WO2005056918A1 - Verfahren zum beladen einer faserstoffsuspension und anordnung zur durchführung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zum beladen einer faserstoffsuspension und anordnung zur durchführung des verfahrens Download PDF

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WO2005056918A1
WO2005056918A1 PCT/EP2004/053263 EP2004053263W WO2005056918A1 WO 2005056918 A1 WO2005056918 A1 WO 2005056918A1 EP 2004053263 W EP2004053263 W EP 2004053263W WO 2005056918 A1 WO2005056918 A1 WO 2005056918A1
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fibrous
paper
fiber
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PCT/EP2004/053263
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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

Definitions

  • the invention relates to a method for loading a cellulose fiber-containing fiber suspension with calcium carbonate.
  • calcium carbonate is precipitated. This process is already described, for example, in DE 101 13 998 A1.
  • the calcium carbonate is mostly precipitated in the form of rhombohedral or scalalenohedral crystals.
  • this object is achieved by a method with the following method steps:
  • Either the calcium oxide or calcium hydroxide is introduced into water in which carbon dioxide has already been dissolved or is still present as a gas, ie in a carbon dioxide atmosphere or vice versa, the carbon dioxide is introduced into a suspension and / or solution of calcium hydroxide.
  • the invention provides a method according to which spherical collections of these crystals are formed based on rhombohedral or cubic crystals.
  • the crystals have a diameter of up to 5 ⁇ m. They take up a large volume and therefore allow paper to be produced with high volume or low density, while at the same time containing a high proportion of calcium carbonate in the paper.
  • the proportion of calcium carbonate can be up to 50%.
  • the agglomerations themselves take up a lot of space inside the pulp fibers and push them apart, which leads to a reduction in the density of the pulp suspension and the paper web to be produced from it.
  • the fiber loading process makes it possible to precipitate filler (calcium carbonate) directly in the stock preparation of a paper mill, which is evenly distributed and deposited on, in and between the paper fibers, and to simultaneously subject the treated fiber material to a grinding treatment during the precipitation process.
  • the grinding energy is between 0.1 and 300 kW / h per ton of dry paper.
  • the fiber loading technology is on all types of paper can be used, for example on all types of copy and printing paper, all types of coating paper, all types of newsprint, all types of cigarette papers, all types of B&P papers, sack kraft papers and all types of filter papers.
  • the process according to the invention preferably runs at temperatures between 20 and From 60 ° C.
  • FLPCC precipitated calcium carbonate
  • the filler material used in other manufacturing processes is replaced by the filler material produced using the fiber loading process technology.
  • the field of application of the filler produced with the fiber loading process technology extends to paper manufacture and to the fields of application of all types of paper, including cigarette papers, filter papers, sack kraft papers, cardboard and packaging papers, which have a filler content between 1 and 60% or which have a white top layer with a filler content between 1 and 60%.
  • the field of application of the invention is not restricted to the use of these fillers in paper-producing processes; the invention can be used in any paper-making or auxiliary process including pulping. If a fiber suspension is treated with fiber loading technology in papermaking, a completely new product results which has new and improved properties compared to the products known on the market.
  • the process described below makes it possible to precipitate filler (calcium carbonate) directly during stock preparation in a paper mill, which is exclusively evenly distributed and deposited on and in the fibrous material, in particular the paper fiber.
  • a constant content of calcium hydroxide is set or regulated in the feed system of the fiber loading device.
  • the calcium hydroxide can be fed directly into a pulp dissolver.
  • the press filtrate can be returned to the pulping system. Calcium hydroxide that does not accumulate on or in the fibers is returned to the upstream processes.
  • the invention comprises a method according to which the fiber suspension is introduced into a press arrangement for pressing out a filtrate.
  • the filtrate is then at least partially returned to an arrangement for dissolving the pulp suspension, i.e. that is, in an input-side storage vessel, for example in a storage container.
  • the calcium hydroxide is at least partially added to the arrangement for dissolving the fibrous material.
  • a pH between 6 and 11.5, in particular between 8.5 and 10.5 is maintained.
  • Calcium hydroxide in aqueous or in dry form or calcium oxide is mixed into the aqueous paper pulp in a range between 0.01 and 60% of the solid content present.
  • a mixing device in particular a static mixer, a feed box or a Substance dissolving system used.
  • the reactivity of the calcium hydroxide is between 0.01 and 10 minutes, preferably between 1 second and 3 minutes. Dilution water is mixed in according to the specified reaction parameters.
