ES2267590T3 - Procedimiento para procesar flujos desechados de relleno en una fabrica de papel o carton. - Google Patents

Procedimiento para procesar flujos desechados de relleno en una fabrica de papel o carton. Download PDF

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Abstract

Un procedimiento para procesar flujos rechazados de relleno en una fábrica de papel o cartón, caracterizado en que al menos un flujo de residuo que contiene pasta de recubrimiento y al menos un flujo de rechazo de un limpiador mediante torbellino, son llevados para ser simultáneamente desintegrados en un flujo de material en un dispositivo que opera según el principio del molino de impacto de doble acción de anillos múltiples, y el flujo de material de llenado desintegrado se lleva para ser reutilizado parcialmente en la fabricación de papel.

Description

Procedimiento para procesar flujos desechados de relleno en una fábrica de papel o cartón.
La presente invención se refiere a un procedimiento para procesar flujos desechados de relleno en una fábrica de papel o cartón, de acuerdo con la introducción de la reivindicación aquí presentada a continuación.
El propósito de recubrir el papel y el cartón es mejorar la capacidad de impresión y la apariencia. En particular, la opacidad, la claridad y el brillo son parámetros importantes que pueden verse afectados por el recubrimiento.
El recubrimiento se realiza mediante la aplicación de una pasta de recubrimiento a la banda continua del papel ó cartón en una estación de recubrimiento dentro de la máquina. En principio, la pasta de recubrimiento consta de cuatro componentes, a saber, uno ó más pigmentos, uno ó más adhesivos, un agente (o agentes) reguladores de la viscosidad, así como también varios aditivos, donde todos ellos se mezclan con agua.
La función de los pigmentos es particularmente la de mejorar la opacidad y las propiedades de superficie del papel o cartón. Los pigmentos son normalmente compuestos inorgánicos, tales como caolínes, carbonatos, talco, y yeso. La pasta lista contiene normalmente de un 85 a un 95% de pigmento en la sustancia seca.
La función de los aditivos es la de pegar los pigmentos a la superficie del papel o cartón y la de unir las partículas de los pigmentos entre ellas. Los aditivos son normalmente látices y almidones. La pasta lista contiene normalmente de un 5 a un 15% de aditivos.
El agente regulador de viscosidad más típico es la carboximetilcelulosa (CMC). Los aditivos son especialmente agentes colorantes, agentes antilodo, etc. Su contenido en la pasta es de aproximadamente un 1% o menos.
El consumo de recubrimiento es considerable. Aproximadamente un tercio de la producción de papel LWC es recubrimiento. En algunas calidades de papel, el contenido del recubrimiento puede ser incluso de más del 40%.
La cantidad de recubrimiento que queda como residuo es aproximadamente de un 5 a un 15% de la cantidad del recubrimiento producido. De acuerdo con la técnica anterior y pruebas llevadas a cabo, se ha encontrado que tales residuos de pasta no pueden ser utilizados como relleno en una máquina de papel o de cartón, ya que los aditivos incluidos en la pasta del recubrimiento, tales como látices, causan problemas cuando se proporcionan de forma húmeda a la máquina de papel o cartón. Si se secan primero los látices, se pueden entonces añadir al extremo húmedo de la máquina de papel o cartón. Este es el caso cuando se utiliza como pasta el papel desechado en la fabricación parcialmente derretido.
Mediante el filtrado de tal residuo (residuo de la estación de recubrimiento y agua blanca), es posible ahorrar una cantidad considerable de recubrimiento. En la práctica, se recuperan pequeñas partículas de recubrimiento mediante ultrafiltración. El concentrado (pigmentos) recuperado mediante ultrafiltración puede ser reciclado para la producción de recubrimiento, y añadido a la nueva pasta de recubrimiento.
No obstante, la ultrafiltración implica varios problemas. Un aparato de ultrafiltración es caro, tanto como inversión como respecto a su mantenimiento. Más allá, existen problemas en el cambio de la calidad del papel de calidad de grabado a calidad de imprenta y viceversa, debido a que las pastas de recubrimiento destinadas a procedimientos de impresión distintos contienen distintas cantidades de adhesivos y pueden por tanto hacer difícil el uso del producto final o perjudicar el resultado de impresión.
