WO2005038127A1 - Verfahren und vorrichtung zum beladen einer faserstoffsuspension - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum beladen einer faserstoffsuspension Download PDF

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WO2005038127A1
WO2005038127A1 PCT/EP2004/052490 EP2004052490W WO2005038127A1 WO 2005038127 A1 WO2005038127 A1 WO 2005038127A1 EP 2004052490 W EP2004052490 W EP 2004052490W WO 2005038127 A1 WO2005038127 A1 WO 2005038127A1
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suspension
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Inventor
Klaus Dölle
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Voith Paper Patent Gmbh
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C9/00—After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
    • D21C9/001—Modification of pulp properties
    • D21C9/002—Modification of pulp properties by chemical means; preparation of dewatered pulp, e.g. in sheet or bulk form, containing special additives
    • D21C9/004—Modification of pulp properties by chemical means; preparation of dewatered pulp, e.g. in sheet or bulk form, containing special additives inorganic compounds
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C11/00—Regeneration of pulp liquors or effluent waste waters
    • D21C11/06—Treatment of pulp gases; Recovery of the heat content of the gases; Treatment of gases arising from various sources in pulp and paper mills; Regeneration of gaseous SO2, e.g. arising from liquors containing sulfur compounds

Definitions

  • the invention relates to a method for loading a fiber suspension with calcium carbonate.
  • DE 100 33 978 A1 describes a method for loading a fiber suspension, in which a medium containing calcium oxide and / or calcium hydroxide and pure carbon dioxide or a medium containing carbon dioxide are added to the fiber suspension.
  • a combustion process is used for the production of carbon dioxide, which is in a process connection with the device for producing the fiber suspension.
  • DE 101 20 637 A1 discloses a method for loading a fiber suspension, in which the carbon dioxide is generated from the exhaust gas of a fuel or by lime burning.
  • the carbon dioxide has a degree of purity between 65 and 99% and is, for example, in the exhaust gas of a power plant, an internal combustion engine, a boiler or a plant Direct burning of fossil fuel included.
  • this object is achieved by a process with the following process steps: introduction of calcium hydroxide in liquid or dry form or of calcium oxide into the fiber suspension, introduction of a flue gas containing carbon dioxide into the fiber suspension, precipitation of calcium carbonate by the carbon dioxide contained in the flue gas and - removing excess flue gas.
  • DIP deinked paper
  • secondary fiber material bleached or unbleached pulp
  • wood pulp bleached or unbleached sulfate pulp
  • manufacturing waste, linen, cotton, and / or hemp fibers predominantly cigarette paper
  • the fiber loading technology enables filler, in particular calcium carbonate, to be precipitated directly in the stock preparation of a paper mill, which is evenly distributed and deposited on, in and between the fibers, as well as being subjected to a milling treatment during the precipitation process at the same time.
  • the filler material used in the prior art is replaced by the filler material produced with the fiber loading combination process technology.
  • the field of application of the filler produced with the fiber loading combination process technology extends to the fields of paper production of all types of paper including cigarette paper types, filter paper types, sack kraft paper types and cardboard and packaging paper types which have a filler content between 1 and 60% and / or have a white top layer with a filler content between 1 and 60%.
  • the loaded and manufactured types of paper can be made from recycled paper, deinked paper (DIP), secondary fiber, bleached or unbleached pulp, wood pulp, bleached or unbleached sulfate pulp, manufacturing waste, linen, cotton and / or hemp fiber (mainly for cigarette paper) and / or any paper stock is made on a paper machine regardless of whether the end product contains filler.
  • DIP deinked paper
  • secondary fiber bleached or unbleached pulp
  • wood pulp bleached or unbleached sulfate pulp
  • manufacturing waste linen, cotton and / or hemp fiber (mainly for cigarette paper) and / or any paper stock is made on a paper machine regardless of whether the end product contains filler.
  • Fibrous fabricated with fiber loading combination process technology generally has a higher drainage property than others
  • the drainage capacity is 5 to 100 ml CSF or 0.2 to 15 ° SR depending on the required degree of grinding. additionally
  • the free filler can be switched on by means of an additional washing process before the grinding process, after the grinding process or after passing through the headbox or before feeding to the paper machine. This concerns the filler, which is not deposited on or in the fibers and can be washed out accordingly.
  • the fibers themselves are filled with filler inside and out, so that the positive effects of fiber loading technology can be exploited.
