DE2440393A1 - Verfahren und vorrichtung zur wiederaufbereitung von papierfasern aus abfallpapier enthaltenden materialien - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur wiederaufbereitung von papierfasern aus abfallpapier enthaltenden materialienInfo
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Description
Dr. Hans-Heinrich Willrath
Dr. Dieter Weber Dipl.-Phys. Klaus Seiffert
PATENTANWÄLTE
D — (.2 WIESBADEN 21. Aug. 1974 , Postfach 1327
' Gustav-Freytag-Strafie Ϊ5
•S (06121) 372720 Telegrammadresse: WILLPATENT
Eile 5816
The Black Clawson Company, 605 Clark St,
Middletown, Ohio 45402 / USA
Verfahren und Vorrichtung zur Wiederaufbereitung von Papierfasern aus Abfallpapier
enthaltenden Materialien
Priorität; 27. August 1973 in USA,
Serial-No. 391 589
Abfallpapier ist seit vielen Jahren eine bedeutende Quelle für Fasern für die Verwendung - oder auch für
dia Wiederverwendung - bei der Herstellung neuer Papierprodukte, und Abfallpapiermaterialien vieler Arten
und Klassen sind anerkannte Gebrauchsgüter für den Erwerb
von carton- oder Papiermühlen. In den vergangenen Jahren wurden die benutzten Papiermaterialien in zuneh-
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/2
inendem Maße wieder zurückgeführt, und dieses Ausmaß
erstreckt sich jetzt auch auF die viiederaufbereitung
wiederverwendbarer Papierfassr aus städtischem Festabfall, und zwar mittels der Anlage
und des Verfahrens nach der US-Patentschrift 3 736 226.
Die Rückführung im Handel zur Verfugung stehenden Abfallpapiers hat stets einige Probleme der Reinigung
und Siebung geboten, da das wirtschaftliche
Sammeln, Sortieren und Pressen bzw. in-Ballen-packen der gebrauchten Papierprodukte gewöhnlich zu der
Einbeziehung erheblicher Mengen nicht organischer Verunreinigungen und auch Kunststoffs, Lumpen und
dergleichen führt. Diese Probleme wachsen erheblich, wenn das Ursprungsmaterial städtischer oder üemeindeabfall
ist, der gewöhnlich Müll und andere rtahrungsmittelabfälle,
Metallprodukte aller Art, pflanzliche Abfälle und viele Arten von Kunststoffabfällen usw.
aufweist.
Die spezifisch schwer*-en Verunreinigungen der Aöfallpapiermischungen
sind nicht schwierig vom Papier durch herkömmliche Grobstoffaustragvorrichtungen und Zentrifugalreinigungsvorrichtungen
zu trennen, üie ernsteren
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BAD ORaGiNAL
Probleme staiamen vom Kunststoff oder anderem Abfall
oder Grobstoff, deren spezifisches Gewicht derart dicht an das der Cellulosefaser herankommt, daß die
schv/ere Trennung nicht wirksam ist.
Insbesondere sind Pulper, wie sie gewöhnlich zum anfänglichen
Zerlegen oder Aufspalten von Abfallpapier verwendet werden, recht wirksam zum Auflösen oder Überl-inren
in eine pump fähige Suspension, weniyer jedoch
für die vollständige £ntfaserung, und eine erheblich
längere Aufschlußzeit ist erforderlich, wenn der Pulper
auf die Reduzierung des Papiers zu Partikelgrößen abgestellt wird, die durch relativ kleine Löcher hindurchzugehen
vermögen, welche z. ß. einen Durchmesser von 9,53 mm (3/8 Zoll) oder weniger haben. Unter solchen
bedingungen werden jedoch die Kunststoffbestandteile
der Mischung nicht in entsprechender Weise in die Teilchengröße reduziert, und sie neigen zur Ansarronlung
im Pulper und überladen ihn und erbringen auch einen störenden Einfluß auf das geeignete Abziehen
des entfaserten Papiers. Dias wiederum führt zu einer; derartigen Verlust bei der Wirksamkeit des
Pulpers und auch zu einem solcn hohen Kraftbedarf, laß iiciufi'jas Anhalten zum Reinigen des Pulpers notwandig
-..iri.
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BAD ORIGINAL COPY
Bei Versuchen in der Vergangenheit, dieses Problem durch die Verwendung größerer Abziehlöcher aus dem
Pulper zu umgehen, entstanden andere Schwierigkeiten. Da z. B. ein Teil der Papiercharge nicht vollständig
entfasert ist, sind viele Papierstücke in ihrer Größe vergleichbar mit den Bruch- oder Teilstücken
des Kunststoffs und können durch das Sieb nicht leicht separiert werden. Dieses Problem kann
dadurch gelöst werden, daß man die vermischten Fasern und Fragmente der Behandlung in einer Vorrichtung
unterzieht, die ihrer Art nach als Entstipper bekannt sind, die das Papier ohne eine vergleichbare
Verminderung der Teilchengrößen des Kunststoffs entfasert, aber eine solche Behandlung hat einen
schlechten Wirkungsgrad, da die Entfaserungsvorrichtung sowohl den Kunststoff, die Papierstücke, als
auch das fertig entfaserte Papier handhaben, muß, mit dem Ergebnis eines verschwenderischen Energieverzehrs.
