DE2440393A1

DE2440393A1 - Verfahren und vorrichtung zur wiederaufbereitung von papierfasern aus abfallpapier enthaltenden materialien

Info

Publication number: DE2440393A1
Application number: DE2440393A
Authority: DE
Inventors: David E Chupka
Original assignee: Black Clawson Co
Current assignee: Black Clawson Co
Priority date: 1973-08-27
Filing date: 1974-08-23
Publication date: 1975-03-06
Also published as: JPS5730194B2; ES429571A1; CA1016110A; US3873410A; JPS5043201A; SE7408548L; SE410017B; FR2242509B1; FR2242509A1; GB1475422A; DE2440393C2

Description

Dr. Hans-Heinrich Willrath

Dr. Dieter Weber Dipl.-Phys. Klaus Seiffert PATENTANWÄLTE

D — (.2 WIESBADEN 21. Aug. 1974 , Postfach 1327

' Gustav-Freytag-Strafie Ϊ5

•S (06121) 372720 Telegrammadresse: WILLPATENT Eile 5816

The Black Clawson Company, 605 Clark St, Middletown, Ohio 45402 / USA

Verfahren und Vorrichtung zur Wiederaufbereitung von Papierfasern aus Abfallpapier enthaltenden Materialien

Priorität; 27. August 1973 in USA, Serial-No. 391 589

Abfallpapier ist seit vielen Jahren eine bedeutende Quelle für Fasern für die Verwendung - oder auch für dia Wiederverwendung - bei der Herstellung neuer Papierprodukte, und Abfallpapiermaterialien vieler Arten und Klassen sind anerkannte Gebrauchsgüter für den Erwerb von carton- oder Papiermühlen. In den vergangenen Jahren wurden die benutzten Papiermaterialien in zuneh-

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inendem Maße wieder zurückgeführt, und dieses Ausmaß erstreckt sich jetzt auch auF die viiederaufbereitung wiederverwendbarer Papierfassr aus städtischem Festabfall, und zwar mittels der Anlage und des Verfahrens nach der US-Patentschrift 3 736 226.

Die Rückführung im Handel zur Verfugung stehenden Abfallpapiers hat stets einige Probleme der Reinigung und Siebung geboten, da das wirtschaftliche Sammeln, Sortieren und Pressen bzw. in-Ballen-packen der gebrauchten Papierprodukte gewöhnlich zu der Einbeziehung erheblicher Mengen nicht organischer Verunreinigungen und auch Kunststoffs, Lumpen und dergleichen führt. Diese Probleme wachsen erheblich, wenn das Ursprungsmaterial städtischer oder üemeindeabfall ist, der gewöhnlich Müll und andere rtahrungsmittelabfälle, Metallprodukte aller Art, pflanzliche Abfälle und viele Arten von Kunststoffabfällen usw. aufweist.

Die spezifisch schwer*-en Verunreinigungen der Aöfallpapiermischungen sind nicht schwierig vom Papier durch herkömmliche Grobstoffaustragvorrichtungen und Zentrifugalreinigungsvorrichtungen zu trennen, üie ernsteren

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BAD ORaGiNAL

Probleme staiamen vom Kunststoff oder anderem Abfall oder Grobstoff, deren spezifisches Gewicht derart dicht an das der Cellulosefaser herankommt, daß die schv/ere Trennung nicht wirksam ist.

Insbesondere sind Pulper, wie sie gewöhnlich zum anfänglichen Zerlegen oder Aufspalten von Abfallpapier verwendet werden, recht wirksam zum Auflösen oder Überl-inren in eine pump fähige Suspension, weniyer jedoch für die vollständige £ntfaserung, und eine erheblich längere Aufschlußzeit ist erforderlich, wenn der Pulper auf die Reduzierung des Papiers zu Partikelgrößen abgestellt wird, die durch relativ kleine Löcher hindurchzugehen vermögen, welche z. ß. einen Durchmesser von 9,53 mm (3/8 Zoll) oder weniger haben. Unter solchen bedingungen werden jedoch die Kunststoffbestandteile der Mischung nicht in entsprechender Weise in die Teilchengröße reduziert, und sie neigen zur Ansarronlung im Pulper und überladen ihn und erbringen auch einen störenden Einfluß auf das geeignete Abziehen des entfaserten Papiers. Dias wiederum führt zu einer; derartigen Verlust bei der Wirksamkeit des Pulpers und auch zu einem solcn hohen Kraftbedarf, laß iiciufi'jas Anhalten zum Reinigen des Pulpers notwandig -..iri.

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BAD ORIGINAL COPY

Bei Versuchen in der Vergangenheit, dieses Problem durch die Verwendung größerer Abziehlöcher aus dem Pulper zu umgehen, entstanden andere Schwierigkeiten. Da z. B. ein Teil der Papiercharge nicht vollständig entfasert ist, sind viele Papierstücke in ihrer Größe vergleichbar mit den Bruch- oder Teilstücken des Kunststoffs und können durch das Sieb nicht leicht separiert werden. Dieses Problem kann dadurch gelöst werden, daß man die vermischten Fasern und Fragmente der Behandlung in einer Vorrichtung unterzieht, die ihrer Art nach als Entstipper bekannt sind, die das Papier ohne eine vergleichbare Verminderung der Teilchengrößen des Kunststoffs entfasert, aber eine solche Behandlung hat einen schlechten Wirkungsgrad, da die Entfaserungsvorrichtung sowohl den Kunststoff, die Papierstücke, als auch das fertig entfaserte Papier handhaben, muß, mit dem Ergebnis eines verschwenderischen Energieverzehrs.

