Verfahren zur Herstellung von Holzstoff

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Holzstoff mit einer Hackschnitzelwäsche, einer Imprägnierung, einer Mahlung und einer Bleiche, insbesondere Peroxidbleiche. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass eine saure Wäsche vor der ersten Mahlung vorgesehen ist. Weiters betrifft die Erfindung eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die allenfalls vorhandenen Störstoffe die Bleiche nicht beeinträchtigen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Holzstoff mit einer Hackschnitzelwäsche, einer imprägnierung, einer Mahlung und einer Bleiche, insbesondere Peroxidbleiche.

[0002] Holzstoffe mit unterschiedlichen Qualitätsmerkmalen werden heute in der Papier- und Kartonherstellung auf vielfache Weise eingesetzt. Zur Erzielung von hohen Weißgraden werden die Holzstoffe nach verschiedenen Verfahren gebleicht, abhängig von der Art des verwendeten Holzes, des Herstellungsprozesses und den Anforderungen an den Weißgrad. Bei hohen Weißgraden kommt fast ausschließlich die Bleiche mit Wasserstoffperoxid (H202) oder eine kombinierte Bleiche mit Wasserstoffperoxid und Natriumdithionit (Na2S2O5) zum Einsatz.

[0003] Bei der Verwendung von Nadelhölzem ("Softwood"; TMP, CTMP) erfolgt die Bleiche nach dem Stand der Technik nach der Mahlung ("Nachbieiche"). Die Bleiche kann dabei 1-stufig oder 2-stufig als Peroxidbleiche oder als Kombinationsbleiche (P-Y) ausgeführt sein. Die Mahlung erfolgt nach dem TMP-Verfahren ohne zusätzlichen Einsatz von Chemikalien, oder beim CTMP Prozess mit Einsatz von Chemikalien (z. B. Natriumsulfit, Na2S03, oder Natriumbisulfit, NaHSO3) in einer Vorbehandlungsstufe (Imprägnierung). Die Mahlung selbst kann einstufig oder mehrstufig mit Hochkonsistenz und/oder Niederkonsistenz-Refinern ausgeführt sein. In neueren Verfahren ist auch eine Dosierung von Peroxid vor dem oder im Refiner oder nach dem Refiner vorgesehen.

[0004] Faserstoffe aus Laubhölzem ("Hardwood", wie z. B. Pappel, Aspe, Birke, Eukalyptusarten, etc.) werden nach dem chemi - mechanischen Verfahren unter Zugabe von Chemikalien vor der Mahlung hergestellt. Dabei sind heute zwei wesentliche Verfahren bekannt:

1. (B)CTMP....Bleached Chemi-Thermo Mechanical Pulp

2. P-RC APMP...Pre-treatment Refiner Chemical Alkaline Peroxide Mechanical Pulp

[0005] Bei den bisherigen Verfahren besteht das Problem, dass das zugeführte Bleichmittel, z.B. Peroxid (H2O2) in Gegenwart von Störstoffen, wie zum Beispiel Schwermetallen, zersetzt wird und es zu einer verminderten Bleichwirkung und einem erhöhten Verbrauch des Bleichmittels (z.B. Peroxid) kommt. Als Schwermetalle sind hier besonders Mangan, Eisen und Kupfer zu nennen, die zum Zerfall von Bleichmitteln, insbesondere Peroxid beitragen.

[0006] Ziel der Erfindung ist es daher diesen als "katalytische Zersetzung" bekannten Zerfall des Bleichmittels, insbesondere Peroxids zu verhindern und ein optimales Profil an Schwermetallen im Prozess einzustellen.

[0007] Dies erfolgt erfindungsgemäß dadurch, dass eine saure Waschstufe mit und/oder ohne Zugabe von Komplexbildner in der Imprägnierung und/oder in der Hackschnitzelwäsche eingesetzt wird.

