DE4341412C2 - Verfahren zur Aufbereitung von flüllstoffhaltigem Altpapier - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Aufbereitung von füllstoffhaltigem Altpapier oder füllstoffhaltigem Produktionsausschuß gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, 2 oder 3.

Bekanntlich werden zur Herstellung von Papier zu den eigentlichen Papierfasern weitere Stoffe zugegeben, um ein gebrauchsfähiges Papier zu erhalten. Solche Stoffe sind entweder sogenannte Füllstoffe, die in die Faserstruktur oder an die Oberfläche des Papiers gebracht werden oder Streichfarbe/Strich der im wesentlichen auf das bereits gebildete Blatt aufgetragen wird oder eine Kombination beider Stoffe. Streichfarbe enthält in der Regel sowohl Füllstoffe als auch Pigmente. Wenn ein so hergestelltes Papier nach dem Gebrauch als Altpapier in den Papiererzeugungsprozeß gelangt, führt das in der Regel zu einem Anstieg der Füll- und Feinstoffmenge in der Anlage der das Altpapier einsetzenden Papierfabrik. In den Fällen, in denen diese Ansammlung von solchen Stoffen unerwünscht ist, müssen sie z. B. durch einen Waschvorgang entfernt werden.

Wenn z. B. bei der Rohpapierherstellung auf diese Weise der Aschegehalt erheblich reduziert werden kann, sind höhere Rohpapierfestigkeiten möglich. Daraus wiederum ergibt sich eine Einsparungsmöglichkeit bei dem aus Festigkeitsgründen zugegebenen hochwertigen und teuren Langfaserzellstoff.

Mit dem Abführen aus dem Aufbereitungsprozeß allein ist das Problem jedoch noch nicht gelöst, da relativ große Mengen von nassem Schlamm entsorgt werden müssen. Wählt man z. B. dazu das ohnehin aufwendige Verfahren, diesen Schlamm zu trocknen und zu verbrennen, hätte das einen weiteren beträchtlichen Nachteil: Da die Trockenmasse dieses Schlamms zu einem überwiegenden Teil aus Calciumcarbonat besteht, würde bei der Verbrennung eine große Menge Kohlendioxid erzeugt, ohne daß durch diese Reaktion eine nutzbare Wärme entsteht. Die Nachteile großer Kohlendioxid-Abgaben in die Atmosphäre für das globale Klima sind bekannt und so schwerwiegend, daß in Deutschland die Erhebung einer sogenannten Kohlendioxid-Abgabe für derartige Immissionen erwogen wird.

In der DE 40 31 310 A1 wird ein Verfahren zur Aufbereitung von Altpapier beschrieben, wobei das Verfahren, ausgehend von zwei Rohstoffen, in zwei getrennten Aufbereitungs-Strängen durchgeführt wird und mindestens zwei unterschiedliche Suspensionen für die Papiermaschine bereitgestellt werden. Die Papiermaschine enthält einen Mehrschicht-Stoffauflauf, der entsprechend den technologischen Anforderungen mit den unterschiedlich aufbereiteten Faserstoffen gespeist wird. Mit Hilfe des bekannten Verfahrens wird lediglich die Schädlichkeit von Füll- und Feinstoffen bei der Papiermaschinen-Erzeugung dadurch verringert, daß diese in die Mittellage gefahren werden.