Man ging diese verschiedenen Probleme in der Vergangenheit durch eine Vielzahl von Anlagen und Behandlungen an, aber im allgemeinen haben die versuchten Lösungen zu relativ komplexen Anlagen geführt, die grobe und feine Siebe mit Entfaserungsvorrichtungen einschließen, welche zur Aufnahme der von den Sieben zurückgehaltenen

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Materialien angeschlossen sind und zum Zurückgeben der resultierenden, durchgelassenen Materialien zum wiederholten Sieben, wie z. B. in der vorstehend genannten US-Patentschrift 3 736 gezeigt ist. Das Nettoergebnis sind erhebliche Anfangsinvestitionskosten und laufender hoher Energiebedarf.

Die Erfindung richtet sich auf die Schaffung von Verfahren zur Bereitung von Abfallpapier für die Wiederverwendung, die mit einer sehr vereinfachten Anlage mit relativ niedrigen Investitionskosten und vom Standpunkt der Ergebnis-

mit se als auch hinsichtlich des Energiebedarfs meinem hohen Wirkungsgrad durchgeführt werden können. Diese Vorteile und Merkmale erreicht man durch solche Anordnungen und eine solche Steuerung der unterschiedlichen Stationen in der Anlage, daß der Pulper nur zum Auflösen verwendet wird, statt daß er für die vollständige Zerfaserung oder Defibrierung des Papier verwendet wird, und der aufgelöste und durch Zentrifugalkraft gereinigte Schlamm wird dann bei hoher Konsistenz bzw. Stoffdichte und mit einer hohen Zurückhaltegeschwindig-

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keit gesiebt oder gesichtet, um ein solches Papier zu separieren, wenn es im wesentlichen von dem Kunststoff und dem verbleibenden Papier defibriert worden ist, und das durch das Sieb zurückgehaltene Material wird dann zu einem Entstipper geführt, von dem das durchgelassene Material in der Anlage rezykliert oder umgewälzt wird.

Wenn die Anlage in der beschriebenen Weise angeordnet und betrieben wird, arbeitet jeder Teil der Vorrichtung mit höchstem Wirkungsgrad, das Kunststoff- oder andere zurückgehaltene Material sammelt sich nicht im Pulper an, nur eine Siebstation ist erforderlich, das in dem Pulper zerfaserte Und durch das Sieb durchgelassene Papier läuft am Entstipper vorbei, und dieser befaßt sich deshalb in erster Linie nur mit Kunststoff. Beim Versuchsbetrieb ist die Erfindung erfolgreich mit einem Sieb praktiziert worden,welches sich mit dem aufgelösten Schlamm bei Konsistenzen in der Höhe von 3 bis 5 % befaßt und so aufgebaut und gesteuert ist, daß nur im wesentlichen vollständig defibriertes Papier durchgelassen und etwa 20 bis 80 %seines Beschickungsflusses zurückgehalten wird. Die anfänglich durch dieses Sieb durchgelassene Faser wird deshalb nicht weiter in dem

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ßntstipper behandelt, mit dem Ergebnis, daß sie weniger Feinstoffe und proportional mehr lange Fasern als Pulpen aufweist, die aus Abfallpapier mit herkömmlichen Verfahren hergestellt sind. Zusätzlich enthält sie im wesentlichen weniger feinen Schmutz als der Stoff, der in einem herkömmlichen Abfallpapiersystem verarbeitet worden ist.

Zusätzlich zu der verbesserten Qualität der durch die erfindungsgemäße Praxis wieder aufbereiteten Faser ergeben sich bedeutende Vorteile gegenüber der konventionellen Praxis durch die verminderten Betriebskosten und die äußerst wirksame Verwendung der Lei jeder Station verwendeten Vorrichtung. Dies kann schnell durch Vergleich mit zwei typischen Anlagen oder Betriebsarten, die bekannt sind, und als Anlagen A und B zur Bequemlichkeit bezeichnet sind, gezeigt werden.

In der Anlage A hat der Pulper gewöhnlich in seiner Extraktionsplatte Löcher von 9,53 mm (3/8 Zoll) und erfordert etv/a 0,75 kW (1,25 horsepower per ton) pro 0,9 t pro Tag Eintrag, um das Papier und den Kunststoff in hinreichender Weise für den Durchgang durch derartige Löcher zu reduzieren, d. h. insgesamt 186,52 kW

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für eine 181,44 t pro Tag Anlage (250 horsepower für eine 200 t pro Tag Anlage). Der durch diese Löcher extrahierte Schlamm wird dann gewöhnlich in einem Entstipper behandelt, welcher den gesamten Strom aufnimmt, und er erfordert pro Tag etwa 2,238 kW pro 0,9 t (3 horsepower per ton). Die gesamte Defibrierungsenergie beträgt deshalb 634,16 kW (850 horsepower) für diese zwei Teile der Vorrichtung ineiner 181,44 t-(200 ton) pro Tag Anlage.

