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Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Behandlung einer, wenigstens teilweise aus Altpapier gebildeten Faserstoffsuspension, wobei zumindest ein Teil der Faserstoffsuspension in einer Waschstufe entascht wird.
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Altpapier ist ein zunehmend wichtiger Rohstoff bei der Papierherstellung. Bedingt durch Papierveredlung (Strich, Füllstoff) und hohe Recyclingraten steigt der Aschegehalt im Altpapier stetig. Hohe Aschegehalte jedoch führen zu Festigkeits- und Steifigkeitsproblemen bei den daraus hergestellten Faserstoffbahnen, insbesondere Verpackungspapieren und Karton. Um dem entgegenzuwirken, werden Feinpartikel wie Asche und andere kleine Störstoffe in Waschstufen von der Faserstoffsuspension abgetrennt. Dabei gelangen jedoch auch brauchbare Fasern in das Filtrat/Durchlauf.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es daher die Wirtschaftlichkeit der Entaschung zu verbessern.
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Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, dass wenigstens ein Teil der Fasern des Filtrats der Waschstufe in einer Faserrückgewinnungsstufe als Überlauf abgetrennt und in die Faserstoffsuspension zurückgeführt wird. Hierdurch können die Faserverluste wesentlich vermindert werden, so dass die Entaschung auch dann wirtschaftlich ist, wenn große Teile oder der gesamte Faserstoffsuspensionsstrom durch die Waschstufe geleitet werden.
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Um auch das Filtrat der Faserrückgewinnungsstufe im Prozess nutzen zu können und so den Wasserverbrauch und die Faserverluste noch mehr zu verringern, sollte dieses Filtrat in einer Flotationsstufe von Störstoffen gereinigt und als Verdünnungswasser stromaufwärts der Waschstufe der Faserstoffsuspension beigemischt werden. Hinsichtlich dieser Flotationsstufe ist es von Vorteil, wenn sie nach dem Prinzip der Entspannungsflotation arbeitet. Bei diesem, auch als DAF (Dissolved air flotation) bezeichneten Reinigungsverfahren, wird Luft unter Druck in das Abwasser eingeleitet. Im Flotationsbecken kommt es durch die Druckentspannung zur Bildung von Luftblasen, welche die Störstoffe binden und nach oben führen, wo sie als Flotat entfernt werden. Der Aschegehalt im Waschfiltrat und damit auch im Flotat liegt hier bei ca. 50 bis 55%, der Rest sind Fasern und Faserfeinstoffe.
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Die Waschstufe sollte zumindest einen Wäscher und/oder einen Eindicker umfassen. Bei den bevorzugt eingesetzten Wäschern werden die Feinpartikel durch ein umlaufendes Sieb ins Filtrat (Waschwasser) gedrückt. Mittels der seit langem im Einsatz befindlichen Wäscher lässt sich der Aschegehalt im Gutstoff um bis zu 85% senken. Bei Eindickern, wie Scheibenfiltern ist die Entaschungsrate wesentlich geringer.
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Die Faserrückgewinnungsstufe wiederum sollte wenigstens einen Drucksortierer mit entsprechendem Siebelement besitzen, dessen Sieböffnungen vorzugsweise eine Weite im Bereich zwischen 50 und 400 µm haben. Die sehr kleinen Sieböffnungen können einen kreisrunden, ovalen oder polygonalen Querschnitt aufweisen und sorgen dafür, dass die größeren Fasern und Faserfeinstoffe im Überlauf des Drucksortierers verbleiben. Damit lassen sich oft über 95% der im Waschfiltrat vorhandenen Faserstoffe zurückgewinnen.
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Im Interesse einer umfassenden Faserrückgewinnung ist es von Vorteil, wenn die Faserrückgewinnungsstufe mehrere Drucksortierer besitzt. Bei einer Reihenschaltung der Drucksortierer wird das Filtrat (Durchlauf) eines Drucksortierers einem folgenden Drucksortierer zugleitet und der Überlauf aller Drucksortierer zur Faserstoffsuspension zurückgeführt.
