DE4042225A1 - Verfahren zum aufbereiten von altpapier - Google Patents
Verfahren zum aufbereiten von altpapierInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbereiten
von Altpapier, bei dem das Altpapier in Wasser
suspendiert und unter Einwirkung von
Agitationsmitteln weitgehend zerfasert wird, sich im
wesentlichen im Auflöseaggregat ansammelnder
Schwerschmutz abgesondert und entsorgt wird, im
Auflöseaggregat und/oder in nachgeschalteten
Sortierstufen sogenannter Leichtschmutz aus der
erhaltenen Faserstoffsuspension abgesondert und die
gereinigte Faserstoffsuspension für die
Papiererzeugung verwendet wird.
Altpapier wird in zunehmendem Maße wieder der
Papierherstellung zugeführt. Das Problem der
Altpapieraufbereitung liegt darin, papierfremde
Bestandteile und Verunreinigungen aus dem Rohstoff
zu entfernen. Seit Jahrzehnten verarbeitet die
deutsche Papierindustrie einen hohen Anteil an
sogenanntem sortierten Altpapier, welches weitgehend
aus Abfällen aus der papierverarbeitenden Industrie
kommt und in Ballen gepreßt zum Wiedereinsatz als
Rohstoff für die Papiererzeugung gelangt. Solches
Altpapier enthält zwar auch einen gewissen Anteil an
Verunreinigungen, ist in der Aufbereitung aber nicht
sehr problematisch. Es besteht jedoch zunehmend die
Notwendigkeit, auch mindere Altpapiersorten bis zum
gesammelten Haushaltsabfall hin mit zu verwenden.
Derartiges Altpapier setzt man vorzugsweise für die
Erzeugung von Verpackungspapieren, insbesondere für
die Erzeugung von denjenigen Papieren ein, aus denen
Wellpappe hergestellt wird.
Für die Aufbereitung herkömmlichen Altpapieres,
welches wenig oder gar keinen Haushaltsabfall
enthält, hat sich eine Art von Aufbereitungsanlage
durchgesetzt, die etwa wie folgt aussehen kann:
Das Altpapier wird unter Wasserzugabe in einem Auflöseaggregat, einem sogenannten Pulper, der speziell für die Verarbeitung von Altpapier ausgerüstet ist, unter Einwirkung starker Agitation aufgelöst bzw. zerfasert. Schwerschmutz wie Steine, Metallteile und dergleichen sinken in einen eigens dafür vorgesehenen Auffangraum am Boden des Pulpers und werden von dort von Zeit zu Zeit ausgeschleust. Fremdbestandteile wie Gewebestücke, großflächige Folienstücke, Seile, Schnüre und dergleichen verspinnen sich durch die Agitation im Pulper zu einem sogenannten Zopf, der langsam aus dem Pulper abgezogen wird und sich jeweils durch Anlagerung von neuen, zopfbildenden Fremdbestandteilen verlängert. Ein großer Anteil von bei der Altpapierauflösung anfallenden und auszuscheidenden Fremdstoffen, die sich nicht unmittelbar in einzelne Fasern für die Wiederverwendung in der Papiererzeugung einsetzen lassen, besteht aus sogenanntem Leichtschmutz. Hierzu gehören unter anderem Kunststoffteilchen, aber auch Stücke nichtauflösbaren Papiers, welches ein- oder zweiseitig mit Kunststoffen beschichtet ist. Durch ein gewisses Strömungsbild im Pulper sammelt sich dieser Leichtschmutz bevorzugt an einer bestimmten Stelle, beispielsweise in der Nähe der Pulperwand, von wo aus er kontinuierlich in gewissem Anteil abgezogen werden kann.
Das Altpapier wird unter Wasserzugabe in einem Auflöseaggregat, einem sogenannten Pulper, der speziell für die Verarbeitung von Altpapier ausgerüstet ist, unter Einwirkung starker Agitation aufgelöst bzw. zerfasert. Schwerschmutz wie Steine, Metallteile und dergleichen sinken in einen eigens dafür vorgesehenen Auffangraum am Boden des Pulpers und werden von dort von Zeit zu Zeit ausgeschleust. Fremdbestandteile wie Gewebestücke, großflächige Folienstücke, Seile, Schnüre und dergleichen verspinnen sich durch die Agitation im Pulper zu einem sogenannten Zopf, der langsam aus dem Pulper abgezogen wird und sich jeweils durch Anlagerung von neuen, zopfbildenden Fremdbestandteilen verlängert. Ein großer Anteil von bei der Altpapierauflösung anfallenden und auszuscheidenden Fremdstoffen, die sich nicht unmittelbar in einzelne Fasern für die Wiederverwendung in der Papiererzeugung einsetzen lassen, besteht aus sogenanntem Leichtschmutz. Hierzu gehören unter anderem Kunststoffteilchen, aber auch Stücke nichtauflösbaren Papiers, welches ein- oder zweiseitig mit Kunststoffen beschichtet ist. Durch ein gewisses Strömungsbild im Pulper sammelt sich dieser Leichtschmutz bevorzugt an einer bestimmten Stelle, beispielsweise in der Nähe der Pulperwand, von wo aus er kontinuierlich in gewissem Anteil abgezogen werden kann.