In der Anlage B hat der Pulper 3,18 mm Löcher (1/8 Zoll Löcher) in seiner Extraktionsplatte und erfordert gewöhnlich pro Tag etwa 1,865 kW pro 0,9 t (2,5 horsepower per ton), um das Papier genügend zu zerfasern, damit es durch diese feinen Löcher geht. Kunststoff und anderer schwimmender Abfall ist jedoch nicht ebensogut auf kleine Teilchengrößen aufgeschlossen, und getrennte Abzieheinrichtungen für solche Verunreinigungen erfordern pro Tag etwa 3,73 kW pro 0,9 t (1/2 horsepower per ton). Somit beträgt die gesamte für den Pulper und die Hilfsschmutzabziehanlage benötigte Energie in einem 181,44 t (200 ton) pro Tag System im Mittel 447,64 kW (600 horsepower), aber der Entstipper trägt dann eine erheblich geringere Last in der Größenordnung von 74,61 kW (100 horsepower)

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— Q —

Die Gesamtdefibrierungsenergie beträgt daher 522,25 kW (700 horsepower) für die zwei Teile der Vorrichtung in einer pro Tag Anlage von 181,44 t (200 ton).

Bei einer vergleichbaren Anlage gemäß der Erfindung ist der Pulper mit einer Extraktionsplatte ausgestattet, die relativ große Löcher aufweist, ζ. ß. mit einem Durchmesser von 12,7 mm bis 50,8 mm (1/2 bis 2 Zoll), wobei 2,54 cm (1 Zoll) typisch ist. Die Reduktion oder Verminderung des Abfallpapiers in Teilchengrößen, die durch diese großen Löcher durchgehen können, ist in erster Linie eine Auflösetätigkeit, für welche der Pulper mit höchstem Wirkungsgrad arbeitet und nur etwa 0,746 kW pro 0,9 t (1 horsepower per ton) pro Tag oder insgesamt 149,21 kW (200 horsepower) für eine 181,44 t (200 ton) pro Tag Anlage erfordert.

Erfindungsgemäß wird der sich ergebende extrahierte Schlamm durch Zentrifugalkraft gereinigt, um die spezifisch schweren Verunreinigungen zu entfernen, wie es herkömmlich ist, und der gesamte gereinigte Strom wird mit geringer oder ohne Verdünnung mittels eines Siebes gesiebt, welches nur im wesentlichen ganz zerfasertes oder defibriertes Papier

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durchläßt, d. h. durch Schlitze in der Größenordnung von 0,56 mm Breite (0,22 Zollbreite) oder Löcher mit einem Durchmesser von 1,57 mm (0,062 Zoll), dieses Sieb wird zum Zurückhalten gesteuert, welches Verhältnis des Schlammes auch immer notwendig ist, um das Sperren seiner Perforationen durch zurückgehaltene Materialien zu verhindern, was normalerweise von 30 bis 50 % geht, aber auch bis zu 20 % herunter oder 80 % hinaufreichen kann, je nachdem, wie schmutzig die Charge ist. Nur diese zurückgehaltene Strömung vom Sieb erfordert die Behandlung in einem Entstipper, so daß trotz der Tatsache, daß der Entstipper noch pro Tag 2,23 8 kW pro 0,9 t (3 horsepower per ton) wie in dem System A erfordern kann, wenn er nur 50 % des Stromes von dem Pulper zu handhaben hat, der nur 223,82 kW (300 horsepower) in einer 181,44 t -(200 ton) pro Tag Anlage erfordert, und möglicherweise weniger, je nach dem zurückgehaltenen Fluß von dem Sieb, z. B. 134,29 kW (180 horsepower) für einen 30 % Strom.

Also kann eine erfhdungsgemäß betriebene Anlage dieselben Defibrierungsergebnisse mit nur 373,04 kW (500 horsepower) erreichen, was in der Anlage B 522,25 kW (700 horsepower) und in der Anlage A 596,86 kW (9800 horsepower) erfordern würde. Als allgemeine Regel kann deshalb festgestellt werden, daß in erfin-

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dungsgemäßen Anlagen die für die anfängliche und weitere Verkleinerung der Teilchengröße erforderliche Leistung aufgeteilt ist in einem Verhältnis der Pulpenleistung zur Entstipperleistung von 1,5 oder v/eniger.

Zusätzlich zu diesen Leistungsverbrauchersparnissen sorgt die Erfindung für bedeutende Investitionskostenersparnisse. Da insbesondere der Pulper nur den Eintrag auflösen muß, und ihn nicht im wesentlichen vollständig defibrieren muß, ist die Verweiloder Reaktionszeit im Pulper im Gegensatz zu der üblichen Praxis beachtlich vermindert. Dies bedeutet seinerseits_f daß ein kleinerer Pulper den gleichen Tagesdurchsatz schafft, wobei sich Investitionsersparnisse am Pulper selbst und bei seinem Antrieb ergeben. Da ebenso der Entstipper nur einen Bruchteil oder eine Fraktion des Austragstroms vom Pulper zu handhaben hat, kann erfolgreich eine kleinere Einheit verwendet werden, statt daß die Größe benutzt wird, die zur Behsälnng des ganzen Austrage des Pulpers notwendig ist.

