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Verfahren zum weitgehenden Abtrennen von schwierig abzutrennenden Teilchen aus einer Suspension eines Fasergutes in einer Flüssigkeit
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, bei dem durch Trennen einer Suspension von Fasergut in Flüs- sigkeit in einer Zyklontrennanlage diese Suspension mindestens weitgehend von schwer abtrennbaren, als Verunreinigungen auftretenden ausgedehnten oder flächigen leichten Feststoffbestandteilen befreit werden kann, insbesondere von sogenannten Splittern und ähnlichen in Papierpulpen-Suspensionen auf- tretenden Teilchen, oder von aus Kunststoffmaterial bestehenden Teilchen.
Bei der Herstellung von chemischer Pulpe werden heutzutage sehr hohe Anforderungen an die Rein- heit des Produktes gestellt. Ein grosser Teil der im fertigen Produkt vorhandenen Verunreinigungen stammt von missfarbigen Rindenbestandteilen oder Faserbündeln her. Diese Faserbündel können beispielsweise dadurch auftreten, dass bestimmte Teile des Holzes auf Grund ihrer besonders festen Struktur beim Her- stellen oder Kochen der Pulpe unzureichend imprägniert werden, oder dass die zur Pulpe führende Behandlung des Holzes im Zellstoffkocher ungleichmässig verläuft. Durch den auf das Kochen folgenden Abtrennvorgang werden Knoten und Äste, gegebenenfalls mit den sie umgebenden Holzlagen, und grössere Holzstücke, die noch nicht soweit entholzt oder aufgeschlossen sind, dass sie leicht zerfasert werden können, normalerweise abgetrennt.
Beim nachfolgenden Seihen, dem die Pulpe im allgemeinen unterzogen wird, werden weitere Holzbestandteile und gegebenenfalls Rindenteile abgetrennt. Je nachdem, wie gut das Seihen durchgeführt wird, kann die Pulpe mehr oder weniger vollständig frei von den oben erwähnten Verunreinigungen sein. Jedoch setzen wirtschaftliche Überlegungen eine Grenze, bis zu der die Reinigung der Pulpe durch Seihen getrieben werden kann. Es zeigt sich in der Praxis, dass auch eine Pulpe, die mit grösstmöglicher Sorgfalt durch Seihen gereinigt worden ist, eine grössere oder kleinere Anzahl von Faserbündeln verschiedener Grösse enthält, deren Farbe zwischen gelbbraun und fast schwarz liegen kann.
Faserbündel, die in der gereinigten, ungebleichten Pulpe vorkommen, verursachen in dem daraus hergestellten Papier Flecken und verunreinigen häufig auch gebleichte Pulpe, da diese Faserbündel bei den normalen Bleichvorgängen nicht vollständig gebleicht werden.
Ein in modernen Fabriken häufig durchgeführtes Verfahren, um die Reinheit der Pulpe weiter zu verbessern, besteht darin, die Pulpe in Hydrozyklonabscheidern oder-reinigern zu behandeln. In einem derartigen Abscheider von üblicher Bauart mit einer ganz oder teilweise kegelförmig verlaufenden Trenn- kammer, wird die Suspension am breiteren Ende der Trennkammer tangential eingeführt und in zwei Fraktionen, eine leichte und eine schwere Fraktion, getrennt. Die leichte Fraktion, die am breiteren Ende der Trennkammer zentral entnommen wird, besteht aus der gereinigten Fasersuspension. Ein kleinerer Teil der Suspension, der in der Hauptsache verhältnismässig leicht abtrennbare Verunreinigungen, wie z. B.
Rindenteile, kurze Faserbündel und andere, insbesondere schwere Teilchen, wie Sandkörner od. dgl., enthält, wird als schwere Fraktion am engen Ende der Kammer zentral abgezogen. Zyklonabscheider von üblicher Bauart sind jedoch nicht in der Lage, auf diese Weise auch die oben erwähnten verhältnismässig schwer abzutrennenden, insbesondere leichten Verunreinigungen in nennenswertem Masse
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abzutrennen, welche aus nicht sehr gut aufbereiteten oder zerfaserten, langen Faserbündeln u. Åa1mL
Teilen mit einer grösseren Ausdehnung in einer oder zwei Dimensionen bestehen. Diese unerwünschten
Verunreinigungen, die im allgemeinen Splitter (shives) genannt werden, werden daher trotz allem bei der leichten Fraktion verbleiben.
