
Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Papierfasersuspension vor der Zuführung in die Eindickung (6) insgesamt zwei Mal durch Flotation gereinigt wird.
Verfahren nach Anspruch 24, 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass der eingedickte Stoff in der Stoffbearbeitung (7) dispergiert wird.
Verfahren nach Anspruch 24, 25, 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass in der Stoffbearbeitung (7) reduzierend gebleicht wird.