Die aus dem Pulper über eine Siebplatte abgezogene
Faserstoffsuspension wird im allgemeinen noch über
ein oder mehrere Sortierstufen geführt, in denen
weiterer, meist in kleinerer Form anfallender
Leichtschmutz abgetrennt wird. In einer typischen
Anlage wird die Faserstoffsuspension dann weiter
mittels eines Sortierers in eine Langfaserkomponente
und eine Kurzfaserkomponente aufgeteilt. Die
Langfaserkomponente wird beispielsweise mittels
eines Banddruckfilters zu einer hohen Stoffdichte
eingedickt, um vor Verwendung auf der Papiermaschine
in einem Hochkonsistenzzerfaserer noch weiter
zerfasert zu werden. Nach anschließender Mahlung in
einem Refiner bei wieder reduzierter Stoffdichte
wird diese Langfaserkomponente dann im allgemeinen
zur Herstellung von Testliner, d. h. demjenigen
Papier mitverwendet, welches die Decklage einer
Wellpappe bildet und eine hohe Festigkeit aufweisen
soll. Die Kurzfaserkomponente wird zur Herstellung
der Mittellage für Wellpappe verwendet, nämlich
demjenigen Papier, welches später die Welle in der
Wellpappe bildet und als Wellpappenrohpapier
bezeichnet wird.
Der aus der Altpapieraufbereitung gesammelte
ausgeschiedene Leichtschmutz wird eventuell noch
einem Wasch- oder Sortiervorgang unterzogen, um ihn
von mitgeführtem Faserstoff zu befreien, er wird
dann aber nach Entwässerung zusammen mit dem im
Pulper ausgeschiedenen Schwerschmutz einem Container
für die Ablagerung auf einer Deponie zugeführt. Bei
Verarbeitung von sortiertem Altpapier hält sich die
Menge des zu entsorgenden Schwer- und
Leichtschmutzes in Grenzen, so daß hierdurch keine
besonderen Deponieprobleme entstehen.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei zunehmender
Mitverarbeitung von Sammelaltpapier in einer Anlage
des vorstehend beschriebenen Typs der
Leichtschmutzanteil erheblich ansteigt. Dies liegt
daran, daß das Sammelaltpapier in erhöhtem Maße auch
Verpackungsmaterialien aus Kunststoff, insbesondere
aber auch kunststoffbeschichtete Papiere enthält,
die mit einer herkömmlichen
Altpapieraufbereitungsanlage nicht aufschließbar
sind und daher als Leichtschmutz anfallen. Eine
Analyse des Leichtschmutzes bei höherem Einsatz von
Sammelaltpapier hat ergeben, daß dieser
Leichtschmutz tatsächlich zu einem hohen Anteil
Stoffe enthält, die ihrer Natur nach wieder
verwendbar wären.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren aufzuzeigen, mit dem es möglich ist, in
erster Linie den bei erhöhter Mitverwendung von
Sammelaltpapier in einer herkömmlichen
Altpapieraufbereitungsanlage anfallenden
Leichtschmutz, aber gegebenenfalls je nach
Zusammensetzung das Zopfmaterial auch dieses zu
möglichst hohem Anteil in wiederverwendbare Roh-
oder Halbstoffe aufzuarbeiten. Leichtschmutz und
Zopfmaterial seien im folgenden als Fremdstoff
bezeichnet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende
Verfahrensschritte gelöst:
- a) Zerkleinern des Fremdstoffes in einer ersten Zerkleinerungsstufe in vergleichmäßigte Flächenabschnitte, die in wäßriger Suspension förderbar sind,
- b) weiteres Zerkleinern der vergleichmäßigten Flächenabschnitte in einer zweiten Zerkleinerungsstufe in kleine Flächenstücke in wäßriger Suspension,
- c) Disintegrieren der kleinen Flächenstücke in wäßriger Suspension,
- d) Auftrennen der Suspension in eine im wesentlichen Faserstoff enthaltende Fraktion und in eine im wesentlichen nicht integrierbare Feststoffe enthaltende Fraktion, und
- e) Aufbereitung der Reststoffraktion zur Holung und Wiederverwertung von darin enthaltenen Thermoplasten.
Wenn im Rahmen dieser Beschreibung im Zusammenhang
mit der Aufbereitung des Altpapieres und des
Leichtschmutzes von Disintegration oder Zerfaserung
gesprochen wird, so ist damit einerseits lediglich
die Zerfaserung desjenigen Anteiles des Rohstoffes
gemeint, der aus Papierfaserstoff besteht, und
andererseits die Ablösung des Faserstoffes vom
Nichtfaserstoff oder umgekehrt. Die maßgeblich im
Fremdstoff bzw. im Leichtschmutz enthaltenen
Kunststoff-Folienteile beispielsweise werden dabei
nicht zerfasert sondern höchstens zerkleinert. Für
die Angabe der Suspensionskonzentrationen wird im
folgenden die in der Papierindustrie übliche Angabe
"% atro" verwendet, welche sich auf Prozent absolut
trocken gedachten Feststoffes in der Suspension
bezieht.
Die Vorzerkleinerung des Fremdstoffes erfolgt
eventuell unter Wasserzugabe in einer hierfür
geeigneten Schneid- oder Zerreißmühle in
Flächenstücke von möglichst unter 40 mm Durchmesser.
Der als Leichtschmutz anfallende Fremdstoff wird
dann vorzugsweise in Flächenstücke im Größenbereich
von 2 bis 15 mm und besonders bevorzugt in
Flächenstücke im Bereich von 6 mm bis 12 mm
Durchmesser zerkleinert. Der Fremdstoff enthält
natürlich von vornherein auch schon Teilchen, deren
Größe wesentlich kleiner ist.
Zur Schonung der Vorzerkleinerungswerkzeuge in der
ersten Stufe kann es wünschenswert sein, daß der
Fremdstoff nochmals auf Schwerschmutzbestandteile,
wie kleine Stein- oder Metallteile gesichtet wird.
Dies erfolgt zweckmäßigerweise bereits in wäßriger
Aufschlämmung durch geeignete
Sedimentationseinrichtungen. Insofern man ein
genügend robustes Zerkleinerungsaggregat für die
erste Zerkleinerungsstufe verwendet, kann es jedoch
zweckmäßig sein, eine weitere
Schwerschmutzabscheidung erst zwischen der ersten
und der zweiten Zerkleinerungsstufe vorzunehmen,
weil durch die erste Zerkleinerung unter Umständen
noch zusätzlicher Schwerschmutz freigelegt werden
könnte. Das feinzerkleinernde und disintegrierende
Zerkleinerungsaggregat für die zweite Stufe ist
jedoch im allgemeinen schwerschmutzempfindlich, so
daß die zusätzliche Schwerschmutzabscheidung
spätestens vor der zweiten Zerkleinerungsstufe
erfolgen sollte. Auf geeignete Werkzeuge für die
Zerkleinerungsaggregate wird im Rahmen der
Zeichnungsbeschreibung noch eingegangen.
