DE102006020215A1

DE102006020215A1 - Verfahren zum Fraktionieren und Bearbeiten einer Papierfasersuspension

Info

Publication number: DE102006020215A1
Application number: DE200610020215
Authority: DE
Inventors: Martin Kemper; Harald Hess
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2006-05-02
Filing date: 2006-05-02
Publication date: 2007-11-08

Abstract

Das Verfahren zum Fraktionieren und Bearbeiten einer Papierfasersuspension dient zur Bildung einer stark mit Fasern angereicherten Faserfraktion (R12) und einer mit Feinstoffen angereicherten Feinfraktion (A2). Dazu wird zuerst eine Nasssiebung (1), z. B. in einem Drucksortierer, durchgeführt, die eine Langfaserfraktion (R1) und eine Kurzfaserfraktion (A1) bildet. Letztere wird in einer zweiten Nasssiebung (2) in eine Faserfraktion (R2) und eine Feinstofffraktion (A2) aufgeteilt. Das Verfahren ist wirtschaftlicher als bekannte Waschverfahren.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Papierfaser-Rohstoffe enthalten eine Mischung unterschiedlich langer Fasern, organischer Feinstoffe (z.B. Faserbruchstücken) und anorganischer Feinstoffe (z.B. mineralischer Füllstoffe). Das trifft besonders bei aus Altpapier hergestellten Rohstoffen zu, aber auch bei nativem Zellstoff.
Üblicherweise werden Verfahren zum Fraktionieren einer Papierfasersuspension benutzt, um eine Langfaserfraktion und eine Kurzfaserfraktion zu bilden, indem eine Aufkonzentration von Langfasern einerseits und eine Aufkonzentration von Kurzfasern andererseits erfolgt. Auf diese Weise können Stoffsorten gebildet werden, die auf Grund der definierten Faserlängenspektren speziellen Anforderungen besser genügen als das Ausgangsgemisch. Es kann auch eine getrennte Bearbeitung der Fraktionen Ziel dieses Verfahrens sein. In vielen Fällen ist diese Aufteilung auch ausreichend, um die Eigenschaften der verwendeten Rohstoffe zu verbessern.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, durch Kombination von nacheinander ausgeführten Nasssiebungen, die unterschiedliche Wirkung haben, die Trennung in Faserstoff und Feinstoffe durchzuführen. Das Verfahren umfasst die mögliche Verwendung von Drucksortierern, die bekanntlich einen hohen Stoffdurchsatz haben und daher für industriellen Produktionseinsatz hervorragend geeignet sind. Das gilt insbesondere im Vergleich zu Waschvorrichtungen, z.B. gemäß DE 30 05 681-A1, die sich zumindest prinzipiell auch zu einer Fraktionierung dieser Art eignen würde, aber aufwändig sind und einen hohen Platzbedarf haben.
Die Siebe werden für das erfindungsgemäße Verfahren zweckmäßigerweise so ausgewählt, dass in der stromaufwärtigen Nasssiebung eine Abtrennung der Langfasern in den Überlauf erfolgt. Hierzu eignen sich z.B. Schlitzsiebkörbe mit einer Schlitzweite von 0,1 mm. Die Neigung, Langfasern im Überlauf anzureichern, kann durch einen relativ flachen Profilwinkel (wird noch erklärt) verstärkt werden. Der Durchlauf, hier also die Kurzfaserfraktion, gelangt in die nächste Nasssiebung, die mit Vorteil einen Lochsiebkorb mit relativ feinen Öffnungen, z.B. 0,4 mm Durchmesser verwendet. Dadurch werden die meisten Kurzfasern abgewiesen und in den Überlauf geführt. Die verbleibenden Feststoffe im Durchlauf sind dann überwiegend organische Feinstoffe und Füllstoffe.
Die Erfindung und ihre Vorteile werden erläutert an Hand von Zeichnungen. Dabei zeigen:
1: ein Verfahrensschema, welches das erfindungsgemäße Verfahren grundsätzlich darstellt;
2: ein Verfahrensschema mit einer vorteilhaften Variante;
3: ein vereinfachtes Anlagenschema;
4: Teil eines für die erste Nasssiebung besonders geeigneten Siebes;
5: Teil eines für die zweite Nasssiebung besonders geeigneten Siebes.
Bei Durchführung des Verfahrens wird gemäß 1 die Papierfasersuspension S einer ersten Nasssiebung 1 zugeführt, in der die Suspension in eine mit Kurzfasern angereicherte Kurzfaserfraktion A1 als Durchlauf und eine mit Langfasern angereicherte Langfaserfraktion R1 als Überlauf aufgeteilt wird. Die Kurzfaserfraktion A1 bildet den Zulauf zur zweiten Nasssiebung 2. In dieser werden Fasern und Feinstoffe voneinander getrennt, indem die Fasern als Faserfraktion R2 am Sieb abgewiesen werden, wohingegen die Feinstoffe das Sieb als Feinstofffraktion A2 passieren.