Ein besonders erheblicher Beitrag zur Investitionsersparnis leitet sich von der Erkenntnis ab, daß es

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praktisch ist/ nur ein Sieb zu verwenden, um sich mit der gereinigten Strömung aus dem Pulper mit Aufschließkonsistenz zu befassen und nur eine Faser mit Teilchengrößen durchzulassen, für welche die herkömmliche Anlage aufeinanderfolgende Grob- und Feinsiebstationen erfordert. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß auch ein anderer bedeutender Beitrag zu den wirtschaftlichen Anfangskosten sowie den Betriebskosten von der tatsächlichen Beseitigung der Notwendigkeit herrührt, den Schlamm vor den Sieben zu verdünnen und deshalb vor der Speicherung oder Ablagerung zu verdicken. Diese Vorteile kommen alle aus der Praxis der Erfindung, nach welcher der Eintrag von dem Pulper durch die Reinigungs-, Sieb- und Entstipperstufen ohne erhebliche Konsistenzveränderung von dem anfänglich in dem Pulper befindlichen Bereich fortschreitet.

Die Erfindung kann demgemäß zusammengefaßt werden als ein Verfahren zur Vorbereitung von Abfallpapiermaterialien für die Wiederverwendung und Anlage zur Ausführung des Verfahrens, bei welchem die nachfolgenden Hauptschritte oder Stationen die folgenden Merkmale aufweisen:

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a) Auflösen (in pumpfähige Suspension überführen) der gemischten Altpapiermaterialien unter gesteuerten Bedingungen derart, daß das Material, sobald seine Teilchengröße hinreichend reduziert ist, so daß es durch die ausgewählten, relativ großen Extraktionslöscher hindurchgeht, aus der Auflösezone extrahiert wird, wobei somit nur ein Bruchteil der Leistung verwendet wird, wie zur vollständigen Zerfaserung.oder Defibrierung erforderlich wäre;

b) Zentrifugalreinigen des extrahierten Schlammes, wenn er auereichend spezifisch schwere Verunreinigungen enthält, um das Bedürfnis zu schaffen, sie vor dem Sieben zu entfernen;

c) Sieben des gereinigten Schlammes mittels Feinsiebperforationen derart kleiner Größe, daß nur das im wesentlichen vollständig zerfaserte oder defibrierte Material durchgelassen wird und 20 bis 80 % der Beschickung zurückgehalten wird;

d) Entstippen nur des im Verlaufe des Siebschrittes zurückgehaltenen Stromes, wodurch nur ein Bruchteil derjenigen Leistung erforderlich ist, die

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zum Entstippen des gesamten gereinigten Stromes aus der Pulpen- oder Aufschließstation erforderlich wäre;

e) Sieben des Ausgangs des Entstippers in einem Schluß- oder Nachsieb; und

f) Zurückführen der durchgelassenen Strömung aus dem Nachsieb zur Beschickungsleitung zum Hauptsieb, direkt oder über den Pulper.

Aus dieser Zusammenfassung erkennt man, daß die Erfindung zum Teil wegen ihrer Wirksamkeit auf die Tatsache abgestellt ist, daß das Auflösen des Altpapiermaterials in ausreichender Weise für die Extraktion durch Löcher mittlerer Größe, z. B. 2,54 cm (1 Zoll), im wesentlichen zur vollständigen Defibrierung des Hauptteils des Papieres führt, und ein bedeutender Vorteil bei der Praxis gemäß der Erfindung besteht darin, eine überschüssige Bearbeitung des schon defibrierten Materials minimal zu halten, was sonst auftritt, wenn der gesamte Strom vom Pulper zur Vorbereitung des Siebes dem Entstippen unterworfen wird. Da mit anderen Waten der Hauptteil der Materialien, die im wesentlichen während des Auflösens defibriert werden, bei der primären Siebstation durchgelassen wird und deshalb nicht einer weiteren

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Defibriertätigkeit unterworfen wird, verhindert die erfindungsgemäße Praxis sowohl die Verringerung der Fasern, die sich aus einer übermäßigen Behandlung ergeben könnte, als auch de Erzeugung unnötiger großer Mengen von Papierfeinstoffen oder feinem Schmutz bzw. Schlamm.

Diese praktischen Vorteile bei der verbesserten Menge der Endprodukte werden durch die Erfindung zusätzlich zu den erheblichen Energieverbrauchseinsparungen für die Schritte des Auflösens und Entstippens vorgesehen, sowie auch die äußerst wirksame Verwendung der Leistung für diese beiden Stufen. Ein weiterer bedeutender Vorteil ergibt sich aus der bevorzugten Praxis gemäß der Erfindung, wobei die Konsistenz des Eintrages näherungsweise in demselben Prozentsatzbereich von der Auflösebehandlung bis zur Siebstufe erhalten wird. Hierdurch wird nicht nur der Wasserbedarf der Anlage minimal gehalten, sondern es erübrigt sich auch die Notwendigkeit, vor und nach der Siebstufe zu verdünnen und einzudicken.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus

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der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der einzigen Zeichnung, die ein Flußdiagramm mit einer Vorrichtungsanlage für die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt.

