DE2610581B1

DE2610581B1 - Verfahren und vorrichtung zur gewinnung von relativreinen faserstoffsuspensionen bei der aufarbeitung von altpapier

Info

Publication number: DE2610581B1
Application number: DE19762610581
Authority: DE
Inventors: Herbert Dr-Ing Ortner
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1976-03-13
Filing date: 1976-03-13
Publication date: 1977-08-11
Also published as: JPS52110904A; FR2343856A1; BR5700286U; ATA977876A; AT353090B; SE7702770L; GB1535001A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Gewinnung von relativ reinen Faserstoff-Suspensionen bei der Aufarbeitung von Altpapier unter umweltschonenden Bedingungen, bei dem das Altpapier mechanisch und/oder chemisch unter Zugabe von Wasser aufgelöst, von Verunreinigungen befreit, entstippt und unter weiterer Zugabe von Chemikalien und Wasser fiotiert wird, wobei der Farbteilchen und organische Substanzen enthaltene Flotationsschaum durch Ablöschen in eine pumpfähige Trübe übergeführt, anschließend zentrifugiert und das dabei erhaltene Klärwasser wieder in den Aufbereitungsprozeß zurück- &5 geleitet wird.

Ein derartiges Verfahren und eine Anlage hierfür ist in der DT-AS 15 17 227 beschrieben.

Das bekannte Flotations-Deinkingverfahren folgt dem Prinzip der selektiven Flotation und benutzt hierbei die physikalischen Eigenschaften der unterschiedlichen Benetzbarkeit zur Abtrennung der zu entfernenden Druckfarbeteilchen und organischen Substanzen aus der Faserstoffsuspension. Als Flotationshilfsmittel werden dabei Schäumer und Sammler eingesetzt. Als einfachste Vertreter hierfür werden die Seifen, die Alkalisalze der Fettsäuren verwendet. Die beste Flotationswirkung wird dabei im abgestimmten Zusammenwirken der Sammler- und Schäumerchemikalien erreicht. Hierbei fungieren die durch die Härtebildner des Wassers ausgefällten Metallseifen als Sammler, während die unausgefällten Seifen mehr als Schäumer und Dispergatoren wirksam sind.

Der dann an der Oberfläche der Flotationszelle schwimmende Schaum, der die Farbteilchen und organische Substanzen enthält, wird anschließend abgelöscht und in einer Zentrifuge auf ca. 30 bis 40% Trockengehalt eingedickt. Das dabei abgetrennte Klärwasser führt man wieder in den Aufbereitungsprozeß zurück. Dieses Verfahren ist damit bereits relativ umweltfreundlich. Nachteilig ist dabei jedoch, daß in der Faserstoffsuspension noch weitere Füllstoffreste und Faserbruchstücke bzw. Feinstoffe ohne Bindungswirkung vorhanden sind, die sich in dem anschließenden Aufbreitungsverfahren nur schwer noch ausscheiden lassen.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein umweltfreundliches und trotzdem wirtschaftliches Verfahren und eine Anlage hierfür zu schaffen, mit der ein Faserstoff von hohem Reinheitsgrad aus Altpapier wiedergewonnen werden kann.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß aus der flotierten Faserstoff-Suspension die Füllstoffteilchen, Feinstoffe und Faserbruchstücke im wesentlichen mit aus dem Aufarbeitungsprozeß stammenden Wasser ausgewaschen und anschließend sedimentiert werden und das bei der Sedimentation gewonnene Klärwasser zurück in den Aufarbeitungsprozeß geleitet wird.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ohne große zusätzliche Aufwendungen eine Faserstoffsuspension von sehr hohem Reinheitsgrad erzeugt, ohne daß eine Belastung der Umwelt durch die bei der Wäsche anfallenden hohen Mengen von Abwasser auftritt. Durch die Rückführung des Klärwassers nach der Sedimentation fallen nämlich keine Abwässer an. Es herrscht somit ein vollkommen geschlossener Wasserkreislauf. Weder beim Flotations-Deinking noch bei der anschließenden Wäsche wird Abwasser in die Kanalisa tion geleitet. Auch der sonst übliche enorme Wasserverbrauch bei der Aufbereitung von Altpapier wird durch das erfindungsgemäße Verfahren auf ein Minimum reduziert Die Auswaschung der Füllstoffteile, Feinstoffe und Faserbruchstücke erfolgt im wesentlichen mit aus dem Aufbereitungsprozeß stammenden Wasser. Durch die erfindungsgemäße Wiederaufbereitung der Abwässer ist es nämlich lediglich erforderlich, nur in geringem Maße noch Frischwasser zuzugeben. Frischwasser wird nur noch zur Auflösung der F'apierballen und zur Verdünnung bis zu dem gewünschten Grad und zur Deckung der unvermeidlichen Wasserverluste, wie Leckagen, Verdunstung, Wassergehalt des Schlammes u. dgl., benötigt.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß der bei der Sedimentation anfallende Klärschlamm eingedickt und das dabei gewonnene