Auf Grund der Erfindung ist es nun möglich, die Suspension auf einfache Weise von der letztge- nannten Art von Verunreinigungen zu befreien. Das erfindungsgemässe Verfahren zum weitgehenden Ab- trennen von schwierig abzutrennenden, als. Verunreinigung auftretenden, ausgedehnten, flachen, leich- ten Teilchen aus einer Suspension eines Fasergutes in einer Flüssigkeit, insbesondere von sogenannten
Splittern od. ähnl.
Teilchen aus einer Papierstoffsuspension, durch Trennen der Suspension in einer Zy- klontrennanlage ist nun dadurch gekennzeichnet, dass unter Aufrechterhaltung eines für die Anlage be- stimmten Gesamtdurchflusses die Abtrennung bei einem solchen Verhältnis der an willkürlich gewählten
Stellen der Zyklonabläufe für die schwere und leichte Fraktion gemessenen, dort herrschenden Flüssig- keitsdruck bzw. dort bestehenden Durchflussquerschnitte vorgenommen wird, bei welchem das Verhält- nis zwischen den im Ablauf der leichten Fraktion und im Einlauf vorhandenen Mengen an schwierig abzutrennenden leichten Teilchen grösser, vorzugsweise erheblich grösser ist, als das Verhältnis zwi- schen den vorhandenen Mengen :
an Fasergut im Ablauf der leichten Fraktion und im Einlauf, wobei nach dem Trennvorgang die schwere Fraktion einem Reinigungsvorgang unterworfen wird, indem sie, gege- benenfalls nach Verdünnung mitwasser, in einer weiteren Zyklontrennanlage in an sich bekannter Weise behandelt wird, so dass die diese weitere Anlage verlassende leichte Fraktion aus einer Fasergutsuspen- sion besteht, die weitgehend frei von verhältnismässig leicht abzutrennenden, insbesondere schweren Verunreinigungen, ist.
Hiebei ist der normale Durchfluss der Anlage festgelegt durch die Nennkapazität der Bestandteile der Anlage, d. h. insbesondere die Nennkapazität der Zyklonabscheider. Mit dem Verfahren gemäss der Erfindung ist es möglich, diese Kapazität praktisch vollständig auszunutzen. Es könnte erwartet werden, dass die Wahrscheinlichkeit, dass die Splitter zur schweren Fraktion gehen, grösser wird, wenn die zum Ablauf dieser Fraktion strömendeFasermenge gemäss der Erfindung vergrössert wird, da ja die Splitter das gleiche spezifische Gewicht haben wie die kleineren Faserbündel, die zu diesem Auslass gelangen. Versuche haben jedoch ergeben, dass derHauptteil der Splitter in der leichten Fraktion gefunden wird, u. zw. auch dann, wenn ein grösserer Teil der guten Fasern, die normalerweise zur leichten Fraktion gehören, als schwere Fraktion abgezogen wird.
Dies ist äusserst überraschend. Diese Versuche haben klar ergeben, dass man bei einem Zyklonabscheider 8 0 bis 90 % der in der Suspension vorkommenden Splitter als leichte Fraktion abtrennen und abziehen kann, wobei nur 3 bis 5% der gesamten Fasermenge mitgenommen werden. Dies ergibt sich aus dem folgenden Beispiel :
Versuch A
1000 g einer absolut trockenen Sulfitpulpe, welche 1000 der Splitter (shives) enthielten, wurden erfindungsgemäss in einem Zyklonabscheider bei einer Pulpenkonzentration von 0, 5% derart behandelt, dass 950 g der Fasermenge als schwere Fraktion anfielen, während der Rest von 50 g als leichte Fraktion erhalten wurden. Die Anzahl der Splitter in den beiden Fraktionen wurde gezählt.