[0008] Ziel dieser sauren Wäsche ist die Entfernung von Schwermetallen vor der ersten Bleichstufe und vor der ersten Mahlung. Dadurch kommt es zu einer Erhöhung der Effizienz der Bleiche (höherer Weißgrad und reduzierter Bleichmittelverbrauch, insbesondere Peroxidverbrauch). Die Wasserkreisläufe der Hackschnitzelwäsche und der Imprägnierstufe(n) sind weitgehend von dem Wasserkreislauf der Bleichstufen (nach der Mahlung) getrennt. Außerdem sind die Wassermengen in der Imprägnierung gering, sodass es einfacher wird, den Wasserkreislauf optimal zu gestalten.

[0009] Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen beispielhaft beschrieben, wobei

Fig. 1 ein (B)CTMP....Bleached Chemi-Thermo Mechanical Pulp Verfahren gemäß dem Stand Technik

Fig. 2 ein P-RC APMP...Pre-treatment Refiner Chemical Alkaline Peroxide Mechanical Pulp Verfahren gemäß dem Stand der Technik,

Fig. 3 eine erste Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung

Fig. 4 eine zweite Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 5 eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens

darstellen.

[0010] Beim (B)CTMP Verfahren gemäß Fig. 1, werden die Hackschnitzel nach der Hackschnitzelwäsche in eine sogenannte Imprägnierstufe geführt und mit Chemikalien für die Vorbehandlung versetzt, wobei in bestimmten Fällen die Hackschnüzelwäsche auch entfallen kann oder als Teil der Imprägnierung ausgeführt ist. Als Chemikalien kommen in erster Linie Natriumsulfit (Na2SO3) und Natronlauge (NaOH) oder Gemische von beiden zum Einsatz. Eventuell sind noch weitere Hilfschemikalien erforderlich. Nach der lmprägnierstufe und einer kurzen Reaktionszeit, werden die imprägnierten Hackschnitzel der ersten Mahlstufe zugeführt. Die Zerfaserung erfolgt in einer oder mehreren Mahlstufen, entsprechend den Anforderungen an die Qualität des Faserstoffes. In diesen Anlagen erfolgt eine allfällige Bleiche des Faserstoffes im Allgemeinen am Fertigstoff, jedenfalls aber nach der ersten Mahlstufe oder nach einer der Mahlstufen. Die Bleiche kann als einstufige oder mehrstufige Bleiche ausgeführt sein, abhängig vom erforderlichen Weißgrad. Vor und zwischen den Bleichstufen sind ein oder mehrere Waschstufen vorgesehen, um vorhandene organische und anorganische Störstoffe auszuwaschen, die die Bleiche beeinträchtigen und zu einem erhöhten Chemikalienverbrauch und / oder schlechterem Weißgrad führen.

[0011] Als Bleiche wird meist eine Peroxidbleiche eingesetzt. Das vorrangige Ziel der Peroxidbleiche ist die Erreichung des erforderlichen Weißgrades mit dem geringst möglichen Peroxidverbrauch. Es ist eine Eigenschaft der Peroxidbleiche, dass das zugeführte Peroxid (H2O2) in Gegenwart von Störstoffen, wie zum Beispiel Schwermetallen, zersetzt wird und es zu einer verminderten Bleichwirkung und einem erhöhten Verbrauch des Bleichmittels (Peroxid) kommt. Als Schwermetalle sind hier besonders Mangan, Eisen und Kupfer zu nennen, die zum Zerfall von Peroxid beitragen, Um diesen als "katalytische Zersetzung" bekannten Zerfall des Peroxids zu verhindern, ist es notwendig ein optimales Profil an Schwermetallen im Prozess einzustellen. Dazu werden verschiedene Maßnahmen getroffen.

