DE102007057846A1

DE102007057846A1 - Verfahren zur Entfernung von Farbpartikeln, insbsondere Druckfarbenpartikel aus einem Faserstoff

Info

Publication number: DE102007057846A1
Application number: DE200710057846
Authority: DE
Inventors: Lothar Dr. Pfalzer
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2007-11-30
Filing date: 2007-11-30
Publication date: 2009-06-04

Abstract

Das Verfahren dient zur Entfernung von Farbpartikeln, insbesondere von abgelösten Druckfarben aus einer Faserstoffsuspension. Dabei werden die Druckfarben bei oder nach der Auflösung (1) mit Calciumcarbonat beladen und ausgeschieden. Die Beladung der Partikel führt zu einer wesentlichen Verbesserung der Möglichkeiten, sie durch Flotieren oder Zentrifugieren aus der Suspension abzuscheiden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bekanntlich enthalten Fasersuspensionen für die Papiererzeugung nicht nur die eigentlichen Papierfasern, sondern auch zusätzlich eine mehr oder weniger große Menge von feinen Feststoffen. Solche feinen Feststoffe können mineralische Füllstoffe sein, die in der Regel zur Papiererzeugung vorteilhaft sind. Man nennt sie zumeist „Asche", da sie unbrennbar sind. Beim Einsatz von bedrucktem Altpapier enthält die Fasersuspension Druckfarbenpartikel, die entweder noch an den Fasern anhaften oder bereits abgelöst sind, also ebenfalls als feine Feststoffe suspendiert sind. Oft gibt es auch sehr feine Farbpartikel, die von den sogenannten Flexofarben stammen. Flexofarben zerfallen sehr schnell in Wasser, insbesondere wenn der pH-Wert größer ist als 7. Sie bilden dann sehr feine Farbpartikel (größtenteils unter 10 μm), die den Weißgrad in unerwünschter Weise herabsetzen. Gerade diese sind mit den an sich sehr effektiven Flotationsverfahren (Deinking-Flotation) nur sehr schwer zu entfernen.
Ein typischer Anwendungsfall eines Verfahrens, auf das sich die Erfindung bezieht, ist die Aufbereitung von einer aus bedrucktem Altpapier gewonnenen wässrigen Fasersuspension, in der die Druckfarbenpartikel bereits von Fasern abgelöst sind, so dass sie sich durch Flotation entfernen lassen. Dieser Flotationsvorgang nutzt die Unterschiede zwischen Faserstoff und unerwünschten Feststoffteilchen in der Art, dass der Faserstoff auf Grund seiner Hydrophilie in der Suspension verbleibt, während viele unerwünschte Feststoffteilchen hydrophob sind und deshalb zusammen mit den Luftblasen in den Schaum gelangen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Verfahren dieser Art so zu verbessern, dass die behandelte Fasersuspension auch bei schwer flotierbaren Störstoffen einen hohen Reinheitsgrad erzielt.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale in Verbindung mit denen des Oberbegriffs gelöst.
Die dabei angewandte Technologie des Beladens mit Hilfe einer chemischen In-situ-precipitation wird hier nicht im Detail beschrieben, da sie an sich bekannt ist, z. B. durch die DE 10 2004 045 089 A1 . Bei dem dort beschriebenen sogenannten Fiberloading-Verfahren wird das Calciumcarbonat in Gegenwart der Fasern erzeugt, was zwar viele Vorteil hat, aber auch einen beträchtlichen Aufwand erfordert, der nicht bei allen Produkten sinnvoll ist. Ein weiteres Fiber-Loading-Verfahren wird in der DE 101 07 448 A1 beschreiben. Es ist auch bekannt, Calciumcarbonat faserfrei durch Ausfällen zu produzieren. Dabei entsteht ein hochwertiger weißer Füllstoff, der vor der Papiererzeugung einem Faserstoff zugeführt werden kann.
Bei der Erfindung werden die in der Fasersuspension enthaltenen Farbpartikel, insbesondere die Druckfarbenpartikel mit einer mineralischen Schicht im Allgemeinen mit Calciumcarbonat beladen. Die chemische Reaktion kann so gesteuert werden, dass die Fasern selbst nicht oder nur unwesentlich beladen werden, wenn das nicht erwünscht ist. Durch das Beladen steigt deren Dichte, und sie werden hydrophob. Beide Wirkungen verbessern die Möglichkeit ihrer Abscheidung. Bei der ohnehin zumeist vorhandenen Deinking-Flotation kann der Effekt gerade bei den feinen Druckfarben, insbesondere den Flexofarben, wesentlich gesteigert werden. Die höhere Dichte lässt sich nutzen, wenn ein Trennverfahren angewendet wird, das mit Zentrifugalkräften arbeitet, also z. B. mit Hydrozyklonen (Cleanern) oder Zentrifugen durchgeführt wird.
