| Dokumentenidentifikation |
DE10158858B4 05.01.2006 |
| Titel |
Verfahren und Vorrichtung zur Aufteilung einer Faserstoffsuspension |
| Anmelder |
Voith Paper Patent GmbH, 89522 Heidenheim, DE |
| Erfinder |
Rienecker, Reimund, 89522 Heidenheim, DE; Schweiss, Peter, 89275 Elchingen, DE |
| DE-Anmeldedatum |
30.11.2001 |
| DE-Aktenzeichen |
10158858 |
| Offenlegungstag |
18.06.2003 |
| Veröffentlichungstag der Patenterteilung |
05.01.2006 |
| Veröffentlichungstag im Patentblatt |
05.01.2006 |
| IPC-Hauptklasse |
D21D 5/00(2006.01)A, F, I, ,  ,  ,   
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| IPC-Nebenklasse |
D21D 5/24(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,   
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| Beschreibung[de] |
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
Verfahren der genannten Art werden unter Verwendung von Drucksortierern
durchgeführt. Bei einem solchen wird die Suspension an einem Sieb in mindestens
zwei Fraktionen aufgeteilt, und zwar einen Durchlauf, der die Stoffe, die das Sieb
passiert haben, enthält und einen Überlauf mit den Stoffen, die auf Grund ihrer
Größe, Form oder Steifigkeit abgewiesen wurden.
Ein solches Trennverfahren wird z.B. zur Entfernung von unerwünschten
Begleitstoffen, sogenannten Störstoffen, eingesetzt. Bekanntlich enthalten Faserstoffsuspensionen,
die zur Papiererzeugung eingesetzt werden sollen, insbesondere solche, die aus Altpapier
gewonnen worden sind, oft eine mehr oder weniger große Menge von Störstoffen, die
in der Aufbereitungsanlage entfernt werden müssen. Eine andere Anwendung ist die
Faserfraktionierung, bei der die Papierfasern nach Länge, Dicke oder Flexibilität
klassiert werden.
In vielen Fällen hat es sich als notwendig und sinnvoll erwiesen,
die aufzuteilende Faserstoffsuspension nacheinander in mehreren Trennstufen zu bearbeiten.
Ein häufiger Grund für diese Fahrweise ist in der unterschiedlichen Struktur der
abzuteilenden Bestandteile zu sehen. Die Trennstufen haben dann unterschiedliche
Wirkungen.
Aus der Publikation NYSTEN, B.: Neue Erfahrungen mit Drucksortierern
und Combiscreen in der Holzschliffsortierung und Altpapieraufbereitung. In: Das
Papier, 1990, 44. Jg., H. 10A, Seiten V123 bis V128, ist ein mit mehreren hintereinander
geschalteten Sortierern arbeitendes Verfahren bekannt. Dabei wird aus einer TMP-Stoffsuspension
ein möglichst großer Anteil der Splitter entfernt. Die Sortierer sind mit Sieben
ausgestattet, deren Öffnungen sich stark unterscheiden, was zu einer unterschiedlichen
Trenn-Charakteristik führt.
Bei der Aufbereitung von Faserstoffsuspensionen ist die Verwendung
mehrerer hintereinander geschalteter Trennstufen aber auch dann von Vorteil, wenn
beide Trennstufen in ihrer Trenncharakteristik gleich oder zumindest sehr ähnlich
sind. Die Trennaufgabe bei diesen Rohstoffen ist nämlich dadurch erschwert, dass
die auszuscheidenden Feststoffteilchen in vielen Fällen den nicht auszuscheidenden
Feststoffteilchen bezüglich ihrer trenntechnisch relevanten Unterschiede sehr ähnlich
sind. Dadurch besteht die Gefahr entweder des Verlustes der feineren Anteile mit
dem Grobstoff oder ein unerwünschter Anteil von gröberen Stoffen in der Feinfraktion.
Bekanntlich lässt sich gerade dann der Effekt des Verfahrens wesentlich verbessern,
wenn in der schon erwähnten Weise mehrere Stufen hintereinander geschaltet werden.
