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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung eines zumindest teilweise aus Altpapier gebildeten Faserstoffsuspensionsstromes wenigstens umfassend eine Auflösung sowie zumindest eine folgende erste Fraktionier-Stufe zur Bildung wenigstens einer Lang- und zumindest einer Kurzfaserfraktion, wobei wenigstens die Kurzfaserfraktion durch zumindest eine Flotations-Stufe geführt wird.
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In der Auflösungs-Stufe erfolgt die Auflösung der Fasern sowie des Altpapiers. Daran schließen sich mehrere Prozessschritte zur Behandlung der Faserstoffsuspension an, bis die Faserstoffsuspension die geforderten Parameter erfüllt und an eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn übergeben werden kann.
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Bei der Wiederaufbereitung von Altpapier für Verpackungspapiere ist es üblich, den Gesamtfaserstoffstrom zu fraktionieren und die sich dabei ergebenden Teilfraktionen gesondert weiter zu behandeln.
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Dabei müssen in erheblichen Umfang Wachse, Stickies und andere hydrophobe Partikel entfernt oder zumindest so bearbeitet werden, dass sie bei der Faserstoffbahn nicht stören. Bislang wird hierfür hauptsächlich die Dispergierung verwendet. Dies ist allerdings sehr energieintensiv und führt lediglich zur Zerkleinerung der Störstoffe mit der Gefahr der Reagglomeration, aber nicht zu deren Entfernung. Mit Hilfe der Flotation können zwar hydrophobe Störstoffe abgeschieden werden, allerdings ist dies mit erheblichen Faserverlusten verbunden.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es daher die Qualität der Faserstoffsuspension bei möglichst geringen Faserverlusten zu verbessern.
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Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, dass das Rejekt wenigstens einer Flotations-Stufe in wenigstens einer Cleaner-Stufe und deren Accept zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig in wenigstens eine der Fraktionen geführt wird.
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Die bei der Flotation abgeschiedenen Verunreinigungen haben neben ihrem hydrophoben Charakter meist ein von der Faserstoffsuspension abweichendes spezifisches Gewicht. Durch die Nachbehandlung in einer Cleaner-Stufe können diese Verunreinigungen aufkonzentriert und bei sehr geringen Faserverlusten abgeschieden werden.
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Die Cleaner-Stufen werden dabei jeweils von einem oder mehreren Hydrozyklonen gebildet. Die seit langem bekannten Hydrozyklone besitzen eine Kammer mit kreisförmigen Querschnitt, in die meist an einem Ende ein Einlauf sowie ein Leichtteil-Auslauf und am gegenüberliegenden Ende ein Schwerteil-Auslauf mündet.
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Hydrozyklone sind gut geeignet, um durch Zentrifugalkräfte Schwerteile und Leichtteile in Faserstoffsuspensionen zu konzentrieren und über den entsprechenden Auslauf abzuleiten. Man unterscheidet dabei Schwerteil-Cleaner, bei denen das Rejekt von Teilen gebildet wird, die schwerer als die Faserstoffsuspension sind und über den Schwerteil-Auslauf abgeführt werden, und Leichtteil-Cleaner, bei denen das Rejekt von Teilen gebildet wird, die leichter als die Faserstoffsuspension sind und über den Leichtteil-Auslauf abgeführt werden. Wegen ihrer geringen Größe können die bei der Flotation anfallenden Störstoffe oft nicht von Sortierern erfasst werden. Auch eine Behandlung des Vollstroms ist schwierig.
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Daher sollte wenigstens eine Cleaner-Stufe zumindest einen Schwerteil-Cleaner und/oder zumindest einen Leichtteil-Cleaner umfassen. Wegen des geringen Faseranteils der den Cleaner zugeführten Faserstoffsuspension kann die Druckdifferenz zwischen dem Einlauf und dem Accept-Auslauf der Cleaner kleiner als 1 bar sein, was sich entsprechend positiv auf den Energieverbrauch und den Verschleiß beim Cleaner auswirkt.
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Um möglichst viel leichte und schwere Störstoffe aus der Faserstoffsuspension entfernen zu können, ist es vorteilhaft, wenn wenigstens eine Cleaner-Stufe mit zumindest einem Schwertteil-Cleaner und wenigstens eine weitere Cleaner-Stufe mit zumindest einem Leichtteil-Cleaner vorhanden ist und das Accept einer Cleaner-Stufe der anderen Cleaner-Stufe zugeführt wird.