La publicación WO 99/54045 revela un procedimiento y un aparato para el procesamiento de material en una fábrica de papel. La publicación revela cómo el papel desechado del proceso de fabricación del papel, que contiene fibras y masilla, por ejemplo los adornos del papel y otro papel desechado en forma de tejido, es primero precipitado y tras la precipitación se medio derriten los aglomerados de la precipitación. El material desintegrado puede ser reciclado para ser reutilizado. El aparato para desintegrar el material opera según el principio de molino de impacto de doble acción.
Se conocen con anterioridad aparatos que operan según el principio de molino de impacto de doble acción, por ejemplo de la publicación de la patente danesa DK 104778, a la que corresponde US 4,263,830; y de las solicitudes de patente finlandesas FI 945945, a la que corresponde WO 96/18454; FI 946048, a la que corresponde WO 96/19283; y FI 955474. En estos dispositivos es característico que dos rotores concéntricos equipados con cuchillas se colocan uno dentro del otro en el interior de una carcasa y son dispuestos para rotar en sentidos contrarios dentro de la misma. De acuerdo con una segunda alternativa, se disponen en el interior de la carcasa un rotor equipado con cuchillas y un estator concéntrico con el rotor, equipado con cuchillas.
Ha existido una necesidad obvia de desarrollar un procedimiento nuevo y eficiente para el procesamiento simple de residuos que contienen pasta de recubrimiento de una planta de papel o cartón, de tal forma que tales residuos conteniendo pigmentos pudieran ser reutilizados en procesos de fabricación de papel ó cartón. Es un objetivo de la presente invención el conseguir un nuevo y eficiente procedimiento para el procesamiento simple del flujo de rechazo de una fábrica de papel o cartón, es decir el residuo que contiene pasta de recubrimiento de un flujo de rechazo de un limpiador mediante torbellino, como la planta de limpieza mediante torbellino de una máquina de papel, y de recircularlo al proceso de fabricación. Otro objetivo es proporcionar un procedimiento de procesamiento que permita el suministro de tal flujo de rechazo que contiene pigmentos a una máquina de papel o cartón, preferentemente al suministro del segundo o tercer paso de una planta de limpieza mediante torbellino en una máquina de papel o cartón. De esta forma, el pigmento se utiliza como masilla.
Este objetivo se consigue mediante un procedimiento de acuerdo con la invención, que se caracteriza según lo que será presentado en las partes caracterizadoras de las reivindicaciones presentadas a continuación.
Se ha encontrado que cuando al menos un flujo de residuo que contiene pasta de recubrimiento y al menos un flujo de rechazo de un limpiador mediante torbellino se suministran simultáneamente como un flujo de material para ser desintegrado, el material desintegrado puede ser reutilizado en la fabricación de papel o cartón sin afectar a la calidad del papel o del cartón.
Las ventajas del procedimiento de la invención que deben ser mencionadas en particular incluyen que
- en el nuevo procedimiento de procesamiento las nuevas superficies dilucidas por corte de los pigmentos desintegrados y otras partículas son muy reactivas, por lo que se unen con efectividad los látices y otras sustancias que de otra forma causarían problemas cuando fuesen recirculadas al proceso;
- en el procedimiento de proceso, las partículas de masilla, aglomerados, y otros pedazos de los flujos de material son inmediatamente sometidas a fuertes impactos recurrentes que cambian su dirección, fuerzas cortantes, y turbulencias, independientemente de su tamaño.
- el proceso somete a los pedazos de material a golpes cíclicos de presión y baja presión, lo cual es contribuido ventajosamente por la soltura de las piezas entre ellas al mismo tiempo que son mantenidas aparte las unas de las otras durante el corto proceso de procesamiento; y
- mediante este procedimiento, las partículas sueltas permanecen separadas las unas de las otras hasta que son centrifugadas fuera del dispositivo.
Según una realización de la invención se proporciona un dispositivo con una abertura de alimentación que se extiende a la estructura de los rotores o un rotor y un estátor. Si el dispositivo está equipado con una carcasa separada, la abertura de alimentación se coloca al final de la carcasa. El flujo de material procesado se descarga desde la circunferencia del último rotor o estátor. Si el dispositivo está equipado con una carcasa separada, se proporciona la pared de la carcasa con una abertura de salida para entrega al anillo del rotor o estátor exterior.
