DE102008000047A1

DE102008000047A1 - Verfahren zur Erhöhung des Weißgrades einer füllstoffhaltigen Fasersuspension

Info

Publication number: DE102008000047A1
Application number: DE200810000047
Authority: DE
Inventors: Erich Dr. Linck; Harald Selder
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2008-01-14
Filing date: 2008-01-14
Publication date: 2009-07-16

Abstract

Das Verfahren zur Erhöhung des Weißgrades einer füllstoffhaltigen Fasersuspension (S') beinhaltet unter anderem eine Entwässerung (6), bei der ein Filtrat (F6) gebildet wird, dessen massenbezogener Feststoffgehalt mindestens 1% beträgt. Dabei sind die enthaltenen Feststoffe zum überwiegenden Teil mineralische Füllstoffe, die zusammen mit dem Altpapier eingetragen worden sind. Sie werden in einem separaten Prozess in einer chemischen Reaktion mit Calciumcarbonat beladen, was deren Weißgrad wesentlich erhöht. Infolgedessen können sie ohne Qualitätsverlust zur Papiererzeugung verwendet werden.

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 vorteilhhaft sind. Man nennt sie zumeist „Asche", da sie unbrennbar sind. Es können aber auch Faserbruchstücke vorhanden sein, die z. B. bei der Mahlung der Fasern entstehen und auch Faser-Feinstoffe genannt werden. Wird Altpapier oder Papiermaschinenausschuss zur Papiererzeugung verwendet, kann die daraus gebildete Suspension diese Bestandteile ebenfalls enhalten.
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. Neben den Druckfarbenpartikeln sind das auch weitere hydrophobe Stoffe, die sich durch Flotation von dem Faserstoff trennen lassen.
Mineralische Füllstoffe können je nach Einstellung der Flotationsparameter teilweise ausflotiert werden oder im Gutstoff (Faserstoff) verbleiben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Verfahren dieser Art so zu verbessern, dass die behandelte Fasersuspension auch bei hoher Ausbeute des Verfahrens einen hohen Weißgrad 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. 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 im Filtrat enthaltenen Feststoffe, insbesondere die mineralischen Feinstoffe mit Calciumcarbonat beladen. Dadurch lässt sich deren Weiße deutlich steigern, d. h. aus der zunächst grauen Asche wird weiße Asche. Diese kann mit Vorteil den Fasern wieder zugeführt werden, was den Weißgrad des daraus hergestellten Papiers steigert.
In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass es auch möglich wäre, die an dieser Stelle anfallende „graue Asche" als Rejekt zu behandeln, also einzudicken und zu verwerfen. Das würde aber die Umweltbelastung erhöhen, Entsorgungskosten verursachen und die Ausbeute der Aufbereitung reduzieren.
Die Erfindung und ihre Vorteile werden erläutert an Hand einer Zeichnung, die ein Verfahrensschema zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt.
Das Verfahrensschema stellt in einer exemplarischen Kombination die wesentlichen Prozessschritte bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dar. Wie an sich bekannt, wird eine Faserstoffsuspension dadurch hergestellt, dass das Papiermaterial P z. B. in Form von Altpapierballen mit Wasser W in einer Auflösung 1 mechanisch und eventuell chemisch so bearbeitet wird, dass eine pumpfähige Faserstoffsuspension entsteht. Die sich anschließende Reinigung 2 kann z. B. mit Drucksortierern und Hydrozyklonen versehen sein, um grobe Verunreinigungen möglichst früh auszuscheiden. Diese Reinigung 2 kann auch eine Flotationsanlage enthalten. Die gereinigte Faserstoffsuspension gelangt als nächstes in die Entwässerung 3. Diese kann z. B. mit einer Schneckenpresse oder auch in mehreren hintereinander geschalteten unterschiedlichen Apparaten erfolgen. Dabei wird ein Filtrat F3 gebildet, das neben einem großen Teil des Wassers auch feine Stoffe enthalten kann. Dieses Filtrat F3 wird vollständig oder zumindest teilweise als Rückwasser zur Auflösung 1 zurückgeführt. Eventuell kann es auch vorwärts geleitet werden und an einer stromabwärtigen Stelle 11 zurück in den Faserstoff gelangen. Die Aufteilung der Filtratströme kann zur Regelung des Prozesses verändert werden.
Nach der Entwässerung 3 hat der Faserstoff eine wesentlich höhere Konsistenz (z. B. 15 bis 30%) und gelangt in die Stoffbearbeitung 4, in der ein oder mehrere Prozessschritte durchgeführt werden. Das kann z. B. eine Dispergierung mit oder ohne Bleiche sein, wozu die Hilfsmittel H4 in Form von Energie und Chemikalien zugeführt werden. Danach wird die Konsistenz durch Zugabe des Filtrats F3 und evtl. weiterer Verdünnungsflüssigkeit wieder abgesenkt (z. B. auf 1 bis 2%), so dass eine nachfolgende zweite Reinigung 5 optimal durchgeführt werden kann. Auch hier ist wieder der Einsatz von Drucksortierern und Hydrozyklonen und/oder besonders einer weiteren Flotationsanlage möglich.
In der nachfolgenden Entwässerung 6 wird die Konsistenz der Fasersuspension S' unter Bildung eines Filtrates F6 erneut angehoben. Der dabei erzeugte Dickstoff 16 kann in der nachfolgenden Stoffbehandlung 7 z. B. dispergiert und/oder gebleicht werden, wozu Hilfsmittel H7 in Form von Chemikalien und/oder Energie eingesetzt werden. Erfindungsgemäß wird diese Entwässerung 6 als Waschvorgang durchgeführt, was bedeutet, dass das Filtrat F6 einen signifikanten Anteil von Feinstoffen und Füllstoffen aufweist, z. B. mindestens 1 Massen-%, bezogen auf die Filtratmenge. Dabei ist anzumerken, dass in den vorangegangenen Flotationen 2 und 5 bei entsprechender Fahrweise auch eine zumindest teilweise Abscheidung von Asche möglich ist, dass das aber im Regelfalle vermieden wird, um die Stoffbilanz nicht zu verschlechtern. Die Folge der Ascheanreicherung im Filtrat F6 ist allerdings, dass es relativ grau und damit für die Weiße des Papiers abträglich ist. Hier schafft das erfindungsgemäße Verfahren Abhilfe.
Bei dem gezeigten Beispiel wird über eine Eindickung 9, die z. B. mit Hilfe einer Entspannungsflotation (DAF) durchgeführt werden kann, die Konsistenz des Filtrates F6 wieder angehoben. Der dabei entstehende Dickstoff 12 kommt anschließend in eine Beladungsvorbehandlung 13, bei der ihm Hilfsmittel H13 für die anschließende Beladung zudosiert werden. Diese Hilfsmittel H13 sind insbesondere Chemikalien, z. B. Calciumhydroxid oder Calciumoxid. In dem sich anschließenden Reaktor 14 wird mit Hilfe von weiteren Hilfsmitteln H14 eine Reaktion ausgelöst, bei der Calciumcarbonat chemisch hergestellt wird. Dazu enthalten die Hilfsmittel H14 Kohlendioxid, z. B. in gasförmiger oder gelöster Form. Das Calciumcarbonat ist in der Lage, an den Aschepartikeln anzuhaften und dadurch deren graue Farbe zu überdecken. Die so aufbereiteten weißen Feststoffe 15 können anschließend dem Faserstoff wieder zugegeben werden, insbesondere an einer Stelle 17 nach der Dispergierung (Stoffbearbeitung 7). In der sich anschließenden weiteren Stoffaufbereitung 8 wird in an sich bekannter Weise die Faserstoffsuspension so weit aufbereitet, dass sie einer Papiermaschine 10 zur Produktion von Papier zugeführt werden kann. Das Verfahren eignet sich besonders gut für Altpapier, aus dem grafisches Papier erzeugt werden soll.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102004045089 A1 [0007]
- DE 10107448 A1 [0007]