In bevorzugter Ausführungsform werden die ersten
Verfahrensschritte in einem eigens dafür
kombinierten Aggregat ausgeführt, welches im
wesentlichen Mittel für die erste
Zerkleinerungsstufe aufweist, in der mit und ohne
Flüssigkeitszusatz gearbeitet werden kann, weiterhin
einen Zwischentrog mit Rühreinrichtungen, der
zusätzlich mit einer Schwerschmutzsammelkammer und
einer Schwerschmutzausschleuseinrichtung versehen
ist, und Mittel für die zweite Zerkleinerungsstufe.
Die vorstehend beschriebenen Verfahrensschritte sind
zur Einleitung der Aufarbeitung des aus einer
Altpapierauflöseanlage erfaßten Leichtschmutzes
geeignet und auch ausreichend. Zusätzliche
Maßnahmen können erforderlich sein, wenn im Rahmen
der Fremdstoffaufarbeitung auch der Zopf aus dem
Pulper mit aufgearbeitet werden soll. Ob dies
zweckmäßig ist oder nicht, wird sich aus den
jeweiligen Verhältnissen ergeben. Da der Zopf im
wesentlichen großflächige Fremdbestandteile erfaßt,
können sich darunter durchaus großflächige
Verpackungsfolien aus Polyethylen und größere Teile
folienbeschichteten Papieres befinden, für deren
Disintegration die Auflösearbeit im Pulper nicht
ausreichend ist. Sollten diese Bestandteile einen
hohen Anteil des Zopfes bilden, kann seine
Mitverarbeitung gemäß dem erfindungsgemäßen
Verfahren gerechtfertigt sein.
Soll der Zopf mit aufbereitet werden, ist es im
allgemeinen zweckmäßig, den Zopf derart zu
zerkleinern, daß er in etwa gleichem Zustand wie der
übrige Leichtschmutz in die erste
Zerkleinerungsstufe gelangt. Deshalb wird
erfindungsgemäß vorgesehen, den Zopf, bevor sein
Material in die erste Zerkleinerungsstufe gelangt,
einer ein-oder zweistufigen Grobzerkleinerung zu
unterwerfen, wobei die erste Grobzerkleinerungsstufe
des Zopfes lediglich in einem Zerschneiden des
Zopfes in kleinere Abschnitte besteht und die
weitere Grobzerkleinerung in der Aufteilung dieser
Abschnitte in eine Form beruht, wie sie für die
erste erfindungsgemäße Zerkleinerungsstufe geeignet
ist. Für die Grobvorbereitung des Zopfes kann hier
ein ähnliches, kombiniertes Aggregat Verwendung
finden, wie es bevorzugt für die erste und zweite
Zerkleinerungsstufe vorgeschlagen wird, wobei dieses
Aggregat für den anderen Einsatzfall lediglich mit
anderen Werkzeugen bestückt wird.
Die die zweite Zerkleinerungsstufe nach Anspruch 1
verlassende, feinzerkleinerte und im wesentlichen
disintegrierte Suspension kann, bevor sie der
Auftrennung in ihre Fraktionen zugeführt wird, zum
Nachdisintegrieren in einer Zwischenbütte gestapelt
werden, welche mit einem entsprechend kräftigen
Rührwerk ausgerüstet ist, welches eine zusätzliche
Disintegration oder Zerfaserung des Stoffes
fördert. Die für eine solche Maßnahme
zweckmäßigerweise einzustellenden Stoffdichten sind
durch den Fachmann je nach Anforderung zu wählen.
Bevor auf die Weiterverarbeitung der aus der
Fremdstoffsuspension nach Auftrennung erhaltenen
Fraktionen eingegangen wird, soll das Wesentliche
des erfindungsgemäßen Verfahrens nochmals
herausgestellt werden:
Die erfindungsgemäß durchgeführten Zerkleinerungsschritte haben eine grundsätzlich andere Wirkungsweise als der herkömmliche Pulper zur Altpapierauflösung. Beim Pulper wird lediglich mit Agitationswirkungen und Suspensionsscherkräften gearbeitet, die zwar das Auftrennen von solchen Papierfaserstoffverbänden ermöglichen, die nicht durch Kunststoffe oder andere Mittel fest miteinander verbunden sind, der Pulper ist jedoch nicht in der Lage, kunststoffhaltige Flächenstücke zu zerteilen und mit ihnen verbundene Fasern freizulegen, weswegen solche Elemente bereits schon im Pulper oder in der nachfolgenden Sortierung aus der Stoffsuspension ausgeschieden werden.
Die erfindungsgemäß durchgeführten Zerkleinerungsschritte haben eine grundsätzlich andere Wirkungsweise als der herkömmliche Pulper zur Altpapierauflösung. Beim Pulper wird lediglich mit Agitationswirkungen und Suspensionsscherkräften gearbeitet, die zwar das Auftrennen von solchen Papierfaserstoffverbänden ermöglichen, die nicht durch Kunststoffe oder andere Mittel fest miteinander verbunden sind, der Pulper ist jedoch nicht in der Lage, kunststoffhaltige Flächenstücke zu zerteilen und mit ihnen verbundene Fasern freizulegen, weswegen solche Elemente bereits schon im Pulper oder in der nachfolgenden Sortierung aus der Stoffsuspension ausgeschieden werden.
