SE454520B - Integrerat tvettningsforfarande for avfergning av tryckt returpapper - Google Patents

Description

454 520 l0 '15 20 25 30 35 2 returpapper, vilket möjliggör erhållandet av massor som förlänats en hög vithet och renhet, oberoende av papperstypen, av tryckningen och av främmande kroppar.

Ett annat ändamål är att förbättra "tvättnings- förfarandet" som hittills beskrivits för att full- ständigt avlägsna även de mest störande främmande materialen, såsom smältlimmen, och för att uppnå en fullt tillfredsställande renhet. Ytterligare andra ändamå1,kommer att framgå av den nedanstående be- skrivningen.

I sin mest allmänna utföringsform avser förelig- gande uppfinning ett integrerat tvättningsförfarande för avfärgning av tryckt returpapper, vilket omfattar ett uppslagningssteg för papperet i ett vattenhaltigt och alkaliskt medium, i närvaro av en avfärgnings- komposition, för bildning av en suspension innehållande 3-15 vikt% returpapper, och vidare en hydromekanisk rening eller klarning av suspensionen från de mest heterogena och grövsta föroreningarna, t ex metall- klamrar och plastmaterialavfall, en tvättningsbehand- ling i ett eller flera steg och slutligen en tvätt- vattenregenerering, vilket förfarande kännetecknas av att: a) suspensionen utspäds, under den hydromekaniska klarningen, med en portion av de regenererade tvättvattnen, tills den uppnår en fastämneshalt av 0,05 - 1 vikt%, företrädesvis 0,2 - 0,8 vikt%; b) den resulterande utspädda suspensionen utsättes för en snabb flotation, under en tidsperiod av företrädesvis 30 - 180 och helst 40 - 120 s, varvid skummet från denna snabba flo- mindre än 300 s, tation avlägsnas och den kvarvarande utspädda suspensionen överföres till tvättningsbehandlingen; c) den avfärgamüakompositionen väljes bland de kompositioner som beskrivs i svenska patentansök- 10 15 20 25 30 35 454 520 3 ningen nr 7810751-3 och särskilt fördelaktigt bland de kompositioner som innehåller: A) 5 - 25 vikt% av en natrium- eller kaliumtvâl av en syra med formeln R-COOH, vari R är en kolväte- grupp med 9 - 21 och företrädesvis 13 - 21 kol- atomer; B) 5 - 25 och företrädesvis 10 - 25 vikt% av ett non- joniskt ytaktivt medel, valt ur den klass som består av polyetoxylerade (primära eller sekundära) alifatiska alkoholer med formeln R'-O-(CH2-CH20)n-H, vari R' är en alkylgrupp, företrädesvis en linjär 'alkylgrupp, med 8 - l9 kolatomer och n är ett tal av 10 - 30, företrädesvis 15 - 30 och helst 20 - 25; C) 2 - 8 vikt% av ett anjoniskt ytaktivt medel, valt ur den klass som består av alkylarylsulfonat, alkylsulfonat, alkenylsulfonat och alkaliska alkyl- sulfat; D) 1 - 5 vikt% karboximetylcellulosa; E) 30 - 80 % av ett alkaliskt salt valt bland meta- silikat, disilikat, karbonat och borat; varvid summan av A), B), C), D) och E) är lika med 100 %, viktförhållandet nonjonisk (B) : anjonisk (C) är lika med eller högre än l:l och företrädesvis lika med eller högre än 2,5:l och kompositionens natur är snarare lipofil än hydrofil.

