EP1357222B1 - Verfahren zum Nasssieben von Faserstoffsuspensionen - Google Patents

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EP1357222B1
EP1357222B1 EP03003474A EP03003474A EP1357222B1 EP 1357222 B1 EP1357222 B1 EP 1357222B1 EP 03003474 A EP03003474 A EP 03003474A EP 03003474 A EP03003474 A EP 03003474A EP 1357222 B1 EP1357222 B1 EP 1357222B1
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EP
European Patent Office
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screen
sieve
angle
elongate holes
pulp suspension
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EP03003474A
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EP1357222A1 (de
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Ralf Burger
Werner Lange
Gerhard Veh
Samuel Prof. Schabel
Geoffrey G. Prof. Duffy
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Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
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Publication date
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21D—TREATMENT OF THE MATERIALS BEFORE PASSING TO THE PAPER-MAKING MACHINE
    • D21D5/00—Purification of the pulp suspension by mechanical means; Apparatus therefor
    • D21D5/02—Straining or screening the pulp
    • D21D5/023—Stationary screen-drums
    • D21D5/026—Stationary screen-drums with rotating cleaning foils
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21D—TREATMENT OF THE MATERIALS BEFORE PASSING TO THE PAPER-MAKING MACHINE
    • D21D5/00—Purification of the pulp suspension by mechanical means; Apparatus therefor
    • D21D5/02—Straining or screening the pulp
    • D21D5/16—Cylinders and plates for screens

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of claim 1.
  • a scraper In carrying out a method of this kind, a scraper is moved in almost all cases close to the surface of the screen to remove the rejected from the inlet region of the screen openings.
  • Scrapers usually also generate pressure and / or suction joints. Due to the suction joints, the flow direction in the sieve opening reverses for a short time so that fiber accumulations or particles that can not pass through are conveyed back against the normal direction of flow.
  • Sieves with a cylindrical shape are called sieve baskets. But there are also flat sieves that serve the same purpose.
  • a screen basket which is provided with relatively narrow slots and is thus intended essentially for fine sorting. These slots are - unlike the usual Schlitzsiebkörben - not over the entire axial extent of the screen basket, but are divided several times. This is intended to improve the sorting quality of the Schlitzsiebkorbes.
  • Strainer baskets of this type are optimized especially for the removal of very poorly sortable substances, eg stickies. In general, this comes at a relatively low throughput, based on the entire screen area, bought.
  • sieves of this type require a relatively low consistency. It should be less than 2.5%, possibly around 1.5%. The situation is different with perforated sieves, which can still be operated safely and effectively with a consistency of more than 3%.
  • the screen baskets known from EP-A-0 455 312 are also apparently intended for fine sorting. Specific details for preferred examples are well below slot widths of 1 mm. Although there are other indications in other parts of the text, e.g. from "0.002 inches to 0.35 inches or more", ie 0.05 mm to 9 mm or more. However, this is another area, and nothing is said for which use cases which choices should be made.
  • the publication describes primarily methods to create slots or holes whose shape and size are favorable for particular applications. In this connection, it is also explained that the new production method offers the possibility to also produce unusual shapes of sieve openings, for which purpose a number of examples are enumerated.
  • DE-U-297 14 914 shows sieves intended for sorting of rejects. Therefore, they are not installed in a pressure sorter, but in a sieve having an air space in the inlet chamber to form a highly thickened fiber-free rejects can.
  • the invention is based on the object to further improve the method for sorting fiber suspensions, so that the throughput can be increased without significant loss of sorting quality.
  • the sieve used in accordance with the invention the long fiber content in the sieve pass (accept) is increased compared to conventional perforated sieves. Therefore, the new method can also work with a better selectivity. In addition, could be enforced without loss of quality, a significantly larger amount.
  • the screen 1 used to carry out the method can be designed as a cylindrical screen basket (drawn in perspective).
