EP1172477A1 - Process and apparatus for loading fibers with calcium carbonate - Google Patents

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EP1172477A1
EP1172477A1 EP01114533A EP01114533A EP1172477A1 EP 1172477 A1 EP1172477 A1 EP 1172477A1 EP 01114533 A EP01114533 A EP 01114533A EP 01114533 A EP01114533 A EP 01114533A EP 1172477 A1 EP1172477 A1 EP 1172477A1
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EP
European Patent Office
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reactors
carbon dioxide
calcium carbonate
chemical reaction
fiber suspension
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EP01114533A
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Jörg Dr. Rheims
Klaus Dölle
Oliver Heise
Werner Witek
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Voith Patent GmbH
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Voith Paper Patent GmbH
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    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • D21H11/16—Pulp or paper, comprising cellulose or lignocellulose fibres of natural origin only modified by a particular after-treatment
    • D21H11/20—Chemically or biochemically modified fibres
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C9/00—After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
    • D21C9/001—Modification of pulp properties
    • D21C9/002—Modification of pulp properties by chemical means; preparation of dewatered pulp, e.g. in sheet or bulk form, containing special additives
    • D21C9/004—Modification of pulp properties by chemical means; preparation of dewatered pulp, e.g. in sheet or bulk form, containing special additives inorganic compounds
    • D—TEXTILES; PAPER
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    • D21H17/63—Inorganic compounds
    • D21H17/67—Water-insoluble compounds, e.g. fillers, pigments
    • D21H17/675—Oxides, hydroxides or carbonates

Definitions

  • the invention relates to a method for loading in a fiber suspension contained fibers with calcium carbonate through a chemical reaction. she further relates to a device specified in the preamble of claim 14 Art.
  • Fibrous suspensions of the type mentioned serve in particular the Paper and / or cardboard manufacturing.
  • the strength that optical properties and the processability of the end product are crucial Role.
  • the aim of the invention is the method and the device of the aforementioned Kind especially with regard to an optimal reaction balance, the best possible response speed and one possible to further optimize the flexibility of production performance.
  • this object is achieved according to the invention by that the fibrous suspension contains a calcium oxide and / or calcium hydroxide Medium is added and that the fiber suspension treated in this way in several reactors with another, pure carbon dioxide or carbon dioxide containing medium is applied.
  • the calcium hydroxide preferably in liquid form (milk of lime) is added. This means that may not necessarily be in or on the fibers of the fiber suspension stored or deposited water for Start and end of the chemical reaction is necessary.
  • dry fiber surfaces can mean all wetted surfaces of the individual fibers. In particular, this also includes the case where the fibers both on their outer surface and inside (lumen) be loaded with calcium carbonate.
  • the fibers are loaded with the filler calcium carbonate, whereby the attachment to the wetted fiber surfaces by a so-called “fiber Loading TM” process is as described in US-A-5,223,090 is.
  • fiber Loading TM the carbon dioxide reacts with the calcium hydroxide to water and calcium carbonate.
  • At least some of the reactors are connected in parallel. This results in addition to the advantages already mentioned an optimal possibility of adapting the production output.
  • the device according to the invention is accordingly characterized in that that it comprises several reactors in which those with calcium oxide and / or calcium hydroxide spiked fiber suspension with pure carbon dioxide or with a medium containing carbon dioxide can be acted upon.
  • FIG. 10 The only figure in the drawing shows a schematic representation of a purely exemplary embodiment of a device 10 for loading fibers contained in a fiber suspension with calcium carbonate (CaCO 3 ).
  • this device 10 serves for the accumulation of calcium carbonate on the wetted fiber surfaces of the fiber material.
  • This loading of the fibers can take place in particular in accordance with the "Fiber Loading TM" process mentioned above.
  • the device 10 comprises a plurality of reactors 12 i , in which the fiber suspension mixed with calcium oxide (CaO) and / or calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) can be acted upon with pure carbon dioxide (CO 2 ) or with a medium containing carbon dioxide (CO 2 ).
  • the reactors 12 i can be connected in series and / or in parallel. A series connection, a parallel connection or a combination of such a series and parallel connection of the reactors 12 i is thus possible.
  • parallel reactors the production of calcium carbonate with different crystal types and the mixing together is preferably made possible after the completion of the respective production process.
  • a fluffer 14 can be provided in which the fiber material of the fiber suspension is split with the aim of increasing the specific surface area of the fiber material in such a way that the educts are accessible is optimized to the fiber material surface. This results in a further improvement of the homogenization and the "Fiber Loading TM" process is optimized accordingly.
  • the first fluffer 14 is provided between a refiner 16 and at least one reactor 12 i .
  • a refiner 20 follows the tank 18, after which it goes to the paper machine PM.
  • the correspondingly pretreated can be treated via a pressure reducing device 38 Fiber material 26 then continuously or discontinuously one or more the further processing serving headboxes of the paper machine in question 40 are supplied.
  • the pressure reducing device 38 can, for example a valve, in particular a rotary valve, a rotary screw, a sectioned one Lock, tank, relaxation device, e.g. a nozzle or turbine, and / or the like.
  • the medium containing calcium oxide and / or calcium hydroxide can be added to the fiber material in such a way that at least some of it can associate with the water present in the fiber material, ie between the fibers, in the hollow fibers and in their walls.
  • the following chemical reaction occurs:
  • the pH value can be used to monitor and / or regulate the chemical reaction the pulp suspension can be measured.
  • the pH is preferred adjustable in a range from about 5.5 to about 10.5.
  • the ash content of the fiber suspension is, for example, in one range adjustable from about 1% to about 70%.
  • the carbon dioxide can in particular be supplied in gaseous form.
  • the temperature of the carbon dioxide supplied is advantageously in a range of adjustable from about -10 ° to about 250 ° C.
  • pressure control in the range from 0.1 bar to 20 bar is possible.
  • optical properties for example whiteness, brightness, opacity, Color locus, light scattering coefficient can be used.

