Verfahren zum Einstellen des pH-Werts und Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einstellen des pH-Werts einer Wasser-oder Faserstoffsuspension in einer Maschine zur Herstellung einer Papier-, Karton-, Tissue-oder einer anderen Faserstoffbahn oder zur Herstellung von Zellstoff.

Bei der Papierherstellung wird üblicherweise Natronlauge, d. h. in Wasser ge- löstes Natriumhydroxid, oder Soda (Natriumbicarbonat) zur Einstellung des pH- Wertes verwendet. Durch den zunehmend gestiegenen Einsatz von Füllstoffen, insbesondere von gefälltem Calciumcarbonat (PCC = precipitated calcium carbo- nate), ergeben sich oft hohe pH-Wert-Schwankungen in Stoffaufbereitungssys- temen, beispielsweise bei der Auflösung von Faserstoffen, bei der Flotation, der Bleiche, der Mahlung, etc. sowie an der Papiermaschine selbst und deren Was- serführungssystemen, die Schwankungen im Wasserhaushalt der Papiermaschine verursachen und sich damit negativ auf die Papierproduktion auswirken.

Es ist die Aufgabe der ErFindung, ein Verfahren zu schaffen, durch das sich der pH-Wert auf einfache und kostengünstige Weise einstellen lässt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der pH-Wert durch Zugabe von Calciumoxid oder flüssigem oder festem Calciumhydroxid eingestellt wird.

Durch die Einstellung des pH-Werts lassen sich die einzelnen Abläufe des Papier- herstellungsprozesses optimieren, d. h. pH-Wert-Schwankungen, die durch die

Verwendung von Bleichchemikalien, Füllstoffen, durch mikrobiologische und che- mische Einflüsse, etc. entstehen, ausgleichen und eliminieren. Falls Hilfsmittel bei der Herstellung der Faserstoffsuspension eingesetzt werden, kann der pH-Wert in einen Bereich gebracht werden, der die Wirksamkeit des Hilfsmittels unterstützt.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise bei allen Stoffauflaufpro- zessen und in allen Stoffaufbereitungswasserkreisläufen, in der Papiermaschine, bei der Flotation, bei Bleich-und Mahlprozessen, aber auch bei der Erzeugung von Zellstoff eingesetzt werden. Durch in Wasser aufgeschwemmtes Calcium- hydroxid, auch als Kalkmilch bezeichnet, lässt sich eine Regelung des pH-Wertes realisieren, die sich sowohl beim Beladen einer Faserstoffsuspension mit Cal- ciumcarbonat (Fiber Loading) als auch in jedem anderen Prozess der Papierpro- duktion einsetzen lässt, unabhängig davon, ob Füllstoff verwendet wird oder nicht.

Beim Fiber Loading ergibt sich dadurch, dass für das Beladen des Faserstoffs mit Calciumcarbonat ohnehin Calciumoxid oder Calciumhydroxid als Ausgangssub- stanz benötigt wird, der Vorteil, dass auf eine zusätzliche Chemikalie, nämlich Natriumhydroxid, verzichtet werden kann. Die Regelung ist auch unabhängig da- von, ob das Endprodukt einen Füllstoff enthält, der durch einen Fällungsprozess in Batchreaktoren oder durch einen Mahlungsprozess (GCC = ground calcium car- bonate) hergestellt wurde, oder ob Talk, Titandioxid (Ti02), Silicium, etc. zur An- wendung kommen.

Das Einsatzgebiet der Erfindung ist nicht auf die Verwendung dieser Füllstoffe in papiererzeugenden Prozessen beschränkt ; die Erfindung kann in jedem papierer- zeugenden Prozess oder Hilfsprozess einschließlich der Zellstoffherstellung ver- wendet werden. Dabei ist es für die Einstellung des pH-Werts ohne Belang, ob Faserrohstoff aus Recycling-Papier, aus DIP (= Deinked Paper), aus Sekundär- faserstoff, gebleichtem oder ungebleichtem Zellstoff, Holzstoff, gebleichtem oder ungebleichtem Sulfatzellstoff, Fertigstoffausschuss, Leinen-, Baumwoll-, und/oder Hanffasern (vorwiegend für Zigarettenpapier eingesetzt) und/oder jeglichem anderen Papierrohstoff eingesetzt wird, der in einer Papiermaschine Verwendung findet.