Man ging diese verschiedenen Probleme in der Vergangenheit durch eine Vielzahl von Anlagen und Behandlungen
an, aber im allgemeinen haben die versuchten Lösungen zu relativ komplexen Anlagen geführt, die grobe und
feine Siebe mit Entfaserungsvorrichtungen einschließen,
welche zur Aufnahme der von den Sieben zurückgehaltenen
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Materialien angeschlossen sind und zum Zurückgeben der resultierenden, durchgelassenen Materialien
zum wiederholten Sieben, wie z. B. in der vorstehend genannten US-Patentschrift 3 736
gezeigt ist. Das Nettoergebnis sind erhebliche Anfangsinvestitionskosten und laufender hoher
Energiebedarf.
Die Erfindung richtet sich auf die Schaffung von Verfahren zur Bereitung von Abfallpapier
für die Wiederverwendung, die mit einer sehr vereinfachten Anlage mit relativ niedrigen Investitionskosten
und vom Standpunkt der Ergebnis-
mit se als auch hinsichtlich des Energiebedarfs meinem
hohen Wirkungsgrad durchgeführt werden können. Diese Vorteile und Merkmale erreicht man durch
solche Anordnungen und eine solche Steuerung der unterschiedlichen Stationen in der Anlage, daß
der Pulper nur zum Auflösen verwendet wird, statt daß er für die vollständige Zerfaserung oder Defibrierung
des Papier verwendet wird, und der aufgelöste und durch Zentrifugalkraft gereinigte
Schlamm wird dann bei hoher Konsistenz bzw. Stoffdichte und mit einer hohen Zurückhaltegeschwindig-
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keit gesiebt oder gesichtet, um ein solches Papier zu separieren, wenn es im wesentlichen von dem
Kunststoff und dem verbleibenden Papier defibriert worden ist, und das durch das Sieb zurückgehaltene
Material wird dann zu einem Entstipper geführt, von dem das durchgelassene Material in der Anlage
rezykliert oder umgewälzt wird.
Wenn die Anlage in der beschriebenen Weise angeordnet und betrieben wird, arbeitet jeder Teil der Vorrichtung
mit höchstem Wirkungsgrad, das Kunststoff- oder andere zurückgehaltene Material sammelt sich
nicht im Pulper an, nur eine Siebstation ist erforderlich, das in dem Pulper zerfaserte Und durch das
Sieb durchgelassene Papier läuft am Entstipper vorbei, und dieser befaßt sich deshalb in erster Linie
nur mit Kunststoff. Beim Versuchsbetrieb ist die Erfindung erfolgreich mit einem Sieb praktiziert
worden,welches sich mit dem aufgelösten Schlamm
bei Konsistenzen in der Höhe von 3 bis 5 % befaßt und so aufgebaut und gesteuert ist, daß nur im wesentlichen
vollständig defibriertes Papier durchgelassen und etwa 20 bis 80 %seines Beschickungsflusses
zurückgehalten wird. Die anfänglich durch dieses Sieb durchgelassene Faser wird deshalb nicht weiter in dem
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ßntstipper behandelt, mit dem Ergebnis, daß sie weniger Feinstoffe und proportional mehr lange
Fasern als Pulpen aufweist, die aus Abfallpapier mit herkömmlichen Verfahren hergestellt sind. Zusätzlich
enthält sie im wesentlichen weniger feinen Schmutz als der Stoff, der in einem herkömmlichen
Abfallpapiersystem verarbeitet worden ist.
Zusätzlich zu der verbesserten Qualität der durch die erfindungsgemäße Praxis wieder aufbereiteten
Faser ergeben sich bedeutende Vorteile gegenüber der konventionellen Praxis durch die verminderten
Betriebskosten und die äußerst wirksame Verwendung der Lei jeder Station verwendeten Vorrichtung. Dies
kann schnell durch Vergleich mit zwei typischen Anlagen oder Betriebsarten, die bekannt sind, und
als Anlagen A und B zur Bequemlichkeit bezeichnet sind, gezeigt werden.
In der Anlage A hat der Pulper gewöhnlich in seiner Extraktionsplatte Löcher von 9,53 mm (3/8 Zoll) und
erfordert etv/a 0,75 kW (1,25 horsepower per ton) pro 0,9 t pro Tag Eintrag, um das Papier und den Kunststoff
in hinreichender Weise für den Durchgang durch derartige Löcher zu reduzieren, d. h. insgesamt 186,52 kW
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für eine 181,44 t pro Tag Anlage (250 horsepower für eine 200 t pro Tag Anlage). Der durch diese
Löcher extrahierte Schlamm wird dann gewöhnlich in einem Entstipper behandelt, welcher den gesamten
Strom aufnimmt, und er erfordert pro Tag etwa 2,238 kW pro 0,9 t (3 horsepower per ton). Die gesamte
Defibrierungsenergie beträgt deshalb 634,16 kW (850 horsepower) für diese zwei Teile der Vorrichtung
ineiner 181,44 t-(200 ton) pro Tag Anlage.
In der Anlage B hat der Pulper 3,18 mm Löcher (1/8
Zoll Löcher) in seiner Extraktionsplatte und erfordert gewöhnlich pro Tag etwa 1,865 kW pro 0,9 t
(2,5 horsepower per ton), um das Papier genügend zu zerfasern, damit es durch diese feinen Löcher geht.
