KR100254087B1 - 제지 공정 동안 잔류물 또는 수집물의 스트림으로부터 원료를 회수하는 방법 및 그 장치 - Google Patents

제지 공정 동안 잔류물 또는 수집물의 스트림으로부터 원료를 회수하는 방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 종이 밀(1) 및/또는 재료 가공 장치(2) 및/또는 종이 기계(3) 내에서의 종이(P)의 제조동안 생기고 그로부터 배출되며 여러 다른 물질들로 이루어진 잔류하거나 수집된 재료의 스트림(R)으로부터 원료를 회수하는 방법에 관한 것으로서, 여기서 잔류하거나 수집된 재료의 스트림(R)이, 체를 통해 상기 스트림(R)내에 함유된 1종 이상의 섬유 분획물과, 흑색 입자를 함유하는 1개의 재 분획물(A)을 분리하는 장치(4)로 이송된다. 경제적으로 원료를 회수하기 위해, 본 발명은, 상기 방법에 따라서 흑색 입자를 함유하는 재 분획물(A)을 분리 하기 이전에 체를 통해 섬유 분획물을 분리하고, 두번째로 소정의 종이 크기에 따라 섬유 분획물을 체 시스템을 통해 3종 이상의 다른 섬유로, 바람직하게는 긴 섬유(LF), 짧은 섬유(KF), 및/또는 절단된 섬유(BF)로 분류시킨다.

Description

제지 공정 동안 잔류물 또는 수집물의 스트림으로부터 원료를 회수하는 방법 및 그 장치.
재료 가공 장치가 제지 기계의 상부에 배치된 제지 밀(mill)의 지료 가공 장치내에서 새로운 종이 섬유나 폐지 섬유로부터 또는 상기 섬유의 혼합물로부터 제지에 적합한 제지 원료를 제조하는 방법으로 제지 및 내에서 종이를 제조하는 것이 일반적이다. 최종 제품의 품질에 따라서, 이 제지 원료는 매우 다양한 품질의 섬유의 혼합물로 이루어져 있다. 재료 가공 단계 동안에 재료 가공 장치와 제지 기계 내에서 공정 수(水) 스트림 중에 잔류물 중에 잔류물 또는 수집물이 생긴다. 다른 성분 중에서도 이 잔류물 또는 수집물은 큰 오염물(예, 플라스틱 및 금속 부품), 섬유 물질, 흑색 입자(예, 그을음 및 인쇄 잉크 잔류물)를 포함하며, 다량의 카올린, 안료, 탄산 칼슘 및 이산화티탄을 포함하는 충전재를 함유한다. 잔류물 또는 수집물을 함유하는 공정 수 스트림은 제지 밀에 의해 배출되며 이하에서 '잔류물 또는 수집물의 스트림'으로 호칭되고 수 처리 단계로 이송되는 것이 일반적이다. 이렇게 얻어진 여과물은 제지 밀로 재순환되고, 수 처리 단계에서 제거된 찌꺼기는 배출되어야 했다. 본 발명은 특히 제지 밀로부터 배출되는 잔류물 또는 수집물의 스트림에 관한 것이다.
독일 특허 40 34 054 C1호에 공지된 방법에서는, 잔류물 또는 수집물 전체를 폐수 스트림으로서 잔류하는 폐수 정화 장치에 이송시키고, 임의로 응결제와 함께 침강 조작을 시킨다. 얇은 찌꺼기를 정화 장치의 찌꺼기 수거 부분으로부터 제거하였다. 정확히 결정된 점조도(consistency)를 얻기 위해 잔류하는 폐수를 얇은 찌꺼기와 혼합시킨다. 잔류물 또는 수집물의 스트림에 함유된 큰 오염물은 차후에 체별법으로 제거한다. 흑색 입자를 분리시키기 위해 복수의 하이드로사이클론을 갖는 원심분리 장치로 체별된 생산 스트림을 이송시킨다. 하이드로사이클론으로부터 배출된 재료 스트림을 체별 단계로 이송시켜서 안료 및 충전재 뿐 아니라 섬유 및 응집물을 함유하는 분획물을 만든다. 후속 가공 단계에서 안료와 충전재를 서로 분리시킨다. 최종적으로 섬유, 안료 및 충전재를 제지 밀의 가공 단계로 재순환시킨다.