I synnerhet är det tillrådligt att utgângssus- pensionen skall innehålla 3 - 7 vikt% papper som skall avfärgas, att avfärgningskompositionen skall ligga inom området 0,5 - 6, företrädesvis l - 4 och helst l - 3 viktà med avseende på papperet som skall avfärgas och att pH-värdet skall ligga inom området 8 - l3 under uppslagningenoch under snabbflotationen. Vidare kan företrädesvis en mängd väteperoxid (uttryckt som HZOZ vid 100 %) av 0,5 - 3 viktà, med avseende på returpapperet, tillsättas under uppslagningssteget i uppslagaren. Som ett alternativ kan väteperoxid 10 15 20 25 30 35 454 520 4 tillsättas till den avfärgade pastan vid avslutningen av tvättningarna, under användning av högdensitets- torn. Blekning med H2O2 kan naturligtvis utbytas mot blekning av annan natur, förutsatt att den är ekvi- valent. Temperaturen i uppslagaren skall upprätt- hållas, genom uppvärmning av apparaten eller genom förvärmning av vattnet, vid 30 - 80°C under en tids- period av 8 - 35, företrädesvis 10 - 30 min. Snabb- flotationstemperaturen skall ligga inom omrâdet 15 - 50°C. Medströms från uppslagaren fortskrider cykeln, som alltid bibehåller den alkaliska naturen hos mediet, utan ytterligare uppvärmningar. Under de individuella uppslagnings-, klarnings- och snabb- flotationsstegen kan färskvatten, återcirkulerat vatten eller en blandning av båda tillföras. Under loppet av de tre behandlingarna tillsammans, för- brukas emellertid mängden av det regenererade åter- cirkulerade vattnet, utan någon pH-korrektion, efter- som mediet alltid förblir alkaliskt.

Nu bör det påpekas att endast två processer, nämligen "tvättningsprocessen" och “flotations- processen", hittills har använts och att förfarandet enligt uppfinningen, även om terminologin kan för- orsaka missförstånd, är ett förfarande av "tvättnings- typ", integrerat med en "snabb flotation", vilket är enkelt och praktiskt taget fritt från färskvatten- behov (p g a återcirkuleringarna), vilket förfarande inte har någonting att göra med det kända "flota- tionsförfarandet", enligt vilket flotation inträder i en eller flera celler under en tidsperiod av några tiotal minuter. Det "integrerade tvättningsförfarandet“ enligt föreliggande uppfinning erbjuder fördelar i förhållande både till det gamla "tvättningsförfarandet" och "flotationsförfarandet", även om det inte är enbart en kombination av de två kända processerna. 10 15 20 25 30 35 454 520 5 Förfarandet enligt föreliggande uppfinning medger avlägsnandet av tryckfärgerna med hög kornighet, till- sammans med det mesta av tryckfärgerna med medelfin kornighet, med en mindre förbrukning av kemiska reagens, och fullständigt avlägsnande av andra typer av främmande material, såsom smältlim och "stikies", vilka undflytt den hydromekaniska klarningen. Det finns olika metoder att regenerera tvättvattnen: en särskilt fördelaktig metod består i att utsätta tvättvattnen för en "regenereringsflotation", alltid i ett alkaliskt medium och utan någon ytterligare tillsats av tillsatser. Denna ”regenereringsflotation" är den tredje flotation som citeras i föreliggande beskrivning och har ingenting att göra varken med de (långsamma) "flotationsprocesser" som använts tidigare eller med den "snabba flotation" (vid låg densitet, dvs på utspädda suspensioner) som beskrivs ovan. Orsaken härtill är att båda de citerade flota- tionerna hänför sig till utgångssuspensioner som innehåller hela cellulosamassan som skall avfärgas, medan "regenereringsflotationen" är en moderat och snabb flotation som används på tvättvatten som redan separerats från den avfärgade pastan och som inne- håller endast restspår av cellulosafibrer.För tyd- lighets skull är det tillrådligt att än en gång fastställa begreppet att bland de tre citerade flota- tionerna är det endast den "snabba flotationen" som är ny och att föreliggande uppfinning är baserad därpå. “Regenereringsflotationen" (på tvättvattnen) och "flotationsprocessen" (i sin helhet och komplexi- citet) är redan allmänt beskrivna i den tidigare tekniken. Eventuellt kan uppfinningen även tillämpas på de förfaranden,i vilka tvättvattenregenereringen genomföres med hjälp av flockningsmedel, t ex med hjälp av polyaminer, polyakrylamider, polyakrylsyror eller sampolymerer av aminer, amider, akrylsyror etc. lO 15 20 25 30 35 454 520 6 Uppfinningen kommer nu att närmare beskrivas även med referens till fig 1, som visar flödesschemat för en av de möjliga utföringsformerna av förfarandet enligt föreliggande uppfinning.