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Über die Flotation lassen sich hydrophobe Störstoffe sehr energieeffizient entfernen. Die damit verbundenen Faserverluste werden durch die Behandlung des Rejekts der Flotation in wenigstens einer Cleaner-Stufe und die Rückführung des Accepts der Cleaner-Stufe in den Prozess wesentlich reduziert. Daher sollte das Rejekt wenigstens einer Flotations-Stufe einer Langfaserfraktion und/oder das Rejekt wenigstens einer Flotations-Stufe einer Kurzfaserfraktion in zumindest eine Cleaner-Stufe geführt werden. Besonders einfach gestalten sich das Verfahren und die entsprechende Vorrichtung, wenn die Fraktionier-Stufe nur eine Lang- und nur eine Kurzfaserfraktion bildet. Allerdings kann in Abhängigkeit von den Qualitäten der bereitgestellten Faserrohstoffe, insbesondere Altpapiere sowie den Anforderungen an die herzustellende Faserstoffbahn auch eine Fraktionierung in drei und mehr Fraktionen von Vorteil sein. Die Fraktionen unterscheiden sich im Wesentlichen hinsichtlich der Qualität, insbesondere der Länge der Fasern und des Anteils an Störstoffen.
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Während die Langfaserfraktion überwiegend lange Fasern, große Störstoffe und wenig kleine Störstoffe beinhaltet, ist eine Kurzfaserfraktion durch einen hohen Anteil an kurzen Fasern und Störstoffen, wie Asche, Stickies und Wachs gekennzeichnet. Bei anderen Fraktionen kann sich der Anteil an kleinen und großen Störstoffen und langen bzw. kurzen Fasern zwischen den entsprechenden Werten der Lang- und Kurzfaserfraktion befinden.
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Wegen des geringen Anteils an kleinen, hydrophoben Störstoffen in der Langfaserfraktion kann zumindest ein Teil des, vorzugsweise das gesamte Accept wenigstens einer Cleaner-Stufe ohne wesentliche Beeinträchtigung der Qualität in eine Langfaserfraktion geführt werden.
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Von Vorteil ist es allgemein, wenn wenigstens eine, vorzugsweise alle Langfaserfraktionen durch jeweils eine Dispergier-Stufe geführt werden. Über die Dispergierung werden die Störstoffe zerkleinert, was deren schädliche Wirkung minimiert. Daher sollte zumindest ein Teil des, vorzugsweise das gesamte Accept wenigstens einer Cleaner-Stufe zu einer Langfaserfraktion vor deren Dispergier-Stufe geführt werden.
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Zur Steigerung der Qualität können wenigstens eine, vorzugsweise alle Langfaserfraktionen jeweils durch eine Flotations-Stufe geführt werden. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn zumindest ein Teil des, vorzugsweise das gesamte Accept wenigstens einer Cleaner-Stufe zu einer Langfaserfraktion vor deren Flotations-Stufe geführt und somit ein zweites Mal flotiert wird. Dies vermindert die Belastung der Langfaserfraktion durch das Accept erheblich. Zwecks Minimierung des Aufwandes kann hierbei auf eine üblicherweise folgende Dispergier-Stufe verzichtet werden.
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Um den Aufwand, insbesondere den Energiebedarf zu begrenzen, sollten zumindest eine, vorzugsweise alle Kurzfaserfraktionen keine Dispergier-Stufe durchlaufen. Störstoffe, die die Flotations-Stufe der Kurzfaserfraktion passieren, beeinträchtigen die Qualität der Kurzfaserfaserfraktion nur in akzeptablen Umfang.
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Alternativ oder ergänzend zur Zuführung des Accepts in die Langfaserfraktion kann es ebenso vorteilhaft sein, wenn zumindest ein Teil des, vorzugsweise das gesamte Accept wenigstens einer Cleaner-Stufe zu einer Kurzfaserfraktion, vorzugsweise vor deren Flotations-Stufe geführt wird.
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Auch hier führt dies zu einer Minderung der Faserverluste und durch die nochmalige Flotation zu einer umfassenderen Ausschleusung von Störstoffen.
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Vorteile im Hinblick auf die Qualität der Fraktionen ergeben sich, wenn Lang- und Kurzfaserfraktionen jeweils eine Flotation-Stufe durchlaufen.
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Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn das Rejekt wenigstens einer Flotations-Stufe einer Langfaserfraktion in wenigstens eine Cleaner-Stufe und das Accept dieser Cleaner-Stufe gemeinsam mit dem Rejekt einer Flotations-Stufe einer Kurzfaserfraktion direkt zur Langfaserfraktion, vorzugsweise vor deren Flotations-Stufe geführt wird.