  • the invention relates to a method in which a mixing device, in particular a static mixer, a refiner, a disperger and / or a fluffer FLPCC reactor, is used as the reactor, the fiber content, in particular the paper content, in the case of a mixing device, in particular a static mixer, between 0.01 and 15%; is between 2 and 40% for a refiner and a disperser, in particular between 2 and 8% for an LC grinding and between 20 and 35% for an HC grinding, and between 15 and 60% for a Fluffer-FLPCC reactor ,
  • Static and / or movable, in particular rotating, mixing elements are used to produce a fibrous suspension loaded with calcium carbonate.
  • the response time here is between 0.01 and 60 seconds, in particular between 0.05 and 10 seconds.
  • the invention also relates to an arrangement for performing one of the methods described above.
  • the reactor is a crystallizer, a refiner (grinding machine), a disperger and / or a fluffer-FLPCC reactor.
  • an additional mixing device in particular a static mixer, is present in front of a dewatering screw, in which the Fiber suspension is mixed with calcium hydroxide.
  • the filtrate of the fibrous suspension obtained in the dewatering screw can be partly recycled via a line to a storage tank or another upstream device for processing the fibrous suspension and or partly as dilution water after the mixing device, in particular the static mixer , the refiner, the disperser and / or the fluffer FLPCC reactor is added
  • an additional washing device for cleaning the fiber suspension is arranged after the crystallizer.
  • Fig. 1 shows a first diagram of the preparation of a fiber suspension for use in a machine for producing a fibrous web
  • FIG. 2 shows a sketch of agglomerations of calcium carbonate crystals distributed within fibers of the fibrous material.
  • a pipeline system 1 (FIG. 1) is provided for a fiber suspension and is equipped with control valves 2, 3.
  • the control valve 2 is arranged in a line 4, via which the pipeline system 1 is connected to a mixing device 5, in particular a static mixer.
  • a mixing device 5 dilution water is supplied via a valve.
  • the mixing device 5 is followed by a chest 7 or a container for storing the fiber suspension in the flow direction of the fiber suspension.
  • the pulp suspension is pumped out of the chest 7 via a pump 8 to a further mixing device 9.
  • the mixing device 9 is also supplied with dilution water via a valve 10.
  • the inflow of a suspension of calcium hydroxide is controlled via a valve 11, which is attached in a line 12.
  • a preparation device 13 in which solid calcium oxide or calcium hydroxide is introduced into water.
  • the preparation device 13 is supplied with water via a line 14 with a valve 15.
  • the suspension generated in the preparation device 13 is introduced into the line 12 via a pump 16.
  • a pulp suspension mixed with calcium hydroxide thus flows from the mixing device 9 into a line 17 with a valve 18 to a dewatering screw 19, in which water is withdrawn from the pulp suspension, which water is returned, for example via a line 20, to the mixing device 5 as dilution water.
  • the water withdrawn in the dewatering screw 19 can also be passed to a storage container 21 for the fiber suspension, or it is returned to the mixing device 9.
  • the pH value in the units upstream of the dewatering screw 19 can be increased and regulated by the backflow of water containing calcium hydroxide.
  • the fiber suspension passes through a line 22 to a leveling screw 23 in order to even out the fiber suspension.
  • a vessel 25 (crystallizer) is arranged downstream of this in the flow direction via a line 24. This is connected to a carbon dioxide reservoir 30 via a line 29 equipped with valves 26, 27 and a pump 28 for supplying carbon dioxide. From this, carbon dioxide is introduced into the crystallizer 25 in order to produce the desired precipitation reaction of calcium hydroxide and carbon dioxide to form calcium carbonate as a filler in the fibers of the fibrous material.
  • the carbon dioxide storage container 30 is additionally connected to the leveling screw 23 via a further line 31 branching off from line 29 and equipped with a valve 32. As a result, carbon dioxide can also be introduced into this in order to at least partially carry out the precipitation reaction there.
  • the line 29 is also connected via a further valve 33 to a mixing device 34, in particular a static mixer. This serves to add further carbon dioxide to the fibrous material suspension flowing out of the crystallizer 25 via a line 36 provided with a valve 35.
  • the fiber suspension flows out of the mixing device 34 into a mixing container 37.
  • a storage container or machine 38 can be arranged which additionally serves as a filtration device.
  • calcium carbonate-enriched filtrate is returned to the storage tank 7 or to another upstream unit for the treatment of the dilution water or the fiber suspension.
  • the mixing container 37 is equipped with a rotor 39 for mixing the fiber suspension.
  • the fiber suspension either flows directly from the mixing device 34 to a headbox of a paper machine or is subjected to a further mechanical treatment, for example in a refiner feed chest.