  • the screen openings 3 are formed in the manner described in the claims as slots. Only a few slotted holes are drawn here.
  • a part of this pulp suspension S can pass through the sieve openings 3 and thus passes into the accept A.
  • Another part, which at least partially consists of the substances rejected at the sieve openings 3, is led out of the sieve 1 as reject R below.
  • a screen receiving housing is present, e.g. To stop the sieve and to guide the suspension streams in a suitable manner. Since such pressure sorters are well known, the representation of the housing is dispensed with.
  • the sieve freeing is ensured by the fact that at least one reamer is moved past in the immediate vicinity of the sieve.
  • the reamer 4 is provided here with wing profiles, of which only one is drawn; As is known, other forms are possible.
  • the reamer 4 is driven by a central shaft 6 and thereby moved in the direction of movement indicated by arrow 5 from the inside of the screen over. It is thus a Sieb Hurmung on the inlet side of the screen, which is particularly effective and is preferred in the implementation of the method.
  • the screen openings 3 are in the form of oblong holes, as shown by way of example somewhat more precisely in FIG. 2. They have a hole width W, which lies between 1 and 8 mm, and a hole length L between 1 and 50 mm.
  • the hole length L is advantageously at least twice as large as the hole width W.
  • An important measure may also be the distance A, the adjacent screen openings 3 in the direction of their longitudinal extension from each other.
  • values between 1 and 6 mm are particularly favorable, since they are small enough to allow still a sufficiently large open screen area and large enough to prevent the Langfaserverspinnung at the Siebstegen.
  • the shape and size of such screen openings must be adapted to the purpose of use, and it has been found that the specified dimensional ranges provide optimum results when carrying out the method.
  • Figs. 1 and 2 show a shape with an angle ⁇ of 90 °.
  • the orientation of the oblong holes can also be defined with respect to the clearing movement.
  • the drawing shows an angle ⁇ , which, measured between the longitudinal extension of the elongated holes and the direction of movement 5 of the reamer 4, here has a value of 30 °.
  • the achievable good selectivity of wet sieving is due to the fact that alignment, size and shape of the screen openings are optimally matched to the requirements of a pulp wet sieving.
  • planar sieves as are customary, for example, in appropriately designed sorting machines.
  • secondary pulpers and pulper bar machines An example of a secondary pulper is shown in DE 2345735.
  • Dirty cardboard boxes were dissolved to a suspension with a consistency of about 3.5%. This paper pulp was then sorted in a pressure sorter by the method of the invention.
  • the cylindrical screen basket used in the sorter was provided with oblong holes whose width was 1.5 mm and length 4 mm. Their longitudinal extent was in the circumferential direction and was parallel to the clearing movement. The measured values were compared with those obtained using a round hole screen basket with 1.4 mm perforation, ie with a perforation whose diameter corresponded approximately to the mesh size of the screen basket used in the invention.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Eine wichtige Anwendung derartiger Verfahren ist das Sortieren von Faserstoffsuspensionen in Drucksortierern. Dabei sollen die in der Suspension enthaltenen Fasern als Gutstoff das Sieb passieren, während die nicht gewünschten festen Bestandteile abgewiesen und als Überlauffraktion aus dem Drucksortierer wieder abgeleitet werden. Neben der guten Sortierwirkung ist ein hoher Durchsatz durch die Siebvorrichtung wichtig, um das Sortierverfahren ökonomisch durchführen zu können. Üblicherweise wird dabei der Durchsatz auf die offene freie Siebfläche bezogen, um die diesbezügliche Eigenschaft des Siebes zu quantifizieren. Analog dazu kann man auch die Siebdurchtrittsgeschwindigkeit angeben, die sich rechnerisch aus Volumendurchsatz und Summe der Lochflächen ergibt.
