DE102006057861A1

DE102006057861A1 - Verfahren zur Behandlung von beim Eindicken von Papierfasersuspension anfallendem Filtrat

Info

Publication number: DE102006057861A1
Application number: DE200610057861
Authority: DE
Inventors: Falk Albrecht; Herbert Britz; Hans-Ludwig Dr. Schubert; Fred Unger
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2006-12-08
Filing date: 2006-12-08
Publication date: 2008-06-12
Also published as: WO2008067916A1; ES2523411T3; EP2099968B1; EP2099968A1

Abstract

Mit dem Verfahren wird das bei der Eindickung (3, 6) einer Papierfasersuspension (S, S') anfallende Filtrat (F3, F6) behandelt. Dabei dient diese Eindickung (3, 6) insbesondere dazu, um in einer nachfolgenden Stoffbearbeitung (4, 7) die erforderliche Konsistenz zu haben. Das bei der Eindickung (3, 6) anfallende Filtrat (F3, F6) wird an einer späteren Stelle (11, 12) wieder in den Stoffstrom zurückgeleitet, insbesondere einer stromabwärts der nachfolgenden Stoffbearbeitung (4, 7) liegenden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bekanntlich enthalten Papierfasersuspensionen nicht nur die eigentlichen Papierfasern, sondern auch eine mehr oder weniger große Menge von feinen Feststoffen. Solche feinen Feststoffe können mineralische Füllstoffe sein, die in der Regel zur Papiererzeugung nötig sind. Man nennt sie zumeist „Asche", da die mineralischen Füllstoffe unbrennbar sind. Es können aber auch Faserbruchstücke sein, die z.B. bei der Mahlung der Fasern entstehen. Diese werden auch Feinstoffe genannt.
Wenn aus prozesstechnischen Gründen die Konsistenz der Papierfasersuspension erhöht werden soll, wird eingedickt. Dabei gehen nicht nur ein Teil des Wassers, sondern auch ein Teil der feinen Feststoffe in das Filtrat über, weshalb also in der Regel sich das Filtrat aus Wasser, Fein- und Füllstoffen zusammensetzt. Bei der üblichen Prozessführung wird dieses Filtrat dazu verwendet, um an einer stromaufwärts gelegenen Stelle die Faserstoffsuspension zu verdünnen. Auf diese Weise gehen die feinen Feststoffe nicht verloren. Bei der beschriebenen Vorgehensweise ist es jedoch möglich, dass die Anreicherung von Fein- und Füllstoffen in den Filtraten relativ groß wird. Es ist daher möglich, dass diese an sich günstige Methode der Filtratrückführung zu Störungen im Prozessablauf führt. Eine mögliche Abhilfe, um solche Störungen zu vermeiden, liegt zwar darin, die Fein- und Füllstoffe aus dem Kreislauf zu entfernen; dann steigen aber die Stoffverluste an. So ist es z.B. möglich, eine vorhandene Flotationsanlage so einzustellen, dass sie den Stoff wesentlich stärker entascht als es für das aus der Faser später hergestellte Papier an sich erforderlich ist.
Wird für das Filtrat ein Filter, z.B. wie üblich ein Scheibenfilter, verwendet, muss dieser entsprechend groß dimensioniert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Verfahren dieser Art so zu verbessern, dass sich der Aufbereitungsprozess auch bei hohem Anteil von feinen Feststoffen sicher und mit geringen Stoffverlusten durchführen lässt.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale in Verbindung mit denen des Oberbegriffs gelöst.
Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich die Möglichkeit, die bei den Eindickungsschritten anfallenden Filtrate so zu führen, bzw. zu behandeln, dass die darin unvermeidbarer Weise enthaltenen feinen Feststoffe optimal genutzt werden können. Insbesondere wird eine allzu starke Anreicherung dieser Stoffe in den Wasserkreisläufen verhindert. Dabei wird das Prinzip der Filtratvorwärtsführung konsequent und optimal angewandt. Besondere Vorteile ergeben sich dann, wenn der Rohstoff und damit die Faserstoffsuspension besonders viel Asche enthält, was z.B. bei vielen Altpapiersorten der Fall ist. Dabei sind rohstoffseitig bereits Aschegehalte von 20 % oder darüber keine Seltenheit. In vielen Fällen wird die Eindickung, die, wie bereits beschrieben wurde, aus prozesstechnischen Gründen erforderlich sein kann, mit besonders ökonomisch arbeitenden Schneckenpressen durchgeführt. Solche Schneckenpressen haben sich zwar bewährt, im Gegensatz zu Filtern oder Siebbandpressen ist bei ihnen der Siebdurchfall jedoch deutlich größer, was eben gerade bei aschereichen Faserstoffsuspensionen zu einem relativ großen Aschegehalt auch in den gebildeten Filtraten führt. Da es nun gelingt, die feststoffreichen Filtrate so zu leiten, dass ihre Zugabe zum Faserstoff unproblematisch ist, können die Verluste gering gehalten werden, ohne dass im Aufbereitungsprozess Nachteile entstehen.
