ALTPAPIER

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Feststoffen mittels Gasblasen aus einer wässrigen Faserstoffsuspension in einer, mehrere Flotationszellen umfassenden Flotationsanlage, in denen durch Zuführung eines

Faserstoffsuspension-Gas-Gemisches Flotationsschaum gebildet wird, welcher Feststoffe sammelt und aus den Flotationszellen über einen Überlauf in wenigstens eine Schaumsammeirinne geführt und dort oder in einem folgenden

Schaumsammelbehälter aufgestaut wird, wobei die von den Feststoffen befreite Faserstoffsuspension als Gutstoff aus der jeweiligen Flotationszelle abgeleitet wird und die Menge des aus der Schaumsammeirinne bzw. dem Schaumsammelbehälter abfließenden Flotationsschaumes über eine Steuerung in Abhängigkeit von wenigstens einem Parameter des Gutstoffs veränderbar ist.

Durch Flotation wird ein die auszuscheidenden Stoffe enthaltender Schaum oder Schwimmschlamm gebildet. Ein typischer Anwendungsfall für solche Verfahren ist die Aufbereitung von einer aus bedrucktem Altpapier gewonnenen Suspension, in der die Druckfarbenpartikel bereits von Fasern abgelöst sind, so dass sie sich ausflotieren lassen.

Der hier beschriebene Flotationsvorgang nutzt die Unterschiede zwischen

Papierfaserstoff und unerwünschten Störstoffteilchen in der Art, dass der Faserstoff auf Grund seines eher hydrophilen Charakters in der Fasersuspension verbleibt, während die angesprochenen Störstoffteilchen hydrophob sind und deshalb zusammen mit den Luftblasen in den Schaum gelangen. Es werden also nicht alle Feststoffe ausflotiert, sondern Fasern von Verunreinigungen getrennt.

Dabei geht es nicht nur um die Entfernung von Druckfarbenpartikeln, sondern auch von weiteren Stoffen, insbesondere Kleber, feinen Kunststoffpartikeln, einem Zuviel an Füllstoffen ("Asche") und eventuell auch Harzen.

Da der Flotationsschaum, der bei einer einzigen Flotationsstufe gebildet wird, in den meisten Fällen noch einen beträchtlichen Anteil von Papierfasern enthält, werden Verfahren dieser Art oft mit mehreren Flotationsstufen durchgeführt, wobei der Überlauf, also der Flotationsschaum, der stromaufwärtigen Stufe als Einlauf in die nächste Stufe geführt wird. Üblicherweise spricht man dann von einer ersten und zweiten Flotationsstufe oder auch von Primär- und Sekundärflotation. Der Durchlauf der zweiten Flotationsstufe kann dem Zulauf der ersten Flotationsstufe wieder zugegeben werden.

Anlagen, die nach einem solchen Verfahren arbeiten, haben sich an sich bewährt, da sie bei geringen Stoffverlusten zu einer guten Qualität des so gebildeten Gutstoffes führen. Es gibt auch Fälle, in denen der Durchlauf der zweiten Stufe dem Durchlauf der ersten Stufe zugemischt wird.

Da sich die Rohstoffe, insbesondere wenn sie aus Altpapier bestehen, in ihrer Zusammensetzung und Qualität ändern können, ist es meist notwendig, solche Flotationsanlagen zu regeln, um sie optimal fahren zu können. Eine solche Regelung kann bekannterweise so vorgenommen werden, dass die sich in den Flotationszellen befindende Papierfaserstoffsuspension auf einem geregelten Niveau gehalten wird. Dieses Flüssigkeitsniveau ist dann so einzustellen, dass bei der Trennung von Suspension und aufgeschwommenem Flotationsschaum die gewünschte Menge an Flotationsschaum abfließt.

Diese Trennung erfolgt zweckmäßigerweise mit Hilfe eines Überlaufwehres. Der abfließende Flotationsschaum gelangt in eine Schaumsammeirinne, in der er sich ansammelt und mit Hilfe einer Stauvorrichtung, z. B. einer Schlitzblende oder eines Schaumwehres angestaut und aus der Schaumsammeirinne abgeleitet wird. Aus der sich dabei einstellenden Stauhöhe des Flotationsschaumes in der

Schaumsammeirinne lässt sich die Menge des abfließenden Schaumes bestimmen, was für die Regelung der Flotationsanlage genutzt werden kann.

Es versteht sich, dass bei steigendem Niveau des sich in der Schaumsammeirinne befindenden Flotationsschaumes ein größerer Schaumfluss vorliegt als bei niedrigerem Niveau. Die Menge des abgeführten Flotationsschaumes ist ein wichtiger Parameter bei der Regelung/Steuerung einer solchen Flotationsanlage, wie in der DE 10 2008 031 41 1 beschrieben.

