Ein wichtiger Prozessschritt beim Recycling von Altpapier ist die Druckfarbenentfernung. Dazu wird zunächst aus dem bereit- gestellten Altpapier eine Faserstoffsuspension hergestellt und diese in eine Flotationszelle geleitet. Beim sogenannten Flotations-Deinking strömen Luftblasen durch die Faserstoff- suspension, an die sich durch Adhäsionseffekte Druckfarben- partikel anlagern, die mit dem sich auf der Oberfläche der Faserstoffsuspension in der Flotationszelle bildende Schaum ausgetragen werden. Die aus der Flotationszelle entnommene, gereinigte Faserstoffsuspension wird Akzept genannt.

Die Weiße des Akzepts bestimmt die Weiße des am Ende der Alt- papieraufbereitung hergestellten fertigen Papiers. Der Wert der Weiße ist in engen Grenzen vorgegeben. Um die Zielweiße des fertigen Papiers in diesen Grenzen zu halten, muss die Druckfarbenentfernung in dem Deinking-Prozess eingestellt werden, um eine möglichst gleichbleibende Akzept-Weiße zu er- halten. Diese Einstellung wird im Wesentlichen durch die fol- genden Aspekte erschwert : 1. Der Sollwert der Regelung bezieht sich auf die Weiße des fertigen Papiers, die vorab im Labor an aufwendig hergestell- ten Probeblättern gemessen wird. Die Druckfarbenentfernung ist jedoch nur ein Schritt in der Aufbereitungskette. Tat- sächlich vergehen viele Stunden zwischen dem Eintrag des Alt- papiers, bzw. der Reinigung in der Flotationszelle und der

Papierherstellung, so dass sich eine Änderung der Weiße erst nach einer erheblichen Durchlaufzeit bei der Akzept-Weiße des Altpapiers auswirkt.

2. Die Durchlaufzeiten der Faserstoffsuspension durch die Druckfarbenentfernung beträgt etwa 10 bis 30 Minuten. Daher kann eine Regelung bezüglich des Resultats der Druckfarben- entfernung, d. h. des Akzepts, nur langsam reagieren.

3. Der Prozess der Druckfarbenentfernung unterliegt sehr stark den Störungen, die im Wesentlichen durch die schwanken- de Zusammensetzung des Rohstoffs Altpapier verursacht werden.

Diese Zusammensetzung ist zeitnah praktisch nicht sensorisch erfassbar oder steuerbar.

4. Der Wertebereich der Stellgrößen ist aus technologischen Gründen stark eingeschränkt, wodurch die erreichbare Regelgü- te begrenzt ist.

Aufgrund dieser Schwierigkeiten werden Deinking-Anlagen bis- her ungeregelt betrieben. Dazu werden die Betriebsparameter der Anlage fest eingestellt und diese nur gelegentlich manu- ell aufgrund von Erfahrungswerten im laufenden Betrieb geän- dert.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Weißregelung zur Druckfarbenentfernung in Deinking-Anlagen sowie eine Deinking-Anlage zur Verfügung zu stellen, in der die Weiße des Akzeptflusses einstellbar ist.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 sowie durch die Deinking-Anlage nach Anspruch 11 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Weißregelung der Druckfarbenentfernung in Dein- king-Anlagen vorgesehen. Dabei werden Druckfarbenpartikel in einer Faserstoffsuspension in einer Flotationszelle mit Hilfe von Gasblasen ausgetragen. Das Austragen wird durch Abführen des sich bildenden Schaums in eine Schaumrinne durchgeführt.