Das wesentliche der erfindungsgemäßen Maßnahmen ist
daher eine echte Zerkleinerung. Die erste
Zerkleinerungsstufe soll dabei bewirken, daß die
Fremdstoffe in eine Größenordnung zerkleinert
werden, in der sie durch übliche
Suspensionsfördermittel wie Rührwerke und
suspensionsgeeignete Pumpen in wäßriger Suspension
förderbar sind. Der zweite Zerkleinerungsschritt in
relativ kleine Flächenstücke, deren Größe durch die
Passierbarkeit durch ein vorgegebenes Sieb
kontrolliert wird, soll die Suspension in einen
Zustand überführen, in dem bestmögliche Eignung zur
Auftrennung der kleinen Flächenstücke in Faserstoff
und nicht zerfaserbare Bestandteile besteht. Es
wurde zum Beispiel beobachtet, daß sich bei
kunststoffbeschichteten Verpackungspapieren und
Kartons die Kunststoffschicht vom Substrat unter
Energieeinwirkung ablösen läßt, wenn die betroffenen
Flächenstückchen eine genügende Kleinheit haben.
Wie stark wirklich zerkleinert wird, ist somit
einerseits eine Frage der Trennbarkeit von
Faserstoffen und Kunststoffen und andererseits eine
Frage der Erhaltung einer erwünschten Festigkeit des
Faserstoffes. Durch stärkere Zerkleinerung werden
bekanntlich mehr Fasern im Material zerschnitten,
so daß die durchschnittliche Faserlänge des
freigelegten Faserstoffes durch eine hohe vorherige
Zerkleinerung sinkt. Hier ist durch den Fachmann je
nach Ausgangsmaterial und nach den Zielsetzungen ein
Optimum in der Behandlungsweise zu ermitteln.
Die Auftrennung der nach der zweiten
Zerkleinerungsstufe erhaltenen Fremdstoffsuspension
in ihre Fraktionen kann mit marktüblichen Geräten,
beispielsweise einem Turbowasher der Firma Voith in
Heidenheim erfolgen. Da bei der Aufbereitung allein
des Fremdstoffes im Gegensatz zur Aufbereitung von
beispielsweise gesamten folienbeschichteten
Verpackungskartons der Faserstoffanteil die kleinere
Komponente bildet, ist hier im allgemeinen bezüglich
des Reststoffes eine einstufige Auswaschung
ausreichend. Außerdem ist es aus weiter unten noch
zu beschreibenden Gründen eventuell sogar
wünschenswert, daß ein gewisser Anteil von Fasern im
Reststoff verbleibt.
Als wiederzugewinnende Komponente des Reststoffes
sind im wesentlichen die Thermoplaste vorgesehen,
aus denen er zu hohem Anteil besteht. Der Reststoff
enthält zu geringerem Anteil im allgemeinen aber
auch noch andere Kunststoffe meist mit höherem
spezifischem Gewicht wie PVC und dergleichen. Diese
schwereren Kunststoffe werden vorzugsweise in einer
ein- oder zweistufigen Zykloneinrichtung aus der
Reststoffsuspension ausgeschieden. Der Akzeptstoff
aus dieser Zyklonsortiereinrichtung wird dann
zweckmäßigerweise auf einem Schüttelsieb
grobentwässert, um dann beispielsweise in einer
Zentrifuge vorentwässert zu werden. Das hierbei
anfallende Filtrat kann zur Suspensionsverdünnung in
einer vorangehenden Stufe wiederverwendet werden.
Nach der Zentrifugenentwässerung wird der Reststoff
dann getrocknet und kann in einem Silo
zwischengelagert werden. Im Grunde genommen ist der
fast ausschließlich aus Thermoplasten bestehende
Reststoff in dieser Form bereits handhabungs- bzw.
abfüllfähig, um ihn als Rohstoff einer weiteren
Verarbeitung zuzuführen. Zweckmäßigerweise findet
jedoch im Anschluß an die Trocknung des Reststoffes
eine Pelletisierung statt.
Es hat sich in Versuchen gezeigt, daß das so
erhaltene Thermoplastgranulat in Kunststoffextrudern
zu der Herstellung verschiedenster Gegenstände
verarbeitet werden kann. Der noch im Granulat
enthaltene Faserstoffanteil von etwa 5% hat sogar
einen positiven Einfluß auf verschiedene
Festigkeitseigenschaften des Kunststoffes, die
erhalten werden, solange die Kunststoffverarbeitung
nicht bei Temperaturen erfolgt, bei denen sich der
Faserstoff zersetzt.
Die bei der Trennung der Fremdstoffsuspension
erhaltene Faserstoffkomponente wird
zweckmäßigerweise auf eine höhere Stoffdichte
eingedickt, um sie einem für die Papierherstellung
üblichen Mahlvorgang zu unterwerfen.
Es hat sich gezeigt, daß die aus dem Fremdstoff
zurückgewonnene Faserstoffkomponente ein unter
Gesichtspunkten der Papierherstellung hochwertiger
Langfaserstoff ist. Um die Reinigungsanforderungen
jedoch nicht zu hoch zu treiben, wird er
zweckmäßigerweise bei der Herstellung von
Wellpappenrohpapieren dem sich aus der weiter oben
beschriebenen Altpapieraufbereitung ergebenden
Kurzfaserstoff zur Festigkeitssteigerung zugegeben.
