EP1631716A2 - Verfahren zum bleichen von faserstoffen - Google Patents

Verfahren zum bleichen von faserstoffen

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EP1631716A2
EP1631716A2 EP04731629A EP04731629A EP1631716A2 EP 1631716 A2 EP1631716 A2 EP 1631716A2 EP 04731629 A EP04731629 A EP 04731629A EP 04731629 A EP04731629 A EP 04731629A EP 1631716 A2 EP1631716 A2 EP 1631716A2
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EP
European Patent Office
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bleaching
lime
fiber
additive
fiber suspension
Prior art date
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EP04731629A
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English (en)
French (fr)
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EP1631716B1 (de
Inventor
Hans-Peter Bergmann
Frank-Martin Neumann
Hasn-Peter Schmidt
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Original Assignee
Individual
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Publication date
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Publication of EP1631716B1 publication Critical patent/EP1631716B1/de
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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C9/00—After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
    • D21C9/10—Bleaching ; Apparatus therefor
    • D21C9/1005—Pretreatment of the pulp, e.g. degassing the pulp

Definitions

  • the present invention relates to a method and an apparatus for bleaching fibrous materials, in particular lignin-containing fibrous materials for the production of paper.
  • lignin-containing bleaching sequences are used in particular in industry, which today are halogen-free bleaching sequences, especially for environmental reasons, which use, for example, hydrogen peroxide, oxygen or ozone as a bleaching agent.
  • the process control in particular the process conditions, is of crucial importance for achieving an optimal bleaching result.
  • sodium hydroxide is used, which is added to the fiber with or before the addition of hydrogen peroxide as sodium hydroxide solution (aqueous solution of sodium hydroxide).
  • sodium hydroxide solution aqueous solution of sodium hydroxide.
  • dosing is also disadvantageous for the use of sodium hydroxide solution.
  • a strong pH shift due to the use of sodium hydroxide solution again leads to a reduction in the initial degree of whiteness of the pulp to be bleached.
  • the object of the present invention is to at least partially overcome the disadvantages known in the prior art and, in particular, to offer an inexpensive process which offers the use of a cheap base for use in the bleaching of fibrous materials for the paper industry.
  • the object is achieved by a method according to claim 1.
  • the object is also achieved by the device according to claim 25, preferred embodiments of the invention being the subject of the dependent claims.
  • the method for bleaching fibrous materials has several steps, with at least one first additive being metered into a fibrous material suspension in at least one step.
  • a fibrous suspension is understood to be an aqueous suspension of fibrous materials which in particular contains natural fibrous materials such as cellulose, waste paper, wood pulp and the like.
  • the suspension can also have mineral and other constituents, as is caused in particular when using waste paper as a heterogeneous raw material.
  • At least one bleaching solution is metered into the fibrous material, in particular the fibrous material suspension, this bleaching solution having at least one bleaching agent.
  • both the first additive and the bleaching liquor are mixed with the fiber suspension, the bleaching process being ended according to the invention by the addition of at least one second additive.
  • lime is used to adjust the pH of the fiber suspension, which according to a particularly preferred embodiment is at least partially dispersed in water.
  • the pH value is adjusted by metering the lime in such a way that either the amount is metered as a function of a pH value determined in the fiber suspension and / or according to a particularly preferred embodiment, the metering is carried out as a function of the amount of bleaching agent used.
  • metering is also conceivable, such as depending on the amount of fiber and / or the like, which are also understood as metering methods according to the invention.
  • lime is understood to mean a substance which has at least one component which is selected from a group which comprises calcium hydroxide, calcium oxide, (calcium) carbonates, burned natural and / or synthetic minerals, such as orthoclase, albite, anorthite , Kaolinite, mullite, muscovite, calcite, magnesite, artinite, periclase, brucite, dolomite, wollastonite, talc, clinochlor.
  • this group may have other substances which are preferably, but not exclusively, introduced as impurities and, for example, magnesium (oxide), aluminum silicates / oxides and / or transition metal components, in particular iron and manganese oxides / hydroxides; Sodium oxide, potassium oxide, silicon oxide, sulfur oxide) and bound gaseous components and the like.
  • magnesium oxide
  • aluminum silicates / oxides and / or transition metal components in particular iron and manganese oxides / hydroxides
  • Sodium oxide, potassium oxide, silicon oxide, sulfur oxide bound gaseous components and the like.
  • the wood pulp used is in particular stone wood sanding with and without chemical pretreatment, refiner wood pulp with and without chemical pretreatment, thermomechanical wood sanding, post-ground stone wood sanding, pressurized stone groundwood, refiner mechanical pulp, pressurized refiner mechanical pulp, chemical groundwood, chemical refiner mechanical pulp, chemical thermomechanical pulp and the like are understood.
  • the method according to the invention is used for bleaching fibrous materials, the consistency of which is between 5% and 55%, preferably between 10% and 50%, particularly preferably between 15% and 46%.
  • the consistency can be between 5 and 20% with a so-called low consistency, between 20 and 28% with a medium consistency and between 28 and 46% with a so-called high consistency.
  • the consistency is reduced by adding process water and / or fresh water.
  • the consistency of the fibrous material is increased mechanically and / or thermally and / or chemically, that is to say that liquid is removed from the dispersion.
  • the mechanical increase in the consistency takes place by, for example, dewatering the fiber suspension by means of a twin-wire press, a disc filter or the like, as are known in the prior art.
  • a chemical increase in consistency is understood to be the addition of dry constituents, such as lime, which was not at least partially dispersed by an upstream dispersion in water, but rather is metered in as a solid in the fibrous suspension and thereby the consistency of the fibrous suspension, that is to say the solids content based on a given volume, increased.
  • the bleaching liquor which is added to the fiber suspension, contains at least one oxidative or reductive substance, which at least partially bleaches the fiber, in particular the at least partial destruction of chromophoric groups causes, as is known in the prior art.
  • these agents are selected from a group which contains hydrogen peroxide, hypochloride, ozone, oxygen, sodium sulfite, formamidine sulfonic acid, sodium dithionite, sodium borohydride, peracetic acid, perchloroacetic acid, hydrosulfite and the like.
  • the first additive is understood to be an auxiliary agent that is selected from a group consisting of water glass, in particular alkali and / or alkaline earth metal silicates, complexing agents such as DTPA, EDTA and phosphate and phosphonates, polyhydroxycarboxylic acids, Contains sugar derivatives, stabilizers, catalysts, inhibitors and the like.
  • the bleach liquor is complemented with second additives which, according to a further particularly preferred method, are selected from a group consisting of reductive and oxidative agents, such as hydrosulfite, sodium bisulfite, sodium bisulfite, sodium borohydride and the like contains.
  • second additives which, according to a further particularly preferred method, are selected from a group consisting of reductive and oxidative agents, such as hydrosulfite, sodium bisulfite, sodium bisulfite, sodium borohydride and the like contains.
  • they serve, inter alia, to reduce residues of the bleaching agent supplied by means of the bleaching solution at the end of the bleaching process to such an extent that their effectiveness for a subsequent further treatment is not disadvantageous for the use of further bleaching agents, for example in a second stage.
  • these can be different bleaching agents, but there is also the possibility of using a specific agent to achieve the effect in a single step.
  • the lime is stored as a solid which is essentially continuously removed from a container.
