FI95290B

FI95290B - Method and device for de-inking waste paper

Info

Publication number: FI95290B
Application number: FI932223A
Authority: FI
Inventors: Antti Sakari Korpela
Original assignee: Antti Sakari Korpela
Priority date: 1993-05-17
Filing date: 1993-05-17
Publication date: 1995-09-29
Also published as: FI932223A0; FI95290C; FI932223A

Description

9529095290

Menetelmä ja laitteisto painovärin poistamiseksi keräyspaperistaMethod and apparatus for removing ink from recovered paper

Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä ja laitteisto 5 painovärin poistamiseksi keräyspaperista. Erityisesti keksintö kohdistuu painovärin poistoon käytettävän vaah-dotusprosessin tehostamiseen.The present invention relates to a method and apparatus 5 for removing ink from recovered paper. In particular, the invention is directed to streamlining the flotation process used to remove ink.

Veden, kemikaalien ja mekaanisten voimien avulla hajoitettu 10 keräyspaperi, ns. keräyspaperisulppu, sisältää tyypillises ti erikokoisia kuituja ja kuitujen osia, paperin täyte- ja lisäaineita sekä painoväriä. Painoväri poistetaan keräyspa-perisulpusta siistausprosessiksi kutsutussa tapahtumassa käyttäen pesu- ja/tai vaahdotusmenetelmiä. Pesuprosesseissa 15 painoväripartikkelit pestään keräyspaperisulpusta vedellä.10 recovered paper dispersed by water, chemicals and mechanical forces, so-called recovered paper pulp, typically containing fibers and fiber parts of different sizes, paper fillers and additives, and inks. The ink is removed from the collection paper stock in an operation called a deinking process using washing and / or flotation methods. In the washing processes 15, the ink particles are washed from the recovered paper stock with water.

Pesuprosessit poistavat keräyspaperisulpusta tehokkaimmin läpimitaltaan alle 10 μιη:η painoväripartikkeleja, suurempien partikkelien osin pidättäyessä kuitujen muodostamiin kuituverkostoihin, jonka seurauksena puhdistustulos heiken-20 tyy. Pesuprosessien ongelmina ovat myös niihin liittyvä suuri vedenkulutus sekä se, että pesuveden mukana keräyspaperisulpusta peseytyy runsaasti arvokasta kuituperäistä ainesta. Pesuprosessien kuitusaanto on sen vuoksi tyypillisesti 70 - 75 %:n tasolla.Washing processes most effectively remove ink particles with a diameter of less than 10 μιη: η from the recovered paper stock, with some of the larger particles retaining into the fibrous networks formed by the fibers, resulting in a poorer cleaning result. Another problem with washing processes is the high water consumption associated with them and the fact that a large amount of valuable fibrous material is washed from the recovered paper stock with the washing water. The fiber yield of washing processes is therefore typically at the level of 70-75%.

25 ·* Vaahdotusprosesseissa keräyspaperisulpun sisältämät paino väripartikkelit poistetaan käyttäen hyväksi sulpun pinnalle nousevia, painoväripartikkeleja itseensä sitovia ilmakuplia. Painoväri rikastetaan tällöin keräyspaperisulpun 30 pinnalle muodostuvaan vaahtoon, joka poistetaan. Vaahdotus suoritetaan tyypillisesti ns. vaahdotuskennoissa, joita on vaahdotustuloksen parantamiseksi kytketään tavanomaisesti 4 - 12 kappaletta yhteen. Vaahdotusprosessien etuna pesupro-sesseihin nähden on pienempi vedenkulutus sekä suurempi 35 kuitusaanto, joka tyypillisesti on tasoa 90 - 95 %.25 · * In flotation processes, the weight ink particles contained in the recovered paper stock are removed using air bubbles rising on the surface of the stock, which bind the ink particles to themselves. The ink is then enriched in the foam formed on the surface of the recovered paper stock 30, which is removed. Flotation is typically performed in a so-called in the flotation cells, which are present to improve the flotation result, 4 to 12 pieces are usually connected together. The advantage of flotation processes over washing processes is lower water consumption and higher fiber yield, which is typically at the level of 90-95%.

9529095290

Jotta painoväripartikkelit rikastuisivat vaahdotuksessa sulpun pinnalle muodostuvaan vaahtoon, on painoväripartik-kelien ja ilmakuplien ensin kiinnityttävä toisiinsa, minkä edellytyksenä on, että painoväripartikkelin törmäysnopeus 5 ja liike-energia suhteessa ilmakuplaan on riittävän suuri.In order for the ink particles to be enriched in the foam formed on the surface of the stock during flotation, the ink particles and the air bubbles must first adhere to each other, provided that the impact velocity of the ink particle 5 and the kinetic energy relative to the air bubble are sufficiently high.