Dieses Problem kann z.B. dann auftreten, wenn feine klebende Störstoffe, die sogenannten
Stickies, aus der Faserstoffsuspension auszuscheiden sind. Diese verhalten sich
nämlich beim Passieren eines feinen Siebes ähnlich wie ein Teil der Fasern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein betriebssicheres Verfahren
zu schaffen, mit dem eine noch bessere Trennung erreicht wird und gleichzeitig der
erforderliche verfahrenstechnische Aufwand akzeptabel bleibt.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten
Merkmale in vollem Umfang gelöst.
Vorteilhafte Vorrichtungen zur Verfahrensdurchführung werden in den
Ansprüchen 15 bis 17 genannt.
Die bezeichneten Maßnahmen führen zu einer signifikanten Verbesserung
der Trennwirkung und/oder zur Verminderung des Faserverlustes bei der Entfernung
von Störstoffen. Der letztgenannte Aspekt ist bei der Endstufe einer Sortieranlage
("Endstufensortierung") besonders wichtig.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch den Betrieb der Trennanlage
stabilisieren, weil dadurch die Einlaufmenge in die Trennapparate (Sortierer) z.B.
leichter konstant zu halten ist.
Die Erfindung und ihre Vorteile werden erläutert an Hand von Zeichnungen.
Dabei zeigen:
1 + 2
je ein exemplarisches Verfahrensschema zur Störstoffentfernung;
3 ein spezieller Drucksortierer zur Anwendung
des Verfahrens.
In 1 sind die wesentlichen Schritte des
Verfahrens erläutert. Die Faserstoffsuspension S wird zunächst in die erste Trennstufe
1 geführt. Deren Durchlaufstrom 3 gelangt in die zweite Trennstufe
2, die einen Überlaufstrom 6 bildet, der erfindungsgemäß in den
Einlauf zur ersten Trennstufe 1 zurückgeführt wird. Der Durchlaufstrom
4 der zweiten Trennstufe 2 enthält möglichst viel vom feineren
Anteil der Faserstoffsuspension S und möglichst wenig vom gröberen, wobei sich das
auf die suspendierten Feststoffteilchen bezieht.
Zumeist sollte der zurückgeführte Überlaufstrom 6 mengenmäßig
einstellbar sein, was hier durch die Mengenregelung 7 angedeutet ist.
Die Vorbehandlung 8, also der Teil der Aufbereitungsanlage,
der die Faserstoffsuspension S bereitstellt, kann auch weitere Trennstufen enthalten.
Insbesondere kann dadurch bereits eine Anreicherung der groben Anteile in der Faserstoffsuspension
erfolgt sein, so dass also die Trennstufe 1 eine Endstufe darstellt, deren
Überlaufstrom 5 nicht mehr weiter sortiert, sondern z.B. nach Entwässerung
als Abfall deponiert wird.
Wie 2 zeigt, können stattdessen für den
Überlaufstrom 5 der ersten Trennstufe 1 auch eine oder mehrere
weitere Trennstufen folgen. Der Durchlaufstrom 13 einer solchen weiteren
Trennstufe 9 wird üblicherweise vorwärts geführt, vorzugsweise in den Einlauf
zur zweiten Trennstufe 2 oder (gestrichelte Linie) auch in deren Durchlaufstrom.
Technisch lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren durchführen, indem
für jede der Trennstufen ein üblicher Drucksortierer verwendet wird, dessen Funktion
bereits erläutert wurde. Eine andere Möglichkeit liegt darin, einen speziellen Drucksortierer
zu verwenden, in dessen Gehäuse beide Trennstufen integriert sind, wie das Beispiel
der 3 zeigt. Dieser Drucksortierer ist mit zwei Siebkörben
11 bzw. 12 ausgestattet, die von der durch den Einlauf
22 zugeleiteten Faserstoffsuspension S nacheinander durchströmt werden.
Die Sieböffnungen beider Siebkörbe können gleich sein, so dass der Durchlaufstrom
4 der zweiten Trennstufe 2 zwei Mal nacheinander gleiche Sieböffnungen
passiert hat. Er verlässt das Gehäuse durch den Durchlauf 26. Die Strömungsführung
innerhalb des nur schematisch gezeichneten Sortierers ist durch Pfeile angedeutet.