이 공지된 방법은 여러 가지 중요한 단점이 있다. 하이드로사이클론을 가진 정화 장치 및 원심분리 장치는 매우 비싸서 제조 비용을 증가시킨다. 더욱이 정화 장치 및 특히 원심분리 장치를 작동하는데 필요한 에너지량은 매우 높은데, 작동하는 동안에 하이드로사이클론 내에 비교적 높은 압력이 가해지기 때문이다. 게다가 하이드로사이클론으로 공급되는 얇은 찌꺼기 스트림의 정확한 조정은 비싸지만 필수적인 요소이다. 왜냐하면 얇은 찌꺼기 농도가 최적 조도로부터 벗어나면, 하이드로사이클론이 더 이상 작동할 수 없거나 낮은 효율로만 작동할 수 있기 때문이다. 이 공지된 장치는 목재 펄프 가공 산업에 사용하기 위해 설계된 것이 명백한데, 그 이유는 폐수 찌꺼기로부터 얻어진 섬유가 본질적으로 펄프 섬유이기 때문이다. 이 공지된 장치는 폐지를 가공하는 산업에 사용되기 위해 설계된 것이 아닌데, 폐지 가공 산업에서는 잔류물 또는 수집물로부터 수득된 섬유 분획물은 짧고 절단된 섬유를 많이 함유하는 경우, 이 섬유 분획물을 사용하는 것을 어렵게하고, 대부분이 제지 밀에 사용할 수 없게 한다.
본 발명은 완전히 새로운 경로에 의해 진행된다. 2개의 대안적인 방법은 조합되었을 때 특히 유리한데, 청구항 1 및 2의 방법 및 청구항 9 및 10의 장치에 나타나 있다. 본 발명에 따라, 흑색 입자가 매우 약한 접착력에 의해 섬유 및 큰 오염물에 부분적으로 접착한다는 사실이 최초로 인식되었다. 섬유 분획물의 분리 과정 동안에, 일어나는 교류 효과 및 체별 공정에 의해 부분적으로 흑색 입자를 큰 오염물 및 섬유로부터 매우 용이하게 분리시킬 수 있다. 그러므로 전술한 고가의 방법으로 전체적으로 흑색 입자를 분리해야 할 필요가 있는 것은 아니다. 섬유를 체별시킬 때 흑색 입자가 분리되면, 부분적으로는 원심분리에 의해 얻어지는 것보다 고도의 미백효과를 야기할 수 있다. 흑색 입자의 예비 분리를 위한 종래 기술의 비싼 설비 처리가 본 발명에서는 필요하지 않다.
본 발명에 따르면, 섬유 분획물이 짧은 섬유 및 절단된 섬유를 다량 함유하고 있다 하더라도, 섬유 분획물이 상응하는 체를 통해 소정의 섬유 크기에 따라 다른 종류의 섬유(예, 긴 섬유, 짧은 섬유 및/또는 절단된 섬유)로 분류된다면 특히 경제적인 방법으로 별로 어려움 없이 섬유 분획물을 이용할 수 있다는 것을 알 수 있다. 이것은, 폐 섬유 가공 산업에서조차도 회수된 섬유를, 생산 제품에 부과되는 여러 요구사항에 따라 특정한 방법으로 생산 공정에 재생시킬 수 있다는 가능성을 제시한다. 최종 제품이 다른 요구조건 또는 다른 산업분야에 속하는 등급의 종이 제조를 위한 다른 제지 밀에 상기 제지 밀에 의해 사용될 수 없는 등급 또는 종류의 섬유를 제공(즉, 시판)할 수 있다.
재료 가공 장치 및/또는 제지 기계로부터 배출되는 잔류물 또는 수집물의 스트림이 직접 또는 즉시 장치에 공급된다면(즉, 정화 또는 수 처리 장치의 매개 없이) 그리고 특히 점조도의 예비 조정 없이 공급된다면 공정이 상당히 단순화된다. 더구나 비교적 단순한 설치 처리만이 요구된다.
