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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Reduzierung des Verlusts an Mineralfraktionen bei der Behandlung von Ausschuss bei der Papierherstellung. Im Besonderen bezieht sich die Erfindung auf die Behandlung des so genannten Ausschusses von einer Papiermaschine, der wiederverwendbares Rohstoff ist, so dass möglichst viel von den im Ausschuss enthaltenen Mineralfraktionen zum Prozess zurückgeleitet und als Rohstoff für Papier möglichst effizient und wirtschaftlich verwendet werden kann.
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Der Begriff Ausschuss bedeutet unverkäufliches Papier, das dem Papierherstellungsprozess normalerweise zur Verwendung als Rohstoff rückgeführt werden kann. Das Volumen des Ausschusses von einer Papiermaschine ist normalerweise ungefähr 5–40% von der Produktion der Maschine; der Anteil ist somit ziemlich beachtlich. Ausschuss kommt in verschiedenen Formen vor, und unterschiedliche Menge davon werden an verschiedenen Stellen in der Papiermaschine produziert: in der Siebpartie beim Kantenbeschneiden, wenn die Bahn abgerissen ist, beim Kantenbeschneiden an Streichmaschine und Rollenschneider, als Oberflächen- und Bodenausschuss von Rollen und als Ausschussrollen. Die Hauptfunktion des Ausschusssystems ist es, den von der Papiermaschine kommenden Ausschuss zu dispergieren und ihn dem Prozess wieder zuzuführen.
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In der Regel wird der Ausschuss von einer Papiermaschine bei Bedarf in Pulpern dispergiert, und die Ausschuss-Stoffströme von den Pulpern werden in eine Ausschussbütte geleitet. Der Faserstoff wird aus der Ausschussbütte über Konsistenzeinstellung zum Mischbehälter der Papiermaschine geleitet.
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Eine etwas fortschrittlichere Behandlung von Ausschuss umfasst typisch Dispergierung, Eindickung, Sortierung und Zerfaserung/Entstippung des Ausschusses und Zudosierung desselben zurück zur Papierherstellung zur Verwendung als Rohstoff. Eine Anwendung ist das folgende Verfahren. Ausschusspapier wird in Maschinenpulpern zu pumpfähiger Form (Konsistenz 4,0–5,5%) dispergiert. Weil der im Pulper dispergierte Faserstoff nicht zerfaserte Papierflocken enthält, muss der Ausschuss noch nach der Lagerung zerfasert werden, bevor er dem Prozess rückgeführt wird. Teil des Papiermaschinenausschusses (zum Beispiel Randstreifen vom Sieb) wird bei einer niedrigen Konsistenz zum Ausschusssystem zurückgeleitet. Aus diesem Grund muss das Ausschusssystem das Aufkonzentrieren des Ausschusses einschließen, um zu verhindern, dass die erforderliche Lagerkapazität unnötig hoch wird.
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Ausschuss wird in Pulpern dispergiert, die an der Papiermaschine und in der Ausrüstung angeordnet sind. Von verschiedenem Pulpern kommender Papierfaserstoff wird normalerweise in einer Siebwassergrube aufgefangen, die unter der Siebpartie angeordnet ist, von wo der Ausschuss über einen Ausschussturm zu einem Drucksortierer transportiert wird, der Faserbündel und Verunreinigungen aus dem Faserstoff herausscheidet. Sortierabfall vom Drucksortierer wird zu einem Vibrationssortierer geleitet, und dessen Akzept wird zurück zum Ausschussturm geleitet. Sortierabfall des Vibrationssortierers wird aus dem System entfernt. Diejenige Fraktion, die den Drucksortierer über die Ausschussleitung durchflossen hat, wird zu einem Ausschusskonzentrator gepumpt, der die Konsistenz des Ausschusses auf das vom Dosiersystem erforderte Niveau von 4% anhebt. Der konzentrierte Faserstoff wird vom Ausschusskonzentrator zu einem Dosierbehälter transportiert, von wo der Ausschussstoff über Zerfaserer zum Mischbehälter der Papiermaschine gepumpt wird.