Tämän jälkeen ilmakuplan ja siihen kiinnittyneen painoväripartikkelin on noustava toisistaan erottumatta sulpun pinnalle. Keräyspaperisulpun sisältämät kuidut haittaavat kuitenkin jo hyvin alhaisessa pitoisuudessa vaahdotustapah-10 tumaa muodostamalla sulppuun painoväripartikkelien ja ilmakuplien liikettä vaimentavia kuituverkostoja, jolloin painoväripartikkelien tarttuminen ilmakupliin ei ole tehok-kasta. Kuitujen muodostamat verkostot hidastavat myös toisiinsa kiinnittyneiden ilmakuplien ja painoväripartikkelien 15 kulkeutumista massan pinnalle, jolloin ilmakuplan ja siihen kiinnittyneen painoväripartikkelin toisistaan erottumisen todennäköisyys kasvaa. Keräyspaperisulpun vaahdotuksessa poistuu tehokkaimmin läpimitaltaan 10 - 50 μια kokoisia painoväripartikkeleja. Kuituverkostojen turbulenssia vai-20 mentävästä vaikutuksesta johtuen on hyvin pienikokoisten painoväripartikkelien liike-energia yleensä riittämätön, jotta ne tarttuisivat ilmakupliin. Läpimitaltaan yli 50 μιη kokoiset painoväripartikkelit puolestaan irtoavat helposti ilmakuplista erityisesti silloin, kun vaahdotettavassa ke-25 räyspaperisulpussa vallitsee voimakas turbulenssi.Thereafter, the air bubble and the ink particle attached to it must rise indistinguishably on the surface of the stock. However, even at very low concentrations, the fibers contained in the recovered paper stock interfere with the flotation process by forming fibrous networks in the stock which dampen the movement of ink particles and air bubbles, whereby the adhesion of the ink particles to the air bubbles is not effective. The networks formed by the fibers also slow down the transport of the air bubbles and ink particles 15 attached to each other on the surface of the pulp, thereby increasing the probability of separation of the air bubble and the ink particle attached to it. Flotation of recovered paper stock is the most effective way to remove ink particles with a diameter of 10 to 50 μια. Due to the turbulence-damping effect of fibrous networks, the kinetic energy of very small ink particles is generally insufficient to adhere to air bubbles. Ink particles larger than 50 μιη in diameter are easily detached from air bubbles, especially when there is strong turbulence in the foamable pulp paper pulp.

Luonnollista on, että kuitujen taipumus muodostaa kuituverkostoja vaahdotettavaan keräyspaperisulpuun on sitä suurempi, mitä pidempiä kuidut ovat ja mitä suurempi on niiden 30 pitoisuus. Kuituverkostojen vaahdotusprosessille aiheut tamat haitat on käytännössä pyritty ratkaisemaan siten, ·: että keräyspaperisulppu vaahdotetaan hyvin alhaisessa kiintoainepitoisuudessa (0,7 - 1,5 %), jolloin kuituverkostojen muodostumisen todennäköisyys on pienempi, samalla kun 35 vaahdotettavaan massaan muodostetaan voimakas kuituverkos toja rikkova sekä painoväripartikkelien ja ilmakuplien 95290 törmäysnopeutta kasvattava turbulenssi. Alhaisesta kiinto-ainepitoisuudesta aiheutuu kuitenkin se haitta, että vaah-dotuksessa joudutaan käyttämään suurikokoisia vaahdotus-laitteita, minkä lisäksi vaahdotusprosessin veden- ja 5 energiankulutus on suuri.It is natural that the longer the fibers and the higher their concentration, the tendency of the fibers to form fiber networks in the foamable recovered paper stock. In practice, efforts have been made to solve the disadvantages of the fiber network flotation process by:: that the recovered paper pulp is foamed at a very low solids content (0.7-1.5%), which reduces the likelihood of fiber networks forming. turbulence increasing the impact velocity of air bubbles 95290. However, the low solids content has the disadvantage that large-scale flotation devices have to be used in flotation, in addition to which the water and energy consumption of the flotation process is high.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa tunnettuun tekniikkaan liittyvät epäkohdat ja saada aikaan aivan uudenlainen ratkaisu painovärin poistamiseksi keräyspaperi-ίο sulpusta. Etenkin keksinnön tarkoituksena on käsitellä painoväriä sisältävä keräyspaperisulppu siten, että olennaisesti vältytään kuituverkostojen muodostumiselta vaah-dotusvaiheessa, jolloin vaahdotusprosessien puhdistustehokkuus ja taloudellisuus huomattavasti paranee.The object of the present invention is to eliminate the drawbacks associated with the prior art and to provide a completely new solution for removing ink from recycled paper stock. In particular, it is an object of the invention to treat recycled paper stock containing ink in such a way as to substantially avoid the formation of fibrous networks during the flotation step, whereby the cleaning efficiency and economy of the flotation processes are considerably improved.