Man erkennt auch einen zentral angeordneten Rotor 18, der die Siebräumer
19 für die beiden Siebkörbe antreibt.
Das, was am ersten Siebkorb 11 abgewiesen worden ist, verlässt
per Überlauf 24 das Gehäuse als Überlaufstrom 5 der ersten Trennstufe
1, während der Überlaufstrom 6 der zweiten Trennstufe
2 hier durch eine radial außen an den Überlauf 27 des Drucksortierers
angeschlossene Überlaufleitung 14 vom unteren Teil des Gehäuses in den
oberen Teil zentral wieder eingeführt wird. Dadurch kann genutzt werden, dass sich
infolge der Rotationsströmungen in dem Drucksortierer an der Auslaufstelle
15 für den Überlaufstrom 6 ein höherer Druck einstellt als dort,
wo der Anschluss 16 für die Einleitung in das Gehäuse vorgesehen ist. Auf
diese Weise kann eventuell eine Pumpe oder eine lange Rückführleitung zur Pumpe
eingespart werden. Auch wenn der Anschluss 16 nicht direkt in den Einlauf
22 mündet, liegt hier eine hydraulische Verbindung vor.
Wie bereits erwähnt, empfiehlt es sich, die Menge dieses Überlaufstromes
6 einstellbar zu machen, was mit einer Stell- oder Regelvorrichtung
17 möglich ist.
Um das erfindungsgemäße Verfahren zu erläutern, wird ein Vergleichsversuch
beschrieben, bei dem ein Rohstoff, bestehend aus 80 % Illustrierte und 20 % Zeitungen
nach entsprechender Auflösung und Vorbehandlung als Faserstoffsuspension einer zweistufigen
Sortierung, also Nasssiebung, unterzogen wurde. Für die beiden Trennstufen wurden
jeweils in Reihe geschaltete Drucksortierer verwendet, die mit Schlitzsiebkörben
ausgestattet waren, deren Schlitzweite 0,12 mm betrug. Zunächst wurde das Verfahren
gemäß dem Stand der Technik durchgeführt, was bedeutet, dass die beiden Überlaufströme
der ersten und zweiten Trennstufe als Rejekt zusammengefasst und untersucht wurden.
Zur Beurteilung des Sortiereffektes wurde in bekannter Weise die Sticky-Fläche an
aus dem Stoff hergestellten Versuchsblättern ermittelt. Dabei ergab sich bei der
Durchführung gemäß dem Stand der Technik, also dem ersten Versuch, ein Trennwirkungsgrad
des Verfahrens von 63,4 %. Beide Überlaufströme zusammengenommen mit einer volumetrischen
Spuckstoffrate von 13,6 % führten zu einem Substanzverlust von 17,6 %, bezogen auf
die Einlaufmenge. Diese Überlaufströme enthalten Störstoffe und unbeabsichtigt ausgeschiedenen
Faserstoff. Bei dem zweiten Versuch wurde der Überlaufstrom der zweiten Trennstufe
auf volumetrisch 5 % des Einlaufes eingestellt und vor die erste Trennstufe zurückgeführt.
Der Überlaufstrom der ersten Trennstufe wurde leicht erhöht und lag bei 11 Vol%.
Der zweite Versuch führte zu einem Trennwirkungsgrad, der mit 69,5 % signifikant
über dem des ersten Versuches lag . Gleichzeitig wurde der Substanzverlust, der
lediglich im Überlauf der ersten Trennstufe anfällt, auf 12,1 % gesenkt. Der Versuch
belegt, dass es mit einer relativ einfachen Maßnahme möglich war, die gestellte
Aufgabe zu lösen.
