EP2238290A2 - Verfahren und vorrichtung zur aufbereitung von altpapier - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur aufbereitung von altpapier

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Publication number
EP2238290A2
EP2238290A2 EP08851130A EP08851130A EP2238290A2 EP 2238290 A2 EP2238290 A2 EP 2238290A2 EP 08851130 A EP08851130 A EP 08851130A EP 08851130 A EP08851130 A EP 08851130A EP 2238290 A2 EP2238290 A2 EP 2238290A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
stage
fibers
thickening
flotation
washing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08851130A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Faul
Jens Winter
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.)
PTC Paper Technology Consulting GmbH
Original Assignee
PTC Paper Technology Consulting GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by PTC Paper Technology Consulting GmbH filed Critical PTC Paper Technology Consulting GmbH
Publication of EP2238290A2 publication Critical patent/EP2238290A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21B—FIBROUS RAW MATERIALS OR THEIR MECHANICAL TREATMENT
    • D21B1/00—Fibrous raw materials or their mechanical treatment
    • D21B1/04—Fibrous raw materials or their mechanical treatment by dividing raw materials into small particles, e.g. fibres
    • D21B1/12—Fibrous raw materials or their mechanical treatment by dividing raw materials into small particles, e.g. fibres by wet methods, by the use of steam
    • D21B1/30—Defibrating by other means
    • D21B1/32—Defibrating by other means of waste paper
    • D21B1/325—Defibrating by other means of waste paper de-inking devices
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21B—FIBROUS RAW MATERIALS OR THEIR MECHANICAL TREATMENT
    • D21B1/00—Fibrous raw materials or their mechanical treatment
    • D21B1/04—Fibrous raw materials or their mechanical treatment by dividing raw materials into small particles, e.g. fibres
    • D21B1/12—Fibrous raw materials or their mechanical treatment by dividing raw materials into small particles, e.g. fibres by wet methods, by the use of steam
    • D21B1/30—Defibrating by other means
    • D21B1/32—Defibrating by other means of waste paper
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/64—Paper recycling

Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for processing waste paper.
  • Too large particles form, for example, UV-crosslinked colors and vegetable oil-based paints. Too small particles form, for example, toner or flexographic inks and inkjet inks.
  • a further process stage is necessary in which the fibers containing these printing inks are dispersed. The color particles are detached from the fibers and crushed at the same time. As a result, they can be separated from the fibers in a subsequent step by a conventional flotation process. This additional process stage is associated with significant fiber loss.
  • EP 1 731 662 A1 describes a method for processing waste paper, in which the separated fibers are fractionated after the first flotation step, ie split into a short fiber fraction and a long fiber fraction.
  • the short fiber fraction mainly contains short fibers as well as other fillers and fillers.
  • the long-fiber fraction contains, in addition to the long fibers, substantially larger impurities such as sticky particles, agglomerates and unsealed, still adhering to the long fibers. ben. Only the long fiber fraction is subjected to dispersion. The two fractions will be reunited in the further course of the procedure. The fiber losses are reduced and energy is saved because the short fiber fraction is not dispersed with it. In addition, the machine size for the dispersion can be reduced.
  • the present invention therefore has the aim of developing a generic method or a generic device such that all color particles are reliably removed and the quality of the resulting paper is as constant as possible.
  • the solution consists in a method having the features of claim 1 and in a device having the features of claim 12.
  • the waste paper is dissolved in fibers, the fibers subjected to a washing process, a dispersion and a flotation and then to Rothver - be prepared processing in a paper machine, wherein the liquid obtained during the washing process, the fibers before the step d) is supplied again.
  • washing is defined as a solid-solid separation process in which fine particles are separated from the fibers. Suitable washing steps for this purpose are known as such.
  • a suitable, known embodiment of such a washing stage has, for example, a central roll with a peripheral sieve.
  • the fiber stream is passed in a substance distributor and injected through a nozzle into the space between the rotating central roller and the rotating sieve.
  • the fiber stream is thickened by the screen tension, and the resulting filtrate containing the fine particles is thrown off due to the centrifugal force and discharged to the outside.
  • the washed and thickened fibers are removed from the central roll and processed further.
  • the fibers obtained in the course of the process are particularly well-suited for the production of high-quality papers because whiteness and cleanliness are considerably improved.
  • the filtrate obtained in the wash contains, in addition to already detached inks also for paper quality important fines and short fibers. Therefore, it is provided according to the invention to recycle this filtrate before the flotation in the fiber stream. In this way, both the long fibers and the short fibers are guided in a single fiber stream through the dispersing stage, where the remaining inks are peeled off from the fibers.
  • the ink particles accumulated in the filtrate of the washing stage after washing are passed around the dispersing stage together with the important fines and short fibers and fed to the flotation stage. This ensures that all printing inks are removed during flotation while minimizing the loss of short fibers and fines. In this way, a significantly improved paper quality is achieved and at the same time significantly reduces the mechanical complexity for waste paper processing.
  • a further advantage of the method according to the invention is that only one flotation stage is required, which is laid backwards, ie downstream, in the process sequence compared to the prior art. Therefore, those from the state of the art Previously necessary second flotation resulting material losses no longer occur in the process of the invention.
  • Another important aspect of the present invention is that there is no need for fractionation of the fibers into a short-fiber fraction and a long-fiber fraction that was hitherto regarded as essential in the prior art.
  • the passage of the combined short and long fibers through a single washing stage, a single dispersing stage and a single flotation device with simultaneous diversion of the filtrate obtained in the washing stage around the dispersing stage is associated with only a slight loss of fiber.