  • the fiber loading technology can be used before or after the grinding process, depending on the requirements placed on the end product.
  • the fiber loading combination technology enables a higher degree of grinding to be achieved in an energy-efficient manner compared to the prior art, since up to 50% of the grinding energy can be saved; this has a positive influence in particular for all types of paper that go through a grinding process in their manufacture or have a high to very high degree of grinding, such as.
  • the efficiency can be increased for all types of paper.
  • Higher water retention i.e. H. 1 to 25%, has a positive influence on the rewetting, which is less in the manufacturing process, and on the printability of the fibrous web produced.
  • a further advantage for all types of paper is the higher degree of whiteness or the optical values, which are up to 15 brightness points higher, which are to be emphasized in the production of all forms of paper and cardboard with or without a white top layer.
  • the use of fiber loading technology also improves the optical values, for example when using de-inking water, by up to 15 brightness points.
  • Another advantage of fiber loading in the paper types listed above is that a calendering is provided for special applications, and so-called blackening through the use of fiber loading through the incorporation of FL particles in, around and on the Fiber is suppressed and eliminated.
  • the carbon dioxide emissions of a paper mill can be reduced by using the carbon dioxide contained in the flue gas for the fiber loading process.
  • the flue gas used according to a method according to the invention has, for example, a carbon dioxide content of between 2 and 30%.
  • the flue gas can be cleaned before being introduced into the fiber loading process, for example with a washing system as described in DE 101 20 637 A1 [sections 0010 - 0011, washing tower 14 in the single figure and associated description] is.
  • a grinding energy in the range between 0.1 and 300 kWh per ton of dry fiber is introduced during the loading or loading of the fiber suspension with calcium carbonate.
  • the loading and grinding can preferably be carried out in separate and independent process steps in one apparatus.
  • aqueous fibrous material in particular aqueous fibrous material, of 0.1 to 20% consistency, preferably between 2 and 8%, is used as the starting material.
  • calcium hydroxide is preferably mixed into the aqueous fibrous material, in particular the fibrous material, the filler having a solids content of between 0.01 and 60%.
  • the filler it is also possible to use a starting material other than calcium hydroxide or calcium oxide to form the filler.
  • the calcium hydroxide is mixed in by means of a static mixer or by means of a feed hopper.
  • the carbon dioxide is advantageously converted into a moist fiber suspension with a preferred consistency of 0.1 to 60% Reaction parameters mixed in.
  • Calcium carbonate precipitates in a carbon dioxide gas atmosphere.
  • the grinding process is carried out in one apparatus, the crystallizer, simultaneously with the loading process (fiber loading); a grinding energy is used which is in the range between 0.1 and 300 kWh per ton of dry fiber; a short reaction time of the calcium hydroxide with the carbon dioxide is important.
  • the energy input i.e. H. the amount of heat or the heating of the fiber suspension for the production of crystals in various forms is important for the invention.
  • aqueous fiber material with a fiber content between 0.01 and 60% serves as the starting material.
  • a static mixer, a refiner, a disperger and / or a fluffer FLPCC reactor is used as the reactor, the fiber content, in particular the fiber content, in the case of a static mixer between 0.01 and 15%; is between 2 to 8% (low consistency grinding) and between 20 to 35% (high consistency grinding) for a refiner (grinder) and between 2 and 40% for a disperser and between 15 and 60% for a fluffer FLPCC reactor ,
  • the dilution water is supplied before, during or after the addition of carbon dioxide or calcium hydroxide or calcium oxide.
  • Calcium carbonate precipitates when carbon dioxide is mixed into a calcium hydroxide solution or suspension.
  • the precipitation reaction takes place in exactly the same way if calcium hydroxide is added to water under a carbon dioxide atmosphere.
  • Dilution water can be added before, during or after the addition of carbon dioxide or calcium hydroxide.
  • An energy expenditure of between 0.3 and 8 kWh / t is advantageously used for the precipitation reaction, in particular between 0.5 and 4 kWh / t, if no grinding machine is used.
  • the process temperature is between -15 and 120 ° C, in particular between 20 and 90 ° C.
  • rhombohedral, scalohedral and spherical crystals can be produced.
  • the crystals advantageously have dimensions between 0.05 and 5 ⁇ m, in particular between 0.3 and 2.5 ⁇ m.
  • Static and / or movable, in particular rotating, mixing elements can be used.
  • the process is advantageously carried out in a pressure range between 0 and 15 bar, in particular between 0 and 6 bar.