Im Rahmen der Erfindung ist eine besondere Maßnahme
entwickelt worden, diese Langfaserkomponente für die
Herstellung von Wellpappenrohpapier speziell
geeignet und qualitätsverbessernd auszurüsten. Es
hat sich nämlich gezeigt, daß sich beim Mahlvorgang
des Faserstoffes in einem Refiner, der hierfür
möglichst mit einer Steinzeuggarnierung versehen
sein soll, feinteiliges Thermoplastmaterial an den
Fasern fixieren läßt, welches bei der
Papierherstellung unverändert bleibt, später aber
bei der Wellpappenherstellung unter erhöhten
Temperaturen steifigkeitserhöhend auf die Welle
wirkt. Ein besonderes Merkmal des hier beschriebenen
Verfahrens besteht daher darin, daß ein Teil des
getrockneten oder auch schon granulierten
Reststoffregenerates aus der Fremdstoffaufbereitung
in einer Mühle auf Korngrößen von 0,6 mm und
darunter fein gemahlen und dem Faserstoff bei der
Refinermahlung zugesetzt wird. So werden im Rahmen
der beschriebenen Fremdstoffwiederaufbereitung zwei
Halbstoffe mit besonders vorteilhaften
Eigenschaften, nämlich einerseits ein
Thermoplastmaterial mit noch einem gewissen
Faseranteil und andererseits ein Faserstoff mit
angelagertem Thermoplastmaterial erzeugt.
Versuche haben ergeben, daß im Rahmen der vorstehend
beschriebenen erfindungsgemäßen
Fremdstoffaufarbeitung aus einer Tonne
vorzerkleinerten Leichtschmutzes etwa 20% Fasern
und 50% Thermoplaststoffe einer Wiederverwendung
zugeführt werden können. Das bedeutet, daß etwa 70%
des Leichtschmutzes zu einem wiedereinsetzbaren
Rohstoff aufbereitet werden können, während der
Leichtschmutz im Rahmen einer herkömmlichen
Altpapieraufbereitungsanlage insgesamt der Deponie
zugeführt werden mußte.
Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren zum
Aufbereiten von Altpapier insoweit die hier
maßgebliche Aufbereitung der bei der Papierauflösung
abgesonderten Fremdstoffe betroffen ist, am Schema
eines bevorzugten Verfahrensablaufes im Einzelnen
näher erläutert. In den Zeichnungen stellen dar:
Fig. 1 ein Verfahrensschema für den Anlagenbereich
um einen herkömmlichen Altpapierauflöser
herum mit Erfassung der in diesem Bereich
anfallenden und aus der Altpapiersuspension
ausgeschiedenen Fremdstoffe, sowie deren
Zerkleinerung und Überführung in eine
sortierbare Suspension und
Fig. 2 ein Verfahrensschema für den
Anlagenbereich, in dem die
Fremdstoffsuspension in ihre Komponenten
aufgeteilt und diese Komponenten zu erneut
einsetzbaren Halbstoffen wieder aufbereitet
werden.
Da dem Fachmann im Altpapieraufbereitungsbereich
gewisse Grundoperationen geläufig und aus den
Verfahrensschemata ohne weiteres erkennbar sind,
wird in der folgenden Beschreibung nur auf die
wesentlichen Verfahrenselemente eingegangen.
Zentrales Aggregat einer Altpapierauflösung
nach Fig. 1 ist der Altpapierauflöser oder Pulper
2. Wie im Verfahrensschema dargestellt, wird dem
Pulper 2 über ein Förderband 4 Handelsaltpapier in
Form von Ballen zugeführt, während über ein weiteres
Förderband 6 zusätzlich zu einem gewissen Anteil
loses Altpapier als unsortierte Haushaltssammelware
zugeführt wird. Weiterhin erhält der Pulper über
eine Leitung 8 rückgeführte Fangstoffe aus der
nachfolgenden Papierfabrik und über eine Leitung 10
Wasser für die Auflösung. Die bei der Auflösung des
Altpapieres entstehende Faserstoffsuspension wird in
der Nähe des Auflöseimpellers 14 kontinuierlich über
Siebbleche mittels einer Pumpe 16 aus dem Pulper
abgezogen und einer ersten, sogenannten
A-Sortierstufe 18 zugeführt. Der Akzeptstoff aus
dieser Sortierung gelangt in eine Bütte 20 und von
dort weiter zu einer (nicht mehr dargestellten)
B-Sortierung.
Aus dem Pulper 2 wird über ein Zopfrohr 22
kontinuierlich langsam ein Zopf 24 abgezogen, der
sich in der Turbulenz des Pulpers aus sich
verspinnenden Fremdstoffen, wie Schnüren, Drähten,
aber auch großflächigen Kunststoffolien, Stoffresten
und der Gleichen bildet. Unterhalb des Zopfrohres
22 wird aus dem Pulper kontinuierlich oder
intermettierend eine Leichtschmutzkomponente
abgezogen, die in einer Abscheideeinrichtung 26 noch
von mitgerissenem Schwerschmutz befreit und dann
einer Entwässerungssiebtrommel 28 zugeführt wird.
Aus der Siebtrommel 28 tritt als weitegehend
entwässerter Fremdstoff eine erste
Leichtschmutzkomponente 30 aus. Der bei 32
anfallende Rejectstoff aus der ersten Sortierstufe
18 des Faserstoffes wird im allgemeinen nochmals
nachsortiert und der Rejectstoff aus dieser
Nachsortierung fällt als zweite
Leichtschmutzkomponente 34 an. Schließlich fällt
auch aus der (nicht dargestellten) B-Sortierung noch
ein Rejectanteil an, der eine dritte
Leichtschmutzkomponente 36 bildet.
Aus dem Verfahrensschema der Fig. 1 ist erkennbar,
daß sämtliche Leichtschmutzkomponenten, nämlich die
Komponenten 30, 34 und 36 dem Aufgabetrichter 38
einer Aufarbeitungseinrichtung 40 zugeführt werden.