이외에도, 본 발명의 방법은 체별 조작에 의해, 예를 들면 섬유 분획물을 분류하기 전에 잔류물 또는 수집물의 스트림으로부터 플라스틱 및/또는 금속을 함유하는 큰 오염물 분획물을 먼저 분리시킬 수 있다. 차후에 필요한 종류의 섬유로 섬유 분획물을 분류한다. 최종적으로 체별 조작을 통해 화분(ash) 분획물도 분리할 수 있다. 최소한 큰 오염물 및 섬유 종류를 분류하거나 분리하기 위해서 체별 기법을 사용하기 때문에, 상응하는 체를 단계적으로 배열한다면 분리하거나 분류시킬 수 있으므로, 실질적으로 중력의 작용하에서 매우 여러 종류의 섬유를 회수할 수 있다. 그러므로 다양한 등급의 섬유를 제조하는데 필요한 에너지 소비는 최소한으로 제한된다.
이외에도, 잔류물 또는 수집물의 스트림을 완전히 처리하면 충분히 높은 품질의 여과액이 얻어지므로 추가의 수(水) 처리 단계가 필요하지 않다. 요건에 상응하도록 조정될 수 있는 품질을 지닌 여과액은 직접 재료 가공 장치로 및/또는 제지 기계로, 및/또는 장치(중)에서의 잔류물 또는 수집물 스트림의 상부로, 또는 폐수로 재생될 수 있다.
단일 도면은 제지 밀(1)의 개략도이다. 제지 밀(1)은 존재하는 재료 가공 장치(2) 및 제지 기계(3)를 포함한다. 본 발명에 따르면 하부에 직접적으로 또는 바로아래 배치되어 있는 장치(4)는 제지 밀(1) 및 제지 기계(3)와도 연결되어 있어야 한다. 재료 가공 장치(2) 및 제지 기계(3)로부터 배출된 잔류물 또는 수집물의 스트림(R)은 이 장치(4) 내에서 처리되고, 잔류물 또는 수집물의 스트림(R)에 함유된 다른 재료들은 이에 의해 분리되어 적어도 부분적으로는 회수된다.
장치(4)는 3개의 유용한 분리 또는 분류 단계(5,6,7,8,9)를 포함하는데 잔류물 또는 수집물의 스트림(R)은 연속적으로 이 분류 단계들을 통과한다. 더 많거나 적은 수의 분리 또는 분류 단계도 가능하다는 것을 이해해야 한다. 분리 또는 분류 단계의 수는 구체적인 상황에 따라 달라지며, 첫번째로는 제조되는 소정의 생성물에 따라 달라지고 두번째로는 이들 제품의 소정의 등급 또는 종류에 따라 달라진다. 분리 또는 분류 단계(5∼8)의 각각에서 체, 특히 진동 체를 사용한다. 분리 단계(5)에서 각각의 체(들)의 메쉬 구멍은 약 1∼2mm이고, 분류 단계(6)에서 각각의 체(들)의 메쉬 구멍은 0.5∼0.3mm이다. 분류 단계(7)에서 각각의 체(들)의 메쉬 구멍은 0.1∼0.3mm이고, 분류 단계(8)에서 각각의 체(들)의 메쉬 구멍은 0.04∼0.1mm이다. 분리 단계(9)에서 1개 이상의 체를 사용한다면 가장 작은 메쉬 구멍은 약 10㎛이다. 그러나 분리 단계(9)에서 매우 미세한 체를 사용하여 분리시키는 대신에 부유, 침강 및/또는 여과를 일으킬 수 있다.
본 발명의 방법은 하기와 같이 진행된다.
