Stand der Technik Bei der Herstellung von Faserprodukten wie Papier und dergleichen fallen in großem Umfang sogenannte Sekundärfaserstoffe an, die beispielsweise als Ausschuss von Papier-und Streichmaschinen oder ggf. aus Altpapier gewonnen werden. Derartige Sekundärfaserstoffe enthalten neben Fasern verschiedene Abfall-bzw. Störstoffe, die vor einer Weiterverwendung der Sekundärfaserstoffe in der Papierherstellung beseitigt werden müssen. Ferner enthalten die Sekundärfaserstoffe in der Regel Füllstoffe wie Calciumcarbonat (CaC03), Kaolin, Talkum, Gips oder dergleichen, die in der Papierherstellung gezielt bzw. genau dosiert eingesetzt werden, um verschiedene Papiereigenschaften wie Helligkeit, Opazität, Glattheit etc. zu beeinflussen.

Zum Aufbereiten von Sekundärfaserstoffen haben sich sogenannte Zentrifugalsortierer bewährt, die auch als Zentrifugalcleaner oder Vortexcleaner bezeichnet werden. Diese bestehen aus einem konischen oder zylindrisch-konischen Druckbehälter, innerhalb dessen ein freier Strudel in dem zu behandelnden Faserstoff erzeugt wird. Im dem Strudel erhält man durch die wirkenden Zentrifugalkräfte und Fluidscherkräfte eine Sortierung des Sekundärfaserstoffs in sogenannten Gutstoff (Accept) und Spuckstoff (Reject). Dabei hängt die Einstufung von Partikeln als Gutstoff bzw. Spuckstoff primär von deren Abmessungen und Form, aber auch von deren Dichte ab.

Dementsprechend werden in Zentrifugalsortierern üblicherweise Fasern mit bestimmten Abmessungen und Formen als Gutstoff gewonnen, während die übrigen Fasern sowie Abfallstoffe, Füllstoffe und dergleichen als Spuckstoff abgeführt werden.

Ein der Anmelderin bekanntes Beispiel für den Aufbau einer Zentrifugalsortieranlage 10 mit mehreren Zentrifugalsortierern 11,12, 13,14, 15 ist in Fig. 2 schematisch dargestellt. Dabei werden die von einem Siebwasserbehälter 2 bei der Papierherstellung ausgestoßenen Sekundärfaserstoffe in die fünfstufige Zentrifugalsortieranlage 10 geführt und dort jeweils in Gutstoff G und Spuckstoff S sortiert. Anschließend wird der die erste Stufe verlassende Gutstoff zu der Papierherstellung (dem Stoffauflauf) zurückgeführt und der die letzte Stufe verlassende Spuckstoff S in einen Abwasserkanal K geleitet.

Bei diesem Vorgang werden entsprechend dem Wirkprinzip von Zentrifugalsortierern auch beträchtliche Mengen von Fasern und insbesondere Füllstoff in den Abwasserkanal abgeleitet, was hinsichtlich des Umweltschutzes und der Abwasserkosten unerwünscht ist und ferner einen Verlust von an sich brauchbaren Rohstoffen darstellt.

Ferner offenbart die DE 694 03 662 T2 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung von Material, das Füllstoffe enthält.

Das Verfahren bzw. die Vorrichtung besitzen jedoch eine verbesserungsfähige Effizienz.

Darstellung der Erfindung Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die ein effizienteres Wiedergewinnen von Rohstoffen, wie insbesondere Fasern und Füllstoffen, aus dem zu behandelnden Faserstoff ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung eines Faserstoffs für die Papierherstellung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 bzw. 8 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Effizienz von Zentrifugalsortierern aufgrund ihres einseitigen Wirkprinzips begrenzt ist, so dass selbst bei Zentrifugalsortieranlagen mit fünf oder mehr Zentrifugalsortierern nur ein teilweises Wiedergewinnen von Rohstoffen wie insbesondere Fasern und Füllstoffen möglich ist.

Daher ist erfindungsgemäß vorgesehen, eine bekannte Zentrifugalsortieranlage mit einer Trenneinrichtung und einer zusätzlichen, zweiten Zentrifugalsortieranlage zu kombinieren.

Auf diese Weise werden Synergieeffekte bei der Behandlung der Faser-bzw. Sekundärstoffe erzielt. So haben die Erfinder einerseits festgestellt, dass sich in der Trenneinrichtung (bzw. dem entsprechenden Verfahrensschritt), welche der ersten Zentrifugalsortieranlage nachgeschaltet ist, auf einfache Weise und mit einer einfachen Trenneinrichtung ein Großteil des in dem Faserstoff enthaltenen, wertvollen Füllstoffs wiedergewinnen lässt. Dieser Füllstoff besitzt bereits eine ausreichende Reinheit, um zumindest ohne weitere Reinigungsbehandlung zur Papierherstellung wiederverwendet werden.