Die Erfindung und ihre Vorteile werden erläutert an Hand von Zeichnungen, von denen zeigen:
1 ein Verfahrensschema zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
2 eine Variante des Verfahrens mit ausgeprägter Vorwärtsführung der in den Filtraten enthaltenen Feststoffe;
3 eine weitere Variante des Verfahrens mit doppelter Filtratfraktionierung;
4 eine weitere Variante des Verfahrens ohne Filtratfraktionierung.
In 1 ist ein Verfahrensschema dargestellt, welches in einer exemplarischen Kombination die wesentlichen Prozessschritte bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt. Wie an sich bekannt, wird eine Faserstoffsuspension dadurch hergestellt, dass das Papiermaterial P z.B. in Form von Altpapier mit Wasser W in einer Auflösung 1 mechanisch und eventuell chemisch so bearbeitet wird, dass eine pumpfähige Faserstoffsuspension entsteht. Die sich anschließende erste Reinigung 2 kann z.B. mit Drucksortierern und Hydrozyklonen versehen sein, um die groben Verunreinigungen möglichst früh auszuscheiden. Typisch für das hier vorgeschlagene Verfahren ist, dass die erste Reinigung 2 auch mit einer Flotationsanlage ausgestattet ist. Die gereinigte Faserstoffsuspension S gelangt als nächstes in die Eindickung 3. Dabei wird ein Filtrat F3 gebildet, das neben einem großen Teil des Wassers auch die bereits erwähnten feinen Feststoffe, insbesondere Füllstoffe und Feinstoffe, enthält. Dieses Filtrat F3 wird vollständig oder zumindest teilweise an einer Stelle 11 in den Faserstoffsuspensionsstrom zurückgeführt, welche stromabwärts zur Eindickung 3 liegt. Eventuell kann ein Teil des Filtrats F3 auch in die Auflösung 1 zurückgeführt werden. Diese Option ist nur gestrichelt eingezeichnet und als Sonderfall anzusehen, z.B. um den Prozess zu regeln. Die Eindickung 3 kann z.B. mit einer Schneckenpresse erfolgen, in der das Filtrat F3 durch einen Siebmantel hindurch gepresst wird. Es kann zusätzlich ein Scheibenfilter vorhanden sein.
Nach der Eindickung 3 hat der Faserstoff eine wesentlich höhere Konsistenz (z.B. 15 bis 30 %) und gelangt in die Stoffbearbeitung 4, in der ein oder mehrere Prozessschritte durchgeführt werden, die diese höhere Konsistenz erfordern. Das kann z.B. eine Dispergierung mit oder ohne Bleiche sein, wozu die Hilfsmittel H4 in Form von Energie und Chemikalien zugeführt werden. Danach wird durch Zugabe des Filtrats F3 an der Stelle 11 und eventuell weiterer Verdünnungsflüssigkeiten die Konsistenz des Faserstoffes wieder abgesenkt (z.B. auf 1 bis 2 %), so dass eine nachfolgende zweite Reinigung 5 optimal durchgeführt werden kann. Auch hier ist wieder der Einsatz von Drucksortierern, Hydrozyklonen und/oder besonders einer weiteren Flotationsanlage möglich.
In der nachfolgenden Eindickung 6 der Faserstoffsuspension S' erfolgt wiederum eine Anhebung der Konsistenz unter Bildung eines Filtrats F6. Dieses Filtrat wird hier anders behandelt, als bereits beim Filtrat F3 beschrieben, und zwar wird die Möglichkeit genutzt, durch eine Fraktionierung 9 des Filtrats F6 ein Klarfiltrat 14 sowie ein Stoffkonzentrat 13 zu bilden. Letzteres kann an einer Stelle 12 dem Stoffstrom wieder zugegeben werden, der stromabwärts bezüglich der Eindickung 6 liegt. Dadurch wird eine besonders vorteilhafte Filtratbehandlung möglich, da das Wasser zurück und der Feststoff vorwärts geführt werden. Eine solche Filtratfraktionierung 9 ist besonders dann von Vorteil, wenn