El material a ser procesado, que comprende residuos que contienen pasta de recubrimiento y un flujo de rechazo del limpiador mediante torbellino, y cuya consistencia es normalmente 0,5 a 65%, es conducido a una abertura de alimentación que se abre a la estructura de de los rotores, o el rotor y estátor, y es llevada a circular a través de las cuchillas de los rotores dispuestas dentro de cada uno de ellos, o el rotor y el estator dispuestos uno dentro del otro, como flujo de salida del dispositivo.
Según una realización ventajosa, la suspensión obtenida como flujo de salida del molino de impacto de doble acción es recirculada completa o parcialmente, una o varias veces a el molino de impacto de doble acción. De acuerdo con otra realización ventajosa, se utiliza un dispositivo en el cual se unen en serie dos molinos de impacto de doble acción.
De acuerdo con una realización, el dispositivo de acuerdo con la invención está equipado con una carcasa separada.
El número de anillos en el dispositivo es, al menos, dos. El consumo de energía del dispositivo aumenta con el aumento del número de anillos, y un número óptimo de anillos es por tanto de 2 a 5.
Preferentemente, varios flujos de residuo que contengan pasta y/o flujos de residuo que contengan pasta y otros flujos de rechazo de llenado, pueden ser simultáneamente proporcionados a el molino de impacto de doble acción, tales como el rechazo de los limpiadores mediante torbellino de la pasta de desecho de una fábrica que produzca papel recubierto o cartón.
En una realización, la suspensión material producida en el molino de impacto de doble acción es recirculada en su totalidad o en parte, una o varias veces, a el molino de impacto de doble acción.
La invención es más descrita con más detalle con referencia a los dibujos anexados, en los cuales
Fig. 1A muestra una sección vertical, un molino de impacto de doble acción de anillo múltiple utilizada en un procedimiento según la invención,
Fig. 1B muestra una solución alternativa para Fig. 1A,
Fig. 2 muestra un dispositivo del tipo del de la Fig. 1A en sección horizontal,
Fig. 3 muestra esquemáticamente la adición de pasta de recubrimiento y la descarga de residuos que contienen pasta en una fábrica de papel para la producción de papel recubierto,
Fig. 4 muestra esquemáticamente el procesamiento de papel desechado en una fábrica de papel para la producción de papel recubierto,
Fig. 5 muestra la proporción de ciertos tamaños de gránulos en el material como distribución diferencial,
Fig. 6 muestra la proporción de ciertos tamaños de gránulos en el material como distribución acumulativa,
Fig. 7 muestra el material proporcionado para desintegración.
Fig. 7b muestra el material desintegrado,
Fig. 7c muestra el material aceptado para ser devuelto a proceso de fabricación, y
Fig. 7d muestra el material rechazado final.
La Figura 1 muestra, en sección vertical, un molino de impacto de doble acción 20 utilizada en el procedimiento según la invención, que comprende una carcasa 10 que acomoda un rotor 11 equipado con cuchillas 1a, 1b, 3a,3b… etc. (cuchillas individuales se muestran más correctamente en la Fig. 2). La carcasa también acomoda un segundo rotor 12 que es concéntrico con le primer rotor 11. El segundo rotor 12 también está equipado con cuchillas 2a, 2b…, 4a, 4b…etc. Las cuchillas 1a, 1b, 3a,3b… del primer rotor 11 y del segundo rotor 12 están dispuestas en anillos concéntricos 1, 2, 3… de tal manera que los anillos 1, 3, 5 del primer rotor 11 y los anillos 2,4 del segundo rotor 12 están interengranados. Por tanto, los rotores 11 y 12 con sus cuchillas pueden girar libremente en diferentes sentidos.
El extremo de la carcasa se suministra con una abertura 14 que se extiende a la estructura de los rotores 11 y 12 y se utiliza como abertura de alimentación para que los flujos de rechazo sean procesados. Esta disposición de alimentación es posible porque los ejes de los rotores están dispuestos el uno dentro del otro, como en la solución descrita en la solicitud de patente FI 946048. La pared de la carcasa se proporciona con una abertura 15 que se abre al anillo exterior de cuchillas y es utilizado como salida de entrega.
