DE4242338A1

DE4242338A1 -

Info

Publication number: DE4242338A1
Application number: DE4242338A
Authority: DE
Inventors: Pentti Vikioe
Original assignee: Ahlstrom Corp
Current assignee: Andritz Oy
Priority date: 1991-12-16
Filing date: 1992-12-15
Publication date: 1993-06-17
Anticipated expiration: 2012-12-16
Also published as: SE507847C2; CA2085306C; FI915908A0; US5368693A; SE9203745L; US5449437A; FI88732B; FI88732C; CA2085306A1; DE4242338C2; SE9203745D0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Behandlung von Siebwasser einer Papiermaschine. Insbesondere betrifft die Erfindung die Verbesserung des Faserrückgewinnungs- oder des sog. Save-all-Prozesses.

Faserrückgewinnungsprozesse werden eingesetzt, wenn brauchbares Fasermaterial in die Abwässer von Faserbehandlungsprozessen, wie etwa ins in der Siebpartie einer Papiermaschine in Verbindung mit der Bahnbildung abzuziehende sog. Siebwasser gelangt ist. In solche Fil trate, die mittels verschiedener Schlitz- oder Lochsiebe oder hauptsächlich flüssigkeitsdurchlässiger Papiermaschinensiebe aus der Fasersuspension abgetrennt werden, scheidet sich auch brauchbares Fasermaterial aus. Das genannte Fasermaterial ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Großteil davon aus der feinsten Faserfraktion der Fasersuspension besteht.

Die Faserrückgewinnungsprozesse werden meistens mit verschiedenen Filtern, wie etwa mit einem Scheibenfilter verwirklicht, der aus einer Anzahl auf einer horizontalen Welle befestigter Scheiben mit einer Siebfläche auf beiden Seiten besteht, die in eine zu behandelnde Suspension enthaltende Bütte eintauchen. Indem die Siebflächen einer Druckdifferenz, einem Unterdruck innerhalb oder einem Überdruck außerhalb der Scheiben ausgesetzt werden, kann der Fasersuspension Flüssigkeit in das Scheibeninnere und von dort über die Welle aus dem Gerät heraus entzogen und eine Faserschicht auf den Siebflächen der Scheiben gebildet werden. Bei den Faserrückgewinnungsprozessen werden auch Trommelfilter benutzt, welche Filter entsprechend aus einer auf einer horizontalen Welle befestigten Trommel mit einer Siebfläche bestehen, innerhalb welcher Siebfläche sog. Filtratfächer angeordnet sind, über die der Suspension Flüssigkeit entzogen wird. Ein Problem bei der Siebfläche der beiden Filtertypen besteht darin, daß sie in der Lage sein sollte, immense Mengen Flüssigkeit durchzulassen, aber auch das Entweichen von feinem Fasermaterial ins Filtratwasser zu verhindern. Als beste Art, für die Filterung von Siebwasser zu sorgen, hat sich eine Lösung erwiesen, wobei aus der langfaserigen Masse, der sog. Hilfsmasse, auf der Siebfläche zunächst eine dünne Schicht gebildet wird, wodurch dann die Filterung des eigentlichen Siebwassers erfolgt.

Normalerweise wird dem Siebwasser Hilfsmasse beigemischt, wobei gleich zu Beginn der Filterung aus der Hilfsmasse eine dünne filtrierende Schicht auf der Siebfläche gebildet wird. Gleich in den ersten Sekunden der Filterung entweicht ein Großteil des feinen Fasermaterials mit dem Filtrat, welches Filtrat meistens zur Eingabe des Filters zurückgeführt wird, bevor sich aus der Hilfsmasse eine für wirksame Filterung ausreichende Schicht gebildet hat. Wenn wiederum die genannte Schicht gar nicht gebildet wird, wird aller Feinstoff, der zurückgewonnen werden soll, durch die Siebfläche ins Filtratwasser gelangen. Um solch eine Situation zu vermeiden, wird gewöhnlich derart viel Hilfsmasse eingegeben, daß das Feststoffverhältnis zwischen ihr und dem Siebwasserstrom zwischen (0.5-)1-1.5(-2) liegt.