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Das oben beschriebene System und Verfahren zur Behandlung von Ausschuss sind die gleichen ohne Rücksicht auf die Stelle, wo der Ausschuss produziert wird; somit werden Probleme durch die verschiedenen Arten von Ausschuss verursacht. Vorliegende Ausschuss-Behandlungssysteme stoßen meistens bei gestrichenem Ausschuss auf Probleme. Papiermaschinen, die gestrichene Qualitäten produzieren, erfordern ein getrenntes Behandlungssystem für gestrichenen Ausschuss oder zumindest eine getrennte Lagerung zur Dosierung des Ausschusses im erwünschten Verhältnis. Der Aschegehalt (der Begriff wird für Mineralien und Füllstoffe gebraucht) von gestrichenem Ausschuss ist höher als der Aschegehalt von Rohpapier und verursacht somit bei ungleichmäßiger Dosierung Schwankungen beim Füllstoffgehalt des Rohpapiers. Gestrichenes Papier ist auch schwieriger zu dispergieren und erfordert deshalb oft eine eigene Behandlung, die die nicht dispergierte Fraktion vom Faserstoff entfernt und sie zur Dispersionsbehandlung zurückleitet. Weiter wird die Strichschicht von gestrichenem Ausschuss durch die derzeitige Ausschussbehandlung nicht fein genug dispergiert, sondern bleibt teilweise als Flocken nicht dispergiert, die als große Fraktionen später im Prozess, d. h. in Hydrozyklonen des Kurzen Umlaufs, ausgeschieden werden. Die Zusammensetzung dieser rejektierten Pigmentfraktion würde die Verwendung derselben als Rohstoff für Papier ermöglichen, doch seine Partikelgröße ist zu grob.
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Das Gleiche gilt auch für Altfaserstoffsysteme, die gestrichenes Zeitschriftenpapier und anderen stark gestrichenen Altfaserstoff als Rohstoff für Altfaserstoff nutzen. In Sekundärfaser-Dispersionssystemen löst sich das Strichpigment des gestrichenen Papiers mehr oder weniger von der Faserschicht des Papiers selbst als bogenartige Fraktionen ab, die durch den Prozess teilweise dispergiert werden. Die Dispersion ist jedoch nicht vollständig, weshalb diese nicht dispergierten Strichpigmentpartikel aus dem Prozess als Rejekt von der Hydrozyklonenreinigung in der Sortierabteilung ausgeschieden werden. Doch der größte Teil der rejektierten Partikel hat eine Rohstoffzusammensetzung, die die Verwendung derselben bei der Papierherstellung als Füllstoff erlauben würde; Füllstoff muss der Fasersuspension eventuell in einer späteren Stufe der Papierherstellung zugesetzt werden. Die Größe dieser Partikel verursacht jedoch Probleme an der Papiermaschine selbst, wenn die Partikel nicht zerkleinert und somit für Verwendung als Füllstoff akzeptabel gemacht werden.
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Eine Verbesserung beim Stand der Technologie ergab eine in der
finnischen Patentanmeldung Nr. 960351 beschriebene Lösung, der zufolge der als Rejekt aus der Hydrozyklonenreinigung ausgestoßene Füllstoff/Mineralfraktion-Verlust reduziert wird durch Behandlung der Fraktion, deren Gehalt an Mineralfraktion aufkonzentriert worden ist, im Zusammenhang mit der Hydrozyklonenanlage, um die Mineralfraktionen zu desintegrieren und sie dem Prozess rückzuführen. Das Verfahren und die Vorrichtung der Erfindung bieten zum Beispiel folgende Vorteile: Verluste an Füllstoff/Mineralien, Wasser, Chemikalien, Wärme und Fasern gehen zurück; lediglich die unbrauchbare Fraktion und diejenige Fraktion, die nicht verwendbar gemacht werden kann, werden in einer hochkonzentrierten Form aus dem Prozess abgeleitet; das System ist ein kontinuierlicher Teil des Kurzen Umlaufs oder des Sortiersystems einer Papiermaschine; das heißt, die Prozessverhältnisse sind konstant und der Betrieb störungsfrei. Darüber hinaus ist der Prozess selbstregelnd. Wenn zum Beispiel das Volumen der groben in das System eingeführten Fraktion zunimmt, führt das System dem Prozess nur diejenige Fraktion zurück, die er zu desintegrieren vermag, und der Rest wird aus dem System ausgestoßen.
