WO2009015701A1 - Method for producing fine material from fibrous material-rejects - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to the production of fines from pulp reject.
- the proportion of pulp rejects is between 5% by weight and 50% by weight.
- the pulp rejects are detected and fed to a second refiner to achieve defibration of the reject.
- This second grinding takes place at high consistency and with a specific grinding energy of up to 1,000 kWh / t.
- the pulp rejects must be ground at high consistency. Grinding at low consistency would be gentler and would result in higher fiber quality.
- low consistency milling requires many times the amount of specific grinding energy required so that the second refining at low consistency is uneconomical.
- lignocellulosic raw material usually wood or annual crops.
- the aim is to extract as much lignin from the fiber composite as possible in order to obtain single fibers.
- a mechanical defibration after the chemical decomposition is no longer necessary.
- Semi-chemical process for the production of fibrous materials from lignocellulosic raw materials include in their intensity of action on wood or annual plants on the aforementioned mechanical processes with pretreatment of the raw material. There is a certain loss of yield accepted in order to obtain a better quality of the pulp.
- the pulp must be mechanically shredded after digestion.
- the fragment content or the proportion of pulp reject is much lower than with mechanical methods. On a preparation of the reject is omitted.
- the fractions with long fibers contribute significantly to the good strength properties. Fines, however, are an important component for papermaking, in particular to adjust opacity and printability. It is therefore desirable that the pulp composition may optionally be enriched by fines. With the known methods, a targeted adjustment of the pulp fractions is not possible or only with the use of considerable specific grinding energy.
- Sulfite pulping were not already decomposed in a first grinding in further processable fibers.
- the fibers thus produced are to be fibrillated after digestion with low specific energy. Even rejects which have not yet been broken down into reusable fibers after the first refining can, according to the invention, be fibrillated with low specific refining energy and thus in a particularly economical manner.
- fines can be produced in an economical manner by means of this second refining.
- this second grinding is preferably carried out under atmospheric pressure
- the fiberization of the reject pulp takes place with less than 300 kWh / t of specific grinding energy, preferably with less than 150 kWh / t of specific grinding energy, more preferably with less than 50 kWh / t of specific grinding energy.
- the process of the present invention allows, precisely because of the low refining energy to be employed, refining of the reject in both high consistency and low consistency.
- High-consistency fiberization (over 15%, eg 30%) requires little grinding energy
- low-consistency fiberization (up to 5%, eg 1 - 3%) requires more specific grinding energy, but allows for better Control of the process the production of better quality fibers.
- At least 10% by weight of the pulp reject is fiberized to fine material, preferably at least 60% by weight, more preferably at least 80%, advantageously at least 90% of the pulp reject being fibrillated to fines.
- the second refining thus reduces the amount of rejects particularly effectively. Due to the low use of specific grinding energy, the high conversion of reject into fines has a special added value.
- the use of the fibrous material or fine material produced according to the invention can be In the simplest case, sorting is carried out separately from the pulp already produced in the first grinding. However, it is preferred to feed the shredded pulp rejects to the sorting of the pulp after the first grinding of the first sorting of the pulp. In this way no second sorting is needed and the composition of the fiber fractions can be easily controlled.
- a pulp blend is prepared containing pulp containing up to 50% by weight of fines and pulp having larger dimensions than fines, the pulp having a lignin content of unbleached softwood pulp of at least 15%. , preferably of at least 18%, more preferably of at least 21% and advantageously of at least 24% of the otro pulp, and that the lignin content of the unbleached pulp for hardwood at least 12%, in particular of at least
- a pulp mixture is produced whose pulp has a breaking length of more than 6.5 km at 12 ° SR or a breaking length of more than 8.0 km
- all fibers are referred to as fines that pass through a sieve with a mesh size of up to 74 ⁇ m (R 200).
- Spruce rejects with a lignin content of more than 21% are ground with a basalt set at 30% consistency with an energy input of 150 kWh / t. 85% of the ground spruce reject pass through a sieve with a mesh size of up to 74 ⁇ m (R 200). 85% of spruce rejects are converted into fines.