Bei einem anderen Verfahren, bekanntgemacht durch DE 40 34 054 C1, wird der bei der Aufbereitung von Rohstoffen für die Papier-, Pappe- und Kartonherstellung anfallende Restwasserschlamm zunächst durch Auszentrifugieren der Schwarzpartikel vorgereinigt. Es folgt eine Nasssiebung, bei der die Agglomerate auf Grund ihrer Größe zurückgehalten werden. Der Durchlauf dieser Nasssiebung, eine Mischung aus Fasern, Füllstoffen und Pigmenten, wird in die Rohstoffaufbereitung der Papierfabrik zurückgeführt. Die Agglomerate, zu denen bei füllstoffhaltigem Altpapier auch Füllstoffagglomerate zu zählen sind, werden verworfen. Auch die EP 0 492 121 A1 befaßt sich mit einem Verfahren zur Aufbereitung von bei der Altpapieraufbereitung anfallendem Abwasserschlamm. Dieser wird vermischt und feinstzerkleinert, um als Grundstoff für die Herstellung von Farbe, Leim, Kitt oder Mörtel zu dienen. Das so gewonnene Gemisch (Fasern, Füllstoffe, Pigmente) ist, selbst wenn es fein dispergiert ist, nicht geeignet, um in der Papierindustrie als wertvoller Rohstoff wiederverwendet zu werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbereitungsprozeß für füllstoffhaltiges Altpapier oder füllstoffhaltigen Papierproduktions-Ausschuß so zu gestalten, daß die im Bedarfsfall herauszuführenden Füllstoffe und Streichpigmente als Wertstoffe wieder einsetzbar sind und daher nicht verworfen werden müssen. Es soll ferner ein Verfahren gefunden werden, bei dem auch bedruckte, füllstoffhaltige Altpapiere verwendbar sind. Das Aufbereitungsverfahren soll sich im Vergleich zum Stand der Technik nicht wesentlich verteuern oder verkomplizieren.

Diese Aufgaben werden durch die Kennzeichen entweder des Anspruchs 1, 2 oder 3 gelöst. Dabei wird auch der oben genannte Papierproduktions-Ausschuß durch den verwendeten Begriff "Altpapier" miterfaßt.

Mit den erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, die im Altpapier enthaltenen Füllstoffe zunächst mechanisch so zu behandeln, daß die bei der Papierherstellung oder -behandlung entstandenen Agglomerate zerkleinert werden, so daß in etwa die Körnung eines frischen Füllstoffes erzielt wird. Ferner werden die im Altpapier enthaltenen Füll- und Feinstoffe erst dann ausgewaschen, nachdem sie mindestens eine Bleichstufe - wenn überhaupt vorhanden - passiert haben. Bekanntlich werden bisher Waschstufen in der Altpapieraufbereitung so eingesetzt, daß sie die Füll- und Feinstoffe vor der Bleiche ausscheiden, schon um die Bleichapparate möglichst klein zu halten und Bleichchemikalien einzusparen.

Welches der erfindungsgemäßen Verfahren am günstigsten anzuwenden ist, richtet sich nach dem Ausgangsstoff und den Anforderungen an das Endprodukt.

Die Erfindung wird beschrieben und erläutert anhand von Zeichnungen. Dabei zeigen:

Fig. 1 ein Schema der wichtigsten Verfahrensschritte;

Fig. 2 Verfahrensschema für die Aufbereitung bedruckten Altpapiers;

Fig. 3 ein weiteres Verfahrensschema für die Aufbereitung bedruckten Altpapiers;

Fig. 4 ein spezielles Verfahrensschema für die Aufbereitung füllstoffhaltigen Papiermaschinenausschusses.

(Dabei werden Eindickung und Verdünnung des Stoffes nicht immer dargestellt).