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Alternativ ist aber auch eine Kaskade der Drucksortierer möglich, bei der der Überlauf eines Drucksortierers verdünnt und einem folgenden Drucksortierer zugleitet und erst der Überlauf des letzten Drucksortierers zur Faserstoffsuspension zurückgeführt wird.
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Für eine möglichst umfängliche Entaschung sollte die gesamte Faserstoffsuspension durch die Waschstufe geführt werden, wobei der Überlauf der Faserrückgewinnungsstufe vorzugsweise stromaufwärts der Waschstufe in die Faserstoffsuspension zurückgeführt wird.
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Oft genügt es aber auch, dass nur ein Teil der Faserstoffsuspension durch die Waschstufe geführt wird, wobei der Überlauf der Faserrückgewinnungsstufe dann vorzugsweise stromabwärts der Waschstufe in die Faserstoffsuspension zurückgeführt wird. Dabei ergibt sich eine bevorzugte Ausführung, wenn der andere Teil der Faserstoffsuspension parallel zur Waschstufe durch eine, mit Vorteil letzte Eindickstufe geführt wird, wobei der Überlauf der Waschstufe mit dem Überlauf der Eindickstufe zusammengeführt und der Überlauf der Faserrückgewinnungsstufe vorzugsweise unmittelbar vor der Eindickstufe in die Faserstoffsuspension zurückgeführt wird. Sinnvoll ist die Zusammenführung nach Wasch- und Eindickstufe insbesondere wegen der ähnlichen Stoffdichte.
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Auf Grund des Einsatzes von Altpapier werden die Faserstoffsuspensionen meist fraktioniert. Die dabei entstehenden Kurz- und Langfaserfraktionen können so spezifisch behandelt und entsprechend ihrer Qualität bei der Herstellung der Faserstoffbahn eingesetzt werden. Die Langfaserfraktion mit ihrem hohen Anteil an langen Fasern wird meist für eine Außenseite der Faserstoffbahn verwendet, während die Kurzfaserfraktion mit ihrem hohen Anteil an kurzen Fasern oft zur Bildung einer Mittelschicht der Faserstoffbahn dient.
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Mit Vorteil wird dabei die Langfaserfraktion dispergiert. Beim Dispergieren werden die Fasern durch intensive Reibung untereinander von störenden Substanzen befreit und aktiviert. Eine Dispergierung der Kurzfaserfraktion ist in der Regel nicht erforderlich, was den Aufwand für diese Behandlung erheblich reduziert.
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Wegen des hohen Anteils an kurzen Fasern und Feinpartikeln sollte wenigstens die Kurzfaserfraktion eine Waschstufe durchströmen. Auch hier sollte das Filtrat gemäß der Erfindung in eine Faserrückgewinnungsstufe geleitet werden, deren Überlauf dann stromaufwärts der Waschstufe in die Kurzfaserfraktion zurückgeführt wird.
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Sollte auch die Langfaserfraktion eine Waschstufe durchlaufen, so ist es vorteilhaft, wenn deren Filtrat in die Faserrückgewinnungsstufe der Kurzfaserfraktion geleitet wird.
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Um den Entaschungsgrad steuern zu können, sollte der Aschegehalt über bekannte Sensoren gemessen werden. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, die zu waschende Teilmenge, die Parameter des Wäschers oder die Rückführung von Waschfiltrat entsprechend zu beeinflussen.
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Nachfolgend soll die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der beigefügten Zeichnung zeigt:
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1: eine Entaschung im Vollstrom;
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2: eine Entaschung im Teilstrom;
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3: eine Entaschung der Kurzfaserfraktion 3;
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4: eine Entaschung von Kurz- 3 und Langfaserfraktion 2;
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5: eine Faserrückgewinnungsstufe 6 mit Reihenschaltung und
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6: eine Faserrückgewinnungsstufe 6 mit Kaskade.