  • the mixing container 37 can also be fed from the pipeline system 1 via the valve 3 and a line 40 in which this is attached, fiber suspension which has not yet been subjected to calcium hydroxide or calcium carbonate.
  • Dilution water mixed with process water flows from the container 21 via a line 43, a pump 44 and a valve 45 to the crystallizer 25.
  • Spherical agglomerations 49 of calcium carbonate crystals which form the .alpha. Form within the fibers 46, 47, 48 (FIG. 2) of the fiber material during the crystallization process, in particular if this takes place at temperatures in the range between 20 and 60.degree Increase the volume of the fibers 46, 47, 48 and cause a fibrous web with a high volume to be created.

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Abstract

Ein Verfahren zum Beladen einer Zellulosefasern enthaltenden Faserstoffsuspen­sion mit Calciumcarbonat weist die folgenden Verfahrensschritte auf: - Einbringen von Calciumhydroxid in flüssiger oder trockener Form oder von Cal­ciumoxid in die Faserstoffsuspension, - Einbringen von gasförmigem Kohlendioxid in die Faserstoffsuspension und - Ausfällen von Calciumcarbonat in kugelförmigen Agglomerationen (49) von Kristallen durch das Kohlendioxid. Hierzu wird auch eine Anordnung zum Be­laden der Faserstoffsuspension mit Zellulosefasern geschaffen.

Description

Voith Paper Patent GmbH Akte: PP11785 WO
89510 Heidenheim/Brenz "FL-Kugelförmige Form"
Verfahren zum Beladen einer Faserstoffsuspension und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Beladen einer Zellulosefasem enthaltenden Faserstoffsuspension mit Calciumcarbonat.
Wenn eine Faserstoffsuspension nach der Fiber-Loading-Technologie behandelt wird, wird Calciumcarbonat ausgefällt. Dieser Prozess wird beispielsweise bereits in der DE 101 13 998 A1 beschrieben. Das Calciumcarbonat wird meistens in Form von rhomboedrischen oder skalenohedrischen Kristallen ausgefällt.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines mit Calciumcarbonat beladenen Faserstoffs zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den folgenden Verfahrensschritten gelöst:
- Einbringen von Calciumhydroxid in flüssiger oder trockener Form oder von Cal- ciumoxid in die Faserstoffsuspension, - Einbringen von gasförmigem Kohlendioxid in die Faserstoffsuspension und
- Ausfällen von Calciumcarbonat in kugelförmigen Agglomerationen von Kristallen durch das Kohlendioxid.
Dabei wird entweder das Calciumoxid oder Calciumhydroxid in Wasser einge- bracht, in dem bereits Kohlendioxid gelöst ist oder noch als Gas vorhanden ist, d. h. in einer Kohlendioxid-Atmosphäre oder umgekehrt wird das Kohlendioxid in eine Suspension und/oder Lösung von Calciumhydroxid eingebracht. Durch die Erfindung wird ein Verfahren geschaffen, gemäß dem, basierend auf rhomboedrischen oder kubischen Kristallen kugelförmige Ansammlungen dieser Kristalle entstehen. Die Kristalle haben einen Durchmesser von bis zu 5 μm. Sie nehmen ein großes Volumen ein und gestatten es daher, Papier mit hohem Volu- men oder niedriger Dichte zu erzeugen, wobei gleichzeitig ein hoher Anteil von Calciumcarbonat in dem Papier enthalten ist. Der Anteil des Calciumcarbonats kann bis zu 50 % betragen. Die Agglomerationen nehmen selber viel Platz im Inneren der Zellstofffasern ein und drängen diese auseinander, was zur Verringerung der Dichte der Faserstoffsuspension und der aus ihr zu erzeugenden Pa- pierbahn führt.
Der Fiber-Loading-Prozess erlaubt es, direkt in der Stoffaufbereitung einer Papierfabrik Füllstoff (Calciumcarbonat) auszufällen, das an, in und zwischen den Papierfasern gleichmäßig verteilt und angelagert ist, sowie den behandelten Fa- serstoff gleichzeitig während des Ausfällungsprozesses einer Mahlbehandlung zu unterziehen. Die Mahlenergie beträgt zwischen 0,1 und 300 kW/h je Tonne Papiertrockenstoff.