Abstract

A medium containing calcium oxide (quicklime) and/or calcium hydroxide (slaked lime) is added to the fibrous suspension. The suspension is then treated in reactors (12i) with pure carbon dioxide or a carbon dioxide-containing medium. An Independent claim is included for corresponding plant carrying out the process.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beladen von in einer Faserstoffsuspension enthaltenen Fasern mit Calciumcarbonat durch eine chemische Reaktion. Sie betrifft ferner eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 14 angegebenen Art.The invention relates to a method for loading in a fiber suspension contained fibers with calcium carbonate through a chemical reaction. she further relates to a device specified in the preamble of claim 14 Art.

Faserstoffsuspensionen der eingangs genannten Art dienen insbesondere der Papier- und/oder Kartonherstellung. Der insbesondere auch aus ökonomischen und ökologischen Gründen erforderliche schonende Umgang mit Rohstoffresourcen äußert sich bei der Papierherstellung in zunehmend niedrigeren Flächengewichten der Papierbahn sowie im teilweisen Ersatz des Faserstoffes durch Füllstoffe. Werden kostengünstigere Rohstoffe eingesetzt, so soll die Papierqualität zumindest beibehalten werden. Hierbei spielen unter anderem die Festigkeit, die optischen Eigenschaften sowie die Verarbeitbarkeit des Endproduktes eine entscheidende Rolle.Fibrous suspensions of the type mentioned serve in particular the Paper and / or cardboard manufacturing. The particularly from economic and ecological reasons necessary careful handling of raw material resources manifests itself in paper making in increasingly lower basis weights the paper web and in the partial replacement of the fibrous material with fillers. If cheaper raw materials are used, the paper quality should at least be maintained. Here, among other things, the strength that optical properties and the processability of the end product are crucial Role.

Ziel der Erfindung ist es, das Verfahren sowie die Vorrichtung der eingangs genannten Art insbesondere im Hinblick auf ein möglichst optimales Reaktionsgleichgewicht, eine möglichst optimale Reaktionsgeschwindigkeit und eine möglichst optimale Flexibilität der Produktionsleistung weiterzubilden. The aim of the invention is the method and the device of the aforementioned Kind especially with regard to an optimal reaction balance, the best possible response speed and one possible to further optimize the flexibility of production performance.

Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Faserstoffsuspension ein Calciumoxid und/oder Calciumhydroxid enthaltendes Medium zugesetzt wird und daß die so behandelte Faserstoffsuspension in mehreren Reaktoren mit einem weiteren, reines Kohlendioxid oder Kohlendioxid enthaltenden Medium beaufschlagt wird. Bei Zusetzung eines Calciumoxid und/oder Calciumhydroxid enthaltenen Mediums an die Faserstoffsuspension läuft eine chemische Reaktion mit exothermer Eigenschaft ab, wobei das Calciumhydroxid vorzugsweise in flüssiger Form (Kalkmilch) zugesetzt wird. Dies bedeutet, daß nicht unbedingt das möglicherweise in bzw. an den Faserstoffen der Faserstoffsuspension ein- bzw. angelagerte Wasser zum Start und Ablauf der chemischen Reaktion notwendig ist.With regard to the method, this object is achieved according to the invention by that the fibrous suspension contains a calcium oxide and / or calcium hydroxide Medium is added and that the fiber suspension treated in this way in several reactors with another, pure carbon dioxide or carbon dioxide containing medium is applied. When adding a Calcium oxide and / or calcium hydroxide contained medium to the Fiber suspension runs a chemical reaction with an exothermic property from, the calcium hydroxide preferably in liquid form (milk of lime) is added. This means that may not necessarily be in or on the fibers of the fiber suspension stored or deposited water for Start and end of the chemical reaction is necessary.