  • Almost all of the amount of fiber obtained in the dissolution of the waste paper and a substantial proportion of the fines essential to paper quality ultimately reach the paper machine for making new paper. This achieves a considerable improvement in the quality of the resulting paper.
  • the method according to the invention is considerably simplified in comparison to the prior art, so that the device according to the invention which is suitable for carrying out the method is constructed substantially less complexly than the devices known in the prior art. This goes hand in hand with a considerable cost savings.
  • further thickening for example high-consistency thickening, may be carried out in order to further reduce the amount of fiber flow conducted through the dispersing stage. This is particularly useful if you want to set an optimum for the dispersion consistency, so that the best possible shear can be achieved.
  • the resulting in the thickening liquid can either be disposed of or recycled as well as the filtrate obtained in the washing stage before the flotation in the fiber stream and further processed.
  • the fibers obtained during the dissolution of the waste paper can be subjected to at least one customary sorting, for example a coarse sorting and a fine sorting, before the washing, in order to remove any impurities which may still be present.
  • a conceivable treatment of the fibers for further processing in a paper machine can, for example, consist of at least one thickening step in order to reduce the volume of the fiber stream.
  • a further advantageous embodiment of the method according to the invention consists of subjecting the filtrate obtained in the washing stage to a separate thickening and of using the water obtained in this separate thickening to optimally adjust the consistency of the fiber stream upstream of the washing stage in order to further increase the fiber quality improve.
  • the material resulting from the separate thickening is then returned to the fiber stream before the flotation stage.
  • the fiber material obtained after the dispersion can serve as a filter aid for the separate thickening.
  • the water is suitable that if necessary provided additional thickening levels before the actual paper production.
  • Figure 1 is a block diagram of a first embodiment of an inventive
  • FIG. 1 is a block diagram of another embodiment of an inventive
  • the block diagrams show a total of two embodiments of the method according to the invention.
  • the machines and other devices used for this purpose are known to the person skilled in the art, so that their detailed description is dispensed with.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of the method according to the invention.
  • the waste paper is fiberized in a dissolution step 10 in a manner known per se, i. dissolved in fibers.
  • the resulting fibers are present in a pulp mixture containing short fibers and long fibers, the short fibers are already freed from the printing inks, while on the long fibers not detached from printing inks can adhere.
  • the pulp mixture therefore contains detached color particles and, moreover, other fillers and fillers as well as relatively large impurities such as adhesive particles ("stickies") and non-paper constituents
  • the pulp mixture is therefore used in a conventional manner in a first sorting stage 11 of coarse sorting in the exemplary embodiment and, if necessary, subjected to a fine sorting in a second sorting stage 16 to separate impurities such as sticking particles or foreign matter from the fibers, and then the entire fiber stream containing short fibers and long fibers is fed to a washing stage 17 where it undergoes washing.
  • fine solid particles such as fillers and already detached printing inks, but in some cases also fines and a part of the short fibers, are separated from the fiber stream, the long fibers and part of the short fibers remaining behind in the fiber stream.
  • the fiber stream After washing, it is useful to subject the fiber stream in a thickening stage 19, for example, a high-consistency thickening to bring it to a suitable consistency for the dispersion. Then, the fiber stream is dispersed in a dispersion stage 21 in a conventional manner. In the process, the printing inks which are still adhering to the fibers, in particular the long fibers, are detached in the form of small color particles. The color particles are now accessible to a flotation process, with which they can be separated from the fibers. At the same time as the dispersion, the fibers can, for example, be bleached oxidatively.
  • the fiber stream is subjected to a flotation process in a flotation device 23 in a manner known per se.
  • the filtrate obtained in the wash in the washing stage 17 is removed via a line 27 from the washing stage 17 and recycled before the flotation stage 23 into the fiber stream.
  • the already detached printing inks contained in the filtrate are in this way passed around the dispersing stage 21 together with the valuable fines.
  • a dispersion of the filtrate is not required and also undesirable because the inks contained in the filtrate are already in dispersed form and no longer adhere to the fibers. In this way, the qualitative result of the dispersion of the remaining fiber stream in the dispersing stage 21 is improved.
  • the dispersing stage 21 can be designed for a lower fiber flow volume than hitherto necessary in the prior art.
  • all hydrophobic solids whose particle size is approximately between 5 .mu.m and 500 .mu.m in diameter are separated from the fibers in a manner known per se. These include, in particular, all printing inks which are dispersed in the fiber stream after the dispersion stage 21 or are fed back via the lines 27, 28 to the fiber stream upstream of the flotation stage 23.
  • the fiber stream thus cleaned can be thickened in a thickening device 24, for example a disk filter, and if appropriate subsequently the fibers are bleached.
  • a thickening device 24 for example a disk filter
  • the fibers are bleached.
  • This is followed in the exemplary embodiment by a high-consistency thickening in a further thickening stage 25.
  • the resulting nonwoven fabric can now be fed to a paper machine.
  • this paper machine can be a sheet forming unit which can produce single-layer or multi-layered paper products, for example two-ply corrugated board or four-ply board.
  • the fiber stream prior to the washing stage 17 may be in a particularly thin consistency, with the result that the resulting filtrate is less viscous than desired and can not be completely recycled to the fiber stream prior to the flotation stage 23 for quality considerations. If such an excess of water is present, it may be useful to modify the method according to the invention, as shown by way of example in FIG. 1, such that an embodiment of the method according to the invention results, as illustrated by way of example in FIG.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of the method according to the invention, which corresponds in its essential steps of the embodiment of Figure 1.