  • essentially continuous means both intermittent and continuous removal, with and without interruptions, and mixed forms thereof.
  • the removal speed does not have to be constant, but can be regulated and / or controlled according to the specified dosage.
  • the lime has a solids content which is between 92% and 100%, preferably between 95% and 99.9%, and particularly preferably between 98% and 99.5%.
  • the lime milk in the fiber suspension has a solids content which is between 5% and 40%, preferably between 7% and 25% and particularly preferably between 10% and 20% and in particular below 17%.
  • the solids contents are determined in accordance with the regulations of the German industrial standard, such as DIN ISO 787, part 2, or the TAPPI standards known in the prior art. The same applies to the determination of further characteristic values, which are used as process parameters,
  • the lime can also be metered into the fiber material as a solid, the lime having a predetermined particle size distribution according to a particularly preferred method.
  • the lime can be dosed before the first additive and the bleaching solution are added to the fiber suspension, and the lime can also be added after the first additive and before the bleaching solution is added. According to a further particularly preferred embodiment, the lime can also be metered into the fiber suspension at substantially the same time as at least one first additive.
  • a pH in the pulp suspension which is between 8 and 12, preferably between 9 and 11 and particularly preferably between 10.3 and 10.8.
  • the amount of lime added can be between 0.01% and 5%, preferably between 0.1% and 2% and particularly preferably between 0.3% and 1%.
  • a dosage depending on the amount of bleach is provided according to a further exemplary embodiment, a ratio between hydrogen peroxide and lime between 0.1 and 5, preferably between 1 and 3 and particularly preferably between 2.4 and 2.7 being selected.
  • the fibrous material is brought to a temperature between 40.degree. C. and 100.degree. C. by adding steam, in particular low-pressure steam and / or by introducing mechanical energy, as is the case, for example, when mixing in a high-consistency mixer , preferably between 45 ° C and 90 ° C and particularly preferably between 60 ° C and 70 ° C.
  • the second additive can be added after the fiber material has been diluted, with adequate mixing also being ensured here.
  • process water is used for the dilution of the fibrous material, process water being understood as production water which is obtained in the field of fiber bleaching, paper production or corresponding process stages.
  • a complexing agent is added to the fibrous material, in particular the fibrous material suspension, which in particular reduces the catalytic effect on the decomposition of at least one bleaching agent by metals such as transition metals, in particular metal ions.
  • metals such as transition metals, in particular metal ions.
  • DTPA diethylenetriaminepentaacetic acid
  • EDTA ethylenetriamine tetraacetic acid
  • phosphates phosphates
  • phosphonates polycarboxylic acids
  • sugar derivatives polyhydroxycarboxylic acids and the like
  • the object is further achieved by a device for bleaching fibrous materials, which have at least one mixer and a reaction space in which the aqueous fibrous material suspension is exposed to at least one bleach, in particular bleaching stage, under predetermined conditions.
  • This device is further characterized in that a metering device is provided which regulates and / or controls the addition of lime, in particular an at least partially water-dispersed lime, into the aqueous fiber suspension in dependence on predetermined process parameters.
  • a metering device is provided which regulates and / or controls the addition of lime, in particular an at least partially water-dispersed lime, into the aqueous fiber suspension in dependence on predetermined process parameters.
  • the process parameters are selected from a group of parameters which determine the pH value, the amount of bleaching agent, the amount of bleaching liquor, the brightening, contains the degree of whiteness, the color locus, the reaction time, the bleaching temperature, the residual bleach content, the amount of fiber, the solids content, the consistency, the pressure, the mixing and the like.
  • the lime is preferably taken substantially continuously as a solid from a storage container before being added to the fiber suspension and is diluted with water to a predetermined solid content.
  • Fresh water such as well water and / or surface water and / or process water, can be used here in particular as possible dilution water.
  • a device for bleaching fibrous materials which has at least a first container for storing lime, which has a predetermined particle size distribution and purity, a removal device and a transport and / or mixing device in which the lime is dissolved and / or is dispersed, and further comprises at least one second container to which the lime is transported and in which it is mixed with a fiber suspension under predetermined process parameters.
  • Fig. 1 is a flow chart for performing the method for bleaching fibrous materials according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic flow diagram for carrying out the method for bleaching lignin-containing wood materials, such as are used, for example, in the production of stone wood pulp for the production of papers, in particular bulk printing papers.
  • the fibrous material is removed from a storage container 1, the so-called stacking tower, the wood pulp being diluted by the addition of process water 20, such as filtrate, for ease of transport and fed to a mechanical thickening device 2 via a feed system.
  • process water 20 such as filtrate
  • the thickening device 2 can be, for example, a twin-wire press which increases the consistency of the wood pulp to a range between 25% and 28% solids content.
  • a first additive such as a complexing agent
  • a first additive can be metered into the fibrous material already in the storage container, at its outlet or in the transport device, the metering amount being dependent in particular on the loading of the fibrous material or the dilution water with possibly catalytically active metals, especially metal ions.
  • 0.3% DTPA per 9 t of ground wood are added to the ground wood.
  • the thickened fibrous material is transported from the twin-wire press 2 to a mixing device 4 via a discharge screw 3 and a transport device.
  • the lime is already added to the fibrous material in the discharge screw 3, the discharge screw 3 being used in particular to mix the fibrous material with the lime milk.
  • the fibrous material is torn, loosened up and transported.
  • an exposure time between the addition of the lime milk and the subsequent metering of further additives or bleaching agents is selected by the position of the metering point, taking into account the flow conditions.
  • the exposure time is preferably between 10 and 60 seconds.
  • the mixing of the fibrous material after the addition of a further additive, such as, for example, an alkali or alkaline earth silicate, and the addition of the bleaching liquor, in particular the bleaching agent, is carried out in accordance with the process shown here using a highly consistent mixer 4.
  • the consistency is between 18% and 35% , wherein according to the embodiment shown here, a so-called high consistency mixer (Kamyr mixer) is used, as is known in the prior art.
  • Kamyr mixer so-called high consistency mixer
  • other mixing devices can also be used, such as in particular, but not exclusively, a twin-shaft mixer, in particular if the consistency of the fibrous material is set in the low or medium concentration range.
  • the fibrous material is brought into one by means of at least one transport device, such as, for example, a screw conveyor 5 with a material density> 20% Reaction space 6, such as a bleaching tower, promoted.
  • a transport device such as, for example, a screw conveyor 5 with a material density> 20% Reaction space 6, such as a bleaching tower, promoted.
  • the fibrous material is heated to a predetermined temperature by supplying mechanical energy in the high-consistency mixer and / or by adding low-pressure steam.
  • this is between 55 ° C. and 70 ° C., it being pointed out that, especially when using alkali and / or alkaline earth silicate, it is disadvantageous to exceed the temperature of 80 ° C., since at this temperature already a Failure of the additives, e.g. can occur due to the formation of quartz sand.
  • the residence time of the fiber material containing the bleaching agent and the milk of lime in the bleaching tower is 30 to 180 minutes, the reaction time depending in particular on the whiteness to be achieved and / or residual content of bleaching agent in the fibrous material is determined.
  • the reaction time is between 60 minutes and 3 hours with a consistency of approximately 20% to 27% and a temperature between 60 ° C. and 70 ° C.
