DE10132743A1 - Verfahren zur Aufteilung eines aus mehreren Papiersorten bestehenden Rohstoffes in mindestens zwei Papierfraktionen - Google Patents

Abstract

Mit Hilfe des Verfahrens werden Rohstoffe (R), die aus mehreren Papiersorten bestehen, so aufbereitet, dass mindestens zwei signifikant unterschiedliche Papierfraktionen anfallen. Bei Auflösung (1) des Rohstoffes (R) in Wasser (W) werden die verschiedenen Papiersorten entsprechend ihren in nassem Zustand unterschiedlichen Faserbindungskräften unterschiedlich aufgelöst. Es folgt eine Trennung (2) des so aufgelösten Stoffes (S) in eine weiter aufgelöste Fraktion (6) und eine geringer aufgelöste Fraktion (5). Aus der Letzteren wird durch Intensivauflösung (3) eine aufgelöste Fraktion (7) gebildet. Auf diese Weise fallen mindestens zwei unterschiedliche Fraktionen (6, 7) an, die als Rohstoff für unterschiedliche Papiersorten oder unterschiedliche Papierlagen verwendet werden können.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Bekanntlich werden bei der Produktion von Papier Rohstoffe verwendet, die sich in vielen Fällen aus Altpapier zusammensetzen oder zumindest einen Teil an Altpapier enthalten. Dabei liegt es in der Natur der Sache, dass solche altpapierhaltigen Rohstoffe sich nicht nur aus einer einzigen Papiersorte zusammensetzen, sondern oft aus einer Vielzahl von verschiedenen Papiersorten gemischt sind. Je nach dem, welches Papierprodukt aus diesem Rohstoff erzeugt werden soll, kann diese Heterogenität des Rohstoffes zu mehr oder weniger starken Qualitätseinbußen des daraus hergestellten Papiers führen.
• Üblicherweise wird der altpapierhaltige Rohstoff zu Beginn des Aufbereitungsprozesses mit Wasser vermischt und in eine Suspension überführt, die in einer bekannten Folge von Behandlungsschritten zu einer Suspension aufbereitet wird, die letztendlich einer Papier- oder Kartonmaschine zugeführt werden kann. Zwar gibt es bereits Verfahren, mit denen es auch zumindest teilweise gelingt, aus einem Gemisch von verschiedenen Papiersorten Fraktionen herzustellen, in denen bestimmte Fasern aufkonzentriert werden, die jeweils einer bestimmten Papiersorte zuzuschreiben sind. Man nennt ein solches Verfahren Faserfraktionierung, da es im Wesentlichen auf die Eigenschaften der Einzelfasern ausgerichtet wird. Solche Faserfraktionierung ist aber sehr aufwendig.
• Aus der DE 195 09 789 A ist ein Verfahren zur Behandlung von Altpapier bekannt, bei dem eine rotierende Trommel verwendet wird, in der das Altpapier bei einem Feststoffgehalt zwischen 6 und 30% aufgelöst wird. Bei diesem Verfahren passieren die leichter auflösbaren Altpapierbestandteile auf Grund ihrer geringeren Größe die Sortieröffnungen und werden so aus der Trommel entfernt, während die abgewiesene Grobfraktion einer Zerkleinerungsbehandlung zugeführt wird. Es wird vorgeschlagen, das Verfahren so auszuführen, dass die so gebildeten beiden Fraktionen bei der Papierproduktion entsprechend ihren unterschiedlichen Qualitäten eingesetzt werden. Mit den in dieser Publikation beschriebenen Verfahrensschritten lässt sich aber nicht in allen Fällen eine ausreichende Trennung der gemischten Rohstoffe erreichen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem es gelingt, aus einem Ausgangsstoff, der mehrere Papiersorten enthält, wenigstens zwei Fraktionen herzustellen, in denen jeweils bestimmte Papiersorten signifikant aufkonzentriert sind.
• Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.