'"' Gegenüber herkömmlichen Prozessen zur Herstellung einer Faserstoffsuspension kann erfindungsgemäß kostengünstiges Verfahren geschaffen werden, beim dem Refinerenergie eingespart wird. Es werden eine bessere Entwässerung, bessere Trocknung, ein hoher Füllstoffgehalt, etc. gewährleistet. Die Fiber-Loading-Tech- nologie ist auf alle Papiersorten anwendbar, beispielsweise auf Kopier- und Druckpapier aller Art, Streichpapier aller Art, Zeitungsdruckpapier aller Art, Ziga- rettenpapier aller Art, B&P-Papiere aller Art, Sackkraftpapiere und alle Arten von Filterpapieren. Der erfindungsgemäße Prozess läuft vorzugsweise bei Temperaturen zwischen 20 und 60 °C ab.
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren beschrieben, um gefälltes, mit Faserstoff beladenes Calciumcarbonat (FLPCC = fiber loaded precipitated calcium carbonate) herzustellen, insbesondere für die Zellstoffherstelluπg oder für die Zellstoffverwendung bei der Papierherstellung. Der zu beladende Faserrohstoff wird bei- spielsweise aus Recycling-Papier, aus DIP (= Deinked Paper), aus Sekundärfaserstoff, gebleichtem oder ungebleichtem Zellstoff, Holzstoff jeglicher Art, jeglichem Papierrohzellstoff, gebleichtem oder ungebleichtem Sulfatzellstoff, Fertig- stoffausschuss, Leinen-, Baumwoll- und /oder Hanffasern (vorwiegend für Zigaret- tenpapier eingesetzt) und/oder jeglichem anderen Papierrohstoff hergestellt, der in einer Papiermaschine Verwendung findet.
Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich unabhängig davon einsetzen, ob das Endprodukt Füllstoff enthält, der durch einen Fällungsprozess in einem Batch- reaktor oder durch einen Mahlprozess (GCC = ground calcium carbonate) hergestellt wurde, oder bei dem Talk, Silicium, Titandioxid (TiO2) zum Einsatz kommen.
Bei dem nachfolgend beschriebenen FLPCC -Prozess mit Erzeugung kugelförmiger Kristallagglomerationen wird das bei anderen Herstellungsverfahren einge- setzte Füllstoffmaterial durch das mit der Fiber-Loading-Prozesstechnologie hergestellte Füllstoffmaterial ersetzt. Das Anwendungsgebiet des mit der Fiber-Loa- ding-Prozesstechnologie hergestellten Füllstoffs erstreckt sich auf die Papierherstellung und auf die Anwendungsgebiete aller Papiersorten, einschließlich Zigarettenpapieren, Filterpapieren, Sackkraftpapieren, Pappe und Verpackungspa- pieren, die einen Füllstoffgehalt zwischen 1 und 60 % besitzen oder die eine weiße Deckschicht mit einem Füllstoffgehalt zwischen 1 und 60 % aufweisen.
Das Einsatzgebiet der Erfindung ist nicht auf die Verwendung dieser Füllstoffe in papiererzeugenden Prozessen beschränkt; die Erfindung kann in jedem papierer- zeugenden Prozess oder Hilfsprozess einschließlich der Zellstoffherstellung verwendet werden. Wird eine Faserstoffsuspension bei der Papierherstellung mit der Fiber-Loading-Technologie behandelt, resultiert ein vollkommen neues Produkt, das neue und verbesserte Eigenschaften gegenüber den auf dem Markt bekannten Produkten hat. Der nachfolgend beschriebene Prozess erlaubt es, direkt bei der Stoffaufbereitung in einer Papierfabrik Füllstoff (Calciumcarbonat) auszufällen, der ausschließlich an und in dem Faserstoff, insbesondere der Papierfaser, gleichmäßig verteilt und angelagert ist. Durch den Einsatz eines zusätzlichen Waschvorgangs nach dem Kristallisationsvorgang in einem Kristallisator und /oder vor einem Mahlprozess und/oder nach dem Mahlprozess und/oder vor der Stoffauflaufbütte oder vor der Zuführung zur Papiermaschine wird erreicht, dass nur der Füllstoff, der nicht an oder in den Fa- sern abgelagert ist, d. h. freies gefälltes Calciumcarbonat, wird ausgewaschen. Die Fasern selber, die innen und außen mit Füllstoff versehen sind, verlieren diesen durch den Waschvorgang und die Rückführung des Pressenfiltrates nicht, so dass die positiven Effekte der Fiber-Loading-Technologie bestehen bleiben.