In einer vorteilhaften Variante gemäß 2 wird die Langfaserfraktion R1, insbesondere wenn sie sortierfähige Störstoffe, wie z.B. Folienstücke oder klebende Partikel (Stickies) enthält, einer Sortierung 7 zugeführt. Störstoffe werden so als Rejekt R7 abgeschieden, so dass als Gutstoff A7 eine mit Fasern angereicherte gereinigte Fraktion anfällt. Sie kann mit der aus der Nasssiebung 2 stammenden Faserfraktion R2 zu einer neuen Faserfraktion R12 vermischt werden. In anderen Fällen ist eine getrennte Weiterverwendung der Langfaserfraktion R1 und der Faserfraktion R2 sinnvoll.
Welche Apparaturen für die einzelnen Nasssiebungen gewählt werden, ist in diesem allgemeinen Schema offen gelassen.
In der in 3 gezeigten Anlage werden die Nasssiebung 1 sowie die Nasssiebung 2 mit Hilfe von jeweils einem nur angedeuteten Drucksortierer durchgeführt. Dazu wird die Papierfasersuspension S aus einer Bütte 5 über eine Pumpe 6 durch die Drucksortierer 11 und 12 hindurchgepumpt. Zunächst wird im ersten Drucksortierer 11 ein Durchlauf erzeugt, der die Kurzfasertraktion A1 bildet sowie ein Überlauf, nämlich die Langfaserfraktion R1. Die Kurzfasertraktion A1 wird dann in einem weiteren Drucksortierer 12 behandelt, wodurch die Feinstofftraktion A2 als Durchlauf und die Faserfraktion R2 als Überlauf anfällt. Als Ergebnis dieses Verfahrens sammelt sich in der Bütte 17 eine nur wenig Feinstoffe enthaltende Fasersuspension. In der Bütte 8 fällt eine Suspension an, die wenig oder keine Fasern aufweist, dafür aber viele Feinstoffe.
In der 4 ist der Teil eines Siebes dargestellt, der sich besonders für die erste Nasssiebung 1 eignet. Das Sieb besteht aus einer großen Anzahl von achsparallel angeordneten Stäben 3, die in Stabhaltern 4 eingesetzt sind. Typischerweise ist das Sieb als zylindrischer Siebkorb ausgeführt, so dass die Stabhalter 4 ringförmig sind. Zwischen benachbarten Stäben 3 bilden sich die Siebschlitze 9, deren Weite A bei Durchführung des Verfahrens zwischen 0,08 und 0,2 mm, vorzugsweise bei etwa 0,1 mm, liegt. Das Sieb wird dadurch frei gehalten, dass auf der Zulaufseite ein hier nur angedeuteter Räumer 10 in einer Richtung 18 am Sieb entlang bewegt wird, der hydraulische Druck- oder/oder Saugimpulse erzeugt. Um einen möglichst hohen Durchlaufstrom 19 zu erzielen, weisen die einlaufseitigen Oberkanten der Stäbe 3 eine schräge Fläche auf, deren Profilwinkel α gegenüber der Bewegungsrichtung 18 geneigt ist. Für den Zweck der ersten Nasssiebung des Verfahrens ist ein relativ geringer Profilwinkel α z.B. ca. 8°, besonders vorteilhaft. Ein geringer Winkel bevorzugt die Zurückhaltung von Langfasern, was bei der üblichen Anwendung solcher Siebe (Aussortieren von Störstoffen) unerwünscht wäre.
Bei der zweiten Nasssiebung 2 sind die Anforderungen anders als bei der ersten Nasssiebung 1. Es kann durchaus von Vorteil sein, bei der zweiten Nasssiebung 2 verstärkt Turbulenzen auf der Zulaufseite des dabei verwendeten Siebes zu erzeugen. Hierzu können Nuten oder vorstehende Profile dienen, wie sie z.B. in der DE 196 35 189-A1 beschrieben werden. Ein Beispiel für solche vorstehende Profile ist in 5 zu sehen. Dabei handelt es sich um ein Sieb mit in Lochstreifen 13 eingearbeiteten Löchern 14. Die Lochstreifen 13 werden zwischen Profilstäben 15 gehalten, die ihrerseits in Stabhaltern 16 befestigt sind. Die Profilstäbe 15 stehen auf der Zulaufseite des Siebes vor, was zu den gewünschten Turbulenzen führen kann. Ähnlich wie in 4 bilden die Oberseiten 20 der Profilstäbe gegenüber der Bewegungsrichtung 18 einen von 0° abweichenden Profilwinkel α, z.B. zwischen 3° und 12°. Dadurch lässt sich die Stärke der Turbulenzen anforderungsgemäß einstellen. Andere Möglichkeiten, insbesondere bei Zylindern oder aus Segmenten bestehenden Lochsiebkörben liegen darin, diese mit achsparallelen Nuten zu versehen oder auf den Siebzylinder achsparallele Leisten aufzusetzen.