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Klärwasser zurück in den Aufbereitungsprozeß geleitel wird.

Durch das erfindungsgemäße Merkmal wird erreicht, daß der eingedickte Klärschlamm besser abtransportiert oder weiter aufbereitet werden kann. Das dabei zusätzlich noch anfallende Klärwasser trägt weiter zur Verringerung des Wasserbedarfs für den Aufbereitungsprozeß bei.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders geeignet für Hersteller von Tissue und Dünndruckpapieren, die einen möglichst aschefreien und von Feinstoffen bzw. Faserbruchstücken befreiten Fertigstoff wünschen. Dadurch kann nämlich ein noch weicheres und voluminöseres Endprodukt erzeugt werden. Auch für die Herstellung von Zeitungsdruck mit geringen Flächengewichten, insbesondere dann, wenn sie im Offsetdruckverfahren bedruckt werden soll, wird ein möglichst aschefreier Faserstoff mit einer hohen Qualität verlangt. Der eingedickte Klärschlamm kann gegebenenfalls zur Rückgewinnung der noch in ihm enthaltenen Faserbruchstücke entsprechend weiterbehandelt werden.

Eine erfinderische Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Stofflöser, mit Sortier-, Reinigungs- und Entstippungseinrichtungen und mit einer Flotationsanlage, an die für den abgelöschten Schaum eine Zentrifuge angeschlossen ist, deren Klärwasserleitung wieder in die Anlage mündet, besteht darin, daß die Abwasserleitungen einer der Flotationsanlage nachgeordneten Wascheinrichtung mit Wasser-Zufuhreinrichtungen mit einem Klärbecken verbunden sind, dessen Klärwasser-Auslaßleitung als Rückleitung wieder in die Anlage mündet.

Durch die Wasser-Zufuhreinrichtungen wird stellenweise oder kontinuierlich Verdünnungswasser in die Entwässerungseinrichtung eingeleitet und die Faserstoffsuspension dadurch gewaschen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Entwässerungseinrichtung besteht darin, daß sie eine mehrstufige Schrägsiebanordnung aufweist. Siebanordnungen dieser Art sind zur Entwässerung an sich bereits bekannt.

Die Faserstoffsuspension wird dabei auf das Sieb gegeben und läuft auf dem Sieb entlang nach unten, wobei die Füllstoffteilchen (Asche) und Faserbruchstükke mit dem Wasser durch das Sieb hindurchgehen. Für das erfindungsgemäße Verfahren wird durch Zufuhr von Verdünnungswasser über die Was^er-Zufuhreinrichtungen die Faserstoffsuspension für die Wäsche genügend schwimm- und fließfähig gehalten.

Eine ebenfalls vorteilhafte Ausgestaltung der Entwässerungseinrichtung besteht darin, daß sie mehrere hintereinandergeschaltete Schnecken-Entwässerungsapparate, die jeweils eine rotierende Schnecke mit einem die Schnecke umgebenden Siebmantel enthalten, aufweist. Schnecken-Entwässerungsapparate dieser Art sind ebenfalls an sich bereits bekannt.

Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfin dung dargestellt, aus denen weitere erfindungsgemäße Merkmale hervorgehen. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anlage,

Fig.2 ein anderes Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Entwässerungseinrichtung.