  • Bei Durchführung eines Verfahrens dieser Art wird in fast allen Fällen ein Räumer dicht an der Oberfläche des Siebes vorbeibewegt, um das Abgewiesene aus dem Einlaufbereich der Sieböffnungen zu entfernen. Räumer erzeugen zumeist auch Druckund/oder Saugstöße. Durch die Saugstöße kehrt sich die Strömungsrichtung in der Sieböffnung kurzzeitig um, so dass Faseransammlungen oder Partikel, die nicht hindurch gelangen können, entgegen der normalen Durchströmungsrichtung wieder zurückgefördert werden.
  • Siebe mit einer zylindrischen Form werden Siebkörbe genannt. Es gibt aber auch ebene Siebe, die demselben Zweck dienen.
  • Auch wenn alle Siebe, die zum Sortieren von Faserstoffsuspensionen eingesetzt werden, grundsätzlich nach dem gleichen Prinzip arbeiten, gibt es doch bei der Ausgestaltung der Sieböffnungen sehr große Unterschiede. Das ist darauf zurückzuführen, dass je nach Auflösegrad des Papierfaserstoffes und je nach Feinheit der darin mitgeführten auszusortierenden Feststoffe unterschiedliche Anforderungen erfüllt werden müssen. Die Sieböffnungen unterscheiden sich dabei nicht nur bezüglich ihrer Größe, sondern auch bezüglich ihrer Form. So gibt es bei Sieben zur Sortierung von Faserstoffsuspensionen seit langem die grundsätzliche Unterscheidung in Lochsiebe und Schlitzsiebe. Es hat sich herausgestellt, dass Lochsiebe bei der Grobsortierung von Faserstoffsuspensionen besonders günstig sind und hohe Durchsätze bei relativ hoher Konsistenz erlauben. Vorsortierung wird bei Faserstoffsuspensionen durchgeführt, in denen die sortierbaren Störstoffe einen Anteil von mindestens 0,3 % haben. Schlitzsiebe dagegen sind optimal bei der Feinsortierung. Das hängt unter anderem damit zusammen, dass die Papierfasern, die bei solchen Sortierverfahren das Sieb passieren sollen, eine längliche Form haben, während ein großer Teil der Verunreinigungen kubisch oder flächig ist. Bei der Auswahl eines geeigneten Siebes muss immer abgewogen werden zwischen den Forderungen nach einem hohen Durchsatz und der geforderten Sortierqualität. Beispiele für einen Lochsiebkorb zeigt die DE-A-196 35 189 und für einen Schlitzsiebkorb die DE-A-39 27 748.
  • Aus der DE-A-198 15 449 ist ein Siebkorb bekannt, der mit relativ engen Schlitzen versehen und damit im Wesentlichen zur Feinsortierung gedacht ist. Diese Schlitze verlaufen - anders als bei den üblichen Schlitzsiebkörben - nicht über die ganze axiale Erstreckung des Siebkorbes, sondern sind mehrfach unterteilt. Dadurch soll die Sortierqualität des Schlitzsiebkorbes verbessert werden. Siebkörbe dieser Art sind speziell auf die Entfernung von sehr schlecht aussortierbaren Stoffen, z.B. Stickies, optimiert. In der Regel wird das mit einem relativ geringen Durchsatz, bezogen auf die gesamte Siebfläche, erkauft. Außerdem verlangen Siebe dieser Art eine relativ geringe Stoffdichte. Sie sollte unter 2,5 %, möglichst um 1,5 % liegen. Anders ist es bei Lochsieben, die sich auch noch bei einer Konsistenz um und über 3 % betriebssicher und wirksam betreiben lassen.