  • the pH value in the initial range is approx. 10.8% to 11.2% and drops to a value between 6.3% and 7.3% in the course of the bleaching stage.
  • the fibrous material is diluted with process water 24 after a removal point, the consistency according to the exemplary embodiment shown here then being between 2 and 5%.
  • the fibrous material removed from the bleaching tower 6 is provided with a second additive before and / or after the dilution with process water, which according to the exemplary embodiment shown here reduces the amount of residual bleaching agent still present in the fibrous material in such a way that the bleaching stage ends becomes.
  • this fiber material is a further mechanical dewatering device 7 - z.
  • the fibrous material is collected in the discharge screw and fed to a storage chest 9.
  • the degree of whiteness of the fiber material is increased in a subsequent second stage by using a further, in particular reductive bleaching agent, and / or the color location is changed.
  • This bleach can, for example, in turn in a reaction vessel, for. B. a bleaching tower 10, take place, the reaction time here also essentially depends on the agent used.
  • the then completely bleached wood pulp is temporarily stored for processing in the manufacture of paper 12 in a so-called stock chest 11.
  • a high-consistency mixer (Kamyr mixer) and a double-shaft mixer were used as mixing units in test series 1, 3 and 4.
  • the consistency was 26% in test series 1 and 2, 20 to 25% in test series 2 and approximately 17.5% in test series 4.
  • the reaction temperature was set to 65 ° C. for experiment 1 and was approximately 55 ° C. for experiment 2.
  • lime calcium hydroxide; Ca (0H) 2
  • the lime was stored as a solid in a silo and by means of a removal device and an associated Dispersing device diluted to a solids content of approx. 17% with fresh water.
  • the bulk density of the lime was 0.5 g / cm 3 , (EP 459-2), the sieve analysis according to EP 459-2 0.0% residue with a 0.2 mm sieve and 2.1% residue with 0, 09 mm sieve resulted.
  • the quantities used in the recipe information generally refer to the amount of dry wood pulp entered.
  • the process control corresponds to the flow diagram shown in FIG. 1.
  • Residual peroxide 90 - 800 or 200 - 350
  • the residual peroxide content as an expression of the bleaching effect of the peroxide with the fiber material was significantly lower compared to the results when using sodium hydroxide solution, values between 20 and 300 and between 20 and 150 being determined.
  • the measurement was carried out in the filtrate of the fiber before dilution after bleaching in the reaction chamber.
  • test series 1 and 2 was used as a control parameter for the use of hydrogen peroxide.
  • lime as a bleaching agent is also interesting from an economic point of view.
  • the price level for slaked lime as a refinement product of a raw material present in nature is far below that of the sodium hydroxide solution, which is produced in a complex process by chlor-alkali electrolysis. It is also far less volatile. It should also be pointed out that the actual bleach requirement can be reduced significantly in some cases.

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Description

Verfahren zum Bleichen von Faserstoffen
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bleichen von Faserstoffen, insbesondere von ligninhaltigen Faserstoffen für die Herstellung von Papier.
Verfahren zum Bleichen von Faserstoffen sind im Stand der Technik bekannt, wobei neben oxidativen Bleichmitteln in der Papierindustrie zur Bleiche von Faserstoffen auch reduktive Bleichmittel Verwendung finden.
Für die Bleiche von ligninhaltigen Faserstoffen werden in der Industrie insbesondere ligninerhaltende Bleichsequenzen verwendet, bei denen es sich heute insbesondere aus Umweltschutzgründen um halogenfreie Bleichsequenzen handelt, welche beispielsweise als Bleichmittel Wasserstoffperoxid, Sauerstoff oder Ozon verwenden.
Zur Erreichung eines optimalen Bleichergebnisses ist neben dem Einsatz eines spezifischen Bleichmittels auch die Prozessführung, insbesondere die Prozessbedingungen, von entscheidender Bedeutung.
So wird beispielsweise beim Einsatz von Wasserstoffperoxid Natriumhydroxid verwendet, welches als Natronlauge (wässrige Lösung von Natriumhydroxid) dem Faserstoff mit bzw. vor der Zugabe von Wasserstoffperoxid beigemengt wird. Nachteilig für den Einsatz von Natronlauge ist neben den relativ hohen Kosten auch die Dosierung. So führt insbesondere eine starke pH-Wert-Verschiebung durch den Einsatz von Natronlauge wieder zu einer Reduzierung des Ausgangsweißgrades von dem zu bleichenden Faserstoff .
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die im Stand der Technik bekannten Nachteile wenigstens teilweise zu überwinden und insbesondere ein kostengünstiges Verfahren anzubieten, welches den Einsatz einer billigen Base für den Einsatz in der Bleiche von Faserstoffen für die Papierindustrie bietet.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Ferner löst die Aufgabe auch die Vorrichtung gemäß Anspruch 25, wobei bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung Gegenstand der Unteransprüche sind.
Erfindungsgemäß weist das Verfahren zum Bleichen von Faserstoffen, insbesondere von ligninhaltigen Faserstoffen für die Herstellung von Papier mehrere Schritte auf, wobei in wenigstens einem Schritt wenigstens ein erstes Additiv in eine FaserstoffSuspension zudosiert wird.
Als FaserstoffSuspension wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine wässrige Suspension von Faserstoffen verstanden, welche insbesondere natürliche Faserstoffe wie Zellulose, Altpapier, Holzstoff und dergleichen enthält. Neben den Faserstoffen kann die Suspension jedoch auch mineralische und andere Bestandteile aufweisen, wie dies insbesondere bei der Verwendung von Altpapier als heterogenen Rohstoff verursacht wird.
Neben der Zugabe des ersten Additivs wird dem Faserstoff, insbesondere der FaserstoffSuspension, wenigstens eine Bleichlauge zudosiert, wobei diese Bleichlauge wenigstens ein Bleichagenz aufweist. Sowohl das erste Additiv als auch die Bleichlauge werden erfindungsgemäß mit der FaserstoffSuspension vermischt, wobei der Bleichprozess erfindungsgemäß durch die Zugabe von wenigstens einem zweiten Additiv beendet wird. Erfindungsgemäß wird zur Einstellung des pH-Wertes der FaserstoffSuspension Kalk verwendet, der gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wenigstens teilweise im Wasser dispergiert wird.
Erfindungsgemäß wird die Einstellung des pH-Wertes durch die Dosierung des Kalks so bewirkt, dass entweder die Menge in Abhängigkeit eines in der FaserstoffSuspension ermittelten pH- Wertes dosiert und/oder gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform die Dosierung in Abhängigkeit der Einsatzmenge des Bleichagenzes erfolgt. Es sind jedoch auch andere Dosierungsarten denkbar, wie beispielsweise in Abhängigkeit der Faserstoffmenge und/oder dergleichen, welche ebenfalls als erfindungsgemäße Dosierverfahren verstanden werden.