Andererseits hat sich gezeigt, dass sich dank der zwischengeschalteten Trenneinrichtung (bzw. dem entsprechenden Trennschritt) eine deutlich gesteigerte Effizienz in der nachgeschalteten Zentrifugalsortieranlage (bzw. dem entsprechenden Sortierschritt) ergibt. So lassen sich Fasern überraschenderweise deutlich wirksamer aus dem Faserstoff wiedergewinnen, wenn der Faserstoff zuvor bereits weitgehend von Füllstoffen befreit worden ist. Vor diesem Hintergrund ist es ggf. möglich und sinnvoll, die Anzahl der Stufen der ersten Zentrifugalsortieranlage zugunsten derjenigen der zweiten Zentrifugalsortieranlage zu vermindern.

Im Ergebnis müssen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung nur noch deutlich weniger Rohstoffe wie Fasern oder Füllstoffe in den Abwasserkanal geleitet werden, ohne dass hierfür aufwändige Verfahrensschritte oder Vorrichtungen erforderlich wären, wie beispielsweise Dispergierer oder dergleichen, die mit hohen Investitions-und Betriebskosten verbunden sind. Hierdurch wird nicht nur die Umwelt geschont, sondern es lassen sich auch erhebliche Kosteneinsparungen erzielen, insbesondere hinsichtlich der Kosten für Abwasserbeseitigung und Rohstoffbeschaffung.

Weiterhin ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung, auf ein Dispergieren der groben Fraktion vor der zweiten Zentrifugalsortieranlage zu verzichten, wodurch sich in einer bevorzugten Ausführungsform ein besonders effizientes Verfahren ergibt, das sich mit deutlich vermindertem Energie-, Zeit-und Kostenaufwand durchführen lässt.

Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Trennelement durch mindestens ein Sieb gebildet, wodurch sich ein besonders einfaches Trennen einer feinen Fraktion aus dem Spuckstoff der ersten Zentrifugalsortieranlage erzielen lässt. Dabei ist es unter Berücksichtigung des weiteren Einsatzes der feinen Fraktion besonders bevorzugt, dass das Sieb eine Maschenweite von höchstens 250 pm, besonders bevorzugt etwa 140 pm besitzt. Hierdurch ergibt sich eine besonders vorteilhafte Kombination zwischen einer ausreichenden Reinheit des getrennten Füllstoffs und eines zufriedenstellenden Grades der Wiedergewinnung von Füllstoff.

Im Hinblick auf eine einfache und wirksame Konstruktion der Trenneinrichtung ist es gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung bevorzugt, dass die Trenneinrichtung unter Einsatz von Vibration und/oder im Wesentlichen drucklos arbeitet. Dabei weist die Trenneinrichtung bevorzugt eine Spülvorrichtung auf, um ein Verstopfen der Trenneinrichtung zu verhindern und die Trenneffizienz zu erhöhen.

Die Ableitung für die feine Fraktion der Trenneinrichtung ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung mit einem stromaufwärts der ersten Zentrifugalsortieranlage vorgesehenen Stoffauflauf verbunden, vorzugsweise über ein Stoffentlüftungssystem.

Hierdurch kann der wiedergewonnene Füllstoff mittelbar oder unmittelbar in den Prozess der Papierherstellung zurückgeführt werden, was einen geschlossenen Stoffkreislauf ergibt.

Um eine möglichst störungsfreie und wirksame Weiterverwendung des in der Trenneinrichtung gewonnenen Füllstoffs bzw. der feinen Fraktion zu gewährleisten, ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass stromabwärts der Ableitung für die feinen Fraktionen der Trenneinrichtung ein Füllstoffdosierbehälter vorgesehen ist. In diesem Füllstoffosierbehälter kann die Konsistenz der feinen Fraktion bzw. der Füllstoff-Wassersuspension derart eingestellt werden, wie es für die weitere Verwendung des Füllstoffs bei der Papierherstellung vorteilhaft bzw. gewünscht ist.