Die in Figur 1 gezeigte Anlage ist eine bevorzugte Ausfuhrungsform der Erfindung und weist in ihrer Auflösestation einen Pulper mit einem Behandlungskessel, Behälter oder Trog 10 auf, in dem sich ein Rotor 11 über einer mit Perforationen geeigneter Größe versehenen Extraktionsplatte 12 dreht, wobei die Perforationen für die Zwecke der Erfindung relativ groß sein sollten, nämlich in der Größenordnung eines Durchmessers von 2,54 bis 5,08 cm (1 bis 2ZoIl). Ein Förderer 13 trägt das Altpapiermaterial zu dem Trog 10, und es versteht sich, daß diese Charge aus ihrem Gesamtbereich Altpapier ausgewählt werden kann, welches Materialien von im Handel befindlichen "Altpapier" bis städtischem Festabfall aufweist. Eine Grobstoffaustragsvorrichtung 15 ist neben dem Trog angeordnet und steht mit diesem über eine Leitung 16 in Verbindung, und Wasser wird kontinuierlich zu dem Trog durch eine Rohrleitung 18 über die Grobstoff-Austragvorrichtung 15 und ihre Verbindungsleitung 16 in den Trog 10 hinein zugeführt.

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Bevorzugte Beispiele von Pulpern, die für die Verwendung in dieser Station geeignet sind, sind in den US-Patentschriften 3 339 851 und 3 595 488 gezeigt, und Einzelheiten der Grobstoff-Austragvorrichtung sind in der US-Patentschrift 3 549 092 gezeigt. Die wesentlichen Eigenschaften des Pulpers bestehen darin, daß

vermischte Altpapiermaterialien und Wasser mechanischen und hydraulischen Scherkräften und mechanischem Aufprall ausgesetzt werden können, wodurch schnell und wirksam der Feststoff in dem Trog zu Bruchstücken zerkleinert wird, welche durch die Perforattnen in der Extraktionsplatte 12 hindurchgehen können.

Der Pulper 10 arbeitet kontinuierlich, wobei zusätzlich Altpapier und Wasser mit Geschwindigkeiten zugesetzt werden, die den Feststoffgehalt der Mischung in dem gewünahten Bereich halten, wobei zwei bis acht Prozent praktisch und 3 bis 5 % aus praktischen Gründen bevorzugt sind. Ein Schlamm aus Wasser und Bruchstückmaterial wird kontinuierlich unten aus der Extraktionsplatte 12 durch eine Pumpe 20 abgezogen, und wenn dieser Schlamm eine beachtliche Menge spezifisch schwerer Verunreinigungen, wie z. B. Metall oder Glas aufweist, was

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man erwarten kann, wenn die Charge städtischer Abfall ist, wird er vorzugsweise von der Pumpe 20 zum Entfernen der spezifisch schweren Verunreinigungen einer Zentrifugalreinigungsvorrichtung 22 zugeführt, um die nachfolgende Siebung zu vereinfachen und eine mögliche Beschädigung des Siebea zu verhindern.

Ein gereinigter Schlamm von der Reinigungsvorrichtung 22 enthält einen beachtlichen Anteil relativ großer, nicht defibrierter Papierstücke und Kunststoffstücke und dergleichen vergleichbarer Größe, wenn aber die anfängliche Auflösetätigkeit in einem Pulper mit den oben-stehenden Merkmalen ausgeführt wird, ergibt sich auch, daß ein Hauptteil des Papiers im wesentlichen vollständig defibriert wird. Die Erfindung sorgt deshalb dafür, statt daß eine Reihe von Grob- und Feinsiebtätigkeiten und Verdünnungskonsistenzen vorgesehen sind, daß dieser Schlamm sogleich und bei seiner aufrechterhaltenen hohen Konsistenz oder seinem hohen Feststoffgehalt einer Siebtätigkeit ausgesetzt wird, die sich bei dem Durchlassen mindestens des Hauptteils des im wesentlichen vollständig defibrierten Papiers und dem Zurück-

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halten von nicht defibrierter Papierteile, Kunststoff- und anderen Stücken zurückgehaltenen Material ergibt.

Äußerst wirksame Ergebnisse erhielt man in der Praxis gemäß der Erfindung bei einer Anlage, wie sie hier dargestellt ist, wobei das Sieb 25 gemäß den in den USA anhängigen Patentanmeldungen mit den Aktenzeichen 288 288 und 288 293, beide am 12. September 1972 in USA eingereicht, aufgebaut sind oder eine Konstruktion gemäß der auch in Deutschland anhängigen Patentanmeldung von David E. Chupka und Peter Seifert (Docket 5856) haben. Das Sieb 25 weist also gemäß Darstellung ein Hauptgehäuse 30 mit einer tangentialen Einlaßöffnung 31 an seinem oberen Ende, eine Auslaßöffnung 32 für durchgelassenen Stoff auf, von welchem eine Leitung 33 zu einer Speicherbütte oder einem Speicherbehälter 35 führt, und weist eine Aistragsöffnung 36 für durchgalassenen Stoff auf, die mit einem Steuerventil 3 7 für die Regulierung der relativen Mengenverhältnisse des Stromes durch die Durchlaß- und Zurückhalteöffnungen versehen ist.

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In dem Gehäuse befindet sich ein Siebzylinder 40, und ein Rotor 41 arbeitet in dem Zylinder 40 und trägt nach innen von der Oberfläche des Siebzylinders in einem wesentlichen Abstand angeordnete Schaufeln 42, wobei der Abstand im Bereich zwischen 4,763 mm und 12,7 mm (3/16 bis 1/2 Zoll) liegt. Wie in den vorstehend genannten Anmeldungen beschrieben, können die Perforationen in dem Siebzylinder 40 Schlitze aufweisen, die axial von dem Zylinder oder den zylindrischen Löchern verlaufen.

