DE102007010035A1

DE102007010035A1 - Verfahren zur Aufbereitung von Altpapier

Info

Publication number: DE102007010035A1
Application number: DE200710010035
Authority: DE
Inventors: Ulrich Begemann; Christian Dr. Naydowski; Lothar Dr. Pfalzer
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2007-03-01
Filing date: 2007-03-01
Publication date: 2008-09-04

Abstract

Das Verfahren dient zur Aufbereitung von mit calciumhaltigen Stoffen, insbesondere mit Calciumcarbonat vermischtem Fasermaterial, welches zur Erzeugung von Papier oder Karton verwendet werden soll. Im Zuge des Verfahrens wird z. B. in einem Stofflöser (1) eine Faserstoffsuspension (S) erzeugt, die dann mehrere Reinigungsschritte durchläuft, um unerwünschte Bestandteile zu entfernen. Dabei wird an mindestens einer Stelle in der zur Durchführung des Verfahrens dienenden Anlage aus einer CO<SUB>2</SUB>-Versorgungseinrichtung (3) CO<SUB>2</SUB> in die Faserstoffsuspension zugeführt. Auf diese Weise kann das unkontrollierte Ausfällen von Calciumcarbonat in der Aufbereitungsanlage, insbesondere in Rohrleitungen und Behältern, verhindert werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Aufbereitung von Altpapier gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs. 1
Verfahren dieser Art werden benutzt, um die Altpapierfaser-Rohstoffe so weit aufzubereiten, dass sie zur Herstellung von Papieren verwendet werden können. Bekanntlich werden dabei eine größere Anzahl von Verfahrensschritten kombiniert und auf den Rohstoff sowie die Anforderungen an das daraus herzustellenden Papieres angepasst. Wenn die eingetragenen Altpapiere oder das zugemischte Wasser mit calciumhaltigen Stoffen, insbesondere Calciumcarbonat vermischt sind, kann es im System der Stoffaufbereitung zu Problemen mit gelösten Calciumionen kommen. In den einzelnen Verfahrensschritten ändern sich oft die Zustandsgrößen der Faserstoffsuspension, z. B. Temperatur und pH-Wert, wodurch sich das chemische Lösungsgleichgewicht zwischen freien Calciumionen einerseits und Karbonaten andererseits in die eine oder andere Richtung verschiebt. So besteht die Möglichkeit, dass Karbonate aufgelöst und später wieder ausgefällt werden, wodurch aus den Calciumionen unlösliche Calciumcarbonate entstehen. Diese Ausfällungen sind zumeist unkontrollierbar und können zu Störungen in den Systemen, insbesondere Rohrleitungen und Behältern führen. In besonders ungünstigen Fällen kann es sogar zu Verstopfungen von Rohrleitungen kommen.
Wird das Altpapier zur Erzeugung von grafischen Papieren eingesetzt, sind bekanntlich die Qualitätsanforderungen besonders hoch. Damit sind insbesondere Weiße, Sauberkeit, Festigkeiten und Oberflächengüte des hergestellten Papiers gemeint. Dieses Problem ist nicht immer leicht zu lösen. Besonders Farbpartikel und klebende Teilchen (Stickies) müssen mit teilweise aufwändigen Verfahrensschritten entfernt werden. Die Farbpartikel werden oft in Flotationsanlagen ausgeschieden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die bekannten Verfahren zur Aufbereitung von Altpapier so zu verbessern, dass die Probleme mit nachteiligen Kalkausfällungen vermieden werden. In speziellen Anwendungen sollen auch Störungen durch klebende Verunreinigungen leichter behoben werden.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, die Calciumcarbonat-Partikel in einer solchen Weise auszufällen, dass sie den Betrieb der Stoffaufbereitung nicht stören. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Partikel an der Faser angelagert oder in der Suspension fein verteilt werden, so dass eine Agglomeration in den Vorrichtungen oder Leitungen nicht möglich ist. Darum sind solche Stellen der CO₂-Zugabe in der Anlage vorzuziehen, in denen die Strömungsgeschwindigkeit der Faserstoffsuspension groß genug ist, um z. B. das Anlagern der Calciumcarbonat-Partikel an die Wandungen, Rotoren oder sonstige Teile der Anlage zu verhindern.
Erfolgt die Zugabe von CO₂ bereits bei der Auflösung, also z. B. direkt in den Stofflöser oder in eine Auflösetrommel, so hat das den Vorteil, dass es relativ frühzeitig im Prozess erfolgt und die Calciumionen relativ frühzeitig gebunden werden. Außerdem herrschen in den bei der Auflösung verwendeten Apparaturen in der Regel beträchtliche Scherkräfte, so dass das schädliche Ablagern von Carbonat verhindert wird. Zusätzlichen Aufwand kann gegebenenfalls die Abdichtung der Auflösevorrichtung bedeuten, z. B. eine Haube auf einem oben offenen Stofflösertrog.
Bei vielen Altpapieranlagen wird eine Flotation zur Entfernung von Druckfarben und eventuell sonstigen feinen Verunreinigungen, wie Klebepartikel durchgeführt. Moderne Flotationsanlagen weisen in der Regel ein geschlossenes Gehäuse auf, so dass sich dort keine Abdichtprobleme ergeben können. Außerdem ist eine Flotationsanlage auf Grund ihrer Funktion ohnehin darauf ausgelegt, Gase in der Faserstoffsuspension zu verteilen.
Findet die Flotation in Gegenwart von klebenden Verunreinigungen (Stickies) statt, was bei Altpapier inzwischen die Regel ist, so kann durch die Fällungsreaktion, d. h. die Bildung von Calciumcarbonat auf den Partikeln den Vorteil haben, dass das Partikel weniger klebrig wird, also auch wenn es nicht ausgeschieden werden kann, bei der Papierproduktion deutlich weniger schädlich ist. Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, dass die Flotation eines mit Calciumcarbonat beladenen Partikels effektiver durchzuführen ist.