제지 원료 공급원(G)을 제지 밀(1)의 재료 가공 장치(2)로 이송시킨다. 이 원료는 폐지, 셀룰로오스 및 임의로 다른 재료를 함유한다. 제조되는 각각의 종이에 필요한 요건에 따라 제지 원료 공급원(G)은 재료 가공 장치(2) 내에서 제지 원료(RP)와 잔류물 또는 수집물의 스트림(R)으로 나누어지고 잔류물 또는 수집물의 스트림(R)은 배출된다. 제지 원료(PR)는 제지 기계(3)로 이송된 후 가공되어 종이(P)를 형성하고, 도면에 도시된 바와 같이 제품으로서 제지 밀(1) 밖으로 배출된다. 잔류물 또는 수집물의 스트림(R)은 재료 가공 장치(2)로부터 장치(4)로 이송된다. 잔류물 또는 수집물의 스트림(R)은 또하나 제지 기계(3)내에서 생겨서 장치(4)로 이송된다.
여기에서, 잔류물 또는 수집물의 스트림(R) 전체가 재료 가공/종이 제조 후에 장치(4)로 이송된다면 특히 유리하다는 것이 사실이다. 그러나, 전체적인 재료 가공/제지 공정으로 들어가지 않고 여러 개의 다른 재료를 함유하는, 잔류물 또는 수집물의 스트림(R)의 일부분 또는 일부의 양이 장치(4)로 직접 이송될 수 있다는 것도 이해해야 한다. 그러나 예시된 배열은 가장 유리한 것으로 증명되었는데, 종래 기술에서처럼 잔류물 또는 수집물의 스트림(R)이 재료 가공 장치(2) 및 제지 기계(3) 후에 물리화학적 정화 또는 폐수 처리 장치로 이송되지 않고, 장치(4)로 직접 이송된다. 정화와 관련하여, 물론 장치(4)의 상부에 위치하는 정화 장치는 그 실질적인 기능을 수행하지 않거나 불충분하게 수행하여 반(半)효율적으로 또는 거의 비효율적으로 작동할 수 있다고 말할 수 있다. 물론 청구범위의 보호 범위는 이와 같은 구체예도 포함한다.
예시된 구체예에서, 종이 제조를 위해 상당한 양의 공정수가 필요하다. 그러므로 종이 제조 방법은 "습식"으로 수행된다. 따라서, 잔류물 또는 수집물의 스트림(R)은 재료 가공 장치(2)로부터 배출된 공정수에 의해 운반되고, 습식 분리 또는 분류가 장치(4)내에서 일어난다. 각각의 요건에 따라서, 얇은 물질, 중간 두께의 물질, 또는 두꺼운 물질이 장치(4) 내에서 분리될 수 있다. 이것은 또한 낮은 점조도, 중간 점조도 또는 높은 점조도의 범위에서의 분리로서 기재될 수 있다. 낮은 점조도 범위에서 처리되는 경우, 공정수내 재료의 함량은 0 내지 1% 이다. 중간 점조도 범위에서 처리되는 경우, 공정수내 재료의 함량은 1 내지 6%이고, 높은 점조도 범위에서 처리되는 경우, 공정수내 재료의 함량은 6 내지 18%이다. 시험결과는, 낮은 점조도 범위에서 처리하는 것이 섬유의 분류 및/또는 회분의 분리를 위해, 그리고 흑색 입자의 제거에 특히 유리하다는 것을 나타내 주는데, 그 이유는 각각의 종류가 쉽게 분리될 수 있기 때문이다.
습식 분리에서, 개별적인 단계(5,6,7,8)은 단계적으로 연속 배치된다. 잔류물 또는 수집물의 스트림(R)은 첫번째 분리 단계(5)로 이송되고, 거기서 플라스틱(K) 및 금속(M)이 체별법에 의해 제거되고 다른 오염물(예, 모래 입자, 나무조각 등)도 제거된다. 긴 섬유(LF)도 2번째 분류 단계(6)에서 체별되어 제거되고, 짧은 섬유(KF)도 3번째 분류 단계(7)에서 체별되어 제거되며, 절단된 섬유(BF)도 4번째 분류 단계(8)에서 체별되어 제거된다. 개개의 분류 단계(6,7,8)의 상응하는 체의 메쉬 구멍은 전술한 바와 같다.