Als Kalk wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Substanz verstanden, welche wenigstens eine Komponente aufweist, die aus einer Gruppe ausgewählt ist, welche Calciumhydroxid, Calciumoxid, (Calcium-) Carbonate, gebrannte natürliche und/oder synthetische Mineralien, wie beispielsweise Orthoklas, Albit, Anorthit, Kaolinit, Mullit, Muskovit, Calzit, Magnesit, Artinit, Periklas, Brucit, Dolomit, Wollastonit, Talk, Klinochlor aufweist. Ferner kann diese Gruppe weitere Substanzen aufweisen, die bevorzugt, jedoch nicht ausschließlich, als Verunreinigungen eingetragen werden und beispielsweise Magnesium- (oxid) , Aluminiumsilicate/-oxide und/oder Übergangsmetallkomponenten, insbesondere Eisen- und Manganoxide/-hydroxide; Natriumoxid, Kaliumoxid, Siliziumoxid, Schwefeloxid) sowie gebundene gasförmige Bestandteile und dergleichen sind.
Als Holzstoff wird erfindungsgemäß insbesondere Steinholzschliff mit und ohne chemische Vorbehandlung, Refinerholzstoff mit und ohne chemische Vorbehandlung, thermomechanischer Holzschliff, nachgemahlener Steinholzschliff, Pressurized Stone Groundwood, Refiner Mechanical Pulp, Pressurized Refiner Mechanical Pulp, Chemi- groundwood, Chemi-Refiner Mechanical Pulp, Chemi-Thermo- Mechanical Pulp und dergleichen verstanden.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Bleichen von Faserstoffen verwendet, deren Stoffdichte zwischen 5 % und 55 %, bevorzugt zwischen 10 % und 50 %, besonders bevorzugt zwischen 15 % und 46 % liegt. Dabei kann die Stoffdichte bei so genannter Niedrigkonsistenz zwischen 5 und 20 %, bei einer Mittelkonsistenz zwischen 20 und 28 % und bei einer so genannten Hochkonsistenz zwischen 28 und 46 % liegen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Stoffdichte durch die Zugabe von Prozesswasser und/oder Frischwasser reduziert.
Gemäß einem weiteren besonders bevorzugten Verfahren wird die Stoffdichte des Faserstoffes mechanisch und/oder thermisch und/oder chemisch erhöht, das heißt, der Dispersion wird Flüssigkeit entzogen. Insbesondere erfolgt die mechanische Erhöhung der Stoffdichte durch beispielsweise Entwässern der FaserstoffSuspension mittels einer Doppelsiebpresse, eines Scheibenfilters oder dergleichen, wie sie im Stand der Technik bekannt sind.
Als chemische Erhöhung der Stoffdichte wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Zugabe von trockenen Bestandteilen, wie beispielsweise Kalk verstanden, der nicht durch eine vorgeschaltete Dispergierung in Wasser wenigstens teilweise dispergiert wurde, sondern als Feststoff der FaserstoffSuspension zudosiert wird und hierdurch die Stoffdichte der FaserstoffSuspension, das heißt den Feststoffgehalt bezogen auf ein vorgegebenes Volumen, erhöht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Bleichlauge, welche der FaserstoffSuspension zudosiert wird, wenigstens eine oxidativ oder reduktiv wirkende Substanz, welche wenigstens teilweise die Bleiche des Faserstoffes, insbesondere die wenigstens teilweise Zerstörung von chromophoren Gruppen bewirkt, wie dies im Stand der Technik bekannt sind. Diese Agenzien werden gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform aus einer Gruppe ausgewählt, welche Wasserstoffperoxid, Hypochlorid, Ozon, Sauerstoff, Natriumsulfit, Formamidinsulfonsäure, Natriumdithionit , Natriumborhydrid, Peressigsäure, Perchloressigsäure, Hydrosulfit und dergleichen enthält.
Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass bei Faserstoffen, welche insbesondere mit nur sehr schwach oder nicht katalytisch wirkenden Verunreinigungen belastet sind, auf den Zusatz von beispielsweise Komplexbildnern verzichtet werden kann. Entsprechendes gilt auch für den Einsatz von Wasserglas, wie Alkali- und Erdalkalisilikaten.
Als erstes Additiv wird gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Hilfsmittel verstanden, dass aus einer Gruppe ausgewählt ist, welche Wasserglas, insbesondere Alkali- und/oder Erdalkalisilikate, Komplexbildner, wie zum Beispiel DTPA, EDTA und Phosphate- und Phosphonate, Polyhydroxycarbonsäuren, Zuckerderivate, Stabilisatoren, Katalysatoren, Inhibitoren und dergleichen enthält .
Als zweites Additiv kommen gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zu der Bleichlauge komplementäre Agenzien zum Einsatz, die gemäß einem weiteren besonders bevorzugten Verfahren aus einer Gruppe ausgewählt sind, welche reduktive und oxidative Agenzien, wie zum Beispiel Hydrosulfit, Natriumbisulfit, Natriumhydrogensulfit, Natriumborhydrid und dergleichen enthält .
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dienen sie unter anderem dazu, Reste des mittels der Bleichlauge zugeführten Bleichagenz am Ende der Bleiche soweit zu reduzieren, dass ihre Wirksamkeit für eine nachfolgende weitere Behandlung nicht nachteilig für den Einsatz von weiteren Bleichagenzien, beispielsweise in einer zweiten Stufe, wirkt. Dies können gemäß einer besonders bevorzugten Ausführung' unterschiedliche Bleichagenzien sein, jedoch besteht auch die Möglichkeit, durch den Einsatz eines gezielten Agenz die Wirkung in einem einzelnen Schritt zu erreichen.
Der Kalk wird gemäß einem weiteren besonders bevorzugten Verfahren als Feststoff bevorratet, der im wesentlichen kontinuierlich aus einem Behälter entnommen wird. Unter im wesentlichen kontinuierlich wird hierbei sowohl eine stoßweise als auch eine kontinuierliche Entnahme, mit und ohne Unterbrechungen, und Mischformen hiervon verstanden. Auch muss die Entnahmegeschwindigkeit nicht konstant sein, sondern kann gemäß der vorgegebenen Dosierung geregelt und/oder gesteuert werden .
Der Kalk weist gemäß einem weiteren bevorzugten Verfahren einen Feststoffgehalt auf, der zwischen 92 % und 100 %, bevorzugt zwischen 95 % und 99,9 %, und besonders bevorzugt zwischen 98 % und 99,5 % liegt.
Bei der Dosierung des wässrig gelösten und/oder dispergierten Kalks, d.h. der Kalkmilch in die FaserstoffSuspension weist diese einen Feststoffgehalt auf, der zwischen 5 % und 40 %, bevorzugt zwischen 7 % und 25 % und besonders bevorzugt zwischen 10 % und 20 % und insbesondere unter 17 % liegt.
Die Bestimmung der Feststoffgehalte erfolgt entsprechend den Vorschriften der Deutschen Industrienorm, wie beispielsweise DIN ISO 787, Teil 2, oder der im Stand der Technik bekannten TAPPI-Normen. Entsprechendes gilt auch für die Bestimmung weiterer Kennwerte, die als Prozessparameter,
Qualitätseigenschaften und dergleichen bei der Herstellung von Zellstoff und Papier im Stand der Technik bekannt sind und den Vorschriften aus DIN oder TAPPI zu entnehmen sind. Wie bereits erörtert, kann der Kalk auch als Feststoff in den Faserstoff dosiert werden, wobei gemäß einem besonders bevorzugten Verfahren der Kalk eine vorgegebene Partikelgrößenverteilung aufweist .