Gegenüber dem herkömmlichen Einsatz der Natronlauge hat der Einsatz von Cal- ciumoxid oder Calciumhydroxid nicht nur Kostenvorteile, sondern ist auch aus Gründen des Arbeitsschutzes zu bevorzugen. Natronlauge ist im Regelfall eine sehr starke Lauge, die Augen und Haut verätzen kann.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteran- sprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der pH- Wert im Bereich zwischen 5,0 und 12,0, insbesondere zwischen 6,0 und 9,0, ge- steuert oder geregelt wird.

Ein besonderer Vorteil des Einsatzes von Calciumhydroxid besteht darin, dass sich überschüssiges Calciumhydroxid durch Zugabe von Kohlendioxid in Calcium- carbonat umwandeln lässt. Hierdurch lässt sich der pH-Wert senken, gleichzeitig findet eine Pufferung der Wasser-oder Faserstoffsuspension statt.

Je nach dem gewünschten pH-Wert wird vorzugsweise zusätzlich Verdünnungs- wasser eingemischt.

Die Erfindung bezieht sich auch auf die Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens in einem Wasser-oder Faserstoffsuspensionskreislauf in einer Ma- schine zur Herstellung einer Papier-, Karton-, Tissue-oder einer anderen Faser- stoffbahn oder zur Herstellung von Zellstoff, insbesondere in der Stoffaufbereitung, bei einem Bleich-, einem Mahl-oder einem Flotationsprozess.

Ebenso bezieht sich die Erfindung auch auf die Maschine zur Herstellung einer Papier-, Karton-, Tissue-oder einer anderen Faserstoffbahn mit einem Wasser- oder Faserstoffsuspensionskreislauf, die mit Dosieröffnungen oder Dosierventilen zur Zuführung von Calciumoxid, Calciumhydroxid, insbesondere von in Wasser gelöstem Calciumhydroxid, zur Zuführung von Verdünnungswasser und zur Zu- führung von Kohlendioxid ausgestattet ist. Die Maschine weist mindestens einen

Sensor, insbesondere zur Ermittlung des pH-Werts in der Wasser-oder Faser- stoffsuspension, und einen Computer zur Steuerung oder Regelung des pH-Werts aufgrund einer von dem mindestens einen Sensor gemessenen Messgröße, ins- besondere des pH-Werts, auf.

Nachstehend wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein Schema eines Wasserkreislaufs einer Papiermaschine.

Calciumhydroxid (Ca (OH) 2) hat zwischen 20 und 100 °C eine Löslichkeit zwischen 1,6 und 0,7 9/l, wobei sich je nach Temperatur ein pH-Wert zwischen 12,6 und 11,0 einstellt. Anstelle von Calciumhydroxid kann auch Calciumoxid dem Wasser oder der Faserstoffsuspension zugesetzt werden, da durch die Reaktion des Cal- ciumoxids mit dem Wasser stets Calciumhydroxid entsteht.

Je nach der im Wasser gelösten Menge des Calciumhydroxids stellt sich ein pH- Wert ein, der zusätzlich noch abhängig von den Bedingungen der Wasserhärte und der für die verschiedenen Prozesswässer verwendeten Chemikalien ist.

Durch Züdosierung einer bestimmten Menge von Calciumhydroxid lässt sich der pH-Wert im Bereich zwischen 5,0 und 12,0, insbesondere zwischen 6,0 und 9,0, einstellen. Eine Feinabstimmung lässt sich dadurch erreichen, dass Kohlendioxid zudosiert wird, um überschüssiges Calciumhydroxid in Calciumcarbonat umzu- wandeln und dadurch einen niedrigeren pH-Wert zu erzielen.

Als Ausgangsmaterial kann jegliche Faserstoff-oder Wassersuspension mit einer Konsistenz zwischen 0 und 60 % an Faserstoff, insbesondere zwischen 0,1 und 40 %, eingesetzt werden. Anschließend wird Calciumoxid oder Calciumhydroxid in flüssiger oder fester Form in den wässrigen Faserstoff eingemischt, wobei dieser, bezogen auf seine Trockenmasse, einen Anteil zwischen 0,01 und 60 % an der Faserstoffsuspension hat. Die Einmischung erfolgt in einem statischen Mischer oder in einer Vorlagebütte. Die Reaktionsfähigkeit oder Lösezeit des Calcium- hydroxids liegt im Bereich zwischen 0,05 Sekunden und 10 Minuten, vorzugsweise

im Bereich zwischen 1 Sekunde und 3 Minuten. Gemäß den Reaktionsparametern zu Erzeugung von Calciumkarbonat wird Verdünnungswasser eingemischt.

