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Viel mehr als Zellstoff

Die Zellstoff Stendal GmbH ist Zentraleuropas modernster und größter Hersteller von NBSK Marktzellstoff. Jährlich werden rund 620 000 Tonnen produziert.

Zellstoff Stendal gehört gemeinsam mit den Schwesterwerken Zellstoff Rosenthal im südthüringischen Blankenstein und Zellstoff Celgar in Castlegar/Kanada zu der amerikanisch-kanadischen Mercer International Group, einem der weltweit führenden Hersteller im Segment des langfaserigen Marktzellstoffs. Die Gesamtkapazität der drei von Mercer betriebenen Zellstoffwerke beläuft sich weltweit auf mehr als 1,4 Mio. Tonnen Kraftzellstoff jährlich.

Darüber hinaus ist Zellstoff Stendal gleichzeitig Betreiber von Deutschlands größtem Biomassekraftwerk auf Basis fester Biomasse mit einer Leistung von 100 MW. Die für die Herstellung des Zellstoffs nicht nutzbaren Bestandteile des Holzes, beispielsweise aussortierte Rinden und Äste, eingedampfte Kochlauge oder Klärschlamm werden energetisch verwertet, das heißt verbrannt – mit dem Effekt der Energiegewinnung aus Biomasse. Das Werk produziert seinen gesamten Eigenbedarf an Strom selbst, und speist darüber hinaus einen großen Teil der auf Basis erneuerbarer Rohstoffe erzeugten Energie in das öffentliche Stromnetz ein.

Der qualitativ hochwertige Kraftzellstoff wird vor allem bei der Herstellung von hochwertigen Druck- und Hygienepapieren sowie als Verstärkungsfaser bei der Verarbeitung von Altpapier eingesetzt. Als Rohstoff für die Zellstoffproduktion wird in Stendal überwiegend Nadelholz aus heimischen Kiefern- und Fichtenwäldern eingesetzt, rund 3 Mio. Festmeter jährlich, aus nachweislich nachhaltiger und umweltschonender Bewirtschaftung.

Kraftzellstoff
Kraftzellstoffe haben für die Papierindustrie eine besondere Bedeutung. Aufgrund ihrer sehr guten Eigenschaften, vor allem der hohen Reißfestigkeit und des hohen Weißgrades, werden diese Zellstoffe beispielsweise für hochwertige Druck- und Kopierpapiere, Tapetenrohpapiere, für Hygienepapiere (Taschentücher, Küchenrollen), für Filterpapiere sowie eine Reihe von Spezialpapieren wie Silikonrohpapier eingesetzt.

Die guten Festigkeitseigenschaften schätzen die Papiermacher aber auch, weil sie ihren Maschinen zu einem schnelleren und ruhigeren Lauf verhelfen.

Oft wird von den Papierherstellern nur ein kleiner Anteil Kraftzellstoff verwendet. Der übrige Anteil ist Kurzfaserzellstoff, zum Beispiel der in südlichen Ländern hergestellte Eukalyptuszellstoff, oder anderer Laubholzzellstoff aus Pappel oder Buche. Als weiterer Faserstoff für die Papierherstellung kann aber auch aufbereitetes (recyceltes) Altpapier zum Einsatz kommen. Durch die Zugabe von Kraftzellstoff ist es den Papiermachern möglich, Premium-Produkte zu relativ niedrigen Kosten herzustellen.

In Stendal wird Zellstoff im Sulfatverfahren hergestellt. Die für die Kochung benötigten Chemikalien (Natronlauge und Natriumsulfid) werden in einem aufwändigen Prozess wieder aufbereitet und dem Produktionsprozess erneut zugeführt, so dass ein geschlossener Chemikalienkreislauf vorliegt. Damit ist das Verfahren einerseits wirtschaftlich und zum anderen wird damit ein wesentlicher Beitrag zum Umweltschutz geleistet. Als Bleichchemikalien kommen Sauerstoff, Wasserstoffperoxid und (bei der Herstellung von ECF) Chlordioxid zum Einsatz.

In Stendal werden zwei Arten Kraftzellstoff hergestellt: ECF (elementarchlorfrei gebleicht) und TCF (total chlorfrei gebleicht). Der Zellstoff unterliegt während und nach der Produktion permanenten Qualitätskontrollen mittels modernster Methoden. Die Anwendung neuester Technologien sichert die Produktion in Übereinstimmung mit nationalen und internationalen Standards.

Hackerei
In zwei identischen Produktionslinien wird das Rundholz, überwiegend Kiefer aus Deutschland, in großen Entrindungstrommeln entrindet. Die Zuführung zu den Trommeln erfolgt mit hydraulisch betriebenen Schubbödensystemen. Der Entrindungsgrad kann beeinflusst werden durch die Drehzahl der Trommeln (4–7 U/min) und durch die verstellbaren Austragsöffnungen, mit denen die Verweilzeit in der Trommel variiert werden kann.

Nach dem Entrinden werden die Stämme auf dem Förderband gewaschen. Vor den Hackern werden Stämme mit einem Durchmesser > 75 cm aussortiert; ebenso Stämme, die Metall enthalten (Nägel, Schrauben, aber auch Geschosssplitter u.ä.).