Diese Vorrichtung weist ein erstes
Zerkleinerungsaggregat 42 auf, in dem der Fremdstoff
bezüglich seiner Flächen-oder Längenverteilung
vergleichmäßigt und somit in einen in wäßriger
Suspension problemlos förderbaren Zustand überführt
wird. Aus dem ersten Zerkleinerungsaggregat gelangt
der zuvor zerkleinerte Stoff in der Vorrichtung 40
in einen trogartigen Auffangraum 44, der mit einem
Rührwerk 46 versehen ist. Außerdem verfügt die
Vorrichtung 40 noch über eine
Schwerschmutzsammelkammer 48, in der noch
verbliebener Schwerschmutz, der zusätzlich durch die
Vorzerkleinerung freigelegt worden sein kann,
abgeschieden und von dort von Zeit zu Zeit
ausgeschleust wird. Das Rührwerk 46 fördert den in
Suspension überführten und eventuell schon
vordisintegrierten Stoff in einen Austrittsschacht
50 in dem zum Ausführen eines zweiten
Zerkleinerungsschrittes ein zweites
Zerkleinerungsaggregat 52 angeordnet ist. Am
Austritt des zweiten Zerkleinerungsaggregates 52
befindet sich ein Sieb 54. Diese Sieb hat im
Ausführungsbeispiel eine Lochweite von 8 mm, so daß
der feinzerkleinerte Stoff dieses Sieb nur passieren
kann, wenn er im zweiten Zerkleinerungsaggregat 52
auf die erforderliche Feinheit gebracht worden ist.
Gleichzeitig wird der Stoff im zweiten
Zerkleinerungsaggregat 52 durch quetschende
Werkzeugeinwirkung disintegriert und zerfasert. Der
zerkleinerte und disintegrierte Stoff aus der
Vorrichtung 40 gelangt dann in den Anlagenbereich
der Fig. 2 zur weiteren Aufbereitung.
Als Werkzeugbestückung für das erste
Zerkleinerungsaggregat 40 kann ein Schneid- und
Zerreißwerkzeug verwendet werden, welches im
wesentlichen aus parallelen, drehbar angetriebenen
Werkzeugträgerwellen besteht, die mit wechselseitig
ineinandergreifenden Schneid-, Hack- oder
Zerreißmessern besetzt sind. Dadurch, daß die
Wellen von oben gesehen gegeneinander rotieren,
bilden sie einen Einzugsspalt, in den zu
zerkleinerndes Material von alleine eingezogen wird.
Als Werkzeugbestückung für das zweite
Zerkleinerungsaggregat 52 hat sich ein rotierender
Werkzeugträger als brauchbar erwiesen, der auf einem
gedachten Zylindermantel mit Werkzeugelementen
besetzt ist, welche mit entsprechenden
Gegenwerkzeugen an der Innenseite eines den Rotor
umgebenden Gehäuses jeweils beim Rotieren in
Eingriff gelangen. In Versuchen haben sich die
Werkzeuge des an sich für andere Einsatzzwecke
vorgesehenen Condux-Waschgranulators CS 500/1000
IIIA der Firma Condux in Hanau als geeignet
erwiesen. Für die Erfindung ist jedoch auch jede
andere Werkzeugbestückung verwendbar, die geeignet
ist, die angestrebte Verfahrensmaßnahme
durchzuführen.
Im Verfahrensschema der Fig. 1 ist noch eine
weitere Aufarbeitungsvorrichtung 56 erkennbar, die
in ihrem Aufbau im wesentlichen demjenigen der
Vorrichtung 40 entspricht, und die der Vorrichtung
40 kaskadenartig vorgeschaltet ist. Die zweite
Aufarbeitungsvorrichtung 56 unterscheidet sich von
der Vorrichtung 40 im wesentlichen dadurch, daß sie
als erstes Zerkleinerungsaggregat 58 ein horizontal
arbeitendes Schneidorgan aufweist. Die Vorrichtung
56 ist vorgesehen, weil im vorliegenden
Ausführungsbeispiel auch der Zopf 24 aus dem Pulper
2 mit zu den wiederaufzuarbeitenden Fremdstoffen
hinzugenommen wird. Der Zopf 24 wird über einen
Aufgabetrichter 60 dem Erstzerkleinerungsaggregat 58
der Vorrichtung 56 zugeführt, in dem er in kleine
Längenabschnitte zerteilt wird. Da der Zopf
beispielsweise auch Ballenbindedrähte enthält, muß
der Zopfschneider im ersten Zerkleinerungsaggregat
58 entsprechend robust ausgebildet sein. Für die
Schonung der weiteren Bearbeitungsaggregate ist es
jedoch besonders wichtig, daß in der Vorrichtung 56
über die Schwerschmutzsammelkammer 62 der
Schwerschmutz, im wesentlichen in Form von
Drahtstücken, ausgeschieden wird. Dieser
Schwerschmutz wird in einer nachgeschalteten
Entwässerungseinrichtung 64 nachentwässert. Aus dem
Schema der Fig. 1 ist weiterhin erkennbar, daß das
in der Entwässerungseinrichtung 64 abgeschiedene
Wasser über eine Pumpe 66 als Spül-und Waschwasser
wieder dem Aufgabetrichter 60 der Vorrichtung 56
zugeführt wird. Für den grobzerteilten Zopf ist im
Trog der Vorrichtung 56 keine eigentliche
Vordisintegration notwendig, weswegen Trog und
Rührwerk der Vorrichtung 56 hier vorzugsweise zum
Auswaschen des zerteilten Zopfmaterials und zur
Unterstützung der Schwerschmutzabscheidung verwendet
werden.
Das zweite Zerkleinerungsaggregat 68 der Vorrichtung
56 ist ähnlich ausgebildet wie das Eintrittsorgan 42
der Vorrichtung 40, da eine Disintegration des
Zopfmaterials an dieser Stelle noch nicht
stattfindet, beziehungsweise nicht stattfinden
soll. Wird eine extra Aufarbeitungsvorrichtung für
den Zopf vorgesehen, so kann es zweckmäßig sein, die
aus der Entwässerungssiebtrommel 28 anfallende erste
Leichtschmutzkomponente 30 bereits schon der
Zopfaufarbeitungsvorrichtung 56 zuzuführen, was
durch eine gestrichelte Leitung 70 angedeutet ist.
