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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung eines bei einer
Eindickung einer Papierfasersuspension, insbesondere einer wenigstens
teilweise aus Altpapier gewonnenen Papierfasersuspension anfallenden
Filtrats, wobei das Filtrat vor der Wiederverwendung fraktioniert
wird und durch die Fraktionierung ein Stofffiltrat mit hoher Stoffdichte und
ein Klarfiltrat mit geringer Stoffdichte anfällt.
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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.
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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.
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Wird
für das Filtrat ein Filter, z. B. wie üblich ein
Scheibenfilter, verwendet, muss dieser entsprechend groß dimensioniert
werden.
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Daher
wird in
DE 10 2006 057 861 vorgeschlagen,
das Filtrat der Eindickung zu fraktionieren und das Stofffiltrat
stromabwärts wieder in die Papierfasersuspension zurückzuführen.
Dabei kann es aber zu einer Erhöhung des CSB-Wertes in
einer folgenden Papiermaschine kommen, was insbesondere den Einsatz
von mehr Retentionsmitteln erforderlich macht.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Qualität und Effizienz
der Stoffaufbereitung zu verbessern.
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Erfindungsgemäß wurde
die Aufgabe dadurch gelöst, dass zumindest ein Teil des
Stofffiltrats eingedickt wird und der andere Teil des Stofffiltrats stromabwärts
der Eindickung, aus der das Filtrat stammt, wieder in die Papierfasersuspension
zugegeben wird.
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Bei
Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt
sich die Möglichkeit, die bei den Eindickungsschritten
anfallenden Filtrate in der Stoffaufbereitung 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. 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 25% oder darüber keine Seltenheit.
Mit Vorteil 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.
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Die
Fraktionierung des Filtrats der Eindickung kann in einer Filtration,
einer Zentrifuge oder einem Hydrozyklon oder einem Filter, insbesondere einem
Scheibenfilter erfolgen. Vorzugsweise sollte die Fraktionierung
jedoch in Form einer Flotation, insbesondere einer Entspannungsflotation
(DAF) zur Vollentstoffung durchgeführt werden.
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Nach
der oder den Eindickungen, meist am Ende der Stoffaufbereitung,
wird die Faserstoffsuspension wieder verdünnt und in einen
Stapelturm zur Übergabe an den folgenden Konstantteil geleitet. Diese
Verdünnung erfolgt überwiegend in einer Verdünnungsschnecke.
Zur Entlastung der zwischen der Eindickung und der Verdünnung
angeordneten Aggregate sollte der nicht-eingedickte Teil des Stofffiltrats
zumindest teilweise unmittelbar vor, vorzugsweise während
der Verdünnung der Papierfasersuspension zugeführt
werden.
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Besonders
einfach lässt sich die Eindickung des anderen Teils des
Stofffiltrats realisieren, wenn dieser vor einer Eindickung, vorzugsweise
vor der Eindickung aus der das Filtrat stammt, wieder in die Papierfasersuspension
zurückgeführt wird. Bei mehreren Eindickungen
kann das einzudickende Stofffiltrat somit stromabwärts
zu einer folgenden Eindickung oder stromaufwärts zur gleichen
oder einer davor gelegenen geführt werden. Alternativ kann
es jedoch auch von Vorteil sein, dass der einzudickende Teil des
Stofffiltrats separat eingedickt und anschließend vorzugsweise
nach der Eindickung, aus der das Filtrat stammt, wieder in die Papierfasersuspension zurückgeführt
wird.
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Zur
Einsparung von Wasser und zur Nutzung der im Klarfiltrat enthaltenen
Feststoffe sollte das Klarfiltrat stromaufwärts der Eindickung,
aus der das Filtrat stammt, wieder in die Papierfasersuspension zugegeben
werden.
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Außerdem
sollte die Papierfasersuspension vor der Eindickung wenigstens durch
eine Reinigungsstufe, welche vorzugsweise zumindest eine Flotation
umfasst, geführt werden.
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In
Abhängigkeit von der Beschaffenheit der Papierfasersuspension
sowie der Anforderungen an die fertige Suspension kann es von Vorteil
sein, wenn die Papierfasersuspension wenigstens zwei Eindickungen
durchläuft und die Verdünnungsschnecke vorzugsweise
nach diesen angeordnet ist. Dabei ist jede Eindickung gemeinsam
mit einer vorgelagerten Reinigung und einer nachgelagerten Dispergierung Teil
eines eigenen Loops.