  • the pH value is advantageously between 6 and 10, in particular between 6.5 and 8.5.
  • the reaction time is advantageously between 0.05 seconds and 1 minute, in particular between 0.05 and 10 seconds.
  • the invention also relates to a device in which machines for loading the fiber suspension with calcium carbonate are present. Flue gas containing carbon dioxide is supplied to these. A degassing system for removing excess gas is arranged downstream of the machines. The arrangement of the machines is generally known from the documents listed above.
  • the flue gas can be supplied from an incineration plant, in particular a gas engine or a gas turbine.
  • the degassing system advantageously includes a chest with an agitator, a pressure sorter, a venting pump, a cyclone, a cleaner (high cyclone) and / or a deculator.
  • a further development of the invention is advantageous, in which an intermediate chest is arranged downstream of the degassing plant in the processing direction of the fiber suspension.
  • a fiber suspension 1 (FIG.) Is fed into an arrangement 2 of machines for the fiber loading process, which is not shown in detail here.
  • the arrangement 2 is also supplied with flue gas 3 from a storage container 4 via a gas pump 5.
  • the flue gas 3 originates, for example, from a power plant, an internal combustion engine, an internal combustion engine, a boiler or the like
  • the fibrous suspension 1 which has taken up carbon dioxide from the flue gas 3, is passed on to a degassing plant 6, in which the carbon dioxide not absorbed by it and the non-usable residual gas are withdrawn from the fibrous suspension 1.
  • the fibrous suspension 1 is then passed on to an intermediate chest 7.
  • the intermediate chest 7 serves, for example, for the intermediate storage of the fibrous stock suspension 1 before it is passed on to a headbox of a paper machine or another machine for producing a fibrous web.

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Abstract

Eine Vorrichtung zum Beladen einer Zellulosefasern aufweisenden Faserstoffsuspension (1) umfasst eine Anordnung (2) von Maschinen zum Beladen der Faserstoffsuspension (1) mit Calciumcarbonat, denen Kohlendioxid enthaltendes Rauchgas (3) zugeführt wird. Den Maschinen ist eine Entgasungsanlage (6) zum Entfernen überschüssigen Gases nachgeordnet.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Beladen einer Faserstoffsuspension
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beladen einer Faserstoffsuspension mit Calciumcarbonat.
Es sind bereits mehrere Verfahren zum Beladen von Zellstofffasem mit Calciumcarbonat bekannt. In der US 6 413 365 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem Fasermaterial zusammen mit in der Suspension vorhandenem Calciumoxid und/oder Caiciumhydroxid über eine Zuleitung transportiert wird,. Aus dieser wird die Faserstoffsuspension in eine rotierende Verteilungseinrichtung weitergeleitet. Ein Reaktionsgas wird ringförmig in die Faserstoffsuspension eingeleitet; dadurch werden Calciumcarbonat-Kristalle in der Faserstoffsuspension gebildet. Über die rotierende Verteileinrichtung werden die Calciumcarbonat-Kristalle in der Faser- Stoffsuspension verteilt. Dieser Vorgang wird als Fiber Loading-Prozess bezeichnet.
In der DE 100 33 978 A1 wird ein Verfahren zum Beladen einer Faserstoffsuspension beschrieben, bei dem der Faserstoffsuspension ein Calciumoxid und/oder Caiciumhydroxid enthaltendes Medium und reines Kohlendioxid oder ein Kohlendioxid enthaltendes Medium zugesetzt werden. Gemäß der US 2002/0088566 A1 wird für die Erzeugung von Kohlendioxid ein Verbrennungsprozess eingesetzt, der in einer Prozessverbindung mit der Vorrichtung zum Erzeugen der Faserstoffsuspension steht. Aus der DE 101 20 637 A1 ist ein Verfahren zum Beladen einer Faserstoffsuspension bekannt, bei dem das Kohlendioxid aus dem Abgas eines Brennstoffs oder durch Kalkbrennen erzeugt wird. Das Kohlendioxid hat einen Reinheitsgrad zwischen 65 und 99 % und ist beispielsweise im Abgas eines Kraftwerks, eines Verbrennungsmotors, eines Kessels oder einer Anlage zur Direktverfeuerung fossilen Brennstoffs enthalten.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art weiter zu verbessern.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren mit den folgenden Verfahrensschritten: - Einbringen von Caiciumhydroxid in flüssiger oder trockener Form oder von Calciumoxid in die Faserstoffsuspension, - Einbringen eines Kohlendioxid enthaltenden Rauchgases in die Faserstoffsuspension, - Ausfällen von Calciumcarbonat durch das in dem Rauchgas enthaltene Kohlendioxid und - Entfernen überschüssigen Rauchgases.