Für die Zwecke der Erfindung sollte die Größe der Perforationen in dem Siebzylinder 40 so bemessen sein, daß nur im wesentlichen vollständig defibriertes Papier und Teilchen gleicher Größen durchgelassen werden, und bevorzugte Ergebnisse erhielt man bei der Praxis der Erfindung mit einem Sieb, das in der beschriebenen Weise aufgebaut war, wobei diese Perforationen Schlitze mit einer Breite in der Größenordnung von 0,56 mm (0,022 Zoll) oder Perforationen mit einem Durchmesser in der Größenordnung von 1,57 mm (0,062 Zoll) sind, d. h. im Bereich von etwa 1,27 bis 2,01 mm (0,050 bis 0,079 Zoll). Im Betrieb eines solchen Siebes wird der Rotor 41 mit einer relativ hohen Geschwindigkeit angetrieben, wobei Schaufelgeschwindigkeiten in

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der Größenordnung von 914 bis 3 048 m/Min. (3000 bis 10 000 Fuß/Min.) auftreten, wobei die höchsten Geschwindigkeiten für die Handhabung des hereinkommenden Stoffes hoher Konsistenz im Bereich von 3 bis 5 % am besten sind.

Unter diesen Umständen bilden die sich drehenden Schaufeln eine rohrförmige Stoffschicht in dem Raum zwischen sich und der Sieboberfläche und erzeugen ein im wesentlichen tangential ausgerichtetes hydraulisches Scherfeld in dieser rohrförmigen Schicht, in welcher die Schergeschw~indigkeiten ausreichen, um längliche Teilchen im allgemeinen tangential zum Siebkörper auszurichten, so daß diese an den Perforationen vorbei statt durch diese hindurchfließen, flicht defibrierte Papierstücke bleiben deshalb in dem Siebkörper für den Durchgang durchöie Auslaßöffnung 36, und das Ventil 37 wird zur Aufrechterhaltung einer hohen Zurückhaltegeschwindigkeit eingestellt, nämlich im Bereich von etwa 20 bis 80 %, je nachdem, wie schmutzig oder verschlammt der Stoff ist, so daß eine minimale Neigung für die nicht defibrierten Papierteilchen besteht,

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die Siebperforationen zu versperren.

Der Rückhaltestrom vom Sieb 25 enthält deshalb die nicht defibrierten Papierstücke und das Kunststoff- und andere zurückgehaltene Materialien, welche für das Durchgehen durch das Sieb 25 zu klein sind, und dieser Rückhaltestrom wird zu einem Entstipper 44 geeigneter Konstruktion geführt, z. B. als Scheiben-Refiner aufgebaut ist. Allgemein scheint es, daß wenn die Konsistenz bzw. die Dichte des Stoffes, der dem Sieb 25 zugeführt ist, sich im Bereich zwischen 3 und 5 % befindet, der Rückhaltestrom einen recht hohen Feststoffgehalt hat, der sich nämlich im Bereich zwischen 4 und 7 % oefindet und zu Zwecken der Defibrierung gut ausreicht.

Der Strom vom Entstipper 44 wird vorzugsweise einem Endsieb 45 beliebiger geeigneter Art zum Entfernen des nicht defibrierten Materials zugeführt, was mindestens den Hauptteil des Kunststoffs und auch einen Großteil des Schmutzes oder Schlammes und anderen Rückhaltematerials aufweist. Beispielsweise kann das Sieb ein vibrierendes flaches Bettsieb der Jonsson- Art sein mit Perforationen, die größer als beim Sieb 25 sind, z. B. 3,175 mm (1/8 Zoll), und das

Material
zurückgehaltene/oder der Ausschuß wird von dort

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bei 46 ausgetragen. Der durchgelassene Strom aus dem Sieb 45 benötigt kein weiteres Aufschließen und kann bei 47 zur Zuführleitung zum Sieb 25 entweder aufstromig oder abstromig der Reinigungsvorrichtung 22 zurückgeführt werden, wenn aber das Sieb 45 ein großes Volumen Verdünnungswasser für geeigneten Betrieb erfordert, wie es bei einem Jonsson-Sieb der Fall ist, sollte mindestens ein beachtlicher Teil des Durchlaßstromes zum Pulper 10, wie bei 48 gezeigt ist, rezykliert werden, um den geeigneten Wasserausgleich in der Anlage aufrechtzuerhalten. Der gesiebte Stoff aus dem Behälter 35 ist fertig für die Veredelung oder eine andere Behandlung bei der Vorbereitung zur Wiederverwendung.

In der Zeichnung ist also eine sehr vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung dargestellt, mit dem Vorteil, nämlich der Einfachheit der Anlage im Vergleich zur herkömmlichen Praxis, insbesondere dadurch, daß sie nur ein Gerät für jede gegebene Funktion aufweist, d. h.einen einzigen Pul per für die gesamte Auflösetätigkeit, einen einzigen Entstipper für jede notwendige Art von Defibrierung und ein einziges Sieb für die Haupt-.

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oder primäre Siebtätigkeit. Ferner besteht einer der praktischen Vorteile gemäß der Erfindung darin, daß diese Endsiebstation die Hauptstation zur Beseitigung der zurückgehaltenen Stoffe aus dem System ist, statt daß aus jedem der Vielzahl von Sieben diese Stoffe aus der Anlage eliminiert werden müssen, wie wenn nacheinander feinere Siebe in Reihe verbunden sind. Der zurückgehaltene Strom aus dem Sieb 45 kann deshalb erheblich sein, nach oben von 10 % von der ursprünglichen Charge

des

betragen, je nach der anfänglichen Qualität/Altpapiermaterials, und sehr hoch sein, wenn die Charge städtischen Abfall aufweist.