Durch den Einsatz einer Rückführung des Pressenfiltrates zu einer Vorlagebütte oder einer anderen eingangsseitigen Speicheranordnung wird erreicht, dass ein konstanter Gehalt an Calciumhydroxid im Zuführsystem der Fiber-Loading-Ein- richtung eingestellt oder eingeregelt wird. Das Calciumhydroxid kann unmittelbar in einem Faserstoffauflöser zugeführt werden. Das Pressenfiltrat lässt sich in das Stoffauflösesystem zurückführen. Calciumhydroxid, das sich nicht an oder in den Fasern anlagert, wird den vorgeschalteten Prozessen wieder zugeführt.
Insbesondere umfasst die Erfindung ein Verfahren, gemäß dem die Faserstoff- Suspension in eine Pressenanordnung zum Auspressen eines Filtrates eingebracht wird. Anschließend wird das Filtrat wenigstens teilweise in eine Anordnung zum Auflösen der Faserstoffsuspension zurückgeführt, d. h., in ein eingangs- seitiges Speichergefäß, beispielsweise in eine Vorlagebütte. Das Calciumhydroxid wird wenigstens teilweise in der Anordnung zum Auflösen des Faserstoffs zuge- fügt. Im kompletten Stoffauflösesystem, d. h., in der Anordnung zum Auflösen des Faserstoffs, wird ein pH-Wert zwischen 6 und 11 ,5, insbesondere zwischen 8,5 und 10,5, aufrechterhalten.
Calciumhydroxid in wässriger oder in trockener Form oder Calciumoxid wird in einem Bereich zwischen 0,01 und 60 % des vorhandenen Feststoffanteils in den wässrigen Papierfaserstoff eingemischt. Für den Mischvorgang wird eine Misch- vorrichtuπg, insbesondere ein statischer Mischer, eine Vorlagebütte oder ein Stoffauflösesystem eingesetzt. Die Reaktivität des Caiciumhydroxids liegt zwischen 0,01 und 10 Minuten, vorzugsweise zwischen 1 Sekunde und 3 Minuten. Gemäß vorgegebenen Reaktionsparametern wird Verdünnngswasser eingemischt.
Die Erfindung bezieht sich in einer vorteilhaften Ausgestaltung auf ein Verfahren, bei dem als Reaktor eine Mischvorrichtung, insbesondere ein statischer Mischer, ein Refiner, ein Disperger und/oder ein Fluffer-FLPCC-Reaktor zum Einsatz kommt, wobei der Faserstoffgehalt, insbesondere der Papiergehalt, bei einer Mischvorrichtung, insbesondere einem statischen Mischer, zwischen 0,01 und 15 %; bei einem Refiner und bei einem Disperger zwischen 2 und 40 %, insbesondere bei einer LC-Mahlung zwischen 2 und 8 % und bei einer HC-Mahlung zwischen 20 und 35 %, sowie bei einem Fluffer-FLPCC-Reaktor zwischen 15 und 60 % beträgt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass für die Fällungsreaktion ein Energieaufwand zwischen 0,3 und 8 kWh/t, insbesondere zwischen 0,5 und 4 kWh/t, verwendet wird.
Zur Herstellung einer mit Calciumcarbonat beladenen Faserstoffsuspension werden statische und/oder bewegliche, insbesondere rotierende, Mischelemente eingesetzt.
Hierbei liegt die Reaktionszeit zwischen 0,01 und 60 Sekunden, insbesondere zwischen 0,05 und 10 Sekunden.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Anordnung zur Durchführung eines der oben beschriebenen Verfahren. In dieser ist der Reaktor ein Kristallisator, ein Refiner (Mahlmaschine), ein Disperger und/oder ein Fluffer-FLPCC-Reaktor.
Von Vorteil ist es, wenn vor einer Entwässerungsschnecke eine zusätzliche Mischvorrichtung, insbesondere ein statischer Mischer, vorhanden ist, in dem die Faserstoffsuspension mit Calciumhydroxid vermischt wird.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in der Entwässerungsschnecke gewonnenes Filtrat der Faserstoffsuspension über eine Leitung zu einer Vorlagebütte oder eine andere vorgelagerte Einrichtung zur Aufbereitung der Faserstoffsuspension zum Teil zurückführbar ist und oder als Verdünnungswasser zum Teil nach der Mischvorrichtung, insbesondere dem statischer Mischer, dem Refiner, dem Disperger und/oder dem Fluffer-FLPCC-Reaktor zugesetzt wird
Ebenso lässt sich mit Vorteil vorsehen, dass nach dem Kristallisator eine zusätzliche Wascheinrichtung zur Reinigung der Faserstoffsuspension angeordnet ist.