Zur besseren Übersicht sind in F i g. 1 nur die wichtigsten Teile der Anlage dargestellt, wobei insbesondere die Nebenkreisläufe nicht angegeben sind.

Das Altpapier wird in Ballenform in einen Stofflöser 1 eingebracht, der über eine Leitung 2 mit Chemikalien und über einen Behälter 3 mit Frischwasser versorgt wird. Der aufgelöste Stoff gelangt über Pumpen 4 und einen Zwischenbehälter 5 in einen Hydrozyklon 6, in dem eine Reinigung durch Fliehkraft erfolgt.
Von hier aus wird die Faserstoffsuspension in eine Reinigungs- und Entstippungseinrichtung 7 weitergeführt. Hierfür läßt sich beispielsweise eine Vorrichtung verwenden, wie sie in der DT-OS 21 40 372 beschrieben ist. Anschließend gelangt die Suspension nochmals in

ι ο einen Entstipper 8 und einen weiteren Hydrozyklon 9.

Nach dem Hydrozyklon 9 fließt die Faserstoffsuspension in eine mehrstufige Flotationsanlage 10 von bekannter Bauart. Zusätzlich werden in die Flotationsanlage 10 über eine Leitung U Chemikalien und eine Leitung 12 Verdünnungswasser eingebracht. Die in der Flotationsanlage 10 von Farbstoffteilchen und organischen Substanzen gereinigte Faserstoffsuspension gelangt anschließend über eine Zwischenbütte 13, einen weiteren Hydrozyklon 14 und einen Drucksortierer 15 von bekannter Bauart zu einer zweistufigen — ebenfalls an sich bekannten — Schrägsiebeinrichtung 16. Gleichzeitig wird über eine Leitung 17 Verdünnungswasser zugegeben, damit die zu behandelnde Faserstoffsuspension auf ca. 0,7% Stoffdichte verdünnt wird.

Nach der ersten Entwässerungsstufe durch ein Sieb 18 ist die Faserstoffsuspension auf ca. 4% Stoffdichte eingedickt. Deshalb erfolgt über eine Leitung 19 erneut eine Zugabe von Verdünnungswasser, damit die Stoffdichte wieder bis auf ca. 0,7% zurückgeht.

Anschließend wird auf einem zweiten Sieb 20 entwässert. Je nach Bedarf können mehrere derartige Stufen hintereinandergeschaltet werden, wobei jeweils in entsprechender Menge Verdünnungswasser zugegeben werden muß. Anstelle der stufenweisen Zugabe von Verdünnungswasser kann die Verdünnung der Faserstoffsuspension auch kontinuierlich erfolgen. Beispielsweise können hierfür mehrere über den Sieben 18 und 20 angeordnete Spritzwasserrohre dienen.
Die auf diese Weise von Füllstoffen (Asche) und Faserbruchstücken befreite Faserstoffsuspension gelangt anschließend in eine Zwischenbütte 21, von wo aus sie zur üblichen Weiterbehandlung der Suspension weitergefördert werden kann.
Das in der Schrägsiebeinrichtung 16 anfallende Abwasser fließt über Leitungen 22 und 23 in einen Zwischenbehälter 24. In den Zwischenbehälter 24 wird weiterhin auch über eine Leitung 25 das Abwasser eingebracht, das in einer Zentrifuge 26 anfällt In der Zentrifuge 26 wird der von der Flotationsanlage 10 stammende und abgelöschte Schaum nach einer Zwischenlagerung in einem Behälter 27 entwässert und eingedickt. Statt der Einleitung des Abwassers der Zentrifuge 26 in den Zwischenbehälter 24 kann dieses Abwasser auch wieder zum Eingang der Flotationsanla ge 10 zurückgeleitet werden. Von dem Zwischenbehäl ter 24 aus wird das Abwasser in ein Klärbecken 28 gepumpt. In dem Klärbecken 28 erfolgt eine Sedimentation, wobei das Klärwassei über eine Klärwasserleitung 29 in einen Zwischenbehälter 30 gelangt

Der Klärschlamm wird in einer Zentrifuge 31 entwässert und das dabei anfallende Klärwasser über eine Klärwasserleitung 32 zurück in den Zwischenbehälter 24 geleitet Von dem Zwischenbehälter 30 aus wird das gereinigte Wasser wieder zurück in die Anlage über eine Rückleitung 33 zu den einzelnen Verbrauchsstellen gepumpt Von dem Zwischenbehälter 30 aus können auch noch

weitere, nicht dargestellte Einrichtungen und Nebenkreise mit geklärtem Wasser versorgt werden.