Die Erfindung beschreibt ein Verfahren, um mit Fasern beladenes, gefälltes Calciumcarbonat (Fiber Loaded Precipitated Calcium Carbonate (FLPCC)) herzustellen und gleichzeitig einer Mahlbehandlung zu unterziehen, bei der der zu beladende Faserrohstoff aus Recycling-Papier, DIP (= Deinked Paper), Sekundärfaserstoff, gebleichtem oder ungebleichtem Zellstoff, Holzstoff, gebleichtem oder ungebleichtem Sulfatzellstoff, Fertigungsstoffausschuss, Leinen, Baumwolle, und/oder Hanffasern (vorwiegend Zigarettenpapier) und/oder jeglichem Faserrohstoff bestehen kann, der auf einer Papiermaschine Verwendung findet. Dies unabhängig davon, ob das Endprodukt Füllstoff enthält, der durch einen Fällungspro- zess in Batchreaktoren oder durch einen Mahlungsprozess hergestellt wurde, oder ob Talk, Titandioxid (Tiθ2), Silicium, etc. zum Einsatz kommen. Der Mahlprozess wird auch als GCC-Verfahren (GCC = ground calcium carbonate = gemahlenes Calciumcarbonat) bezeichnet.
Wenn eine Faserstoffsuspension mit der Fiber-Loading-Technologie behandelt wird, resultiert ein vollkommen neues Produkt für den Anwendungsbereich der Papierherstellung mit neuen und verbesserten Eigenschaften gegenüber einem Produkt nach dem Stand der Technik. Die Fiber-Loading-Techologie erlaubt, direkt in der Stoffaufbereitung einer Papierfabrik Füllstoff, insbesondere Calciumcarbonat, auszufällen, das an, in und zwischen den Fasern gleichmäßig verteilt und angelagert ist, sowie den behandelten Faserstoff gleichzeitig während des Ausfäl- lungsprozesses einer Mahlbehandlung zu unterziehen.
Der Prozess zur Herstellung von gefälltem Calciumcarbonat mit gleichzeitiger Mahlbehandlung mit Hilfe des Fiber-Loading-Kombinationsprozess erfolgt in an sich bekannter Weise, wozu neben den eingangs genannten Veröffentlichungen auch auf die DE 101 07 448 A1, die DE 101 13 998 A1 und die US 6 413 365 B1 verwiesen wird.
Mit dem in dieser Erfindung beschriebenen FLPCC-Kombinationsprozess wird das nach dem Stand der Technik eingesetzte Füllstoffmaterial durch das mit der Fiber- Loading-Kombinationsprozesstechnologie hergestellte Füllstoffmaterial ersetzt. Das Anwendungsgebiet des mit der Fiber-Loading-Kombinationsprozesstechno- logie hergestellten Füllstoffs erstreckt sich auf die Anwendungsgebiete der Papierherstellung aller Papiersorten einschließlich der Zigarettenpapiersorten, Filterpapiersorten, Sackkraftpapiersorten und Pappe- und Verpackungspapier- Sorten, die einen Füllstoffgehalt zwischen 1 und 60 % besitzen und/oder eine weiße Deckschicht mit einem Füllstoffgehalt zwischen 1 und 60 % besitzen. Die beladenen und hergestellten Papiersorten können aus einem Recycling-Papier, aus Deinked Paper (DIP), Sekundärfaserstoff, aus gebleichtem oder ungebleichtem Zellstoff, Holzstoff, gebleichtem oder ungebleichtem Sulfatzellstoff, Ferti- gungsstoffausschuss, Leinen, Baumwolle und/oder Hanffasem (vorwiegend für Zigarettenpapier) und/oder jeglichem Papierrohstoff auf einer Papiermaschine hergestellt werden, unabhängig davon, ob das Endprodukt Füllstoff enthält.