[0012] Beim P-RC APMP Verfahren gemäß Fig. 2, werden die Hackschnitzel nach der Wäsche der Imprägnierung zugeführt. Auch hier kann in bestimmten Fällen die Hackschnitzelwäsche als Teil der Imprägnierung ausgeführt sein. In der Imprägnierstufe werden die Hackschnitzel zuerst in einer sogenannten Hackschnitzelpresse (Impressafiner) kompaktiert und ausgepresst, wobei Wasser und Störstoffe entfernt werden. Nach dem Auspressen werden Chemikalien zugeführt. Als Chemikalien kommen hier hauptsächlich Natronlauge (NaOH), Peroxid (H2O2) und Hilfschemikalien zur Stabilisierung des Peroxids zum Einsatz (z. B. Silikat, DTPA oder ähnliche). NaOH kann auch durch andere Alkali oder Erdalkali ersetzt werden, z. B. Mg(OH)2 oder Na2C03 und ähnliche. Die imprägnierten Hackschnitzel werden einem Reaktionsbehälter zugeführt und nach einer Reaktionszeit zur ersten Refinerstufe geführt. Im Refiner erfolgt die Zerfaserung der Hackschnitzel. Im oder nach dem Refiner werden weitere Bleichchemikalien zugemischt und die Fasern in einem Bleichturm auf die erforderliche Weiße gebleicht. Die weitere Mahlung der Fasern erfolgt in weiteren Hochkonsistenz- oder Niederkonsistenz- Refinem.

[0013] Die Imprägnierung kann auch 2-stufig ausgeführt sein, um die Effizienz der Vorbehandlung und der Bleiche zu verbessern und / oder den Energieverbrauch im Refiner zu reduzieren und / oder die Faserqualität zu verbessern. Dies ist bei manchen Holzarten und für bestimmte Anwendungen besonders wichtig. Dabei werden die imprägnierten Hackschnitzel nach dem ersten Reaktionsbehälter nicht zum Refiner sondern einer weiteren Hackschnitzelpresse zugeführt. Nach dem Auspressen werden wiederum Chemikalien (wie in der 1. Imprägnierstufe) dosiert und die imprägnierten Hackschnitzel einem zweiten Reaktionsbehälter zugeführt. Nach der vorgegebenen Reaktionszeit werden die Hackschnitzel in der ersten Mahlstufe gemahlen und anschließend in einem Bleichturm gebleicht, wie oben beschrieben.

[0014] Bei Vorhandensein von zwei Imprägnierstufen wird oft die erste lmprägnierstufe zum Auswaschen von Störstoffen, wie z. B. Harz oder Schwermetallen, verwendet. Deshalb wird in der ersten Stufe nur Wasser und Komplexbildner (DTPA) dosiert. Die Schwermetalle, wie z. B. Mangan (Mn) oder Eisen (Fe), werden in der ersten Reaktionsstufe gebunden, indem sie lösliche Komplexe mit dem DTPA bilden (komplexiert) und in der anschließenden Hackschnitzelpresse gemeinsam mit dem Filtrat aus den Hackschnitzeln ausgepresst und entfernt. Sie stellen daher weiterhin kein Problem für die Bleichreaktion und den Zerfall von Peroxid dar.

[0015] Erfindungsgemäß werden die Hackschnitzel in einer Hackschnitzelwäsche gewaschen und anschließend einer 1-stufigen oder 2-stufigen Imprägnierung zugeführt. Das Verfahren ist auf Nadelholz und Laubhölzer anwendbar. Fig, 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren.

[0016] Bei Anlagen nach dem APMP-Verfahren oder P-RC APMP Verfahren werden die Hackschnitzel nach der Hackschnitzelwäsche (HS-Wäsche) in einer Hackschnitzelpresse 1 als erster Entwässerungsstufe ausgepresst. Anschließend wird unmittelbar nach der Entwässerung eine Säure, wie zum Beispiel Schwefelsäure (H2S04) zugesetzt um einen pH-Wert von ca. 2 - 5 einzustellen. Als Säure können auch andere bekannte Säuren verwendet werden, wie z. B. Kohlensäure (Na2CO3, CO2) oder Natriumbisulfit oder andere. Die imprägnierten Hackschnitzel mit einem pH-Wert von 2 - 5 werden anschließend in einem Reaktionsbehälter bei einer Temperatur von 40 - 100°C für eine Verweilzeit von 10 - 60 Minuten gelagert, um ein Auslaugen der Schwermetalle zu ermöglichen. Anschließend werden die imprägnierten Hackschnitzel der 2. Imprägnierstufe zugeführt. In der Hackschnitzelpresse 2 (Impressafiner) werden die Hackschnitzel entwässert und damit auch die gelösten Schwermetalle entfernt. Unmittelbar nach der Entwässerungspresse werden die Bleichmittel/Bleichchemikalien (Peroxid, Alkali (w. z. B. NaOH, Na2CO3, Mg(OH)2 u. andere) zugesetzt und das Gemisch dem 2. Reaktionsbehälter zugeführt. Weiters können Hilfschemikalien, wie z. B. Silikat (Wasserglas) und Komplexbildner (DTPA), zugesetzt werden, um eine Stabilisierung des Bleichmittels zu erreichen und den Zerfall zu verhindem. Anschließend gelangt der Holzstoff zu einer Mahlung. Das ausgepresste Filtrat kann aus dem Prozess entfernt und zur Abwasserbehandlungs-/Abwasserreinigungsanlage geführt werden. Es ist auch möglich, das gesamte Filtrat oder einen Teil davon zur Hackschnitzelwäsche zu führen und erst von dort zur Abwasserbehandlungsanlage zu schicken.