  • the identical with the embodiment shown in Figure 1 process stages are therefore provided with the same reference numerals.
  • the waste paper is also passed through a dissolution stage 10, a first sorting stage 11 and possibly a second sorting stage 16.
  • the resulting fiber stream is processed in the same manner as described with reference to FIG.
  • the fiber stream is thus fed to a washing stage 17, where it is subjected to a wash.
  • the fiber stream is subjected to a thickening step 19 of a high-consistency thickening and then dispersed in a dispersing step 21 in a conventional manner.
  • the fibers can, for example, be bleached oxidatively.
  • the fiber stream is then subjected to a flotation process in a flotation device 23 in a manner known per se.
  • the cleaned fiber stream is thickened in a thickening device 24, for example a disk filter. This is followed by a high consistency thickening in a further thickening stage 25.
  • the resulting nonwoven fabric can now be fed to a paper machine.
  • the modification of the method according to the invention consists in the fact that the consistency of the fiber stream, ie the degree of its dilution, can be optimized in each phase of the method according to the invention.
  • the starting point of the modification is the consideration that, for reasons of quality, the fiber stream before the washing stage 17 can be present in a highly diluted form.
  • the resulting from the washing stage 17 filtrate thus falls in a relatively large amount. Nevertheless, the important short fibers and fines contained in this filtrate, as described above, should not be lost. Therefore, the withdrawn by means of a line 18 from the washing stage 17 filtrate is subjected to a separate thickening in a separate thickening stage 31.
  • the thickened filtrate analogous to the embodiment of the process according to the invention described in FIG. 1, is recycled before the flotation stage 23 into the fiber stream.
  • the thickened filtrate contains the important short fibers and fines as well as analogously to the described in Figure 1 embodiment of the method according to the invention, already incurred in the defibration and sorting detached printing inks, which are finally removed in the flotation stage 23.
  • the accumulating in the thickening stage 31 water can now be used to optimally adjust the consistency of the fiber stream before the sorting stages 10 and / or 1 1 and or before the washing stage 17, to ultimately achieve a particularly good fiber quality.
  • the thickening devices known in the art operate with a filter aid.
  • a further modification of the method according to the invention provides that for this purpose the fiber stream resulting from the dispersion stage 21 is used which has a suitable consistency.
  • the fiber stream is partially or completely withdrawn after the dispersing and fed via a line 32 of the thickening stage 31, where the ⁇ m fiber stream contained short and long fibers as filter aid, eg. Serve as a support fiber in a known per se vacuum disc filter.
  • filter aid eg. Serve as a support fiber in a known per se vacuum disc filter.
  • the person skilled in the art is free to use a separate filter aid instead.
  • the fiber stream When the fiber stream is used as a filter aid, all fibers and other solids such as fines, fillers and dispersed inks obtained in the thickening stage 31 are returned to the fiber stream and subjected to flotation in the flotation stage 23.
  • the fiber stream before the flotation step 23 may need to be diluted again become.
  • a further modification of the method according to the invention provides that for this purpose the water obtained in the thickening stages 24 and / or 25 is used and returned via a line 33 in front of the flotation stage 23 into the fiber stream.
  • a second - smaller - water cycle leads from the last thickening stages 24 and / or 25 before the flotation stage 23 and back.
  • the water contained in it is always cleaner than the water contained in the first - larger - water cycle.
  • This first water cycle leads from the washing stage 17 or thickening stage 19 via the thickening stage 31 to positions upstream of the washing stage 17, for example before the sorting stages 10 and / or 11 and / or before the washing stage 17. In this way the water load is increased reduced the inventive method.
  • the consistency of the fiber stream can be optimally adjusted.
  • the present in the second, smaller circuit comparatively clean water in the first, larger circuit can be introduced, the polluted water is fed to a sewage treatment plant.
  • the water removed from the second, smaller circuit in this way can be replaced by clean fresh water (not shown).

Landscapes

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbereiten von Altpapier mit den folgenden Schritten : a) das Altpapier wird in Fasern aufgelöst, b) die Fasern werden einem Waschvorgang unterzogen, c) die Fasern werden einer Dispergierung unterworfen, d) die Fasern werden einem Flotationsverfahren unterzogen, e) die Fasern werden zur Weiterverarbeitung in einer Papiermaschine aufbereitet, wobei die beim Schritt b) anfallende Flüssigkeit den Fasern vor dem Schritt d) dem Faserstrom wieder zugeführt wird. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung von Altpapier
1
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbereiten von Altpapier.
Heutzutage können aus Altpapier Papiere hergestellt werden, die hohen Qualitätsanforderungen genügen. Ein besonderes Problem hierbei ist die Entfernung der Druckfarben aus dem Altpapier („Deinking"). Hierzu werden Flotationsverfahren eingesetzt, bei denen hydrophobe Farbteilchen in einem bestimmten Teilchengrößenbereich von den vereinzelten Papierfasern abgetrennt und verworfen werden. Dabei sollen möglichst alle Fasern zurückbleiben. Mit diesen Flotationsverfahren können in der Regel alle diejenigen Druckfarben entfernt werden, die bei den wichtigsten Druckverfahren, nämlich Tiefdruck und Offsetdruck, verwendet werden.