  • Auch die aus der EP-A-0 455 312 bekannten Siebkörbe sind offenbar zur Feinsortierung bestimmt. Konkrete Angaben für bevorzugte Beispiele liegen bei Schlitzweiten deutlich unter 1 mm. Zwar finden sich an anderen Stellen der Schrift auch andere Angaben, z.B. von "0,002 Zoll bis 0,35 Zoll oder mehr" also 0,05 mm bis 9 mm oder mehr. Das ist jedoch ein weiterer Bereich, und es wird nichts dazu gesagt, für welche Anwendungsfälle welche Auswahl getroffen werden soll. Die Publikation beschreibt in erster Linie Verfahren, um Schlitze oder Löcher zu erzeugen, deren Form und Größe für bestimmte Anwendungen günstig sind. In diesem Zusammenhang wird auch erläutert, dass sich mit dem neuen Herstellungsverfahren die Möglichkeit ergibt, auch ungewöhnliche Formen von Sieböffnungen zu erzeugen, wozu eine Anzahl von Beispielen aufgezählt wird.
  • Die DE-U-297 14 914 zeigt Siebe, die für die Spuckstoffsortierung gedacht sind. Daher werden sie nicht in einen Drucksortierer eingebaut, sondern in eine Siebvorrichtung, die in der Einlaufkammer einen Luftraum aufweist, um einen stark eingedickten faserfreien Spuckstoff bilden zu können.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Verfahren zum Sortieren von Fasersuspensionen noch weiter zu verbessern, so dass ohne nennenswerte Einbußen der Sortierqualität der Durchsatz erhöht werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Maßnahmen erfüllt.
  • Es wurde außerdem festgestellt, dass bei erfindungsgemäß verwendeten Sieben der Langfasergehalt im Siebdurchlauf (Gutstoff) im Vergleich zu herkömmlichen Lochsieben erhöht wird. Daher kann das neue Verfahren auch mit einer besseren Trennschärfe arbeiten. Außerdem konnte ohne Qualitätsverlust eine deutlich größere Menge durchgesetzt werden.
  • Die Erfindung und ihre Vorteile werden erläutert an Hand von Zeichnungen; dabei zeigen:
    • Fig. 1
    das Prinzip des Verfahrens bei Verwendung eines zylindrischen Siebkorbes;
    Fig. 2
    erfindungsgemäß gestaltete Sieböffnungen im Detail;
    Fig. 3
    einen Teil eines weiteren geeigneten Siebes.
  • Wie die Fig. 1 exemplarisch zeigt, kann das zur Durchführung des Verfahrens verwendete Sieb 1 als zylindrischer Siebkorb (perspektivisch gezeichnet) ausgeführt sein. Entscheidend für das Verfahren ist, dass die Sieböffnungen 3 in der in den Ansprüchen beschriebenen Weise als Langlöcher ausgebildet sind. Dabei sind hier nur einige wenige Langlöcher gezeichnet. Bekanntlich gibt es Siebkörbe, die Tausende solcher Sieböffnungen haben. Um das Nasssieben einer Faserstoffsuspension S durchzuführen, wird diese - bei dem hier gezeigten Beispiel - von oben in den vom Siebkorb gebildeten Innenraum eingeleitet. Ein Teil dieser Faserstoffsuspension S kann die Sieböffnungen 3 passieren und gelangt auf diese Weise in den Gutstoff A. Ein anderer Teil, der zumindest teilweise aus den an den Sieböffnungen 3 abgewiesenen Stoffen besteht, wird als Rejekt R unten aus dem Sieb 1 herausgeführt. Es versteht sich, dass bei technischer Durchführung des Verfahrens ein das Sieb aufnehmende Gehäuse vorhanden ist, um z.B. dem Sieb Halt zu geben und die Suspensionsströme in geeigneter Weise zu führen. Da solche Drucksortierer hinreichend bekannt sind, wird auf die Darstellung des Gehäuses verzichtet.