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Somit wenden derzeitige Verfahren Behandlung des Feststoffs an, der aus der Hydrozyklonenanlage des Kurzen Umlaufs einer Papiermaschine rejektiert worden ist. Der Stand der Technik weist jedoch einige Nachteile auf. Insbesondere bei Papiermaschinen, die große Volumen von Ausschuss produzieren, etwa Maschinen, die Rohpapier zum Streichen herstellen, und/oder Maschinen, die gestrichenen Ausschuss verwenden, stammen die bei der Hydrozyklonenreinigung ausgeschiedenen Fraktionen von gestrichenem Ausschuss. Bei diesen rejektierten Fraktionen handelt es sich hauptsächlich um nicht desintegrierte Strichschicht, d. h. Strichflocken. Der Anteil von Fraktionen im Faserstoff, die während der Hydrozyklonenreinigung rejektiert wurden, ist ziemlich groß, was die Hydrozyklonenvorrichtung beansprucht und abnutzt. Weil das bei der Hydrozyklonenreinigung rejektierte Volumen groß ist, werden die Feststoffverluste trotz Benutzung der Behandlungsvorrichtung groß und verursachen zusätzlich zur Abnutzung der Vorrichtung Rohstoff-, Transport- und andere Kosten. Des Weiteren ist der Aschegehalt gestrichenen Ausschusses höher als der von Rohpapier, was bei ungleichmäßiger Dosierung zu Schwankungen beim Füllstoffgehalt des Rohpapiers führt. Auch bei den vorliegenden Methoden, die Mineralfraktionen behandeln, werden Faserstoffe aus verschiedenen Quellen, wie Papiermaschinenausschuss, Altpapier und Ausschuss von der Stoffpartie kombiniert und in der gleichen Hydrozyklonenanlage behandelt. Dann werden die Faserstoffe mit unterschiedlichen Füllstoffgehalten miteinander vermischt, und das gesamte Faserstoffvolumen muss behandelt werden, um die groben Fraktionen abzutrennen.
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Ein Problem, das im Wesentlichen durch die vorliegende Erfindung beeinflusst wird, ist der Betrieb und die Abnutzung der Anlage des Kurzen Umlaufs. Ein anderes Problem, das durch die vorliegende Erfindung gelöst wird, steht mit den Schwankungen beim Füllstoffgehalt des Rohpapiers in Verbindung, die durch Zudosierung von gestrichenem Ausschuss verursacht werden. Durch die erfindungsgemäße Lösung wird die Menge an Füllstoff-enthaltendem Spuckstoff wesentlich reduziert, der in einer Hydrozyklonenanlage rejektiert wird und auf eine Müllkippe transportiert werden soll. Auch das Volumen von Faserstoff, der zur Abtrennung der Mineralfraktion behandelt werden soll, verringert sich erheblich.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung basiert auf der Behandlung von gestrichenem Ausschuss, so dass Pigmentflocken aus gestrichenem Ausschuss in eine separate Behandlung abgeschieden/fraktioniert und somit desintegriert werden, bevor der Ausschuss zum Mischbehälter der Papiermaschine zurückgeleitet wird. Auf diese Weise verringert sich wesentlich die Menge der bei der Hydrozyklonenreinigung rejektierten Fraktion, weil der Faserstoff keine rejektierbaren Strichflocken enthält. Gleichzeitig ist der Aschegehalt des Faserstoffs präziser regelbar, weil die Mineralfraktion aus dem Ausschuss entfernt wurde, bevor der Ausschuss zum Mischbehälter der Papiermaschine zurückgeleitet wird.
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Pigment und Mineralmaterial bedeuten bei dieser Anwendung alle Streichmaterialien von Faserstoff. Wenn auf Mineralfraktion hingewiesen wird, sind Strichflocken gemeint, die effektivere Behandlung erfordern, um desintegriert zu werden.
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Das Verfahren der vorliegenden Erfindung bietet zum Beispiel folgende Vorteile:
- – Feststoffverluste bei der Hydrozyklonenreinigung werden wesentlich reduziert, weil der Faserstoff nicht mehr so viel große Strichflocken von gestrichenem Ausschuss enthält als zuvor.
- – Die Belastung der Hydrozyklonenreinigung wird reduziert, weil der Anteil grober rejektierbarer Fraktionen im Faserstoff zurückgeht. Die Hydrozyklonenreinigung arbeitet dann besser und effizienter.
- – Die Lauffähigkeit der Hydrozyklone verbessert sich, und das Risiko von Verstopfung geht zurück.
- – Abnutzung der Anlage des Kurzen Umlaufs wird reduziert.
- – Wenn die Konzentration des Pigments von gestrichenem Ausschuss hoch ist, kann das Pigment gelagert, übergeben oder sogar in eine andere Fabrik transportiert werden. Auf diese Weise kann der gesamte Rohstoff verwertet werden, und es braucht kein als Rohstoff verwendbarer Feststoff auf eine Müllkippe transportiert zu werden.