Darüber hinaus gewinnen weitere Druckverfahren an Bedeutung, bei denen Druckfarben zum Einsatz kommen, die mit den gängigen Flotationsverfahren nicht entfernt werden können, weil sie nicht von der Faser abgelöst werden oder weil sie zu große oder zu kleine oder hydrophile Farbteilchen bilden. Zu große Teilchen bilden bspw. UV-vemetzte Farben und Farben auf Pflanzenölbasis. Zu kleine Teilchen bilden bspw. Toner bzw. Flexodruckfarben und Tintenstrahldruckfarben. Um das Problem der nicht abgelösten bzw. zu großen Farbteilchen zu lösen, ist eine weitere Prozessstufe notwendig, in der die mit diesen Druckfarben behafteten Fasern dispergiert werden. Dabei werden die Farbteilchen von den Fasern abgelöst und gleichzeitig zerkleinert. Dadurch können sie in einem anschließenden Schritt durch ein übliches Flotationsverfahren von den Fasern abgetrennt werden. Diese zusätzliche Prozessstufe ist mit einem erheblichen Faserverlust verbunden.
Die EP 1 731 662 A1 beschreibt ein Verfahren zum Aufbereiten von Altpapier, bei dem die vereinzelten Fasern nach dem ersten Flotationsschritt fraktioniert, d.h. in eine Kurzfaserfraktion und eine Langfaserfraktion aufgeteilt werden. Die Kurzfaserfraktion enthält im Wesentlichen Kurzfasem sowie sonstige Fein- und Füllstoffe. Die Langfaserfraktion enthält neben den Langfasern im Wesentlichen größere Verunreinigungen wie klebende Teilchen („Stickys"), Agglomerate und nicht abgelöste, noch auf den Langfasem haftende Druckfar- ben. Nur die Langfaserfraktion wird einer Dispergierung unterzogen. Die beiden Fraktionen werden im weiteren Verlauf des Verfahrens wieder vereinigt. Dabei werden die Faserverluste reduziert und Energie wird gespart, weil die Kurzfaserfraktion nicht mit dispergiert wird. Außerdem kann die Maschinengröße für die Dispergierung reduziert werden.
Ferner wurde eine Weiterbildung dieses Verfahrens bekannt, bei dem die Fraktionierung bereits vor dem ersten Flotationsverfahren erfolgt. Nachdem die Langfaserfraktion dispergiert und ggf. durch Sortierverfahren gereinigt wurde, werden beide Fraktionen gesondert jeweils einem einzigen Flotationsverfahren unterzogen. Das bisher notwendige zweite Flotationsverfahren entfällt vollständig, so dass zusätzlich Energie gespart wird und die beiden Anlagen für das Flotationsverfahren jeweils kleiner als bisher dimensioniert werden können.
Diese Weiterbildung hat jedoch den Nachteil, dass bei der Fraktionierung die bereits von den Fasern abgelösten Farbteilchen noch vollständig vorhanden sind, weil auf das bisher üblich erste Flotationsverfahren verzichtet wird. Daher können auch in der Langfaserfraktion bereits abgelöste Farbteilchen enthalten sein, die im Zuge des Aufbereitungsverfahrens mitgeschleppt werden. Diese Farbteilchen werden dann bei der Dispergierung weiter zerkleinert, so dass sie mit dem anschließenden Flotationsverfahren aufgrund ihrer dann zu geringen Teilchengröße nicht mehr vom Faserstoff bzw. von der Fasersuspension abgetrennt werden können. Die Dispergierung hat auf bereits abgelöste Teilchen die nachteilige Wirkung, dass sie wieder auf die Fasern aufziehen. Ein weiteres Problem besteht darin, dass aufgrund der Trennung in eine Langfaserfraktion und eine Kurzfaserfraktion die Qualität des resultierenden Papiers unbefriedigend sein kann.
Die vorliegende Erfindung hat daher zum Ziel, ein gattungsgemäßes Verfahren bzw. eine gattungsgemäße Vorrichtung derart weiterzubilden, dass alle Farbteilchen zuverlässig entfernt werden und die Qualität des resultierenden Papiers möglichst konstant hoch ist.
Die Lösung besteht in einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie in einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Altpapier in Fasern aufgelöst wird, die Fasern einem Waschvorgang, einer Dispergierung und einem Flotationsverfahren unterzogen und anschließend zur Weiterver- arbeitung in einer Papiermaschine aufbereitet werden, wobei die beim Waschvorgang anfallende Flüssigkeit den Fasern vor dem Schritt d) wieder zugeführt wird.
Der Begriff Wäsche bzw. Waschvorgang ist definiert als ein Fest-Fest-Trennvorgang, bei dem feine Teilchen von den Fasern abgetrennt werden. Hierfür geeignete Waschstufen sind als solche bekannt. Eine geeignete, bekannte Ausbildung einer solchen Waschstufe weist bspw. eine Zentralwalze mit einem umlaufenden Sieb auf. Der Faserstrom wird in einem Stoffverteiler geleitet und durch eine Düse in den Zwischenraum zwischen der sich drehenden Zentralwalze und dem umlaufenden Sieb gespritzt. Der Faserstrom wird durch die Siebspannung eingedickt, und das resultierende, die feinen Teilchen enthaltende Filtrat wird infolge der Zentrifugalkraft abgeschleudert und nach außen geleitet. Die gewaschenen und eingedickten Fasern werden von der Zentralwalze abgenommen und weiter verarbeitet.