Kunststoff und anderer schwimmender Abfall ist jedoch nicht ebensogut auf kleine Teilchengrößen aufgeschlossen,
und getrennte Abzieheinrichtungen für solche Verunreinigungen erfordern pro Tag etwa 3,73 kW
pro 0,9 t (1/2 horsepower per ton). Somit beträgt die gesamte für den Pulper und die Hilfsschmutzabziehanlage
benötigte Energie in einem 181,44 t (200 ton) pro Tag System im Mittel 447,64 kW (600 horsepower), aber
der Entstipper trägt dann eine erheblich geringere Last in der Größenordnung von 74,61 kW (100 horsepower)
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— Q —
Die Gesamtdefibrierungsenergie beträgt daher 522,25 kW (700 horsepower) für die zwei Teile
der Vorrichtung in einer pro Tag Anlage von 181,44 t (200 ton).
Bei einer vergleichbaren Anlage gemäß der Erfindung ist der Pulper mit einer Extraktionsplatte
ausgestattet, die relativ große Löcher aufweist, ζ. ß. mit einem Durchmesser von 12,7 mm bis 50,8
mm (1/2 bis 2 Zoll), wobei 2,54 cm (1 Zoll) typisch ist. Die Reduktion oder Verminderung des Abfallpapiers
in Teilchengrößen, die durch diese großen Löcher durchgehen können, ist in erster Linie eine
Auflösetätigkeit, für welche der Pulper mit höchstem Wirkungsgrad arbeitet und nur etwa 0,746 kW pro
0,9 t (1 horsepower per ton) pro Tag oder insgesamt 149,21 kW (200 horsepower) für eine 181,44 t (200 ton)
pro Tag Anlage erfordert.
Erfindungsgemäß wird der sich ergebende extrahierte Schlamm durch Zentrifugalkraft gereinigt, um die
spezifisch schweren Verunreinigungen zu entfernen, wie es herkömmlich ist, und der gesamte gereinigte
Strom wird mit geringer oder ohne Verdünnung mittels eines Siebes gesiebt, welches nur im wesentlichen
ganz zerfasertes oder defibriertes Papier
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durchläßt, d. h. durch Schlitze in der Größenordnung
von 0,56 mm Breite (0,22 Zollbreite) oder
Löcher mit einem Durchmesser von 1,57 mm (0,062 Zoll), dieses Sieb wird zum Zurückhalten gesteuert, welches
Verhältnis des Schlammes auch immer notwendig ist, um das Sperren seiner Perforationen durch zurückgehaltene
Materialien zu verhindern, was normalerweise von 30 bis 50 % geht, aber auch bis zu 20 % herunter oder
80 % hinaufreichen kann, je nachdem, wie schmutzig die Charge ist. Nur diese zurückgehaltene Strömung
vom Sieb erfordert die Behandlung in einem Entstipper, so daß trotz der Tatsache, daß der Entstipper noch
pro Tag 2,23 8 kW pro 0,9 t (3 horsepower per ton) wie in dem System A erfordern kann, wenn er nur 50 %
des Stromes von dem Pulper zu handhaben hat, der nur 223,82 kW (300 horsepower) in einer 181,44 t -(200 ton)
pro Tag Anlage erfordert, und möglicherweise weniger, je nach dem zurückgehaltenen Fluß von dem Sieb, z. B.
134,29 kW (180 horsepower) für einen 30 % Strom.
Also kann eine erfhdungsgemäß betriebene Anlage dieselben
Defibrierungsergebnisse mit nur 373,04 kW (500 horsepower) erreichen, was in der Anlage B
522,25 kW (700 horsepower) und in der Anlage A 596,86 kW (9800 horsepower) erfordern würde. Als allgemeine
Regel kann deshalb festgestellt werden, daß in erfin-
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dungsgemäßen Anlagen die für die anfängliche und weitere Verkleinerung der Teilchengröße erforderliche
Leistung aufgeteilt ist in einem Verhältnis der Pulpenleistung zur Entstipperleistung von 1,5
oder v/eniger.
Zusätzlich zu diesen Leistungsverbrauchersparnissen sorgt die Erfindung für bedeutende Investitionskostenersparnisse. Da insbesondere der Pulper nur
den Eintrag auflösen muß, und ihn nicht im wesentlichen vollständig defibrieren muß, ist die Verweiloder
Reaktionszeit im Pulper im Gegensatz zu der üblichen Praxis beachtlich vermindert. Dies bedeutet
seinerseitsf daß ein kleinerer Pulper den gleichen
Tagesdurchsatz schafft, wobei sich Investitionsersparnisse am Pulper selbst und bei seinem Antrieb
ergeben. Da ebenso der Entstipper nur einen Bruchteil oder eine Fraktion des Austragstroms vom Pulper zu
handhaben hat, kann erfolgreich eine kleinere Einheit verwendet werden, statt daß die Größe benutzt wird,
die zur Behsälnng des ganzen Austrage des Pulpers
notwendig ist.
Ein besonders erheblicher Beitrag zur Investitionsersparnis leitet sich von der Erkenntnis ab, daß es
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praktisch ist/ nur ein Sieb zu verwenden, um sich mit der gereinigten Strömung aus dem
Pulper mit Aufschließkonsistenz zu befassen und nur eine Faser mit Teilchengrößen durchzulassen,
für welche die herkömmliche Anlage aufeinanderfolgende Grob- und Feinsiebstationen erfordert.