Nachstehend wird die Erfindung in Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Schema die Aufbereitung einer Faserstoffsuspension zum Einsatz in einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn und
Fig. 2 eine Skizze mifinnerhalb von Fasern des Faserstoffs verteilten Agglo- merationen von Calciumcarbonat-Kristallen.
Für eine Faserstoffsuspension ist ein Rohrleitungssystem 1 (Fig. 1) vorgesehen, das mit Steuerventilen 2, 3 ausgestattet ist. Das Steuerventil 2 ist in einer Leitung 4 angeordnet, über die das Rohrleitungssystem 1 mit einer Mischvorrichtung 5, insbesondere einem statischen Mischer, verbunden ist. In der Mischvorrichtung 5 wird über ein Ventil 6 Verdünnungswasser zugeführt. Der Mischvorrichtung 5 ist in Fliessrichtung der Faserstoffsuspension eine Bütte 7 oder ein Behälter zur Bevorratung der Faserstoffsuspension nachgeordnet. Aus der Bütte 7 wird die Faser- stoffsuspension über eine Pumpe 8 zu einer weiteren Mischvorrichtung 9 ge- pumpt. Auch der Mischvorrichtung 9 wird über ein Ventil 10 Verdünnungswasser zugeführt. Ebenso wird über ein Ventil 11, das in einer Leitung 12 angebracht ist, der Zufluss einer Suspension von Calciumhydroxid gesteuert. Dieses wird von einer Zubereitungsvorrichtung 13 zur Verfügung gestellt, in der festes Calciumoxid oder Calciumhydroxid in Wasser eingebracht wird. Hierzu wird der Zubereitungsvorrichtung 13 über eine Leitung 14 mit einem Ventil 15 Wasser zugeleitet. Die in der Zubereitungsvorrichtung 13 erzeugte Suspension wird über eine Pumpe 16 in die Leitung 12 eingeleitet.
Aus der Mischvorrichtung 9 strömt somit eine mit Calciumhydroxid versetzte Faserstoffsuspension in eine Leitung 17 mit einem Ventil 18 zu einer Entwässerungsschnecke 19, in der der Faserstoffsuspension Wasser entzogen wird, das beispielsweise über eine Leitung 20 zu der Mischvorrichtung 5 als Verdünnungswasser zurückgeführt wird. Alternativ oder zusätzlich kann das in der Entwässerungsschnecke 19 entzogene Wasser auch zu einem Vorratsbehälter 21 für die Faserstoffsuspension geleitet werden, oder es wird zu der Mischvorrichtung 9 zurückgeleitet. In allen Fällen lässt sich in den der Entwässerungsschnecke 19 vor- gelagerten Aggregaten der pH-Wert durch den Rückfluss an Calciumhydroxid- haltigem Wasser erhöhen und einregeln.
Aus der Entwässerungsschnecke 19 gelangt die Faserstoffsuspension über eine ~ Leitung 22 zu einer Egalisierschnecke 23, um die Faserstoffsuspension zu ver- gleichmäßigen. Dieser ist in Flussrichtung über eine Leitung 24 ein Gefäß 25 (Kristallisator) nachgeordnet. Dieses ist über eine mit Ventilen 26, 27 und einer Pumpe 28 ausgestattete Leitung 29 zur Zuführung von Kohlendioxid mit einem Kohlendioxid-Vorratsbehälter 30 verbunden. Aus diesem wird Kohlendioxid in den Kristallisator 25 eingeleitet, um die gewünschte Fällungsreaktion von Calcium- hydroxid und Kohlendioxid zur Bildung von Calciumcarbonat als Füllstoff in den Fasern des Faserstoffs zu erzeugen.
Über eine von der Leitung 29 abzweigende weitere Leitung 31 , die mit einem Ventil 32 ausgestattet ist, ist der Kohlendioxid-Vorratsbehälter 30 zusätzlich mit der Egalisierschnecke 23 verbunden. Dadurch lässt sich auch in diese Kohlendioxid einleiten, um bereits dort wenigstens teilweise die Fällungsreaktion auszuführen. Ebenso ist die Leitung 29 über ein weiteres Ventil 33 mit einer Misch Vorrichtung 34, insbesondere einem statischen Mischer, verbunden. Dieser dient dazu, der über eine mit einem Ventil 35 versehene Leitung 36 aus dem Kristallisator 25 herausströmende Faserstoffsuspension weiteres Kohlendioxid zuzusetzen.
