DE2547896B2

DE2547896B2 - Verfahren zur rueckgewinnung von fasern aus faserhaltigem material, wie altpapier, torf, bagasse o.dgl., sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2547896B2
Application number: DE19752547896
Authority: DE
Inventors: Sven-Olof Vaggeryd; Sundman Frey Viking Karhula; Sandberg (Schweden)
Original assignee: Munksjö AB, Jönköping (Schweden); A. Ahlström Osakeyhtiö, Helsingfors (Finnland)
Priority date: 1974-11-07
Filing date: 1975-10-25
Publication date: 1977-09-29
Also published as: NO146645C; CH612707A5; BR7507269A; GB1525947A; CA1078557A; DE2547896A1; NO146645B; JPS5172606A; AT351351B; IT1048768B; NL7512582A; NO753710L; FR2290532B1; JPS553476B2; ATA817575A; FR2290532A1; AU8612375A; DE2547896C3

Description

25 —— bis 30 -—, vorzugsweise 28 —-— , [D \ D \ D

worin D der Durchmesser der Trommel in Metern ist, angetrieben wird.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine rotierende Trommel (1), die mit einem perforierten Mantel (4) und mit als Hebeorgane dienenden, hauptsächlich in der Längsrichtung der Trommel sich erstreckenden Rippen oder Leisten (7) sowie mit einer Rohrleitung (8) für die Zufuhr einer Defibrierungs- oder Auflösungsflüssigkeit versehen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Stirnwand der Trommel mit einer Öffnung versehen ist, durch welche das Fasermaterial zugeführt wird, und daß die entgegengesetzte Stirnwand (3) mit einer Öffnung versehen ist, durch welche die gröbere Fraktion abgeht.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Hebeorgan (7) in Sektionen aufgeteilt ist, welche in der Umdrehungsrichtung der Trommel (1) verschoben sind.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung von Fasern aus faserhaltigem Material, wie Altpapier, Torf, Bagasse od. dgl., wobei die Faserstruktur in nassem Zustand abgebaut wird und gegebenen-

is falls Fremdstoffe freigemacht werden. Ferner betrifft " die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Das Verfahren und die Vorrichtung sind besonders geeignet für die Behandlung von unsortiertem Fasermaterial, das Fremdstoffe enthält, z. B. von solchem Retourpapier, das u. a. mit Kunststoff belegtes Verpackungsmaterial enthält.

Der steigende Verbrauch an Papier hat einen erhöhten Bedarf mit sich gebracht Altpapier als Rohstorf bei der Herstellung des Papier und Kartons zu benutzen. Eine Schwierigkeit bei der Benutzung dieses Rohstoffes liegt darin, daß er sehr heterogen ist. Unsortiertes Altpapier kann u. a. naßfestes und schwer auflösbares Papier, Folien, Metalldrähte und Schnüre, die man entfernen muß, enthalten. Beim Einsammeln

T₁O des Altpapiers können zwar Fremdstoffe ausgeschieden werden, aber ein Teil des Fremdstoffes und der Verunreinigungen kann man erst beim Auflösen des Altpapiers oder in einer späteren Stufe der Behandlung entfernen.

Zum Auflösen des Altpapiers benutzte man bisher im allgemeinen einen Pulper, d.h. eine Vorrichtung bestehend aus einem Behälter, in dem ein mit Flügeln ausgerüsteter Rotor die Flüssigkeit, in der die Defibrierung stattfindet, in Bewegung setzt. Dank der

Einziehwirkung des Rotors strömt das Material gegen das Zentrum des Rotors. Wenn das Material sich gegen die Peripherie des Rotors bewegt, wird es dem Einfluß der Schaufeln des Rotors so ausgesetzt, daß es in Stücke zerrissen wird.