Versuch B
Ein Gegenversuch wurde nach dem üblichen Verfahren durchgeführt, wobei 50 g der Fasermenge als schwere Fraktion entnommen wurden, während der Rest von 950 g als leichte Fraktion anfiel. Die Anzahl der Splitter der beiden Fraktionen wurde gezählt. Das Ergebnis der beiden Versuche ergibt sich aus der nachstehenden Tabelle.
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Tabelle
EMI3.1
<tb>
<tb> Eingesetztes <SEP> Material <SEP> : <SEP>
<tb> 100 <SEP> g <SEP> absolut <SEP> trockene <SEP> Sulfitpulpe <SEP> mit <SEP> 1000 <SEP> Verunreinigungen <SEP> in <SEP> Form <SEP> von
<tb> ausgedehnten <SEP> Splittern <SEP> (shives) <SEP> bei <SEP> einer <SEP> Pulpenkonzentration <SEP> von <SEP> 0. <SEP> 50/0. <SEP>
<tb>
Gramm <SEP> absolut <SEP> trockene <SEP> Anzahl <SEP> der <SEP> Splitter <SEP> Konzentration <SEP> der <SEP> Splitter <SEP> pro <SEP> kg
<tb> Fasermenge <SEP> absolut <SEP> trockene <SEP> Fasermasse
<tb> leichte <SEP> schwere <SEP> leichte <SEP> schwere <SEP> leichte <SEP> schwere
<tb> Fraktion <SEP> Fraktion <SEP> Fraktion <SEP>
<tb> A. <SEP> Erfindungsgemässes
<tb> Zyklonabscheideverfahren <SEP> 50 <SEP> 950 <SEP> 850 <SEP> 150 <SEP> 17000 <SEP> 158
<tb> B. <SEP> Übliches
<tb> Zyklonabscheideverfahren <SEP> 950 <SEP> 50 <SEP> 950 <SEP> 50 <SEP> 1000 <SEP> 1000
<tb>
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Wie sich aus der Tabelle ergibt, wurden 85% der dem Abscheider zugeführten Splitter am Ablauf der leichten Fraktion abgezogen, zusammen mit nur 5% der Menge der zugeführten Fasern.
Es hat sich allerdings ergeben, dass nur in Ausnahmefällen mit einem derartig hohen Abscheidungsgrad der Splitter gerechnet werden kann. Ein realistischer Wert des Abtrennungsgrades der genannten Splitter in einem
Zyklonabscheider normaler Bauart dürfte bei etwa 701q bei einem Fasergehalt von 20% in der leichten
Fraktion liegen. Eine derartige Abtrennung von Splittern bedeutet daher einen verhältnismässig grossen
Verlust an Fasern, der nur in sehr speziellen Fällen tragbar erscheinen dürfte.
Wenn man jedoch die Ab- trennung gemäss der Erfindung in mehreren Stufen durchführt, wobei die Zyklonabscheider auf verschie- dene Weise zusammengeschaltet werden, kann der Verlust an Fasern in gewünschtem Masse gesenkt wer- den, ohne dass sich eine entsprechende Verschlechterung des Abtrennungsgrades der Splitter ergibt Dies ergibt sich aus den folgenden Ausführungen.
In den Fig. 1 bis 4 der Zeichnungen sind als Ausführungsbeispiele verschiedene Zyklontrennanlagen mit verschiedenen Kombinationen von Zyklonabscheidern schematisch dargestellt.
Fig. 5 zeigt in graphischer Darstellung die Ergebnisse, die man unter den obigen Voraussetzungen hinsichtlich des Spiitterabtrennungsgrades mit den in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Anordnungen sowie bei Splitterabtrennung der Verunreinigungen in einer einzigen Stufe erfindungsgemäss erhält.
In den Fig. 1 bis 4 bedeutet--C-den Einlauf der Fasermasse, --D-- den Ablauf der einen End- fraktion, die im wesentlichen frei von Splittern ist, und --E-- den Ablauf der andern Endfraktion, die den grössten Teil der Splitter enthält.