- – Nach Trennung von Faserfraktion und Strichfraktion oder Fraktionierung kann der Behandlung des Faseranteils von gestrichenem Ausschuss mehr Aufmerksamkeit geschenkt werden, und die Fasereigenschaften des Ausschusses können optimiert werden.
- – Abnutzung der für Behandlung von Faser benutzten Vorrichtungen, wie Zerfaserer, wird reduziert, weil die Mineralfraktion abgeschieden/entfernt worden ist.
- – Die Behandlung ist vorteilhaft, weil das Volumen des zu behandelnden Faserstoffs beachtlich reduziert wird, wenn, um die Mineralfraktion zu desintegrieren, nur der gestrichene Ausschuss oder Faserstoff mit wesentlich einem hohen Gehalt an grober Mineralfraktion behandelt zu werden braucht, nicht aber all der Faserstoff, der im Kurzen Umlauf behandelt wird und zur Papiermaschine kommt.
- – Die Anlagenkosten des Systems sind niedrig. Die Erfindung wird technisch mit bekannten kommerziellen Vorrichtungen durchgeführt, und die Rückzahlungsfrist ist kurz.
- – Das System lässt sich leicht durchführen, d. h. es lässt sich mühelos in existierende Ausschuss-Behandlungssysteme einfügen.
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Die charakteristischen Merkmale der Erfindung gehen aus den beigefügten Patentansprüchen hervor.
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Das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden detaillierter, mit Verweis auf die beigefügten Zeichnungen beispielhaft beschrieben, wo
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1a, 1b und 1c drei Vorrichtungen nach dem Stand der Technik darstellen;
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2 ein Ausschuss-Behandlungssystem gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
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3 ein Ausschuss-Behandlungssystem gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
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4 ein Ausschuss-Behandlungssystem gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
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5 ein Ausschuss-Behandlungssystem gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung darstellt.
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1a stellt ein Ausschuss-Behandlungssystem dar. Normalerweise wird der Ausschuss von einer Papiermaschine bei Bedarf in Pulpern 10 dispergiert, von wo Ausschussströme zu einer Ausschussbütte 12 geleitet werden. Von der Ausschussbütte wird Faserstoff über Konsistenzeinstellung 14 direkt einem Mischbehälter 16 der Papiermaschine zugeführt, in welchem Behälter der in der Papiermaschine aufzubringende Faserstoff entweder vollständig oder im gewünschten Verhältnis aus frischem Faserstoff, Sekundärfaserstoff und Ausschuss und Füllstoffen zusammengemischt wird. Gemischter Faserstoff wird weiter über Hydrozyklonenanlage 18 zu einem Gasabscheidebehälter 20, einem so genannten DECULATOR® und von dort weiter über einen so genannten Stoffauflaufsortierer 22 zu einem Stoffauflauf 24 der Papiermaschine geleitet.
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Ein etwas fortschrittlicheres Ausschuss-Behandlungssystem umfasst typisch Dispersion, Einlagerung, Eindickung, Sortierung und Zerfaserung/Entstippung und Dosierung des Ausschusses für Wiederverwendung als Rohstoff bei der Papierherstellung. Eine Anwendung umfasst die folgende Lösung. Ausschusspapier wird in Maschinenpulpern 10 zu pumpfähiger Form dispergiert (Konsistenz 4,0–5,5%). Weil der im Pulper dispergierte Faserstoff noch immer nicht zerfaserte Papierflocken enthält, muss die Ausschussmasse nach der Lagerung noch zerfasert werden, bevor sie dem Prozess rückgeführt wird. Teil des Papiermaschinenausschusses (Randstreifen vom Sieb) wird zum Ausschusssystem bei einer niedrigen Konsistenz zurückgeleitet. Aus diesem Grund muss das Ausschusssystem die Aufkonzentrierung des Ausschusses enthalten, um zu verhindern, dass die Lagerkapazität unnötig hoch wird.