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Zur Herstellung einer pumpfähigen Faserstoffsuspension 1 wird das Rohmaterial, welches zumindest teilweise von Altpapier gebildet wird, in einer Auflösestufe 10 mechanisch und eventuell auch chemisch bearbeitet. Daran schließen sich entsprechend den 1 bis 4 üblicherweise Reinigungsstufen in Form von Drucksortierern, Hydrozyklonen oder Flotationen an. Darüber hinaus wird die Faserstoffsuspension 1 entsprechend ihrer Beschaffenheit sowie der Anforderungen an die fertige Faserstoffsuspension 1 in bekannter Weise zumindest zum Teil durch unterschiedliche Behandlungsstufen zur Fraktionierung, Mahlung, Dispergierung und/oder Entwässerung geführt.
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Um den Aschegehalt, d.h. den Gehalt an Mineralstoffen in der Faserstoffsuspension 1 zu senken oder wenigstens zu begrenzen, wird zumindest ein Teil der Faserstoffsuspension 1 in einer Waschstufe 4, 5 entascht. In der Waschstufe 4, 5 werden die Aschepartikel vom Faserstoff abgetrennt und gemeinsam mit dem Siebwasser als Durchlauf/Filtrat zu einer folgenden Faserrückgewinnungsstufe 6 geleitet.
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Bei einer seit langem bekannten Waschstufe 4, 5 in Form eines Wäschers wird die Faserstoffsuspension 1 von einer Düse in den Spalt zwischen eine rotierende Zentralwalze und ein umlaufendes Sieb gespritzt. Dabei wird die Faserstoffsuspension 1 durch die Siebspannung eingedickt, während das Filtrat mit den Feinstoffen infolge der Zentrifugalkraft abgeschleudert und in einer Wanne aufgefangen wird. Es sind aber auch andere Wäscher mit einem oder zwei Sieben einsetzbar.
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Da das Filtrat der Waschstufe 4, 5 dennoch einen nicht unerheblichen Anteil verwertbarer Fasern enthält, gilt es diese in der Faserrückgewinnungsstufe 6 wenigstens zum Teil als Überlauf abzutrennen und in die Faserstoffsuspension 1 zurückzuführen. Hierzu umfasst die Faserrückgewinnungsstufe 6 gemäß den 5 und 6 mehrere Drucksortierer 8 zur Nasssiebung der Faserstoffsuspension 1.
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Drucksortierer 8 besitzen meist ein, um eine Siebachse rotationssymmetrisch ausgebildetes Siebelement, welches den Drucksortierer in einen Zulaufraum und einen Durchlauf-Raum aufteilt, wobei der Zulaufraum mit einem Suspensionszulauf sowie einem Überlauf-Auslauf und der Durchlauf-Raum mit einem Durchlauf-Ablauf in Verbindung steht und sich im Zulauf-Raum ein trommelartiger Rotor mit Rotorflügeln befindet, dessen Rotationsachse der Siebachse entspricht und der relativ zum Siebelement rotiert. Um einen möglichst großen Anteil an Fasern und Faserfeinstoffen zu erfassen, haben die Sieböffnungen des Siebelementes eine durchschnittliche Ausdehnung im Bereich zwischen 50 und 400 µm. Beim Einsatz von mehreren, zu durchlaufenden Drucksortierern 8 sollte der Lochdurchmesser in Stufen von Drucksortierer 8 zu Drucksortierer 8 abnehmen.
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Dabei können die beispielsweise drei Drucksortierer 8, wie in 5 gezeigt, in einer Reihe angeordnet werden. Bei dieser Reihenschaltung wird die Faserstoffsuspension 1 zum ersten Drucksortierer 8 und anschließend das Filtrat bzw. der Durchlauf eines Drucksortierers 8 zu einem jeweils folgenden Drucksortierer 8 geleitet. Der Überlauf mit den Faserbestandteilen aller Drucksortierer 8 gelangt dann gemeinsam zur Faserstoffsuspension 1, während nur das Filtrat des letzten Drucksortierers 8 aus der Faserrückgewinnungsstufe 6 zur Weiterbehandlung geführt wird.