Die Papierstücke werden mit hoher Geschwindigkeit aus dem Rotor geschleudert. Durch die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem aus dem Rotor strömenden Material und dem umgebenden Medium werden Papierstücke den Friktionskräften ausgesetzt, die die Fasern losmachen.

Um eine vollständige Zerfaserung in einem Pulper, der nach dem oben beschriebenen Prinzip arbeitet, hervorzurufen, muß das Altpapier bisher einer langwierigen Behandlung ausgesetzt werden. Das Auflösen erfolgt gewöhnlich bei einer Stoffdichte von 2—3%, weshalb die in dem Pulper umlaufende Flüssigkeitsmenge und die dazu erforderliche Leistung ansteigt.

Im allgemeinen ist die Zerfaserung gerade deshalb nicht vollständig im Pulper, sondern sie wird nur so lange betrieben, bis man einen pumpfähigen Stoff enthält, der zu einem Entstipper geführt wird, wo die Zerfaserung zu Ende gebracht wird.

Das bisher verwendete Verfahren, um Altpapier aufzulösen, und zwar mit Hilfe eines Pulpers, hat

fts gewisse Nachteile. Bei der Behandlung von unsortiertem Altpapier, das z. B. mit Kunststoff beschichtetes Papier enthält, wird die dem Pulper zugeführte Materialströmung Papierstücke enthalten, die nicht

vollständig aufgelöst sind und in dem sich noch Kunststoff befindet. In dem Pulper wirC Kunststoff in kleine Stücke zerrissen, die schwer aus dem System in der nächsten Behandlungsstufe zu entfernen sind. In dem Pulper wird das Altpapier einem Ze-rreißvorgang ausgesetzt, der die Fasern zerstört. In einem kontinuierlich arbeitenden Pulper ist es schwer, alle Fremdkörper zu entfernen, die dort ausgeschieden werden. Das Siebbzw, die Siebtrommel des Pulpers ist mit relativ großen öffnungen versehen, 6—25 mm, weshalb z. B. Heftklammern und andere Metallteile die öffnungen durchlaufen können.

Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, mit dem Fasern aus faserhaltigem Material ,₅ gewonnen werden können, und zwar so, daß das Ausscheiden der Fremdkröper ermöglicht wird, ehe das Fasermaterial einer fortgesetzten Behandlung ausgesetzt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das Fasermaterial in einer rotierenden Trommel mittels Hebeorgane in eine wiederholte Hebe- und Fallbewegung versetzt wird, wobei das Material in zwei Fraktionen so unterteilt wird, daß eine feine Fraktion durch Löcher in der Trommelwand und eine gröbere Fraktion durch eine öffnung in der einen Stirnwand der Trommel abgehen.

Bei der Rotation der Trommel wird das eingeführte Material mitgenommen und von den Rippen der Trommel bis auf ein höheres Niveau angehoben, das oberhalb der Rotationsachse der Trommel liegt, von welchem es auf die unteren Teile des Trommelmantels herabfällt. Die Flüssigkeit für die Defibrierung des Fasermaterials wird fortlaufend in die Trommel eingeleitet und die überschüssige Flüssigkeit fließt durch die Löcher in der Trommelwand ab. Wenn das Fasermaterial in die Trommel eingeführt wird, durchläuft es zuerst eine Wässerungsstufe. Das durchtränkte Fasermaterial fällt und schlägt gegen das untere Teil des Trommelmantels, wobei die Faserverbindungen gelöst werden, die Fremdstoffe dagegen unbeeinflußt, fest bleiben. Losgemachte Fasern und Faserklumpen, die durch die Löcher im Trommelmantel passieren können, gehen mit der Üefibrierungsflüssigkeit in eine Rinne ab, die unterhalb der Trommel gelegen ist.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung gekennzeichnet. Insbesondere läßt sich dann, wenn eine geeignete Drehzahl im Verhältnis zum Durchmesser der Trommel gewählt wird, erreichen, daß das Fasermaterial bis nahe an den höchsten Punkt der Trommel mitgenommen wird.