1515

Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että keräyspaperisulppu fraktioidaan ennen vaahdotusta karkeampaan, pitkiä kuituja ja muita karkeita kappaleita runsaammin sisältävään jakeeseen ja hienompaan, lyhyitä kuituja, paperin täyte- ja 20 lisäaineita sekä painoväriä runsaammin sisältävään jakeeseen, joka kuituverkostojen muodostumiselta ainakin oleellisesti vapaana vaahdotetaan. Menetelmälle on ominaista, että kuitujen dimensioihin verrattuna tyypillisesti pienikokoiset painoväripartikkelit fraktioituvat pääosin hienom-25 paan jakeeseen. Menetelmälle on myös ominaista, että vaah-’* dotuksessa puhdistunut hienompi jae yhdistetään karkeampaa ainesta sisältävään keräyspaperisulppuun, jonka jälkeen keräyspaperisulpun lajittelu sekä vaahdotus toistetaan edellä kuvatulla tavalla puhdistustehokkuuden parantami-30 seksi.The invention is based on the idea that prior to flotation, the recovered paper stock is fractionated into a coarser fraction rich in long fibers and other coarse bodies and a finer fraction containing short fibers, paper fillers and additives and inks, at least substantially free of fiber networks. The method is characterized in that, compared to the dimensions of the fibers, typically small ink particles are fractionated mainly into a finer fraction. The method is also characterized in that the finer fraction purified in the foaming is combined with a recycled paper stock containing coarser material, after which the sorting and flotation of the recovered paper stock is repeated as described above in order to improve the cleaning efficiency.

Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti keräys-paperisulpusta fraktiointilaitteella erotettu hienompi jae johdetaan vaahdotuksen jälkeen karkeampaan jakeeseen siten, 35 että osa jakeesta ohjataan putkilinjan kautta edellä mainitun fraktiointilaitteen syöttölinjaan ja, että osa jakeesta 95290 ohjataan toisen putkiIinjän kautta toisen fraktiointilait-teen syöttölinjaan, joka sisältää edellisessä fraktioin-tilaitteessa erotettua karkeampaa jaetta.According to a preferred embodiment of the invention, the finer fraction separated from the recovered paper pulp by the fractionator is passed to a coarser fraction after flotation so that part of the fraction is passed through a pipeline to the feeder of the coarser fraction separated on the device.

5 Edellä kuvatun menetelmän erään edullisen suoritusmuodon mukaisella ratkaisulla saavutetaan mm. seuraavat edut: - vaahdotustulos paranee, koska hienompi jae vaahdotetaan kuituverkostojen muodostumiselta oleellisesti vapaana.With a solution according to a preferred embodiment of the method described above, e.g. the following advantages: - the flotation result is improved because the finer fraction is floted substantially free of the formation of fiber networks.

- pitkien kuitujen saanto paranee, koska pitkät kuidut ero- 10 tetaan vaahdotettavasta jakeesta.- the yield of long fibers is improved because the long fibers are separated from the fraction to be foamed.

- hienompi jae voidaan vaahdottaa fraktioimatonta sulppua korkeammassa kiintoainepitoisuudessa, tyypillisesti 1,5 - 2,5 %:n kiintoainepitoisuudessa, jolloin pienempikokoiset vaahdotuslaitteet ovat riittäviä.- the finer fraction can be foamed at a higher solids content than the unfractionated stock, typically at a solids content of 1.5 to 2.5%, in which case smaller flotation devices are sufficient.

15 - veden- ja energiankulutus pienenee vaahdotuksen korkeam masta kiintoainepitoisuudesta johtuen.15 - water and energy consumption is reduced due to the higher solids content of the flotation.

Seuraavassa esillä olevan keksinnön mukaista menetelmää ja laitteistoa selitetään yksityiskohtaisemmin viittaamalla 20 oheisen kuvioon 1, joka esittää kaaviomaisesti keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaista keräyspaperisulpun puhdistusprosessia.In the following, the method and apparatus according to the present invention will be explained in more detail with reference to the accompanying Figure 1, which schematically shows a process for cleaning a recycled paper stock according to a preferred embodiment of the invention.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle ja laitteistolle tun-25 nusomaiset piirteet käyvät ilmi oheisista patenttivaatimuksista.Characteristic features of the method and apparatus according to the invention appear from the appended claims.

