EP1209282B1 - Verfahren zur Mahlung eines Faserstoffes - Google Patents

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EP1209282B1
EP1209282B1 EP01124186A EP01124186A EP1209282B1 EP 1209282 B1 EP1209282 B1 EP 1209282B1 EP 01124186 A EP01124186 A EP 01124186A EP 01124186 A EP01124186 A EP 01124186A EP 1209282 B1 EP1209282 B1 EP 1209282B1
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EP
European Patent Office
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grinding
overflow
wet
solids
overflow fraction
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP01124186A
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English (en)
French (fr)
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EP1209282A1 (de
Inventor
Harald Selder
Samuel Dr. Schabel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Paper Patent GmbH
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Publication date
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21D—TREATMENT OF THE MATERIALS BEFORE PASSING TO THE PAPER-MAKING MACHINE
    • D21D1/00—Methods of beating or refining; Beaters of the Hollander type
    • D21D1/002—Control devices
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21D—TREATMENT OF THE MATERIALS BEFORE PASSING TO THE PAPER-MAKING MACHINE
    • D21D1/00—Methods of beating or refining; Beaters of the Hollander type
    • D21D1/20—Methods of refining
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21D—TREATMENT OF THE MATERIALS BEFORE PASSING TO THE PAPER-MAKING MACHINE
    • D21D5/00—Purification of the pulp suspension by mechanical means; Apparatus therefor
    • D21D5/02—Straining or screening the pulp

Definitions

  • the invention relates to a method for grinding a paper pulp according to the preamble of claim 1.
  • Processes of this type are used in the processing of paper pulp for paper production.
  • a preferred application is found when the paper furnish for graphic papers, e.g. SC papers or LWC papers, to be used.
  • Such varieties are often very thin, about 50 to 60 microns and make high demands on the optical quality. Therefore, it is important to obtain a particularly homogeneous leaf structure and surface, which requires that the fibers are also particularly homogeneous in terms of their geometry.
  • Raw materials for such varieties are either native or secondary fibers, e.g. from deinked waste paper, used. Also in the native pulp, which can be produced relatively homogeneously per se, isolated coarser fiber constituents or splinters, which are present, for example, are present. can be separated by a fractionating machine. Such fractionating machines operate on the principle of wet sieving. In the case of secondary fibrous materials, larger variations in quality are always to be expected anyway, which can only be sufficiently eliminated by expensive stock preparation. Therefore, often at the end of the processing process again grinding apparatuses are used, which should provide for a homogenization of the paper pulp, in particular with respect to the geometric fiber properties. Apparatuses for wet grinding of paper pulp are known and are referred to as refiner.
  • WO 00/31335 A a method is known to bring TMP to a higher quality.
  • a wet sieving is made, the overflow is ground in a high consistency refiner.
  • the specific work transferred in this case is 900 kWh / t in one example.
  • US-A-4 562 969 is concerned with the fractionation of wood pulp fibers to form a reject fraction which is subsequently defibrated.
  • a prior art is dealt with, in which also the reject, ie overflow, of a fractionation is defibrated, e.g. a disc refiner is specified.
  • the paper fiber suspension is divided into two partial streams, ie fractionated, with both fractions subsequently being ground under different conditions.
  • the invention is therefore based on the object to provide a method with which the equalization can be done better, gentler and cheaper.
  • the proportion of grinding-resistant components ie, for example, splinters or long fibers.
  • An important indication of this is the amount of solids of the overflow of this wet sieving, measurable eg with its consistency.
  • the effectiveness of the grinding plant is tuned to the fluctuations thus determined, according to the invention thereby the specific grinding work is increased or decreased, when larger or smaller amounts of meal-resistant material present in the pulp suspension to be ground. It is therefore taken into account that not only the amount of material to be ground, ie the overflow, changes, but also the composition of the solid contained therein.
  • the specific grinding work is the transferred grinding work after deduction based on the amount of solids the idling work consumed by the grinding apparatus.
  • the suspended paper pulp 1 is first fed to a wet sieve 5.
  • a pressure sorter or fractionator is used with a sieve element which rejects a part of the supplied paper pulp 1 due to its size, shape and / or flexibility .
  • the solids quantity of the substance that has passed into the overflow 3 is determined at a measuring point 9 and the measured value forwarded to a controller 8.
  • the overflow 3 is fed directly to the wet grinding 6.
  • the controllable grinding apparatus used for this purpose contains a drive 7 and is preferably a refiner.
  • the material After passing through the grinding tools, the material passes as ground paper pulp 4 into the subsequent treatment stages. In favorable cases, it can be mixed again with the pass 2 of the wet sieving 5.
  • Decisive in the implementation of the method according to the invention is that the specific grinding work transferred in the wet grinding 6 is tuned to the determined amount of solids or the amount of solids in the overflow 3.