• Das neue Verfahren schafft noch bessere Möglichkeiten als im Stand der Technik bekannt, um das genannte Ziel zu erreichen. Der Rohstoff wird nämlich durch entsprechende Wahl des dabei verwendeten Auflöseaggregates mit einer erhöhten Selektivität aufgelöst. Eine solche höhere Auflöseselektivität lässt sich z. B. erreichen, wenn das Auflöseaggregat so ausgewählt und betrieben wird, dass die leichter auflösbaren Bestandteile als Gleitmittel wirken und dadurch die Erzeugung höherer Kräfte verhindern. Als eine zur Durchführung des Verfahrens besonders geeignete Auflöseapparatur ist eine Auflösetrommel mit feststehendem Verdrängereinsatz anzusehen, wie sie aus der DE 197 36 143 A bekannt ist. Bei dieser wird ein Bearbeitungskanal gebildet, in dem leicht auflösbare Stoffe, sofern vorhanden, effektiv und schnell in Suspension gebracht werden und dabei als Gleitmittel für die schwerer auflösbaren Stoffe wirken können. Andererseits wäre es auch möglich, konventionelle Stofflöser so zu betreiben, dass die darin erzeugten Kräfte nur für die leichter auflösbaren Bestandteile zur Auflösung führen, welche dann beim Ableeren das Stofflösersieb passieren können und die schwerer auflösbaren Bestandteile aus dem Pulper, ohne das Sieb passiert zu haben, entfernt werden.
• Die bei Durchführung des Verfahrens erzeugten verschiedenen Fraktionen lassen sich, wie bereits erwähnt, bei verschiedenen Papiersorten oder auch verschiedenen Lagen desselben Papierblattes oder derselben Kartonbahn einsetzen. Um das Potential des Rohstoffes voll auszuschöpfen, wird in vielen Fällen auch eine unterschiedliche Stoffaufbereitung der Fraktionen sinnvoll sein. Im Allgemeinen ist davon auszugehen, dass die leichter auflösbaren Bestandteile vom Altpapier solche Fasern enthalten, die sich vorzugsweise für graphische Papiersorten einsetzen lassen. Dazu wäre dann in den meisten Fällen eine Entfernung der Druckfarben, also ein Deinkingprozess erforderlich. Die schwerer auflösbaren Bestandteile hingegen enthalten vorzugsweise lange, kräftige Fasern und sind für Verpackungspapiere besser geeignet. Sie können durch eine Hochkonsistenz-Dispergierung speziell für diesen Verwendungszweck optimiert werden.
• Die Erfindung und ihre Vorteile werden erläutert an Hand von Zeichnungen. Dabei zeigen:
• Fig. 1 Verfahrensschema;
• Fig. 2 eine für das Verfahren besonders geeignete Auflösetrommel im Schnitt;
• Fig. 3 ein Anlagenschema zur Verarbeitung von gemischten Kaufhausabfällen;
• Fig. 4 ein Anlagenschema zur Verarbeitung von gemischtem Altpapier/Deinkingware.
• Das in Fig. 1 gezeigte Schema zeigt die wesentlichen Schritte, die bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen sind. Der Rohstoff R wird zusammen mit Wasser W zur Auflösung 1 gebracht. Dabei entsteht ein, wie in den Ansprüchen beschrieben, aufgelöster Stoff S. der durch die sich anschließende Trennung 2 in eine stärker aufgelöste Fraktion 6 und eine weniger stark aufgelöste Fraktion 5 aufgeteilt wird. Die weniger stark aufgelöste Fraktion 5 gelangt anschließend in die Intensivauflösung 3, aus der sie als aufgelöste Fraktion 7 wieder austritt. Durch diese Behandlung sind also die zwei Fraktionen 6 und 7 entstanden, deren stoffliche Zusammensetzung signifikant unterschiedlich ist. Mit Vorteil können nun diese beiden Fraktionen in unterschiedlichen Stoffaufbereitungsabschnitten 8 bzw. 9 entsprechend ihrer stofflichen Zusammensetzung und im Hinblick auf die beabsichtigte Verwendung weiterbehandelt werden. Auf die einzelnen Verfahrensschritte dieser Abschnitte wird noch näher eingegangen werden. Bei der eigentlichen Papierproduktion 10 können diese Komponenten dann optimal, d. h. stoffspezifisch eingesetzt werden.