Aufgrund dieser Ausbildung wird der dem Beladen zugrundeliegende chemische Prozeß in mehrere kleine Prozesse aufgeteilt, wodurch ein optimales Reaktionsgleichgewicht, eine optimale Reaktionsgeschwindigkeit sowie eine optimale Flexibilität der Produktionsleistung erzielt wird. Dies ermöglicht eine gezielte und optimale Prüfung von Teilreaktionen, eine Zu- und/oder Abschaltung von Teilreaktoren und eine Variation der Betriebsparameter in den Teilreaktoren.Due to this training, the chemical on which the loading is based Process divided into several small processes, whereby an optimal reaction balance, optimal reaction speed and optimal flexibility production output is achieved. This enables a targeted and optimal Testing of partial reactions, switching on and / or off of partial reactors and a variation of the operating parameters in the partial reactors.

Bei dem Beladen der Fasern wird Calciumcarbonat an die benetzten Faseroberflächen eingelagert, indem dem feuchten Fasermaterial Calciumoxid und/oder Calciumhydroxid zugesetzt wird, wobei zumindest ein Teil davon sich mit dem Wasser der Faserstoffmenge assoziieren kann. Das so behandelte Fasermaterial wird dann mit dem reinen Kohlendioxid oder mit dem Kohlendioxid enthaltenden Medium beaufschlagt.When loading the fibers, calcium carbonate is applied to the wetted fiber surfaces stored by the moist fiber material calcium oxide and / or Calcium hydroxide is added, at least a part of which coincides with the Water can associate the amount of fiber. The fiber material treated in this way is then with the pure carbon dioxide or with the carbon dioxide containing Medium applied.

Dabei kann der Begriff "benetzte Faseroberflächen" alle benetzten Oberflächen der einzelnen Fasern umfassen. Damit ist insbesondere auch der Fall mit erfaßt, bei dem die Fasern sowohl an ihrer Außenfläche als auch in ihrem Innern (Lumen) mit Calciumcarbonat beladen werden.The term "wetted fiber surfaces" can mean all wetted surfaces of the individual fibers. In particular, this also includes the case where the fibers both on their outer surface and inside (lumen) be loaded with calcium carbonate.

Demnach werden die Fasern mit dem Füllstoff Calciumcarbonat beladen, wobei die Anlagerung an die benetzten Faseroberflächen durch einen sog. "Fiber Loading ™" -Prozeß erfolgt, wie er als solcher in der US-A-5,223,090 beschrieben ist. In diesem "Fiber Loading™"-Prozeß reagiert das Kohlendioxid mit dem Calciumhydroxid zu Wasser und Calciumcarbonat.Accordingly, the fibers are loaded with the filler calcium carbonate, whereby the attachment to the wetted fiber surfaces by a so-called "fiber Loading ™ "process is as described in US-A-5,223,090 is. In this "Fiber Loading ™" process, the carbon dioxide reacts with the calcium hydroxide to water and calcium carbonate.

Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist zumindest ein Teil der Reaktoren in Reihe geschaltet. Aus einem großen Reaktionsvolumen werden mehrere kleinere Reaktionsvolumina geschaffen, wodurch die Reaktionsgeschwindigkeit erhöht wird und entsprechend die Kontaktflächen der Reaktanden vergrößert werden. Weiterhin kann in vorteilhafter Weise sowohl (Kristallisations-)Prozeß gezielt beeinflußt werden als auch die Parameter für einen optimalen Reaktionsverlauf angepaßt werden.In an expedient embodiment of the method according to the invention at least some of the reactors connected in series. From a large reaction volume several smaller reaction volumes are created, whereby the reaction rate is increased and accordingly the contact areas the reactants are increased. Furthermore, both (Crystallization) process can be influenced as well as the parameters for an optimal course of the reaction can be adapted.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist zumindest ein Teil der Reaktoren parallel geschaltet. Damit ergibt sich außer den bereits genannten Vorteilen eine optimale Anpassungsmöglichkeit der Produktionsleistung.In a further advantageous embodiment, at least some of the reactors are connected in parallel. This results in addition to the advantages already mentioned an optimal possibility of adapting the production output.