Wie aus der beschriebenen Anlage ersichtlich ist, liegt ein vollkommen geschlossener Wasserkreislauf vor. Es müssen lediglich die unvermeidlichen Wasserverluste in geringen Mengen über eine Frischwasserleitung 34, die in den Behälter 3 mündet, ergänzt werden.

Die beschriebene Anlage bringt somit für die Abwasserkanalisation keinerlei Belastungen mit sich.

Anstelle der beschriebenen mechanisch-chemischen Auflösung des Altpapiers kann in gleicher Weise unter Verwendung der gleichen erfinderischen Vorteile auch ein rein chemisches Auflöseverfahren verwendet werden, wie es z. B. in der DT-AS 23 39 591 beschrieben ist

In F i g. 2 ist ein Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem statt der Schrägsiebeinrichtung 16 zwei hintereinander angeordnete Schnecken-Entwässerungsapparate 35 und 36 — an sich bekannter Bauart — zur Auswaschung von Füllstoffen (Asche) und Faserbruchstücken aus der Faserstoffsuspension verwendet werden.

Die Schnecken-Entwässerungsapparate 35 und 36 bestehen im wesentlichen aus jeweils einer Schnecke 37 bzw. 38 und einem die Schnecke jeweils umgebenden Siebmantel 39 bzw. 40. Über Leitungen 17' und 19' erfolgt in gleicher Weise, wie in der F i g. 1 beschrieben, die Zugabe von Verdünnungswasser. Die so gereinigte Faserstoffsuspension gelangt nach Durchgang durch die Entwässerungsschnecke 36 in einen Zwischenbehälter 21', von wo aus sie ebenfalls in üblicher Weise zur Weiterverarbeitung der Faserstoffsuspension weitergeleitet werden kann. Das dabei anfallende Abwasser wird über Leitungen 22' und 23' in gleicher Weise, wie in F i g. 1 beschrieben, in einen Zwischenbehälter 24'

Versuchsergebnisse:

eingebracht und anschließend zu einem Klärbecken gepumpt.

Nachfolgend ist eine Versuchsdurchführung mit den erhaltenen Ergebnissen in Tabellenform beschrieben, woraus im Vergleich zu dem bekannten Stand der Technik die Verbesserung der Stoffqualität durch das erfindungsgemäße Verfahren ersichtlich wird.

Es wurde im Labor eine repräsentative Mischung aus Tageszeitungen und Illustrierten abgewogen, zerkleinert und jeweils 100 g atro Papier in 2,5 Liter Wasser in einem Stofflöser 20 Minuten mit den üblichen Chemikalien aufgelöst. Anschließend wurde die Suspension bei gleicher Stoffdichte wie im Stofflöser entstippt und darauf 12 Minuten flotiert.

Der flotierte Stoff wurde aufgefangen und gründlich ausgewaschen. Man erhielt so zwei Stoffe, einmal eine Faserstoffsuspension ohne Füllstoffteilchen (Asche), Feinstoffe und Faserbruchstücke, und zum anderen eine Art Filtrat mit hohem Aschegehalt, Feinstoffanteil und Faserbruchstücken. Dieses Filtrat ließ man sedimentieren.

Von dem Sediment wurden dann der reinen Faserstoffsuspension wieder abgestufte Mengen des Sediments zugegeben, so daß man verschiedene Zwischenstufen von flotiertem Stoff ohne Nachwäsche bb zur theoretisch reinen, vollständig ausgewaschenen Faserstoffsuspension vorliegen hatte. Von diesen Stoffen wurden dann Prüfblätter im Rapid-Köthen-Blattbildner (80 g/m²) gebildet. Von diesen Blättern wurde jeweils der Aschegehalt, der Mahlgrad, das spezifische Volumen, die Weichheit, Tear-Faktor, Burstratio und die Reißlänge gemessen.