Dabei wird zunächst eine Zulauf-Weiße der zugeführten Faser- stoffsuspension gemessen und anschließend eine Stellgröße als Funktion der Zulauf-Weiße und eines vorgegebenen Sollwerts für eine Akzept-Weiße der abgeführten Faserstoffsuspension aus der Flotationszelle ermittelt. Die Menge des abgeführten Schaums wird abhängig von der Stellgröße eingestellt.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet die Möglichkeit, die Akzept-Weiße der abgeführten Faserstoffsuspension zu steuern, indem die Zulauf-Weiße z. B. mit Hilfe von Sensoren ermittelt wird und aus dem Wert der Zulauf-Weiße und des vorgegebenen Sollwerts für eine Akzept-Weiße eine Stellgröße errechnet oder bestimmt wird. Die Stellgröße bestimmt die Menge des ab- geführten Schaums in die Schaumrinne an der Flotationszelle.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass die Ak- zept-Weiße geregelt werden kann, so dass diese unabhängiger von der Qualität der zugeführten Faserstoffsuspension ist.

Die Menge des abgeführten Schaums kann durch das Einstellen eines Schaumrinnenniveaus, insbesondere mit Hilfe einer Schaumrinnenniveauregelung durchgeführt werden. Das Schaum- rinnenniveau gibt die Höhe des ausgetragenen Schaums in der Schaumrinne an. Die Schaumrinne ist ein Auffangbehälter neben der Flotationszelle, aus der Schaum über eine Überlaufschwel- le in die Schaumrinne fließt. Das Einstellen des Schaumrin- nenniveaus stellt eine besonders einfache Möglichkeit dar, die Menge der aufgetragenen Druckfarbenpartikel aus der Fa- serstoffsuspension in der Flotationszelle festzulegen. Insbe- sondere findet die Regelung des Schaumrinnenniveaus über die Steuerung der Ablaufmenge von Faserstoffsuspension aus der Flotationszelle statt. Bei gleichbleibendem Zufluss von Fa-

serstoffsuspension in die Flotationszelle wird somit die Men- ge des abzuführenden Schaums durch die Menge der aus der Flo- tationszelle entnommenen Faserstoffsuspension bestimmt. Die Höhe des Schaums in der Schaumrinne bestimmt die Menge des abgeführten Schaums. Ist das Schaumrinnenniveau hoch, so fließt eine große Menge von Schaum aus der Flotationszelle in die Schaumrinne pro Zeiteinheit ; ist das Schaumrinnenniveau niedrig, so fließt eine niedrige Menge von Schaum aus der Flotationszelle in die Schaumrinne.

Es kann vorgesehen sein, dass Parameter der Faserstoffsuspen- sion gemessen werden, wobei die Stellgröße als Funktion der Parameter der Faserstoffsuspension in der Flotationszelle er- mittelt wird. Dadurch lässt sich eine präzisere Steuerung der Akzept-Weiße durchführen, da insbesondere die Schaumbildung, d. h. die Menge des sich bildenden Schaums, von den Parame- tern, wie beispielsweise der Viskosität der Faserstoffsuspen- sion abhängt.

Vorzugsweise wird die Stellgröße anhand eines funktionalen Zusammenhangs und/oder anhand einer Look-Up-Tabelle ermit- telt.

Es kann vorgesehen sein, dass die Akzept-Weiße der aus der Flotationszelle abgeführten Faserstoffsuspension gemessen wird, wobei mit dem Sollwert für die Akzept-Weiße ein Rege- lungswert ermittelt wird, mit dem die Stellgröße beaufschlagt wird, um eine Abweichung der Akzept-Weiße von dem Sollwert auszugleichen. Dadurch wird ein Regelungsverfahren zur Verfü- gung gestellt, mit dem Fehler der Steuerung ausgeglichen wer- den können. Insbesondere ist vorgesehen, dass der Regelungs- wert mit Hilfe einer PI-Regelung ermittelt wird.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Stellgröße mit einem oder mehreren Adaptionswerten beaufschlagt wird. Die Adaptionswerte können in einem Adaptionsverfahren abhängig von der Zulauf-Weiße, der Akzept-Weiße und/oder den Stoff-

parametern ermittelt werden und dienen dazu, dass Steuerungs- verfahren, mit dem die Akzept-Weiße der abgeführten Faser- stoffsuspension eingestellt werden soll, fein einzustellen.