Die Erfindung ist neben der Wiederaufbereitung von Altpapier auch für andere faserhaltige Materialien brauchbar. Torf, der aus einem natürlichen Sumpf herausgenommen wird, enthält 85—95% Wasser sowie Steine, Wurzeln und Wurzelfasern. Um den Torf in eine pumpfähige Form umzuwandeln, hat man ihn bisher im allgemeinen in einem Pulper aufgelöst, wo er in eine Suspension mit einem Trockengehalt von kleiner als 5% verdünnt wurde, die man später entwässerte. Da der r,₀ Torf schwierig zu entwässern ist, ist es wünschenswert, daß so wenig Wasser wie möglich zugesetzt wird. Damit der Rotor des Pulpers nicht demoliert wird, muß der Torf vor der Behandlung grobgereinigt werden.

Es hat sich gezeigt, daß die Auflösung des nassen Torfes und die Ausscheidung der Trockensubstanz aus gröberen Bestandteilen besonders wirkungsvoll in der rotierenden, perforierten Trommel erfolgt, ohne eine Grobreinigung durchführen zu müssen. Wenn der Trockengehalt des Torfes 10% übersteigt, wird Verdünnungsflüssigkeit zugesetzt. Bei der Behandlung in einer Trommel wird die feste Struktur des Torfes abgebaut, wobei der freigelöste Torf durch die Löcher an dem Mantel der Trommel ausgeht, während Steine, Wurzeln und Wurzelfasern in der Trommel bleiben und können an dem Austragende der Trommel entfernt werden. Dabei enthält man einen pumpfähigen Stoff mit einem Trockengehalt bis zu 10%.

Die Bagasse, die man erhält, wenn Zucker extrahiert und aus Zuckerrohr ausgepreßt wird, kann zur Zelluloseherstel'ung verwendet werden. Sie besteht zu etwa ²Iz (auf Trockensubstanz gerechnet) aus Fasern, die für Zelluloseherstellung geeignet sind und zu etwa '/3 aus Markzellen, die nicht für diesen Zweck geeignet sind. Um die Markzellen zu entfernen, die sich hauptsächlich in der Mitte des Zuckerrohrstengels befinden, hat man die Bagasse früher in Energie schluckenden Maschinen, wie Hammermühlen oder Pulper behandelt. Es hat sich gezeigt, daß die Separierung der Zellulosezellen aus den Markzellen überraschend leicht in der rotierenden Trommel mit dem perforierten Mantel erfolgt. Kurze Markzellen werden mit Wasser durch die Löcher der Trommel heruntergespült, und Zellulosefasern werden in der Form von Splittern am einen Ende der Trommel herausgenommen. In der Trommel werden auch Epidermiszellen abgegriffen, die eine wachshaltige Oberflächenschicht am Stengel bilden und nachteilig bei der Zelluloseherstellung wirken.

Die Spülflüssigkeit läßt man vorzugsweise zirkulieren und bei einer Stoffdichte von 2 bis 4% wird sie abgeleitet. Die Zellulosefasern werden mit einem Trockengehalt von 15—20% ausgetragen. Die Fasern der Bagasse werden vorzugsweise kürzer abgeschnitten und vor der Behandlung in der Trommel vorgebrochen.

Die Erfindung wird mit Hinweis auf einige Ausführungsbeispiele und den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen

Fig. 1, 2, 3, 4 und 5 eine Ausführungsform der Erfindung, die für einen kontinuierlichen Betrieb bestimmt ist;

F i g. 1 veranschaulicht dabei schematisch einen Prozeß, wo das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung benutzt werden;

F i g. 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie A-A in F i g. 1 und in

F i g. 3, 4 und 5 ist die Konstruktion der Vorrichtung verdeutlicht.