- Pine rejects with a lignin content of 18% are milled at 4% consistency (low consistency milling) with an energy input of 250 kWh / t. 81% of the reject used are converted to fines (R200 or higher) after grinding. The the reject were ground to a fine material having a freeness of 83 SR 0.
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Abstract
Description
Verfahren zum Herstellen von Feinstoff aus Faserstoff-Rejekts Process for producing fines from pulp reject
Die Erfindung betrifft die Herstellung von Feinstoff aus Faserstoff-Rejekts.The invention relates to the production of fines from pulp reject.
Bei der Herstellung von Faserstoffen werden mechanische Verfahren und chemische Verfahren und eine Kombination dieser Verfahren eingesetzt. Mechanische Verfahren (GW, SGW, PGW, RMP, TMP, CTMP, APMP) setzen auf das Zerfasern des Materials durch mechanische Mahlwerke (Mahlsteine, Defibratoren). Allenfalls eine Vorbehandlung des lignocellulosischen Rohstoffs durch Chemikalien oder Wärme, insbesondere Dampf, ist vorgesehen, um den Einsatz mechanischer Energie zu minimieren. Es soll nach Möglichkeit kein Fasermaterial verloren gehen; eine maximale Ausbeute wird angestrebt. Bei der ersten Mahlung werden, je nach Rohstoff und Verfahrensführung 50 Gew.-% bis zu 95 Gew.-% des eingesetzten Rohstoffs in Faserstoff zerlegt, der für die weitere Verarbeitung, z. B. zu Papier oder Pappe, geeignet ist. Der Anteil der Faserstoff- Rejekts, also der Bestandteile, die nicht ausreichend zerfasert wurden, beträgt zwischen 5 Gew.-% und 50 Gew.-%. Die Faserstoff-Rejekts werden erfasst und einer zweiten Mahlung zugeführt, mit der die Zerfaserung der Rejekts erreicht werden soll. Diese zweite Mahlung erfolgt bei hoher Konsistenz und mit einer spezifischen Mahlenergie von bis zu 1.000 kWh/t. Die Faserstoff-Rejekts müssen bei hoher Konsistenz gemahlen werden. Eine Mahlung bei niedriger Konsistenz wäre zwar schonender und würde eine höhere Faserqualität ergeben. Das Mahlen bei niedriger Konsistenz erfordert jedoch einen um das Mehrfache höheren Aufwand an spezifischer Mahlenergie, so dass die zweite Mahlung bei niedriger Konsistenz unwirtschaftlich ist.The production of fibrous materials uses mechanical processes and chemical processes and a combination of these processes. Mechanical methods (GW, SGW, PGW, RMP, TMP, CTMP, APMP) rely on the fraying of material through mechanical grinders (grinding stones, defibrators). At best, a pretreatment of the lignocellulosic raw material by chemicals or heat, in particular steam, is provided in order to minimize the use of mechanical energy. It should be lost if possible, no fiber material; a maximum yield is sought. In the first grinding, depending on the raw material and process management 50 wt .-% up to 95 wt .-% of the raw material used decomposed into pulp, for further processing, eg. B. to paper or cardboard, is suitable. The proportion of pulp rejects, that is to say the constituents which have not been adequately shredded, is between 5% by weight and 50% by weight. The pulp rejects are detected and fed to a second refiner to achieve defibration of the reject. This second grinding takes place at high consistency and with a specific grinding energy of up to 1,000 kWh / t. The pulp rejects must be ground at high consistency. Grinding at low consistency would be gentler and would result in higher fiber quality. However, low consistency milling requires many times the amount of specific grinding energy required so that the second refining at low consistency is uneconomical.