Die Dosierung des Kalks kann vor der Zugabe des ersten Additivs und der Bleichlauge in die FaserstoffSuspension erfolgen, wobei auch die Zugabe des Kalks nach dem ersten Additiv und vor der Zugabe der Bleichlauge erfolgen kann. Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform kann der Kalk auch im wesentlichen zeitgleich mit wenigstens einem ersten Additiv in die FaserstoffSuspension zudosiert werden.
Nach der Dosierung des Kalks in die FaserstoffSuspension wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein pH-Wert in der FaserstoffSuspension erreicht, der zwischen 8 und 12, bevorzugt zwischen 9 und 11 und besonders bevorzugt zwischen 10,3 und 10,8 liegt.
Ferner kann die Zugabemenge des Kalks, bezogen auf die ofentrockene (otro) Faserstoffmenge zwischen 0,01 % und 5 %, bevorzugt zwischen 0,1 % und 2 % und besonders bevorzugt zwischen 0,3 % und 1 % liegen. Des weiteren ist auch eine Dosierung in Abhängigkeit der Bleichmittelmenge gemäß eines weiteren Ausführungsbeispieles vorgesehen, wobei ein Verhältnis zwischen Wasserstoffperoxid und Kalk zwischen 0,1 und 5, bevorzugt zwischen 1 und 3 und besonders bevorzugt zwischen 2,4 und 2,7 gewählt wird.
Gemäß einem weiteren besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Faserstoff durch die Zugabe von Dampf, insbesondere von Niederdruckdampf und/oder durch das Eintragen von mechanischer Energie, wie dies beispielsweise bei der Durchmischung in einem Hochkonsistenzmischer erfolgt, auf eine Temperatur zwischen 40°C und 100°C, bevorzugt zwischen 45°C und 90°C und besonders bevorzugt zwischen 60°C und 70°C erwärmt. Die Zugabe des zweiten Additivs kann gemäß einem weiteren bevorzugten Verfahren nach der Verdünnung des Faserstoffes erfolgen, wobei auch hierbei auf eine ausreichende Durchmischung geachtet wird.
Für die Verdünnung des Faserstoffes wird gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel Prozesswasser verwendet, wobei als Prozesswasser Produktionswasser verstanden wird, welches im Bereich der FaserStoffbleiche, der Papierherstellung oder entsprechenden Prozessstufen anfällt.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zum Bleichen von Faserstoffen wird dem Faserstoff, insbesondere der FaserstoffSuspension, ein Komplexbildner zudosiert, der insbesondere die katalytische Wirkung auf den Zerfall von wenigstens einem Bleichagenz durch Metalle wie Übergangsmetalle, insbesondere Metallionen reduziert. Als Komplexbildner können beispielsweise Diethylentriamin- pentaessigsäure (DTPA) , Ξthylentriamintetraessigsäure (EDTA) , Phosphate, Phosphonate, Polycarbonsäuren, Zuckerderivate, Polyhydroxycarbonsäuren und dergleichen verwendet werden.
Die Aufgabe wird ferner durch eine Vorrichtung zum Bleichen von Faserstoffen gelöst, welche wenigstens einen Mischer und einen Reaktionsraum aufweisen, in welchem die wässrige FaserstoffSuspension unter vorgegebenen Bedingungen wenigstens einer Bleiche, insbesondere Bleichstufe ausgesetzt wird.
Diese Vorrichtung ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass eine Dosiervorrichtung vorgesehen ist, welche die Zugabe von Kalk, insbesondere einen wenigstens teilweise wässrig dispergierten Kalk in die wässrige FaserstoffSuspension in Abhängigkeit von vorgegebenen Prozessparametern regelt und/oder steuert.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die Prozessparameter aus einer Gruppe von Parametern ausgewählt, welche den pH-Wert, die Menge an Bleichagenz, die Menge an Bleichlauge, die Aufhellung, den Weißgrad, den Farbort, die Reaktionszeit, die Bleichtemperatur, den Restbleichmittelgehalt, die Faserstoffmenge, den Feststoffgehalt, die Stoffdichte, den Druck, die Durchmischung und dergleichen enthält.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung wird der Kalk vor der Zugabe in die FaserstoffSuspension bevorzugt als Feststoff einem Vorratsbehälter im wesentlichen kontinuierlich entnommen und mit Wasser auf einen vorgegebenen Feststoffgehalt verdünnt. Als mögliche Verdünnungswässer können hier insbesondere Frischwasser, wie Brunnen- und/oder Oberflächenwasser und/oder Prozesswasser verwendet werden.
Die Aufgabe wird ferner durch eine Vorrichtung zum Bleichen von Faserstoffen gelöst, welche wenigstens einen ersten Behälter zur Bevorratung von Kalk, welcher eine vorgegebene Partikelgrößenverteilung und Reinheit aufweist, einer Entnahmevorrichtung und einer Transport- und/oder Mischvorrichtung, in welche der Kalk gelöst und/oder dispergiert wird, und ferner wenigstens einen zweiten Behälter aufweist, zu welchem der Kalk transportiert wird, und in welchem dieser mit einer FaserstoffSuspension unter vorgegebenen Prozessparametern gemischt wird.
Weitere Erläuterungen erfolgen nachfolgend im Zusammenhang mit den Figuren und dem Ausführungsbeispiel . Die hierbei aufgezeigten Ergebnisse sollen jedoch den Bereich der Erfindung nicht einschränken und stellen lediglich Ausführungsbeispiele dar, die insbesondere auf den Einsatz des Systems für die Bleiche von Holzstoff ausgerichtet sind. Es liegt jedoch auch im Sinn der vorliegenden Erfindung, das vorliegende Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung für andere Faserstoffe zu verwenden, wie dies eingangs erörtert wurde.
So zeigt: Fig. 1 ein Fließschema zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bleichen von Faserstoffen.
Fig. 1 stellt ein schematisches Flussdiagramm zur Durchführung des Verfahrens zum Bleichen von ligninhaltigen Holzstoffen, wie sie beispielsweise bei der Erzeugung von Steinholzschliff für die Herstellung von Papieren, insbesondere Massendruckpapieren, Verwendung finden.
Vor der eigentlichen Bleiche wird der Faserstoff aus einem Vorratsbehälter 1, dem so genannten Stapelturm entnommen, wobei zur Erleichterung des Transports der Holzschliff durch den Zusatz von Prozesswasser 20, wie beispielsweise Filtrat, verdünnt und über ein Zuleitungssystem einer mechanischen Eindickvorrichtung 2 zugeführt wird.
Die Eindickvorrichtung 2 kann beispielsweise eine Doppelsiebpresse sein, welche die Stoffdichte des Holzstoffes auf einen Bereich zwischen 25 % und 28 % Feststoffgehalt erhöht .
Es sind jedoch auch andere Entwässerungsmethoden denkbar, wie sie im Stand der Technik bekannt sind.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann dem Faserstoff bereits im Vorratsbehälter, an dessen Auslass oder in der Transporteinrichtung ein erstes Additiv, wie beispielsweise ein Komplexbildner, zudosiert werden, wobei die Dosiermenge insbesondere von der Belastung des Faserstoffes bzw. des Verdünnungswassers mit möglicherweise katalytisch wirkenden Metallen, insbesondere Metallionen, abhängig ist. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel werden dem Holzschliff 0,3 % DTPA pro 9 t Holzschliff zugesetzt.
