DE19706404A1 - Verfahren zur Entstippung von suspendiertem Papierfaserstoff - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Verfahren der o.g. Art werden angewendet, wenn ein in wässeriger Suspension vorliegender Papierfaserstoff nicht vollständig in Einzelfasern zerlegt ist, sondern einen bestimmten Anteil an agglomerierten Fasern enthält, die in der Regel als Stippen bezeichnet werden. Stippen sind zumeist deshalb in der Faserstoffsuspension vorhanden, weil das Ausgangsmaterial dieser Suspension ein gepreßtes oder getrocknetes Papier oder eine getrocknete Frischzellstoffbahn ist. Derartige Ausgangsstoffe werden z. B. in einem Stofflöser mit Wasser vermischt und suspendiert. Aus energetischen Gründen wird der Betrieb des Stofflösers nicht so lange fortgesetzt, bis sämtliche Stippen aufgelöst sind.

Bekannte Verfahren zur Entstippung benutzen mechanisch wirkende Entstippungsmaschinen, in denen Scherkräfte zwischen stillstehenden und rotierenden Entstippungsgarnituren erzeugt und so die Stippen zerlegt werden. Diese Verfahren sind bekannt und seit langem bewährt, wobei durch stetige Weiterentwicklung die Energiewirtschaftlichkeit im Rahmen der bei diesem Verfahren bestehenden Möglichkeiten verbessert wurde. Die Energiewirtschaftlichkeit ist durch die spezifische Arbeit definiert, die für einen bestimmten gewünschten Entstippungseffekt erforderlich ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein neues Verfahren zu schaffen, mit dem die erforderliche Energiewirtschaftlichkeit weiter verbessert werden kann, also die spezifische Arbeit gesenkt wird. Das Verfahren soll mit einfachen technischen Mitteln auszuführen sein.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale vollständig gelöst.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens können die zur Auflösung der Stippen erforderlichen Kräfte mit geringerem Energieaufwand und auch gleichmäßiger in die am Verfahren beteiligte Suspension eingeleitet werden, als es im Stand der Technik bisher möglich war. Insbesondere wenn der Strömungskanal düsenförmig ausgebildet ist und dabei dessen Kontur, also sowohl der Verlauf der Querschnittsänderung als auch die Absolutgröße des Querschnitts so gewählt und auf die Eigenschaften der Suspension abgestimmt wird, daß die maximal auftretenden Scherkräfte innerhalb des erforderlichen Größenbereiches liegen, werden besondere Vorteile erzielt. Sind die Kräfte z. B. in bestimmten Bereichen der Suspension größer als erforderlich, werden die Stippen zwar aufgelöst, es wird aber unnötig Energie verbraucht. Hinzu kommt, daß eine zu starke Scherwirkung auch unerwünschterweise Bestandteile der Suspension zerstören kann. Dabei ist besonders an verunreinigende Stoffe zu denken, z. B. klebende Bestandteile (Stickies) oder Plastikfolienstücke, die nicht weiter zerkleinert werden sollen, damit sie später noch durch entsprechende Siebvorgänge abscheidbar sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet außerdem Möglichkeiten, in speziellen Ausführungsformen die Energieverluste noch weiter zu vermindern. In der wohl wichtigsten Anwendung nämlich, wenn die Entstippungsarbeit in einem durchströmten Strömungskanal aufgebracht wird, in dem die Suspension durch hydraulische Druckkräfte beschleunigt wird, besteht die Möglichkeit, einen großen Teil der Bewegungsenergie durch weitgehend verlustfreie Abbremsung wieder als Druckenergie zurückzugewinnen. Hierzu kann man beispielsweise das an sich bekannte Venturi-Rohr verwenden oder auch andere querschnittsgestaltenden Maßnahmen durchführen. Entsprechendes gilt für die andere Anwendung, also der Abfolge von Abbremsung und Beschleunigung.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß keine Maschinenteile verwendet werden müssen, die sich mit hoher Geschwindigkeit dicht aneinander vorbeibewegen. Bekanntlich tritt dadurch an den bekannten Entstippungsmaschinen ein beträchtlicher Verschleiß auf.