  • Wie schon erwähnt, wird in den meisten Fällen die Siebfreihaltung dadurch gewährleistet, dass in unmittelbarer Nähe des Siebes mindestens ein Räumer daran vorbei bewegt wird. Der Räumer 4 ist hier mit Flügelprofilen versehen, von denen nur eines gezeichnet ist; bekanntlich sind auch andere Formen möglich. Der Räumer 4 wird durch eine zentrale Welle 6 angetrieben und dadurch in der durch Pfeil angedeuteten Bewegungsrichtung 5 von innen am Sieb vorbei bewegt. Es handelt sich also dabei um eine Siebräumung an der Zulaufseite des Siebes, die besonders effektiv ist und bei der Durchführung des Verfahrens bevorzugt wird.
  • Die Sieböffnungen 3 haben die Form von Langlöchern, wie sie exemplarisch etwas genauer in der Fig. 2 dargestellt sind. Sie haben eine Lochweite W, die zwischen 1 und 8 mm liegt, sowie eine Lochlänge L zwischen 1 und 50 mm. Die Lochlänge L ist mit Vorteil mindestens doppelt so groß wie die Lochweite W. Ein wichtiges Maß kann auch der Abstand A sein, den benachbarte Sieböffnungen 3 in Richtung ihrer Längserstreckung voneinander haben. Hier sind Werte zwischen 1 und 6 mm besonders günstig, da sie klein genug sind, um noch eine ausreichend große offene Siebfläche zu ermöglichen und groß genug um die Langfaserverspinnung an den Siebstegen zu verhindern. Wie bereits ausgeführt wurde, ist die Form und Größe solcher Sieböffnungen auf den Verwendungszweck abzustimmen, wobei sich gezeigt hat, dass die angegebenen Maßbereiche bei der Durchführung des Verfahrens optimale Ergebnisse liefern.
  • Es wurde festgestellt, dass Siebkörbe für das Verfahren besonders gut geeignet sind, wenn die Längserstreckung der Langlöcher so liegt, dass ihr Winkel α zur Achsrichtung 7 des Siebkorbes sehr viel größer ist als 0, vorzugsweise über 45°. Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Form mit einem Winkel α von 90°.
  • Gemäß Fig. 3 lässt sich die Ausrichtung der Langlöcher auch bezüglich der Räumerbewegung definieren. Die Zeichnung zeigt einen Winkel β, der, zwischen der Längserstreckung der Langlöcher und der Bewegungsrichtung 5 des Räumers 4 gemessen, hier einen Wert von 30° hat. Bei dem in Fig 1 und 2 gezeigten Beispiel ist die Längserstreckung der Langlöcher parallel zur Bewegungsrichtung 5 der Räumer 4 ausgerichtet (β=0), da die Räumer - wie üblich - rechtwinklig (α = 90°) zur Achsrichtung des Siebkorbes bewegt werden. Wird das Verfahren in dieser Form durchgeführt, gelangt ein relativ hoher Langfaseranteil in den Gutstoff. Die so erzielbare gute Trennschärfe des Nasssiebens ist darauf zurückzuführen, dass Ausrichtung, Größe und Form der Sieböffnungen optimal auf die Anforderungen einer Faserstoffnasssiebung abgestimmt sind.
  • Bei der Durchführung der Erfindung können auch ebene Siebe eingesetzt werden, wie sie z.B. in entsprechend ausgeführten Sortierapparaten gebräuchlich sind. Denkbare Anwendungen sind auch Sekundärstofflöser und Pulperableermaschinen. Ein Beispiel für einen Sekundärpulper zeigt die DE 2345735.
  • Es ist auch bekannt, die Sieboberfläche so zu profilieren, dass im Einlaufbereich zu den Sieböffnungen Wirbel erzeugt werden, die die Siebfreihaltung unterstützen.
    • Ausführungsbeispiel:
  • Verschmutzte Kartonagen wurden zu einer Suspension mit einer Konsistenz von ca. 3,5 % aufgelöst. Dieser Papierfaserstoff wurde dann in einem Drucksortierer mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens sortiert. Der im Sortierer eingesetzte zylindrische Siebkorb war mit Langlöchern versehen, deren Weite 1,5 mm und Länge 4 mm betrug. Ihre Längserstreckung lag in Umfangsrichtung und war parallel zur Räumerbewegung. Die dabei gemessenen Werte wurden mit denen verglichen, die unter Einsatz eines Rundloch-Siebkorbes mit 1,4 mm Lochung anfielen, also mit einer Lochung, deren Durchmesser etwa der Siebweite des erfindungsgemäß verwendeten Siebkorbes entsprach.