Stromabwärts der Ableitung für die grobe Fraktion der Trenneinrichtung ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ein Verdünnungsstufe vorgesehen, die es ermöglicht, die zumindest teilweise von Wasser befreite, grobe Fraktion auf eine Konsistenz einzustellen, die eine optimale Weiterbehandlung der groben Fraktion in der nachgeschalteten, zweiten Zentrifugalsortieranlage sicherstellt. Dabei ist es erfindungsgemäß besonders bevorzugt, dass die grobe Fraktion vor dem Sortieren in der zweiten Zentrifugalsortieranlage auf eine Konsistenz von 0, 8% bis 1,5%, besonders bevorzugt auf eine Konsistenz von näherungsweise 1% verdünnt wird, da sich in diesem Bereich eine besonders effiziente Sortierung in der zweiten Zentrifugalsortieranlage ergibt.

Die zweite Zentrifugalsortieranlage kann prinzipiell eine beliebige Anzahl an Stufen aufweisen. In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, dass es vorteilhaft und ausreichend ist, wenn die zweite Zentrifugalsortieranlage zwei Stufen aufweist, die jeweils eine Ableitung für Gutstoff und eine Ableitung für Spuckstoff besitzen. Hierdurch wird bei begrenztem Aufwand eine ausgezeichnete Sortiereffizienz erzielt. Dabei ist es besonders bevorzugt, dass die Ableitung für Gutstoff der ersten Stufe der zweiten Zentrifugalsortieranlage zumindest mittelbar mit der ersten Zentrifugalsortieranlage in Verbindung steht. Hierdurch können die in der ersten Stufe der zweiten Zentrifugalsortieranlage wiedergewonnenen Fasern unmittelbar in den Kreislauf der ersten Zentrifugalsortieranlage zurückgeführt werden, um dort gegebenenfalls nach Durchlaufen einer weiteren Stufe in den Papierherstellungsprozess zurückgeführt zu werden.

Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Ableitung für Gutstoff der zweiten Stufe der zweiten Zentrifugalsortieranlage mit der ersten Stufe der zweiten Zentrifugalsortieranlage in Verbindung stehen. Hierdurch wird ermöglicht, Fasern, die in der zweiten Stufe der zweiten Zentrifugalsortieranlage als Gutstoff eingestuft wurden, in der ersten Stufe nochmals zu sortieren und anschließend einer Wiederverwendung zuzuführen.

Kurze Beschreibung der Figuren Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau einer Vorrichtung zur Behandlung eines Faserstoffs für die Papierherstellung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ; Fig. 2 zeigt schematisch den Aufbau einer der Anmelderin bekannten Vorrichtung zur Behandlung eines Faserstoffs für die Papierherstellung ; Beschreibung einer bevorzugten Ausführunqsform Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend ausführlich unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben, die schematisch den Aufbau einer Vorrichtung 1 zur Behandlung eines Faserstoffs für die Papierherstellung zeigt. Dabei bezeichnen identische Bezugszeichen in Fig. 1 gleiche oder entsprechende Bauteile in Fig. 2.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung 1 umfasst eine erste Zentrifugalsortieranlage 10, die in der vorliegenden Ausführungsform fünf Zentrifugalsortierstufen 11,12, 13,14, 15 aufweist, die jeweils eine Ableitung für Gutstoff G und eine Ableitung für Spuckstoff S besitzen. Es ist selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf die gezeigte Anzahl von Stufen oder Ableitungen für Gutstoff G bzw. Spuckstoff S beschränkt ist.

Entscheidend ist lediglich, dass eine letzte Stufe vorgesehen ist, die eine Ableitung für Gutstoff G und eine Ableitung für Spuckstoff S besitzt.

Die erste Zentrifugalsortieranlage 10 wird in der gezeigten Ausführungsform mit einer Mischung aus Primär-und Sekundärfaserstoff aus einem Siebwasserbehälter 2 gespeist, der neben Fasern verschiedene Abfall-bzw. Störstoffe und darüber hinaus Wasser-und Füllstoffe wie Calciumcarbonat, Carolin, Talkum, Gips oder dergleichen enthält. Der Siebwasserbehälter 2 wird wiederum von einem stromaufwärts gelegenen Stoffauflauf 41, wo der Sekundärfaserstoff ausgesiebt wird, gespeist. Darüber hinaus wird der Siebwasserbehälter 2 in der vorliegenden Ausführungsform von einer Maschinenbütte 44 gespeist, die Teil einer nicht dargestellten Papiermaschine ist und ihrerseits von einer Mischbütte 42 gespeist wird.

Ferner umfasst die Vorrichtung 1 eine Trenneinrichtung 20 mit einem Trennelement 21, das in der vorliegenden Ausführungsform durch ein Sieb oder gegebenenfalls mehrere Siebe gebildet ist.