sich im Klarfiltrat 14 gelöste produktionsstörende Stoffe befinden, da diese dann nicht vorwärts geführt werden. Die hier beschriebene Filtratfraktionierung 9 kann z.B. mit Vorteil in Hydrozyklonen oder Zentrifugen durchgeführt werden, da insbesondere die mineralischen Füllstoffe schwerer sind als Wasser, sich also durch Zentrifugalkräfte vom Klarfiltrat trennen lassen. Die bei der Filtratfraktionierung gewünschte Aufteilung in Klarfiltrat und Stoffkonzentrat kann aber mit Hilfe der an einer anderen Stelle bereits erwähnten Siebpresse durchgeführt werden. Auch durch Flotationseinrichtungen ist eine solche Filtratfraktionierung möglich, wobei die Flotationseinrichtung entweder als Entspannungsflotation (DAF) zur Vollentstoffung oder als selektive Flotation, wie sie für den Deinkingprozess eingesetzt wird, ausgeführt sein kann.
Es kann aus prozesstechnischen Gründen besser sein, die in der Stoffvorlage 8 für die Papier- oder Kartonmaschine 10 bereitgestellte Faserstoffsuspension auch mit dem von der Papier- oder Kartonmaschine 10 kommenden Siebwasser zu verdünnen. Die Papier- oder Kartonmaschine 10 ist hier nur angedeutet. Ein Teil des dort anfallenden Siebwassers kann als Verdünnungswasser 15 in der Stoffaufbereitung genutzt werden, z.B. um zumindest teilweise das Wasser W für die Auflösung 1 bereit zu stellen oder auch um eine zusätzliche Verdünnung in der Nähe der Stelle 11 vorzunehmen. Um zu verhindern, dass mit Hilfe dieses Verdünnungswassers 15 ein Teil der Aschefracht aus der Papiermaschine in die Stoffaufbereitung zurückgelangt, kann man ein späteres Siebwasser mit geringerem Ascheanteil, also z.B. Siebwasser II, dazu verwenden.
Der in Folge der Eindickung 6 eine relativ hohe Konsistenz (z.B. 15 bis 30 %) aufweisende Faserstoff wird der Stoffbearbeitung 7 zugeführt, in der unter Anwendung der Hilfsmittel H7 (z.B. Energie und Chemikalien) erneut dispergiert und gebleicht wird. Es kann hier aber auch statt der Dispergierung eine Mahlung vorgenommen werden.
Das in 1 gezeigte Verfahren ist nur ein mögliches Ausführungsbeispiel. Insbesondere sind Überlegungen anzustellen, an welchen Eindickprozessen der Stoffaufbereitung das Verfahren besonders sinnvoll durchgeführt werden kann. Es muss auch nicht notwendiger Weise, wie in 1 dargestellt, an beiden durchgeführten Eindickungen 3 und 6 angewendet werden.
So zeigt die 2 eine andere Realisierung der Erfindung. Darin wird das aus der ersten Eindickung 3 stammende Filtrat F3 über eine Filtraffraktionierung 9' wiederum in ein Klarfiltrat 14' und ein Stoffkonzentrat 13' aufgeteilt. Das Klarfiltrat 14' kann in die Auflösung 1 zurückgehen, während das Stoffkonzentrat 13' an einer Stelle 12 in den Stoffstrom zurückgelangt, die relativ weit stromabwärts der Eindickung 3 ist (langer Loop). Die dazwischen liegende Eindickung 6 wird durch die Filtraffraktionierung 9 geteilt; das dabei gebildete Klarfiltrat 14 gelangt zur Verdünnung vor die Reinigungsstufe 5 und das Stoffkonzentrat 13 ebenfalls in die Stelle 12. Auf diese Weise werden also die feinen Feststoffe, die sich im Filtrat F3 befinden, relativ frühzeitig dem Prozess entnommen und relativ spät wieder zugegeben. Unter Berücksichtigung von Aufwand und Wirkung handelt es sich hier also um eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des Verfahrens. Als Variante hierzu können auch nach der Filtrafraktionierung 9 bzw. 9' zwei kurze Loops für das jeweilige Stoffkonzentrat 13 bzw. 13' gebildet werden (3).
Am wenigsten Aufwand verursacht eine Verfahrensführung gemäß 4, bei der beide Filtrate F3 und F4 ohne Fraktionierung aufgeteilt und ein Teil davon jeweils vorwärts in die Stellen 11 und 12 und ein anderer Teil jeweils zurückgeführt werden.
Eine typische Anwendung des Verfahrens ist die Aufbereitung von Altpapier zur Erzeugung graphischer Papiere. Es kann aber auch bei der Aufbereitung für Verpackungspapiere angewendet werden, besonders wenn dort Filtrate mit störendem Anteil feiner Feststoffe anfallen.