Bekanntlich wird in vielen Fällen der Auflösevorgang nicht nur mit Wasser, sondern unter Zugabe von Auflösechemikalien, insbesondere Natronlauge, durchgeführt, um ein basisches Milieu zu schaffen. Auch hier hat das Verfahren Vorteile, da die Natronlauge durch Calciumhydroxid ersetzt werden kann, welches für den später durchgeführten Ausfällvorgang von Calciumcarbonat ohnehin benötigt wird.
Die Erfindung und ihre Vorteile werden erläutert an Hand von Zeichnungen. Dabei zeigen:
1 das erfindungsgemäße Verfahren in schematischer Form;
2 ein vereinfacht dargestelltes Anlagenschema zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die 1 zeigt, dass bei Durchführung des Verfahrens der Faserstoff P, z. B. bedrucktes oder gefärbtes Altpapier in der Auflösung 1 bearbeitet wird. Dabei entsteht unter Zumischung von Wasser W mit Hilfe von mechanischer Arbeit in an sich bekannter Weise eine Faserstoffsuspension S. Das Calciumhydroxid wird bei diesem Beispiel als Kalkmilch 7 bei der Auflösung 1 zugegeben, wobei die Kalkmilch 7 z. B. durch Löschen von Kalk in der Kalkmilcherzeugung 5 bereit gestellt wird. Bei der Auflösung 1 legt sich das Calciumhydroxid an die Farbpartikel. Der Prozessschritt des Ausfällens von Feinstoff, insbesondere Calciumcarbonat, wird ausgelöst durch Zugabe von gasförmigem Kohlendioxid 8, welches aus einer Kohlendioxidversorgung 6 stammt. Es wird entweder während der Auflösung 1 zugegeben, insbesondere am Ende der Auflösung oder unmittelbar danach (gestrichelte Linie). Anschließend kann die Faserstoffsuspension S durch ein Grobreinigungssystem 2 geführt werden, in dem z. B. Schwerteile und Plastik oder sonstiger größerer Unrat entfernt wird. Ob und in welchem Ausmaß das erforderlich ist, hängt überwiegend von der Qualität des Rohstoffes ab.
Es folgt mindestens eine Flotation 3 und/oder mindestens eine Zentrifugaltrennung 4, wobei je nach Anwendung auch einer dieser Trennschritte ausreichen kann. Die dabei abgetrennten Rejekte R3 und R4 enthalten neben sonstigen Störstoffen auch mit Calciumhydroxid beladene Farbpartikel. Die so aufbereitete Faserstoffsuspension kann dann zur Papiererzeugung 9 herangezogen werden, wobei im Allgemeinen noch eine Reihe weiterer hier nicht gezeigter Aufbereitungsschritte erforderlich sind.
In 2 ist exemplarisch eine Anlage mit den für die Erfindung wichtigsten Verfahrensschritten und Vorrichtungen dargestellt. Bei dieser Anlage wird der Faserstoff P zusammen mit Wasser W in einen Stofflöser 10 eingetragen. Dieser Stofflöser 10 kann konventionell aufgebaut sein, also in seinem Bodenbereich ein Stofflösersieb 11 enthalten, sowie einen Stofflöserrotor 12, welche für den Umtrieb im Stofflöser sorgt und das Stofflösersieb 11 von Verstopfungen frei hält. Das Wasser W wird mit Kalkmilch 7 vermischt, damit diese bereits beim Einweichen/Benetzen der Fasern an die Farbpartikel gelangt. In anderen Fällen werden die Fasern zuerst aufgelöst und danach die Kalkmilch 7 zugegeben, wenn also die Flexofarben bereits zerfallen sind. Zur Dosierung der Kalkmilch 7 dient ein angesteuertes Ventil 13. Bei der Auflösung wird eine Konsistenz zwischen 3 und 8%, vorzugsweise 4 und 6%, eingestellt. Unter diesen Bedingungen wird eine gute Benetzung der Farbpartikel erreicht. Kohlendioxid-Gas wird bereit gestellt durch eine Kohlendioxidversorgung 6 und hier direkt in den Behälter des Stofflösers 10 eingeleitet, so dass die Reaktion ausgelöst werden kann. Menge und Zeit der Kohlendioxid-Zugabe werden durch ein Ventil 18 gesteuert.
Der so aufgelöste Faserstoff wird als Suspension durch das Stofflösersieb 11 hindurch und dann über einen Stutzen 17 abgepumpt. Er kann anschließend mehrere Reinigungsvorrichtungen durchlaufen, die symbolisch als ein Stoffreiniger 14 und ein Stoffsortierer 15 dargestellt sind. Es folgt dann eine Flotationsanlage 16 mit der bereits beschriebenen Funktion. Unter Umständen können dabei relativ kleine Luftblasen, also kleiner als bei der üblichen Deinkingflotation das Ergebnis weiter verbessern. Eine Flotationsanlage 16 kann aus mehreren Stufen bestehen. In vielen Fällen werden zwei oder drei Flotationsanlagen verwendet, insbesondere wenn vor der erneuten Flotation eine Dispergierung durchgeführt wird.
Wie bereits erwähnt, können Farbpartikel auch durch Zentrifugalkräfte abgeschieden werden, wozu hier eine Cleaneranlage 17 gezeigt wird, die mit der Schwerfraktion R17 insbesondere beladene Farbpartikel ausscheidet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102004045089 A1 [0006]
- DE 10107448 A1 [0006]