Es ist natürlich klar, daß je langfaseriger die Hilfsmasse ist und je weniger feines Material sie aufweist, desto besser hält sie rückzugewinnenden Feinstoff zurück, d. h. verhindert, daß er ins Filtratwasser gelangt. Somit besteht die beste Hilfsmasse aus langfaserigen Zellstoffmassen, die einen niedrigen Gehalt an Kurzfasern und feinem Material aufweisen. Die genannte Rückhaltefähigkeit ist jedoch nicht das einzige an die Qualität der Hilfsmasse zu stellende Kriterium, sondern wichtig ist auch, wie dick das sich bildende Fasernetz ist und wie seine Ein dickungseigenschaften sind. Ist die Hilfsmasse optimal und das Fasernetz somit des richtigen Typs, hält es im Siebwasser enthaltenes feines Material auf der gesamten Dicke der Schicht und nicht nur auf der Oberfläche der Hilfsmasseschicht zurück, wobei das Fasernetz offen bleibt und die Strömungswege der zu filtrierenden Flüssigkeit durch die Fasermatte somit besser und länger offen bleiben, und die Kapazität der Filtervorrichtung dabei höher ist.

Bei den bisher bekannten Save-all-Prozessen ist man ausschließlich durch die Wahl der Hilfsmasse bestrebt, die Funktion des Faserrückgewinnungsfilters zu beeinflussen.

Wenn die dem Faserrückgewinnungsfilter zuzuführende Hilfsmasse gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung mit einer sog. Fraktionierungsvorrichtung vor der Beimengung von Hilfsmasse ins Siebwasser derart behandelt wird, daß aus der Hilfsmasse das von ihr enthaltene kurzfaserige Feinmaterial entfernt wird, wird die Qualität der Hilfsmasse verbessert und somit die Funktion des Faserrückgewinnungsfilters effektiviert.

Die Auswirkungen der Fraktionierung von Hilfsmasse kommen deutlich zum Vorschein, wenn man gezwungen ist, als Hilfsmasse z. B. mechanische Massen, TMP, SGW oder PGW mit einem hohen Feinstoffanteil zu verwenden, der sehr häufig über 30% und in einigen Fällen sogar bei 50% liegt. Die Situation ist die gleiche auch bei Altpapiermasse als Hilfsmasse, was übrigens in Zukunft durch eine Zunahme der Verwendung von Altpapiermasse häufiger wird.

Durch die Lösung gemäß dieser Ausführungsform werden u. a. folgende Vorteile erreicht:

- die Kapazität des Filters wird erhöht, wobei ein kleinerer Filter ausreicht,
- die Filtratreinheiten des Faserrückgewinnungsfilters werden verbessert, weil das feine Material der Hilfsmasse den Filter nicht belastet,
- minderwertigere Massen als Hilfsmassen verwendet werden können
- langfaseriger Nadelholzzellstoff durch Holzschliffe oder Recycling-Fasern mit einer besseren Ausbeute ersetzt werden können,
- die durch eventuelle Prozeßveränderungen verursachten Schwankungen z. B. auf die Faserrückgewinnungsstufe beschränkt werden können.

Wenn z. B. die Qualität der Hilfsmasse variiert, wirkt es sich unmittelbar auf die Funktion des Faserrückgewinnungs filters aus, aber durch Fraktionierung der Hilfsmasse kann ihre Qualität stabilisiert werden, wodurch der gesamte Prozeß stabilisiert wird.

Eine Tatsache besteht auch darin, daß der Feststoffgehalt des der Rückgewinnung zuzuführenden Siebwassers bei der Rückgewinnung von Fasern u. a. infolge der Retention in der Siebpartie der Papiermaschine variiert. Am höchsten, bei der Herstellung von Papier aus reichlich feines Material enthaltenden Massekomponenten, kann der Feststoffgehalt des Siebwassers sogar 6000 bis 8000 mg/l, d. h. 0.6 bis 0.8% betragen. Die Kapazität des Faserrückgewinnungsfilters und die Filtratreinheiten sind selbstverständlich vom Feststoffgehalt des der Faserrückgewinnung zuzuführenden Siebwassers abhängig. Je niedriger der Feststoffgehalt des Siebwassers ist, desto größere Strömung soll der Faserrückgewinnungsfilter bewältigen können und desto reiner sind die Filtrate.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird das der Faserrückgewinnung zuzuführende Siebwasser vor der Beimischung von Hilfsmasse durch eine Abscheidervorrichtung geleitet, die aus dem Siebwasser Fasermaterial vor dem eigentlichen Rückgewinnungsfilter für Nullfasern abtrennt.