Mit der Fiber-Loading-Kombinationsprozesstechnologie hergestellter Faserstoff hat im allgemeinen eine höhere Entwässerungseigenschaft als nach anderen
Verfahren hergestellter Faserstoff; die Entwässerungsfähigkeit liegt bei 5 bis 100 ml CSF oder 0,2 bis 15 °SR in Abhängigkeit vom geforderten Mahlgrad. Zusätzlich besitzt der nach dem Fiber-Loading-Verfahren hergestellte Stoff oder die Pulpe ein niedrigeres Wasserrückhaltevermögen von 2 bis 25 % in Abhängigkeit von dem Rohstoff, der zur Herstellung eingesetzt wird. Dies ermöglicht eine effektivere Herstellung verschiedener Papiersorten wie beispielsweise FL (FL = fiber loaded)- Kopier- und Druckpapier aller Art, FL-Streichpapier aller Art, FL-Zeitungsdruck- papier aller Art und FL-Zigarettenpapier aller Art, FL-B&P-Papier aller Art, FL- Sackkraftpapier aller Art und FL-Filterpapier, weil das vorhandene Wasser der Stoffsuspension schneller entfernt werden kann. Entsprechend schneller trocknet auch der Stoff.
Bei FL-Zigarettenpapier, FL-B&P-Papier, FL-Sackkraftpapier und FL-Filterpapier, die keine Füllstoffe benötigen, kann der freie Füllstoff mittels eines zusätzlich eingeschalteten Waschvorgangs vor dem Mahlprozess, nach dem Mahlprozess oder nach dem Durchlaufen der Stoffauflaufbütte oder vor der Zuführung zur Papier- maschine entfernt werden. Dies betrifft den Füllstoff, der nicht an oder in den Fasern abgelagert ist und dementsprechend ausgewaschen werden kann. Die Fasern selber sind noch innen und außen mit Füllstoff versehen, so dass die positiven Effekte der Fiber-Loading-Technologie ausgenutzt werden können.
Die Fiber-Loading-Technologie kann vor oder nach dem Mahlprozess verwendet werden, je nach dem, welche Anforderungen an das Endprodukt gestellt werden.
Mit der Fiber-Loading-Kombinationstechnologie lässt sich im Vergleich zum Stand der Technik ein höherer Mahlgrad energiegünstig erreichen, da sich bis zu 50 % der Mahlungsenergie einsparen lassen; dies hat insbesondere bei all den Papiersorten einen positiven Einfluss, die einen Mahlprozess bei ihrer Herstellung durchlaufen oder einen hohen bis sehr hohen Mahlgrad aufweisen, wie z. B. FL- Zigarettenpapiere, FL-B&P-Papiere, FL-Sackkraftpapiere und FL-Filterpapier. Dies sind insbesondere FL-Zigarettenpapiere mit 100 bis 25 CSF oder 68 bis 90 °SR, FL-B&P-Papiere mit 600 bis 50 CSF oder 20 bis 80 °SR, FL-Sackkraftpapiere mit 600 bis 425 CSF oder 20 bis 30 °SR und FL-Filterpapiere mit 600 bis 350 CSF oder 20 bis 35 °SR. Die durch den hohen Mahlgrad erreichten hohen mechanischen Fertigkeiten des Endproduktes wirken sich positiv auf die Herstellung von FL-Zigarettenpapieren, FL-B&P-Papieren, FL-Sackkraftpapieren und FL-Filterpapieren aus, da durch prozessbedingte mechanische Belastungen in den verschiedenen Sektionen der Pa- piermaschine wie der Pressenpartie, der Trockenpartie und dem Bereich, in dem die Faserstoffbahn aufgerollt wird, das hergestellte Zwischenprodukt und das herzustellende Endprodukt durch die Verwendung von Wickel-, Umroll- und Konvertierungsmaschinen mechanisch hoch belastet wird. Insbesondere bei der Herstellung von Zigarettenpapier entstehen hohe mechanische Belastungen an dem ver- wendeten Zigarettenpapier, die teilweise auch durch das niedrige Flächengewicht und durch den Einsatz von Wickelmaschinen bedingt werden.
Durch eine bessere Trocknung, d. h. auf eine Restfeuchtegehalt von 1 bis 20 %, lässt sich die Effizienz für alle Papiersorten steigern. Ein höheres Wasserrück- haltevermögen, d. h. 1 bis 25 %, ergibt einen positiven Einfluss auf die Rückbefeuchtung, die im Herstellungsprozess geringer ist, sowie auf die Bedruckbarkeit der hergestellten Faserstoffbahn. Ein weiterer Vorteil für alle Papiersorten ist der höhere Weißgrad bzw. die mit um bis zu 15 Helligkeitspunkte höheren optischen Werte, die bei der Herstellung aller Formen von Papier und Pappe mit oder ohne weiße Decklage hervorzuheben sind. Durch den Einsatz der Fiber-Loading-Technologie werden auch die optischen Werte, beispielsweise bei Einsatz von De- inkingwasser, um bis zu 15 Helligkeitspunkte verbessert.