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Hierbei
ist es von Vorteil, wenn die Papierfasersuspension nach jeder Eindickung
durch wenigstens jeweils einen Disperger geführt wird und
der nicht eingedickte Teil des Stofffiltrats der ersten Eindickung
zumindest teilweise nach dem der ersten Eindickung folgenden Disperger
und/oder zumindest teilweise vor dem der zweiten Eindickung folgenden Disperger
der Papierfasersuspension zugeführt wird. Durch die frühe
Zuführung des nicht-eingedickten Teils des Stofffiltrats
der ersten Eindickung kann die Stoffqualität verbessert
werden, da dieser Teil dann dispergiert und gegebenenfalls weiter
aufbereitet wird.
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Generell
sollte die Eindickung hier mit einer Schneckenpresse erfolgen, wobei
der einzudickende Teil des Stofffiltrats unmittelbar vor der Schneckenpresse,
aus der das Filtrat stammt, wieder in die Papierfasersuspension
zurückgeführt wird.
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Dabei
kann allerdings unmittelbar vor einer Eindickung eine Voreindickung
der Papierfasersuspension vorzugsweise mittels Scheibenfilter oder Eindicker
erfolgen.
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Im
Allgemeinen hat die Papierfasersuspension vor der Eindickung eine
Konsistenz von 1 bis 11%, vorzugsweise von 2 bis 6%.
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Zur
Beeinflussung der Beschaffenheit der fertigen Papierfasersuspension,
welche an die Papiermaschine zur Herstellung einer Papierbahn übergeben
wird, sollte das Verhältnis zwischen dem stromabwärts
ohne Eindickung zuzuführenden und dem einzudickenden Teil
des Stofffiltrats veränderbar, insbesondere steuerbar sein.
Als Steuerkriterium kann hierzu vorzugsweise der CSB-Wert in der
Papiermaschine verwendet werden. In diesem Fall sollte der Anteil
des einzudickenden Stofffiltrats in Abhängigkeit vom CSB-Wert
des bei der Herstellung einer Papierbahn aus der Papierfasersuspension
anfallenden Wassers eingestellt werden. Ist der CSB-Wert zu hoch,
so muss der Anteil des einzudickenden Stofffiltrats erhöht
werden und umgekehrt.
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Da
der CSB-Wert im Allgemeinen möglichst niedrig sein soll,
ist es von Vorteil, wenn der Anteil des einzudickenden Stofffiltrats
möglichst groß ist oder sogar dem gesamten Stofffiltrat
der Fraktionierung entspricht.
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Nachfolgend
soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher
erläutert werden. In der beigefügten Zeichnung
zeigt die Figur ein Anlagenschema einer Stoffaufbereitungsanlage.
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Wie
an sich bekannt, wird eine Papierfasersuspension 1 dadurch
hergestellt, dass das Papiermaterial, z. B. in Form von Altpapier
mit Wasser in einer Auflösung 14 mechanisch und
eventuell chemisch so bearbeitet wird, dass eine pumpfähige
Papierfasersuspension 1 entsteht. Die sich anschließende
erste Grob-Reinigung 17 kann beispielsweise mit Drucksortierern
und Hydrozyklonen versehen sein, um die groben Verunreinigungen
möglichst früh auszuscheiden. Anschließend
wird die Papierfasersuspension 1 durch eine Reinigungsstufe 18 mit Feinsortierung
zu einer Reinigung 19 in Form einer ersten Flotation geführt.
Die gereinigte Papierfasersuspension 1 gelangt als nächstes
in eine erste Eindickung 2. Dabei wird ein Filtrat gebildet,
das neben einem großen Teil des Wassers auch die bereits
erwähnten feinen Feststoffe, insbesondere Füllstoffe und
Feinstoffe, enthält. Dieses Filtrat wird vollständig oder
zumindest teilweise und vorzugsweise gemeinsam mit einem Flockungsmittel
einer Fraktionierung 4 mit Entspannungsflotation zugeführt,
wobei das Filtrat in ein Stofffiltrat 8, 9 mit
hoher Stoffdichte und ein Klarfiltrat 11 mit geringer Stoffdichte
entsteht.
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Während
das Klarfiltrat 11 zur Auflösung 14 zurückgeführt
wird, gelangt ein Teil 9 des Stofffiltrats unmittelbar
vor der Eindickung 2 in die Papierfasersuspension und der
andere Teil des Stofffiltrats in eine Verdünnungseinheit 16 in
Form einer Verdünnungsschnecke am Ende der Stoffaufbereitung.