Auch wenn diese Regelmöglichkeit in vielen Fällen zu ausreichenden Ergebnissen führt, lässt es sich nicht vermeiden, dass bei Änderung der Betriebsbedingungen, Rohstoffqualität und/oder Anforderungen an die Flotationsanlage (z. B. Sauberkeit, Weissgrad, Entaschungsgrad, Produktionsmenge der Anlage) in einer Betriebsweise gefahren wird, die weder wirtschaftlich noch technologisch im Optimum liegt.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher auch bei den genannten Schwankungen der Betriebsbedingungen oder Änderung der Anforderung eine effiziente Flotation bei möglichst hoher Qualität des Gutstoffs und hoher Ausbeute zu ermöglichen.

Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, dass zumindest bei einer stromabwärts liegenden Flotationszelle die Menge des zugeführten

Faserstoffsuspensions-Gas-Gemisches von der Steuerung so verändert wird, dass die Höhe des Suspensionspegels sowie die Höhe der Schaumschicht in dieser Flotationszelle konstant bleibt.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, durch

Regelungsvorgänge so in den Betrieb der Anlage einzugreifen, dass der wirtschaftlich und technologisch optimale Betriebszustand auch bei Änderungen insbesondere der Rohstoffe oder Anforderungen sofort wieder erreicht werden kann.

So kann durch eine Vergrößerung des Schaummengenflusses zumindest in bestimnnten Grenzen die Qualität des notierten Faserstoffes verbessert werden, insbesondere was Weißgrad und Schnnutzpunkte anbetrifft. Gleichzeitig sinkt aber die Ausbeute der Rohstoffe und die Kosten für Chemikalien und Entsorgung steigen. Im umgekehrten Fall, also bei Reduzierung der abgeführten Schaummenge kommt es zu einer Qualitätsverschlechterung bei höherer Ausbeute an Faserstoff.

Durch ein konstantes Suspensionsniveau in den Flotationszellen bleiben die

Schaumschichthöhe und damit auch die Schaumzusammensetzung in den

Flotationszellen näherungsweise konstant.

Dies führt dazu, dass eine Veränderung der aus der Schaumsammeirinne

abgeführten Menge an Flotationsschaum auch eine weitestgehend proportionale Veränderung der Qualität des Gutstoffs zur Folge hat. Im Ergebnis wird die Steuerung hierdurch schneller und genauer.

Im Unterschied hierzu wird bei der in der DE 10 2008 031 41 1 beschriebenen Lösung bei einer Veränderung der abgeführten Schaummenge das Suspensionsniveau angepasst, was die Schaumzusammensetzung insbesondere hinsichtlich

Störstoffdichte verändert. Dies beeinträchtigt die Schnelligkeit und Genauigkeit der Reglung erheblich.

Dabei ist es meist ausreichend, wenn zumindest bei einer Flotationszelle erst nach einem Über- oder Unterschreiten eines Sollwertes der Höhe des Suspensionspegels die Menge des zugeführten Faserstoffsuspensions-Gas-Gemisches von der

Steuerung verändert wird.

Die Schnelligkeit und Genauigkeit können allerdings verbessert werden, wenn zumindest bei einer Flotationszelle unmittelbar nach einer Veränderung der Menge des aus der Schaumsammeirinne bzw. dem Schaumsammelbehälter abgeführten Flotationsschaumes die Menge des zugeführten Faserstoffsuspensions-Gas- Gemisches von der Steuerung verändert wird. Dies bedeutet, dass die Menge des Faserstoffsuspensions-Gas-Gemisches vorauseilend der Wirkung, die durch eine Veränderung der Menge an abgeführten Flotationsschaum bewirkt wird, verändert wird.

Im Interesse einer intensiven Flotation sollten mehrere Flotationszellen als

Flotationsstufe in einer waagerechten Reihe angeordnet und hydraulisch

kommunizierend miteinander verbunden sein. Durch die hydraulische Verbindung kann sich das Suspensionsniveau innerhalb der Flotationszellen einer Flotationsstufe ausgleichen.

Dabei hat es sich bewährt, wenn der Gutstoff einer Flotationszelle über eine Pumpe abgezogen und nach einer Belüftung als Faserstoffsuspensions-Gas-Gemisch in eine folgende Flotationszelle der Flotationsstufe geführt wird. Außerdem sollte zumindest eine Schaumsammeirinne den Flotationsschaum von mehreren Flotationszellen derselben Flotationsstufe aufnehmen.

Zur Erhöhung der Ausbeute an Faserstoff ist es von Vorteil, wenn die

Flotationsanlage aus wenigstens zwei Flotationsstufen besteht, die so geschaltet sind, das der Flotationsschaum der stromaufwärtigen Flotationsstufe in den Einlauf der stromabwärtigen Flotationsstufe geleitet wird.