Ein anderer Vorteil des Fiber Loading besteht bei den oben aufgeführten Pa- piersorten darin, dass für Spezialanwendungen eine Kalandrierung vorgesehen ist und hierbei durch die Anwendung des Fiber Loading das sogenannte Blackening (Schwarzsatinage) durch die Einlagerung von FL-Partikeln in, um und an der Faser unterdrückt und eliminiert wird.
Durch den Einsatz von Rauchgas lassen sich die Kohlendioxid-Emissionen einer Papierfabrik reduzieren, indem das in dem Rauchgas enthaltene Kohlendioxid für den Faserbeladungsprozess eingesetzt wird. Auf der anderen Seite entsteht durch den Einsatz des in dem Rauchgas enthaltenen Kohlendioxids der Vorteil, dass Transport und Lagerung verflüssigten Kohlendioxids eingespart werden.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteran- Sprüchen, der Beschreibung sowie der Zeichnung.
Das gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte Rauchgas hat beispielsweise einen Kohlendioxid-Anteil zwischen 2 und 30 %. Das Rauchgas kann vor dem Einbringen in den Fiber-Loading-Prozess gereinigt werden kann, bei- spielsweise mit einer Waschanlage, wie sie in der DE 101 20 637 A1 [Abschnitte 0010 - 0011, Waschturm 14 in der einzigen Figur und zugehörige Beschreibung] beschrieben ist.
Von Vorteil ist es, wenn während des Aufladens oder Beiadens der Faserstoffsus- pension mit Calciumcarbonat eine Mahlenergie im Bereich zwischen 0,1 und 300 kWh je Tonne Fasertrockenstoff eingebracht wird. Vorzugsweise kann die Beladung und die Mahlung in separaten und eigenständigen Prozessschritten einem in einem Apparat durchgeführt werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird als Ausgangsmaterial wäss- riges Faserstoff material, insbesondere wässriger Faserstoff, von 0,1 bis 20 % Konsistenz, vorzugsweise zwischen 2 und 8 %, eingesetzt.
Erfindungsgemäß wird als Füllstoff vorzugsweise Caiciumhydroxid in das wässrige Faserstoffmaterial, insbesondere den Faserstoff, eingemischt, wobei dieses einen Feststoffanteil zwischen 0,01 und 60 % hat. Gemäß der Erfindung ist auch der Einsatz eines anderen Ausgangsstoffs als Caiciumhydroxid oder Calciumoxid zur Bildung des Füllstoffs möglich.
Das Caiciumhydroxid wird durch einen statischen Mischer oder durch eine Vorlagebütte zugemischt. Mit Vorteil wird das Kohlendioxid in eine feuchte Faserstoffsuspension mit einer bevorzugten Konsistenz von 0,1 bis 60 % entsprechend den Reaktionsparametem eingemischt. Dabei fällt Calciumcarbonat in einer Kohlendioxid-Gasatmosphäre aus.
Gemäß der Erfindung wird gleichzeitig mit dem Beladungsvorgang (Fiber Loading) der Mahlvorgang in einem Apparat, dem Kristallisator, durchgeführt; dabei wird eine Mahlenergie eingesetzt, die im Bereich zwischen 0,1 und 300 kWh je Tonne Fasertrockenstoff liegt; dabei ist eine kurze Reaktionszeit des Calciumhydroxids mit dem Kohlendioxid wichtig. Die Energieeinbringung, d. h. die Wärmemenge bzw. die Aufheizung der Faserstoffsuspension zur Herstellung von Kristallen in verschiedener Form, ist für die Erfindung wichtig.
Als Ausgangsmaterial dient je nach Anwendung der jeweiligen Reaktionsmaschine wässriger Faserstoff mit einem Faseranteil zwischen 0,01 und 60 %.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass als Reaktor ein statischer Mischer, ein Refiner, ein Disperger und/oder ein Fluffer- FLPCC-Reaktor zum Einsatz kommt, wobei der Faserstoffgehalt, insbesondere der Fasergehalt, bei einem statischen Mischerzwischen 0,01 und 15 %; bei einem Refiner (Mahlmaschine) zwischen 2 bis 8 % (Niedrig-Konsistenzmahlung) und zwischen 20 bis 35 % (Hoch-Konsistenzmahlung) und bei einem Disperger zwischen 2 und 40 % und bei einem Fluffer-FLPCC-Reaktor zwischen 15 und 60 % beträgt.