• Wie bereits erwähnt wurde, ist als besonders geeignetes Auflöseaggregat eine mit einem Verdränger versehene Auflösetrommel anzusehen. Eine solche Trommel ist in Fig. 2 schematisch dargestellt, und zwar im Schnitt mit axialer Blickrichtung. Man erkennt den rotierenden Trommelkörper 11, der z. B. mit Mitnehmerleisten 13 an seiner Innenkontur versehen ist und in dessen Zentrum sich der Verdrängerkörper 12 befindet. Dieser Verdrängerkörper 12 kann z. B. den Querschnitt eines Halbkreises haben oder eine diesem ähnliche Form. Zwischen der bauchigen Seite des Verdrängerkörpers 12 und der Innenkontur des Trommelkörpers 11 bildet sich der Bearbeitungskanal 14. Ein solcher Bearbeitungskanal in Verbindung mit den übrigen Bearbeitungszonen dieser Vorrichtung ist geeignet zur Verstärkung der Auflöseselektivität.
• Eine der Möglichkeiten, um das erfindungsgemäße Verfahren in eine Anlage zur Stoffaufbereitung zu integrieren, zeigt die Fig. 3. Die Anlage ist stark vereinfacht dargestellt und zeigt lediglich die zur Erläuterung des Verfahrens wesentlichen Aggregate. Dabei kann ein Aggregat einen Anlagenteil repräsentieren, z. B. eine mehrstufige Anordnung von mehreren Drucksortierern. Als Rohstoff R soll für diese Anlage ein Altpapier eingesetzt werden, das überwiegend aus gebrauchten Verpackungen besteht. Üblicherweise wird es als Kaufhausabfälle bezeichnet. Typische Bestandteile sind lange Zellstoffasern von hoher Festigkeit und kurze Holzstofffasern von mittlerer Festigkeit. Unter Umständen empfiehlt es sich, das Altpapier noch vor dem Auflösen in einem Shredder 35, gestrichelt gezeichnet, zu zerkleinern. Man erkennt, dass für die Auflösung eine bereits beschriebene Auflösetrommel 15 mit Verdrängerkörper 12 eingesetzt wird. Der aufgelöste Stoff S. der diese Trommel verlässt, gelangt als nächstes in eine Sortiertrommel 16, welche die Trennung 2 gemäß Fig. 1 durchführt. Die dabei gebildete, weniger stark aufgelöste Fraktion 5 wird in einem Hochkonsistenz-Stofflöser 17 einer Intensivauflösung 3 unterzogen. Dadurch entsteht die aufgelöste Fraktion 7. Man kann davon ausgehen, dass diese Fraktion einen größeren Teil an relativ festen und ungebleichten Langfasern enthält, welche ein gutes Festigkeitspotential besitzen. Nachdem sie eine Vorsortierung 18 durchlaufen haben, welche durch Nasssiebung den Grobschmutz entfernt, kommt sie in die Reinigungsstufe 19 zur Entfernung von Schwerteilen mit Hilfe von Hydrozyklonen. Dann folgt eine Sortierstufe 20, welche mit Vorteil Schlitzsiebe enthält. Der so behandelte und gereinigte Stoff ist bereits geeignet, um in die Einlage von Karton gefahren zu werden und wird daher in einer Einlagenstoffbütte 25 gesammelt. Ein anderer Teil dieses Stoffes wird zunächst in einem Eindicker 21 auf eine erhöhte Stoffdichte gebracht und anschließend in einem Disperger 22 dispergiert. Die Dispergierung wird mit Vorteil bei erhöhten Temperaturen durchgeführt, die z. B. durch - hier nicht dargestellte - Zugabe von Wasserdampf erreicht werden können. Der dispergierte Stoff enthält keine sichtbar störenden Verunreinigungen mehr und kann nach Mahlung in einem Refiner 23 mit Vorteil als Trägerstoff eines Mehrlagenkartons verwendet werden. Hierzu wird er in die Trägerstoffbütte 26 geleitet.