In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß auch ein anderer bedeutender Beitrag zu den wirtschaftlichen
Anfangskosten sowie den Betriebskosten von der tatsächlichen Beseitigung der Notwendigkeit
herrührt, den Schlamm vor den Sieben zu verdünnen und deshalb vor der Speicherung oder
Ablagerung zu verdicken. Diese Vorteile kommen alle aus der Praxis der Erfindung, nach welcher
der Eintrag von dem Pulper durch die Reinigungs-, Sieb- und Entstipperstufen ohne erhebliche Konsistenzveränderung
von dem anfänglich in dem Pulper befindlichen Bereich fortschreitet.
Die Erfindung kann demgemäß zusammengefaßt werden als ein Verfahren zur Vorbereitung von Abfallpapiermaterialien
für die Wiederverwendung und Anlage zur Ausführung des Verfahrens, bei welchem die nachfolgenden
Hauptschritte oder Stationen die folgenden Merkmale aufweisen:
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a) Auflösen (in pumpfähige Suspension überführen) der gemischten Altpapiermaterialien unter gesteuerten
Bedingungen derart, daß das Material, sobald seine Teilchengröße hinreichend reduziert
ist, so daß es durch die ausgewählten, relativ großen Extraktionslöscher hindurchgeht, aus der
Auflösezone extrahiert wird, wobei somit nur ein Bruchteil der Leistung verwendet wird, wie zur
vollständigen Zerfaserung.oder Defibrierung erforderlich
wäre;
b) Zentrifugalreinigen des extrahierten Schlammes, wenn er auereichend spezifisch schwere Verunreinigungen
enthält, um das Bedürfnis zu schaffen, sie vor dem Sieben zu entfernen;
c) Sieben des gereinigten Schlammes mittels Feinsiebperforationen
derart kleiner Größe, daß nur das im wesentlichen vollständig zerfaserte oder defibrierte
Material durchgelassen wird und 20 bis 80 % der Beschickung zurückgehalten wird;
d) Entstippen nur des im Verlaufe des Siebschrittes zurückgehaltenen Stromes, wodurch nur ein Bruchteil
derjenigen Leistung erforderlich ist, die
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zum Entstippen des gesamten gereinigten Stromes aus der Pulpen- oder Aufschließstation erforderlich
wäre;
e) Sieben des Ausgangs des Entstippers in einem Schluß- oder Nachsieb; und
f) Zurückführen der durchgelassenen Strömung aus dem Nachsieb zur Beschickungsleitung zum Hauptsieb,
direkt oder über den Pulper.
Aus dieser Zusammenfassung erkennt man, daß die Erfindung zum Teil wegen ihrer Wirksamkeit auf die Tatsache
abgestellt ist, daß das Auflösen des Altpapiermaterials in ausreichender Weise für die Extraktion durch Löcher
mittlerer Größe, z. B. 2,54 cm (1 Zoll), im wesentlichen zur vollständigen Defibrierung des Hauptteils des Papieres
führt, und ein bedeutender Vorteil bei der Praxis gemäß der Erfindung besteht darin, eine überschüssige
Bearbeitung des schon defibrierten Materials minimal zu halten, was sonst auftritt, wenn der gesamte Strom
vom Pulper zur Vorbereitung des Siebes dem Entstippen unterworfen wird. Da mit anderen Waten der Hauptteil
der Materialien, die im wesentlichen während des Auflösens defibriert werden, bei der primären Siebstation
durchgelassen wird und deshalb nicht einer weiteren
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Defibriertätigkeit unterworfen wird, verhindert
die erfindungsgemäße Praxis sowohl die Verringerung
der Fasern, die sich aus einer übermäßigen Behandlung ergeben könnte, als auch de Erzeugung
unnötiger großer Mengen von Papierfeinstoffen oder feinem Schmutz bzw. Schlamm.
Diese praktischen Vorteile bei der verbesserten Menge der Endprodukte werden durch die Erfindung
zusätzlich zu den erheblichen Energieverbrauchseinsparungen für die Schritte des Auflösens und
Entstippens vorgesehen, sowie auch die äußerst wirksame Verwendung der Leistung für diese beiden
Stufen. Ein weiterer bedeutender Vorteil ergibt sich aus der bevorzugten Praxis gemäß der
Erfindung, wobei die Konsistenz des Eintrages näherungsweise in demselben Prozentsatzbereich
von der Auflösebehandlung bis zur Siebstufe erhalten wird. Hierdurch wird nicht nur der Wasserbedarf
der Anlage minimal gehalten, sondern es erübrigt sich auch die Notwendigkeit, vor und
nach der Siebstufe zu verdünnen und einzudicken.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus
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der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der einzigen Zeichnung, die ein Flußdiagramm
mit einer Vorrichtungsanlage für die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt.
Die in Figur 1 gezeigte Anlage ist eine bevorzugte Ausfuhrungsform der Erfindung und weist
in ihrer Auflösestation einen Pulper mit einem Behandlungskessel, Behälter oder Trog 10 auf,
in dem sich ein Rotor 11 über einer mit Perforationen
geeigneter Größe versehenen Extraktionsplatte 12 dreht, wobei die Perforationen für die
Zwecke der Erfindung relativ groß sein sollten, nämlich in der Größenordnung eines Durchmessers
von 2,54 bis 5,08 cm (1 bis 2ZoIl). Ein Förderer
13 trägt das Altpapiermaterial zu dem Trog 10, und es versteht sich, daß diese Charge aus ihrem Gesamtbereich
Altpapier ausgewählt werden kann, welches Materialien von im Handel befindlichen "Altpapier"
bis städtischem Festabfall aufweist. Eine Grobstoffaustragsvorrichtung 15 ist neben dem Trog
angeordnet und steht mit diesem über eine Leitung 16 in Verbindung, und Wasser wird kontinuierlich
zu dem Trog durch eine Rohrleitung 18 über die Grobstoff-Austragvorrichtung 15 und ihre Verbindungsleitung
16 in den Trog 10 hinein zugeführt.