Insbesondere kann die Adaption durchgeführt werden, indem ein Offset zwischen dem Sollwert der Akzept-Weiße und der gemes- senen Akzept-Weiße aufintegriert wird und zur Stellgröße ad- diert wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Deinking-Anlage mit einer Flotationszelle zur Druckfar- benentfernung vorgesehen. Sie weist eine Zuleitung auf, um eine Faserstoffsuspension in die Flotationszelle zu leiten.

Es ist ferner eine Akzeptleitung vorgesehen, um die Faser- stoffsuspension aus der Flotationszelle zu leiten. Eine Schaumrinne dient zum Aufnehmen von Schaum, der durch das Auftragen von Druckfarbenpartikeln aus der Faserstoffsuspen- sion mit Hilfe von Gasblasen entseht, wobei die Menge des ab- geführten Schaums einstellbar ist. Es ist ein Zulauf-Weiße- Sensor vorgesehen, um die Zulauf-Weiße der Faserstoffsuspen- sion zu messen. Es ist eine Steuerung vorgesehen, um eine Stellgröße als Funktion der gemessenen Zulauf-Weiße und eines vorgegebenen Sollwertes für eine Akzept-Weiße der abgeführten Faserstoffsuspension zu ermitteln und die Menge des abgeführ- ten Schaums abhängig von der Stellgröße einzustellen.

Die erfindungsgemäße Deinking-Anlage hat den Vorteil, dass die Weiße des Akzepts gemäß einer Steuerung eingestellt wer- den kann, um eine möglichst gleich bleibende Qualität der ge- reinigten Faserstoffsuspension für die Papierherstellung zu gewährleisten.

Vorzugsweise ist ein Sensor vorgesehen, um einen oder mehrere Parameter der Faserstoffsuspension zu messen, wobei die Stellgröße als Funktion des oder der Parameter von der Steue- rung ermittelt wird. Auf diese Weise kann die Beeinflussung des Schaumaustrags durch Parameter wie beispielsweise der Viskosität entsprechend bei der Ermittlung der Stellgröße

berücksichtigt werden, so dass die Menge des abgeführten Schaums abhängig von den Stoffparametern eingestellt werden kann.

Vorzugsweise ist die Menge des abgeführten Schaums über das Schaumrinnenniveau einstellbar. Dazu ist eine Schaumrinnenni- veauregelungseinheit vorgesehen, um das Schaumrinnenniveau durch Regelung eines Akzeptflusses durch die Akzeptleitung gemäß einem Sollschaumrinnenniveau einzuregeln. Mit Hilfe der Schaumrinnenniveauregelungseinheit ist es somit möglich, auf einfache Weise durch Steuerung des Flusses durch die Akzept- leitung die Menge des abgeführten Schaums in die Schaumrinne einzustellen.

Vorzugsweise weist die Deinking-Anlage eine Weiße- Regelungseinheit auf, um einen Regelungswert abhängig von der Soll-Akzept-Weiße und der gemessenen Akzept-Weiße zu generie- ren und um die Stellgröße mit dem Regelungswert zu beauf- schlagen. Auf diese Weise kann die Steuerung verfeinert wer- den, durch einen Regelungswert, der abhängig von der Abwei- chung zwischen der gemessenen Akzept-Weiße und der gewünsch- ten Soll-Akzept-Weiße ist.

Es ist eine Adaptionseinheit vorgesehen, um einen Adaptions- wert abhängig von der Abweichung von der Soll-Akzept-Weiße und der gemessenen Akzept-Weiße zu generieren und um die Stellgröße mit dem Adaptionswert zu beaufschlagen. Die Adap- tionseinheit dient dazu, die Steuerung während des laufenden Betriebs zu justieren, wenn beispielsweise die gemessene Ak- zept-Weiße von der zu erwartenden Akzept-Weiße abweicht. Dazu generiert die Adaptionseinheit Adaptionswerte, die mit der Stellgröße verrechnet werden.