Von Vorteil ist auch, wenn in parallel geschalteten Reaktoren Calciumcarbonat mit verschiedenen Kristalltypen hergestellt und vorzugsweise nach Abschluß des jeweiligen Herstellungsprozesses zusammengemischt wird. Dadurch wird eine optimale Zusammensetzung des Produkts ermöglicht.It is also advantageous if calcium carbonate is also used in reactors connected in parallel different types of crystals and preferably after completion of each Manufacturing process is mixed together. This will make an optimal one Allows composition of the product.

In bestimmten Fällen ist auch eine Kombination aus einer Reihen- und einer Parallelschaltung der Reaktoren von Vorteil. Dabei kann der Parallel-Anteil auf den erforderlichen Produktionsbereich abgestimmt werden. In certain cases there is also a combination of a series and a parallel connection of the reactors is an advantage. The parallel portion can be on the the required production area.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.Further advantageous refinements of the method according to the invention are shown in specified in the subclaims.

Im übrigen kann bei dem Beladen der Fasern mit Calciumcarbonat so vorgegangen werden, wie dies in der US-A-5,223,090 beschrieben ist. Der Inhalt dieser Druckschrift wird hiermit durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung mit aufgenommen.Otherwise, this can be done when loading the fibers with calcium carbonate as described in US-A-5,223,090. The content of this Document is hereby incorporated by reference into the present application added.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist entsprechend dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrere Reaktoren umfaßt, in denen die mit Calciumoxid und/oder Calciumhydroxid versetzte Faserstoffsuspension mit reinem Kohlendioxid oder mit einem Kohlendioxid enthaltenden Medium beaufschlagbar ist.The device according to the invention is accordingly characterized in that that it comprises several reactors in which those with calcium oxide and / or calcium hydroxide spiked fiber suspension with pure carbon dioxide or with a medium containing carbon dioxide can be acted upon.

Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the device according to the invention are in the Subclaims specified.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.The invention is described below with reference to an embodiment explained in more detail on the drawing.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung eine rein beispielhafte Ausführungsform einer Vorrichtung 10 zum Beladen von in einer Faserstoffsuspension enthaltenen Fasern mit Calciumcarbonat (CaCO3). Entsprechend dient diese Vorrichtung 10 der Anlagerung von Calciumcarbonat an die benetzten Faseroberflächen des Fasermaterials. Dabei kann dieses Beladen der Fasern insbesondere entsprechend dem zuvor genannten "Fiber Loading™"-Prozeß erfolgen.The only figure in the drawing shows a schematic representation of a purely exemplary embodiment of a device 10 for loading fibers contained in a fiber suspension with calcium carbonate (CaCO 3 ). Correspondingly, this device 10 serves for the accumulation of calcium carbonate on the wetted fiber surfaces of the fiber material. This loading of the fibers can take place in particular in accordance with the "Fiber Loading ™" process mentioned above.

Die Vorrichtung 10 umfaßt mehrere Reaktoren 12i, in der die mit Calciumoxid (CaO) und/oder Calciumhydroxid (Ca(OH)2) versetzte Faserstoffsuspension mit reinem Kohlendioxid (CO2) oder mit einem Kohlendioxid (CO2) enthaltenden Medium beaufschlagbar ist. Dabei können die Reaktoren 12i in Reihe und/oder parallel geschaltet sein. Es ist somit eine Reihenschaltung, eine Parallelschaltung oder eine Kombination aus einer solchen Reihen- und Parallelschaltung der Reaktoren 12i möglich. Auch wird in parallel geschalteten Reaktoren die Herstellung von Calciumcarbonat mit verschiedenen Kristalltypen und das Zusammenmischung vorzugsweise nach Abschluß des jeweiligen Herstellungsprozesses ermöglicht.The device 10 comprises a plurality of reactors 12 i , in which the fiber suspension mixed with calcium oxide (CaO) and / or calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) can be acted upon with pure carbon dioxide (CO 2 ) or with a medium containing carbon dioxide (CO 2 ). The reactors 12 i can be connected in series and / or in parallel. A series connection, a parallel connection or a combination of such a series and parallel connection of the reactors 12 i is thus possible. In parallel reactors, the production of calcium carbonate with different crystal types and the mixing together is preferably made possible after the completion of the respective production process.