Gehackt wird mit Sturzhackern. Der Durchmesser der Hackerscheiben, auf denen je 15 Messer verteilt sind, beträgt jeweils 3 m.

Hackschnitzellagerung
Die Eigenhackschnitzel und die aus Sägewerken gelieferten Hackschnitzel werden auf zwei separaten Piles getrennt gelagert. Wenn beide Piles gut gefüllt sind, liegen auf jedem rund 22 000 Festmeter Holz. Diese Menge reicht für ca. vier Tage Zellstoffproduktion. Das Mischungsverhältnis von Fremd- und Eigenhackschnitzeln wird möglichst konstant gehalten.

Hackschnitzel-Sortierung
Auf dem Weg von den Piles zu den Kochern werden die Hackschnitzel entsprechend ihrer Größe sortiert. Zu große werden nochmals gehackt, während zu kleine zum Rindenlager transportiert und später mit der Rinde verbrannt werden.

Kochen
In der Kocherei befinden sich zehn diskontinuierliche Kocher, die in zwei Linien zu fünf Kochern zusammengefasst sind. Mittels eines speziell für diese Kochtechnologie entwickelten Programms, dem SBA (Super- Batch- Administrator) werden die Kochereiabläufe gesteuert.

Die Hackschnitzel werden mit Hilfe von Dampf dicht in die Kocher gepackt. Dies ist zum einen für ein effizientes Nutzen des Kochervolumens unerlässlich. Zum andern wird damit die erforderliche Pfropfenströmung erreicht und eine Kanalbildung verhindert. Die Kochung erfolgt unter Druck (max. 0,8 MPa) und bei hohen Temperaturen (ca. 165 °C) in der für den Sulfatprozess typischen, alkalischen Lösung.

Dabei wird das Lignin, das die Zellstoff-Fasern im Holz zusammen hält, gelöst. Der Kochprozess dauert ca. vier Stunden. Nach dem Ende der Kochung wird der gesamte Inhalt des Kochers, also der Zellstoff und die entstandene ligninhaltige Schwarzlauge, in einen Zwischenbehälter gepumpt.

Braunstoffsortierung / Wäsche
Da nicht aufgeschlossene Holzreste (Äste, Splitter) und grobe Verunreinigungen aus dem Zellstoff entfernt werden müssen, wird der noch dunkelbraune Zellstoff gemeinsam mit der Schwarzlauge sortiert. Diesem Zweck dienen Combisortierer, in denen dem eigentlichen Sortiersiebkorb (0,30 mm Schlitz) ein gelochter Siebkorb vorgeschaltet ist, der die Funktion des traditionellen Knotenfängers übernimmt. Die Sortierung arbeitet in vier Stufen in Kaskade. Anschließend wird der Zellstoff mit drei in Reihe geschalteten Waschpressen im Gegenstromprinzip gewaschen (und damit von der Lauge getrennt). Die Lauge wird zur Eindampfanlage gefördert; der Zellstoff zur Sauerstoffdelignifizierung.

Sauerstoffdelignifizierung / Bleiche
Mit Hilfe von Sauerstoff wird der Delignifizierungsprozess in zwei Reaktionstürmen fortgesetzt. Anschließend wird der Zellstoff bei der TCF-Produktion mit Sauerstoff und Wasserstoffperoxid in Bleichtürmen gebleicht. Bei der Produktion von ECF wird zum Erreichen eines höheren Weißgrades zusätzlich mit Chlordioxid gearbeitet. Zwischen den einzelnen Bleichreaktoren (-türmen) wird der Stoff mittels Waschpressen von den Reaktionsprodukten befreit.

Die Bleichsequenz für Stendaler ECF 85: (O/O) – Q – OP – D – PO

Der fertig gebleichte Zellstoff wird bei einer Stoffdichte von 10– 12 % in einem Stapelturm mit einem Fassungsvermögen von ca. 10 000 m³ gelagert.

Entwässerung / Trocknung
Der Entwässerungsmaschine ist eine vierstufige Nachsortierung in Kaskadenschaltung (1. Stufe mit 0,22 mm Schlitz) vorgeschaltet.

Nach der Sortierung wird aus der wässrigen Zellstoffsuspension auf dem Langsieb der Nasspartie der Entwässerungsmaschine, die ähnlich einer Papiermaschine funktioniert, eine endlose Zellstoffbahn gebildet.

Am Ende des Langsiebes befindet sich eine Heißwasserzugabe, mit der zum einen nochmals eine Wäsche erfolgt und zum anderen die Viskosität des Wassers herabgesetzt wird, was eine bessere Pressenarbeit ermöglicht.

Einer Combipresse mit zwei Nips folgt (mittels freiem Zug) die Schuhpresse, mit der ca. 54 % TG im Normalbetrieb erreicht werden. Anstelle der bei Papiermaschinen üblichen, mit dampfbeheizten Zylindern ausgestatteten Trockenpartie, erfolgt die thermische Trocknung in mit Heißluft beaufschlagten Kanälen. Den im Trockner untereinander angeordneten 21 Trockenkanälen folgen zwei Kühlkanäle, analog der Kühlgruppe einer PM.