Die Fig. 1 zeigt die wichtigsten zur Ausführung der Erfindung notwendigen Verfahrensschritte. Dazu wird ein Gemisch aus Altpapier A und Wasser W in einem ersten Auflöseschritt 1 hergestellt, wozu in der Regel ein Pulper benutzt wird. Dem folgt die Stoffreinigung 2, welche aus mehreren, an sich bekannten Reinigungsschritten bestehen kann, deren Auswahl von dem Verschmutzungsgrad des eingetragenen Altpapiers abhängt. Die ausgeschiedenen Schmutzstoffe sind durch waagerechte Pfeile angedeutet. In Sonderfällen, z. B. bei weißem gestrichenem Produktionsabfall einer Papiermaschine, kann eine solche Stoffreinigung auch entfallen. Der Stoffreinigung schließt sich eine Dispergierung 3 an, wobei üblicherweise vor der Dispergierung eine Eindickung auf höhere Konsistenzen und Erhitzung erforderlich ist. Die Wirkung der Dispergierung muß mindestens so stark sein, daß die Agglomerate der Füllstoffe wieder so weit aufgelöst werden, daß die Körnung in etwa der des originären Füllstoffes entspricht. Bekanntlich werden als Füllstoffe sehr fein gemahlene Mineralien, z. B. Calciumcarbonat, Titandioxid, Kaolin oder China Clay eingesetzt. Durch Trocknung und Behandlung bei Herstellung, Verarbeitung und Gebrauch des Papieres werden meist recht feste Agglomerate gebildet, die durch eine Dispergierung wieder gelöst werden können.

Es kann sich hier - wie dargestellt - eine Bleiche 4 anschließen, welche geeignet ist, eventuell vergraute oder durch Druckfarben verunreinigte Füllstoffe zu bleichen, wozu die bekannten Bleichchemikalien angewendet werden. Wenn es gewünscht wird, wird die Bleiche so gesteuert, daß auch die Papierfasern selbst gebleicht werden. Durch den Waschvorgang 5 werden nun die Fasern als Gutstoff 6 z. B. auf einem Sieb zurückgehalten, während Füllstoffe, Feinstoffe, Streichfarben etc. zusammen mit dem Wasser das Sieb oder Filter der Waschvorrichtung als Waschwasser 7 passieren können. Da üblicherweise die Waschstufe bei einem sehr geringen Feststoffgehalt (ca. 1-­ 2% inkl. Fasern) arbeitet, wird meistens eine nachfolgende Eindickung erforderlich. Beispielsweise kann man hierzu mit Vorteil eine Klärflotation 8 anwenden, bei der alle Feststoffe ausflotiert werden. Falls das Waschwasser auch noch Feinstoffe, also Faserbruckstücke, enthält, könnte man diese durch eine selektive Flotation von den Füllstoffen trennen. Ein andere Möglichkeit wird später in Fig. 3 gezeigt. Die gewonnene eingedickte Füllstoff-Fraktion 9 ist weiß, hat ein besonders feines Korn und kann daher als Streichfarbenkomponente verwendet werden. Ferner ist es möglich, diese Fraktion wiederum als Füllstoffe bei der Produktion von Neupapier einzusetzen. Die Klärfraktion 10 kann wiederverwendet werden, auch wenn sie noch Feinstoffe (bei selektiver Flotation) enthält.

Bei Altpapiereinsatz von weißen Produktionsausschüssen der Papierherstellung, die mit Strich- oder Füllstoffen versehen sind, können auf diese Weise sehr einfach ein qualitativ hochwertiger Wertstoff zur bereits genannten Verwendung erzeugt und die Deponiemenge verringert werden. Je stärker dagegen das in das Verfahren eingeführte Altpapier mit Schmutz oder Druckfarben vermischt ist, desto aufwendiger wird das erforderliche Aufbereitungsverfahren. Das ist aber nicht als Nachteil der Erfindung anzusehen, da dieser Aufwand für stark verschmutztes Altpapier ohnehin unumgänglich ist.

Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem das eingetragene Altpapier A mit Druckfarben versetzt ist. In einem solchen Fall ist es erforderlich, für die Ausscheidung der Druckfarben besondere Verfahrensschritte einzuführen. Zu diesem Zweck ist in dieser Figur eine an sich bekannte Deinkingflotation 12 angedeutet, in der mit Hilfe von Luftblasen und Chemikalien C die hydrophoben oder hydrophob gemachten Druckfarbenpartikel ausflotiert und als Schlamm 11 entfernt werden können. Der Flotationsschlamm muß in der Regel verworfen werden. Man spricht von einer selektiven Flotation, weil die Papierfasern und auch die hier besonders interessierenden Füll- und Feinstoffe nicht flotiert werden, sondern in der Suspension verbleiben. Wie das Verfahrensschema weiter zeigt, wird nach der Dispergierung 3 eine weitere Deinkingflotation 12' zur Entfernung der Druckfarben ausgeführt. Die Dispergierung ist nämlich in der Lage, die Verbindung zwischen Druckfarbpartikel und Faseroberfläche aufzubrechen, wodurch nun weitere Druckfarben entfernbar sind.

Wie Fig. 3 zeigt, kann es auch zweckmäßig sein, nicht nur eine sondern zwei selektive Deinking-Flotationen 12 und 12' zu verwenden sowie zwei Bleichen 4 und 4'. Dabei kann die erste Deinkingflotaton 12 die bei der Auflösung bereits frei gesetzten Farbpartikel erfassen und die zweite Deinkingflotation 12' die in der Dispergierung 3 mit höheren Scherkräften abgelösten Partikel. Bei der Wahl der Bleichbedingungen stehen bekanntlich die oxidierende und die reduzierende Bleiche zur Auswahl. In der Regel wird man in der ersten Bleiche oxidieren und in der zweiten Bleiche reduzieren. Unter Umständen kann auch die umgekehrte Reihenfolge Vorteile bringen. Zur Verdeutlichung sind verschiedene Chemikaliendosierungen C1, C2, C3, C4 an verschiedenen Stellen des Verfahrensschemas angedeutet. Zusätzlich ist hier nach dem Waschvorgang 5 ein Feinfilter 13 vorgesehen, wenn auch nicht unbedingt erforderlich, das dazu dient, restlichen Faserstoff, insbesondere Feinstoff, aus dem Waschwasser 7 herauszunehmen.

Eine spezielle Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche besonders für füllstoffhaltigen Papierproduktions- oder Verarbeitungs-Ausschuß geeignet ist, zeigt Fig. 4. Darin wird z. B. der Ausschuß A' in einem Ausschußauflöseschritt 1' zerkleinert und mit Wasser W vermischt. In der sich anschließenden Stoffreinigung 2 wird - wie üblich - über Dickstoffreiniger und Grobsortierer gefahren, worauf nach der nicht gezeigten Eindickung die Dispergierung 3 erfolgt. Danach wird - wie ebenfalls nicht gezeigt - verdünnt, worauf sich ein Waschvorgang 5 anschließt, dessen Siebe wiederum die Feinstoffe enthält und der Klärflotation 8 zugeführt wird. Der Gutstoff 6 aus dem Waschvorgang 5 geht vor zur Papiermaschine, während die Füllstoff-Fraktion in der Streichmaschine verwendet werden kann.

Auf diese Weise werden die infolge der Dispergierbehandlung freigelegten Bindemittel und Ladungsträger aus dem Prozess entfernt. Es hat sich nämlich gezeigt, daß diese Bindemittel und Ladungsträger zu erheblichen Produkteinbußen an der Papiermaschine führen können, falls sie vorher nicht abgetrennt werden oder ihre Ladung neutralisiert wird.

Claims (11)

1. Verfahren zur Aufbereitung von füllstoffhaltigem weißem Altpapier, bei dem das aufzulösende Altpapier zerkleinert und mit Wasser vermischt und bei Bedarf vorgereinigt wird, wobei sich eine Dispergierung des Altpapierstoffes anschließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkung der Dispergierung (3) mindestens ausreicht, um die im Altpapier enthaltenen Füllstoffagglomerate zu zerkleinern und daß nach der Dispergierung (3) ein Waschvorgang (5) erfolgt, in dem die meisten Fasern als Gutstoff (6) zurückgehalten werden und der überwiegende Teil der Füllstoffe mit dem Waschwasser (7) abgeführt, durch Entfernen von Wasser so eingedickt wird, dass eine Füllstofffraktion (9) anfällt, die als Füllstoff bei der Papierherstellung oder zur Beimengung von Streichfarben geeignet ist.