Aus der Mischvorrichtung 34 strömt die Faserstoffsuspension in einen Mischbehälter 37. Zwischen der Misch Vorrichtung 34 und dem Mischbehälter 37 kann ein Vorratsbehälter oder Maschine 38 angeordnet sein, der zusätzlich als Filtrations- vorrichtung dient. Von dem Vorratsbehälter 38 aus wird mit Calciumcarbonat an- gereichertes Filtrat in die Vorlagebütte 7 oder in ein anderes vorgelagertes Aggregat zur Aufbereitung des Verdünnungswassers oder der Faserstoffsuspension zurückgeführt. Der Mischbehälter 37 ist mit einem Rotor 39 zum Durchmischen der Faserstoffsuspension ausgestattet. Aus der Mischvorrichtung 34 fließt die Faserstoffsuspension entweder unmittelbar zu einem Stoffauflauf einer Papier- maschine oder wird einer weiteren mechanischen Behandlung unterzogen, beispielsweise in einem Refiner Feed Chest.
Dem Mischbehälter 37 kann von dem Rohrleitungssystem 1 über das Ventil 3 und eine Leitung 40, in der dieses~'angebracht ist, ebenfalls Faserstoffsuspension zu- geführt werden, die noch nicht Calciumhydroxid beziehungsweise mit Calciumcarbonat beaufschlagt ist.
Ferner ist vorgesehen, dass aus der Maschine zur Herstellung der Faserstoffbahn, insbesondere der Papiermaschine, Weißwasser oder Prozesswasser, das bei- spielsweise im Siebbereich der Papiermaschine zurückgewonnen wurde, oder, wie oben bereits dargestellt, Faserstoffsuspension aus der Entwässerungsschnecke 19, dem Behälter 21 zugeführt wird. Diesem wird beispielsweise über eine Leitung 41 mit einem Ventil 42 Verdünnungswasser zugeleitet.
Aus dem Behälter 21 strömt mit Prozesswasser vermischtes Verdünnungswasser über eine Leitung 43, eine Pumpe 44 sowie ein Ventil 45 zu dem Kristallisator 25. Es ergibt sich somit gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Aufbau einer Anordnung zum Beladen der Faserstoffsuspension mit Füllstoff, insbesondere mit Calciumcarbonat, eine Vielzahl von Möglichkeiten, die Zusammensetzung der zu erzeugenden Faserstoffsuspension in verschiedenen Stadien der Herstellung zu beeinflussen.
Innerhalb von Fasern 46, 47, 48 (Fig. 2) des Faserstoffs bilden sich bei dem Kris- tallisationsprozess, insbesondere wenn dieser bei Temperaturen im Bereich zwischen 20 und 60 °C abläuft, kugelförmige Agglomerationen 49 von Calcium- carbonat-Kristallen, die das Volumen der Fasern 46, 47, 48 vergrößern und bewir- ken, dass insgesamt eine Faserstoffbahn mit einem hohen Volumen entsteht.
Bezugszeichenliste
1 Rohrleitungssystem 2 Steuerventil 3 Steuerventil 4 Leitung 5 Mischvorrichtung (statischer Mischer) 6 Ventil 7 Bütte
10 8 Pumpe 9 Mischvorrichtung (statischer Mischer) 10 Ventil 11 Ventil 12 Leitung
15 13 Zubereitungsvorrichtung 14 Leitung 15 Ventil 16 Pumpe 17 Leitung
20 18 Ventil 19 Entwässerungsschnecke 20 Leitung 21 Vorratsbehälter 22 Leitung
25 23 Egalisierschnecke 24 Leitung 25 Gefäß 26 Ventil 27 Ventil
30 28 Pumpe 29 Leitung 30 Kohlendioxid-Vorratsbehälter 31 Leitung 32 Ventil 33 Ventil 34 Mischvorrichtung (statischer Mischer) 35 Ventil 36 Leitung 37 Mischbehälter 38 Vorratsbehälter 39 Rotor
10 40 Leitung 41 Leitung 42 Ventil 43 Leitung 44 Pumpe
15 45 Ventil 46 Faser 47 Faser 48 Faser 49 Agglomerationen

Claims

Voith Paper Patent GmbH Akte: PP11785 WO89510 Heidenheim/Brenz "FL-Kugelförmige Form"Verfahren zum Beladen einer Faserstoffsuspension und Anordnung zur Durchführung des VerfahrensPatentansprüche
1. Verfahren zum Beladen einer Zellulosefasern enthaltenden Faserstoffsuspension mit Calciumcarbonat mit den folgenden Verfahrensschritten: - Einbringen von Calciumhydroxid in flüssiger oder trockener Form oder von Calciumoxid in die Faserstoffsuspension, - Einbringen von gasförmigem Kohlendioxid in die Faserstoffsuspension und - Ausfällen von Calciumcarbonat in kugelförmigen Agglomerationen (49) von Kristallen durch das Kohlendioxid.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Prozesstemperatur zwischen 20 und 60° C beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass kubische oder rhomboedrische Kristalle ausgefällt werden, die sich dann zu den kugelförmigen Agglomerationen (49) zusammenballen.