Für jede der vier Ausführungsformen gibt die entsprechende Zeichnung die für die jeweilige Aus- führungsform erfindungswesentliche Führung und kaskadenartige Verzweigung bzw. Rückkopplung der
Zu-und Abläufe der zusammengeschalteten Abscheider wieder.
Die in Fig. 5 gezeigten Kurven--I bis IV--äntsprechen in der gleichen Reihenfolge je einer der in den Fig. 1 bis 4 gezeigten Anlagen und geben den funktionalen Zusammenhang zwischen-a und p-bzw. zwischen-b und r-wieder. Hiebei bedeuten : a das Verhältnis zwischen der Anzahl von Splittem in der Endfraktion--E--undin dem Zufluss--C--: j) den Splitterabtrennungsgrad für jeden Zyklonabscheider, d. h. das Verhältnis zwischen der Anzahl der Splitter, die am Abscheiderauslass für die leichte Fraktion abgezogen werden, und der am
Separatoreinlass zugeführten Anzahl von Splittern ; b das Verhältnis zwischen der Menge an guten Fasern in der Endfraktion-E-und im Zulauf-C-- ;
rden Faserabtrennungsgrad pro Zyklonabscheider, d. h. das Verhältnis zwischen der Menge an guten
Fasern, die am Abscheiderauslass für die leichte Fraktion abgezogen werden, und der dem Sepa- ratoreinlass zugeführten Menge an guten Fasern.
Die Werte von-a, p, b und r-können hiebei beispielsweise in Prozent angegeben sein.
Die entsprechende Kurve für den Zusammenhang zwischen-a und p bzw. b und r-bei Abtrennung in einer einzigen Stufe ist durch die gerade Linie --V-- in Fig. 5 wiedergegeben.
Aus den in Fig. 5 angegebenen Kurven können die a-und b-Werte abgelesen werden, dieverschiedenen Werten von --p und r-- entsprechen. Für p = 70% und r = 20%, welche Werte wie oben erwähnt als-realistisch angesehen werden können, ergibt sich hiebei theoretisch, d. h. unter Vernachlässigung von möglichen Verlusten in der Anlage :
Bei der Anlage gemäss Fig. 1 (Kurve a = 34 und b = 0, 8, d. h. die Endfraktion --E-- enthält 34% der Splitter und 0, 80/0 der bei --C-- zugeführten Fasern ;
Bei der Anlage gemäss Fig. 2 (Kurve --Il--) : a = 59 und b = 1, 2, d. h. die Endfraktion --E-- enthält 595 der Splitter und 1, 21o der bei --C-- zugeführten Fasern ;
Bei der Anlage gemäss Fig. 3 (Kurve a = 84 und b = 5, 9, d. h. die Endfraktion --E-- enthält 84% der Splitter und 5, 90/0 der bei --C-- zugeführten Fasern ;
Bei der Anlage gemäss Fig. 4 (Kurve --IV--) : a = 94 und b = 1, 8, d. h. die Endfraktion--E--enthält 941o der Splitter und 1, 8% der bei --C-- zugeführten Fasern.
Obwohl die Erfindung nicht auf die Behandlung von Papierpulpe beschränkt ist, so ergibt sich doch aus dervorstehenden Beschreibung, dass es gemäss der Erfindung möglich ist, Suspensionen von chemischer,
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halbchemischer oder mechanischer Pulpe von ausgedehnten Splittern auf einfache und wirtschaftliche Weise zu befreien, u. zw. init Hilfe von Zyklonseparatoren in der Art, dass diese Verunreingungen in einer leichten Fraktion konzentriert werden, die nur einen kleineren Teil der Fasermenge, welche der Reinigungsbehandlung unterworfen wird, enthält. Sowohl die schwere als auch die leichte Fraktion können anschliessend erfindungsgemäss weiterbehandelt werden, wie es beispielsweise in den Fig. 1 bis 4 dargestellt ist.
Die kleine Fasermenge, die entsprechend der Erfindung als leichte Fraktion anfällt und in der die genannten ausgedehnten Splitter angereichert sind, kann in bekannter Weise abgeht oder zerfasert werden.