Unabhängig von der Konstruktion der Flotationsanlage sollte der Parameter des Gutstoffs für die Steuerung der Weißgrad und/oder der Aschegehalt und/oder die Sauberkeit und/oder der Kleberanteil sein. Der entsprechende Parameter des

Gutstoffs kann dabei auch in einem folgenden System, bspw. nach der Sortierung gemessen werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn dieser Parameter auf Grund der geringen Flotations-Stoffdichte nur ungenau gemessen werden kann.

Entsprechend der Beschaffenheit der Faserstoffsuspension, den Anforderungen an den Gutstoff sowie die Konstruktion der Flotationsanlage kann es von Vorteil sein, dass bei allen Flotationszellen einer Flotationsstufe oder bei wenigstens 2/3 oder bei wenigstens 3/4 aller Flotationszellen einer Flotationsstufe die Menge des zugeführten Faserstoffsuspensions-Gas-Gemisches von der Steuerung so verändert wird, dass die Höhe des Suspensionspegels in diesen Flotationszellen konstant bleibt.

Des Weiteren kann es auch genügen, wenn bei allen Flotationszellen, außer der ersten Flotationszelle einer Flotationsstufe die Menge des zugeführten

Faserstoffsuspensions-Gas-Gemisches von der Steuerung so verändert wird, dass die Höhe des Suspensionspegels in diesen Flotationszellen konstant bleibt.

Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn die Menge des den jeweils gesteuerten

Flotationszellen zugeführten Faserstoffsuspensions-Gas-Gemisches von der

Steuerung in gleichem Umfang oder aber in unterschiedlichem Umfang verändert wird.

Nachfolgend soll die Erfindung an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

In der beigefügten Zeichnung zeigt:

Figur 1 : einen Querschnitt durch eine Flotationszelle 2;

Figur 2: eine Flotationsanlage mit nur einer Flotationsstufe I und

Figur 3: eine Flotationsanlage mit zwei Flotationsstufen Ι,ΙΙ. Gemäß Figur 3 wird die Papierfaserstoffsuspension 1 zunächst einer ersten Flotationsstufe I zugeführt. Der apparative Aufbau einer solchen Flotationsstufe I ist an sich bekannt.

Sie kann eine oder mehrere Flotationszellen 2 enthalten, welche von der Suspension 1 nacheinander oder parallel durchströmt werden. Bei dem hier gezeigten Beispiel sind fünf in Reihe geschaltete Flotationszellen 2 der ersten Flotationsstufe I gezeichnet. Der darin gebildete störstoffhaltige Flotationsschaum 4 wird in einer Schaumsammeirinne 6 gesammelt, eventuell entlüftet (nicht dargestellt) und einer zweiten Flotationsstufe II zugeführt.

An der Abflussseite der Schaumsammeirinne 6 befindet sich eine Stauvorrichtung 10, auf die noch näher eingegangen wird.

Auch die zweite Flotationsstufe II enthält eine oder mehrere, hier drei Flotationszellen 2, die ähnlich denen der ersten Flotationsstufe I sein können. Auch in diesen wird ein Flotationsschaum 4 gebildet, der in die Schaumsammeirinne 6 abfließt, wobei es typisch für solche Anlagen ist, dass der Flotationsschaum 4 der zweiten Stufe II wesentlich mehr Störstoffe und wesentlich weniger Fasern enthält als der Flotationsschaum 4 der stromaufwärtigen Flotationsstufe I.

Der in der zweiten Flotationsstufe II gebildete Gutstoff 7 wird in den Zulauf der ersten Flotationsstufe I geführt, insbesondere wenn er nicht die Qualität des Gutstoffes 7 der ersten Flotationsstufe I hat.

Die Höhe des Suspensionspegels in den Flotationszellen 2 wird gemäß Figur 1 jeweils mit Hilfe eines Niveausensors 1 1 gemessen und an eine Steuerung/Regelung 8 übermittelt. Des Weiteren erfasst ein Sensor 12 das Schaumniveau in der Schaumsammeirinne 6. Auch dieser Wert wird an den Steuerung 8 übertragen.

Ein höheres Niveau bedeutet im Normalfall einen größeren Schaummengenabfluss an der Stauvorrichtung 10. Soll dieser Abfluss geändert werden, kann z.B. der durchströmte offene Querschnitt der Stauvorrichtung 10 anders eingestellt werden, wodurch sich das Niveau des Schaumes in der Schaumsammeirinne 6 ändert.

Alternativ zum Anstauen des Schaumes in der Schaumsammeirinne 6 kann der Schaum aus der Schaumsammeirinne 6, wie in Figur 3 gezeigt, auch in einem folgendem Schaumsammelbehälter 16 angestaut werden. In diesem Fall wird der Auslaufvolumenstrom der Schaumbehälterpumpe 17 bei konstantem Behälterniveau als Kennwert an die Steuerung 8 gemeldet.