Die einzelnen Daten sind aus der nachfolgenden Tabelle zu entnehmen.

Probe Zugabc an
Nr. Sediment

Aschcgchult
Prüfblatt

Mahlgrad Spcz. Vol. Weichheit Tcarfiiktor Burstratio

(⁰SR)

(cnvVg)

(B)

Reißlänge

1	normaler Flota tionsversuch	14,4
2	50	17,8
3	40	13,2
4	30	9,4
5	20	5,7
6	10	3,0
7	0- vollständig uusgowuschon	1,25

71 1,742

75
69
57
46
35
28

78,3

90,1

1,62

1,747	68,7	60,7	1,61	3002
1,836	81,7	76,0	1,83	3274
1,846	86,4	87,2	2,00	3597
1,849	85,7	100,6	2,06	3739
1,864	86,7	103,7	2,18	3602
1,8Vl	95,3	120,6	2,16	3921

Aus der Tabelle läßt sich somit entnehmen, daß mit zunehmender Nachwäsche

1. der Aschegehalt stark reduziert wird,

2. der Mahlgrad erheblich zurückgeht,

3. damit auch der Feinstoffgehalt stark abnimmt,

4. das spezifische Volumen aufgrund des höheren prozentualen LangFaseranlellcs zunimmt,

5. die Weichheit meßbar gesteigert wird,

Elmendorl· KX)

55

60

6. derTearfaktor wesentlich gesteigert wird,

7. die Burstratio ebenfalls stark verbessert wird und

8. die Reißlänge ansteigt.

Folgende Prüfverfahren sind angewendet worden: Aschegehalt-Bestimmung nach DlN 53 136, Mahlgrad nach Schopper-Riegler, Zellen V/7/61, Weichheit, gemessen nach Tappi T 498,

üi«*

»π,.„im,ii,, absoluter Borsldruek Burstratio = ηΤ

RcißlUiigc, gemessen nach DIN 53 112.

k Pa

mich DIN 53 141,

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Gewinnung von relativ reinen Faserstoff-Suspensionen bei der Aufarbeitung von s Altpapier unter umweltschonenden Bedingungen, bei dem das Altpapier mechanisch und/oder chemisch unter Zugabe von Wasser aufgelöst, von Verunreinigungen befreit, entstippt und unter weiterer Zugabe von Chemikalien und Wasser ι ο fiotiert wird, wobei der Farbteilchen und andere organische Substanzen enthaltene Flotationsschaum durch Ablöschen in eine pumpfähige Trübe übergeführt, anschließend zentrifugiert und das dabei erhaltene Klärwasser wieder in den Aufbereitungsprozeß zurückgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß aus der flotierten Faserstoff-Suspension die Füllstoffteilchen, Feinstoffe und Faserbruchstücke im wesentlichen mit aus dem Aufarbeitungsprozeß stammendem Wasser ausgewaschen und anschließend sedimentiert werden, und das bei der Sedimentation gewonnene Klärwasser zurück in den Aufarbeitungsprozeß geleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bei der Sedimentation anfallende Klärschlamm eingedickt und das dabei gewonnene Klärwasser zurück in den Aufbereitungsprozeß geleitet wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Stofflöser, mit Sortier-, Reinigungs- und Entstippungseinrichtungen und mit einer Flotationsanlage, an die für den abgelöschten Schaum eine Zentrifuge angeschlossen ist, deren Klärwasserleitung wieder in die Anlage mündet, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwasserleitungen (22, 23 bzw. 22', 23') einer der Flotationsanlage nachgeordneten Wascheinrichtung (16, 35, 36) mit Wasser-Zufuhreinrichtungen (17, 19) mit einem Klärbecken (28) verbunden sind, dessen Klärwasser-Auslaßleitung (29) als Rückleitung (33) wieder in die Anlage mündet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wascheinrichtung eine mehrstufige Schrägsiebanordnung (16) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wascheinrichtung mehrere hintereinandergeschaltete Schnecken-Entwässerungsapparate (35,36), die jeweils eine rotierende Schnecke (37, 38) mit einem die Schnecke umgebenden Siebmantel (39,40) enthalten, aufweist.