El segundo rotor 12 también se puede reemplazar con un estátor equipado con cuchillas, pero se prefiere la solución de dos rotores. Los rotores que giran en sentidos opuestos producen fuertes fuerzas centrífugas que mantienen con efectividad los flujos a través de los mismos en movimiento, lo cual no se puede conseguir con un sistema stator-rotor.
La figura 2, que ilustra un dispositivo del tipo de la fig. 1 en una sección horizontal (de hecho, modificada de tal forma que cada rotor 11, 12 tiene un anillo más que el dispositivo de la fig. 1), muestra los sentidos de rotación de los rotores. Naturalmente, cada rotor puede también girar en el sentido opuesto.
La pared del anillo de la carcasa del molino de impacto de doble acción no tiene que estar necesariamente en las inmediaciones del par de rotores, sino que puede situarse a distancia más lejana, donde la carcasa puede ser muy espaciosa. Por tanto la función de la carcasa es primordialmente la de actuar como vaso para la recogida de material procesado. La figura 1B muestra una solución en la que el dispositivo a usar en el procedimiento de la invención no está equipado con carcasa fija separada. El dispositivo que comprende un par de rotores 11, 12 se coloca en un recipiente 30 que tiene una abertura 14a en conexión con la abertura de alimentación y tiene una salida de descarga 15a para el flujo de material procesado.
De acuerdo con la solución de la Fig. 2, la distancia horizontal L entre los anillos 1, 2, 3… es de aproximadamente 3 mm y es igual entre todos los anillos. De acuerdo con una realización ventajosa que no se muestra en la figura, el dispositivo es construido o ajustado de tal manera que la distancia L entre anillos adyacentes se reduce hasta el anillo 7 más exterior del dispositivo. La distancia L entre los dos anillos más exteriores 6 y 7 es preferiblemente de aproximadamente 0.2 mm.
Según una realización ventajosa, se construye un dispositivo de tal forma que la distancia S entre las cuchillas en los anillos más exteriores es más pequeña que la distancia entre las cuchillas en los anillos más interiores.
Se pueden utilizar las medidas anteriormente mencionadas para asegurar que los flujos de material que contienen más aglomerados más bastos se pueden introducir en el dispositivo, pero aún se puede conseguir material lo suficientemente bien molido. La ventaja sustancial es que el número de cuchillas en los anillos del rotor y las distancias (ajuste) entre los anillos se seleccionan según la necesidad. La distancia entre los anillos, así como la distancia entre las cuchillas en el anillo, se pueden colocar para reducirse hacia el anillo más exterior. Por tanto, se fuerza a los aglomerados en desintegración, o similares, a espacios cada vez más ajustados hasta que la suspensión es descargada del dispositivo.
Según la fig. 2, las cuchillas de los anillos, cuyo perfil en sección es rectangular, son girados de tal manera que las superficies de impacto de las cuchillas son radiales. Más allá, se pueden girar las cuchillas de uno o más anillos, por ejemplo para aumentar la energía de impacto, de tal manera que la dirección de sus superficies de impacto se desvíe de la dirección radial. Naturalmente, también se puede cambiar el perfil de la sección de los anillos de la forma rectangular a la forma triangular, donde las superficies de impacto de la cuchilla no son paralelas, sino que forman un cierto ángulo entre ellas.
Los rotores del molino de impacto de doble acción giran a razón de 1500 a 3000 min^{-1}, preferentemente sobre las 1600 min^{-1}.
Ejemplo 1
Se realizó una prueba en una fábrica de papel para la fabricación de papel recubierto. Se proporcionó residuo (A), que se produjo en conexión con el recubrimiento de papel y contenía pasta de recubrimiento, junto con un rechazo (B) producido en una limpieza mediante torbellino en una planta de limpieza mediante torbellino de una máquina de papel, a un molino de impacto de doble acción. La cantidad de la suspensión era de 5…10 m^{3}/h, la consistencia de un 1…4%, y el contenido en cenizas de un 35…50% (figuras 3 y 4, puntos A y B juntos). Después del procesamiento, la suspensión de material fue conducida a un recipiente de disolución y, tras esto, a un limpiador mediante torbellino en el aparato, donde el material aceptado se recirculó al suministro del 2º paso de la planta de limpieza mediante torbellino de la máquina de papel, y el material rechazado fue desechado a un vertedero de rechazo. El grado de recuperación obtenido con el dispositivo varió desde un 90 a un 96%.