Der über die Stauvorrichtung 10 austretende Flotationsschaum 4 fließt in ein Schaumfallrohr ab. Dabei kann die Stauvorrichtung 10 von einer Blende mit einem beispielhaft etwa in der Mitte liegenden offenen Spaltquerschnitt gebildet werden, der sich bis zum Boden der Schaumsammeirinne 6 erstreckt und dessen offener Teil dadurch verändert wird, dass mit Hilfe einer vertikal verfahrbaren Abdeckplatte größere oder kleinere Bereiche abgedeckt werden. Alternativ kann in das Schaumfallrohr auch ein Ventil eingebaut werden. Die in Figur 1 dargestellte Flotationszelle 2 zeigt das Abfließen des Flotationsschaumes 4 über einen Überlauf 5 in die Schaumsammeirinne 6 dieser Flotationszelle 2. Oft sind wie hier mehrere solcher Flotationszellen 2 zu einer Flotationsstufe Ι,ΙΙ zusammengestellt und so miteinander hydraulisch verbunden, dass sich in ihnen ein gleiches Flüssigkeitsniveau einstellt.

Zufuhr und Belüftung des in die Flotationszelle 2 zugeführten Stoffstromes erfolgt durch eine Mischvorrichtung 13. Dieses saugt die Luft 14 aus dem Inneren der Flotationszelle 2 ab.

Der Gutstoff 7 dieser Flotationszelle 2 wird über eine Pumpe 9 abgepumpt. Wenn es sich bei der Flotationszelle 2 nicht um die erste oder letzte Zelle einer Flotationsstufe 1,11 handelt, werden meist Pumpen 9 verwendet, die den Gutstoff 7 einer stromaufwärtigen Flotationszelle 2 zur Mischvorrichtung 13 der stromabwärtigen Flotationszelle 2 führen.

Über die Steuerung der Menge an Flotationsschaum 4, welche aus der Schaumsammeirinne 6 abgeführt wird, können die Parameter des Gutstoffs 7 beeinflusst werden. Sollen die Qualitätsparameter wie Weißgrad oder Sauberkeit erhöht werden, so muss mehr Flotationsschaum 4 aus der Schaumsammeirinne 6 abgeleitet werden.

Falls jedoch der Aschegehalt im Gutstoff 7 erhöht und/oder die Faserverluste vermindert werden sollen, so wird weniger Flotationsschaum 4 abgeführt.

Dabei führt eine verstärkte Abfuhr von Flotationsschaum 4 zu einem Absenken des Suspensionsniveaus in der Flotationszelle 2 und eine verminderte Abfuhr zum Ansteigen des Suspensionsniveaus.

Diese Schwankungen des Suspensionsniveaus würden wegen des Überlaufs 5 zu unterschiedlich hohen Schaumschichthöhen und unterschiedlichen Schaum- zusammensetzungen führen.

Da dies die Steuerung/Regelung ungenau machen würde, wird über die Steuerung 8 ein konstant hoher Suspensionspegel angestrebt. Die Folge sind gleichhohe Schaumschichthöhen und -Zusammensetzungen. Infolgedessen führen Änderungen bei der Menge des abgeführten Flotationsschaumes 4 zu einer annähernd proportionalen Änderung der Parameter des Gutstoffs 7.

Um den Suspensionspegel konstant zu halten, wird entsprechend mehr oder weniger an Faserstoffsuspensions-Gas-Gemisch 3 in die entsprechenden Flotationszellen 2 geleitet. Veränderbar ist diese Menge gemäß Figur 3 über steuerbare Pumpen 9 oder gemäß Figur 2 über Ventile 15 in der Zufuhr.

Meist genügt es den Genauigkeitsanforderungen, wenn zumindest bei einer Flotationszelle 2 erst nach einem Über- oder Unterschreiten eines Sollwertes der Höhe des Suspensionspegels die Menge des zugeführten Faserstoffsuspensions- Gas-Gemisches 3 von der Steuerung 8 verändert wird.

Im Sinne einer vorauseilenden und damit sehr schnellen Regelung ist es jedoch auch möglich, dass bei wenigstens einer Flotationszelle 2 unmittelbar nach einer Veränderung der Menge des aus der Schaumsammeirinne 6 abgeführten

Flotationsschaumes 4 die Menge des zugeführten Faserstoffsuspensions-Gas- Gemisches 3 von der Steuerung 8 verändert wird. Dabei kann auf Erfahrungswerte zurückgegriffen werden in welchem Umfang eine Änderung sich auswirkt.

Im Unterschied zu Figur 3 wird die Flotationsanlage in Figur 2 nur von einer Flotationsstufe I gebildet.