2. Verfahren zur Aufbereitung von füllstoffhaltigem Altpapier, bei dem das aufzulösende Altpapier zerkleinert und mit Wasser vermischt und bei Bedarf vorgereinigt wird, wobei sich eine Dispergierung des Altpapierstoffes anschließt und das Verfahren mindestens eine Bleiche aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkung der Dispergierung (3) mindestens ausreicht, um die im Altpapier enthaltenen Füllstoffagglomerate zu zerkleinern und daß nach der Dispergierung (3) und nach der mindestens einen Bleiche (4) ein Waschvorgang (5) erfolgt, in dem die meisten Fasern als Gutstoff (6) zurückgehalten werden und der überwiegende Teil der Füllstoffe mit dem Waschwasser (7) abgeführt, durch Entfernen von Wasser so eingedickt wird, dass eine Füllstofffraktion (9) anfällt, die als Füllstoff bei der Papierherstellung oder zur Beimengung von Streichfarben geeignet ist.

3. Verfahren zur Aufbereitung von füllstoffhaltigem, bedrucktem Altpapier, bei dem das aufzulösende Altpapier zerkleinert und mit Wasser vermischt und anschließend vorgereinigt wird, worauf mindestens ein Flotationsschritt zur Entfernung von faserfremdem Material, insbesondere Farbpartikeln, folgt, wobei sich dem mindestens einen Flotationsschritt eine Dispergierung des Altpapierstoffes anschließt, so daß nach der Dispergierung der überwiegende Teil der restlichen, noch enthaltenen Farbpartikel von der Faseroberfläche abgetrennt ist und wobei das Verfahren ferner mindestens eine Bleiche aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkung der Dispergierung (3) mindestens ausreicht, um die im Altpapier enthaltenen Füllstoffagglomerate zu zerkleinern und daß nach der Dispergierung (3) und nach mindestens einer Bleiche (4) ein Waschvorgang (5) erfolgt, in dem die meisten Fasern als Gutstoff (6) zurückgehalten werden und der überwiegende Teil der Füllstoffe mit dem Waschwasser (7) abgeführt, durch Entfernen von Wasser so eingedickt wird, dass eine Füllstofffraktion (9) anfällt, die als Füllstoff bei der Papierherstellung oder zur Beimengung von Streichfarben geeignet ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Bleiche (4, 4') mit einem reduzierenden Bleichmittel durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die reduzierende Bleiche (4') unmittelbar vor dem Waschvorgang (5) durchgeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der Dispergierung (3) eine oxidierende Bleiche (4) mit einer sich anschließenden zweiten Deinkingflotation (12) ausgeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der Dispergierung (3) eine reduzierende Bleiche (4') mit anschließender Deinkingflotation (12) und danach eine oxidierende Bleiche (4) durchgeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der Dispergierung (3) eine oxidierende Bleiche (4) mit anschließender Deinkingflotation (12) und danach eine reduzierende Bleiche (4') durchgeführt wird.

9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllstoffe enthaltende Waschwasser (7) einer Klärflotation (8) unterzogen wird, bei der durch Eindickung eine Füllstoff-Fraktion (9) gewonnen wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllstoffe enthaltende Waschwasser (7) einer selektiven Flotation unterzogen wird, bei der im Flotationsschaum eine Füllstoff-Fraktion (9) gewonnen wird und die Faser-Feinstoffe im Wasser verbleiben.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllstoffe enthaltende Waschwasser (7) einer Feinfilterung (13) unterzogen wird, bei der die Füllstoffe bis zu einer bestimmten Korngröße passieren können und Faser-Feinstoffe sowie unerwünscht große Füllstoffpartikel ausgeschieden werden.