Beim chemischen Auf Schluss von Holz wirken Chemikalien meist unter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur auf den lignocellulosischen Rohstoff, meist Holz oder Einjah- respflanzen, ein. Ziel ist es, möglichst viel Lignin aus dem Faserverbund herauszulösen, um Einzelfasern zu erhalten. Eine mechanische Zerfaserung nach dem chemischen Auf- schluss ist nicht mehr erforderlich. Semi-chemische Verfahren zur Herstellung von Faserstoffen aus lignocellulosischem Rohstoffen, z. B. NSSC oder SCMP, schließen in ihrer Intensität des Einwirkens auf Holz oder Einjahrespflanzen an die vorgenannten mechanischen Verfahren mit Vorbe- handlung des Rohstoffs an. Es wird ein gewisser Verlust an Ausbeute in Kauf genommen, um eine bessere Qualität des Faserstoffs zu erhalten. Der Faserstoff muss nach dem Aufschluss mechanisch zerfasert werden. Der Splittergehalt bzw. der Anteil an Faserstoff- Rejekts ist weitaus geringer als bei mechanischen Verfahren. Auf eine Aufbereitung der Rejekts wird verzichtet.At the chemical end of wood chemicals usually act under elevated pressure and temperature on the lignocellulosic raw material, usually wood or annual crops. The aim is to extract as much lignin from the fiber composite as possible in order to obtain single fibers. A mechanical defibration after the chemical decomposition is no longer necessary. Semi-chemical process for the production of fibrous materials from lignocellulosic raw materials, eg. NSSC or SCMP, include in their intensity of action on wood or annual plants on the aforementioned mechanical processes with pretreatment of the raw material. There is a certain loss of yield accepted in order to obtain a better quality of the pulp. The pulp must be mechanically shredded after digestion. The fragment content or the proportion of pulp reject is much lower than with mechanical methods. On a preparation of the reject is omitted.
Zwar tragen die Fraktionen mit langen Fasern wesentlich zu den guten Festigkeitseigenschaften bei. Feinstoff ist jedoch für die Papierherstellung ein wichtiger Bestandteil, um insbesondere Opazität und Bedruckbarkeit einzustellen. Es ist daher erwünscht, dass die Faserstoff-Zusammensetzung ggf. durch Feinstoff angereichert werden kann. Mit den bekannten Verfahren ist eine gezielte Einstellung der Faserstoff-Fraktionen nicht bzw. nur unter Einsatz erheblicher spezifischer Mahlenergie möglich.Although the fractions with long fibers contribute significantly to the good strength properties. Fines, however, are an important component for papermaking, in particular to adjust opacity and printability. It is therefore desirable that the pulp composition may optionally be enriched by fines. With the known methods, a targeted adjustment of the pulp fractions is not possible or only with the use of considerable specific grinding energy.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Faserstoff bzw. eine Faserstoff-Mischung bereitzustellen, bei der der Feinstoff- Anteil auf wirtschaftliche Weise gezielt eingestellt werden kann.It is therefore an object of the invention to provide a pulp or a pulp mixture, in which the fines content can be adjusted in an economical manner targeted.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren zum Herstellen von Feinstoff aus Faser- stoff-Rejekts mit den SchrittenThis object is achieved with a method for producing fines from pulp reject with the steps
- Sammeln der Faserstoff-Rejekts nach einer ersten Mahlung und einer ersten Sortie- rung des Faserstoffs- Collecting the pulp reject after a first grinding and a first sorting of the pulp
- Zerfasern der Faserstoff-Rejekts dadurch gekennzeichnet, das das Zerfasern des Faserstoff-Rejekts mit weniger als 500 kWh/t spezifischer Mahlenergie erfolgt. Dieses Verfahren, bei dem das Zerfasern des Faserstoff-Rejekts mit geringer spezifischer Mahlenergie erfolgt, kann besonders effi- zient eingesetzt werden, wenn die Faserstoff-Rejekts nach einem Hochausbeute-- Defibering the pulp reject, characterized in that the pulping of the pulp reject occurs with less than 500 kWh / t of specific grinding energy. This process, which involves fiberizing the pulp reject with low specific refining energy, can be used particularly efficiently if the pulp reject is subjected to a high yield.