Insbesondere ist die Adaptionseinheit so gestaltet, um einen Adaptionswert zu generieren, in dem ein Offset zwischen dem Sollwert der Akzept-Weiße und der gemessenen Akzept-Weiße aufintegriert wird und zur Stellgröße addiert wird.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgen- den anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen : Figur 1 ein Blockschaltbild einer Anlage zur Altpapieraufbe- reitung ; Figur 2 einen Querschnitt durch eine Flotationszelle ; Figur 3 ein Blockschaltbild einer Deinking-Anlage mit einer Steuerung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ; Figur 4 ein Blockschaltbild einer Deinking-Anlage mit einer Steuerung und einer Regelung gemäß einer zweiten Ausführungs- form der Erfindung ; und Figur 5 ein Blockschaltbild einer Deinking-Anlage mit einer Steuerung, Regelung und einer Adaptionseinheit gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.

In Figur 1 ist ein Blockdiagramm einer Anlage zur Altpapier- aufbereitung dargestellt. In einem Pulper 1 wird Altpapier in Wasser aufgelöst und dadurch eine Faserstoffsuspension er- zeugt. Das Auflösen des Altpapiers erfolgt zumeist chargen- weise, wobei jedoch die so erzeugte Faserstoffsuspension in den nachfolgenden Prozessschritten kontinuierlich zugeführt wird.

In einem Reiniger 2 werden grobe Verunreinigungen aus der Fa- serstoffsuspension entfernt. Dies erfolgt üblicherweise durch ein Zentrifugalfeld, mit dem schwere Teilchen, wie beispiels- weise Metallklammern aus der Faserstoffsuspension entfernt werden können.

Die Faserstoffsuspension wird durch Flotationszellen 3 gelei- tet und mit Gasblasen durchsetzt. Üblicherweise werden mehre- re Flotationszellen 3 hintereinander angeordnet, wobei die Faserstoffsuspension diese Flotationszellen nacheinander durchläuft. In den Flotationszellen 3 wird die Faserstoffsus- pension mit Luftblasen angereichert, wodurch sich aufgrund von Adhäsionseffekten Druckfarbenpartikel an die Luftblasen

anlagern und mit ihnen an die Oberfläche der Faserstoffsus- pension getragen werden. An der Oberfläche bildet sich ein schwarzer Schaum (Rejekt), der entfernt und stofflich oder thermisch verwertet wird. Die verbleibende Faserstoffsuspen- sion (Akzept) wird an einen Disperger 4 weitergeleitet.

In dem Disperger 4 werden die in der Faserstoffsuspension verbliebenen Druckfarbenpartikel zerkleinert, so dass sie für das Auge nicht mehr sichtbar sind.

Danach wird in einer Bleicheinrichtung 5 die Faserstoffsus- pension gebleicht, um die Weiße zu erhöhen, so dass in der Papiermaschine 6 nachfolgend aus der Faserstoffsuspension Pa- pier hergestellt werden kann. Vielfach werden die Prozess- schritte der Flotation, der Dispergierung und der Bleiche mehrfach hintereinander ausgeführt.

In Figur 2 ist eine Flotationszelle 12 schematisch im Quer- schnitt dargestellt. Die Faserstoffsuspension wird mit Luft versetzt und so in die Flotationszelle 12 geleitet, dass sich als Schaum 13 die Druckfarbenpartikel an die Luftblasen anla- gern können und sich somit an der Oberfläche der Faserstoff- suspension in der Flotationszelle sammeln. Die Flotationszel- le weist eine Überlaufschwelle 10 auf, über die der ausgetra- gene Schaum 13 in eine Schaumrinne 11 fließen kann und von dort abgeführt wird. Somit wird ein Teil der Faserstoffsus- pension mit dem Schaum 13 als Rejekt abgeführt und ein ande- rer Teil als Akzept aus der Flotationszelle 12 abgeleitet.