Mit einer Wäsche können also die im Faserstrom bereits vorhandenen, abgelösten Farbteilchen sowie eventuell enthaltene Füllstoffe zuverlässig von den Fasern abgetrennt werden. Die im Verlauf des Verfahrens erhaltenen Fasern sind zur Herstellung von Papieren mit hoher Qualität besonders gut geeignet, weil Weißgrad und Sauberkeit erheblich verbessert werden. Das bei der Wäsche erhaltene Filtrat enthält neben bereits abgelösten Druckfarben auch für die Papierqualität wichtige Feinstoffe und Kurzfasern. Daher ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dieses Filtrat vor der Flotationsstufe in den Faserstrom zurückzuführen. Auf diese Weise werden sowohl die Langfasern als auch die Kurzfasern in einem einzigen Faserstrom durch die Dispergierstufe geführt, wo die verbleibenden Druckfarben von den Fasern abgelöst werden. Die bereits nach der Wäsche im Filtrat der Waschstufe angesammelten Druckfarben-Partikel werden zusammen mit den wichtigen Feinstoffen und Kurzfasern um die Dispergierstufe herum geleitet und der Flotationsstufe zugeführt. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass während der Flotation alle Druckfarben entfernt werden, während gleichzeitig der Verlust an Kurzfasern und Feinstoffen minimiert wird. Auf diese Weise wird eine wesentlich verbesserte Papierqualität erzielt und gleichzeitig der maschinelle Aufwand für die Altpapieraufbereitung deutlich reduziert.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass nur noch eine Flotationsstufe erforderlich ist, die im Verfahrensablauf gegenüber dem Stand der Technik nach hinten, d.h. stromabwärts, verlegt ist. Daher können die aus der im Stand der Technik bisher notwendigen zweiten Flotationsstufe resultierenden Stoffverluste beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht mehr auftreten.
Ein weiterer wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass auf eine im Stand der Technik bisher als unerlässlich angesehene Fraktionierung der Fasern in eine Kurzfaserfraktion und eine Langfaserfraktion verzichtet wird. Für den Fachmann überraschend wurde festgestellt, dass das Durchschleusen der vereinten Kurz- und Langfasern durch eine einzige Waschstufe, eine einzige Dispergierstufe und eine einzige Flotationseinrichtung bei gleichzeitiger Umleitung des in der Waschstufe erhaltenen Filtrats um die Dispergierstufe herum nur mit einem geringen Faserverlust verbunden ist. Nahezu die gesamte bei der Auflösung des Altpapiers erhaltene Fasermenge sowie ein wesentlicher Anteil der für die Papierqualität wesentlichen Feinstoffe erreichen letztendlich die Papiermaschine zur Herstellung von neuem Papier. Damit wird eine erhebliche Qualitätsverbesserung des resultierenden Papiers erzielt.
Im Übrigen ist das erfindungsgemäße Verfahren gegenüber dem Stand der Technik wesentlich vereinfacht, so dass auch die zur Durchführung des Verfahrens geeignete erfindungsgemäße Vorrichtung wesentlich weniger komplex aufgebaut ist als die im Stand der Technik bekannten Vorrichtungen. Damit geht selbstverständlich eine erhebliche Kostenersparnis einher.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Nach der Wäsche und vor der Dispergierung kann eine weitere Eindickung, bspw. eine Hochkonsistenzeindickung, erfolgen, um die Menge des durch die Dispergierstufe geleiteten Faserstroms weiter zu reduzieren. Dies ist besonders dann sinnvoll, wenn eine für die Dispersion optimale Stoffdichte eingestellt werden soll, damit eine bestmögliche Scherwirkung erzielt werden kann.
Die bei der Eindickung anfallende Flüssigkeit kann entweder entsorgt oder ebenso wie das in der Waschstufe erhaltene Filtrat vor der Flotationsstufe in den Faserstrom zurückgeführt und weiter verarbeitet werden. Die bei der Auflösung des Altpapiers erhaltenen Fasern können vor der Wäsche mindestens einer üblichen Sortierung, bspw. einer Grobsortierung und einer Feinsortierung, unterworfen werden, um ggf. noch vorhandene Störstoffe zu entfernen.
Eine denkbare Aufbereitung der Fasern zur Weiterverarbeitung in einer Papiermaschine kann bspw. in mindestens einem Eindickungsschritt bestehen, um das Volumen des Faserstroms zu reduzieren.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, das in der Waschstufe anfallende Filtrat einer separaten Eindickung zu unterziehen und das bei dieser separaten Eindickung anfallende Wasser dazu zu verwenden, die Konsistenz des Faserstroms stromaufwärts von der Waschstufe optimal einzustellen, um die Faserqualität noch weiter zu verbessern. Das bei der separaten Eindickung anfallende Material wird dann vor der Flotationsstufe wieder in den Faserstrom zurückgeführt.
In einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung kann das nach der Dispergierung erhaltene Fasermaterial als Filterhilfsstoff für die separate Eindickung dienen. In diesem Fall ist es vorteilhaft, den Faserstrom vor der Flotation nochmals zu verdünnen, da das bei der separaten Eindickung anfallende Material in Kombination mit dem als Filterhilfsstoff dienenden Fasermaterial ggf. zu dickflüssig ist. Hierfür ist bspw. das Wasser geeignet, dass bei ggf. vorgesehenen zusätzlichen Eindickungsstufen vor der eigentlichen Papierherstellung anfällt. Die Kombination dieser vorteilhaften Maßnahmen führt zur Ausgestaltung zweier Wasserkreisläufe, mit deren Hilfe nicht nur die Faserqualität optimiert werden, sondern auch sowohl die Wasserbelastung des erfindungsgemäßen Verfahrens als auch das Volumen des anfallenden Abwassers reduziert werden kann.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 ein Blockschema einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Verfahrens; Figur 2 ein Blockschema einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Verfahrens.