Erfindungsgemäß wird vorgesehen, dass das Verdünnungswasser vor, während oder nach der Zugabe von Kohlendioxid oder Caiciumhydroxid oder Calciumoxid zugeführt wird. Dabei fällt Calciumcarbonat bei der Einmischung von Kohlendioxid in eine Calciumhydroxid-Lösung oder -Suspension aus. Die Fällungsreaktion findet umgekehrt genauso statt, wenn Caiciumhydroxid in unter einer Kohlendioxid- Atmosphäre stehendes Wasser zugeführt wird. Dabei kann vor, während oder nach der Zugabe von Kohlendioxid bzw. von Caiciumhydroxid Verdünnungswasser zugegeben werden. Mit Vorteil wird für die Fällungsreaktion ein Energieaufwand zwischen 0,3 und 8 kWh/t eingesetzt, insbesondere zwischen 0,5 und 4 kWh/t, wenn keine Mahlmaschine zum Einsatz kommt.
Ebenso lässt sich vorsehen, dass die Prozesstemperatur zwischen -15 und 120 C, insbesondere zwischen 20 und 90 °C, beträgt.
Erfindungsgemäß lassen sich rhomboedrische, skalenohedrische und kugelförmige Kristalle erzeugen.
Vorteilhaft haben die Kristalle Abmessungen zwischen 0,05 und 5 μm, insbesondere zwischen 0,3 und 2,5 μm. Es lassen sich statische und/oder bewegliche, insbesondere rotierende, Mischelemente einsetzen. Das Verfahren wird mit Vorteil in einem Druckbereich zwischen 0 und 15 bar, insbesondere zwischen 0 und 6 bar, durchgeführt. Dabei liegt der pH-Wert vorteilhaft zwischen 6 und 10, insbesondere zwischen 6,5 und 8,5. Mit Vorteil liegt die Reaktionszeit zwischen 0,05 Sekunden Minuten und 1 Minute, insbesondere zwischen 0,05 und 10 Sekunden.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung, in der Maschinen zum Be- laden der Faserstoffsuspension mit Calciumcarbonat vorhanden sind. Diesen wird Kohlendioxid enthaltendes Rauchgas zugeführt. Den Maschinen ist eine Entgasungsanlage zum Entfernen überschüssigen Gases nachgeordnet. Die Anordnung der Maschinen ist grundsätzlich aus den oben aufgeführten Dokumenten bekannt.
In einer Weiterbildung der Vorrichtung ist vorgesehen, dass das Rauchgas aus einer Verbrennungsanlage, insbesondere einem Gasmotor oder einer Gasturbine, zuführbar ist.
Mit Vorteil umfasst die Entgasungsanlage eine Bütte mit einem Rührwerk, einen Drucksortierer, eine Entlüftungspumpe, einen Zyklon, einen Cleaner (Hochzyklon) und/oder einen Dekulator. Von Vorteil ist eine Weiterbildung der Erfindung, in der der Entgasungsanlage in Verarbeitungsrichtung der Faserstoffsuspension eine Zwischenbütte nachgeordnet ist.
Nachstehend wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel anhand der einzigen Figur näher beschrieben. Diese zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zum Beladen einer Faserstoffsuspension.