Durch diese Prozedur werden u. a. folgende Vorteile erreicht:

- die Kapazität des Faserrückgewinnungsfilters wird erhöht, wobei ein kleinerer Filter ausreicht,
- die Filtratreinheit des Faserrückgewinnungsfilters wird verbessert, d. h. der Feststoffgehalt der Filtrate geht zurück
- Prozeßveränderungen an der Papiermaschine, u. a. die auf Abweichungen der Retention zurückzuführende Schwankung des Feststoffgehalts von Siebwasser werden ausgeglichen und wirken sich nicht auf die Funktion des Faserrück gewinnungsfilters aus,
- es ergibt sich eine Art "Zwischenwasser", aus dem ein Teil der Fasern entfernt ist und das eventuell besser u. a. als sog. Trägerwässer verwendet werden kann,
- das Feststoffverhältnis von Hilfsmasse und Siebwasser auf ein für die Faserrückgewinnung optimales Niveau angehoben werden kann, ohne daß die Konsistenz des dem Faserrückgewinnungsfilter zuzuführenden Siebwasser-Hilfs masse-Gemisches in Hinsicht auf die Funktion des Faser rückgewinnungsfilters zu hoch steigt (max. ca. 1.0-1.2%).

Die Merkmale des Verfahrens und der Anlage gemäß der Erfindung gehen aus den beigefügten Patentansprüchen hervor.

Im folgenden werden das Verfahren und die Anlage gemäß der Erfindung anhand der beigefügten Figuren detaillierter erläutert. Es zeigt dabei

Fig. 1 schematisch einen Faserrückgewinnungsprozeß gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung, und

Fig. 2 ebenfalls schematisch einen Faserrückgewinnungs prozeß gemäß einer zweiten vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. 1 wird der Faserrückgewinnungsprozeß gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung dargestellt, wobei beispielhaft die Behandlung von Siebwasser von einer Papiermaschine veranschaulicht wird. Dem Stand der Technik zufolge wird einem Faserrückgewinnungsfilter 10 aus einem Stutzen 12 ein Gemisch aus über Rohrleitung 14 kommendem Siebwasser, d. h. von der Papiermaschine bei der Bahnbil dung entferntem Filtrat und über Rohrleitung 16 kommender Hilfsmasse zugeleitet, deren gleichmäßige Vermischung durch ein Mischwerk 18 sichergestellt ist. In der Theorie wäre es auch möglich, Hilfsmasse dem Filter getrennt zuzuführen, eine filternde Schicht auf den Filterflächen entstehen zu lassen und das Siebwasser erst dann mit den Filterflächen in Berührung zu bringen. Hieraus würde jedoch der Nachteil erfolgen, daß die Hilfsmasseschicht so dicht würde, daß das sie die vom Siebwasser abgetrennte Fraktion auf ihrer Oberfläche zurückhalten würde, woraus sich wiederum sehr schnell eine derart dichte und homogene Schicht auf der Oberfläche der Hilfsmasseschicht ansammeln würde, daß keine Filterung mehr durch die betreffende Schicht stattfinden würde und die Kapazität des Filters kleiner bleiben würde, als in dem Fall, daß dem Filter ein Gemisch aus Hilfsmasse und Siebwasser zugeführt wird. Das am Filter 10 zurückgewonnene Fasermaterial wird über Rohrleitung 20 in den Mischbehälter 22 der Papiermaschine zurückgeführt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsmasse einer Rohrleitung 24 entnommen wird, über die verschiedene bei der Papierherstellung verwendete Massekomponenten, wie etwa SGW (stone ground wood), TMP, Altpapiermasse, Ausschuß oder Zellstoff dem Mischbehälter 22 der Papiermaschine zugeleitet werden. Aus Rohrleitung 24 wird die sog. Hilfsmasse mittels Pumpe 26 in eine Fraktionierungsvorrichtung 28 für Hilfsmasse eingegeben, wo aus der eingegebenen Fasersuspension feines Material und Kurzfasern abgetrennt werden, wobei lediglich die von der Fraktionierungs vorrichtung "rejektierte" langfaserige Fraktion als Hilfsmasse dem Siebwasser beigemischt wird. Die genannten Massekomponenten werden in die Rohrleitung 24 gewöhnlich in der gerade beschriebenen Reihenfolge, d. h. so eingegeben, daß der Eingabestutzen für den am besten als Hilfsmasse geeigneten Zellstoff am nächsten zur Förderpumpe für Hilfsmasse, der des am zweitbesten geeigneten am zweitnächsten usw. angeordnet sind. Dabei entnimmt die Förderpumpe für Hilfsmasse der Rohrleitung 26 eine von ihr benötigte Menge Hilfsmasse, wobei es natürlich geschehen kann, daß sie den gesamten Zellstoff und sogar noch einen Teil des Ausschusses oder wenn er nicht zum "Rezept" des herzustellenden Papiers gehört, einen Teil der Altpapiermasse zur Hilfsmasse nimmt. Für die Erfindung ist außerdem wesentlich, daß die Hilfsmasse mit der Pumpe 26 mit einer ursprünglichen Eingabekonsistenz unverdünnt in die Fraktionierungsvorrichtung 28 gepumpt wird, die also in der Lage sein soll, relativ konsistente Masse zu behandeln, weil die Konsistenz der Massekomponenten in der Regel bei 3% oder sogar etwas höher als 3% liegt. Die Behandlung der Hilfsmasse unverdünnt ist wesentlich, weil die Konsistenz der den Mischbehälter verlassenden Masse bei ungefähr 3% in einem gewünschten, relativ schmalen Bereich liegen soll. Würde Verdünnung eingesetzt, wäre man, um die Wasserbilanz gleichmäßig zu halten, gezwungen, die von der Fraktionierungsvorrichtung akzeptierte Fraktion entweder direkt in den Filter einzugeben, wobei die ganze Fraktionierung keinen nennenswerten Vorteil ergeben würde, oder aber die Filterung der "akzeptierten" Fraktion zu arrangieren, bevor sie in den Mischbehälter 22 geleitet wird.