Vor und/oder nach und/oder in der Gruppe von Reaktoren 12i kann jeweils ein Fluffer 14 vorgesehen sein, in dem das Fasermaterial der Faserstoffsuspension mit dem Ziel gespalten wird, die spezifische Oberfläche des Fasermaterials derart zu vergrößern, daß die Zugänglichkeit für die Edukte an die Fasermaterialoberfläche optimiert wird. Dadurch ergibt sich eine weitergehende Verbesserung der Homogenisierung und der "Fiber Loading ™"-Prozeß wird entsprechend optimiert.Before and / or after and / or in the group of reactors 12 i , a fluffer 14 can be provided in which the fiber material of the fiber suspension is split with the aim of increasing the specific surface area of the fiber material in such a way that the educts are accessible is optimized to the fiber material surface. This results in a further improvement of the homogenization and the "Fiber Loading ™" process is optimized accordingly.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der erste Fluffer 14 zwischen einem Refiner 16 und wenigstens einem Reaktor 12i vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich ist es beispielsweise auch möglich, einen solchen Fluffer 14 zwischen dem wenigstens einen Reaktor 12i und einem Tank 18 vorzusehen. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel folgt auf den Tank 18 wieder ein Refiner 20, wonach es zur Papiermaschine PM geht.In the present exemplary embodiment, the first fluffer 14 is provided between a refiner 16 and at least one reactor 12 i . Alternatively or additionally, it is also possible, for example, to provide such a fluffer 14 between the at least one reactor 12 i and a tank 18. In the present exemplary embodiment, a refiner 20 follows the tank 18, after which it goes to the paper machine PM.

Über eine Druckminderungseinrichtung 38 kann das entsprechend vorbehandelte Fasermaterial 26 dann kontinuierlich oder diskontinuierlich einem oder mehreren der weiteren Aufbereitung dienenden Stoffaufläufen der betreffenden Papiermaschine 40 zugeführt werden. Die Druckminderungseinrichtung 38 kann beispielsweise ein Ventil, insbesondere Drehventil, eine Zellradschnecke, eine sektionierte Schleuse, einen Tank, eine Entspannungsvorrichtung, z.B. eine Düse oder Turbine, und/oder dergleichen umfassen.The correspondingly pretreated can be treated via a pressure reducing device 38 Fiber material 26 then continuously or discontinuously one or more the further processing serving headboxes of the paper machine in question 40 are supplied. The pressure reducing device 38 can, for example a valve, in particular a rotary valve, a rotary screw, a sectioned one Lock, tank, relaxation device, e.g. a nozzle or turbine, and / or the like.

Auch die weiteren in der Figur noch enthaltenen Angaben sind rein beispielhaft.The other details still contained in the figure are purely exemplary.

Beispielsweise mittels dieser Vorrichtung 10 kann somit eine Anlagerung von Calciumcarbonat (CaCO3) an die benetzten Faseroberflächen des Fasermaterials erfolgen, wobei dieses Beladen der Fasern insbesondere wieder entsprechend dem zuvor genannten "Fiber Loading™"-Prozeß erfolgen kann.By means of this device 10, for example, calcium carbonate (CaCO 3 ) can thus be deposited on the wetted fiber surfaces of the fiber material, this loading of the fibers in particular being able to take place again in accordance with the previously mentioned "Fiber Loading ™" process.

Dabei kann dem Fasermaterial das Calciumoxid und/oder Calciumhydroxid (gelöschter Kalk) enthaltende Medium insbesondere so zugesetzt werden, daß zumindest ein Teil davon sich mit dem im Fasermaterial, d.h. zwischen den Fasern, in den Hohlfasern und in deren Wänden, vorhandenen Wasser assoziieren kann, wobei sich die folgende chemische Reaktion einstellt:

Figure 00060001
The medium containing calcium oxide and / or calcium hydroxide (slaked lime) can be added to the fiber material in such a way that at least some of it can associate with the water present in the fiber material, ie between the fibers, in the hollow fibers and in their walls. the following chemical reaction occurs:
Figure 00060001