Auch ist die Gefahr von unerwünschter Zerkleinerung, z. B. der Kleber oder der Plastikfolienstücke, bei solchen Maschinen dann beträchtlich größer.

Die bisher oft auftretenden Verstopfungen sind bei den für das erfindungsgemäße Verfahren benötigten Elementen wegen der relativ großen freien Querschnitte leicht vermeidbar. In vielen Fällen kann gerade die Auflösung von relativ großen Stippen die bevorzugte Anwendung des Verfahrens sein. Dabei ist an eine Faserstoffsuspension gedacht, wie sie direkt - oder über Hydrozyklone - aus dem Stofflöser abgezogen wird. Diese enthält große leicht auflösbare Stippen, die z. B. aus wiederaufbereitetem Karton stammen. Solche Kartonstippen sind oft Ursache für Verstopfungen an bekannten Entstippungsmaschinen.

Bei der Aufbereitung von Altpapier fallen auch Suspensionsströme an, in denen aufgrund der Verfahrensführung ein erhöhter Anteil von Störstoffen und Stippen vorhanden ist. Solche Stoffströme können z. B. aus dem Überlauf von Sortierern stammen. Um die enthaltenen Verunreinigungen in einem Rejekt-Sortierverfahren endgültig entfernen zu können, ohne daß die in den Stippen enthaltenen Fasern verlorengehen, ist es angestrebt, die Stippen so weit aufzulösen, daß sie das Rejekt-Sortierverfahren als Gutstoff passieren können. Auch hierfür ist das vorgeschlagene Verfahren besonders gut geeignet, da - wie bereits ausgeführt - die hierzu erforderlichen technischen Apparaturen relativ verschleißarm und verstopfungssicher sind.

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

Fig. 1 schematische Darstellung eines geeigneten Strömungskanals;

Fig. 2 Schema einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens;

Fig. 3 schematische Darstellung von zwei Strömungskanälen in Reihe.

In Fig. 1 ist anhand von Symbolen dargestellt, wie das erfindungsgemäße Verfahren ablaufen kann. Die Suspension S tritt in dieser Darstellung von links in den Strömungskanal 1 ein, wird durch Verengung des Querschnittes beschleunigt und anschließend durch Erweiterung des Querschnittes wiederum abgebremst. Die Querschnitte können kreisförmig sein, aber auch davon abweichen, z. B. rechteckig sein. Die Suspension ist durch Faser- und Stippensymbole (2, 3) lediglich angedeutet. Bekanntlich wird die Geschwindigkeit einer strömenden Flüssigkeit an den engsten Stellen eines Strömungskanals vergrößert, was durch die Pfeile 4 und 4' angedeutet ist. Infolge der hohen Beschleunigung und der hohen Geschwindigkeit werden Scherkräfte erzeugt, die erfindungsgemäß so groß sind, daß sie zur Auflösung der Stippen führen. Diese Zerkleinerung bzw. Auflösung der Stippen ist am Auslauf aus dem Strömungskanal symbolisch dargestellt.

Fig. 2 zeigt eine der möglichen Anlagen, um das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Diese Anlage kann für Altpapier oder getrockneten Zellstoff verwendet werden. Man erkennt einen Stofflöser 6, in dessen Bodenbereich sich ein Siebblech 7 befindet, durch das die bis zu einem gewissen Grade aufgelöste Faserstoffsuspension in eine Stoffpumpe 8 gelangt. Am Druckstutzen dieser Stoffpumpe schließt sich ein Düsenapparat 9 an, mit mindestens einem Strömungskanal, dessen Querschnitt so ausgebildet ist, daß er die in den Ansprüchen genannten Bedingungen erfüllt. Die Weiterbearbeitung der Faserstoffsuspension kann, wie hier gezeigt, in einem Hydrozyklon 10 erfolgen, um Schwerteile abzuscheiden. Es ist aber auch möglich, einen Hydrozyklon bereits vor der Stoffpumpe 8 vorzusehen. In den Fällen, in denen die Entstippungswirkung im Düsenapparat 9 nicht ausgereicht hat, um alle Stippen zu zerkleinern, kann eine Entstippungsmaschine 11 nachgeschaltet werden. Nach Bearbeitung in der Entstippungsmaschine 11 gelangt die Faserstoffsuspension in die Bütte 12, wo sie zur Weiterbearbeitung zur Verfügung steht.