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| Anspruch[de] |
- Verfahren zur Aufteilung einer Faserstoffsuspension (S), bei dem die
Faserstoffsuspension (S) durch mindestens zwei hintereinander geschaltete Trennstufen
(1, 2) mit mindestens einem Drucksortierer geführt wird, in denen
jeweils ein mit den gröberen Anteilen. angereicherter Überlaufstrom (5,
6) zur Abfuhr unerwünschter Störstoffe und ein mit feineren Anteilen angereicherter
Durchlaufstrom (3, 4) gebildet werden,
wobei der Durchlaufstrom der ersten Trennstufe (1) in die zweite Trennstufe
(2) geführt wird und
wobei zwei hintereinander geschaltete Trennstufen (1, 2) mit der
gleichen Trenncharakteristik betrieben werden,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Überlaufstrom (6) der zweiten Trennstufe (2) in den Einlauf
der ersten Trennstufe (1) zurückgeführt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Überlaufstrom
(6) der zweiten Trennstufe (2) ohne weitere Fraktionierung seiner
Feststoffanteile in den Einlauf der ersten Trennstufe (1) zurückgeführt
wird.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Menge des Überlaufstromes (6) der zweiten Trennstufe (2) geregelt
wird.
- Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Menge des Überlaufstromes (6) der zweiten Trennstufe (2)
auf einen Wert zwischen 2 und 20 Vol% des Einlaufstromes in die zweite Trennstufe
(2) eingestellt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die unerwünschten
Störstoffe klebende Partikel (stickies) sind.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der
Überlaufstrom (5) der ersten Trennstufe (1) nur noch in einem
Rejektsortierer bearbeitet wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der
Überlaufstrom (5) der ersten Trennstufe (1) eingedickt und verworfen
wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
dass mit dem Überlaufstrom (5) der ersten Trennstufe (1) eine
Langfaserfraktion abgeschieden wird.
- Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass für beide Trennstufen (1, 2) ein Drucksortierer verwendet
wird, an dessen Sieben die Überlaufströme (5, 6) zurückgehalten
werden.
- Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Überlaufstrom
(6) der zweiten Trennstufe (2) ohne Pumpe in den Drucksortierer
an einer Stelle wieder eingeleitet wird, an der auf Grund der Rotationsströmungen
ein geringerer Druck herrscht als am Auslauf des Überlaufstroms (6).
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
dass für jede Trennstufe (1, 2) je mindestens ein Drucksortierer
verwendet wird, der mindestens ein Sieb enthält.
- Verfahren nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass
die Siebe Schlitzsiebe sind mit einer Schlitzweite von höchstens 2 mm.
- Verfahren nach Anspruch 9, 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet,
dass für beide Trennstufen (1, 2) Siebe mit gleichen Sieböffnungen
verwendet werden.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
dass die Menge des Überlaufstromes (6) der zweiten Trennstufe (2)
durch einen Regler eingestellt wird, der ein Qualitätssignal aus dem Durchlaufstrom
(4) der zweiten Trennstufe (2) verarbeitet.
- Vorrichtung zur Aufteilung einer Fasersuspension nach einem oder mehreren
der voranstehenden Ansprüche mit mindestens zwei hintereinander geschalteten Trennstufen
(1, 2) mit jeweils einem Einlauf (22), einem Überlauf
(24, 27) für den mit gröberen Anteilen angereicherten Überlaufstrom
(5, 6) und einem Durchlauf (26) für den mit feineren
Anteilen angereicherten Durchlaufstrom (3, 4),
wobei für beide Trennstufen (1, 2) ein einziger Drucksortierer
verwendet wird, in dem zwei nacheinander von der Fasersuspension durchströmbare
Siebe vorhanden sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Überlauf (27) der zweiten Trennstufe (2) mit dem Einlauf
(22) der ersten Trennstufe (1) hydraulisch verbunden ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Überlaufleitung
(14) den Überlauf (27) der zweiten Trennstufe (2) mit
dem Einlauf (22) der ersten Trennstufe (1) verbindet oder mit
dem Teil des Gehäuses des Drucksortierers, in den dieser Einlauf (22) einmündet.
- Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass
sich in dem die hydraulische Verbindung darstellenden Teil der Vorrichtung eine
Stell- oder Regelvorrichtung (17) zur Beeinflussung des Volumenstromes
befindet.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen
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