Sulfitaufschluss nicht bereits bei einer ersten Mahlung in weiter verarbeitbare Fasern zerlegt wurden. Insbesondere ein Hochausbeute-Sulfitaufschluss, der ohne alkalische Komponente, ggf. unter Einsatz einer Chinon-Komponente geführt wird, um Ausbeuten von über 70 % zu erreichen. Die so erzeugten Faserstoffe sind nach dem Aufschluss mit geringer spezifischer Energie zu zerfasern. Selbst Rejekts, die nach der ersten Mahlung noch nicht in weiter verwendbare Fasern zerlegt wurden, lassen sich erfindungsgemäß mit geringer spezifischer Mahlenergie -und damit auf besonders wirtschaftliche Weise- zerfasern.Sulfite pulping were not already decomposed in a first grinding in further processable fibers. In particular, a high-yield sulfite pulping, without alkaline component, possibly conducted using a quinone component to yields of over 70%. The fibers thus produced are to be fibrillated after digestion with low specific energy. Even rejects which have not yet been broken down into reusable fibers after the first refining can, according to the invention, be fibrillated with low specific refining energy and thus in a particularly economical manner.
Durch diese zweite Mahlung kann insbesondere Feinstoff auf wirtschaftliche Weise erzeugt werden. Dabei erfolgt diese zweite Mahlung vorzugsweise unter atmosphärischem DruckIn particular, fines can be produced in an economical manner by means of this second refining. In this case, this second grinding is preferably carried out under atmospheric pressure
Nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung erfolgt das Zerfasern des Faserstoff- Rejekts mit weniger als 300 kWh/t spezifischer Mahlenergie, bevorzugt mit weniger als 150 kWh/t spezifischer Mahlenergie, besonders bevorzugt mit weniger als 50 kWh/t spezifischer Mahlenergie. Das weitgehende Aufschließen des lignocellulosischen Roh- Stoffs in einem Hochausbeute-Sulfitaufschluss, vor allem, wenn dieser ohne alkalische Komponente durchgeführt wird, bewirkt, dass die Rejekts in einer zweiten Mahlung mit wenig spezifischer Mahlenergie zerfasert werden.According to an advantageous embodiment of the invention, the fiberization of the reject pulp takes place with less than 300 kWh / t of specific grinding energy, preferably with less than 150 kWh / t of specific grinding energy, more preferably with less than 50 kWh / t of specific grinding energy. The extensive digestion of the lignocellulosic raw material in a high yield sulfite pulping, especially when carried out without an alkaline component, causes the rejects to be fiberized in a second refining with low specific milling energy.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht -gerade wegen der geringen Mahlenergie, die einzusetzen ist, das Zerfasern der Rejekts sowohl bei Hochkonsistenz als auch bei Niederkonsistenz. Das Zerfasern bei hoher Konsistenz (von über 15 %, z. B. 30 %) erfordert wenig Mahlenergie, das Zerfasern bei niedriger Konsistenz (bis 5 %, z. B. 1 - 3 %) erfordert mehr spezifische Mahlenergie, ermöglicht aber wegen besserer Steuerungsmöglichkeit des Verfahrens die Erzeugung qualitativ besserer Fasern.The process of the present invention allows, precisely because of the low refining energy to be employed, refining of the reject in both high consistency and low consistency. High-consistency fiberization (over 15%, eg 30%) requires little grinding energy, low-consistency fiberization (up to 5%, eg 1 - 3%) requires more specific grinding energy, but allows for better Control of the process the production of better quality fibers.