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Bevorzugte Beispiele von Pulpern, die für die Verwendung in dieser Station geeignet sind,
sind in den US-Patentschriften 3 339 851 und 3 595 488 gezeigt, und Einzelheiten der Grobstoff-Austragvorrichtung
sind in der US-Patentschrift 3 549 092 gezeigt. Die wesentlichen Eigenschaften des Pulpers bestehen darin, daß
vermischte Altpapiermaterialien und Wasser mechanischen und hydraulischen Scherkräften und
mechanischem Aufprall ausgesetzt werden können, wodurch schnell und wirksam der Feststoff in dem
Trog zu Bruchstücken zerkleinert wird, welche durch die Perforattnen in der Extraktionsplatte 12 hindurchgehen
können.
Der Pulper 10 arbeitet kontinuierlich, wobei zusätzlich Altpapier und Wasser mit Geschwindigkeiten
zugesetzt werden, die den Feststoffgehalt der Mischung in dem gewünahten Bereich halten, wobei
zwei bis acht Prozent praktisch und 3 bis 5 % aus praktischen Gründen bevorzugt sind. Ein Schlamm
aus Wasser und Bruchstückmaterial wird kontinuierlich unten aus der Extraktionsplatte 12 durch eine
Pumpe 20 abgezogen, und wenn dieser Schlamm eine beachtliche Menge spezifisch schwerer Verunreinigungen,
wie z. B. Metall oder Glas aufweist, was
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man erwarten kann, wenn die Charge städtischer Abfall ist, wird er vorzugsweise von der Pumpe
20 zum Entfernen der spezifisch schweren Verunreinigungen einer Zentrifugalreinigungsvorrichtung
22 zugeführt, um die nachfolgende Siebung zu vereinfachen und eine mögliche Beschädigung
des Siebea zu verhindern.
Ein gereinigter Schlamm von der Reinigungsvorrichtung 22 enthält einen beachtlichen Anteil
relativ großer, nicht defibrierter Papierstücke und Kunststoffstücke und dergleichen vergleichbarer
Größe, wenn aber die anfängliche Auflösetätigkeit in einem Pulper mit den oben-stehenden
Merkmalen ausgeführt wird, ergibt sich auch, daß ein Hauptteil des Papiers im wesentlichen vollständig
defibriert wird. Die Erfindung sorgt deshalb dafür, statt daß eine Reihe von Grob- und
Feinsiebtätigkeiten und Verdünnungskonsistenzen vorgesehen sind, daß dieser Schlamm sogleich
und bei seiner aufrechterhaltenen hohen Konsistenz oder seinem hohen Feststoffgehalt einer Siebtätigkeit
ausgesetzt wird, die sich bei dem Durchlassen mindestens des Hauptteils des im wesentlichen
vollständig defibrierten Papiers und dem Zurück-
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halten von nicht defibrierter Papierteile, Kunststoff- und anderen Stücken zurückgehaltenen
Material ergibt.
Äußerst wirksame Ergebnisse erhielt man in der Praxis gemäß der Erfindung bei einer Anlage,
wie sie hier dargestellt ist, wobei das Sieb 25 gemäß den in den USA anhängigen Patentanmeldungen
mit den Aktenzeichen 288 288 und 288 293, beide am 12. September 1972 in USA
eingereicht, aufgebaut sind oder eine Konstruktion gemäß der auch in Deutschland anhängigen Patentanmeldung
von David E. Chupka und Peter Seifert (Docket 5856) haben. Das Sieb 25 weist also gemäß
Darstellung ein Hauptgehäuse 30 mit einer tangentialen Einlaßöffnung 31 an seinem oberen
Ende, eine Auslaßöffnung 32 für durchgelassenen Stoff auf, von welchem eine Leitung 33 zu einer
Speicherbütte oder einem Speicherbehälter 35 führt, und weist eine Aistragsöffnung 36 für
durchgalassenen Stoff auf, die mit einem Steuerventil 3 7 für die Regulierung der relativen
Mengenverhältnisse des Stromes durch die Durchlaß- und Zurückhalteöffnungen versehen ist.
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In dem Gehäuse befindet sich ein Siebzylinder 40, und ein Rotor 41 arbeitet in dem Zylinder 40 und
trägt nach innen von der Oberfläche des Siebzylinders in einem wesentlichen Abstand angeordnete
Schaufeln 42, wobei der Abstand im Bereich zwischen 4,763 mm und 12,7 mm (3/16 bis 1/2 Zoll)
liegt. Wie in den vorstehend genannten Anmeldungen beschrieben, können die Perforationen in dem Siebzylinder