Dieses Anlagenschema ist - wie bereits erwähnt - rein exemplarisch zu verstehen, in anderen Fällen können z. B. anstelle des im Stofflöser aufgelösten Stoffes auch Sortierer-Rejekte bearbeitet werden oder die Gutstoffe von sogenannten Sekundärstofflösern.

Es ist auch denkbar, daß zur Durchführung des Verfahrens Düsenapparate mit mehreren Strömungskanälen hintereinander geschaltet werden, um eine vollständige oder verbesserte Entstippung zu erzielen. Die Düsenkanäle 1 bzw. 1' können in ihrer Wirkung aufeinander abgestimmt werden. Dabei ist im stromabwärtigen Strömungskanal eine höhere Geschwindigkeit von Vorteil, um resistente Stippen auflösen zu können. Die Querschnitte können ohne Nachteil enger sein. Diese Variante ist in der Fig. 3 skizziert.

Claims (20)

1. Verfahren zur Entstippung von Papierfaserstoff, der in einer wäßrigen Suspension (S) vorliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die wässerige Suspension durch mindestens einen Strömungskanal (1) geführt wird, dessen Querschnitt sich in Strömungsrichtung verändert, so daß eine Veränderung der Strömungsgeschwindigkeit eintritt und daß in dem Strömungskanal (1) hydraulische Scherkräfte erzeugt werden, die so stark sind, daß sie die Festigkeit zumindest eines wesentlichen Teils der in der Suspension befindlichen Stippen übersteigen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal (1) ein Düsenquerschnitt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Strömungskanal (1), zumindest in einem Teil seiner Länge, im Verlauf der Strömungsrichtung verengt, so daß dabei die Suspension dort beschleunigt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Strömungskanals (1) sich stromabwärts der Verengung wieder in Strömungsrichtung vergrößert.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Strömungskanals (1) sich stromabwärts der Vereinigung wieder auf den Eingangsquerschnitt vergrößert.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal (1) im wesentlichen die Form einer Venturi-Düse hat.

7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit am engsten Querschnitt des Strömungskanals (1) mindestens 10 m/sec beträgt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit am engsten Querschnitt des Strömungskanals (1) mindestens 20 m/sec beträgt.

9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit am engsten Querschnitt des Strömungskanals (1) mindestens 6 Mal so groß ist wie am Eintritt in den Strömungskanal (1).

10. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Strömungskanals (1) sich stromabwärts des Eingangsquerschnittes vergrößert und stromabwärts wieder verengt.

11. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur des Strömungskanals (1) stetig ist.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur des Strömungskanals (1) abgerundet ist und nirgends einen Krümmungsradius kleiner als 40 mm aufweist.

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Strömungskanal (1) als statischer Mischer ausgebildet ist.

14. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die größte lichte Weite des Strömungskanals (1) mindestens 60 mm beträgt.

15. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die kleinste lichte Weite des Strömungskanals (1) höchstens 30 mm beträgt.

16. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension (S) einen Feststoffanteil hat, der geringer als 6% ist.

17. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension (S) störende Feststoffpartikel enthält, deren Festigkeit nur unwesentlich höher ist als die der nach dem Verfahren auflösbaren Stippen.

18. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension (S) zumindest teilweise aus Rejekten von Sortierern in der Papierstoffaufbereitung besteht.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension (S) aus Altpapier oder getrocknetem Zellstoff in einem Stofflöser (6) hergestellt und dem Strömungskanal (1) ohne weitere Zerkleinerung zugepumpt wird.

20. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension (S) nacheinander mindestens zwei Strömungskanäle (1, 1') durchströmt, von denen der jeweils stromabwärtige höhere hydraulische Scherkräfte erzeugt als der stromaufwärtige.