• Die in der Sortiertrommel 16 als Durchlauf angefallene Fraktion 6 enthält überwiegend Holzstofffasern und Altpapierfasern mit geringem Festigkeitspotential. Sie wird ebenfalls in einer Reinigungsstufe 27 von Schwerteilen befreit und durchläuft dann nacheinander zwei mit Sieben versehene Sortierstufen. Dabei ist die erste Sortierstufe 28 vorzugsweise als Lochsortierung und die sich anschließende Sortierstufe 29 als Schlitzsortierung auszuwählen. Zur Entfernung der in dieser Fraktion im Allgemeinen vorhandenen Druckpartikel schließt sich ein Flotationsvorgang 30 an. Deren Gutstoff enthält den überwiegenden Teil der Papierfasern und wird in einem Schneckeneindicker 31 aufkonzentriert und danach in einem Bleichmischer 33 mit Bleich-Chemikalien 32 vermischt. Dieser Stoff gelangt dann in den Bleichturm 34, wobei er normalerweise nach Erwärmung so weit gebleicht wird, bis ein optisch einwandfreier Stoff vorliegt. Dieser eignet sich hervorragend für den Deckenstoff einer Kartonbahn und wird daher in die Deckenstoff-Bütte 24 abgeleitet.
• Die in Fig. 4 schematisch dargestellte Anlage ist besonders geeignet, um Altpapier und gemischte Deinkingware aufzuarbeiten. Der Rohstoff R' besteht aus einer Mischung von Zeitungen, Magazinen, braunen Papieren und Kartonagen. Auch bei diesem Beispiel wird zunächst eine Auflösetrommel 15 mit nachgeschalteter Sortiertrommel 16 verwendet. Die als Überlauf gebildete, weniger stark aufgelöste Fraktion 5 kann in einem Kneter 36 weiter aufgeschlossen werden. In der nachfolgenden weiteren Sortiertrommel 16' wird ein beträchtlicher Anteil der Verunreinigungen abgeschieden. Der Durchlauf dieser Sortiertrommel 16' gelangt nach einer Reinigungsstufe 19, die der Entfernung von Schwerteilen mit der Hilfe von Hydrozyklonen dient, in die Fraktionierstufe 37. In der Regel kann dazu ein entsprechend ausgestatteter Drucksortierer verwendet werden, der dann mit Hilfe eines Nasssiebes die Langfaserfraktion LF als Überlauf und Kurzfaserfraktion KF als Durchlauf ausleitet. Die vorwiegend Kraftpapiere enthaltende Langfaserfraktion LF kann nach entsprechender Eindickung, die hier nicht dargestellt ist, als Langfaservorrat 26' verwendet, bzw. verkauft werden, wenn sie sich für die aus dem Deinking-Rohstoff hergestellten Papiersorten nicht eignet. Die Kurzfaserfraktion KF aus diesem Strang ist jedoch oft, zumindest nach entsprechender Bleiche, durchaus für graphische Papiere verwendbar und gelangt daher in die Kurzfaserbütte 25'. In speziellen Fällen ist es möglich, die Kurzfaserfraktion KF in den Strang einzuleiten, der eigentlich für die stärker aufgelöste Fraktion 6 installiert ist (gestrichelter Pfeil 38).
• Die als Durchlauf in der Sortiertrommel 16 anfallende stärker aufgelöste Fraktion 6 kommt in ähnlicher Weise, wie es bereits bei der Fig. 3 beschrieben worden ist, durch verschiedene Aufbereitungsstufen, die die Reinheit und Weiße dieses Papierstoffs verbessern. Sie kann vorzugsweise für graphische Papiere verwendet werden. Besonders vorteilhaft sind, wie hier dargestellt, zwei nacheinander geschaltete Flotationsvorgänge 30 und 30'. Dabei werden im zweiten Flotationsvorgang 30' insbesondere solche Druckfarben- und Störstoffpartikel herausflotiert, die erst durch die Behandlung im Disperger 22 von den Papierfasern abgelöst werden konnten. Anschließend wird, wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben, eine Bleiche vorgenommen. Nach Verdünnung gelangt die Suspension in die Weißstoff-Bütte 24'.
• Anzumerken ist noch, dass die Vorrichtung zum Auflösen, Sortieren und Fraktionieren hier nur als gut geeignete Beispiele zu verstehen sind. Wie bereits erwähnt, können hier auch im ersten Schritt an Stelle der Auflösetrommel z. B. Stofflöser verwendet werden.