In Fig. 1 und 2 ist die Auflösetrommel mit Bezugsziffer 1, deren Stirnwände mit 2 und der Mantel mit 4 bezeichnet. Das Altpapier wird mittels eines Förderers 5 zugeführt und fließt entlang einer Rinne 6 in die Trommel durch eine öffnung in der Stirnwand 2. Die Trommel ist mit den in der Längsrichtung laufenden inneren Rippen 7 versehen, die kontinuierlich das Material aus dem unteren Teil des Mantels der Trommel auf ein höheres Niveau fördern, wovon es herunterfällt. Die Suspendierflüssigkeit mit einem Zusatz von erforderlichen Chemikalien, vorzugsweise Alkali und Tensiden, wird durch ein Einspritzrohr 8 zugeführt. Das in der Trommel aufgelöste Fasermaterial und die Flüssigkeit strömen herunter in einen Behälter 9. wovon ein Teil der gebildeten Fasersuspension zurück in die Trommel durch eine Rohrleitung 10 geführt wird, die in Verbindung mit einem Einspritzrohr 8 steht. Ein Teil der Flüssigkeit wird weiter in einen Sortierer 11 gepumpt,

wo gröbere und schwere Partikeln entfernt werden. In einem Entstipper 12 erfolgt danach eine weitere Zerfaserung so, daß eventuelle Faserbündel aufgelöst werden. Die Fasersuspensin wird gewaschen und in einem Filter 131 eingedickt, dem das Waschwasser 14 zugeführt wird und aus welchem die Flüssigkeit zurück in die Trommel durch eine Leitung 15 und in den Auslaß durch eine Leitung 16 geführt wird. Das Fasermaterial wird von dem Filter entfernt, worauf es nach eventuell nochmaliger Reinigung erneut zur Papier- und Kartonherstellung benutzt werden kann.

In dem Behälter 9 sedimentiert das schwere Material, das mittels einer am Boden des Behälters angebrachten Förderschraube 17 entfernt werden kann. In der Trommel wenden die Papierfasern von fremdem Material getrennt, das durch eine öffnung in der Stirnwand 3 entfernt wird.

Nachdem diis Papier der Trommel zugeführt ist, dauert es eine gewisse Zeit, gewöhnlich 1 —2 min, ehe es naß wird und der eigentliche Auflösungsvorgang beginnt. Aus diesem Grund kann der Mantel an dem Ende der Trommel, wo Papier eingespeist wird, unperforiert gelassen werden. In F i g. 1 bezeichnet die Ziffer 18 das unperforierte Teil.

Der Auflösungseffekt in der Trommel ist abhängig von dem Durchmesser der Trommel. In einer großen Trommel wird die Fallhöhe größer, und der Desintegrierungseffekt wird demzufolge größer, wenn das Papier die Trommelfläche trifft. Eine geeignete Größe ist 2—3 m. Die Drehzahl pro Minute der Trommel soll zwischen den Werten

20

und 30

liegen, wo D den Durchmesser der Trommel in m bezeichnet. Eine optimale Hebewirkung ergibt sich, wenn die Trommel mit einer Drehzahl pro Minute von

25

bis 30

=, vorzugsweise 28 -—

fD förmig so ausgerüstet, daß ihre Richtung etwas von der Längsrichtung der Trommel abweicht. Der Neigungswinkel ist vorzugsweise 2—10°. Dadurch, daß das Ende des Hebeorgans, das nächst der Stirnwand 2 liegt, durch

s welche das Altpapier eingespeist wird, vorderst in der Vorschubrichtung liegt, wirkt das Hebeorgan auf das Material in der Trommel mit einer axialen Kraft, welche das Material in der Richtung gegen die gegenseitige Stirnwand 3 vorschiebt. Die Trommel wird an ihren

,ο Enden von zwei rotierbar gelagerten Rollen 19 gestützt. Die Trommel wird von einem Motor 20 über eine Treibkette 21 und Kettenräder 22 und 23 angetrieben. Ausgeschiedenes Fremdmaterial wird mittels Schaufeln 24 entfernt, die es von dem unteren Ende des Mantels der Trommel in eine Rinne 25 hebt, welche neben der öffnung der Stirnwand 3 angebracht ist.