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Ausschuss wird normalerweise in Pulpern 10 dispergiert, die an der Papiermaschine und in der Ausrüstung, zum Beispiel bei einer Feinpapiermaschine an folgenden Stellen angeordnet sind: dem Siebwasserkasten in der Siebpartie, dem Pressenpulper, dem Leimpressenpulper, dem Maschinenpulper am Poperoller der Papiermaschine, dem Pulper des Rollenschneiders, dem Pulper für Randstreifen des Rollenschneiders, dem Ausschussrollenpulper und dem Ausschussrollenpulper im Ausrüstungsraum. Papierfaserstoff von verschiedenem Pulpern 10 wird normalerweise in einen Siebwasserkasten unter der Siebpartie gesammelt. Aus dem Siebwasserkasten wird Ausschuss zentralisiert zu einem Ausschussturm 12 geleitet. Vom Ausschussturm 12 wird Ausschuss zu einem Drucksortierer 30 gepumpt, der größere Faserbündel und Verunreinigungen aus dem Faserstoff herausscheidet. Sortierabfall vom Drucksortierer wird zu einem Vibrationssortierer 32 geleitet, und sein Akzept wird weiter dem Ausschussturm 12 rückgeführt. Rejekt vom Vibrationssortierer wird aus dem System abgeleitet. Diejenige Fraktion, die den Drucksortierer 30 der Ausschussleitung durchflossen hat, wird zu einem Ausschusskonzentrator 34 gepumpt, wo die Konsistenz des Ausschusses auf die durch das Dosiersystem bedingten 4% angehoben wird. Der konzentrierte Faserstoff vom Ausschusskonzentrator 34 wird in einen Ausschussdosierbehälter 36 geleitet, von wo der Ausschussstoff durch Zerfaserer 38 zum Mischbehälter 16 der Papiermaschine gepumpt wird. Von dieser Stelle an ist der Prozess dem von 1a ähnlich.
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Bei gestrichenes Papier herstellenden Papiermaschinen ist die Streichmaschine nach der Papiermaschine vor dem Rollenschneider angeordnet. Ihr Ausschuss-Behandlungssystem unterscheidet sich von dem oben beschriebenen insofern, als der Ausschuss von den ihr nachgeschalteten Pulpern 10', d. h. vom Pulper des Rollenschneiders, dem Pulper für Randstreifen des Rollenschneiders, dem Ausschussrollenpulper und dem Ausschussrollenpulper des Ausrüstungsraums in einem getrennten Behälter 11' eingesammelt wird. Faserstoff wird im gewünschten Verhältnis aus dem Siebwasserkasten 11 und dem Behälter 11' für gestrichenen Ausschuss zum Ausschussturm 12 dosiert.
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Ein Beispiel für ein Verfahren nach dem Stand der Technik zur Herabsetzung des Füllstoffverlusts ist eine Lösung, die in der
finnischen Patentanmeldung Nr. 960351 ,
1c, dargestellt ist. Bei dieser Lösung wird der Füllstoffverlust reduziert, indem der den Prozess verlassende Strom zum Beispiel in einer Vorrichtung, wie sie in
1c dargestellt ist, behandelt wird. Der Ausschussstoff, der zum Mischbehälter der Papiermaschine und von dort zur Hydrozyklonenreinigungsanlage geleitet wurde, kommt auch bei diesem Verfahren meistens von den oben in
1a und
1b beschriebenen Ausschuss-Behandlungssystemen. Bei der Vorrichtung von
1c erhält man das zu behandelnde Material als Spuckstoff von der letzten Stufe der Hydrozyklonen-Behandlungsanlage
18 des Kurzen Umlaufs. Bevorzugt und wahlweise wird der Spuckstoff einer ersten Rejekt-Fraktionierungsstufe
40 zugeführt, und das darin abgeschiedene Feinmaterial wird dem Faserstoff vor der Hydrozyklonenreinigungsanlage
18 wieder zugeführt, und die grobe Fraktion wird in eine Desintegrationsvorrichtung
42 geleitet, und nach der darin durchgeführten Desintegrationsstufe wird das Material verdünnt und dem nächsten Sichter
44 zugeführt. Das im Sichter
44 abgetrennte Feinmaterial wird der Hydrozyklonenanlage
18 zur Behandlung rückgeführt, und das Rejekt wird in einem Desintegrator
46 desintegriert, wonach es zu einem dritten Sichter
48 transportiert wird, von wo das Akzept zur Wiederverwendung eingegeben wird und das Rejekt aus dem Prozess abgeleitet wird.