Anschließend wird Kohlendioxidgas in die feuchte Faserstoffsuspension ent- sprechend den Reaktionsparametern eingemischt. Eine feuchte Faserstoffsus- pension weist im Regelfall eine Stoffdichte von 0,01 bis 60 % auf.

Ausgangsmaterial ist ein wässriger Faserstoff mit einem Trockenanteil des Faser- stoffs zwischen 0,01 und 60 %, je nach Einsatz der Reaktionsmaschine. Bei Ein- mischung des Kohlendioxids in einer Calciumhydroxid enthaltenden Suspension fällt Calciumcarbonat aus, und gleichzeitig wird durch diese Maßnahme der pH- Wert eingestellt.

Vor, während oder nach der Zugabe des Kohlendioxids oder des Calciumhydro- xids oder des Calciumoxids kann die Zugabe von Verdünnungswasser erfolgen.

Die Prozesstemperatur liegt zwischen-15 und 120 °C, vorzugsweise zwischen 20 und 90 °C. Abhängig von verwendeter Temperatur, eingestelltem pH-Wert und dergleichen werden rhomboedrische, skalenoWedrische und kugelförmige Kristalle erzeugt. Die Kristallabmessungen liegen zwischen 0,05 und 5 pm, vorzugsweise zwischen 0,3 und 2,5 pm.

Sowohl statische als auch bewegliche, insbesondere rotierende, Mischelemente lassen sich einsetzen. Das Verfahren wird mit Vorteil in einem Druckbereich zwischen 0 und 15 bar, insbesondere zwischen 0 und 6 bar, durchgeführt. Dabei liegt der pH-Wert zwischen 0 und 6, vorzugsweise im Bereich zwischen 6,5 bis etwa 8,5. Die Reaktionsfähigkeit liegt im Bereich zwischen 0,05 Sekunden bis 1 Minute, vorzugsweise zwischen 0,05 und 10 Sekunden.

In einer Anordnung zur Aufbereitung einer Faserstoffsuspension wird über eine Leitung 1 Faserstoffsuspension zugeführt. Über eine Leitung 2 mit einem Dosier- ventil 3 wird gebrannter Kalk (Ca0) oder gelöschter Kalk (Ca (OH) 2) zugeführt.

Über eine Leitung 4 mit einem Dosierventil 5 wird anschließend Verdünnungswas- ser zugeleitet. Schließlich wird der Leitung 1 über eine Leitung 6 mit einem Do- sierventil 7 Kohlendioxid zugeführt. Die auf diese Weise auf den gewünschten pH- Wert eingestellte und mit Calciumcarbonat beladene Faserstoffsuspension wird den Wasserkreisläufen einer Papiermaschine 8 zugeführt. Diese Wasserkreisläufe umfassen beispielsweise die Stoffaufbereitung einschließlich der Stoffaufbe- reitungswasserkreisläufe und die Flotationsprozesse.

Einem als Regel-oder Steuereinheit dienenden Computer 9 werden über an den Ventilen 3,5, 7 angeordnete Sensoren 10,11, 12 oder Zähler zur Messung der Durchflussmengen Signalgrößen zugeführt. Ebenso sind in der Leitung 1 an ver- schiedenen Stellen Sensoren und/oder Zähler 13,14, 15,16 zur Messung von Regelgrößen wie dem pH-Wert, der Temperatur, einer lonenkonzentration, bei- spielsweise der Konzentration der Calcium-lonen, der Durchflussmenge der Fa- serstoffsuspension, etc. angebracht, die jeweils ebenso wie die Sensoren 10 bis 11 über Steuerleitungen mit dem Computer 9 verbunden sind. Aufgrund der er- fassten Daten steuert oder regelt der Computer die Durchflussmengen der über die Ventile 3,5, 7 zuzuführenden Substanzen.

Bezunszeichenliste 1 Leitung 2 Leitung 3 Dosierventil 4 Leitung 5 Dosierventil 6 Leitung 7 Dosierventil 8 Papiermaschine 9 Computer 10 Sensor 11 Sensor 12 Sensor 13 Sensor 14 Sensor 15 Sensor 16 Sensor