Diese Maßnahme hängt ganz davon ab, in welcher
Größenverteilung und in welchem Zustand die erste
Leichtschmutzkomponente anfällt.
Die Fig. 2 stellt nun ablaufmäßig den Anlagenteil
dar, in dem die aus der Aufarbeitungsvorrichtung 40
erhaltene Fremdstoffsuspension ihre weitere
Aufbereitung erfährt. Zuerst gelangt der Stoff in
eine Rührbütte 72, in der die Disintegration und die
Zerfaserung der Faserstoffbestandteile noch
vervollständigt werden kann. Die endgültig
disintegrierte Fremdstoffsuspension gelangt nun über
eine Pumpe 74 in ein Trenn-bzw. Sortieraggregat 76
in dem sie in eine im wesentlichen Faserstoffe
enthaltende Fraktion (Faserstoffraktion) und in eine
im wesentlichen nicht zerfaserbare Reststoffe
enthaltende Reststoffraktion aufgeteilt wird. Als
Sortieraggregat 76 hat sich beispielsweise ein
sogenannter Turbowasher der Firma Voith in
Heidenheim mit einem Lochdurchmesser von 2,6 mm als
geeignet erwiesen.
Die Faserstoffraktion aus dem Sortierer 76 gelangt
in eine Faserstoffbütte 78 und die Reststoffraktion
in eine Reststoffbütte 80. Es soll zuerst der Weg
der Faserstoffraktion verfolgt werden. Die weitere
Aufbereitung ist im Ausführungsbeispiel darauf
abgestellt, daß die Faserstoffraktion als
festigkeitssteigernde Langfaserkomponente bei der
Herstellung von Wellpappenrohpapieren eingesetzt
wird. Aus der Faserstoffbütte 78 gelangt die
Faserstoffraktion in eine in der Papierindustrie
übliche Eindickeinrichtung 82, von wo aus der
eingedickte Faserstoff in einem Behälter 84
zwischengelagert wird. Je nach Anforderung der
Nachfolgeaggregate kann der eingedickte Stoff eine
Konsistenz zwischen etwa 6 und 20% atro aufweisen,
wobei er im oberen Bereich der genannten Spanne
bereits einen krümeligen Zustand einnimmt, so daß er,
wie in Fig. 2 dargestellt, mittels einer
Förderschnecke 86 in ein nachfolgendes Mahlaggregat
88 transportiert werden muß. Bei diesem
Mahlaggregat handelt es sich vorzugsweise um einen
mit Steinzeuggarnierung versehenen
Doppelscheibenrefiner. Der gemahlene Stoff gelangt
über eine weitere Förderschnecke 90 in eine
Verdünnungsbütte 92, von wo aus er in einer dem
Fachmann geläufigen starken Verdünnung in einem
Vertikalsortierer 94 von restlichen Verunreinigungen
befreit wird, so daß er von einer Halbstoffbütte 96
aus der Papierfabrikation zur Verfügung gestellt
werden kann.
Die Reststoffraktion aus der Reststoffbütte 80 wird
zuerst durch eine zweistufige Zyklontrennanlage 98
geführt, in der insbesondere Anteile ausgeschieden
werden, die spezifisch schwerer sind als die den
Großteil der Reststoffe ausmachenden Thermoplaste,
welche ein spezifisches Gewicht von etwa 1 haben.
Die ausgeschiedenen Schwerstoffe werden noch
ausgewaschen, wobei die Schwerstoffe selbst auf
einem Sieb 100 zurückgehalten und die ausgewaschenen
Faserstoffe in die Faserstoffbütte 78 geleitet
werden. Auf einem Sieb 102 wird das Reststoffakzept
aus der Zyklontrennanlage vorentwässert und dann
einer Zentrifuge 104 zur weiteren Entwässerung
zugeführt. Das weitgehend entwässerte, wie etwa
Konfetti aussehende Thermoplastmaterial aus der
Reststoffraktion, wird dann in einem Rohrtrockner
106 vollständig getrocknet und in einem Silo 108
zwischenbevorratet. Zur Trocknung im Trockner 106
kann zumindest teilweise Biogas eingesetzt werden,
welches bei der anearobbiologischen Klärung des aus
der Altpapierauflösung anfallenden
Altpapierfiltrates entsteht.
Das im Silo 108 angesammelte, flockige
Thermoplastmaterial wird in einer marktüblichen
Agglomerations-und Granulieranlage 110 in ein
Kunststoffgranulat in handelsüblicher Form
überführt, welches als wiedergewonnener
Thermoplasthalbstoff für verschiedenste
Weiterverarbeitungszwecke eingesetzt werden kann.
Die Anlage 110 wird nicht im einzelnen beschrieben.
Es läßt sich beispielsweise eine
Plast-Agglomorator-Anlage "Orginal-Pallmann vom Typ
PFV 250/60" einsetzen.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel der Fig. 2
wird aus der Thermoplastgranulieranlage 110 über
eine Leitung 112 ein bestimmter Anteil des
Thermoplastmaterials abgezweigt und in einer Mühle
114 auf eine Korngröße von 0,6 mm und kleiner
zermahlen. Dieses fein gemahlene Thermoplastpulver
wird über eine Leitung 116 in das Mahlaggregat 88
für den Faserstoff mit eingeblasen. Wie eingangs
bereits erwähnt, läßt sich bei Einhaltung bestimmter
Verfahrensbedingungen in dieser Stufe
Thermoplastmaterial an den Faserstoff in einer Weise
anlagern, die den Papierherstellungsprozeß nicht
stört, wobei das Thermoplastmaterial aber bei der
Weiterverarbeitung des hier im Ausführungsbeispiel
vorgesehenen Wellpappenrohpapieres bei erhöhten
Temperaturen aktiviert werden kann, so daß sich
bessere Festigkeitseigenschaften für die Welle in
der Wellpappe ergeben.