  • the signal of the controller 8 is used to the drive power of the grinding apparatus to change.
  • the speed variation which is usually more complex, but makes it possible to keep constant the secondary edge length.
  • the latter measure is particularly well suited for maintaining a uniform grinding.
  • the secondary edge length is known to be one important characteristic of grinding. It is calculated as the total knife length of a grinding set, which is moved past the counter knives per second.
  • the specific grinding work 13 is adjusted in a linear function (curve 13 ') relative to the overflow quantity 14.
  • This approach is based on the assumption that the increase in screen residue is due to a correspondingly greater amount of hard fibers and splinters, and that a greater degree of specific grinding work must be performed.
  • other functions are possible and can be determined by simple experiments.
  • the consistency of the feed into the wet grinding 6 is kept constant by controlled supply of water W.
  • the measuring point 9 is used to determine the consistency of the overflow 3.
  • This easy-to-obtain signal serves as an indication of a change in the amount of solids occurring in the overflow 3 and triggers the described control process.
  • this leads to a changed throughput at the wet grinding 6 serving grinding apparatus, but such a fluctuation is easier to compensate for the grinding process as a fluctuation of the material density, which sets in the method of FIG.
  • the fabric density value determined before the addition of the water W can thus also be used to control the grinding performance in the context of the invention.
  • Fig. 4 shows an application of the method according to the invention, in which the wet grinding 6 is performed as Hochkonsistenzmahlung.
  • the strength potential of the paper pulp can be used particularly well and without appreciable fiber shortening with high consistency milling.
  • the overflow 3 is brought by thickening 12 to the desired solids content.
  • the resulting water is here divided into the dilution water W for the consistency control loop (if present) and the dilution water W 'for addition to the ground paper pulp 4.
  • the regulation of the wet grinding 6 is carried out by Measurement of the amount of substance with a measuring point 11 whose value is processed in a controller 10.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Paper (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Mahlung eines Papierfaserstoffes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Verfahren dieser Art werden bei der Aufbereitung von Papierfaserstoffen zur Papiererzeugung eingesetzt. Eine bevorzugte Anwendung finden sie, wenn der Papierfaserstoff für grafische Papiere, z.B. SC-Papiere oder LWC-Papiere, verwendet werden soll. Solche Sorten sind oft sehr dünn, etwa 50 bis 60 µm und stellen hohe Anforderungen an die optische Qualität. Daher ist es wichtig, eine besonders homogene Blattstruktur und Oberfläche zu erhalten, was voraussetzt, dass auch die Fasern bezüglich ihrer Geometrie besonders homogen sind.
  • Als Rohstoffe für solche Sorten kommen entweder native Faserstoffe oder Sekundärfasern, z.B. aus deinktem Altpapier, zum Einsatz. Auch in dem an sich relativ homogen herstellbaren nativen Zellstoff befinden sich vereinzelt gröbere Faserbestandteile oder Splitter, die z.B. durch eine Fraktioniermaschine abgetrennt werden können. Solche Fraktioniermaschinen arbeiten nach dem Prinzip der Nasssiebung. Bei Sekundärfaserstoffen ist ohnehin immer mit größeren Qualitätsschwankungen zu rechnen, die sich nur durch eine aufwendige Stoffaufbereitung ausreichend eliminieren lassen. Daher werden oft am Ende des Aufbereitungsprozesses noch einmal Mahlapparate eingesetzt, welche für eine Vergleichmäßigung des Papierfaserstoffes, insbesondere bezüglich der geometrischen Fasereigenschaften sorgen sollen. Apparate zur Nassmahlung von Papierfaserstoff sind bekannt und werden als Refiner bezeichnet.
  • Aus der US 3,604,646 ist ein Verfahren zur Regelung eines Refiners bekannt, bei dem Die spezifische Arbeit wird auf einen festgelegten konstanten Wert geregelt.
  • Aus der WO 00/31335 A ist ein Verfahren bekannt, um TMP auf eine höhere Qualität zu bringen. Dabei wird unter anderem eine Nasssiebung vorgenommen, deren Überlauf in einem Hochkonsistenzrefiner gemahlen wird. Die dabei übertragene spezifische Arbeit liegt in einem Beispiel bei 900 kWh/t. Die US-A-4 562 969 befasst sich mit der Fraktionierung von Holzstofffasern, wobei eine Rejektfraktion gebildet wird, die anschließend defibriert wird. Weiterhin wird in dieser Publikation ein Stand der Technik behandelt, bei der ebenfalls der Rejekt - also Überlauf - einer Fraktionierung defibriert wird, wobei z.B. ein Scheibenrefiner angegeben ist.