Von der Doppelsiebpresse 2 wird der eingedickte Faserstoff über eine Austragsschnecke 3 und eine Transportvorrichtung zu einer Mischvorrichtung 4 transportiert. Bereits in der Austragsschnecke 3 wird gemäß der hier dargestellten Ausführungsform der Kalk dem Faserstoff zudosiert, wobei insbesondere die Austragsschnecke 3 zur Vermischung des Faserstoffes mit der Kalkmilch verwendet wird. Ferner wird der Faserstoff zerrissen, aufgelockert und transportiert. Es liegt jedoch auch im Sinn der vorliegenden Erfindung, die Dosierstelle an eine andere Position zu verlegen, insbesondere wenn die Einwirkzeit und die Durchmischung den vorgegebenen Bedingungen angepasst sind.
Um eine ausreichende Durchmischung und Homogenisierung des Faserstoffes zu gewährleisten, wird gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform eine Einwirkzeit zwischen der Zugabe der Kalkmilch und der daran anschließenden Dosierung von weiteren Additiven oder Bleichagenzien durch die Position der Dosierstelle unter Beachtung der Strömungsverhältnisse gewählt.
Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel liegt die Einwirkzeit bevorzugt zwischen 10 und 60 Sekunden.
Die Durchmischung des Faserstoffes nach der Zudosierung eines weiteren Additives, wie beispielsweise einem Alkali- oder Erdalkalisilikat, und der Dosierung der Bleichlauge, insbesondere des Bleichagenzes, erfolgt gemäß dem hier dargestellten Verfahren mittels eines hochkonsistenten Mischers 4. Die Stoffdichte liegt zwischen 18 % und 35 %, wobei gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ein so genannter Hochkonsistenzmischer (Kamyr-Mischer) verwendet wird, wie er im Stand der Technik bekannt ist. Es können jedoch auch andere Mischvorrichtungen Verwendung finden wie insbesondere aber nicht ausschließlich ein Doppelwellenmischer, insbesondere wenn die Stoffdichte des Faserstof s im Niedrig- oder Mittelkonzentrationsbereich eingestellt wird.
Im Anschluss an den Mischer wird der Faserstoff mittels wenigstens einer Transportvorrichtung, wie beispielsweise einer Förderschnecke 5 bei einer Stoffdichte > 20 % , in einen Reaktionsraum 6, wie beispielsweise einen Bleichturm, gefördert .
Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die Versuche bei der oben genannten Stoffdichte durchgeführt wurden. Es liegt jedoch ausdrücklich im Sinn der vorliegenden Erfindung, die Stoffdichte für den Einsatz des Verfahrens nicht auf diesen Wert zu beschränken, sondern vielmehr einen weiten Bereich für die Einstellung der Stoffdichte des Faserstoffes zu berücksichtigen .
Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Faserstoff durch Zufuhr von mechanischer Energie im Hochkonsistenzmischer und/oder durch die Zugabe von Niederdruckdampf auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt. Diese liegt gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen 55°C und 70°C, wobei darauf hinzuweisen ist, dass insbesondere bei der Verwendung von Alkali- und/oder Erdalkalisilikat ein Überschreiten der Temperatur von 80°C nachteilig ist, da bei dieser Temperatur bereits ein Ausfallen der Additive, z.B. durch Bildung von Quarzsand auftreten kann.
Es sei ferner darauf hingewiesen, dass bei Verzicht auf den Einsatz eines solchen Hilfsmittels ein Einhalten der obigen Temperaturgrenzen für den Bleichprozess entfallen kann, so dass die durch das System vorgegebenen Temperaturen voll ausgeschöpft werden können, und so beispielsweise über 90°C liegen.
Um eine ausreichende Reaktionszeit zwischen dem Bleichagenz und dem Faserstoff, insbesondere den chromophoren Gruppen des Faserstoffes, sicherzustellen, beträgt die Verweilzeit des mit dem Bleichagenz und dem mit Kalkmilch versetzten Faserstoff im Bleichturm 30 bis 180 Minuten, wobei die Reaktionszeit insbesondere in Abhängigkeit des zu erzielenden Weißgrades und/oder Restgehaltes an Bleichagenz im Faserstoff festgelegt wird. Die Reaktionszeit liegt gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen 60 Minuten und 3 Stunden bei einer Stoffdichte von ca. 20 % bis 27 % und einer Temperatur zwischen 60°C und 70°C. Der pH-Wert liegt im Einstiegsbereich bei ca. 10,8 % bis 11,2 % und fällt im Laufe der Bleichstufe auf einen Wert zwischen 6,3 % und 7,3 % ab.
Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Faserstoff nach einer Entnahmestelle mit Prozesswasser 24 verdünnt, wobei die Stoffdichte gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel dann zwischen 2 und 5 % liegt.
Es sei ferner darauf hingewiesen, dass der aus dem Bleichturm 6 entnommene Faserstoff vor und/oder nach der Verdünnung durch Prozesswasser mit einem zweiten Additiv versehen wird, welches gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel die eventuell noch im Faserstoff vorhandene Restbleichmittelmenge derart reduziert, dass die Bleichstufe beendet wird.
Über eine Transportvorrichtung wird dieser Faserstoff einer weiteren mechanischen Entwässerungseinrichtung 7 - z. B. Doppelsiebpresse - zugeführt, in welcher die Stoffdichte auf einen Bereich zwischen 18 % und 35 %, insbesondere auf 26 %, erhöht wird.
In der Austragsschnecke wird gemäß dem hier dargestellten Beispiel der Faserstoff gesammelt und einer Vorratsbütte 9 zugeführt .
Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Faserstoff in einer anschließenden zweiten Stufe mittels dem Einsatz eines weiteren, insbesondere reduktiven Bleichagenz in seinem Weißgrad weiter erhöht und/oder in der Farbort verändert. Diese Bleiche kann beispielsweise wiederum in einem Reaktionsbehälter, z. B. einem Bleichturm 10, erfolgen, wobei auch hier die Reaktionszeit im wesentlichen von dem verwendeten Agenz abhängt. Der so dann vollständig gebleichte Holzstoff wird für die Verarbeitung bei der Herstellung von Papier 12 in einer so genannten Vorratsbütte 11 zwischengelagert.
Anwendungsbeispiel :
Im nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispiel werden vier Praxisbleichversuche mit Einsatz von Holzstoff dargestellt, welcher mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gebleicht wurden.
Hierbei unterscheiden sich die drei Versuche unter anderem in ihrer Einsatzmenge an wirksamem Bleichagenz, hier Wasserstoffperoxid (H202) , der Zugabemenge an Kalk bzw. Wasserglas. Die genauen Einsatzmengen sind in der Tabelle 1: Einsatzmengen zu entnehmen.
Tabelle 1: Einsatzmengen
Als Mischaggregate wurden in den Versuchsreihen 1, 3 und 4 ein Hochkonsistenzmischer (Kamyr-Mischer) und in der Versuchsreihe 2 ein Doppelwellenmischer verwendet.
Die Stoffdichte lag in den Versuchsreihen 1 und 2 bei 26 %, in der Versuchsreihe 2 bei 20 bis 25 % und in der Versuchsreihe 4 bei ca. 17,5 %. Die Reaktionstemperatur wurde für den Versuch 1 auf 65 °C eingestellt und lag für den Versuch 2 bei ca. 55 °C.