40 Schlitze aufweisen, die axial von dem Zylinder oder den zylindrischen Löchern verlaufen.
Für die Zwecke der Erfindung sollte die Größe der Perforationen in dem Siebzylinder 40 so bemessen
sein, daß nur im wesentlichen vollständig defibriertes Papier und Teilchen gleicher Größen durchgelassen
werden, und bevorzugte Ergebnisse erhielt man bei der Praxis der Erfindung mit einem Sieb, das
in der beschriebenen Weise aufgebaut war, wobei diese Perforationen Schlitze mit einer Breite in
der Größenordnung von 0,56 mm (0,022 Zoll) oder Perforationen mit einem Durchmesser in der Größenordnung
von 1,57 mm (0,062 Zoll) sind, d. h. im Bereich von etwa 1,27 bis 2,01 mm (0,050 bis 0,079
Zoll). Im Betrieb eines solchen Siebes wird der Rotor 41 mit einer relativ hohen Geschwindigkeit
angetrieben, wobei Schaufelgeschwindigkeiten in
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der Größenordnung von 914 bis 3 048 m/Min. (3000 bis 10 000 Fuß/Min.) auftreten, wobei
die höchsten Geschwindigkeiten für die Handhabung des hereinkommenden Stoffes hoher
Konsistenz im Bereich von 3 bis 5 % am besten sind.
Unter diesen Umständen bilden die sich drehenden Schaufeln eine rohrförmige Stoffschicht in
dem Raum zwischen sich und der Sieboberfläche und erzeugen ein im wesentlichen tangential ausgerichtetes
hydraulisches Scherfeld in dieser rohrförmigen Schicht, in welcher die Schergeschw~indigkeiten
ausreichen, um längliche Teilchen im allgemeinen tangential zum Siebkörper auszurichten, so daß diese an den Perforationen
vorbei statt durch diese hindurchfließen, flicht defibrierte Papierstücke bleiben deshalb in dem
Siebkörper für den Durchgang durchöie Auslaßöffnung 36, und das Ventil 37 wird zur Aufrechterhaltung
einer hohen Zurückhaltegeschwindigkeit eingestellt, nämlich im Bereich von etwa 20 bis
80 %, je nachdem, wie schmutzig oder verschlammt der Stoff ist, so daß eine minimale Neigung für
die nicht defibrierten Papierteilchen besteht,
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die Siebperforationen zu versperren.
Der Rückhaltestrom vom Sieb 25 enthält deshalb die nicht defibrierten Papierstücke und das
Kunststoff- und andere zurückgehaltene Materialien, welche für das Durchgehen durch das Sieb 25 zu klein
sind, und dieser Rückhaltestrom wird zu einem Entstipper 44 geeigneter Konstruktion geführt, z. B.
als Scheiben-Refiner aufgebaut ist. Allgemein scheint es, daß wenn die Konsistenz bzw. die
Dichte des Stoffes, der dem Sieb 25 zugeführt ist, sich im Bereich zwischen 3 und 5 % befindet, der
Rückhaltestrom einen recht hohen Feststoffgehalt hat,
der sich nämlich im Bereich zwischen 4 und 7 % oefindet und zu Zwecken der Defibrierung gut ausreicht.
Der Strom vom Entstipper 44 wird vorzugsweise einem Endsieb 45 beliebiger geeigneter Art zum Entfernen
des nicht defibrierten Materials zugeführt, was mindestens den Hauptteil des Kunststoffs und auch einen
Großteil des Schmutzes oder Schlammes und anderen Rückhaltematerials aufweist. Beispielsweise kann das
Sieb ein vibrierendes flaches Bettsieb der Jonsson- Art sein mit Perforationen, die größer als beim
Sieb 25 sind, z. B. 3,175 mm (1/8 Zoll), und das
Material
zurückgehaltene/oder der Ausschuß wird von dort
zurückgehaltene/oder der Ausschuß wird von dort
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bei 46 ausgetragen. Der durchgelassene Strom
aus dem Sieb 45 benötigt kein weiteres Aufschließen und kann bei 47 zur Zuführleitung
zum Sieb 25 entweder aufstromig oder abstromig der Reinigungsvorrichtung 22 zurückgeführt
werden, wenn aber das Sieb 45 ein großes Volumen Verdünnungswasser für geeigneten Betrieb
erfordert, wie es bei einem Jonsson-Sieb der Fall ist, sollte mindestens ein beachtlicher
Teil des Durchlaßstromes zum Pulper 10, wie bei 48 gezeigt ist, rezykliert werden, um
den geeigneten Wasserausgleich in der Anlage aufrechtzuerhalten. Der gesiebte Stoff aus dem
Behälter 35 ist fertig für die Veredelung oder eine andere Behandlung bei der Vorbereitung zur
Wiederverwendung.
In der Zeichnung ist also eine sehr vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung dargestellt, mit
dem Vorteil, nämlich der Einfachheit der Anlage im Vergleich zur herkömmlichen Praxis, insbesondere dadurch, daß sie nur ein Gerät für jede gegebene Funktion aufweist, d. h.einen einzigen Pul
per für die gesamte Auflösetätigkeit, einen einzigen
Entstipper für jede notwendige Art von Defibrierung
und ein einziges Sieb für die Haupt-.
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oder primäre Siebtätigkeit. Ferner besteht einer der praktischen Vorteile gemäß der Erfindung darin,
daß diese Endsiebstation die Hauptstation zur Beseitigung der zurückgehaltenen Stoffe aus
dem System ist, statt daß aus jedem der Vielzahl von Sieben diese Stoffe aus der Anlage eliminiert
werden müssen, wie wenn nacheinander feinere Siebe in Reihe verbunden sind. Der zurückgehaltene
Strom aus dem Sieb 45 kann deshalb erheblich sein, nach oben von 10 % von der ursprünglichen Charge
des
betragen, je nach der anfänglichen Qualität/Altpapiermaterials, und sehr hoch sein, wenn die
Charge städtischen Abfall aufweist.