  • Bei dem Verfahren gemäß DE 198 08 355 A wird die Papierfasersuspension in zwei Teilströme aufgeteilt, also fraktioniert, wobei beide Fraktionen anschließend unter unterschiedlichen Bedingungen aufgemahlen werden.
  • Die bisher bekannten Verfahren können die eingangs genannten Probleme nicht befriedigend lösen. In vielen Fällen muss eine unerwünscht hohe Weitermahlung in Kauf genommen werden, um eine akzeptable Vergleichmäßigung zu erzielen. Das schwächt nicht nur das Festigkeitspotential der Papierfasern, sondern kostet auch unnötig viel Mahlenergie. Ferner führt es zu einer weiteren Erhöhung des Entwässerungswiderstandes mit negativen Auswirkungen beim Pressen und Trocknen der daraus hergestellten Papierbahn.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem sich die Vergleichmäßigung besser, schonender und billiger durchführen lässt.
  • Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.
  • Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zunächst festgestellt, ob sich im Überlauf einer der Mahlung vorgeschalteten Nasssiebung der Anteil an mahlresistenten Bestandteilen, das sind z.B. Splitter oder Langfasern, ändert. Ein wichtiges Indiz hierfür ist die Feststoffmenge des Überlaufes dieser Nasssiebung, messbar z.B. mit dessen Stoffdichte. Die Wirksamkeit der Mahlanlage wird auf die so festgestellten Schwankungen abgestimmt, indem erfindungsgemäß dabei die spezifische Mahlarbeit erhöht oder gesenkt wird, wenn größere bzw. kleinere Mengen von mahlresistentem Stoff in der zu mahlenden Faserstoffsuspension vorliegen. Dabei wird also berücksichtigt, dass sich eben nicht nur die Menge des zu mahlenden Stoffes, also des Überlaufes, ändert, sondern auch die Zusammensetzung des darin enthaltenen Feststoffes. Mit dieser einfachen Maßnahme kann ganz gezielt der Stoff, der auf Grund seiner Geometrie und Steifigkeit zu Beeinträchtigungen des daraus hergestellten Blattes führen würde, rechtzeitig und ökonomisch nachgemahlen werden. Die spezifische Mahlarbeit ist die auf die Feststoffmenge bezogene übertragene Mahlarbeit nach Abzug der von der Mahlapparatur verbrauchten Leerlaufarbeit.
  • Die Erfindung und ihre Vorteile werden erläutert und beschrieben an Hand von Zeichnungen. Dabei zeigen:
    • Fig. 1
    ein einfaches Verfahrensschema zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahren;
    Fig. 2
    ein einfaches Diagramm zur Steuerung;
    Fig. 3 und 4
    jeweils eine Variante.
  • Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß Fig. 1 wird der suspendierte Papierfaserstoff 1 zunächst einer Nasssiebung 5 zugeführt. Diese bildet zwei Fraktionen, nämlich den Durchlauf 2 und den Überlauf 3. In der Regel wird für eine solche Nasssiebung 5 ein Drucksortierer oder Fraktionator verwendet mit einem Siebelement, das einen Teil des zugeführten Papierfaserstoffes 1 auf Grund seiner Größe, Form und/oder Flexibilität abweist. Die Feststoffmenge des in den Überlauf 3 gelangten Stoffes wird an einer Messstelle 9 ermittelt und der Messwert an einen Regler 8 weitergeleitet. Im einfachsten Fall wird der Überlauf 3 unmittelbar der Nassmahlung 6 zugeführt. Die hierzu verwendete regelbare Mahlapparatur enthält einen Antrieb 7 und ist vorzugsweise ein Mahlrefiner. Nach Passieren der Mahlwerkzeuge gelangt der Stoff als gemahlener Papierfaserstoff 4 in die nachfolgenden Aufbereitungsstufen. In günstigen Fällen kann er wieder mit dem Durchlauf 2 der Nasssiebung 5 vermischt werden. Entscheidend bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass die in der Nassmahlung 6 übertragene spezifische Mahlarbeit abgestimmt wird auf die ermittelte Feststoffmenge oder den Feststoffmengenstrom im Überlauf 3. Bei dem hier gezeigten Beispiel wird das Signal des Reglers 8 dazu verwendet, um die Antriebsleistung der Mahlapparatur zu verändern. Bekanntlich besteht die Möglichkeit, den Mahldruck durch entsprechende Positionierung der Mahlgarnituren einzustellen. Eine andere Möglichkeit ist die Drehzahlvariation, welche zwar in der Regel aufwendiger ist, dafür aber die Konstanthaltung der sekundlichen Kantenlänge möglich macht. Die letztgenannte Maßnahme ist besonders gut zur Erhaltung einer gleichmäßigen Ausmahlung geeignet. Die sekundliche Kantenlänge ist bekanntlich eine wichtige Kenngröße der Mahlung. Sie wird errechnet als die gesamte Messerlänge einer Mahlgarnitur, die pro Sekunde an den Gegenmessern vorbeibewegt wird.