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Es ist ein charakteristisches Merkmal dieses und aller anderen bekannten Verfahren, dass sie das Feinmaterial nur im Zusammenhang mit der Hydrozyklonenanlage behandeln und nicht dort, wo die Fraktion zum Prozess zurückgeleitet wird oder vor der Rückführung, oder dass sie die rejektierte Mineralfraktion vollständig aus dem Prozess ableiten. Nach Verfahren dem Stand der Technik werden die aus all den verschiedenen Quellen stammenden Faserstoffe, wie Papiermaschinenausschuss, Altpapier und Faserstoff aus der Stoffpartie kombiniert und in ein und derselben Hydrozyklonenanlage behandelt. Dann werden Faserstoffe mit unterschiedlichen Füllstoffgehalten gemischt, und das gesamte Faserstoffvolumen muss behandelt werden, um die darin enthaltene grobe Fraktion abzutrennen.
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Einer bevorzugten in 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung zufolge umfasst ein Ausschuss-Behandlungssystem folgende Schritte: Dispergierung des Ausschusses zu Ausschussstoff, Fraktionierung und Desintegration der Strichflocken. Der Ausschuss wird zum Faserstoff in einem oder mehreren Pulpern 10 dispergiert, von wo Ausschussstoff zur Fraktionierung 50 geleitet wird. Während der Fraktionierung werden die Strichflocken vom Rest des Ausschussstoffs getrennt, der vom gestrichenen Ausschuss, d. h. hauptsächlich Fasern, gespalten ist. Die akzeptierte Faserfraktion wird weiter zum Papierherstellungsprozess geleitet. Die Mineralfraktion, in diesem Fall nicht desintegrierte Strichflocken und anderes aschehaltiges Feinmaterial wie Füllstoff und Retentionsmaterial, wird rejektiert. Die Fraktionierung kann mit einer Vorrichtung der entsprechenden Art durchgeführt werden, die zum Herauswaschen von Asche aus Sekundärfaserstoff eingesetzt wird, etwa Siebwäscher, fraktionierender Drucksortierer, zum Beispiel Ahlsdecker, Bogensieb, Vibrationssortierer oder Wirbelsichter. Der auf die Trennung von Faser und Mineralfraktionen folgende Schritt ist die Desintegration 52 der Strichflocken. Desintegrierte Pigmentfraktion wird bei der Hydrozyklonenreinigung 18 der Papiermaschine nicht mehr rejektiert. Die Desintegration kann mit bestehenden kommerziellen Schleifern durchgeführt werden, etwa einer Kugelmühle oder einem Stahldisperser mit entweder einer oder mehreren Stufen. Die dispergierte Pigmentfraktion wird zum Papierherstellungsprozess zurückgeführt.
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Wenn die desintegrierte Pigmentfraktion zum Papierherstellungsprozess zurückgeführt wird, wird nicht unbedingt frischer Füllstoff zur Füllstoffeinstellung gebraucht, oder aber das Volumen an frischem Füllstoff kann zumindest reduziert werden. Das gesamte Volumen der behandelten Pigmentfraktion, das man von gestrichenem Ausschuss erhält, kann wiederverwendet werden.
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Um die Fraktionierung bei der Dispergierung von Ausschuss zum Ausschussstoff zu intensivieren, können zusätzlich zu Pulpern auch andere zerfasernde Vorrichtungen eingesetzt werden. Auf diese Weise werden die Fasern und das Mineralmaterial zuverlässiger während der Fraktionierung voneinander getrennt, und somit kann der Fraktionator den Faserstoff leichter in Faserfraktion und in Mineralfraktion trennen, und an den Fasern bleibt kein Mineralmaterial haften, das mit der Faserfraktion weitergeleitet werden würde.
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Bei dieser Ausführungsform, wie auch bei jeder anderen Ausführungsform der Erfindung, kann der Ausschussstoff natürlich eingelagert werden, bevor er zur Fraktionierung übertragen wird. Durch die Lagerung werden durch die ungleichmäßige Produktion von Ausschuss hervorgerufene Schwankungen ausgeglichen. Durch Zudosierung von Ausschuss von Lager wird ein konstanter Strom zum Ausschuss-Behandlungsprozess erreicht.