Aus der Zeichnung geht ferner hervor, daß aufgrund der Benutzung der Vorrichtung, mit der man sich mit
dem Reinigen und Sieben befassen kann, ohne daß eine Verdünnung des Eintrages erforderlich ist, es
möglich ist, die Verdünnungsstufen zu eliminieren, die zu der Notwendigkeit einer Eindickungsstufe
vor dem Ablagern des gesiebten Stoffes führen würden, wodurch weiterhin ein Beitrag zur Wirtschaftlichkeit
des Gerätes sowie zu den für den Betrieb erforderlichen Wassermengen geleistet ist.
Möglicherweise leitet sich das vorstehende Merkmal
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der Erfindung von der Erkenntnis ab, daß es möglich und praktisch ist, ein einziges Sieb zur
Handhabung des gesamten Ausgangs des Pulpers zu verwenden und die Siebtätigkeit auf die Feinsiebung
bei hohem Feststoffgehalt bzw· hoher Konsistenz zu beschränken. Diese Erkenntnis führt
nicht nur zu einer Wirtschaftlichkeit der Investitionskosten und dem Betriebsaufwand, sondern
es wird auch deshalb, weil es zur Aufnahme des größten Mengenverhältnisses der Faser direkt
von den anfänglichen Auflöse- und Reinigungsstufen führt, ein Produkt erzeugt, das gekennzeichnet ist
durch einen höheren Prozentsatz langer Fasern und einem niedrigeren Prozentsatz von Feinstoffen als
bei der herkömmlichen Praxis, was seinerseits einen, Beitrag zur verbesserten Festigkeitseigenschaft
der eingetragenen Pulpe leistet. Möglicherweise liegt eine gleiche Bedeutung in der Tatsache, daß
dieses Verfahren in großem Maße das Reinigen des Eintrages veKLnfacht, da es die Freisetzung des
feinen Schlammes oder Schmutzes in dem Zufuhrstrom zum Hauptsieb minimal macht und viel des in dem
Entstipper freigesetzten Schmutzes oder Schlammes aus der Anlage durch das Endsieb 45 eliminiert wird.
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Die Qualität der durch die Erfindung erhaltenen Ergebnisse sind besonders hervorstechend, wenn
man beachtet, daß die Anfangsbehandlung des Eintrages auf das Auflösen im Pulper begrenzt ist,
statt der vollständigen Defibrierung und daß dies seinerseits zur Extraktion von Materialstücken
aus dem Pulper, wie z. B. Kunststoff und feuchtem festen Papier führt, welches sich
im Pulper ansammeln würde, wenn Extraktionslöcher kleinerer Größe benutzt würden. Es ist besonders
wichtig, daß diese Ergebnisse erreicht werden können, da - wie oben dargelegt - die Verwendung
großer Extraktionslöcher zusammen mit dem Feinsieben vor dem Entstippen die Betriebskosten
sowohl des Pulpers als auch des Entstippers minimal halten. Weitere Kostenvorteile ergeben sich auch
aus der Tatsache, daß die hohe Durchsatzrate einer erfindungsgemäßen Anlage es praktisch macht, kleinere
Geräteteile zu verwenden als für die gleiche Tonage pro Tag bei der herkömmlichen Praxis erforderlich
wäre. Dies führt seinerseits zu weiterer Wirtschaftlichkeit bei den anfänglichen Gerätekosten und dem
Raumbedarf und auch zu einem Grad der Vereinfachung, durch welche der Bedarf an Menschenkraft minimal
wird und sich eine Atomation ermöglicht mit ihren sich daraus ergebenden Ersparnissen.
(Deflaker = Entstipper)
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Claims (10)
- P atentansprüche(ΐ. Verfahren zur Behandlung von Altpapier mit Materialien zur Wiederaufbereitung von Papierfasern daraus zur Wiederverwendung, gekennzeichnet durch folgende Schritte:a) Zuführen des Materials in Wasser zu einem Behälter mit Geschwindigkeiten, bei denen der Feststoffgehalt der sich ergebenden Suspension im Bereich von etwa 2 bis 8 % gehalten wird,b) Kontinuierliches Aufschließen der Suspensionin dem Behälter zur Reduzierung der Materialien in Bruchstücke,c) Kontinuierliches Extrahieren eines Schlammes, der Flüssigkeit und die Fragmente oder Teilstücke aufweist, aus dem Behälter durch Löcher in der Größenordnung von 12,7 mm bis 50,8 mm im Durchmesser (1/2 bis 2 Zoll),509810/0816d) Sieben des Schlammes durch relativ feine Perforationen, deren Größe für das Durchlassen nur des im wesentlichen ganz defibrierten Papiers ohne dessen vorläufiges Sieben bemessen sind,e) Steuern der durchgelassenen und zurückgehaltenen Ströme aus der Siebstufe zur Aufrechterhaltung mindestens näherungsweise 20 % der Festmaterialien in dem Schlamm in dem sich ergebenden zurückgehaltenen Strom,f) Defibrieren des Stromes der zurückgehaltenen Materialien,g) Abführen oder Aussondern eines Hauptteils der nicht faserigen Bestandteile aus den sich ergebenden defibrierten Materialien undh) nochmaliges Sieben des verbleibenden Materials,
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungserfordernisse für die Aufschließ- und die Fibrierstufe zir Gewährleistung eines Ver-509810/0816hältnissen von nicht mehr als etwa 1,5 von Aufschließleistung zu Defibrierleistung gesteuert werden.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieben und Defibrieren ohne wesentliche Verdünnung des Schlammes ausgetragen werden.