Beispiel 1

7,5 kg Zeitschriftenpapier sowie eine kleinere Menge mit Kunststoff beschichtetes Verpackungsmaterial, Aluminiumfolien, Textilien, Leder, Kapseln und Buchrücken, werden in eine geschlossene Trommel mit einem Durchmesser von 1 m und einer Länge von 0,5 m,

2s ausgerüstet mit acht sich in ihrer Längsrichtung erstreckenden, inneren Rippen, die 15 cm hoch sind, eingeführt. Der Mantel der Trommel ist mit Löchern von 5 mm perforiert, wobei die Löcherfläche 40% der Mantelfläche beträgt. Die Trommel wird mit einer Rotationsdrehzahl von 25 U/min angetrieben. 3301 Wasser mit einem Zusatz von 200 g NaOH und 100 g Schwarzlauge läßt man durch die Trommel mit einer Durchflußmenge von 125 l/min umlaufen. Die Temperatur der Flüssigkeit beträgt 45—5O⁰C. Nach 8 Min. wird die Trommel geöffnet, wobei sich ergibt, daß alles Zeitschriftenpapier aufgelöst und mit dem Umlaufwasser ausgetreten ist. Das Papier in dem Verpackungsmaterial ist aufgelöst, aber der Kunststoff verblieb in der Trommel, ohne zerrissen zu werden. Auch die Aluminiumfolien, Textilien und andere Fremdkörper bleiben in der Trommel. Die Buchrücken waren teilweise aufgelöst.

worin D der Durchmesser der Trommel in Metern ist, angetrieben wird.

Das Hebeorgan kann entweder in einem Stück ausgeführt und sich von einem Ende der Trommel zu dem anderen erstrecken oder aus vielen Sektionen bestehen, die gegenüber einander in der Umdrehrichtung der Trommel verschoben sind, wobei vorzugsweise die Sektion, die sich nächst dem Zuführende des Materials befindet, vorderst im Verhältnis zur Rotationsrichtung liegt und jede folgende Sektion in gewissem Absland hinter der vorigen Sektion liegt. Um einen besseren Vorschubeffekt des Materials zu erreichen, können die Hebeorgane so angeordnet sein, daß sie einen Winkel mit der Rotationsachse der Trommel bilden. Eine andere Alternative ist, die Trommel schräg auszuführen. Es ist auch möglich, das Material durch Spülen mit der Flüssigkeit vorwärts zu verschieben.

F i g. 3 zeig'! einen Längsschnitt durch die Trommel zur Behandlung des Altpapiers. Fig.4 zeigt die Trommel in der Richtung gegen ihr Zuführende. F i g. 5 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie B-B in F i g. 3. In Fi g. 3,4 und 5 verwendet man teilweise die gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 und 2. Die als Hebeorgane dienenden, inneren Rippen 7 sind schwach schrauben-

Beispiel 2

Für die Behandlung von 1001/24 h Altpapier, das hauptsächlich Zeitschriften- und Zeitungspapier enthält, soll die Trommel folgende Dimensionen und technische Daten haben:

Durchmesser	2,5 m
Länge	10m
Die Länge des perforierten Teils	9m
Lochdurchmesser	5 mm
Löcherfläche	20%
Drehzahl	15 r/min
Leistung	5OkW

Die Stoffdichte in dem Behälter beträgt 2-3% und (.0 nach dem Filter 10-12%.

Die Suspendierflüssigkeit besteht aus Wasser mit einem Zusatz von Alkali, z. B. NaOH, das Bindemittel in Druckfarben und Deckstoffen auflösen soll, sowie oberflächenaktive Mittel, z. B. Schwarzlauge, Tallöl ds oder andere kommerzielle Befeuchtungsmittel, damit das Wasser besser in das Papier eindringt.