Die Blockschemata zeigen insgesamt zwei Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die hierzu verwendeten Maschinen und sonstigen Einrichtungen als solche sind dem Fachmann bekannt, so dass auf ihre ausführliche Beschreibung verzichtet wird.
Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Altpapier wird in einer Auflösungsstufe 10 in an sich bekannter Weise zerfasert, d.h. in Fasern aufgelöst. Die erhaltenen Fasern liegen in einer Faserstoffmischung vor, die Kurzfasern und Langfasern enthält, wobei die Kurzfasern bereits von den Druckfarben befreit sind, während an den Langfasern noch nicht abgelöste Druckfarben haften können. In der Faserstoffmischung sind daher abgelöste Farbteilchen und darüber hinaus sonstige Fein- und Füllstoffe sowie größere Verunreinigungen wie klebende Teilchen („Stickys") und papierfremde Bestandteile enthalten. Die Faserstoffmischung wird daher im Ausführungsbeispiel in an sich bekannter Weise in einer ersten Sortierstufe 1 1 einer Grobsortierung und, falls erforderlich, in einer zweiten Sortierstufe 16 einer Feinsortierung unterzogen, um Verunreinigungen wie klebende Teilchen oder papierfremde Bestandteile von den Fasern abzutrennen. Anschließend wird der vollständige, Kurzfasern und Langfasern enthaltende Faserstrom erfindungsgemäß einer Waschstufe 17 zugeführt, wo er einer Wäsche unterzogen wird. Bei der Wäsche werden feine Feststoffteilchen wie Füllstoffe und bereits abgelöste Druckfarben, jedoch unter Umständen auch Feinstoffe und ein Teil der Kurzfasern vom Faserstrom getrennt. Die Langfasern und ein Teil der Kurzfasern bleiben im Faserstrom zurück.
Nach der Wäsche ist es sinnvoll, den Faserstrom in einer Eindickungsstufe 19 bspw. einer Hochkonsistenz-Eindickung zu unterziehen, um ihn auf eine für die Dispergierung geeignete Konsistenz zu bringen. Dann wird der Faserstrom in einer Dispergierstufe 21 in an sich bekannter Weise dispergiert. Dabei werden die an den Fasern, insbesondere den Langfasern, noch haftenden Druckfarben in Form kleiner Farbteilchen abgelöst. Die Farbteilchen sind nun einem Flotationsverfahren zugänglich, mit dem sie von den Fasern abgetrennt werden können. Gleichzeitig mit der Dispergierung können die Fasern bspw. oxidativ gebleicht werden. Nach der Dispergierung und ggf. der Bleiche wird der Faserstrom in einer Flotationseinrichtung 23 in an sich bekannter Weise einem Flotationsverfahren unterzogen. Hierbei ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das bei der Wäsche in der Waschstufe 17 anfallende Filtrat über eine Leitung 27 aus der Waschstufe 17 entfernt und vor der Flotationsstufe 23 in den Faserstrom zurückgeführt wird. Die im Filtrat enthaltenen bereits abgelösten Druckfarben werden auf diese Weise zusammen mit den wertvollen Feinstoffen um die Disper- gierstufe 21 herum geleitet. Eine Dispergierung des Filtrats ist nicht erforderlich und auch unerwünscht, da die im Filtrat enthaltenen Druckfarben bereits in dispergierter Form vorliegen und nicht mehr an den Fasern haften. Auf diese Weise wird das qualitative Ergebnis der Dispergierung des verbleibenden Faserstroms in der Dispergierstufe 21 verbessert. Gleichzeitig kann die Dispergierstufe 21 für ein geringeres Faserstromvolumen ausgelegt werden als im Stand der Technik bisher notwendig.
In vergleichbarer Weise kann mit dem bei der Eindickung in der Eindickungsstufe 19 anfallenden Wasser verfahren werden, dass im Ausführungsbeispiel über eine Leitung 28 abgeleitet und zusammen mit dem in der Waschstufe 17 anfallenden Filtrat vor der Flotationsstufe 23 dem Faserstrom wieder zugeführt wird.
Bei der Flotation in der Flotationsstufe 23 werden alle hydrophoben Feststoffe, deren Partikelgröße in etwa zwischen 5μm und 500μm im Durchmesser liegt, in an sich bekannter Weise von den Fasern abgetrennt. Hierzu zählen insbesondere alle Druckfarben, die im Faserstrom nach der Dispergierstufe 21 dispergiert vorliegen bzw. über die Leitungen 27, 28 dem Faserstrom stromaufwärts von der Flotationsstufe 23 wieder zugeführt werden.
Anschließend kann der so gereinigte Faserstrom in einer Eindickvorrichtung 24, bspw. einem Scheibenfilter, eingedickt werden, und ggf. danach die Fasern gebleicht werden. Anschließend folgt im Ausführungsbeispiel eine Hochkonsistenz-Eindickung in einer weiteren Eindickstufe 25. Das resultierende Faservlies kann nun einer Papiermaschine zugeführt werden. Diese Papiermaschine kann insbesondere eine Blattbildungseinheit sein, die ein- oder mehrlagige Papierprodukte erzeugen kann, bspw. zweilagige Wellpappe oder vierlagi- gen Karton. Das erfindungsgemäße Verfahren erzielt in der in Figur 1 beispielhaft dargestellten Ausgestaltung die besten Ergebnisse, d.h. aufbereitete Altpapierfasern von guter bis sehr guter Qualität, insbesondere dann, wenn die Konsistenz des Faserstroms vor der Waschstufe 17 und vor der Flotationsstufe 23 in etwa gleich ist. Das bedeutet, dass bei der Rückführung des Filtrats aus der Waschstufe 17 bzw. der Flüssigkeit aus der Eindickungsstufe 19 die Konsistenz des Faserstroms vor der Flotationsstufe 23 optimal eingestellt werden kann.