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3 stellt eine Ausführungsform dar, bei der die Ausführungsform von 2 modifiziert worden ist durch Hinzufügung von Aufkonzentrierung 54 der von der Fraktionierung 50 erhaltenen Mineralfraktion auf eine höhere Konzentration. Die Mineralfraktion, d. h. Strichflocken, kann zum Beispiel mit einem Hydrozyklon und/oder Lamellenklärer oder durch Anwendung der beiden in Serie, und zum Beispiel mit Ultrafilterung kombiniert, aufkonzentriert werden. Filtrat von der Konzentrationsstufe wird zur Verdünnung des Ausschussstoffs vor Fraktionierung 50 zurückgeführt, was die bei der Fraktionierung erforderliche niedrige Konsistenz ergibt. Nach der Konzentrierung 54 wird die Mineralfraktion zu einem Desintegrator 52 und anschließend zu einem Mischbehälter 56 für Füllstoff/Streichmaterial und von dort weiter zur gewünschten Stelle im Papierherstellungsprozess transportiert. Die desintegrierte Strichfraktion befindet sich noch auf der gleichen hohen Konzentration, auf die sie vor der Desintegration 52 aufkonzentriert wurde, und kann somit dem Papiermaschinensystem bei der hohen Konzentration eingeführt und als geregelter Strom anstelle von/zusätzlich zu frischem Füllstoff/Streichmaterial eingeführt werden. 3 stellt ein Verfahren zur Rückführung von desintegriertem Pigmentmaterial zum Prozess dar, indem es von der Desintegration 52 zur Mischung von Füllstoff 56 geleitet wird, wo es mit frischem Füllstoff vermischt wird und auf die gleiche Weise wie frischer Füllstoff wiederverwendet wird. Das desintegrierte Pigmentmaterial kann nach dem Desintegrator 52 auch einem Pigmentdosiersystem 57 zugeführt werden, wo es mit frischem Pigment vermischt wird und weitergeleitet wird, um in einer Papierstreichstufe verwendet zu werden. Die Verfahren zur Rückführung regenerierten Pigmentmaterials zum Papierherstellungsprozess, die in 2 und 3 dargestellt sind, sind auf keine Weise von den hier lediglich als Beispiel beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung abhängig, sondern können im Zusammenhang mit jeder Ausführungsform benutzt werden.
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4 stellt eine Ausführungsform dar, bei der auf die erste Desintegrationsstufe 52 ein zweiter Fraktionator 58 folgt. Dieser Fraktionator 58 teilt die von der ersten Desintegrationsstufe 52 erhaltene Mineralfraktion in feines Akzept, das recycelt/als solches zum Papierherstellungsprozess zudosiert wird, und in Rejekt auf, das zu einem Desintegrator 60 der zweiten Stufe zur weiteren Behandlung geleitet wird. Mineralfraktion, die die zweite Desintegrationsstufe 60 passiert hat, wird vor der Fraktionierung 58 der zweiten Stufe zum Rest der Mineralfraktion zurückgeführt oder wahlweise direkt wiederverwendet. Falls Konzentrierung 54 vor der ersten wahlweise direkt wiederverwendet. Falls Konzentrierung 54 vor der ersten Desintegrationsstufe 52 benutzt wird, muss die Mineralfraktion vor der zweiten Fraktionierungsstufe 58 zum Beispiel mit Filtrat von der Konzentration 54 oder mit Flüssigkeit 62 verdünnt werden, die aus einer Quelle außerhalb des Ausschuss-Behandlungssystems eingeführt wird.
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Natürlich kann auch bei dieser oder jeder anderen Ausführungsform Konzentrierung benutzt werden, um eine höhere Konzentration des Mineralmaterials zu erhalten. Die Konzentrierung kann zum Beispiel bei der Behandlung des Ausschusses von der zweiten Fraktionierung 58 angeordnet sein, wobei die zum Desintegrator 60 fließende Mineralfraktion bereits eine höhere Konzentration hat und der Desintegrationsprozess leichter wird, oder bei der Behandlung des Akzepts von der zweiten Fraktionierung 58, wobei die Konzentration des zum Papierherstellungsprozess zurückzuführenden desintegrierten Mineralmaterials höher ist. Die erwünschte Konzentration des behandelten Mineralmaterials hängt von der Stelle im Papierherstellungsprozess ab, wo das Material eingeführt wird. Das behandelte Mineralmaterial kann zum Beispiel direkt zum Faserstoff zugesetzt/zudosiert werden, in welchem Fall die Konzentration des Materials nicht von großer Bedeutung ist, oder aber das behandelte Mineralmaterial kann mit frischem Füllstoff, bevor es zum Faserstoff zudosiert wird oder frischem Füllstoff kombiniert werden, bevor es einer Streichanlage zugeleitet wird.
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Bei der Konzentration produzierte Filtrate können selbstverständlich auch auf andere als die oben beschriebene Weisen verwendet werden. Zum Beispiel das Rejekt-Konzentrationsfiltrat von der Fraktionierung der zweiten Stufe kann bei der Verdünnung verwendet werden, die bei der Fraktionierung der zweiten Stufe notwendig ist, und somit kann Flüssigkeit effizient im Prozess recycelt werden.