Aus der Zeichnung geht ferner hervor, daß aufgrund der Benutzung der Vorrichtung, mit der man sich mit dem Reinigen und Sieben befassen kann, ohne daß eine Verdünnung des Eintrages erforderlich ist, es möglich ist, die Verdünnungsstufen zu eliminieren, die zu der Notwendigkeit einer Eindickungsstufe vor dem Ablagern des gesiebten Stoffes führen würden, wodurch weiterhin ein Beitrag zur Wirtschaftlichkeit des Gerätes sowie zu den für den Betrieb erforderlichen Wassermengen geleistet ist.

Möglicherweise leitet sich das vorstehende Merkmal

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der Erfindung von der Erkenntnis ab, daß es möglich und praktisch ist, ein einziges Sieb zur Handhabung des gesamten Ausgangs des Pulpers zu verwenden und die Siebtätigkeit auf die Feinsiebung bei hohem Feststoffgehalt bzw· hoher Konsistenz zu beschränken. Diese Erkenntnis führt nicht nur zu einer Wirtschaftlichkeit der Investitionskosten und dem Betriebsaufwand, sondern es wird auch deshalb, weil es zur Aufnahme des größten Mengenverhältnisses der Faser direkt von den anfänglichen Auflöse- und Reinigungsstufen führt, ein Produkt erzeugt, das gekennzeichnet ist durch einen höheren Prozentsatz langer Fasern und einem niedrigeren Prozentsatz von Feinstoffen als bei der herkömmlichen Praxis, was seinerseits einen, Beitrag zur verbesserten Festigkeitseigenschaft der eingetragenen Pulpe leistet. Möglicherweise liegt eine gleiche Bedeutung in der Tatsache, daß dieses Verfahren in großem Maße das Reinigen des Eintrages veKLnfacht, da es die Freisetzung des feinen Schlammes oder Schmutzes in dem Zufuhrstrom zum Hauptsieb minimal macht und viel des in dem Entstipper freigesetzten Schmutzes oder Schlammes aus der Anlage durch das Endsieb 45 eliminiert wird.

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Die Qualität der durch die Erfindung erhaltenen Ergebnisse sind besonders hervorstechend, wenn man beachtet, daß die Anfangsbehandlung des Eintrages auf das Auflösen im Pulper begrenzt ist, statt der vollständigen Defibrierung und daß dies seinerseits zur Extraktion von Materialstücken aus dem Pulper, wie z. B. Kunststoff und feuchtem festen Papier führt, welches sich im Pulper ansammeln würde, wenn Extraktionslöcher kleinerer Größe benutzt würden. Es ist besonders wichtig, daß diese Ergebnisse erreicht werden können, da - wie oben dargelegt - die Verwendung großer Extraktionslöcher zusammen mit dem Feinsieben vor dem Entstippen die Betriebskosten sowohl des Pulpers als auch des Entstippers minimal halten. Weitere Kostenvorteile ergeben sich auch aus der Tatsache, daß die hohe Durchsatzrate einer erfindungsgemäßen Anlage es praktisch macht, kleinere Geräteteile zu verwenden als für die gleiche Tonage pro Tag bei der herkömmlichen Praxis erforderlich wäre. Dies führt seinerseits zu weiterer Wirtschaftlichkeit bei den anfänglichen Gerätekosten und dem Raumbedarf und auch zu einem Grad der Vereinfachung, durch welche der Bedarf an Menschenkraft minimal wird und sich eine Atomation ermöglicht mit ihren sich daraus ergebenden Ersparnissen. (Deflaker = Entstipper)

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Claims

P atentansprüche

(ΐ. Verfahren zur Behandlung von Altpapier mit Materialien zur Wiederaufbereitung von Papierfasern daraus zur Wiederverwendung, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Zuführen des Materials in Wasser zu einem Behälter mit Geschwindigkeiten, bei denen der Feststoffgehalt der sich ergebenden Suspension im Bereich von etwa 2 bis 8 % gehalten wird,

b) Kontinuierliches Aufschließen der Suspension

in dem Behälter zur Reduzierung der Materialien in Bruchstücke,

c) Kontinuierliches Extrahieren eines Schlammes, der Flüssigkeit und die Fragmente oder Teilstücke aufweist, aus dem Behälter durch Löcher in der Größenordnung von 12,7 mm bis 50,8 mm im Durchmesser (1/2 bis 2 Zoll),

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d) Sieben des Schlammes durch relativ feine Perforationen, deren Größe für das Durchlassen nur des im wesentlichen ganz defibrierten Papiers ohne dessen vorläufiges Sieben bemessen sind,

e) Steuern der durchgelassenen und zurückgehaltenen Ströme aus der Siebstufe zur Aufrechterhaltung mindestens näherungsweise 20 % der Festmaterialien in dem Schlamm in dem sich ergebenden zurückgehaltenen Strom,

f) Defibrieren des Stromes der zurückgehaltenen Materialien,

g) Abführen oder Aussondern eines Hauptteils der nicht faserigen Bestandteile aus den sich ergebenden defibrierten Materialien und

h) nochmaliges Sieben des verbleibenden Materials,
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungserfordernisse für die Aufschließ- und die Fibrierstufe zir Gewährleistung eines Ver-