In einem jeweiligen Reaktor wird das Fasermaterial dann derart mit Kohlendioxid (CO2) beaufschlagt, daß Calciumcarbonat (CaCO3) an die benetzten Faseroberflächen weitestgehend angelagert wird. Dabei stellt sich die folgende chemische Reaktion ein: "Fiber Loading": Ca(OH)2 + CO2 ⇒ CaCO3 + H2O
         (Calciumcarbonat + Wasser) In a respective reactor, carbon dioxide (CO 2 ) is then applied to the fiber material in such a way that calcium carbonate (CaCO 3 ) is largely deposited on the wetted fiber surfaces. The following chemical reaction occurs: "Fiber Loading": Ca (OH) 2 + CO 2 ⇒ CaCO 3 + H 2 O
(Calcium carbonate + water)

Unabhängig von der jeweiligen Art der betreffenden Vorrichtung sind hinsichtlich einer weiteren Optimierung des Beladungsvorgangs einzeln oder in beliebiger Kombination auch die folgenden Maßnahmen oder Merkmale von Vorteil:Regardless of the type of device in question are regarding a further optimization of the loading process individually or in any Combination also the following measures or features are advantageous:

Zur Überwachung und/oder Regelung der chemischen Reaktion kann der pH-Wert der Faserstoffsuspension gemessen werden. Dabei ist der pH-Wert vorzugsweise in einem Bereich von etwa 5,5 bis etwa 10,5 einstellbar.The pH value can be used to monitor and / or regulate the chemical reaction the pulp suspension can be measured. The pH is preferred adjustable in a range from about 5.5 to about 10.5.

Der Aschegehalt der Faserstoffsuspension ist beispielsweise in einem Bereich von etwa 1% bis etwa 70% regelbar.The ash content of the fiber suspension is, for example, in one range adjustable from about 1% to about 70%.

Das Kohlendioxid kann insbesondere gasförmig zugeführt werden. Die Temperatur des zugeführten Kohlendioxids ist zweckmäßigerweise in einem Bereich von etwa -10° bis etwa 250°C einstellbar.The carbon dioxide can in particular be supplied in gaseous form. The temperature of the carbon dioxide supplied is advantageously in a range of adjustable from about -10 ° to about 250 ° C.

Es ist beispielsweise eine Druckregelung im Bereich von 0,1 bar bis 20 bar möglich.For example, pressure control in the range from 0.1 bar to 20 bar is possible.

Als Indikatoren für die Regelung der chemischen Reaktion können beispielsweise optische Eigenschaften, beispielsweise Weisse (Brightness), Helligkeit, Opazität, Farbort, Lichtstreuungskoeffizient, herangezogen werden.As indicators for regulating the chemical reaction, for example optical properties, for example whiteness, brightness, opacity, Color locus, light scattering coefficient can be used.

Grundsätzlich ist es auch möglich, bei der Regelung der chemischen Reaktion als Regelgröße den pH-Wert, den Ascheanteil und/oder den Anteil an Calciumcarbonat (CaCO3) heranzuziehen.
In den in der Figur 1 mit "VD" bezeichneten Bereichen ist beispielsweise auch eine Verdünnung (H2O) möglich. In principle, it is also possible to use the pH, the ash content and / or the calcium carbonate (CaCO 3 ) content as a controlled variable when regulating the chemical reaction.
In the areas designated "VD" in FIG. 1, dilution (H 2 O) is also possible, for example.

Auch die im folgenden genannten Maßnahmen oder Merkmale können, einzeln oder in beliebiger Kombination, einer weiteren Optimierung des Faserladeprozesses dienen:

  • Zufuhr von Pulp:
    • Volumen und Massenstrom regelbar
    • Temperatur regelbar in einem Bereich von etwa 5°C bis etwa 95°C
    • Stoffdichte regelbar in einem Bereich von etwa 15% bis etwa 40%, vorzugsweise von etwa 20 % bis etwa 25 %
    • pH-Wert regelbar von etwa 10 bis etwa 13.
  • Calciumcarbonat (CaCO) im Reaktor:
    • Kristalltypen: romboedrisch, skalenoedrisch, rosettenartig, sphärisch, nadelförmig, prismenförmig, aragonitisch, plättförmig, GCC und ähnliche
    • Reaktion unter etwa 0,1 bis etwa 20 bar
    • Temperatur von etwa -10° bis etwa 250°C
    • Verweilzeit von etwa 1 Minute bis etwa 1 Stunde
  • Fluffing:
    • dient der Vergrößerung der spezifischen Oberfläche
    • einsetzbar vor und/oder nach und/oder in einem jeweiligen Reaktor bzw. den Reaktoren
    • Spaltweite von etwa 0,1 bis etwa 100 mm, vorzugsweise einstellbar
    • Energieeintrag in einen Bereich von etwa 5 kWh/t bis etwa 200 kWh/t
  • Refining:
    • vor und/oder nach und/oder in einem jeweiligen Reaktor bzw. den Reaktoren bzw. dem "Fiber Loading™"-Prozeß
  • Druckbehälter oder Reaktor (*) / Verweilpulper nach Reaktor (**):
    • (*) Kristalltypen: romboedrisch, skalenoedrisch, rosettenartig, sphärisch, nadelförmig, prismenförmig, aragonitisch, plättförmig, GCC und ähnliche
    • (*) Reaktion unter etwa 0,1 bis etwa 20 bar
    • (**) Temperatur in einem Bereich von etwa -10° bis etwa 250°C
    • (*) pH-Wert von etwa 5,5 bis etwa 10,5 regelbar
    • (**) Stoffdichte etwa 0,1% bis etwa 15%
    • (**) CO2-Zugabe
    • (**) Verweilzeit
  • CaCO3-Anteil am Pulp:
    • Bei einem zugrundeliegenden Massenanteil von etwa 1 % bis etwa 70 % des Füllstoffs, etwa 1 % bis etwa 60 % an den Fasern angelagerter Füllstoff, der Rest freies FLPCC in der Suspension.
    • The measures or features mentioned below can also be used, individually or in any combination, to further optimize the fiber loading process:
  • Intake of pulp:
    • Volume and mass flow adjustable
    • Temperature adjustable in a range from about 5 ° C to about 95 ° C
    • Material density adjustable in a range from about 15% to about 40%, preferably from about 20% to about 25%
    • pH adjustable from about 10 to about 13.
  • Calcium carbonate (CaCO) in the reactor:
    • Crystal types: rhombohedral, scalenohedral, rosette-like, spherical, needle-shaped, prism-shaped, aragonitic, plate-shaped, GCC and the like
    • Reaction under about 0.1 to about 20 bar
    • Temperature from about -10 ° to about 250 ° C
    • Residence time from about 1 minute to about 1 hour
  • fluffing:
    • serves to enlarge the specific surface
    • can be used before and / or after and / or in a respective reactor or reactors
    • Gap width from about 0.1 to about 100 mm, preferably adjustable
    • Energy input in a range from about 5 kWh / t to about 200 kWh / t
  • Refining:
    • before and / or after and / or in a respective reactor or the reactors or the "Fiber Loading ™" process
  • Pressure vessel or reactor (*) / indwelling pulper after reactor (**):
    • (*) Crystal types: rhombohedral, scalenohedral, rosette-like, spherical, needle-shaped, prism-shaped, aragonitic, plate-shaped, GCC and the like
    • (*) Reaction under about 0.1 to about 20 bar
    • (**) Temperature in a range from about -10 ° to about 250 ° C
    • (*) pH adjustable from about 5.5 to about 10.5
    • (**) consistency about 0.1% to about 15%
    • (**) CO 2 addition
    • (**) dwell time
  • CaCO 3 content in the pulp:
    • With an underlying mass fraction of about 1% to about 70% of the filler, about 1% to about 60% of the filler attached to the fibers, the rest free FLPCC in the suspension.

    • BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

    1010
    Vorrichtung zum Beladen von FasernDevice for loading fibers
    12i 12 i
    Reaktorreactor
    1414
    FlufferFluffer
    1616
    Refinerrefiner
    1818
    Tanktank
    2020
    Refinerrefiner

    Claims (17)