Der TG der Bahn beträgt nach dem Trockner ca. 90 %.

Weitere Parameter: ca. 950 g/m² ; 200 m/min.

Verpackung
Am Trocknerausgang wird die 7,20 m breite Zellstoffbahn in neun Bögen geschnitten, die zu Ballen gestapelt werden. Jeder Ballen wiegt 250 kg und wird mit zwei Zellstoffbögen (also ohne die Verwendung eines zusätzlichen Verpackungsmaterials) eingepackt und mit Draht fest verschnürt. Acht Ballen werden zu einer 2 t- Einheit (Unit) gestapelt und ebenfalls mit Draht umreift.

Versand
Der Versand zu den Kunden erfolgt zu ca. 50 % per LKW, 30 % per Bahn und 20 % per Schiff auf der Elbe.

Eindampfanlage
Die vom Kochprozess kommende Schwarzlauge soll im Regenerierungskessel verbrannt werden. Um das zu ermöglichen, wird ihr das Wasser weitgehend entzogen. In der Eindampfanlage wird auf einen Trockengehalt von 75 % eingedampft.

Laugenregenerierungskessel
Die nach der Eindampfung entstandene Brennlauge wird im Laugenkessel verbrannt, wobei die freigesetzte Wärmemenge zur Dampferzeugung genutzt wird. Die in der Lauge enthaltenen Chemikalien reagieren zu Natriumcarbonat und Natriumsulfid. Sie setzen sich als rotglühende Schmelze auf dem Kesselboden ab und werden außerhalb des Kessels in einer dünnen Lauge gelöst. Dabei entsteht Grünlauge.

Kaustizierung
In der Kaustizierung wird der Grünlauge Branntkalk zugegeben. Dadurch entsteht aus Natriumkarbonat wieder Natronlauge, die mit dem im Laugenkessel entstandenen Natriumsulfid die aktiven Chemikalien für die Kochung bilden. Die Lauge wird mittels Filtern gereinigt und als Weißlauge wieder dem Zellstoff-Kochprozess zugeführt. Am Boden der Kaustizierbehälter setzt sich Kalkschlamm (Kalziumkarbonat) ab.

Kalkofen
Der in der Kaustizierung entstandene Kalkschlamm wird gewaschen und im Kalkofen zu Branntkalk gebrannt. Dieser wird wieder der Kaustizierung zugeführt, so dass ein geschlossener Chemikalienkreislauf vorliegt.

Energiegewinnung
Der im Laugen- und im Rindenkessel erzeugte Dampf wird zur Turbine geleitet, die den Generator antreibt. Es werden über 95 MW Strom generiert, wovon ca. 55 MW im Werk benötigt werden. Der übrige Anteil wird ins öffentliche Netz eingespeist. Zellstoff Stendal ist somit zugleich Deutschlands größtes Biomassekraftwerk.

Abwasseraufbereitungsanlage
In der betriebseigenen Abwasseraufbereitung werden biologisch abbaubare Substanzen zu ca. 70 % abgebaut. Die Abwasserwerte, die ständig überwacht werden, liegen deutlich unter den gesetzlich vorgeschriebenen Grenzwerten. Im internationalen Vergleich liegt die Anlage in Arneburg weltweit auf einem Spitzenplatz und wird oft als Referenzobjekt besichtigt. Der Einwohnervergleichswert liegt bei ca. 600 000.

Das alkalische Abwasser gelangt zur ersten (mechanischen) Stufe. Anschließend folgt die Neutralisation und die Zuführung der Bleichereiabwässer vor den folgenden zwei Schwebebettreaktoren (1. biologische Stufe). Die zweite biologische Stufe besteht aus zwei Belebtschlammbecken. Den Abschluss bilden zwei Nachklärbecken.

Nach der ARA wird das gereinigte Abwasser in Kühltürmen gekühlt und gelangt in die Elbe.

Der Abwasseraufbereitung zugeordnet ist ein Havariebecken, in dem Abwasser aus nicht bestimmungsgemäßen Produktionszuständen (z.B. An- und Abfahrprozessen) zeitweise zwischengelagert werden kann, um Schäden von der ARA (und letzten Endes von der Elbe) abzuwenden.

Frischwasseraufbereitung
Das der Elbe entnommene Wasser wird in einem aufwändigen Verfahren für die verschiedensten Anwendungszwecke aufbereitet. Die ersten Stufen entsprechen den allgemein üblichen Aufbereitungsstufen, wie man sie in einer Vielzahl von Papierfabriken findet. Eine Besonderheit stellt die letzte Stufe dieser Anlage dar, bei der das Verfahren der Umkehrosmose Verwendung findet, was der Wasserqualität der Elbe und den Anforderungen an das Prozesswasser einer Zellstoff-Fabrik geschuldet ist.

Die bei Zellstoff Stendal arbeitende Anlage ist eine der weltweit größten industriell genutzten Anlagen.