Aus Qualitätsgründen kann der Faserstrom vor der Waschstufe 17 in einer besonders dünnflüssigen Konsistenz vorliegen, mit dem Ergebnis, dass das resultierende Filtrat dünnflüssiger ist als erwünscht und aus Qualitätserwägungen nicht vollständig in den Faserstrom vor der Flotationsstufe 23 zurückgeführt werden kann. Wenn ein solcher Wasserüberschuss vorliegt, kann es sinnvoll sein, das erfindungsgemäße Verfahren, wie es in Figur 1 beispielhaft dargestellt ist, derart zu modifizieren, dass eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens resultiert, wie sie beispielhaft in Figur 2 dargestellt ist.
Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, die in ihren wesentlichen Schritten der Ausgestaltung gemäß Figur 1 entspricht. Die mit dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel identischen Verfahrensstufen sind daher mit denselben Bezugszeichen versehen. Das Altpapier wird ebenfalls über eine Auflösungsstufe 10, eine erste Sortierstufe 1 1 und ggf. eine zweite Sortierstufe 16 geführt. Der resultierende Faserstrom wird auf dieselbe Weise weiterverarbeitet, wie es mit Bezug auf Figur 1 beschrieben wurde. Der Faserstrom wird also einer Waschstufe 17 zugeführt, wo er einer Wäsche unterzogen wird. Anschließend wird der Faserstrom in einer Eindickungsstufe 19 einer Hochkonsistenz- Eindickung unterzogen und dann in einer Dispergierstufe 21 in an sich bekannter Weise dispergiert. Gleichzeitig mit der Dispergierung können die Fasern bspw. oxidativ gebleicht werden. Danach wird der Faserstrom in einer Flotationseinrichtung 23 in an sich bekannter Weise einem Flotationsverfahren unterzogen. Der gereinigte Faserstrom wird in einer Eindickvorrichtung 24, bspw. einem Scheibenfilter, eingedickt. Danach folgt eine Hochkonsistenz-Eindickung in einer weiteren Eindickstufe 25. Das resultierende Faservlies kann nun einer Papiermaschine zugeführt werden. Die Modifikation des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht nun darin, dass die Konsistenz der Faserstroms, d.h. der Grad seiner Verdünnung, in jeder Phase des erfindungsgemäßen Verfahrens optimiert werden kann. Ausgangspunkt der Modifikation ist die Überlegung, dass aus Qualitätsgründen der Faserstrom vor der Waschstufe 17 in einer stark verdünnten Form vorliegen kann. Das aus der Waschstufe 17 resultierende Filtrat fällt also in einer vergleichsweise großen Menge an. Dennoch sollen die in diesem Filtrat enthaltenen wichtigen Kurzfasern und Feinstoffe, wie oben beschrieben, nicht verloren gehen. Daher wird das mittels einer Leitung 18 aus der Waschstufe 17 abgezogene Filtrat einer gesonderten Eindickung in einer separaten Eindickungsstufe 31 unterzogen. Das eingedickte Filtrat wird, analog zu der in Figur 1 beschriebenen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, vor der Flotationsstufe 23 in den Faserstrom zurückgeführt. Das eingedickte Filtrat enthält die wichtigen Kurzfasern und Feinstoffe sowie analog zu der in Figur 1 beschriebenen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die bereits bei der Zerfaserung und Sortierung angefallenen abgelösten Druckfarben, die in der Flotationsstufe 23 endgültig entfernt werden. Das in der Eindickungsstufe 31 anfallende Wasser kann nun dazu verwendet werden, die Konsistenz des Faserstroms vor den Sortierstufen 10 und/oder 1 1 und oder vor der Waschstufe 17 optimal einzustellen, um letztendlich eine besonders gute Faserqualität zu erzielen.
Die im Stand der Technik bekannten Eindickungsvorrichtungen arbeiten mit einem Filterhilfsstoff. Eine weitere Modifikation des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass hierzu der aus der Dispergierstufe 21 resultierende Faserstrom verwendet wird, der eine geeignete Konsistenz aufweist. Hierzu wird der Faserstrom nach der Dispergierstufe teilweise oder vollständig abgezogen und über eine Leitung 32 der Eindickungsstufe 31 zugeführt, wo die \m Faserstrom enthaltenen Kurz- und Langfasern als Filterhilfsstoff, bspw. als Stützfaser in einem an sich bekannten Vakuum-Scheibenfilter, dienen. Es steht dem Fachmann natürlich frei, stattdessen auch ein gesondertes Filterhilfsmittel einzusetzen.
Wenn der Faserstrom als Filterhilfsstoff verwendet wird, werden alle in der Eindickungsstufe 31 erhaltenen Fasern und sonstigen Feststoffe wie Feinstoffe, Füllstoffe und dispergierte Druckfarben, dem Faserstrom wieder zugeführt und in der Flotationsstufe 23 einer Flotation unterzogen. Hierfür muss der Faserstrom vor der Flotationsstufe 23 ggf. wieder verdünnt werden. In diesem Fall sieht eine weitere Modifikation des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, dass hierfür das in den Eindickungsstufen 24 und/oder 25 erhaltene Wasser verwendet und über eine Leitung 33 vor der Flotationsstufe 23 in den Faserstrom zurückgeführt wird.