1: erste Nasssiebung
2: zweite Nasssiebung
3: Stäbe
4: Stabhalter
5: Bütte
6: Pumpe
7: Sortierung
8: Bütte
9: Siebschlitze
10: Räumer
11: Drucksortierer
12: Drucksortierer
13: Lochstreifen
14: Löcher
15: Profilstab
16: Stabhalter
17: Bütte
18: Bewegungsrichtung
19: Durchlaufstrom
20: Oberseite
A1: Kurzfaserfraktion
A2: Feinstofffraktion
A7: Sortiergutstoff
R1: Langfaserfraktion
R2: Faserfraktion
R12: Faserfraktion
R7: Störstoffe
A: Schlitzweite
α: Profilwinkel

Claims

Verfahren zum Fraktionieren und Bearbeiten einer Papierfasersuspension (S), um mindestens eine mit Fasern angereicherte Faserfraktion (R12) und mindestens eine mit Feinstoffen angereicherte Feinstofffraktion (A2) zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Nasssiebung (1) vorzugsweise in einem Drucksortierer (11) durchgeführt wird, bei der im Überlauf eine Langfaserfraktion (R1) und im Durchlauf eine Kurzfaserfraktion (A1) anfällt, dass die Kurzfaserfraktion (A1) in eine zweite Nasssiebung (2), vorzugsweise in einen weiteren Drucksortierer (12) geführt wird, wobei im Durchlauf eine Anreicherung von Feinstoffen zur Bildung einer Feinstofffraktion (A2) und im Überlauf eine Anreicherung von Fasern zur Bildung einer Faserfraktion (R2) erreicht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Nasssiebung (1, 2) mit einem Schlitzsieb durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Nasssiebung (1) ein Schlitzsieb mit einer Schlitzweite (A) zwischen 0,08 und 0,2 mm, vorzugsweise 0,1 mm, verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schlitzsieb an der Zulaufseite Schrägflächen mit einem Profilwinkel (α) aufweist, der in einem Bereich zwischen 0° und 10°, vorzugsweise 8°, liegt.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Nasssiebung (2) ein Lochsieb verwendet wird, bei dem die Sieböffnungen einen minimalen Durchmesser unter 1 mm, vorzugsweise unter 0,5 mm, haben.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der zweiten Nasssiebung (2) ein auf der Zulaufseite durch Siebräumer (10) frei gehaltenes Sieb verwendet wird und dass an der Zulaufseite des Siebes Vorsprünge oder Querleisten vorhanden sind zur Erzeugung von Turbulenzen im Zusammenwirken mit dem daran vorbei bewegten Siebräumer (10).
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aus der ersten Nasssiebung (1) stammende Langfaserfraktion (R1) in einer Sortierung (7) von Störstoffen (R7) gereinigt wird.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Langfaserfraktion (R1) der ersten Nasssiebung (1) mit der Faserfraktion (R2) der zweiten Nasssiebung (2) zu einer neuen Faserfraktion (R12) vermischt wird.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Fasern angereicherte Faserfraktion (R2, R12) eingedickt und ohne die Feinstofffraktion (A2) dispergiert wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das bei der Eindickung anfallende Filtrat zur Feinstofffraktion (A2) zugemischt wird.