Claims (12)

1. Verfahren zur Aufteilung eines aus mehreren Papiersorten bestehenden Rohstoffes (R, R') in mindestens zwei Papierfraktionen, welches folgende Verfahrensschritte enthält:

a) Auflösung (1) des Rohstoffes (R, R') in Wasser (W), wobei die verschiedenen Papiersorten entsprechend ihren im nassen Zustand unterschiedlichen Faserbindungskräften auf jeweils einen signifikant unterschiedlichen Auflösungszustand gebracht werden,

b) Trennung (2) des so aufgelösten Stoffes (S) in mindestens eine weiter aufgelöste Fraktion (6) und mindestens eine geringer aufgelöste Fraktion (5),

c) Intensiv-Auflösung (3) mindestens einer geringer aufgelösten Fraktion (5) zur Bildung einer aufgelösten Fraktion (7),

d) getrennte Verwendung von mindestens zwei Fraktionen (6, 7) als Rohstoff für unterschiedliche Papiersorten oder unterschiedliche Papierlagen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflösung (1) mit einer Konsistenz von über 10% durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflösung (1) in einer rotierenden Auflösetrommel (15) mit feststehendem Verdränger (12) durchgeführt wird, wobei zwischen dem Verdränger (12) und der Innenwand der Auflösetrommel (15) ein Bearbeitungskanal (14) gebildet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflösung (1) in einem Stofflöser durchgeführt wird, welcher einen oben offenen, feststehenden Behälter enthält, sowie mindestens ein Rührorgan, das für den Stoffumtrieb im Stofflöser sorgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stofflöser ein Sieb enthält, durch das die stärker aufgelöste Fraktion (6) abgezogen wird, während die weniger stark aufgelöste Fraktion (5) von dem Sieb abgewiesen wird.

6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Intensivauflösung (3) in einer rotierenden Auflösetrommel mit feststehendem Verdränger durchgeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Intensivauflösung (3) bei einer Konsistenz von mindestens 15% in einem Kneter (36) durchgeführt wird.

8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Fraktionen (6, 7) in der nachfolgenden Stoffaufbereitung getrennt und unterschiedlich aufbereitet werden.

9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Trennung (2) ein hellerer Papierfaserstoff in der weiter aufgelösten Fraktion (6) und ein dunklerer Papierfaserstoff in der geringer aufgelösten Fraktion (5) gebildet wird.

10. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Trennung (2) ein Kurzfaserstoff in der weiter aufgelösten Fraktion (6) und ein Langfaserstoff in der geringer aufgelösten Fraktion (5) gebildet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der hellere Papierfaserstoff den Verfahrensschritten Reinigung, Sortierung, Deinking-Flotation und Bleiche unterzogen und für helle Papiersorten verwendet wird und dass der dunklere Papierfaserstoff ohne Bleiche zu Verpackungspapier oder Karton verarbeitet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Kurzfaserstoffes nach Reinigung und Sortierung für die Kartoneinlage verwendet wird, der andere Teil nach zusätzlicher Bleiche für den Deckenstoff und dass der Langfaserstoff nach Reinigung, Sortierung und Dispergierung zum Trägerstoff verarbeitet wird.