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Alternativ ergeben sich ebenso Vorteile, wenn das Rejekt wenigstens einer Flotations-Stufe einer Kurzfaserfraktion und das Rejekt zumindest einer Flotations-Stufe einer Langfaserfraktion in wenigstens eine gemeinsame Cleaner-Stufe geführt wird.
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In beiden Fällen wird nur eine Cleaner-Stufe benötigt. Nachfolgend soll die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der beigefügten Zeichnung zeigen:
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1 bis 4 unterschiedliche Gestaltungen einer erfindungsgemäßen Prozessanordnung;
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5: eine Cleaner-Stufe 6 mit zwei Schwerteil-Cleanern 13 und
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6: zwei hintereinander geschaltete Cleaner-Stufen 6.
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Gemeinsam ist bei allen Ausführungen, dass die Faserstoffsuspension nach der Auflösung 1 des Altpapiers sowie eventuell hinzugegebener Frischfasern unter Zugabe von Wasser, beispielsweise in einem Pulper zu einer Fraktionier-Stufe 2 geführt wird.
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Zwischen der Auflösung 1 bzw. der Auflösungs-Stufe und der ersten Fraktionier-Stufe 2 erfolgt die Reinigung des Faserstoffsuspensionsstromes mittels einer oder mehrerer Reinigungs-Stufen zum Beispiel unter Nutzung eines Zentrifugalfeldes, d.h. in Form von Hydrozyklonen. Dies entlastet und schützt diese Fraktionier-Stufe 2 oft bereits in ausreichendem Maße. In der Fraktionier-Stufe 2 erfolgt dann eine Aufteilung des Faserstoffsuspensionsstromes in eine Langfaserfraktion 3 und eine Kurzfaserfraktion 4. Für die Fraktionier-Stufe 2 eignen sich bekannte Sortierer.
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Während die Langfaserfraktion 3 einen hohen Anteil an langen Fasern, großen Störstoffen und wenig kleinen Störstoffen aufweist, ist bei der Kurzfaserfraktion 4 der Anteil an kurzen Fasern und kleinen, hydrophoben Störstoffen hoch.
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Anschließend durchläuft zumindest die Kurzfaserfraktion 4 wenigstens eine Flotations-Stufe 5 sowie nachfolgend eine Eindick-Stufe 11 zur Erhöhung der Stoffdichte.
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Über die Flotation können Asche und hydrophobe Störstoffe aus der Faserstoffsuspension als Rejekt 7 ausgeschleust werden. Die damit erreichbare Qualität genügt oft bereits, so dass auf eine nachfolgende Dispergierung der Kurzfaserfraktion 4, eventuell sogar der Langfaserfraktion 3 verzichtet werden kann, was Kosten und Energie spart.
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Um die mit der Flotation verbundenen Faserverluste zu minimieren, wird das Rejekt 7 der Flotations-Stufe 5 der Kurzfaserfraktion 4 bei den Lösungen gemäß 1, 2 und 4 in eine Cleaner-Stufe 6 und bei 3 direkt in die Langfaserfraktion 3 geführt.
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In der Cleaner-Stufe 6 soll ein möglichst großer Teil der Fasern des Rejekts 7 der Flotation als Accept 8 abgetrennt und im Prozess wiederverwendet werden.
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Bei 1 wird das Accept 8 der Cleaner-Stufe 6 dann wieder der Kurzfaserfraktion 4 vor deren Flotations-Stufe 5 zugeführt, so dass das Accept ein zweites Mal flotiert wird. Die Langfaserfraktion 3 wird bei dieser Variante zumindest durch eine Dispergier-Stufe 10 geleitet, welche die Störstoffe, vor allem die nicht in der Flotation ausgesonderten Hydrophobics zerkleinert.
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Im Gegensatz hierzu gelangt bei 2 das Accept 8 der Cleaner-Stufe 6 in die Langfaserfraktion 3 und zwar vor eine Flotations-Stufe 9 dieser Langfaserfraktion 3, so dass dieses Accept 8 auch hier ein zweites Mal flotiert wird. Nach der Flotations-Stufe 9 wird die Langfaserfraktion 3 dann zur Dispergier-Stufe 10 geleitet.
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Bei 4 werden beide Fraktionen 3, 4 durch jeweils eine Flotation 5, 9 geführt. Allerdings wird hier das Reject 7 beider Flotationen 5, 9 gemeinsam in eine Cleaner-Stufe 6 geleitet. Das Accept 8 dieser Cleaner-Stufe 6 gelangt dann ebenso in die Langfaserfraktion 3 vor deren Flotations-Stufe 9.