Enligt fig l införs förvärmt vatten 1, avfärgnings- komposition 2 och tryckt returpapper 3 i en uppsla- gare A. Den utströmmande suspensionen 4 passerar till en lagringsbehâllare, ej visad, och därifrån till en hydromekanisk rening eller klarning B, som av- lägsnar de mest heterogena och grövsta förorening- arna 16 och därefter till en snabbflotation C och till en tvâ-stegstvättning D. Från det slutliga reningssteget (med 4 hydrocyklonbatterier)erhålles en utspädd suspension 5, vilken strömmar till snabb- flotation C med luft 6, utan någon ytterligare till- sats av tillsatser. Avfall av smältlim och andra främmande kroppar som undgått den hydromekaniska reningen, förutom en viss mängd grova partiklar av tryckfärg och fyllmedel, avlägsnas fullständigt från skummet. Skum har även en askhalt. Suspensionen utsättes därefter för en tvättningsbehandling, upp- delad i två steg, vari utspädd suspension 8 först förtjockas i en lämplig dehydrator. Den sålunda erhållna massan ll synes väl avfärgad och passerar till anvåndningslinjen i pappersbruket. Tvättvattnen som strömmar från de två hydratiseringsbehandlingarna 12, innehållande fibrer med liten storlek, mineral- fyllmedel och tryckfärger, sänds för regenerering till en flotationsbehållare E, där tryckfärgerna avlägsnas med hjälp av det överströmmande skummet 14 medelst inblåsning av luft underifrån 13. De klarade vattnen, som är fria från tryckfärger och innehåller fibrer och mineralfyllmedel, återcirkuleras delvis till uppslagningen (ledning l) och den återstående delen till utspädningarna som genomföres under hydro- mekanisk klarning (ledning 15) och under tvättningen (ledning 19). Allt vatten som tillföres uppslagaren A kommer från denna återcirkulering.

UI 10 15 25 30 454 520 7 Följande exempel ges för att illustrera före- liggande uppfinning utan att emellertid utgöra en begränsning därav.

EXEMPEL l I en 20 m3 10 ooo liter finyärmc vatten vid so°c och 10,4 kg av den i exempel 2 i patentansökan nr 7810751-3 A/78 beskriva avfärgningskompositionen, innehållande: A) 30 vikt% av natriumtvâlen av en blandning av fett- syror med formeln RCOOH, vari antalet kolatomer i grupp R är fördelat i blandningen såsom följer: C13 = 6 % C17 = 2 % C15 = 36 % C19 = 16 % C17 = 28 % C21 = 12 % Cl; motsvarande en omättad kedja; B) ll vikt% av en polyetoxylerad alkohol med formeln R'-O-(CH2-CH20)25-H, vari R' är en blandning av linjära alkylkedjor med 8 - 19 och i medeltal 16 kolatomer; C) 4 vikt% av en blandning av linjära natriumalkyl- bensensulfonat, i vilka alkylkedjan är fördelad såsom följer: C10 = 12 % C 12 30,9 % C = 37,0 % = 19,7 % 11 C13 D) 2 vikt% av en natriumkarboximetylcellulosa med en polymerisationsgrad som är lika med 800 och en substitutionsgrad hos natriumkarboximetylengrup- perna som är lika med 0,7; E) 53 vikt% natriummetasilikat.

Successivt tillsattes i följande ordning: - 4 kg NaOH (100 %), motsvarande 0,5 vikt% med av- seende på det torra papperets vikt; uppslagare infördes i följande ordning: 10 15 20 25 30 35 454 520 8 - 800 kg returpapper, med en totalhalt mineralfyll- medel lika med 6,7 vikt%, bestående till 50 % av offsetpapper och till 50 % av hålkortspapper; - ytterligare vatten, förvärmt vid 50°C, tills en total vattenmängd av 5200 kg uppnåtts.

Den resulterande suspensionen innehöll ca S vikt% fastämnen och uppvisade ett pH-värde av ca 10,5.