- 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der extrahierte Schlamm zentrifugalgereinigt wird, um die spezifisch schweren Materialien aus ihm vor der Siebstufe zu entfernen.
- 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,· daß die feinen Perforationen Schlitze mit einer Breite in der Größenordnung von 0,56 mm (0,022 Zoll)sind.
- 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feinen Perforationen kreisförmige Löcher mit einer Durchmesserbreite in der Größenordnung 1,57 mm (0,062 Zoll) sind.
- 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Sieben.und Steuern kontinuierlich der gereinigte Schlamm einem Ende einer Zuführkammer zugeführt wird, deren eine Wand einen zylindrischen Sieb-509810/0816körper mit einer Vielzahl von Schlitzen aufweist, die sich im allgemeinen parallel zu "seiner Achse erstrecken, eine Druckdifferenz von der Zuführkammer zu der Durchlaßseite des Siebkörpers aufrechterhalten wird, um den Durchgang des durchgelassenen Materials durch die Schlitze hervorzurufen, der Schlamm in der Zuführkammer zur Bildung einer rohrförmigen Schicht erheblicher Dicke und im wesentlichen derselben Länge wie der Siebkörper unmittelbar neben derin
Oberfläche desselben/der Zuführkammer veranlaßt wird, ein im wesentlichen tangential ausgerichtetes hydraulisches Scherfeld in der rohrförmigen Schlammschicht mit Schergeschwindigkeiten erzeugt wird, die ausreichend hoch sind, damit die länglichen Teilchen im allgemeinen tangential zu dem Siebkörper ausgerichtet werden und deshalb an den Schlitzen vorbei und nicht durch diese hindurchfließen, und von dem anderen Ende der Siebkammer etwa 20 bis 80 % des Schlammes mit diesen länglichen Teilchen abgezogen wird. - 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Sieben und Steuern der gereinigte Schlamm kontinuierlich einem Ende der Zuführkammer zugeführt wird, deren eine Wand einen zylindrischen509810/08162U0393Siebkörper aufweist mit einer Vielzahl von im wesentlichen kreisförmigen Perforationen, eine Druckdifferenz von der Zuführkammer zu der Durchlaßseite des Siebkörpers aufrechterhalten wird, um den Durchgang des durchgelassenen Materials durch die Perforationen zu veranlassen, der Schlamm in der Zuführkammer eine rohrförmige Schicht erheblicher Dicke und im wesentlichen derselben Länge wie der Siebkörper unmittelbar neben der Oberfläche des Siebkörpers in der Zuführkammer bilden gelassen wird, ein imvesentlichen tangential ausgerichtetes hydraulisches Scherfeld in der rohrförmigen Schicht des Schlammes mit Schergeschwindigkeiten hervorgerufen wird, die ausreichend hoch sind, um die länglichen Teile sich im allgemeinen tangential zum Siebkörper austreten zu lassen, wodurch diese an den Perforationen vorbei und nicht durch diese hindurchfließenfund von dem anderen Ende der Siebkammer etwa 20 bis 80 % des Schlammes mit diesen länglichen Teilchen kontinuierlich entfernt werden.509810/08162U0393
- 9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Aufschließeinrichtung mit einem Trog (10), eine Zuführeinrichtung (13) für die Materialien und das Wasser zu dem Trog mit Geschwindigkeiten zur Aufrechterhaltung des Peststoffgehaltes der sich ergebenden Suspension im Bereich von etwa 2 - 8 %, eine kontinuierlich arbeitende Aufschließeinrichtung für die Suspension in dem Trog (10) zur Verringerung der Materialien in Bruchteile, eine kontinuierliche Extraktionseinrichtung (12) für den Schlamm mit der Flüssigkeit und den Bruchstücken aus dem Trog (10), wenn der Schlamm durch Löcher mit einem Durchmesser in der Größenordnung von 12r7 bis 50,8 mm (1/2 bis 2 Zoll) hindurchgeht, eine Siebeinrichtung (12) für dwie Aufnahme des Schlammes mit relativ feinen Perforationen mit einer Größenbemessung für das Durchlassen nur im wesentlichen ganz defibrierten Papiers, eine Steuereinrichtung (37) für die durchgelassenen und zurückgehaltenen Ströme aus der Siebeinrichtung zur Erhaltung mindestens etwa 20 % der Festmaterialien in dem Schlamm in dem sich ergebenden zurückgehaltenen(44) Strom, eine Defibriereinrichtung/zur Aufnahme509810/08162U0393der sich ergebenden zurückgehaltenen Materialien(45)aus der Siebeinrichtung, ein Nachsieb/zur Aufnahme der sich ergebenden defibrierten Materialien und zur Abtrennung eines Hauptteils der nicht faserigen Bestandteile aus diesen Materialien und eine Rezyklierexnrichtung für das verbleibende faserige Material, um dieses zu der Siebeinrichtung zu rezyklieren.
- 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch(22)eine Zentrifugalreinigungseinrichtung/ die zwischen dem Trog (10) und dem Sieb (12) zur Entfernung der spezifisch schweren Materialien aus dem extrahierten Schlamm angeordnet ist.509810/0816Leerseite
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