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Im Unterschied hierzu zeigt 6 eine Kaskade mit zwei Drucksortierern 8. Auch hier wird die Faserstoffsuspension 1 zum ersten Drucksortierer 8 geführt. Allerdings wird dessen Überlauf verdünnt und dem folgenden Drucksortierer 8 zugleitet. Erst der Überlauf des letzten, hier zweiten Drucksortierers 8 wird zur Faserstoffsuspension 1 zurückgeführt. Das Filtrat bzw. der Durchlauf aller Drucksortierer 8 wird hierbei zusammengeführt und weiterbehandelt.
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Zwecks Einsparung von Prozesswasser wird das Filtrat/Durchlauf der Faserrückgewinnungsstufe 6 in einer folgenden Flotationsstufe 7 von Störstoffen gereinigt und als Verdünnungswasser stromaufwärts der Waschstufe 4, 5 beispielsweise in der Auflösestufe 10 der Faserstoffsuspension 1 beigemischt.
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Dabei werden bevorzugt Flotationsstufen 7 eingesetzt, die nach dem Prinzip der Entspannungsflotation, auch DAF genannt, arbeiten. Das Rejekt dieser Flotationsstufe 7 wird in der Regel verworfen.
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Soll gemäß 1 die gesamte Faserstoffsuspension 1 entascht werden, so wird entsprechend auch die gesamte Faserstoffsuspension 1 durch eine Waschstufe 4 geführt. Da hierbei der Überlauf (mit den Faserbestandteilen) der Faserrückgewinnungsstufe 6 in der Regel eine geringere Stoffdichte als der Überlauf des Wäschers 4 hat, wird der Überlauf der Faserrückgewinnungsstufe 6 mit Vorteil stromaufwärts der Waschstufe 4 in die Faserstoffsuspension 1 zurückgeführt.
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Im Unterschied dazu wird bei der Ausführung entsprechend 2 lediglich ein Teilstrom der Faserstoffsuspension 1 abgezweigt und durch eine Waschstufe 4 geführt. Allerdings erfolgt hier die Zuführung des Überlaufs der Faserrückgewinnungsstufe 6 stromabwärts der Waschstufe 4 in die Faserstoffsuspension 1. Bei einer bevorzugten Ausführung wird dabei der andere Teil der Faserstoffsuspension 1 parallel zur Waschstufe 4 durch eine Eindickstufe 9 geleitet. Wegen ähnlicher Stoffdichte wird dann der Überlauf der Waschstufe 4 mit dem Überlauf der Eindickstufe 9 zusammengeführt. In diesem Fall erfolgt die Zuführung des Überlaufs der Faserrückgewinnungsstufe 6 in die Faserstoffsuspension 1 unmittelbar vor der Eindickstufe 9.
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Auf Grund des Einsatzes von Altpapier und dem damit verbundenen breiten Spektrum an unterschiedlichen Faserqualitäten und Faserlängen wird die Faserstoffsuspension 1 meist in mehrere Kurz- 3 und Langfaserfraktionen 2 aufgeteilt und separat weiterbehandelt. Üblicherweise muss so lediglich die Langfaserfraktion 2 einen Disperger durchlaufen, was die Energiekosten positiv beeinflußt. Die Fraktionierung erfolgt oft über einen oder mehrere Drucksortierer 8, wobei das Filtrat bzw. Durchlauf die Kurzfaserfraktion 3 mit einem hohen Anteil an kurzen Fasern sowie Feinstoffen und der Überlauf die Langfaserfraktion 2 mit einem hohen Anteil an langen Fasern bildet.
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Bei der in 3 dargestellten Anordnung wird nur die Kurzfaserfraktion 3 wegen ihres gegenüber der Langfaserfraktion 2 wesentlich höheren Ascheanteils in einer Waschstufe 4 entascht. Dabei wird der Überlauf der entsprechenden Faserrückgewinnungsstufe 6 stromaufwärts unmittelbar vor der Waschstufe 4 in die Kurzfaserfraktion 3 zurückgeführt.
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Im Unterschied hierzu besitzt bei 4 auch die Langfaserfraktion 2 eine Waschstufe 5, wobei deren Filtrat/Durchlauf zur Minimierung des Aufwandes allerdings in die Faserrückgewinnungsstufe 6 der Kurzfaserfraktion 3 geleitet wird.