Uppslagningstiden uppgick till 20 min. Suspensionen som strömmade ut ur uppslagaren passerade därefter in i en lagringsbehållare och därifrån till en hydro- mekanisk klarninq bestående av en siktning med hjälp av hydrocykloner och därefter till en snabbflotation och till en tvättning. I slutsteget i den hydro- mekaniska klarningaierhölls en massa som utspäddes med vatten tills en suspension, innehållande 0,3 vikt% fastämnen och med ett pH-värde av ca 9,5, erhölls, vilken därefter passerade till snabb- flotationen, utan någon ytterligare tillsats av tillsatser, under en total tidsperiod av mindre än 60 s. Smältlimsavfall och avfall av andra främmande kroppar som undgått den hydromekaniska klarningen förutom en viss mängd grova partiklar av tryckfärg och av fyllmedel avlägsnades noggrant från skummet.

Skummet hade en halt fastämnen av 1225 ppm, varav 10 % bestod av aska. Suspensionen utsattes därefter för en två-stegs tvättningsbehandling, i vilken den redan utspädda suspensionen först förtjockades i en lämplig apparat (en press med perforerad vägg) för dehydratiseringsfiltrering, därefter återutspäddes och dehydratiserades återigen i en liknande apparat.

Den första filtreringen bringade fastämneshalten till 6 vikt%. Pastan utspäddes därefter återigen med “z serades en gång till tills en pasta med en fastämnes- O tills fastämneshalten var 3 vikt% och dehydrati- halt av 21 vikt% erhölls. Den resulterande pastan visade sig vara väl avfärgad och passerade till använd- I! 10 l5 20 25 30 35 454 520 9 ningslinjen i pappersbruket. Tvättvattnen som ström- made från de båda dehydratiseringsbehandlingarna, innehållande 1,4 g/liter fina fibrer, mineralfyll- medel och tryckfärger, överfördes för regenereringen till en flotationsbehållare, i vilken tryckfärger avlägsnades med hjälp av överströmmande skum genom inblåsning av luft underifrån. pH-värdet var 9, medan uppehâllstidæuvar 2 min och 30 s. Skummet, som strömmade ut genom överlopp, innehöll 3 vikt% fastämnen övervägande bestående av tryckfärger.

Den totala mängden avfallsmaterial som lämnade flo- tationsbehållaren motsvarade 4,4 vikt% av det till- förda torra papperet.Deregenererade vattnen, fria från tryckfärger och innehållande fibrer och mineral- fyllmedel, sändes till 6 % till uppslagningssteget och till den återstående delen till utspädningar, vilka åstadkoms under reningssteget och under tvätt- ningssteget, efter eventuell påfyllning med färskt vatten.

Den från tvättningen erhållna avfärgade pastan innehöll 744 pappersfibrer (torr vikt) och sålunda var återvinningsutbytet 93 %. Reflektionsindex (reflektometriskt index för blått mätt med en ELREPHO ZEISS apparat på den sålunda erhållna av- färgade massan, enligt metoden ATICELCA MC 12-72) uppgick till ca 72°.

EXEMPEL 2 Exempel l upprepades, men i uppslagaren infördes även 9,6 kg väteperoxid (HZOZ) tillsammans med av- färgningskompositionen, vilket höjde temperaturen i uppslagaren till 60°C och den uppslagna pastan fick stanna i lagringsbehållaren i l h innan den sändes till reningssteget. Ett återvinningsutbyte av 93 % och ett reflektionsindex (ljushetsindex) av ca 820 erhölls. 10 15 454 520 10 EXEMPEL 3 Exempel 1 upprepades genom att mata uppslagaren med ett returpapper som hade en total halt fyllmedel av 15 vikt%, bestående till 50 % av tryckt arkiv- papper och till 50 % av hâlkortspapper, varvid endast 20 % av det senare var självkopierande. Ett åter- vinningsutbyte av 90 % och ett ljushetsindex av ca 730 erhölls. Ljushetsindex som mätts på det obehand- lade tryckta arkivpapperet var ca 60°. Förbättringen i ljushetsindex, som tillskrivas användningen av den snabba flotationen, var l,8° i exempel l, 1,5° i exempel 2 och O,8° i exempel 3.