Dabei wird das Verhältnis der Aufteilung des Stofffiltrats 8, 9 über
ein Ventil 12 gesteuert. Der in die Verdünnungseinheit 16 geführte
Teil 8 des Stofffiltrats entlastet die zwischen der Eindickung 2 und
der Verdünnungseinheit 16 angeordneten Elemente
und senkt so die Verluste an Feststoffen, was das Verfahren effizient
macht. Andererseits kann der CSB-Wert des Abwassers in einer folgenden
Papiermaschine, welche aus der Papierfasersuspension 1 eine
Papierbahn fertigt, gesenkt werden, wenn der Anteil 9 des Stofffiltrats,
welcher vor die entsprechende Eindickung 2 geführt
wird, erhöht wird. Zur Optimierung kann so das Ventil 12 in
Abhängigkeit vom CSB-Wert gesteuert werden.
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Nach
der Eindickung 2 hat die Papierfasersuspension 1 eine
wesentlich höhere Konsistenz von z. B. 15 bis 30%. Im Weiteren
können ein oder mehrere Prozessschritte durchgeführt
werden, die diese höhere Konsistenz erfordern. Das kann
beispielsweise, wie hier gezeigt, eine Dispergierung 20 mit
oder ohne Bleiche sein, wozu Hilfsmittel in Form von Energie und
Chemikalien zugeführt werden. Danach wird durch Zugabe
des Klarfiltrats 10 einer folgenden Eindickung 3 und
eventuell weiterer Verdünnungsflüssigkeiten die
Konsistenz des Faserstoffes wieder abgesenkt, beispielsweise auf
1 bis 2%, so dass eine nachfolgende zweite Reinigung 21 mit
Flotation durchgeführt werden kann.
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In
der nachfolgenden Eindickung 3 der Papierfasersuspension 1 erfolgt
wiederum eine Anhebung der Konsistenz unter Bildung eines Filtrats,
welches vorzugsweise mit einem Flockungsmittel einer Fraktionierung 5 mit
Entspannungsflotation zugeführt wird.
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Das
dabei anfallende Klarfiltrat 10 wird, wie bereits beschrieben,
stromaufwärts zur Verdünnung verwendet. Daneben
wird analog zur ersten Eindickung 2 ein Teil 7 des Stofffiltrats
unmittelbar vor der entsprechenden Eindickung 3 in die
Papierfasersuspension 1 und der andere Teil 6 in
die Verdünnungseinheit 16 geführt. Auch
hier wird das Verhältnis der Aufteilung über ein
Ventil 13 in Abhängigkeit vom CSB-Wert gesteuert.
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Dadurch
wird eine besonders vorteilhafte Filtratbehandlung möglich,
da das Wasser zurück und der Feststoff vorwärts
und rückwärts geführt werden.
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Die
in Folge der Eindickung 3 wieder eine relativ hohe Konsistenz
aufweisende Papierfasersuspension 1 wird in dem folgenden
Disperger 22 erneut dispergiert und bei Bedarf gebleicht.
Es kann hier aber auch statt der Dispergierung eine Mahlung vorgenommen
werden. Vom Disperger 22 gelangt die Papierfasersuspension
dann über die Verdünnungseinheit 16 zum
Stapelturm 15 der Stoffaufbereitung.
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Zur
Verbesserung der Stoffqualität ist es, wie in der Figur
angedeutet, auch möglich, den nicht-eingedickten Teil des
Stofffiltrats 8 der ersten Eindickung 2 zumindest
teilweise nach dem der ersten Eindickung 2 folgenden Disperger 20 und/oder
zumindest teilweise vor dem der zweiten Eindickung 3 folgenden
Disperger 22 der Papierfasersuspension 1 zuzuführen.
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Die
Eindickung 2, 3 erfolgt jeweils mit einer Schneckenpresse,
in der das Filtrat durch einen Siebmantel hindurch gepresst wird.
Vor der Eindickung 2, 3, d. h. der Schneckenpresse
kann zusätzlich ein Scheibenfilter zur Voreindickung vorhanden sein.
Dabei wird der einzudickende Teil 7, 9 des Stofffiltrats
unmittelbar vor der Schneckenpresse, aus der das Filtrat stammt,
wieder in die Papierfasersuspension 1 zurückgeführt.
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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
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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