Eine Faserstoffsuspension 1 (Figur) wird in einer hier nicht im einzelnen darge- stellten Anordnung 2 von Maschinen für den Faserbeladungsprozess zugeführt. Ebenso wird der Anordnung 2 auch Rauchgas 3 aus einem Vorratsbehälter 4 über eine Gaspumpe 5 zugeführt. Das Rauchgas 3 stammt beispielsweise aus einem Kraftwerk, einer Verbrennungsmaschine, einem Verbrennungsmotor, einem Kessel oder dg
Aus der Anordnung 2 wird die Faserstoffsuspension 1 , die aus dem Rauchgas 3 Kohlendioxid aufgenommen hat, zu einer Entgasungsanlage 6 weitergeleitet, in der der Faserstoffsuspension 1 das nicht von ihr aufgenommene Kohlendioxid und das nicht verwertbare Restgas wieder entzogen werden. Anschließend wird die Faserstoffsuspension 1 zu einer Zwischenbütte 7 weitergeleitet. Die Zwischenbütte 7 dient beispielsweise zur Zwischenlagerung der Faserstoffsuspension 1, bevor diese zu einem Stoffauflauf einer Papiermaschine oder einer anderen Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn weitergeleitet wird. Bezugszeichenliste
1 Faserstoffsuspension
2 Anordnung
3 Rauchgas
4 Vorratsbehälter
5 Gaspumpe
6 Entgasungsanlage
7 Zwischenbütte

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Beladen einer Faserstoffsuspension (1) mit Zellulosefasern mit Calciumcarbonat mit den folgenden Verfahrensschritten, - Einbringen von Caiciumhydroxid in flüssiger oder trockener Form oder von Calciumoxid in die Faserstoffsuspension (1), - Einbringen eines Kohlendioxid enthaltenden Rauchgases (3) in die Faser- Stoffsuspension (1), - Ausfällen von Calciumcarbonat durch das in dem Rauchgas (3) enthaltene Kohlendioxid und - Entfernen überschüssigen Rauchgases (3) nach dem Beladungsvorgang.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Rauchgas (3) mit einem Anteil von Kohlendioxid zwischen 2 und 30 % in die Faserstoffsuspension (1) eingebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mahlenergie im Bereich zwischen 0,1 und 300 kWh je Tonne Fasertrockenstoff eingebracht wird, wobei die Beladung und die Mahlung in einem Apparat (42) durchgeführt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, - 2 -
dass als Ausgangsmaterial wässriges Faserstoff material, insbesondere wässriger Faserstoff, von 0,1 bis 20 % Konsistenz, vorzugsweise zwischen 2 und 6 %, eingesetzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Caiciumhydroxid durch einen statischen Mischer (16) oder durch eine Vorlagebütte eingemischt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Reaktor ein statischer Mischer, ein Refiner (80), ein Disperger und/oder ein Fluffer-FLPCC-Reaktor zum Einsatz kommt, wobei der Faser- stoffgehalt, insbesondere der Fasergehalt, bei einem statischen Mischer zwischen 0,01 und 15 %; bei einem Refiner und bei einem Disperger zwischen 2 und 40 % und bei einem Fluffer-FLPCC-Reaktor zwischen 15 und 60 % beträgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Verdünnungswasser vor, während oder nach der Zugabe von Kohlendioxid oder Caiciumhydroxid oder Calciumoxid zugeführt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für die Fällungsreaktion ein Energieaufwand zwischen 0,3 und 8 kWh/t, insbesondere zwischen 0,5 und 4 kWh/t verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozesstemperatur zwischen -15 und 120 °C, insbesondere zwischen 20 und 90 °C, beträgt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass rhomboedrische, skalenohedrische und kugelförmige Kristalle erzeugt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kristalle Abmessungen zwischen 0,05 und 5 μm, insbesondere zwischen 0,3 und 2,5 μm, haben.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass statische und/oder bewegliche, insbesondere rotierende, Mischelemente (68) eingesetzt werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es in einem Druckbereich zwischen 0 und 15 bar, insbesondere zwischen 0 und 6 bar, durchgeführt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass es bei einem pH-Wert zwischen 6 und 10, insbesondere zwischen 6,5 und 8,5, durchgeführt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionszeit zwischen 0,05 Sekunden und 1 Minute liegt, insbesondere zwischen 0,05 und 10 Sekunden. 4 -
16. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Anordnung (2) von Maschinen zum Beladen der Faserstoffsus- pension (1) mit Calciumcarbonat aufweist, denen Kohlendioxid enthaltendes Rauchgas (3) zuführbar ist und dass den Maschinen eine Entgasungsanlage (6) zum Entfernen überschüssigen Gases nachgeordnet ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Rauchgas (3) aus einer Verbrennungsanlage, insbesondere einem Gasmotor oder einer Gasturbine, zuführbar ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Entgasungsanlage (6) eine Bütte mit einem Rührwerk, einen Drucksortierer, eine Entlüftungspumpe, einen Zyklon, einen Cleaner (Hochzyklon) und/Oder einen Dekulator umfasst.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Entgasungsanlage (6) in Verarbeitungsrichtung der Faserstoffsuspension (1) eine Zwischenbütte (7) nachgeordnet ist.
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