Altpapieraufbereitung

Die industrielle Behandlung von Altpapier, um daraus wieder neues Papier herzustellen, umfasst mehrere Schritte der Vorbereitung. Ein wichtiger Schritt ist die Trennung von klebenden Verunreinigungen, die normalerweise an die Papierfasern gebunden sind. Wenn nicht richtig getrennt, reduzieren diese restlichen Klebstoffpartikel die Qualität des Papiers und stören den weiteren Produktionsprozess. Für die Trennung wird eine Kette von Separatoren verwendet. Jedes von ihnen verfügt über einen Eingang und zwei Ausgänge, von denen der eine eine Aufkonzentration der Gutstoffe (Fasern) und der andere eine Aufkonzentration der Schlechtstoffe (Klebstoffpartikel) enthält. Nach nur einem einzigen Separationsschritt sind jedoch immer noch zu viele Klebstoffe in den Fasern bzw. zu viele Fasern bei den Klebstoffen vorhanden. Um eine bessere Trennung zu erhalten, werden mehrere Separatoren hintereinander zu einem Flussnetz verschaltet.

Aus mathematischer Sicht kann dieses Problem als ein Mehrgüter-Flussnetz-Problem mit einer nichtlinearen Verteilungsfunktion an jedem Knoten gesehen werden. Wir formulieren ein nichtlineares gemischt-ganzzahliges Optimierungsmodell für die gleichzeitige Auswahl einer Teilmenge von Separatoren, die Netztopologie und die optimale Konfiguration jedes Separators. Numerische Ergebnisse werden über eine Linearisierung der Nichtlinearitäten und die Verwendung von linearen gemischt-ganzzahligen Solver erhalten.

Partner


  • Technische Universität Darmstadt
  • ETH Zürich

Vorträge

  1. Sticky-Abscheidung bei der Altpapieraufbereitung, GOR Workshop Technisches Operations Research (TOR), Annweiler am Trifels, 10.3.2015.
  2. Optimization of Sticky Separation in Waste Paper Processing , MINLP 2014 Workshop, Pittsburgh (PA), USA, 3.6.2014.
  3. Optimization of Sticky Separation in Waste Paper Processing, Angewandte Mathematik und Optimierung Seminar, Helmut-Schmidt-Universität, Hamburg, 6.5.2014.
  4. Solving Nonlinear Engineering Problem with Piecewise-Linear Approximation Techniques, 20th International Symposium on Mathematical Programming ISMP 2009, Chicago (IL), USA, 27.8.2009.
  5. Mixed-Integer Linear Programming and Paper Recycling (Poster Session), German-American Frontiers of Engineering Symposium 2009, Potsdam, 23.4.2009.
  6. Optimization of Sticky Separation in Waste Paper Processing, AIMS 2008, Conference of the American Institute for Mathematical Science, Arlington (TX), USA, 19.5.2008.
  7. Mixed-Integer Linear Programming and Paper Recycling, Technische Universität Darmstadt, 16.4.2008.

Veröffentlichungen

  1. Armin Fügenschuh, Christine Hayn, Dennis Michaels, Mixed-Integer Linear Methods for Layout-Optimization of Screening Systems in Recovered Paper Production , Optimization and Engineering, Vol. 15, No. 2, pp. 533 - 573, 2014. (Auch verfügbar als ZIB Technical Report ZR-12-44 , 2012.)
  2. Mirjam Dür, Armin Fügenschuh, Alexander Martin, Samuel Schabel, Christine Schönberger, Klaus Villforth, Method for Setting and/or Optimizing a Sorting System Separating Acceptable Material from Unacceptable Material , and Sorting System, European Patent Application, EP 22 55 034, 2010.
  3. Mirjam Dür, Armin Fügenschuh, Alexander Martin, Samuel Schabel, Christine Schönberger, Klaus Villforth, Verfahren zum Einstellen und/oder Optimieren einer einen Gutstoff von einem Schlechtstoff trennenden Sortieranlage und Sortieranlage , German Patent, DE 10 2008 013 034, 2008.

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