EXEMPEL 4 Exempel 2 upprepades genom att till uppslagaren mata samma blandning av returpapper som i exempel 3.

Ett återvinningsutbyte av 90 % och ett ljushetsindex av ca 83° erhölls.

:F fil

Claims (7)

10 15 20 30 454 Szß ll PATENTKRAV

1. l. Integrerat tvättningsförfarande för avfärgning av tryckt returpapper, omfattande uppslagning av papperet i ett vattenhaltigt och alkaliskt medium, i närvaro av en avfärgningskomposition, för att bilda en suspension innehållande 3 - 15 vikt% returpapper, och vidare en hydromekanisk klarning av suspensionen från de mest heterogena och största främmande krop- parna, t ex metallklamrar och plastmaterialavfall, en tvättningsbehandling i ett eller flera steg och slutligen en regenerering av tvättvattnen, vilket förfarande k ä n n e t e c k n aus av att: a) suspensionen utspädes, under den hydromekaníska klar- ningen, med en portion av de regenererade tvätt- vattnen, tills en fastämneshalt av 0,05 - l vikt% och företrädesvis 0,2 - 0,8 vikt% uppnås; b) den sålunda erhållna utspädda lösningen utsättes för en snabb flotation, under en tidsperiod av mindre än 300 s, företrädesvis i 30- l80, och ännu hellre i 40 - l2O s, varvid skummet från den snabba flotationen avlägsnas och den kvar- varande utspädda suspensionen överföres till tvätt- ningsbehandlingen; c) avfärgningskompositionen väljs bland de komposi- tioner som innehåller A) 5 - 25 vikt% av en natrium- eller kaliumtvål av en syra med formeln R-COOH, vari R är en kolväte- grupp med 9 - 2l och företrädesvis 13 - 21 kolatomer; B) 5 - 25 och företrädesvis 10 - 25 vikt% av ett non- joniskt ytaktivt medel, valt ur den klass som består av polyetoxylerade (primära eller sekundära) ali- 10 15 20 25 30 35 454 520 12 fatiska alkoholer med formeln R'-O-(CH2-CH2O)n-H, vari R' är en alkylgrupp, företrädesvis en linjär III. w- alkylgrupp, som innehåller 8 - 19 kolatomer, och n ligger inom omrâdet 10 - 30, företrädesvis inom omrâdet 15 - 30 och ännu hellre inom området 20 - 25; C) 2 - 8 vikt% av ett anjoniskt ytaktivt medel, valt ur den klass som inbegriper alkylaryl-sulfonat, alkyl-sulfonat, alkenyl-sulfonat och alkaliska alkyl-sulfat; D) l - 5 vikt% karboximetylcellulosa; E) 30 - 80 vikt% av ett alkaliskt salt valt bland 'metasilikat, disilikat, karbonat och borat; varvid summan av A), B), C), D) och E) är lika med 1oo s, viktförhåilanaet mellan nonjoniskt (n) och anjoniskt (C) är lika med eller högre än 1:1 och företrädesvis lika med eller högre än 2,5:l och kom- positionens natur snarare är lipofil än hydrófil.

2. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k- n a t av att suspensionen, under uppslagningen, innehåller 3 - 7 vikt% papper som skall avfärgas.

3. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k- n a t av att avfärgningskompositionen utgör 0,5 - 6 vikt% med avseende på papperet som skall avfärgas.

4. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k- n a t av att avfärgningskompositionen utgör l - 4 vikt% och företrädesvis l - 3 vikt% med avseende på papperet som skall avfärgas.

5. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k- n a t av att pH-värdet, under uppslagningen och under snabbflotationen, ligger inom omrâdet 8 - 13.

6. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k- n a t av att den utspädda lösningen som skall över- föras till snabbflotationen innehåller 0,20 - 0,80 vikt% fastämnen. 13

7. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k- n a t av att den snabba flotationen genomföres vid 5 en temperatur inom området 15 - SOOC.