Claims

Verfahren zur Erhöhung des Weißgrades einer füllstoffhaltigen Fasersuspension (S'), insbesondere einer aus Altpapier gewonnenen Fasersuspension (S'), dadurch gekennzeichnet, dass die Fasersuspension (S') so entwässert wird, dass ein Filtrat (F6) mit einem massenbezogenen Feststoffgehalt von mindestens 1% entsteht und dass die Oberfläche der im Filtrat (F6) enthaltenen Feststoffe zumindest teilweise in einer chemischen Reaktion mit Calciumcarbonat beladen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das beim Entwässern (6) entstehende Filtrat (F6) eingedickt und dann die Feststoffe mit Calciumcarbonat beladen werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das beim Entwässern gebildete Filtrat zur erneuten Eindickung (9), insbesondere in einer Entspannungsflotationsanlage behandelt wird und dass der so gebildete Dickstoff (12) mit Calciumcarbonat beladen wird.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Beladen durch eine chemische Reaktion von Calciumhydroxid mit Kohlendioxid durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlendioxid gasförmig zugemischt wird.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entwässerung (6) der Fasersuspension in einer Waschvorrichtung durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Waschvorrichtung eine Schneckenpresse verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Waschvorrichtung ein Drucksortierer verwendet wird.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasersuspension (S') vor der Entwässerung (6) eine Konsistenz zwischen 0,5 und 2% aufweist.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasersuspension (S') vor dem Entwässern (6) in mindestens einer Flotationsanlage von hydrophoben Störstoffen, insbesondere Druckfarbenpartikeln, gereinigt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasersuspension (S') vor dem Entwässern (6) in zwei nacheinander geschalteten Flotationsanlagen gereinigt wird.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der bei der Entwässerung (6) der Fasersuspension (S, S') anfallende Dickstoff (16) mit den beladenen Feststoffen (15) wieder vermischt wird.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der bei der Entwässerung (6) anfallende Dickstoff (16) dispergiert wird.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der bei der Entwässerung (6) anfallende Dickstoff (16) gebleicht wird.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu beladenden Feststoffe zu mehr als 50% aus mineralischen Stoffen, insbesondere Füllstoffen, bestehen.