Claims

Verfahren zur Behandlung von bei mindesten einer Eindickung (3, 6) einer Papierfasersuspension (S, S'), insbesondere einer aus Altpapier gewonnenen Papierfasersuspension (S, S') anfallendem Filtrat (F3, F6), dadurch gekennzeichnet, dass das Filtrat (F3, F6) zumindest teilweise der Papierfasersuspension an einer Stelle (10, 11) wieder zugegeben wird, die stromabwärts der Eindickung (3, 6) liegt, aus der das Filtrat (F3, F6) stammt.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtrat (F3, F6) vor der Wiederzugabe fraktioniert wird, so dass ein Stoffkonzentrat (13, 13') und ein Klarfiltrat (14, 14') entstehen und dass das Stoffkonzentrat (13, 13') an einer stromabwärts der Eindickung (3, 6), aus der das Filtrat (F3, F6) stammt, gelegenen Stelle (11, 12) wieder zugegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Klarfiltrat (14, 14') an einer stromaufwärts der Eindickung (3, 6), aus der das Filtrat (F3, F6) stammt, gelegenen Stelle wieder zugegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtratfraktionierung (9, 9') in Hydrozyklonen durchgeführt wird, bei denen das Stoffkonzentrat (13, 13') am Schwerstoffausgang abgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtratfraktionierung (9, 9') in einem Scheibenfilter durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtratfraktionierung (9, 9') in einer Zentrifuge durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtratfraktionierung (9, 9') in einer Entspannungsflotation durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtratfraktionierung (9, 9') in einer selektiven Flotation durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Papierfasersuspension (S, S') vor der Eindickung (3, 6) eine Konsistenz von 1 bis 11 %, vorzugsweise von 2 bis 6 %, hat.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Papierfasersuspension vor der zumindest einen Eindickung (3, 6) einer Reinigung (2, 5) unterzogen wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Reinigung (2, 5) eine Flotation umfasst.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer Eindickung (3, 6) eine Stoffbearbeitung (4, 7) folgt.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aschegehalt der Papierfasersuspension vor der Eindickung (3, 6) gemessen wird und dass der Messwert für die Steuerung oder Regelung der Eindickung (3, 6) verwendet wird.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aschegehalt der Papierfasersuspension (S, S') vor der Eindickung (3, 6) gemessen wir und dass mit diesem Messwert der Aschegehalt der zur Papier- oder Kartonmaschine (10) geführten Faserstoffsuspension auf einen Sollwert geregelt wird, indem mit Hilfe mindestens eines Regler die Filtratmenge oder die Rückführung der Filtratströme verändert wird.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das nach der Eindickung (3, 6) vorwärts geführte Filtrat (F3, F6) das Filtrat mit dem höchsten Gehalt an feinen Feststoffen im Vergleich zu den Filtraten der übrigen Eindickungen ist.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das vorwärts geleitete Filtrat (F3) das Filtrat der ersten Eindickung (3), in Strömungsrichtung gesehen, ist.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtrat (F3) an einer Stelle (12) in den Stoffstrom zurückgeführt wird, der bis auf die in der Papier- oder Kartonmaschine (10) keine weitere Eindickung mehr folgt.