Kuviossa l esitetään keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaista keräyspaperisulpun puhdistusprosessia, 30 jossa esimerkinomaisesti havainnollistetaan siistausproses-sin kuidutus- ja esilajitteluvaiheilta tulevan sulpun käsittelyä.Figure 1 shows a process for cleaning a recovered paper stock according to a preferred embodiment of the invention, in which the treatment of the stock from the defibering and pre-sorting steps of the deinking process is exemplified.

Laitteisto käsittää painoväristä puhdistamattoman keräyspa-35 perisulpun syöttämiseen käytettävän putkilinjan 1, hienomman ja karkeamman jakeen muodostamiseen käytettävät neljä 11 95290 fraktiointilaitetta 2, neljä vaahdotuskennoa 3, joihin painoväriä oleellisesti enemmän sisältävä hienompi jae johdetaan neljän putkilinjan 4 kautta, ja jossa hienompi jae voidaan menetelmälle ominaisesti vaahdotetaan ilman kuitu-5 verkostojen haitallista vaikutusta. Vaahdotuskennoihin on järjestetty kanavat 9 painoväripitoisen vaahdon poistamiseksi. Keksinnölle ominaisesti yhdistetään vaahdotuk-sessa puhdistunut hienompi jae karkeampaa ainesta sisältävään sulppuun, kuvion 1 esimerkinomaisessa tapauksessa 10 kahdeksan putkilinjan 6, 7 kautta putkilinjoihin 1, 5, 8, joista putkilinja 1 on puhdistamattoman keräyspaperisulpun syöttölinja, putkilinja 5 karkeamman aineksen ja siihen yhdistettävän hienomman aineksen syöttölinja. Putkilinjan 8 kautta painoväristä puhdistunut keräyspaperisulppu kul-15 jetetaan siistusprosessin seuraaviin vaiheisiin. Koska painovärin erottuminen fraktioinnissa hienompaan, vaah-dotuskennoon kuljetettavaan ainekseen on sitä tehokkaampaa, mitä pienempi on fraktiointilaitteeseen syötettävän keräyspaperisulpun kiintoainepitoisuus, voidaan laitteiston 20 puhdistustehokkuutta säätää muuttamalla vaahdotuskennoissa 3 puhdistuneiden hienompaa ainesta sisältävien jakeiden syöttösuhdetta putkilinjoissa 6 ja 7. Siten on ymmärrettävää, että kasvattamalla putkilinjojen 6 syöttöä suhteessa putkilinjojen 7 syöttöön, voidaan painovärin erottumista 25 hienompaan jakeeseen tehostaa, minkä seurauksena puhdistus- ·' tulos paraneen laitteiston puhdistuskapasiteetin kuitenkin samalla laskiessa. Optimaalinen syöttösuhde putkilinjojen 6 ja 7 kautta on luonnollisesti prosessikohtainen.The apparatus comprises a pipeline 1 for feeding uncleaned collection pulp-35, four 11 95290 fractionators 2 for forming a finer and coarser fraction, four flotation cells 3 into which a finer fraction containing substantially more ink is fed via four pipelines 4, and without the detrimental effect of fiber-5 networks. Channels 9 are provided in the flotation cells to remove the ink containing ink. The invention typically combines a finer fraction purified in flotation with a pulp containing coarser material, in the exemplary case 10 of Figure 1 via eight pipelines 6, 7 to pipelines 1, 5, 8, of which pipeline 1 is a feed line for untreated recovered paper pulp and . Through the pipeline 8, the waste paper-free recovered paper stock is transported to the next steps of the cleaning process. Since the lower the solids content of the recovered paper stock fed to the fractionator, the separation efficiency of the ink 20 can be adjusted the feed relative to the feed of the pipelines 7, the separation of the ink into the finer fraction 25 can be enhanced, as a result of which the cleaning result is improved while the cleaning capacity of the equipment is reduced. The optimal feed ratio via pipelines 6 and 7 is, of course, process-specific.

30 Fraktiontilaitteena 2 voi olla painelajitin, paineeton läjitin esim. kaarisihti tai pesuri esim. suotonauhapuris-tin. Vaahdotuslaitteena 3 voi olla paineeton vaahdotusken-no, paineistettu vaahdotuskenno, tai myös keskipakovoimaa ja ilmakuplien nostetta olennaisesti hyväksi käyttävä 35 pyörrepuhdistimen tyyppinen vaahdotuslaite.The fractionation device 2 can be a pressure screen, a non-pressurized screen, e.g. an arc screen, or a scrubber, e.g. a filter belt press. The flotation device 3 can be a non-pressurized flotation cell, a pressurized flotation cell, or also a flotation device of the vortex cleaner type 35 which substantially utilizes the centrifugal force and the lifting of air bubbles.