Claims

Verfahren zum Entfernen von Farbpartikeln aus einem Faserstoff mit den folgenden Verfahrensschritten: – Auflösung (1) des Faserstoffes zur Bildung einer Faserstoffsuspension (S) – Einbringen von Calciumhydroxid in flüssiger oder trockener Form oder von Calciumoxid in den Faserstoff bei oder vor der Auflösung (1) des Faserstoffes, – Einbringen von Kohlendioxid in die Faserstoffsuspension (S) zur Bildung von an den Farbpartikeln anhaftendem Calciumcarbonat, – Entfernung der Farbpartikel aus der Faserstoffsuspension.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflösung (1) bei einer Konsistenz zwischen 3% bis 8%, vorzugsweise 4% bis 6%, durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlendioxid gasförmig zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlendioxid während des Auflösens (1) zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlendioxid am Endes des Auflösens (1) zugeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlendioxid nach dem Auflösen (1) zugeführt wird.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entfernung der behafteten Farbpartikel durch Flotieren durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entfernung der behafteten Farbpartikel mit Hydrozyklonen durchgeführt wird, bei denen sie mit der Schwerfraktion abgeführt werden.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entfernung der behafteten Farbpartikel in mindestens einer Zentrifuge durchgeführt wird.
Anwendung des Verfahrens nach einem der voran stehenden Ansprüche bei der Aufbereitung von bedrucktem Altpapier zur Papierherstellung.
Anwendung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Altpapier Flexofarben enthält.
Anwendung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Flexofarben an der Gesamtmenge der Farbpartikel mindestens 10%, vorzugsweise mindestens 15%, beträgt.