[0017] Fig. 4 zeigt ein Verfahren wie in Fig. 3 dargestellt und beschrieben, jedoch mit gleichzeitiger Zugabe eines Komplexbildners, wie z. B. DTPA oder EDTA oder ähnlich, zur 1. Imprägnierung, gemeinsam mit der Säure nach der Hackschnitzelpresse 1.

[0018] Fig. 5 zeigt ein Verfahren bei dem die Zugabe der Säure in der Hackschnitzelwäsche (HS-Wäsche) erfolgt. Nach der Wäsche werden die Hackschnitzel bei einem pH-Wert von 2 - 5 in einem Zwischenbehälter bei einer Temperatur von 40 -100°C und einer Verweilzeit von 10 - 60 Minuten gelagert. Anschließend werden die Hackschnitzel der 1. lmprägnierstufe zugeführt. In der 1. Entwässerungspresse (Hackschnitzelpresse 1) werden die Schwermetalle zusammen mit dem Filtrat ausgepresst und zur Abwasserbehandlung geführt. Es ist auch möglich, das gesamte Filtrat oder einen Teil davon zur Hackschnitzelwäsche zurückzuführen und erst von dort zur Abwasserbehandlung zu schicken. Nach der Entwässerungspresse werden die Bleichchemikalien wie in Fig. 3 beschrieben dosiert und die imprägnierten Hackschnitzel einem Reaktionsbehälter zugeführt. Fig.5 zeigt eine 2-stufige Imprägnierung, wobei nach der Hackschnitzelpresse 1 Komplexbildner und nach der Hackschnitzelpresse 2 Bleichchemikalien zugegeben werden, bevor der so behandelte Holzstoff der Mahlung zugeführt wird.

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Holzstoff mit einer Hackschnitzelwäsche, einer Imprägnierung, einer Mahlung und einer Bleiche, insbesondere Peroxidbleiche, dadurch gekennzeichnet, dass eine saure Wäsche vor der ersten Mahlung vorgesehen ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Mahlung eine Bleichstufe vorgesehen ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die saure Wäsche in der Imprägnierung eingesetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die saure Wäsche in der Hackschnitzelwäsche eingesetzt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Säure in der sauren Wäsche Schwefelsäure, Kohlensäure oder Natriumbisulfit eingesetzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die saure Wäsche bei einem pH-Wert von 2 bis 5 erfolgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei der sauren Wäsche Komplexbildner, beispielsweise DTPA oder EDTA, zugegeben werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die saure Wäsche bei einer Temperatur von 40 bis 100 °C erfolgt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verweilzeit unter sauren Bedingungen in der sauren Wäsche 10 bis 60 Minuten beträgt.

10. Anlage zur Herstellung von Holzstoff mit einem Hackschnitzelwäscher, einem Imprägnator, einem Mahlaggregat und einem Bleichbehälter, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem ersten Mahlaggregat eine Säurezugabe vorgesehen ist.

11. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Säurezugabe in den Hackschnitzelwäscher mündet.

12. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Säurezugabe in den Imprägnator mündet.

Zeichnung