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Zwar besitzt die in 3 gezeigte Anordnung ebenfalls jeweils eine Flotations-Stufe 5, 9 für die Lang- 3 und die Kurzfaserfraktion 4, aber hier wird nur das Rejekt 7 der Flotations-Stufe 9 der Langfaserfraktion 3 in eine Cleaner-Stufe 6 geführt. Das Accept 8 dieser Cleaner-Stufe 6 gelangt dann gemeinsam mit dem Rejekt 7 der Flotations-Stufe 5 der Kurzfaserfraktion 4 in die Langfaserfraktion 3 und zwar vor deren Flotations-Stufe 9.
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Wie bereits ausgeführt, werden die Cleaner-Stufen 6 von einem oder mehreren Cleanern 13, 14 in Form von Hydrozyklonen gebildet. Hydrozyklone besitzen eine Kammer mit kreisförmigen Querschnitt, in die meist an einem Ende ein Einlauf sowie ein Leichtteil-Auslauf und am gegenüberliegenden Ende ein Schwerteil-Auslauf mündet.
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Die Faserstoffsuspension wird im Allgemeinen durch tangentiales Einblasen über den Einlauf in der Kammer auf eine kreisförmige Bahn gebracht, wobei die Faserstoffsuspension auf Grund der Zentrifugalkraft an die Wand der Kammer gedrückt wird. Dabei bewegen sich die schweren Bestandteile der Faserstoffsuspension spiralförmig vom Einlauf in Richtung Schwerteil-Auslauf.
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Hierbei sollte die Kammer zumindest abschnittsweise konisch ausgebildet sein, wobei sich der Durchmesser der Kammer zum Schwerteil-Auslauf verringert. Die Verminderung des Durchmessers führt zu einer Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit und damit zu einer Verstärkung der Zentrifugal- und Fliehkräfte. Dadurch werden die Schwerteile an die Wand der Kammer gedrückt und dort aufkonzentriert. Am Ende der Kammer können die Schwerteile dann über den Schwerteil-Auslauf abgeführt werden.
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Da sich in der Zentrumsachse der Kammer die Leichtteile aufkonzentrieren, sollte an mindestens einem Ende der Kammer ein vorzugsweise rohrförmiger, entlang der Zentrumsachse verlaufender Leichtteil-Auslauf in die Mitte der Kammer ragen. Über diesen Auslauf können so die Leichtteile der Suspension abgepumpt werden.
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Zur Reinigung der Faserstoffsuspension von Schwerteilen werden Schwerteil-Cleaner 13 eingesetzt, wobeidie gereinigte Faserstoffsuspension über den Leichtteil-Auslauf abgeführt wird.
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Es ist allerdings auch möglich Leichtteile über den Leichtteil-Auslauf aus der Faserstoffsuspension zu entfernen und die gereinigte Faserstoffsuspension über den Schwerteil-Auslauf abzuführen. Man spricht dann von einem Leichtteil-Cleaner 14.
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Im Interesse einer umfassenden Reinigung, aber auch zur Minimierung der Faserverluste sollte eine Cleaner-Stufe 6 von mehreren Cleanern 13, 14 gebildet werden. Dabei wird das Rejekt 12 eines Cleaners 13, 14 jeweils einem weiteren Cleaner 13, 14 zugeführt und das Reject 12 des letzten Cleaners 13, 14 aus der Cleaner-Stufe 6 abgeführt.
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Bei 5 umfasst die Cleaner-Stufe 6 zwei Schwerteil-Cleaner 13, deren Accept 8 getrennt aus der Cleaner-Stufe 6 geführt wird. Da sich das Accept 8 der Cleaner 13 unterscheidet, kann dieses auch an unterschiedlichen Stellen in den Prozess zurückgeführt werden.
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6 zeigt eine Anordnung mit zwei hintereinander angeordneten Cleaner-Stufen 6. Während die erste Cleaner-Stufe 6 von drei Schwerteil-Cleanern 13 gebildet wird, besitzt die zweite Cleaner-Stufe 6 zwei Leichtteil-Cleaner 14. Auf diese Weise lassen sich Schwer- und Leichteile bei sehr geringen Faserverlusten aus der Faserstoffsuspension entfernen. Das Accept 8 der drei Schwerteil-Cleaner 13 wird dabei gemeinsam zur folgenden Cleaner-Stufe 6 geleitet.