Die Kombination all dieser Modifikationen führt zu einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die zwei Wasserkreisläufe aufweist. Ein zweiter - kleinerer - Wasserkreislauf führt von den letzten Eindickungsstufen 24 und/oder 25 vor die Flotationsstufe 23 und zurück. Das in ihm enthaltene Wasser ist stets sauberer als das im ersten - größeren - Wasserkreislauf enthaltene Wasser. Dieser erste Wasserkreislauf führt von der Waschstufe 17 bzw. Eindickungsstufe 19 über die Eindickungsstufe 31 zu stromaufwärts von der Waschstufe 17 gelegenen Positionen, bspw. vor die Sortierstufen 10 und/oder 1 1 und/oder vor die Waschstufe 17. Auf diese Weise wird die Wasserbelastung des erfindungsgemäßen Verfahrens reduziert. In jeder Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Konsistenz des Faserstroms optimal eingestellt werden. Wenn es notwendig ist, in den Kreisläufen verunreinigtes durch sauberes Wasser zu ersetzen, kann das im zweiten, kleineren Kreislauf vorhandene vergleichsweise saubere Wasser in den ersten, größeren Kreislauf eingeschleust werden, dessen verunreinigtes Wasser einer Kläranlage zugeführt wird. Das dem zweiten, kleineren Kreislauf auf diese Weise entzogene Wasser kann durch sauberes Frischwasser ersetzt werden (nicht dargestellt). Somit wird nicht nur die Wasserbelastung des erfindungsgemäßen Verfahrens reduziert, sondern auch das Volumen des anfallenden, in einer Kläranlage zu reinigenden Abwassers verringert.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Aufbereiten von Altpapier mit den folgenden Schritten: a) das Altpapier wird in Fasern aufgelöst, b) die Fasern werden einem Waschvorgang unterzogen, c) die Fasern werden einer Dispergierung unterworfen, d) die Fasern werden einem Flotationsverfahren unterzogen, e) die Fasern werden zur Weiterverarbeitung in einer Papiermaschine aufbereitet, wobei die beim Schritt b) anfallende Flüssigkeit den Fasern vor dem Schritt d) dem Faserstrom wieder zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch I 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern nach dem Schritt b) und vor dem Schritt c) mindestens einer Eindickung unterzogen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die bei der mindestens einen Eindickung anfallende Flüssigkeit abgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die bei der Eindickung anfallende Flüssigkeit den Fasern nach dem Schritt c) wieder zugeführt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern vor dem Schritt b) mindestens einer Sortierung unterworfen werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern vor dem Schritt b) einer Grobsortierung und einer Feinsortierung unterworfen werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern nach dem Schritt d) mindestens einer Eindickung unterzogen werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das bei der nach dem Schritt d) vorgenommenen mindestens einer Eindickung anfallende Wasser dem Faserstrom vor dem Schritt d) wieder zugeführt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die im Schritt b) anfallende Flüssigkeit einer separaten Eindickung unterzogen wird und das eingedickte Material vor dem Schritt d) dem Faserstrom wieder zugeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der nach dem Schritt c) anfallende Faserstrom teilweise oder vollständig als Filterhilfsstoff für die separate Eindickung verwendet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das bei der separaten Eindickung anfallende Wasser dem Faserstrom stromaufwärts von Schritt b) wieder zugeführt wird.
12. Vorrichtung zum Aufbereiten von Altpapier mit den folgenden Merkmalen: a) eine Auflösungsstufe (10) zum Auflösen des Altpapiers in Fasern, b) einer Waschstufe (17) zum Waschen der Fasern, c) eine Dispergierstufe (21) zum Dispergieren der Fasern, d) einer Flotationseinrichtung (23), zur Flotation der Fasern, e) mindestens einer Aufbereitungsstufe (24, 25) zur Aufbereitung der Fasern für die Weiterverarbeitung in einer Papiermaschine, wobei eine Leitung (27) für die in der Waschstufe (17) anfallende Flüssigkeit vorgesehen ist, die aus der Waschstufe (17) abzweigt und vor der Flotationseinrichtung (23) wieder in den Faserstrom mündet.
13. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Waschstu- fe(i 7) und der Dispergierstufe (21) mindestens eine Eindickungsstufe (19) vorgesehen ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass aus der mindestens einen Eindickungsstufe (19) eine Leitung (28) für die in der Eindickungsstufe (19) anfallende Flüssigkeit abzweigt, die vor der Flotationseinrichtung (23) wieder in den Faserstrom mündet.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 1O1 dadurch gekennzeichnet, dass vor der Waschstufe (17) mindestens eine Sortierstufe (1 1 , 16) vorgesehen ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Grobsortierstufe (1 1) und eine Feinsortierstufe (16) vorgesehen sind.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Flotationseinrichtung (23) mindestens eine Eindickungsstufe (24, 25) vorgesehen ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass aus der mindestens einen Eindickungsstufe (24, 25) eine Leitung (33) für das abgezogene Wasser abzweigt, die vor der Flotationsstufe (23) in den Faserstrom mündet.
19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine separate Eindickungsstufe (31) zumindest für die in der Waschstufe (17) anfallende Flüssigkeit vorgesehen ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Dispergierstu- fe (21) eine Leitung (33) für zumindest einen Teil des nach der Dispergierstufe (21) anfallenden Faserstroms vorgesehen ist, die in die Eindickungsstufe (31) mündet.
21. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Eindickungsstufe (31) eine Leitung abzweigt, die an mindestens einem Punkt stromaufwärts von der Waschstufe (17} in den Faserstrom mündet.
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