Bei der Fraktionierungsvorrichtung 28 kann es um einen Drucksortierer, drucklosen Sortierer, z. B. Bogensieb oder Wirbelreiniger handeln. Bei der Fraktionierungsvorrichtung wird als Hilfsmasse die sog. Rejektfraktion oder bei einem Sortierer diejenige Fraktion verwendet, die die Siebfläche nicht durchlaufen hat und die sog. schwere Fraktion vom Wirbelreiniger verwendet. Die Fraktionierungsvorrichtung oder deren Funktion können derart bemessen werden, daß sie zum Beispiel so betrieben werden kann, daß als Hilfsmasse 50 bis 80% des der Fraktionierungsvorrichtung 28 zuzuführenden Feststoffes genommen werden und der Rest dem Mischbehälter 22 rückgeführt wird.

In Fig. 2 ist ein Prozeßlaufplan gemäß einer zweiten vorteilhaften Ausführungsform dargestellt, der im großen und ganzen mit Fig. 1 identisch ist, bei dem aber eine Behandlungsstufe von Siebwasser hinzugefügt ist, bevor die Hilfsmasse mit dem Siebwasser vermischt wird. Das Siebwasser wird aus Rohrleitung 14 in eine Behandlungs vorrichtung für Siebwasser eingegeben, wo aus dem Siebwasser ein Teil der darin enthaltenen Fasern abgetrennt wird. Als Behandlungsvorrichtung kann ein druckloser Sortierer, wie der beschriebene Bogensieb, Filter oder Drucksortierer dienen. Die Funktion der Vorrichtung 30 beruht darauf, daß sie die eine bestimmte Größe übersteigenden Feststoffpartikeln in einem schnellen Abscheideprozeß aus dem Siebwasser abtrennt und somit die Qualität von Siebwasser und teilweise auch den Feststoffge halt stabilisiert. Der Figur zufolge wird die von der Behandlungsvorrichtung abgeschiedene gröbere Fraktion über Strömungsweg 32 direkt in das aus dem Save-all-Filter auszutragende Fasermaterial über Rohrleitung 20 geleitet. Die in der Behandlungsvorrichtung abgeschiedene feinere Fraktion wird währenddessen durch Rohrleitung 14′ über Vermischung 18 von Hilfsmasse dem Faserrückgewinnungsfilter 10 zugeführt.