Die Auflösung erfolgt wirksam schon bei einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur, z. B. 40 -6O⁰C.

Beispiel 3

50 kg Torf mit einer Trockensubstanz von 1 °/o werden 5 Minuten in einer rotierenden Trommel gemäß Beispiel 1 behandelt. Wenn die Trommel geöffnet wird, kann man feststellen, daß 0,5 kg Steine, Wurzeln und Wurzelfasern in der Trommel verblieben sind. In dem Behälter und der Trommel befindet sich der Hauptteil der Trockensubstanz in der Form einer pumpfähigen Suspension mit etwa 8% Torf. Eine Verdünnungsflüssigkeit wird nicht zugesetzt.

Beispiel 4

15 kg Bagasse mit einem Trockengehalt von 50%, die vorher in einer nicht näher dargestellten Weise vorbehandelt wird, wobei der Markzellengehalt bis zu 25% vermindert wird, wird in einer rotierenden Trommel gemäß dem Beispiel 1 behandelt. Die Behandlung wirTTin zwei Stufen durchgeführt. Zuerst läßt man die Trommel 10 Minuten rotieren, wobei 3001 Zirkulationswasser die Bagasse durchströmt. Danach wird das Wasser gegen eine ebenso große Menge zirkulierendes Spülwasser ersetzt, das die Bagasse durchströmt, während die Trommel weitere 5 Minuten rotiert. Nach der öffnung der Trommel ist etwa 80% der Trockensubstanz in der Trommel geblieben und der Markzellengehalt bis zu etwa 10% vermindert, was ein zufriedenstellendes Resultat ist.

Im Rahmen der Erfindung besteht auch die Möglichkeit, die Trommel zum Abrinden von Kleinholz und Zweigen sowie zur Zersetzung von nicht aufgelösten Hackspänen und zum Separieren von Knoten in dem Stoff nach dem Kochen zu verwenden.

Die Löchergröße in dem Mantel der Trommel wird nach gewünschtem Sortierungseffekt angepaßt. Geeignete Werte für Altpapier, Torf und Bagasse sind 4-f bzw. 8-15, bzw. 3 - 5 mm.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Rückgewinnung von Fasern aus faserhaltigem Material wie Altpapier, Torf, Bagasse od. dgl., wobei die Faserstruktur in nassem Zustand abgebaut wird und gegebenenfalls Fremdstoffe freigemacht werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasermaterial in einer rotierenden Trommel mittels Hebeorgane in eine wiederholte Hebe- und Fallbewegung versetzt wird, wobei das Material in zwei Fraktionen so unterteiit wird, daß eine feine Fraktion durch Löcher in der Trommelwand und eine gröbere Fraktion durch eine Öffnung in der einen Stirnwand der Trommel abgehen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das faserhaltige Material aus Altpapier besteht und die Auflösung der Fasern unter Verwendung einer alkalischen Flüssigkeit, die zweckmäßig einen die Oberflächenspannung herabsetzenden Stoff enthält, durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Flüssigkeit verwendet wird, die durch Zusatz von Natriumhydroxid alkalisch gemacht ist, und daß als Oberflächenspannung herabsetzendes Mittel Schwarzlauge zugeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Torf in eine pumpfähige Suspension durch dessen Behandlung in der Trommel nur mit Wasser überführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Bagasse verwendet und in der Trommel in einer ersten Stufe mit zirkulierendem Wasser und in einer zweiten Stufe mit Spülwasser behandelt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Flüssigkeit mit ausgelöstem Faserstoff in die Trommel zurückgeführt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasermaterial fortlaufend in die Trommel eingeführt und auch die gröbere Fraktion fortlaufend aus der Trommel ausgetragen wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel mit einer Drehzahl pro Minute von