9529095290

Kuten edellä esitetystä nähdään, on kehitetty uusi ja ennalta tunnettujen ratkaisujen haittapuolet ratkaiseva tapa käsitellä keräyspaperisulppua niin, että vaah-dotusprosessin puhdistustehokkuus paranee ja vaahdotukseen 5 tarvittavien laitteiden koko pienenee vaahdotusprosessin energian- sekä vedenkulutuksen samalla laskiessa. On kuitenkin syytä huomata, että vaikka edellä on esitetty eräs keksinnön edullinen suoritusmuoto, ei sillä ole tarkoitus rajata keksintöä kattamaan ainoastaan tämä esimerkinomainen 10 suoritusmuoto, vaan keksinnön suojapiiri ja laajuus on ainoastaan määritelty oheisissa patenttivaatimuksissa. Niinpä on selvää, että mm. edellä selityksessä käytetyt termit fraktiontilaite, vaahdotuslaite ja syöttölinja pitävät sisällään kaikki sellaiset laitteet, joilla edel-15 lä kuvatunlaiset toiminnot saadaan suoritettua. Keksintö ei myöskään rajaa edellä kuvatulla tavalla toisiinsa kytkettyjen fraktiointilaitteiden, vaahdotuskennojen tai syöttö-linjojen määrää. 1 ilAs can be seen from the above, a new way of dealing with the disadvantages of the known solutions has been developed to treat the recycled paper pulp so that the cleaning efficiency of the flotation process is improved and the size of the equipment required for flotation 5 is reduced. It should be noted, however, that although a preferred embodiment of the invention has been described above, it is not intended to limit the invention to this exemplary embodiment only, but the scope and scope of the invention are only defined in the appended claims. Thus, it is clear that e.g. the terms fractionation device, flotation device and feed line used in the above description include all devices capable of performing the functions described above. The invention also does not limit the number of fractionation devices, flotation cells or supply lines connected to each other as described above. 1 il

Claims

A method for cleaning recycled paper stock from printing ink, wherein after recovering only the finer fraction containing only substantially more ink, is recycled from the recovered paper stock, and which is purified by combining the recycled pulp with coarser pulp of which only the finer fraction is foamed, and b. the foamed finer fraction is combined with a pulp stock containing coarser material. 15

Process according to Claim 1, characterized in that steps a and b are repeated successively, so that the finer fraction purified in the flotation is combined in part or in whole with a pulp stock containing coarser material before the fractionator in which said finer fraction is formed.

Process according to Claim 1, characterized in that steps a and b are repeated by combining the finer fraction formed by the fractionation device and purified in the flotation partially or completely with a fractionation device to the feed line of which coarser material from the previous fractionation device is fed.

4. Apparatus for cleaning recycled paper pulp from printing press, the apparatus comprising fractionation equipment (2), flotation devices (3) and recycled paper pulp, finer fraction, coarser fraction, foamed finer fraction, and combined foamed finer fraction and combined foamed finer fraction and mixed. 95290 lines (1, 4, 5, 6, 7, 8) and foam outlet ducts (9) for conveying the fraction, characterized in that fractionation devices (2) are arranged in the supply lines of the flotation cells to separate the coarser fraction from the recovered paper pulp before feeding the finer fraction 5 for flotation device (3)

Apparatus according to Claim 4, characterized in that the foamed finer fraction is connected in part or in whole to a collection paper stock 10 containing coarser material via a feed line (6).

Apparatus according to Claim 4, characterized in that the foamed finer fraction is connected in part or in whole to a collection paper pulp containing a coarser material via a feed line (7).

Apparatus according to claim 4, characterized in that the foamed finer fraction is connected to a pulp stock containing coarser material via a feed line (6) 20 and a feed line (7).

7 95290

Apparatus according to claim 4, characterized in that the apparatus comprises one or more fractionation devices (2) and one or more flotation devices (3) and the required number of conveyor lines (1, 4, 5, 6, 7, 8). .

Apparatus according to Claim 4, characterized in that the fractionation device (2) is a pressure screen or a non-pressure screen, such as an arc screen.

Device according to Claim 4, characterized in that the flotation device (3) is a pressurized or non-pressurized flotation cell or a corresponding ink separation device. Il 9 95290