최종적으로 5번째 분류 단계(9)에서 회분(A)을 분리한다. 회분은 그을음 및 인쇄 잉크 잔류물과 같은 흑색 입자를 함유하며, 안료와 함께 다량의 카올린을 지닌 충전재를 포함한다. 회분은 또한 탄산칼슘 및 이산화티탄과 같은 다른 재료도 부가적으로 함유할 수 있다. 회분(A)는 5번째 단계(9)에서 상기 재료의 일부 또는 전부로 분리되거나 하기 여과액으로 분리될 수 있다. 5번째 단계(9)로 배출된 여과액(F)은 재료 가공 장치(2)로 직접 재생된다. 잔류물 또는 수집물이 스트림(R)이 장치(4)로 이송되었을 때 잔류물 또는 수집물의 스트림(R)의 농도를 소정의 수치(얇은 물질)로 맞추기 위해 적어도 부분적으로는 여과액 스트림을 임의로 사용하거나 제지 기계로 이송시킬 수 있다.
습식 분리가 분리 또는 분류 단계(5,6,7,8)에서 진행되는 방법에 상관없이, 분리 동안에 얻어진 제품을 추가 처리하는 것도 가능하다. 그러므로 예를 들어 플라스틱 및 금속을 함유하며 분리 단계(5)에서 배출되거나 얻어지는 큰 오염물 분획물(KM)을 한편으로는 플라스틱 및 다른 한 편으로는 금속으로 다시 분리시킬 수 있거나, 또는 직접 배출시킬 수 있다. 분류 단계(6,7,8)에서 얻어진 긴 섬유(LF), 짧은 섬유(KF) 및 절단된 섬유(BF)를, 예를 들면 프레스를 사용하여 두껍게 하고/하거나 건조시킬 수 있다. 이들 개별적인 종류의 섬유를 차후에 제지 원료 공급원(G)의 일부로서 재료 가공 장치(2)로 재순환시키거나, 다른 공업용으로 제공할 수 있다. 5번째 분리 단계(9)에서 얻어진 회분(A)을 함유하는 체별된 재료는 전술한 성분으로 분리되는 것이 바람직하다. 이런 분리는 부유, 체별, 침강, 여과 및/또는 원심분리에 의해 일어날 수 있다.
장치(4)내에서 잔류물 또는 수집물 스트림(R)의 처리가 반드시 습식 처리하여야 할 필요는 없다고 이해되어야 한다. 물론 건식 분리 조작도 가능하다. 잔류물 또는 수집물의 스트림(R)이 재료 가공 장치 및/또는 제지 기계로부터 건조된 상태로 배출되는 경우에 이런 건식 분리는 특히 유리한데, 이것은 재료 가공 및/또는 제지 자체가 건조된 상태에서 수행된다는 것을 의미한다. 물론 장치(4)로 이송되기 전에 잔류물 또는 수집물의 스트림(R)을 건조시키는 것도 가능하며, 이에 의해 잔류물 또는 수집물의 스트림(R)은 재료 가공 장치 또는 제지 기계로부터 나오는 공정수로부터 분리되고, 잔류물 또는 수집물의 공기 운반 스트림(R)으로서 분리 단계에 적용된다.
장치(4)내에서 건식 분리시키기 위해, 잔류물 또는 수집물의 스트림(R)을 가루로 만드는 것이 필요하다. 이 공정은 예를 들면 적절한 밀내에서 수행될 수 있다. 가루화된 잔류물 또는 수집물의 스트림(R)은 차후에 분류되며, 전술한 개별적인 재료 및 전술한 종류의 재료가 얻어진다. 예를 들면 공기 분류기를 통해서, 원심 분리에 의해 또는 사이클론, 체 등에 의해 분류가 일어날 수 있다. 분리가 건조된 상태로 해지기 때문에, 재료(KM) 또는 여러 종류의 섬유(LF, KF 및 BF)가 후속처리를 반드시 거쳐야 하는 것은 아니다. 부유 처리 및/또는 다른 형태의 처리를 처리 분획물(A)에만 사용할 수도 있다.
본 발명은 청구항 1 및 2의 전제부에 따른 방법(잔류물 또는 수집물의 스크림으로부터 원료를 회수하는 방법) 및 청구항 9 및 10의 전제부에 따른 장치(잔류물 또는 수집물의 스크림으로부터 원료를 회수하는 장치)에 관한 것이다.