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffsuspension während des Beladungsvorgangs gemahlen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mahlenergie zwischen 0,1 und 300 kWh je Tonne Papiertrockenstoff beträgt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffsuspension vor dem Kristallisationsprozess und/oder vor dem Mahlprozess und/oder während des Mahlprozesses und/oder nach dem Mahlprozess gewaschen wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffsuspension vor dem Einbringen in eine in Flussrichtung der Faserstoffsuspension nachgeordnete Stoffauflaufbütte und/oder in eine Maschine zur weiteren Verarbeitung der Faserstoffsuspension eingebracht wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffsuspension in eine Pressenanordnung (19, 38) zum Auspressen eines Filtrates der Faserstoffsuspension eingebracht wird und dass ein in der Pressenanordnung aus der Faserstoffsuspension erzeugtes Filtrat wenigstens teilweise in eine Anordnung zum Auflösen beziehungsweise zum Verdünnen der Faserstoffsuspension zurückgeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtrat in ein eingangsseitiges Speichergefäß, insbesondere in eine Vorlagebütte (7) und/oder Vorratsbehälter (21 ), zurückgeführt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens in der Anordnung zum Auflösen des Faserstoffs ein pH- Wert zwischen 6 und 11,5, insbesondere zwischen 8,5 und 10,5, aufrechter- halten wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Ausgangsmaterial wässriges Faserstoffmaterial, insbesondere wässriger Papierstoff, von 0,1 bis 20 % Konsistenz, vorzugsweise zwischen 2 und 8 % Konsistenz, eingesetzt wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Calciumhydroxid in das wassrige Faserstoffmaterial, insbesondere den Papierfaserstoff, eingemischt wird, wobei dieses einen Feststoffanteil zwischen 0,01 und 60 % der trockenen Papiermasse hat.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Calciumhydroxid durch eine Mischvorrichtung (5), insbesondere einen statischen Mischer, oder durch eine Vorlagebütte eingemischt wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Calciumhydroxid in einer Reaktionszeit reagiert, die zwischen 0,01 und 10 Minuten, insbesondere zwischen 1 Sekunde und 3 Minuten, liegt.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Verdünnungswasser in die Faserstoffsuspension eingemischt wird, insbesondere vor, während oder nach der Zugabe von Kohlendioxid und/oder Calciumhydroxid oder Calciumoxid.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Reaktor ein Kristallisator (25), ein Refiner (Mahlmaschine), ein Disperger und/oder ein Fluffer-FLPCC-Reaktor zum Einsatz kommt, wobei der Faserstoffgehalt, insbesondere der Papiergehalt, bei einer Mischvorrichtung (5), insbesondere einem statischen Mischer, zwischen 0,01 und 15 %; bei einem Refiner und bei einem Disperger zwischen 2 und 40 %, insbesondere bei einer LC-Mahlung zwischen 2 und 8 % und bei einer HC- Mahlung zwischen 20 und 35 %, sowie bei einem Fluffer-FLPCC-Reaktor zwischen 15 und 60 % beträgt.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 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.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass statische und/oder bewegliche, insbesondere rotierende, Mischele- mente eingesetzt werden.
19. Anordnung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor ein Kristallisator (25), ein Refiner (Mahlmaschine), ein Disperger und/oder ein Fluffer-FLPCC-Reaktor ist.
20. Anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass vor einer Entwässerungsschnecke (19) eine zusätzliche Mischvorrichtung (9), insbesondere ein statischer Mischer, vorhanden ist, in dem die Faserstoffsuspension mit Calciumhydroxid vermischt wird.
21. Anordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass in der Entwässerungsschnecke (19) gewonnenes Filtrat der Faserstoffsuspension über eine Leitung (20) zu einer Vorlagebütte (7), zu einem Vor- ratsbehälter (21 ) und/oder zu einer andere n vorgelagerte n Einrichtung zur Aufbereitung der Faserstoffsuspension zurückführbar ist.
22. Anordnung nach einem der Ansprüche 19 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Kristallisator (25) eine zusätzliche Wascheinrichtung (38) zur Reinigung der Faserstoffsuspension angeordnet ist.
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