Die Maschenweite des Siebes wird anhand des zu trennenden Füllstoffs festgelegt, beträgt jedoch bevorzugt höchstens 250 m, besonders bevorzugt höchstens 140 m, ohne dass die vorliegende Erfindung hierauf beschränkt wäre. Auch ist es prinzipiell möglich, gegebenenfalls mehrere Siebe mit unterschiedlichen Maschenweiten einzusetzen. Ferner handelt es sich bei dem Sieb 21 in der vorliegenden Ausführungsform um ein Vibrationssieb, das im Wesentlichen drucklos arbeitet, obgleich andere Ausführungsformen ebenso möglich sind.

Die Trenneinrichtung 20 steht mit der Ableitung für Spuckstoff S der ersten Zentrifugalsortieranlage 10 in Verbindung und besitzt stromabwärts des Trennelements 21 eine Ableitung für eine feine Fraktion F, die dem Siebdurchgang entspricht und im Wesentlichen Füllstoff und Wasser enthält, und eine Ableitung für eine grobe Fraktion C, die das Sieb 21 nicht passiert hat.

In diesem Zusammenhang ist festzuhalten, dass der Begriff "Trennen"im Rahmen der vorliegenden Anmeldung als Aufteilen eines Stoffes in zumindest zwei Fraktionen mit unterschiedlichen Abmessungen, insbesondere eine feine und eine grobe Fraktion, verwendet wird. Demgegenüber beschreibt der Begriff"Sortieren" das Aufteilen eines Stoffes in mindestens zwei Fraktionen nicht nur anhand der Abmessungen, sondern auch anhand der Dichte, wie dies beispielsweise in einem Zentrifugalsortierer erfolgt. Diese sortierten Fraktionen werden als Gutstoff bzw. Spuckstoff bezeichnet.

Die Ableitung für die feine Fraktion F der Trenneinrichtung 20 ist über Leitungen mit dem stromabwärts der ersten Zentrifugalsortieranlage 10 vorgesehenen Stoffauflauf 41 verbunden, sodass die feine Fraktion zumindest mittelbar, d. h. über gegebenenfalls zwischengeschaltete Zusatzvorrichtungen, zu dem Stoffauflauf 41 zugeführt werden kann. Dabei ist stromabwärts der Ableitung für die feine Fraktion F der Trenneinrichtung 20 ein Füllstoffdosierbehälter 23 vorgesehen, mittels dessen die Konsistenz der die Trenneinrichtung 20 verlassenden feinen Fraktion F eingestellt werden kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Behandlung eines Faserstoffs für die Papierherstellung umfasst ferner eine zweite Zentrifugalsortieranlage 30, die mit der Ableitung für die grobe Fraktion C der Trenneinrichtung 20 in Verbindung steht und in der vorliegenden Ausführungsform zwei Zentrifugalsortierstufen 31,32 aufweist, die jeweils eine Ableitung für Gutstoff G und eine Ableitung für Spuckstoff S besitzen. Wie in Zusammenhang mit der ersten Zentrifugalsortieranlage ausgeführt, ist die vorliegende Erfindung jedoch selbstverständlich nicht auf die dargestellte Anzahl und Ausbildung der Zentrifugalsortierstufen 31,32 beschränkt.

Zwischen der zweiten Zentrifugalsortieranlage 30 und der Ableitung für die grobe Fraktion C der Trenneinrichtung 20 ist in der vorliegenden Ausführungsform kein aufwändiger Dispergierer oder dergleichen, sondern lediglich eine Verdünnungsstufe 24 vorgesehen, mittels der die Konsistenz der groben Fraktion C einstellbar ist. Diese Verdünnungsstufe 24 ist insbesondere erforderlich, da dem Faserstoff in der Trenneinrichtung 20 ein Großteil des Wassers entzogen wird, sodass die grobe Fraktion eine vergleichsweise hohe (steife) Konsistenz besitzt. Wie sich gezeigt hat, kann auch ohne Einsatz von Dispergierern oder dergleichen in der Verdünnungsstufe 24 die Konsistenz der groben Fraktion derart eingestellt werden, dass sich in der nachgelagerten, zweiten Zentrifugalsortieranlage 30 ein optimaler Sortiervorgang ergibt.

Innerhalb der zweiten Zentrifugalsortieranlage 30 ist die Ableitung für Gutstoff G der zweiten Stufe 32 mit der ersten Stufe 31 der zweiten Zentrifugalsortieranlage 30 verbunden.