Claims (22)
1. Verfahren zum Aufbereiten von Altpapier, bei dem
das Altpapier in Wasser suspendiert und unter
Einwirkung von Agitationsmitteln weitgehend
zerfasert wird,
sich im wesentlichen im Auflöseaggregat ansammelnder Schwerschmutz abgesondert und entsorgt wird,
im Auflöseaggregat und/oder in nachgeschalteten Sortiertstufen weiterer Fremdstoff aus der erhaltenen Faserstoffsuspension abgesondert und die gereinigte Faserstoffsuspension für die Papiererzeugung verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der aus den einzelnen Trennstufen anfallende Fremdstoff einer separaten Aufbereitung mit folgenden Schritten unterworfen wird:
sich im wesentlichen im Auflöseaggregat ansammelnder Schwerschmutz abgesondert und entsorgt wird,
im Auflöseaggregat und/oder in nachgeschalteten Sortiertstufen weiterer Fremdstoff aus der erhaltenen Faserstoffsuspension abgesondert und die gereinigte Faserstoffsuspension für die Papiererzeugung verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der aus den einzelnen Trennstufen anfallende Fremdstoff einer separaten Aufbereitung mit folgenden Schritten unterworfen wird:
- a) Zerkleinern des Fremdstoffes in einer ersten Zerkleinerungsstufe in vergleichmäßigte Flächenabschnitte, die in wäßriger Suspension förderbar sind,
- b) weiteres Zerkleinern der vergleichmäßigten Flächenabschnitte in einer zweiten Zerkleinerungsstufe in kleine Flächenstücke in wäßriger Suspension,
- c) Disintegrieren der kleinen Flächenstücke in wäßriger Suspension,
- d) Auftrennen der Suspension in eine im wesentlichen Faserstoff enthaltende Fraktion und eine im wesentlichen nicht disintegrierbare Reststoffe enthaltende Fraktion und
- e) Aufbereitung der Reststoffraktion zur Isolierung und Wiederverwertung von darin enthaltenen Thermoplasten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen Verfahrensschritt
a) und b) eine Rührwerksbehandlung des
Fremdstoffes in wäßriger Suspension zur
Vorbereitung der Disintegration erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß vor Verfahrensschritt a) und
/oder gegebenenfalls während des
Verfahrensschrittes des Anspruchs 2 eine
Schwerschmutzabscheidung erfolgt.
4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1
bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Verfahrensschritte b) und c) gleichzeitig
erfolgen.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte a),
b) und e) nach Anspruch 1, sowie der
Verfahrensschritte nach Anspruch 2 und 3 durch
Verwendung einer kombinierten Vorrichtung
erfolgen.
6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1
bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste
Zerkleinerung des Fremdstoffes nach
Verfahrensschritt a) zu Flächenabschnitten mit
einem größten Durchmesser von weniger als 40 mm
erfolgt.
7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1
bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite
Zerkleinerung des Rohmaterials zu kleinen
Flächenstücken nach Verfahrensschritt b) zu
Flächenstücken mit einem größten Durchmesser von
2 bis 15 mm, vorzugsweise 6 bis 12 mm erfolgt.
8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1
bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang
der zweiten Zerkleinerungsstufe ein Sieb
verwendet wird, welches die Größe der
durchgehenden kleinen Flächenstücke im
wesentlichen begrenzt.
9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1
bis 8, bei dem der Fremdstoff auch den
Fremdstoffzopf aus dem Altpapierauflöser umfaßt,
dadurch gekennzeichnet, daß der Zopf vor
Verfahrensschritt a) einer ein- oder
zweistufigen Grobzerkleinerung (gegebenenfalls
mit Schwerschmutzabscheidung) unterworfen wird.
10. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1
bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
Stoffsusupension zwischen den
Verfahrensschritten c) und d) zur weiteren
Disintegration in einer Rührbütte
zwischengelagert wird.
11. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1
bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die im
wesentlichen Faserstoffe enthaltende Fraktion
einer Nachsortierung unterworfen wird und der
Spuckstoff aus dieser Nachsortierung der die
Reststoffe enthaltenden Fraktion zugegeben wird.
12. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1
bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß aus der
Reststoffraktion in einer Sortierstufe Anteile
ausgeschieden werden, die spezifisch schwerer
als Thermoplaste sind.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch
gekennzeichnet, daß die Abtrennung der
spezifisch schweren Teile mittels
Zykloneinrichtungen erfolgt.
14. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1
bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die
Reststoffraktion entwässert und getrocknet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch
gekennzeichnet, daß der Reststoff granuliert
wird.
16. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1
bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die in
Schritt d) von Anspruch 1 abgetrennte
Faserstoffsuspension bis auf Stoffdichten von
6% atro bis 15% atro eingedickt und der
eingedickte Faserstoff in einem
Faserstoffmahlaggregat gemahlen wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch
gekennzeichnet, daß ein mit Steinzeuggarnierung
versehenes Faserstoffmahlaggregat verwendet wird.
18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch
gekennzeichnet, daß dem Faserstoff beim Mahlen
ein Anteil des Reststoffes nach Anspruch 14 oder
15 in feingemahlener Form zugegeben wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch
gekennzeichnet, daß der Reststoff auf eine
Korngröße von 0,6 mm und weniger gemahlen wird.
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch
gekennzeichnet, daß gemahlener Reststoff dem
Faserstoff in Anteilen von 20 bis 60
Gewichtsprozent, bezogen auf Faserstoff und
Reststoff zugegeben wird.
21. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 18
bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die
Temperaturführung bei der Mahlung des
Faserstoffes derart erfolgt, daß der
feingemahlene Reststoff am Faserstoff fixiert
wird.
22. Weiterverwendung des Faserstoffes nach einem der
Ansprüche 18 bis 20 in der Herstellung von
Papier für die Mittellage von Wellpappe.
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