Als Kalk bzw. Kalkmilch wurde im Rahmen dieser Versuche gebrannter Kalk (Calciumhydroxid; Ca(0H)2) mit einem gewissen Anteil an Verunreinigungen verwendet. Der Kalk- wurde als Feststoff in einem Silo aufbewahrt und mittels einer Entnahmevorrichtung und einer damit verbundenen Dispergiereinrichtung auf einen Feststoffgehalt von ca. 17 % mit Frischwasser verdünnt.
Die Schüttdichte des Kalks betrug 0,5 g/cm3, (EP 459-2), wobei die Siebanalyse gemäß EP 459-2 0,0 % Rückstand bei einem 0,2 mm Sieb und 2,1 % Rückstand bei einem 0,09 mm Sieb ergab.
Die in der Rezepturangäbe dargestellten Einsatzmengen beziehen sich grundsätzlich auf die eingetragene Menge an ofentrockenem Holzschliff. Die Prozessführung entspricht dem in der Figur 1 dargestellten Fließschema.
Die Versuchsergebnisse sind der Tabelle 2 zu entnehmen.
Tabelle 2 : Messwerte
(%-Angaben beziehen sich auf otro Faserstoff)
Vergleichswerte bei Verwendung von NaOH:
Wasserstoffperoxid (H20 )
[50 %ig] : 7,4
NaOH [50 %ig] : 4,0
Wasserglas: 1,7
Restperoxid: 90 - 800 bzw. 200 - 350
CaO - Wert: 85 - 120
CSB - Wert: Bleichturm 1B >2800;
Bleichturm 1A 4000 - 5000
Neben der erzielten Endweiße ist insbesondere auf die Messwerte des CSB-Wertes, den Restperoxidgehalt und den Calciumoxidwert hinzuweisen.
Im Vergleich zu den Ergebnissen bei der Verwendung von Natronlauge lag der CSB-Wert mit < 1700 deutlich unter dem Wert, der bei Einsatz von Natronlauge erzielt wurde. Diese Tendenz wirkte sich in Praxisversuchen auch auf die CSB-Fracht im Zulauf und Ablauf der Nachklärung des an die Fabrik angeschlossenen Klärwerks aus. Hier reduzierte sich die CSB- Fracht um ca. 15% im Zulauf bei Vollastbetrieb eines Bleichstranges. Werden alle Bleichstränge mit Kalkmilch betrieben, sind 25% CSB-Reduktion realistisch gewesen.
Der Restperoxidgehalt als Ausdruck für die Bleichwirkung des Peroxids mit dem Faserstoff lag im Vergleich zu den Ergebnissen bei Einsatz von Natronlauge deutlich niedriger, wobei Werte zwischen 20 und 300 bzw. zwischen 20 und 150 ermittelt wurden. Die Messung erfolgte jeweils im Filtrat des Faserstoffs vor der Verdünnung nach der Bleiche im Reaktionsraum.
Lediglich der Wert für die Menge an Calciumoxid in dem gebleichten Faserstoff stieg bei der Verwendung von Kalkmilch im Vergleich zum Einsatz von Natronlauge etwas an, wobei die Werte mit 150 bis 250 im Rahmen der Prozesstoleranz liegen.
Es sei ferner darauf hingewiesen, dass aufgrund der Praxisversuche und der hiermit verbundenen Qualitätskriterien für den Einsatz des gebleichten Holzstoffs in der Produktion der Weißgrad in den Versuchsreihen 1 und 2 als Steuerungsgröße für den Einsatz von Wasserstoffperoxid verwendet wurde.
Neben den voranstehenden Versuchsergebnissen ist ferner festzuhalten, dass durch den Einsatz der so genannten "Kalkmilch" ein stabilerer Bleichprozess erzielt wurde, der sich auch in einem stabileren Weißgrad widerspiegelt. So lagen typischerweise die Schwankungen bei Einsatz von Natronlauge zwischen 2 und 5 Weißgradpunkten, wobei beim Einsatz von Kalkmilch die Schwankungen bei < 1,5 Weißgradpunkten lagen. Allgemein war die Toleranz bei Fehldosierungen mit Kalkmilch nennenswert. Unter anderem hatte eine Überdosierung von 20% Kalkmilch auf die Endweiße im wesentlichen keinen negativen Einfluss . Auch wurden beim Einsatz von Kalkmilch überdurchschnittliche temporäre Weißgradsteigerungen registriert.
Auch unter ökonomischen Gesichtspunkten ist die Verwendung von Kalk als Bleichagens interessant. So liegt das Preisniveau für gelöschten Kalk als Veredelungsprodukt eines in der Natur vorhandenen Rohstoffes weit unterhalb dem der Natronlauge, die in einem aufwendigen Prozess durch Chloralkalielektrolyse erzeugt wird. Darüber hinaus ist sie weit weniger volatil. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass der tatsächliche Bleichmittelbedarf sich teilweise deutlich senken lässt.

Claims

Ansprüche
Verfahren zum Bleichen von Faserstoffen, insbesondere von ligninhaltigen Faserstoffen für die Herstellung von Papier mit den Schritten
■ Zugabe von wenigstens einem ersten Additiv in eine FaserstoffSuspension;
■ Zugabe wenigstens einer Bleichlauge in die Fasersto fSuspension, wobei die Bleichlauge wenigstens ein Bleichagens aufweist;
■ Vermischen der Bleichlauge mit der Fasersto Suspension;
■ Beenden des Bleichprozesses durch die Zugabe von wenigstens einem zweiten Additiv,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens zur Einstellung des pH-Wertes der
FaserstoffSuspension vor der Bleiche Kalk verwendet wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
der Kalk wenigstens teilweise in Wasser dispergiert wird.
3. Verfahren gemäß wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Kalk wenigstens eine Komponente aufweist, die aus einer Gruppe ausgewählt ist, welche Calciumhydroxid, Calciumoxid, Carbonate, natürliche und gebrannte natürliche Mineralien wie beispielsweise Orthoklas, Albit, Anorthit, Kaolinit, Mullit, Muskovit, Calzit, Magnesit, Artinit, Periklas, Brucit, Dolomit, Wollastonit, Talk, Klinochlor, und Begleitstoffe wie beispielsweise Magnesiumoxid, Aluminiumoxid, Eisenoxid, Natriumoxid, Kaliumoxid, Siliziumoxid, Schwefeloxid, sowie gebundene gasförmige Bestandteile und dergleichen aufweist.
4. Verfahren gemäß wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Faserstoff aus einer Gruppe von Faserstoffen ausgewählt ist, welche natürliche Faserstoffe wie Cellulose, Altpapier, Holzstoff, insbesondere Steinholzschliff (SGW) mit und ohne chemische Vorbehandlung, Refinerholzstoff mit und ohne chemische Vorbehandlung, thermomechanisehen Holzschliff
(TMP) , nachgemahlener Stein-Holzschliff (RSGW) , Pressurized Stone Groundwood (PGW) , Refiner Mechanical Pulp (RMP),, Pressurized Refiner Mechanical Pulp (PRMP) , Chemigroundwood
(CGW) , Chemi-Refiner Mechanical Pulp (CRMP) , Chemi-Thermo- Mechanical Pulp (CTMP) und dergleichen enthält.