Der Wirkungsgrad der Flotationszelle 12, d. h. das Maß an Druckfarbe, das mit den Luftblasen ausgetragen wird, hängt nichtlinear von zahlreichen verschiedenen Prozessparametern ab, z. B. von den Volumenströmen im Zulauf, Akzept und Rejekt, von der Faserstoffzusammensetzung, von den optischen Eigen- schaften der Faserstoffsuspension, von der Stoffdichte im Zu- lauf und vom Fein-und Füllstoffgehalt der Suspension. Wegen

dieser vielfältigen Abhängigkeiten ist es Stand der Technik, Flotationszellen mit konstanter Einstellung zu betreiben.

Üblicherweise wird das Schaumrinnenniveau, d. h. die Höhe des Schaums in der Schaumrinne, konstant auf ein Sollschaumrin- nenniveau eingeregelt. Die Einstellung erfolgt über ein Stellventil (nicht gezeigt), das den Akzeptfluss so ein- stellt, dass das Schaumrinnenniveau konstant bleibt. Der Nachteil dieses Konzepts ist es, dass bei guter Eintragsqua- lität zu viel und bei schlechter Eintragsqualität zu wenig Rejekt produziert wird. Dies führt zu starken Schwankungen in der Akzeptqualität.

In Figur 3 ist ein Blockdiagramm einer (auf Sollweiße gesteu- erten) Deinking-Anlage mit einer Flotationszelle dargestellt.

Die Flotationszelle 20 der Deinking-Anlage weist einen Zulauf 21 auf, über den Faserstoffsuspension in die Flotationszelle 20 geleitet wird, und einen Ablauf 26, über den der Akzept zu nächsten Prozessschritten 27 geleitet wird. Am Zulauf 21 ist ein Zulauf-Weiße-Sensor 24 angebracht, der die Zulauf-Weiße der der Flotationszelle 20 zugeführten Faserstoffsuspension bestimmt und diese einer Steuereinheit 22 zur Verfügung stellt.

Die Zulauf-Weiße ZW wird mit einer Soll-Weiße SW verglichen, die ebenfalls der Steuereinheit 22 zur Verfügung gestellt wird. Die Steuereinheit 22 generiert daraus eine Stellgröße SRN, mit der die Menge des ausgetragenen Schaums in der Flo- tationszelle 20 eingestellt werden kann. Die Stellgröße SRN dient als Sollvorgabe für die Regelung des Schaumrinnenni- veaus, welches wiederum die Menge des ausgetragenen Schaums bestimmt. Wird ein hohes Schaumrinnenniveau vorgegeben, ist die Menge des ausgetragenen Schaums groß ; wird ein niedriges Schaumrinnenniveau vorgegeben, ist sie niedrig.

Die Einstellung des durch die Stellgröße SRN vorgegebenen Schaumrinnenniveaus wird von einer im Wesentlichen unabhängi-

gen Schaumrinnenniveauregelungseinheit 23 durchgeführt, indem der jeweils als Stellgröße SRN vorgegebene Wert als derjenige Wert angenommen wird, auf den das Schaumrinnenniveau konstant geregelt werden soll.

Der Zulauf-Weiße-Sensor 24 zur Detektion der Zulauf-Weiße kann über den Reflektionsfaktor der Faserstoffsuspension bei verschiedenen Wellenlängen, insbesondere bei einer Schwer- punktswellenlänge von 457 nm gemessen werden. Dazu werden die Reflektionen bei verschiedenen Wellenlängen von Leuchtdioden, insbesondere in den Wellenlängenbereichen der Farben rot, grün, blau und infrarot gemessen. Aus den so bestimmten Re- flektionswerten kann der aktuelle Wert der Zulauf-Weiße be- stimmt werden.

Darüber hinaus erhält die Steuereinheit 22 über einen oder mehrere Sensoren 25, die an der Flotationszelle 20 angeordnet sind, weitere Messwerte, die beispielsweise die Füllstände der Flotationszellen 20, die Flüsse zwischen den Flotations- zellen 20 bei mehreren Flotationszellen 20 sowie weitere Pa- rameter, insbesondere Stoffparameter bestimmen und diese der Steuereinheit 23 zur Verfügung stellen. Auf der Basis dieser Werte berechnet die Steuereinheit 22 (z. B. mit Hilfe eines datenbasierten Modells) die optimalen Einstellungen für den Betrieb der Flotationszelle 20. Das Ermitteln der geeigneten Stellgröße SRN kann mit Hilfe eines funktionalen Zusammen- hangs zwischen der Zulauf-Weiße und den gemessenen Parametern als auch mit Hilfe einer implementierten Lookup-Tabelle durchgeführt werden.