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hältnissen von nicht mehr als etwa 1,5 von Aufschließleistung zu Defibrierleistung gesteuert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieben und Defibrieren ohne wesentliche Verdünnung des Schlammes ausgetragen werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der extrahierte Schlamm zentrifugalgereinigt wird, um die spezifisch schweren Materialien aus ihm vor der Siebstufe zu entfernen.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,· daß die feinen Perforationen Schlitze mit einer Breite in der Größenordnung von 0,56 mm (0,022 Zoll)sind.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feinen Perforationen kreisförmige Löcher mit einer Durchmesserbreite in der Größenordnung 1,57 mm (0,062 Zoll) sind.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Sieben.und Steuern kontinuierlich der gereinigte Schlamm einem Ende einer Zuführkammer zugeführt wird, deren eine Wand einen zylindrischen Sieb-

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körper mit einer Vielzahl von Schlitzen aufweist, die sich im allgemeinen parallel zu "seiner Achse erstrecken, eine Druckdifferenz von der Zuführkammer zu der Durchlaßseite des Siebkörpers aufrechterhalten wird, um den Durchgang des durchgelassenen Materials durch die Schlitze hervorzurufen, der Schlamm in der Zuführkammer zur Bildung einer rohrförmigen Schicht erheblicher Dicke und im wesentlichen derselben Länge wie der Siebkörper unmittelbar neben der

in
Oberfläche desselben/der Zuführkammer veranlaßt wird, ein im wesentlichen tangential ausgerichtetes hydraulisches Scherfeld in der rohrförmigen Schlammschicht mit Schergeschwindigkeiten erzeugt wird, die ausreichend hoch sind, damit die länglichen Teilchen im allgemeinen tangential zu dem Siebkörper ausgerichtet werden und deshalb an den Schlitzen vorbei und nicht durch diese hindurchfließen, und von dem anderen Ende der Siebkammer etwa 20 bis 80 % des Schlammes mit diesen länglichen Teilchen abgezogen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Sieben und Steuern der gereinigte Schlamm kontinuierlich einem Ende der Zuführkammer zugeführt wird, deren eine Wand einen zylindrischen

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Siebkörper aufweist mit einer Vielzahl von im wesentlichen kreisförmigen Perforationen, eine Druckdifferenz von der Zuführkammer zu der Durchlaßseite des Siebkörpers aufrechterhalten wird, um den Durchgang des durchgelassenen Materials durch die Perforationen zu veranlassen, der Schlamm in der Zuführkammer eine rohrförmige Schicht erheblicher Dicke und im wesentlichen derselben Länge wie der Siebkörper unmittelbar neben der Oberfläche des Siebkörpers in der Zuführkammer bilden gelassen wird, ein imvesentlichen tangential ausgerichtetes hydraulisches Scherfeld in der rohrförmigen Schicht des Schlammes mit Schergeschwindigkeiten hervorgerufen wird, die ausreichend hoch sind, um die länglichen Teile sich im allgemeinen tangential zum Siebkörper austreten zu lassen, wodurch diese an den Perforationen vorbei und nicht durch diese hindurchfließen_fund von dem anderen Ende der Siebkammer etwa 20 bis 80 % des Schlammes mit diesen länglichen Teilchen kontinuierlich entfernt werden.

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9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Aufschließeinrichtung mit einem Trog (10), eine Zuführeinrichtung (13) für die Materialien und das Wasser zu dem Trog mit Geschwindigkeiten zur Aufrechterhaltung des Peststoffgehaltes der sich ergebenden Suspension im Bereich von etwa 2 - 8 %, eine kontinuierlich arbeitende Aufschließeinrichtung für die Suspension in dem Trog (10) zur Verringerung der Materialien in Bruchteile, eine kontinuierliche Extraktionseinrichtung (12) für den Schlamm mit der Flüssigkeit und den Bruchstücken aus dem Trog (10), wenn der Schlamm durch Löcher mit einem Durchmesser in der Größenordnung von 12_r7 bis 50,8 mm (1/2 bis 2 Zoll) hindurchgeht, eine Siebeinrichtung (12) für dwie Aufnahme des Schlammes mit relativ feinen Perforationen mit einer Größenbemessung für das Durchlassen nur im wesentlichen ganz defibrierten Papiers, eine Steuereinrichtung (37) für die durchgelassenen und zurückgehaltenen Ströme aus der Siebeinrichtung zur Erhaltung mindestens etwa 20 % der Festmaterialien in dem Schlamm in dem sich ergebenden zurückgehaltenen

(44) Strom, eine Defibriereinrichtung/zur Aufnahme

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der sich ergebenden zurückgehaltenen Materialien

(45)

aus der Siebeinrichtung, ein Nachsieb/zur Aufnahme der sich ergebenden defibrierten Materialien und zur Abtrennung eines Hauptteils der nicht faserigen Bestandteile aus diesen Materialien und eine Rezyklierexnrichtung für das verbleibende faserige Material, um dieses zu der Siebeinrichtung zu rezyklieren.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch

(22)

eine Zentrifugalreinigungseinrichtung/ die zwischen dem Trog (10) und dem Sieb (12) zur Entfernung der spezifisch schweren Materialien aus dem extrahierten Schlamm angeordnet ist.

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