Mit dem erfϊndungsgemäßen Verfahren werden mindestens 10 Gew.-% der Faserstoff- Rejekts zu Feinstoff zerfasert, bevorzugt mindestens 60 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 80 %, vorteilhaft mindestens 90 % der Faserstoff-Rejekts zu Feinstoff zerfasert. Die zweite Mahlung reduziert also den Anteil an Ausschuss besonders wirksam. Bei dem geringen Einsatz an spezifischer Mahlenergie ist in der hohen Umsetzung von Rejekts in Feinstoff eine besondere Wertschöpfung zu sehen.With the method according to the invention, at least 10% by weight of the pulp reject is fiberized to fine material, preferably at least 60% by weight, more preferably at least 80%, advantageously at least 90% of the pulp reject being fibrillated to fines. The second refining thus reduces the amount of rejects particularly effectively. Due to the low use of specific grinding energy, the high conversion of reject into fines has a special added value.
Die Nutzung des erfindungsgemäß erzeugten Faserstoffs bzw. Feinstoffs kann im ein- - A - fachsten Fall nach einer Sortierung getrennt von dem bereits in der ersten Mahlung erzeugten Faserstoff erfolgen. Bevorzugt wird jedoch, die zerfaserten Faserstoff- Rejekts der Sortierung des Faserstoffs nach der ersten Mahlung der ersten Sortierung des Faserstoffs zuzuführen. Auf diese Weise wird keine zweite Sortierung benötigt und die Zu- sammensetzung der Faserfraktionen kann auf einfache Weise gesteuert werden.The use of the fibrous material or fine material produced according to the invention can be In the simplest case, sorting is carried out separately from the pulp already produced in the first grinding. However, it is preferred to feed the shredded pulp rejects to the sorting of the pulp after the first grinding of the first sorting of the pulp. In this way no second sorting is needed and the composition of the fiber fractions can be easily controlled.
Damit liegt auf der Hand, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine große Bandbreite von Faserstoff-Zusammensetzungen herstellbar ist, deren Feinstoff-Anteil nach Wunsch oder nach den Erfordernissen des jeweils herzustellenden Produkts an- passbar ist.Thus, it is obvious that with the method according to the invention, a wide range of pulp compositions can be produced whose fines content is adaptable as desired or according to the requirements of the respective product to be produced.
Als Erzeugnis des vorbeschriebenen Verfahrens wird vorzugsweise eine Faserstoff- Mischung hergestellt, die Faserstoff mit einem Anteil von bis zu 50 Gew.-% Feinstoff und Faserstoff mit größeren Abmessungen als Feinstoff enthält, wobei der Faserstoff einen Ligningehalt bei ungebleichtem Faserstoffs für Nadelholz von mindestens 15 %, bevorzugt von mindestens 18 %, besonders bevorzugt von mindestens 21 % und vorteilhaft von mindestens 24 % des otro Faserstoffs beträgt, und dass der Ligningehalt des ungebleichten Faserstoffs für Laubholz mindestens 12 %, insbesondere von mindestensAs the product of the process described above, preferably a pulp blend is prepared containing pulp containing up to 50% by weight of fines and pulp having larger dimensions than fines, the pulp having a lignin content of unbleached softwood pulp of at least 15%. , preferably of at least 18%, more preferably of at least 21% and advantageously of at least 24% of the otro pulp, and that the lignin content of the unbleached pulp for hardwood at least 12%, in particular of at least
14 %, bevorzugt mindestens 16 %, vorteilhaft mindestens 18 % des otro Faserstoffs be- trägt.14%, preferably at least 16%, advantageously at least 18% of the otro pulp.
Besonders bevorzugt wird eine Faserstoff- Mischung hergestellt, deren Faserstoff eine Reißlänge von mehr als 6,5 km bei 12 0SR oder eine Reißlänge von mehr als 8,0 km beiMore preferably, a pulp mixture is produced whose pulp has a breaking length of more than 6.5 km at 12 ° SR or a breaking length of more than 8.0 km
15 0SR und einem Ligningehalt von mindestens 15 % bezogen auf den otro Faserstoff für Nadelholz im ungebleichten Zustand aufweist, und deren Faserstoff eine Reißlänge von mehr als 5,0 km bei 20 0SR und einem Ligningehalt von mindestens 12 % bezogen auf den otro Faserstoff für Laubholz im ungebleichten Zustand aufweist.15 0 SR and a lignin content of at least 15% based on the otro pulp for softwood in the unbleached state, and their pulp a breaking length of more than 5.0 km at 20 0 SR and a lignin content of at least 12% based on the otro pulp for hardwood in the unbleached state.