Claims (5)

  1. 제지 밀(1) 또는 재료 가공 장치(2) 또는 제지 기계(3) 내에서 종이(P)를 제조하는 동안 생기고 그로부터 배출되며 상이한 재료를 다수 포함하는 잔류물 또는 수집물의 스트림(R)로부터 원료를 회수하는 방법으로서, 상기 스트림(R)에 함유된 1개 이상의 섬유 분획물을 체별조작을 통해 분리시키고 또 흑색 입자를 함유하는 회분(A)을 분리시키는 장치(4)로 상기 스트림(R)을 이송시킨 후, 흑색 입자를 함유하는 회분(A)의 분리가 일어나기 전에 이 방법에 따라서 체별 조작을 통해 섬유 분획물을 분리시켜, 상기 스트림(R)으로부터 원료를 회수하는 방법에 있어서,
    재료 가공 장치(2) 또는 제지 기계(3)로부터 배출된 잔류물 또는 수집물의 스트림(R)을 정화 또는 수(水) 처리 장치의 매개 없이 직접 또는 즉시 장치(4)로 이송시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제지 밀(1) 또는 재료 가공 장치(2) 또는 제지 기계(3) 내에서 종이(P)를 제조하는 동안 생기고 그로부터 배출되며 상이한 재료를 다수 포함하는 잔류물 또는 수집물의 스트림(R)로부터 원료를 회수하는 방법으로서, 상기 스트림(R)에 함유된 1개 이상의 섬유 분획물을 체별조작을 통해 분리시키고 또 흑색 입자를 함유하는 회분(A)을 분리시키는 장치(4)로 상기 스트림(R)을 이송시킨 후, 흑색 입자를 함유하는 회분(A)의 분리가 일어나기 전에 이 방법에 따라서 체별 조작을 통해 섬유 분획물을 분리시켜, 상기 스트림(R)으로부터 원료를 회수하는 방법에 있어서,
    소정의 섬유 크기에 따라서, 각각의 경우에 체별조작을 통해 섬유 분획물을 2종 이상의 상이한 종류의 섬유로 분류시키며, 이때 섬유 체별 분류 단계가 각 종류의 섬유에 대해 개별적으로 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제지 밀(1) 또는 재료 가공 장치(2) 또는 제지 기계(3) 내에서 종이(P)를 제조하는 동안 생기고 그로부터 배출되며 상이한 재료를 다수 포함하는 잔류물 또는 수집물의 스트림(R)으로부터 원료를 회수하며, 1개 이상의 섬유 체별 분리 단계(6,7,8), 및 흑색 입자를 함유하는 회분(A)에 대한 1개의 회분 분리 단계(9)를 포함하고 회분 분리 단계(9)가 섬유 체별 분리 단계(6,7,8)의 하부에 배치된 장치(4)로서,
    장치(4)가 정화 또는 수(水) 처리 장치의 매개 없이 재료 가공 장치(2) 또는 제지 기계(3)의 하부에 위치하는 것을 특징으로 하는장치(4).
  4. 제지 밀(1) 또는 재료 가공 장치(2) 또는 제지 기계(3) 내에서 종이(P)를 제조하는 동안 생기고 그로부터 배출되며 상이한 재료를 다수 포함하는 잔류물 또는 수집물의 스트림(R)으로부터 원료를 회수하며, 1개 이상의 섬유 체별 분리 단계(6,7,8)를 포함하는 장치(4)로서,
    2개 이상의 섬유 체별 분류 단계가 섬유 체별 분리 단계(6,7,8)에 제공되는 것을 특징으로 하는 장치(4).
  5. 재료 가공 장치(2)와 제지 기계(3)와 제10항에 따른 장치(4)를 포함하는 제지 밀(1)로서, 여기서 제지 원료 공급원(G)은 재료 가공 장치(2)로 이송되어 제지 기계(3)으로 이송되는 제지 원료(PR)와 재료 가공 장치(2) 또는 제지 기계(3)로부터 배출되는 잔류물 또는 수집물의 스트림(R)으로 나누어지며, 상기 장치(4)는 재료 가공 장치(2) 또는 제지 기계(3)의 하부에 위치하는 제지 밀(1).
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