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Beim erfindungsgemäßen Ausschuss-Behandlungssystem fällt überhaupt kein auf eine Müllkippe zu transportierendes Rejekt an. Manchmal kann es jedoch notwendig sein, sehr grobe Fraktion vom Prozess zu entfernen, die ansonsten dem Prozess hinderlich wäre. 5 stellt eine Ausführungsform dar, wo die erste Sortierstufe 50 einen zweistufigen Fraktionator nutzt, der den Ausschussstoff in Akzept 64, feines Rejekt 66 und sehr grobe Fraktion 68 klassiert. Akzept, d. h. Faserfraktion 64 vom zweistufigen Fraktionator 50 wird zum Papierherstellungsprozess geleitet, die feine Fraktion oder Mineralfraktion 66 wird zur weiteren Behandlung geleitet, und das sehr grobe Rejekt 68 wird aus dem Prozess entfernt. Große nicht dispergierte Verunreinigungen, die im Ausschussstoff gelandet sind, werden dem sehr groben Rejekt ähnlich aus dem Prozess entfernt. Ein zweistufiger Fraktionator kann natürlich in jeder Ausschuss-Fraktionierungsstufe benutzt werden.
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Obwohl einige, Ausführungsformen der Erfindung veranschaulichende Figuren andeuten, dass behandeltes Pigmentmaterial zum Ausschussstoff vor dem Kurzen Umlauf der Papiermaschine zurückgeführt wird, und einige andeuten, dass es mit frischem Füllstoff vermischt wird, bevor es dem Papierherstellungsprozess selbst rückgeführt wird, sind das Verfahren zur Rückführung des behandelten Pigments zum Prozess und die Stelle, wo es rückgeführt wird, auf keine Weise auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern verschiedene Recyclingverfahren können frei mit jeder Ausführungsform der Erfindung kombiniert werden
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In Papierherstellungsprozessen produzierter gestrichener Ausschuss wird der Erfindung zufolge durch Trennung von Mineralfraktion daraus für getrennte Behandlung behandelt. Der Erfindung zufolge kann es sich bei dem zu behandelnden Ausschuss allein um gestrichenen Ausschuss oder wahlweise auch ungestrichenen, am Anfang einer Papiermaschine produzierten Ausschuss und gestrichenen Ausschuss handeln. Somit kann gestrichener Ausschuss getrennt oder zumindest teilweise mit ungestrichenem Ausschuss behandelt werden.
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Die Erfindung kann bei der Behandlung von Ausschuss von allen Papier- oder Kartonherstellungsmaschinen angewandt werden. Zusätzlich zum Ausschuss von der Papier- oder Kartonmaschine selbst kann auch Ausschuss aus externen Quellen im Ausschuss-Behandlungssystem behandelt werden. Ausschuss aus einer externen Quelle bedeutet in diesem Zusammenhang all das nicht gebrauchte, zur Papiermaschine oder -fabrik gelieferte Papier, zum Beispiel Ausschuss von einer anderen Maschine oder nicht verwendetes Papier oder Karton, das einem Kunden ausgeliefert wurde, aber vor der Verwendung zum Beispiel während des Transports beschädigt wurde, d. h. unbedrucktes Papier oder Karton, das frei von Druckfarbe ist.
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Oben wurden nur einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, und sie sollen die Erfindung auf keine Weise von seinem wahren Schutzumfang einschränken, der durch die beigefügten Patentansprüche festgelegt ist.
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Zusammenfassung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Reduzierung des Verlusts an Mineralfraktionen bei der Behandlung von Ausschuss bei der Papierherstellung. Im Besonderen bezieht sich die Erfindung auf die Behandlung des so genannten Ausschusses von einer Papiermaschine, der wiederverwendbarer Rohstoff ist, so dass möglichst viel von den im Ausschuss enthaltenen Mineralfraktionen dem Prozess rückgeführt und möglichst effizient und wirtschaftlich als Rohstoff für Papier verwendet werden können. Der Erfindung zufolge wird das Mineralien-enthaltende Material zum Ausschussstoff dispergiert, der fraktioniert wird, und das Akzept von der Fraktionierung wird dem Papierherstellungsprozess rückgeführt, und die als Rejekt von der Fraktionierung erhaltene Mineralfraktion wird getrennt behandelt, bevor sie als Füllstoff oder Streichmaterial bei der Produktion von Papier oder Karton wiederverwendet wird.