Darüber hinaus ist die Ableitung für Gutstoff der ersten Stufe zumindest mittelbar mit der ersten Zentrifugalsortieranlage 10 verbunden, um den Gutstoff in den Sortierkreislauf zurückzuführen. Dabei durchläuft der aus der ersten Stufe 31 austretende Gutstoff in der vorliegenden Ausführungsform zunächst einen Faserstoffbehälter 40 sowie die Mischbütte 42 und die Maschinenbütte 44, bevor er über den Siebwasserbehälter 2 in die erste Zentrifugalsortieranlage 10 gelangt. Alternativ ist es ebenso möglich, dass die Ableitung direkt in die erste Zentrifugalsortieranlage 10 erfolgt, beispielsweise stromaufwärts des zweiten Zentrifugalsortierers 12 der ersten Zentrifugalsortieranlage 10.

Nachfolgend wird der Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Behandlung eines Faserstoffs für die Papierherstellung unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben. Die Mischung aus Primär-und Sekundärfaserstoff aus der Mischbütte 44 wird im Siebwasserbehälter verdünnt mit Siebwasser aus dem Stoffauflauf 41 (über zugehöriges Formiersieb) und von dort in die erste Zentrifugalsortieranlage 10 eingespeist. In der Anlage 10 durchläuft die Mischung aus Primär-und Sekundärfaserstoff bis zu fünf Zentrifugalsortierstufen, in denen jeweils ein Gutstoff G bzw. ein Spuckstoff S gebildet wird. Dabei wird der Gutstoff jeweils zu der vorhergehenden Stufe bzw. einem Entlüftungsbehälter 4 zurückgeführt, während der Spuckstoff jeweils an die nachfolgende Stufe weitergegeben wird.

Nach Durchlaufen der fünften Stufe 15 wird der Spuckstoff S an die Trennanrichtung 20 ausgegeben, wo der Spuckstoff S mittels der Trenneinrichtung 21 in eine feine Fraktion F und eine grobe Faktion C getrennt wird. Die feine Fraktion F, die im Wesentlichen Wasser und Füllstoff enthält, wird aus der Trenneinrichtung 20 abgeleitet und in einen Füllstoffdosierbehälter 23 gegeben, wo die Konsistenz der Füllstoff-Wassersuspension auf einen Wert eingestellt wird, der für die Weiterverwendung der Füllstoff-Wassersuspension in der Papierherstellung geeignet ist. Danach wird die Füllstoff- Wassersuspension über eine Leitung stromabwärts des Siebwasserbehälters 2 in den Papierherstellungsprozess zurückgeführt, um schließlich über den Entlüftungsbehälter 4 wieder zum Stoffauflauf 41 zu gelangen.

Die in der Trenneinrichtung 20 gebildete grobe Fraktion C wird einer Verdünnungsstufe 24 zugeführt, wo die Konsistenz der weitgehend entwässerten, groben Fraktion C auf einen Wert eingestellt wird, der für die nachfolgende Behandlung in der zweiten Zentrifugalsortieranlage 30 geeignet ist. Dabei liegt die Konsistenz, d. h. der Fasergewichtsanteil der groben Fraktion, bevorzugt im Bereich von 0,8 bis 1,5 %, insbesondere im Bereich von näherungsweise 1%.

Anschließend wird die verdünnte, grobe Fraktion C der zweiten Zentrifugalsortieranlage 30 zugeführt, um dort einem erneuten Sortierkreislauf unterworfen zu werden. Dabei wird der Gutstoff der ersten Zentrifugalsortierstufe 30, d. h. der Faseranteil der groben Fraktion C, der zur Papierherstellung geeignet ist, direkt über eine Leitung oder indirekt über den Faserstoffbehälter 40, die Mischbütte 42, die Maschinenbütte 44 und den Siebwasserbehälter 2 in die erste Zentrifugalsortieranlage 10 zurückgeführt, um von dort gegebenenfalls zumindest teilweise in den Papierherstellungsprozess zurückgeführt zu werden. Lediglich ein kleiner, überwiegend Abfallstoffe und unbrauchbare Fasern enthaltender Anteil des ursprünglichen Sekundärfaserstoffs wird schließlich in der zweiten Stufe 32 der zweiten Zentrifugalsortieranlage 30 als Spuckstoff S in einen Kanal K ausgestoßen. Dieser Ausschuss besitzt einen erheblich geringeren Faser-und Füllstoffanteil als der bei der Vorrichtung gemäß Fig. 2 gebildete Ausschuss, sodass sich neben einer erheblichen Entlastung der Umwelt deutliche Kosteneinsparungen hinsichtlich der Abwasser-und Abfallentsorgung und der Rohstoffbeschaffung ergeben.