5. Verfahren gemäß wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Stoffdichte der FaserstoffSuspension zwischen 5 % und 55 %, bevorzugt zwischen 10 % und 50%, besonders bevorzugt zwischen 15 % und 46 % und insbesondere zwischen 5 % und 20 % bei Niedrigkonsistenz, zwischen 20 % uns 28 % bei Mittelkonsistenz und zwischen 28 % und 46 % bei Hochkonsistenz liegt.
6. Verfahren gemäß wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reduzierung der Stoffdichte Prozesswasser und/oder Frischwasser verwendet wird.
7. Verfahren gemäß wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Erhöhung der Stoffdichte mechanisch und/oder thermisch und/oder chemisch erfolgt.
8. Verfahren gemäß wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Bleichlauge wenigstens ein Bleichagens aus einer Gruppe von Bleichagensien enthält, welche eine oxidative oder reduktive Bleiche bewirken, insbesondere aus der Gruppe von Wasserstoffperoxid, Hypochlorid, Ozon, Sauerstoff, Natriumsulfit, Formamidinsulfonsäure, Natriumdithionit , Hydrosulfit und dergleichen.
9. Verfahren gemäß wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Additiv aus einer Gruppe von Hilfsmittels ausgewählt ist, welche Wasserglas, insbesondere Alkali- und/oder Erdalkalisilikate, Komplexbildner wie zum Beispiel DTPA, EDTA und Phosphate, Stabilisatoren, Katalysatoren, Inhibitatoren und dergleichen enthält.
10. Verfahren gemäß wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das zweite Additiv ein komplementäres Agens zur Bleichlauge is .
11. Verfahren gemäß wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das zweite Additiv aus einer Gruppe ausgewählt ist, welche reduktive und oxidative Agenzien, wie zum Beispiel Hydrosulfit, Natriumbisulfit, Natriumhydrogensulfit, Natriumborhydrid und dergleichen enthält.
12. Verfahren gemäß wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Kalk als Feststoff im wesentlichen kontinuierlich aus einem Behälter entnommen wird.
13. Verfahren gemäß wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Kalk mit einem Feststoffgehalt zwischen 92 % und 100 %, bevorzugt zwischen 95 % und 99,9% und besonders bevorzugt zwischen 98% und 99,5 % aufbewahrt wird.
14. Verfahren gemäß wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der wässrige gelöste und/oder dispergierte Kalk einen Feststoffgehalt aufweist, der zwischen 5 % und 30 %, bevorzugt zwischen 7 % und 25 %, besonders bevorzugt zwischen 15 % und 20 % und insbesondere bei etwa 17 % otro liegt .
15. Verfahren gemäß wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Kalk als Feststoff mit einer vorgegebenen Partikelgrößenverteilung dem Faserstoff zudosiert wird.
16. Verfahren gemäß wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Kalk vor der Zugabe des ersten Additivs und der Bleichlauge der FaserstoffSuspension zudosiert wird.
17. Verfahren gemäß wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Kalk nach dem ersten Additiv und vor der Zugabe der Bleichlauge in die FaserstoffSuspension zudosiert wird.
Verfahren gemäß wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Kalk im wesentlichen zeitgleich mit wenigstens dem ersten Additiv in die FaserstoffSuspension zudosiert wird.
19. Verfahren gemäß wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der pH-Wert der FaserstoffSuspension nach der Zugabe des gelösten und/oder dispergierten Kalks zwischen 8 und 12, bevorzugt zwischen 9 und 11 und besonders bevorzugt zwischen 10,3 und 10,8 liegt.
20. Verfahren gemäß wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Zugabemenge des Kalks zwischen 0,01 % und 5 %, bevorzugt zwischen 0,1 % und 2 % und besonders bevorzugt zwischen 0,3 % und 1 % bezogen auf otro (ofentrocken) Faserstoffmenge lieg .
21. Verfahren gemäß wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Faserstoff durch Zugabe von Dampf insbesondere von Niederdruckdampf und/oder bei der Durchmischung durch mechanische Energie auf eine Temperatur zwischen 50°C und 100°C, bevorzugt zwischen 55°C und 90°C und besonders bevorzugt zwischen 60°C und 70°C erwärmt wird.
22. Verfahren gemäß wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Faserstoff vor der Zugabe des zweiten Additivs verdünnt wird.
23. Verfahren gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass
die Verdünnung des Faserstoffs mit Prozesswasser und/oder Frischwasser erfolgt.
24. Verfahren gemäß wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
vor dem Bleichprozess die katalytische Wirkung vorhandener Metalle, insbesondere vorhandener Metallionen, auf den Zerfall von wenigstens einem Bleichagens, mittels der Zugabe wenigstens eines Komplexbildners wie beispielsweise Diethylentria inpentaessigsäure (DTPA) , Ethylentriaminteraessigsäure (EDTA) , Phosphate, Polycarbonsäuren und dergleichen wenigstens teilweise reduziert wird.
5. Vorrichtung zum Bleichen von Faserstoff mit wenigstens einem Mischer und einem Reaktionsraum, in welchem eine wässrige FaserstoffSuspension unter vorgegebenen Bedingungen wenigstens einer Bleiche, insbesondere einer Bleichstufe ausgesetzt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Dosiervorrichtung vorgesehen ist, welche die Zugabe von Kalk insbesondere eines wenigstens teilweise dispergierten Kalks in die wässrige FaserstoffSuspension im Bleichprozesses in Abhängigkeit von vorgegebenen Prozessparametern regelt und/oder steuert.
26. Vorrichtung gemäß Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass
die Prozessparameter aus einer Gruppe von Parametern ausgewählt sind, welche den pH-Wert, die Menge an Bleichagens, die Menge an Bleichlauge, die Aufhellung, den Weißgrad, den Farbort, Reaktionszeit, Stoffdichte, Druck, Durchmischung, Temperatur, Restbleichmittelgehalt und dergleichen enthält.
27. Vorrichtung gemäß Anspruch 25 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass
der Kalk vor der Zugabe in die FaserstoffSuspension im wesentlichen kontinuierlich als Feststoff einem Vorratsbehälter entnommen und mit Wasser auf einen vorgegebenen Feststoffgehalt verdünnt wird.
28. Vorrichtung gemäß wenigstens einem der Ansprüche 25 bis 27, zur Durchführung eines Verfahrens gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 24.
29. Vorrichtung zum Bleichen von Faserstoff mit wenigstens einem ersten Behälter zur Bevorratung von Kalk mit einer vorgegebnen Partikelgrößenverteilung und Reinheit, einer Entnahmevorrichtung und einer Transport- und Mischvorrichtung, in welcher der Kalk in Wasser gelöst und/oder dispergiert und zu wenigstens einem zweiten Behälter transportiert wird, und in welchem der wenigstens teilweise dispergierte Kalk mit einer FaserstoffSuspension unter vorgegebenen Prozessparametern gemischt wird.
30. Faserstoff, insbesondere ligninhaltiger Faserstoff für die Herstellung von Papier und /oder Karton, welcher mit wenigstens einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 24 und/oder mit einer Vorrichtung gemäß wenigstens einem der Ansprüche 25 bis 29 hergestellt wird.
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