In Figur 4 ist ein Blockschaltbild einer weiteren Ausfüh- rungsform einer (auf Sollweiße geregelten) Deinking-Anlage dargestellt. Gleiche Bezugszeichen entsprechen gleichen Funk- tionseinheiten.

Zusätzlich zur Steuereinheit 22, wie sie in Figur 3 darge- stellt ist, ist eine Regelungseinheit 28 vorgesehen, die an-

hand der Akzept-Weiße, d. h. der Weiße der Faserstoffsuspensi- on im Ablauf aus der Flotationszelle 20, mit der Soll-Weiße SW, d. h. dem Sollwert der Akzept-Weiße, der der Steuereinheit 22 zur Verfügung gestellt worden ist, einen Regelungswert RW ermittelt. Die Stellgröße SRN wird mit dem Regelungswert RW beaufschlagt. Dabei kann der Regelungswert RW addiert, mul- tipliziert oder auf sonstige Weise mit der Stellgröße ver- rechnet werden. Die Regelungseinheit 28 generiert den Rege- lungswert RW so, dass bei einer Abweichung zwischen der Ak- zept-Weiße und der Soll-Weiße ein Regelungswert RW als Kor- rekturwert ermittelt wird, der die Größen der Stellgröße SRW anpasst, um das Schaumrinnenniveau so einzustellen, dass die Akzept-Weiße in Richtung der Soll-Weiße verändert wird.

Die Akzept-Weiße wird durch einen Akzept-Weiße-Sensor 29 er- mittelt, der im Wesentlichen gleichartig zu dem Zulauf-Weiße- Sensor 24 betrieben wird und einen Wert der Weiße des Akzepts an die Regelungseinheit 28 liefert.

Die Regelungseinheit 28 ist vorzugsweise als PI-Regler ausge- bildet und kann über eine Totzeitkompensation verfügen, die die Durchlaufzeit der Faserstoffsuspension durch die Flotati- onszelle berücksichtigt.

In Figur 5 ist zusätzlich zur Steuereinheit und zur Rege- lungseinheit gemäß der Ausführungsform der Figur 4 eine Adap- tionseinheit hinzugefügt, die Adaptionswerte generiert, mit deren Hilfe das in der Steuereinheit integrierte Systemmodell modifiziert werden kann. Die Adaptionseinheit erhält von dem Zulauf-Weiße-Sensor 24 die Zulauf-Weiße, von den Sensoren 25 Werte von Parametern in der Flotationszelle 20, sowie von dem Akzept-Weiße-Sensor 29 die Akzept-Weiße. Daraus wird einer oder mehrere Adaptionswerte ermittelt, mit denen das in der Steuereinheit 22 implementierte Modell beaufschlagt wird.

Die Adaptionseinheit 30 kann gemeinsam mit der Steuereinheit 22 implementiert sein und vielfältige Adaptionsverfahren wie

beispielsweise eine Fuzzy-Adaption, eine Adaption mit neuro- nalen Netzen oder ähnlichem beinhalten. Die Adaptionseinheit 30 berücksichtigt vorzugsweise die Durchlaufzeit der Faser- stoffsuspension durch die Flotationszelle und ist im Wesent- lichen so gestaltet, langfristige bzw. dauerhafte Abweichun- gen zwischen der gewünschten und gemessenen Akzept-Weiße aus- zugleichen. Die Adaption kann beispielsweise erfolgen, indem entweder das Modell verändert wird, oder indem ein Offset zwischen der Soll-Akzept-Weiße und der gemessenen Akzeptweise aufintegriert wird und zur Stellgröße hinzuaddiert wird.