Wie aus der obigen Darstellung ersehen werden kann, hat man eine neue und die Nachteile der bislang bekannten Lösungen behebende Art sog. Nullwässer derart zu behandeln entwickelt, daß die Faserrückgewinnung aus den Umlaufwässern von Zellstoff- und Papierindustrie effektiviert wird und die Größe der bei der Rückgewinnung einzusetzenden Filter und damit auch die Investitionskosten zurückgehen. Es soll jedoch beachtet werden, daß, obwohl oben zwei vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt sind, die Erfindung dadurch keineswegs allein auf diese beispielhaften Ausführungsformen beschränkt werden soll, sondern die Schutzgrenzen und Umfang unserer Erfindung ausschließlich durch die beigefügten Patentansprüche festgelegt werden. Somit leuchtet es ein, daß u. a. die bei der obigen Beschreibung benutzten Termini Fraktionierungsvorrichtung und Behandlungsvorrichtung sämtliche solchen Vorrichtungen umfassen, mit denen die oben beschriebenen Funktionen ausgeführt werden können.

Claims

1. Verfahren zur Behandlung von Siebwasser, bei welchem Verfahren das beim Herstellungsprozeß von Zellstoff oder Papier aus der Fasersuspension abgeschiedene Fasermaterial enthaltende Filtrat mit einer sog. Hilfsmasse einer Faserrückgewinnungsvorrichtung zugeführt wird, wo aus dem Filtrat das brauchbare Fasermaterial hauptsächlich in einer aus Hilfsmasse entstandenen Faserschicht abgeschieden wird, wonach das genannte Fasermaterial dem Prozeß rückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsmasse vor dem Beimischen ins Siebwasser unverdünnt in ein feineres und gröberes Fasermaterial fraktioniert wird, von denen nur die gröbere Fraktion als Hilfsmasse ins Siebwasser aufgegeben wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feinere Fraktion dem Mischbehälter (22) einer Papiermaschine zugeführt wird.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Beimischen von Hilfsmasse ins Siebwasser das feinere und gröbere Fasermaterial aus dem Siebwasser abgetrennt werden, von denen das gröbere dem Prozeß rückgeführt und das feinere zusammen mit der Hilfsmasse zur Faserrück gewinnung geleitet wird.

4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gröbere Fraktion dem Mischbehälter (22) der Papiermaschine rückgeführt wird.

5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsmasse bei einer Konsistenz von mindestens 3% fraktioniert wird.

6. Anlage zur Behandlung von Siebwasser, welche Anlage aus einer Faserrückgewinnungsvorrichtung (10), Eingabe- und Mischvorrichtungen (26, 18) für Hilfsmasse sowie den erforderlichen Rohrleitungen (14, 16, 20) besteht zur Beförderung von Siebwasser, Hilfsmasse, rückgewonnenem Fasermaterial und Filtraten der Rückgewinnungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß an der Eingabeleitung (16) für Hilfsmasse eine Fraktionierungsvorrichtung (28) angeordnet ist, womit die feine Faserfraktion aus der Hilfsmasse entfernt wird, bevor die Hilfsmasse dem Siebwasser beigemischt wird.

7. Anlage gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der Eingabeleitung (14) für Siebwasser eine Behandlungs vorrichtung (30) angeordnet ist, womit aus dem Siebwasser Faserfraktion entfernt wird, bevor die Hilfsmasse dem Siebwasser beigemischt wird.

8. Anlage gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Fraktionierungs- oder Behandlungs vorrichtung (28, 30) um einen Drucksortierer oder drucklosen Sortierer, z. B. ein Bogensieb handelt.

9. Anlage gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Fraktionierungsvorrichtung (28) um einen Wirbelreiniger handelt.

10. Anlage gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Behandlungsvorrichtung (30) um einen Scheiben-, Trommel- oder anderen entsprechenden Filter handelt.