    Verfahren zum Beladen von in einer Faserstoffsuspension enthaltenen Fasern mit Calciumcarbonat durch eine chemische Reaktion,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Faserstoffsuspension ein Calciumoxid und/oder Calciumhydroxid enthaltendes Medium zugesetzt wird und daß die so behandelte Faserstoffsuspension in mehreren Reaktoren (12i) mit einem weiteren, reines Kohlendioxid oder Kohlendioxid enthaltenden Medium beaufschlagt wird.     Method for loading fibers contained in a fiber suspension with calcium carbonate by a chemical reaction,
    characterized, that a medium containing calcium oxide and / or calcium hydroxide is added to the fiber suspension and that the fiber suspension thus treated is acted upon in a plurality of reactors (12 i ) with a further medium containing pure carbon dioxide or carbon dioxide.     Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Reaktoren (12i) in Reihe geschaltet ist.    Method according to claim 1,
    characterized in that at least some of the reactors (12 i ) are connected in series.         Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Reaktoren (12i) parallel geschaltet ist.    The method of claim 1 or 2,
    characterized in that at least some of the reactors (12 i ) are connected in parallel.         Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß eine Kombination aus einer Reihen- und einer Parallelschaltung der Reaktoren (12i) vorgesehen ist.     Method according to one of the preceding claims,
    characterized in that a combination of a series and a parallel connection of the reactors (12 i ) is provided.         Verfahren nach Anspruch 3 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß in parallel geschalteten Reaktoren (12i) Calciumcarbonat (CaCO) mit verschiedenen Kristalltypen hergestellt und vorzugsweise nach Abschluß des jeweiligen Herstellungsprozesses zusammengemischt wird.    Method according to claim 3 or 4,
    characterized in that calcium carbonate (CaCO) with different crystal types is produced in reactors (12 i ) connected in parallel and is preferably mixed together after the completion of the respective production process.         Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß zur Überwachung und/oder Regelung der chemischen Reaktion der pH-Wert der Faserstoffsuspension gemessen wird und daß dieser pH-Wert in einem Bereich von etwa 5,5 bis etwa 10,5 einstellbar ist.    Method according to one of the preceding claims,
    characterized in that the pH value of the fiber suspension is measured for monitoring and / or regulating the chemical reaction and that this pH value can be set in a range from approximately 5.5 to approximately 10.5.         Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Aschegehalt der Faserstoffsuspension in einem Bereich von etwa 1 % bis etwa 70 % regelbar ist.    Method according to one of the preceding claims,
    characterized in that the ash content of the pulp suspension is adjustable in a range from about 1% to about 70%.         Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlendioxid gasförmig zugeführt wird.    Method according to one of the preceding claims,
    characterized in that the carbon dioxide is supplied in gaseous form.         Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des zugeführten Kohlendioxids in einem Bereich von etwa -20° bis etwa 100° C einstellbar ist.     Method according to one of the preceding claims,
    characterized in that the temperature of the supplied carbon dioxide is adjustable in a range from about -20 ° to about 100 ° C.         Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Weisse als Indikator für die Regelung der chemischen Reaktion herangezogen wird.    Method according to one of the preceding claims,
    characterized in that the whiteness is used as an indicator for regulating the chemical reaction.         Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert, der Ascheanteil und/oder der Anteil an Calciumcarbonat als Regelgröße bei der Regelung der chemischen Reaktion herangezogen wird.    Method according to one of the preceding claims,
    characterized in that the pH, the proportion of ash and / or the proportion of calcium carbonate is used as a control variable in the regulation of the chemical reaction.         Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    gekennzeichnet durch
    wenigstens einen der folgenden Schritte: Prüfung von Teilreaktionen Zu- und/oder Abschaltung von Teilreaktoren Variationen der Betriebsparameter in den Teilreaktoren     Method according to one of the preceding claims,
    marked by
    at least one of the following: Checking partial reactions Activation and / or deactivation of partial reactors Variations in the operating parameters in the partial reactors     Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckregelung im Bereich von etwa 0,1 bar bis etwa 20 bar vorgesehen ist.    Method according to one of the preceding claims,
    characterized in that a pressure control in the range of about 0.1 bar to about 20 bar is provided.         Vorrichtung (10) zum Beladen von in einer Faserstoffsuspension enthaltenen Fasern mit Calciumcarbonat durch eine chemische Reaktion, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der hervorgehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrere Reaktoren (12i) umfaßt, in denen die mit Calciumoxid und/oder Calciumhydroxid versetzte Faserstoffsuspension mit reinem Kohlendioxid oder mit einem Kohlendioxid enthaltenden Medium beaufschlagbar ist.    Device (10) for loading fibers contained in a fiber suspension with calcium carbonate by a chemical reaction, in particular for carrying out the method according to one of the preceding claims,
    characterized in that it comprises a plurality of reactors (12 i ) in which the fiber suspension mixed with calcium oxide and / or calcium hydroxide can be charged with pure carbon dioxide or with a medium containing carbon dioxide.         Vorrichtung nach Anspruch 14,
    dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Reaktoren (12i) in Reihe geschaltet ist.    Device according to claim 14,
    characterized in that at least some of the reactors (12 i ) are connected in series.         Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15,
    dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Reaktoren (12i) parallel geschaltet ist.    Device according to claim 14 or 15,
    characterized in that at least some of the reactors (12 i ) are connected in parallel.         Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16,
    dadurch gekennzeichnet, daß eine Kombination aus einer Reihen- und einer Parallelschaltung der Reaktoren (12i) vorgesehen ist.    Device according to one of claims 14 to 16,
    characterized in that a combination of a series and a parallel connection of the reactors (12 i ) is provided.
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