Details der Erfindung werden an dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel näher erläu- tert.Details of the invention are explained in more detail in the following exemplary embodiment.
Eine Methode der Bestimmung der Zusammensetzung einer Faserstoff-Mischung, um die Fraktionen bestimmter Länge zu bestimmen, ist die Methode nach Bauer-McNett (TAPPI T 233 hm-82). Die Faserstoff-Mischung wird in einem Kaskaden- Fraktioniergerät durch eine Folge von Sieben mit den nachfolgend genannten Maschenweiten in verschiedene Faserstoff- Fraktionen sortiert. Es wird unterschieden nach Langfasern, Mittelfraktion und Feinstoffen:One method of determining the composition of a pulp mixture to determine the fractions of particular length is the Bauer-McNett method (TAPPI T 233 hm-82). The pulp mixture is sorted in a cascade fractionator through a series of sieves with the following mesh sizes into different pulp fractions. A distinction is made between long fibers, middle fraction and fines:
R 14 bis zu 1 .410 μm Langfaser (gröber)R 14 up to 1 .410 μm long fiber (coarser)
R 30 bis zu 595 μm Langfaser (feiner)R 30 up to 595 μm long fiber (finer)
R 50 bis zu 297 μm Mittelfraktion (gröber)R 50 up to 297 μm middle fraction (coarser)
R 100 bis zu 149 μm Mittelfraktion (feiner)R 100 up to 149 μm middle fraction (finer)
R 200 bis zu 74 μm Feinstoffe (gröber)R 200 up to 74 μm fines (coarser)
R 325 bis zu 44 μm Feinstoffe (feiner)R 325 up to 44 μm fines (finer)
D325 kleiner 44 μm FeinststoffeD325 small 44 μm microfibers
Im Zusammenhang mit dieser Erfindung werden alle Fasern als Feinstoffe bezeichnet, die ein Sieb mit einer Maschenweite von bis zu 74 μm (R 200) passieren.In the context of this invention, all fibers are referred to as fines that pass through a sieve with a mesh size of up to 74 μm (R 200).
11 Fichten-Rejekts mit einem Ligningehalt von mehr als 21 % werden bei 30 % Stoff- dichte mit einem Energieeinsatz von 150 kWh/t mit einer Basaltgarnitur gemahlen. 85 % der gemahlenen Fichten-Rejekts passieren ein Sieb mit einer Maschenweite von bis zu 74 μm (R 200). 85 % der Fichten-Rejekts werden also in Feinstoff umgewandelt.11 Spruce rejects with a lignin content of more than 21% are ground with a basalt set at 30% consistency with an energy input of 150 kWh / t. 85% of the ground spruce reject pass through a sieve with a mesh size of up to 74 μm (R 200). 85% of spruce rejects are converted into fines.
11 Eukalyptus-Rejekts mit einem Ligningehalt von mehr als 14 % werden bei 33 % Stoffdichte mit einem Energieeinsatz von 150 kWh/t mit einer Keramikgarnitur gemahlen. Nach der Mahlung sind 90 % der Eukalyptus-Rejekts in Feinstoff umgewandelt.11 Eucalyptus rejects with a lignin content of more than 14% are ground at 33% consistency with an energy input of 150 kWh / t with a ceramic set. After grinding, 90% of the eucalyptus reject is converted to fines.
Tabelle 1Table 1
Werte der Bauer McNett Fraktionierung für Kiefern-RejektsValues of the Bauer McNett fractionation for Pine Reject
81 %
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| NENP | Non-entry into the national phase |
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| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
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