  • Gemäß dem Diagramm in Fig. 2 wird die spezifische Mahlarbeit 13 in einer linearen Funktion (Kurve 13') bezogen auf die Überlaufmenge 14 verstellt. Diesem Vorgehen liegt die Annahme zu Grunde, dass die Zunahme des Siebrückstandes auf eine entsprechend größere Menge an harten Fasern und Splittern zurückzuführen ist und dass eine im selben Maße größere spezifische Mahlarbeit geleistet werden muss. Natürlich sind auch andere Funktionen möglich und durch einfache Versuche zu ermitteln.
  • Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausgestaltung des Verfahrens wird die Stoffdichte des Zulaufes in die Nassmahlung 6 durch geregelte Zuführung von Wasser W konstant gehalten. In diesem Fall dient die Messstelle 9 der Ermittlung der Stoffdichte des Überlaufes 3. Dieses leicht zu gewinnende Signal dient als Indiz für eine Veränderung der im Überlauf 3 anfallenden Feststoffmenge und löst den beschriebenen Regelvorgang aus. Zwar führt das zu einem veränderten Durchsatz an der der Nassmahlung 6 dienenden Mahlapparatur, eine solche Schwankung ist aber beim Mahlprozess leichter auszugleichen als eine Schwankung der Stoffdichte, die sich beim Verfahren gemäß Fig. 1 einstellt. Neben der Stoffdichteregelung selbst kann der vor Zugabe des Wassers W ermittelte Stoffdichtewert also auch zur Steuerung der Mahlleistung im Sinne der Erfindung verwendet werden.
  • Fig. 4 zeigt einen Anwendungsfall des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem die Nassmahlung 6 als Hochkonsistenzmahlung durchgeführt wird. Bekanntlich kann mit einer Hochkonsistenzmahlung das Festigkeitspotential des Papierfaserstoffes besonders gut und ohne nennenswerte Faserkürzung genutzt werden. Hierzu wird der Überlauf 3 durch eine Eindickung 12 auf den gewünschten Feststoffgehalt gebracht. Das dabei anfallende Wasser wird hier aufgeteilt in das Verdünnungswasser W für den Stoffdichte-Regelkreislauf (falls vorhanden) und das Verdünnungswasser W' zur Zugabe in den gemahlenen Papierfaserstoff 4. Die Regelung der Nassmahlung 6 erfolgt durch Messung der Stoffmenge mit einer Messstelle 11, deren Wert in einem Regler 10 verarbeitet wird.

Claims (7)

  1. Verfahren zur Vergleichmäßigung der Eigenschaften eines suspendierten Papierfaserstoffes (1) mit Hilfe einer in einer regelbaren Mahlapparatur durchgeführten Nassmahlung (6),
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der suspendierte Papierfaserstoff (1) zunächst in einer Nasssiebung (5) auf Grund seiner Größe und/oder Form und/oder Flexibilität fraktioniert wird,
    dass die Feststoff-Menge des dabei in den Überlauf (3) gelangten Stoffes ermittelt wird und
    dass anschließend der Überlauf (3) der Nassmahlung (6) zugeführt wird,
    wobei die spezifische Mahlarbeit der Nassmahlung (6) bei steigender Feststoffmenge des Überlaufes (3) erhöht und bei sinkender Feststoffmenge des Überlaufes (3) abgesenkt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Feststoffmengenstrom des Überlaufes (3) durch Messung von dessen Stoffdichte bei konstant gehaltenem Volumenstrom ermittelt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die spezifische Mahlarbeit nach einer linearen Funktion in Abhängigkeit vom im Überlauf (3) ermittelten Feststoffmengenstrom eingestellt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass als Mahlapparatur ein Mahlrefiner verwendet und dass dessen Leistung durch Positionieren der Mahlwerkzeuge eingestellt wird, um die spezifische Mahlarbeit anzupassen.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass als Mahlapparatur ein Mahlrefiner verwendet wird und dass dessen Mahlleistung durch Drehzahländerung bei gleichem Antriebsmoment geregelt wird, so dass die spezifische Kantenbelastung konstant bleibt.
  6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Stoffdichte des Überlaufes (3) gemessen und danach durch geregelte Zugabe von Wasser (W) auf einen zeitlich konstanten Wert eingeregelt wird.
  7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Nasssiebung (5) in einem geschlossenen Drucksortierer durchgeführt wird, und zwar in der Weise, dass das darin befindliche Siebelement den suspendierten Papierfaserstoff (1) so fraktioniert, dass im Überlauf steifere Fasern, längere Fasern und Splitter angereichert werden und im Durchlauf flexiblere und kürzere Fasern.
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