Eine weitere mögliche Stelle zur CO₂–Zugabe sind die Scheibenfilter, die sich ebenfalls sehr leicht gegen die Umgebung abkapseln lassen. Da ein solches Scheibenfilter einen Faserstofffilterkuchen bildet, ist dieser gut geeignet, die ausgefällten Carbonat-Kristalle aufzunehmen und dadurch von den Wandungen der Apparatur fern zu halten.
Die Versorgung mit CO₂ kann sehr leicht mit Hilfe von Abgasen aus Verbrennungsanlagen erfolgen, insbesondere da die meisten Papierfabriken auch mit einem Kraftwerk oder prozessbedingten Brennern ausgestattet sind. Da die Anforderungen an den CO₂-Gehalt des zugeführten Gases nicht besonders hoch sind, wäre das eine sehr ökonomische Lösung. Vorzugsweise sollte der CO₂-Gehalt mindestens 5% betragen. Natürlich kann auch reines CO₂ in Gasform oder verflüssigt am Markt bezogen werden.
Bei der Wahl der Zugabestellen des CO₂ ist in der Regel auch zu berücksichtigen, an welchen Stellen des Prozesses eine solche Veränderung des pH-Wertes oder der Temperatur auftritt, die zur Bildung von Karbonaten führt, da an solchen Stellen ohne Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Gefahr von unkontrollierten Kalkablagerungen besonders hoch wäre. So wäre z. B. ein Vorlagebehälter, der sich stromaufwärts einer solchen kritischen Stelle befindet, besonders gut geeignet, um in diesem eine Ausfällung bewusst herbeizuführen. Ein solcher Behälter ist in der Regel ohnehin abgedeckt, zumindest ist es sehr einfach, eine Abdeckung vorzusehen. Mit Hilfe des Büttenrührwerkes wäre dann eine solche Kraft aufzubringen, die das Anlagern der Carbonate an die Behälterwandung verhindern.
Es sind Verfahren bekannt, z. B. aus der EP 0 276 717 A , bei denen durch Zugabe sowohl von Calciumhydroxid als auch von Kohlendioxid in Gegenwart der Fasern Calciumcarbonatkristalle gebildet werden (Fiberloading). Das setzt also die gezielte Zugabe von Calciumoxid oder Calciumhydroxid voraus und kann gegebenenfalls im Anschluss an das Verfahren zur Aufbereitung von Altpapier durchgeführt werden.
Die Erfindung und ihre Vorteile werden erläutert an Hand einer Zeichnung, die ein Schema zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt.
Darin ist ganz schematisch eine typische Anlage zur Aufbereitung von Altpapier dargestellt. Das Schema zeigt, dass zunächst das Fasermaterial M in einen Stofflöser 1 eingetragen wird, in dem es mit Hilfe eines im Boden angeordneten Rotors 2 und unter Zugabe von Wasser W zu einer Faserstoffsuspension S aufbereitet wird. Diese wird in der Regel in mehreren Reinigungsvorrichtungen, z. B. Hydrozyklon 4, Grobsortierer 5, Feinsortierer 6 von einem großen Teil der enthaltenen Störstoffe gereinigt. Sie gelangt dann in die erste Flotationsanlage 7, in der in an sich bekannter Weise die bereits abgelösten Farbpartikel und sonstige feine Verunreinigungen entfernt werden. Der Gutstoff A7 dieser ersten Flotationsanlage 7 wird hier in einem Scheibenfilter 9 eingedickt, in einer Heizschnecke 10 erwärmt und in einem Disperger 11 dispergiert. Dadurch werden noch an den Fasern anhaftende Farbpartikel von diesen abgetrennt, so dass sie in der nachfolgenden zweiten Flotationsanlage 8 entfernt werden können. Deren Gutstoff A8 wird im Scheibenfilter 12 eingedickt und gelangt dann in eine Zwischenlagerung 13 mit Bleiche. Nach Verdünnung wird die Suspension in den Stoffauflauf 14 der Papiermaschine PM gepumpt. Das in der Papiermaschine PM anfallende Siebwasser 19 wird in einem Scheibenfilter 15 von einem großen Teil der Feststoffe befreit und gelangt dann als Filtrat 16 in den Stoffkreislauf zurück, z. B. als Verdünnungswasser für die der Papiermaschine PM zugepumpte Faserstoffsuspension. Bekanntlich wird in den meisten Fällen unmittelbar vor dem Stoffauflauf 14 der Papiermaschine eine weitere Reinigungsstufe, z. B. mit Sortierern 17 und Hydrozyklonen 18 zwischengeschaltet.
Dieses typische und in dieser Form auch bekannte Aufbereitungsverfahren wird erfindungsgemäß dadurch verbessert, dass CO₂ z. B. in Form von CO₂-haltigem Gas an einer oder mehreren Stellen der Anlage zugeführt wird. Dazu ist hier eine CO₂-Versorgungseinrichtung 3 vorgesehen, in der z. B. die Abgase einer Verbrennungsanlage bedarfsgerecht aufbereitet (gekühlt, gewaschen und/oder CO₂-angereichert) werden. Es kann auch industriell erzeugtes CO₂ eingesetzt werden. Die Zugabestellen in der Anlage können sein: Der Stofflöser 1, die erste Flotation 7, die zweite Flotation 8 oder eines der Scheibenfilter 9, 12 und 15, um nur diese zu nennen. Wie bereits ausgeführt, hängt es von den Verfahrensparametern ab, an welcher Stelle die Zugabe des CO₂ die gestellte Aufgabe optimal löst. Es ist auch möglich, dass an mehreren Stellen in einer Anlage CO₂ zugegeben wird. In dieser Figur ist auch angedeutet, dass der Stofflöser 1 mit einer Haube versehen ist, um das Entweichen des CO₂-haltigen Gases zu verhindern, was nur dann erforderlich ist, wenn dort eine CO₂-Zugabe vorgesehen ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 0276717 A [0013]