  • Dabei wurde festgestellt, dass mit dem neuen Verfahren der auf die Bruttofläche bezogene Durchsatz fast verdoppelt werden konnte. Eine höherer volumetrischer Durchsatz ist ein starkes wirtschaftliches Argument. Gleichzeitig konnte die normalerweise unerwünschte Eindickung des Rejektes vom Faktor 1,6 auf den Faktor 1,2 bis 1,25 reduziert werden. Das ist teilweise darauf zurückzuführen, dass beim neuen Verfahren der Anteil der Langfasern im Rejekt um 40 % gesenkt werden konnte. Hier zeigt sich ein weiterer Vorteil des Verfahrens: Es können mehr Langfasern im Akzept verbleiben, was die Qualität des gereinigten Papierfaserstoffes beträchtlich erhöht. Trotz dieser Verbesserungen der Wirtschaftlichkeit wurde keine nennenswerte Verschlechterung des Sortiereffektes, also der Ausscheidung von Störstoffen festgestellt.

Claims (15)

  1. Verfahren zum Nasssieben von Faserstoffsuspensionen (S) in mindestens einem Drucksortierer unter Verwendung eines Siebes (1) mit einer Vielzahl von Sieböffnungen (3), durch die der beim Nasssieben akzeptierte Teil der Faserstoffsuspension als Gutstoff (A) hindurchtritt, während das Abgewiesene als Rejekt (R) davon getrennt abgeleitet wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Sieb (1) mit Sieböffnungen (3) verwendet wird, welche als Langlöcher ausgebildet sind, deren Lochweite (W) zwischen 1 und 8 mm, vorzugsweise zwischen 1 und 3 mm liegt und dass das Verhältnis von Lochlänge (L) zu Lochweite (W) zwischen 2 und 20, vorzugsweise zwischen 2 und 10, liegt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Lochweite (W) mindestens 1,5 mm groß ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Langlöcher eine Lochlänge (L) zwischen 1 und 50 mm, vorzugsweise zwischen 2 und 5 mm aufweisen.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Abstand (A), den benachbarte Langlöcher in Richtung ihrer Längserstreckung zueinander einnehmen, zwischen 1 und 6 mm beträgt.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Sieb (1) durch einen daran vorbeibewegten Räumer (4) freigehalten wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Bewegungsrichtung (5) des Räumers (4) so gewählt wird, dass sie zur Längserstreckungsrichtung der Langlöcher einen Winkel (β) zwischen 0 und 75° einnimmt.
  7. Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass als Sieb (1) ein zylindrischer Siebkorb verwendet wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Richtung der Längserstreckung der Langlöcher einen Winkel (α) zur Achsrichtung (7) des Siebkorbes einnimmt, der zwischen 15° und 90° liegt.
  9. Verfahren nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Winkel (α) größer ist als 45°.
  10. Verfahren nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Winkel (α) 90° beträgt.
  11. Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Faserstoffsuspension (S) eine Konsistenz von mindestens 2 % aufweist.
  12. Verfahren nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Faserstoffsuspension (S) eine Konsistenz von mindestens 3 % aufweist.
  13. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Faserstoffsuspension (S) einen Gehalt an sortierbaren Störstoffen von mindestens 0,3 %, vorzugsweise mindestens 0,5 % aufweist.
  14. Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Faserstoffsuspension (S) aus aufgelöstem Altpapier besteht.
  15. Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass aus dem Drucksortierer ein Rejekt in Form einer störstoffangereicherten Suspension entfernt wird.
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