Claims

Verfahren zur Aufbereitung von mit calciumhaltigen Stoffen, insbesondere mit Calciumcarbonat, vermischtem Fasermaterial zu einer zur Erzeugung von Papier oder Karton geeigneten Faserstoffsuspension (S), welche zumindest folgende Schritte umfasst: a) Herstellung einer wässrigen Faserstoffsuspension aus dem Fasermaterial; b) Reinigung der Faserstoffsuspension (S) durch Entfernung von störenden Beimengungen, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einer Stelle der zur Durchführung des Verfahrens dienenden Anlage in die Faserstoffsuspension CO₂ zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das CO₂ mit einem Gasgemisch zugeführt wird, dessen CO₂-Gehalt zwischen 3% und 100%, vorzugsweise mindestens 5% beträgt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das CO₂ als Bestandteil eines Verbrennungsabgases zugegeben wird.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Zuführung des CO₂ in der Faserstoffsuspension (S) eine Strömungsgeschwindigkeit erzeugt wird, die ausreicht, das Absetzen von gebildetem Karbonat an Anlagenteilen zu verhindern.
Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflösung des Fasermaterials in einem Stofflöser (1) durchgeführt wird und dass in diesen Stofflöser CO₂ eingeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Entweichen des CO₂ aus dem Stofflöser (1) durch eine entsprechende Abdeckung zumindest zeitweise verhindert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflösung des Altpapiers in einer Auflösetrommel durchgeführt wird und dass CO₂ in die Auflösetrommel zugegeben wird.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fasermaterial bedrucktes Altpapier ist und dass die Entfernung von störenden Druckfarbenpartikeln in mindestens einer Flotationsanlage (7, 8) durchgeführt wird und dass in diese Flotationsanlage CO₂ zugegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Flotationsanlage (7, 8) mindestens einen geschlossenen Flotationsbehälter enthält.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Scheibenfilter (9, 12, 15) zur Eindickung der Faserstoffsuspension oder von Siebwasser (19) der Papiermaschine verwendet wird und dass CO₂ in dieses Scheibenfilter zugegeben wird.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Vorratsbehälter (13) für die Faserstoffsuspension (S) verwendet wird und dass CO₂ in den Vorratsbehälter (13) zugegeben wird
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffsuspension mit einem pH-Wert zwischen 6 und 8, vorzugsweise zwischen 6,5 und 7,5, der Papiermaschine (PM) zugeleitet wird.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das gebildete Calciumcarbonat die Oberfläche der in der Faserstoffsuspension enthaltenen klebrigen Partikel so belegt, dass die Klebrigkeit verloren geht.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Faserstoffsuspension vor der Zugabe von CO₂ nur calciumhaltige Stoffe aus dem eingetragenen Fasermaterial und den Rückwässern vorhanden sind.