Durante el periodo dos semanas de desarrollo de la prueba, no se observaron problemas en la máquina de papel.
En las pruebas anteriormente descritas, se utilizó un molino de impacto de doble acción cuyos rotores comprendían dos anillos de cuchillas. La velocidad de rotación del motor del rotor superior era de 1500 1/min, y la velocidad de rotación del motor del rotor inferior era de 1800 1/min, El flujo máximo proporcionado a el molino de impacto de doble acción fue de 10 m^{3}/h.
Según una forma de operación preferida en particular, la velocidad de rotación de del anillo más exterior es de 40 a 80 m/s.
Mediante la optimización de las condiciones de operación, naturalmente es posible obtener incluso mejores resultados que aquellos explicados anteriormente.
Ejemplo 2
Se realizó una prueba en una fábrica de papel para la fabricación de papel recubierto. Se condujo residuo que contenía pasta junto con el rechazo producido en limpieza de torbellino a el molino de impacto de doble acción. Se tomaron muestras del proceso continuo en dos momentos diferentes de tiempo (puntos de muestra 1 y 2), mostrándose los resultados en la Tabla 1.
TABLA 1 Resultados del desarrollo de la prueba del molino
Punto de Prueba Propiedad Suministro Material aceptado devuelto Rechazo final
Punto de Prueba 1 Consistencia (%) 1,73 0,46 1,05
Ceniza (%) 43,9 44,6 38,5
Devolución (%) 96,5
Punto de Prueba 2 Consistencia (%) 1,30 0,43 0,65
Ceniza (%) 38,0 38,5 36,9
Devolución (%) 95,5
Como se ve de los resultados de la Tabla 1, el contenido en cenizas del rechazo final es más bajo que aquel del material aceptado devuelto. Por consiguiente, los rellenos fueron muy eficientemente devueltos del proceso de fabricación de papel. El grado de recuperación fue muy alto, más del 95% en cada punto de prueba.
No se produjeron problemas en el desarrollo de la prueba, donde las materias primas contenidas en los flujos de rechazo pueden ser devueltos al principio del proceso de fabricación del papel. Los llamados problemas de cabeceo blanco, que se refieren a problemas causados por la resina y el látex, no se produjeron en la sección de malla de la máquina de papel.
Además, se observó como los valores de opacidad del flujo de material combinado del residuo que contenía pasta de recubrimiento y el flujo de rechazo del limpiador mediante torbellino cambiaban: la opacidad del material suministrado para desintegración ha sido de alrededor de 200 NTU, y la opacidad del material desintegrado ha sido de alrededor de 15 NTU. De esto, se puede deducir que en conexión con la desintegración, se forman superficies reactivas, a las cuales se adhieren sustancias que previamente habían causado problemas, como los látices.
Las figuras 5 y 6 muestran el efecto de la desintegración en el tamaño de los gránulos. Como se ve en los dibujos, la fracción de los gránulos grandes es claramente reducida en el material desintegrado, cuando se compara con el material suministrado.
El porcentaje límite mostrado por el eje vertical en la figura 6 indica el porcentaje de partículas en el material que son más pequeñas que la clase de gránulo mostrada por el eje horizontal. Por ejemplo, hay alrededor de un 43% de las partículas que son más pequeñas que la clase de gránulo de 100 \mum en el aporte, cerca de un 58% en el material desintegrado, alrededor de un 54% en el material aceptado devuelto, y sobre un 43% en el rechazo final. Los valores de porcentaje mostrados son porcentajes de volumen.
Las figuras 7a a 7d muestran los flujos de material en el desarrollo de la prueba de impacto, como imágenes de escaneo de microscopía de electrones (SEM). La figura 7a muestra una imagen microscópica de un flujo de rechazo compuesta por un residuo que contiene pasta de recubrimiento y un flujo de rechazo de llenado antes de ser llevada a desintegración en un molino de impacto de doble acción. La figura 7b muestra el material desintegrado en un molino de impacto de doble acción. En el siguiente paso, el material desintegrado se clasifica en rechazo y aceptación. La figura 7c muestra el material aceptado que se devuelve al proceso de fabricación, y la figura 7d muestra el rechazo final que se elimina completamente del proceso. Las figuras muestran la adhesión de sustancias problemáticas a superficies reactivas.
Será obvio para cualquiera con destreza en la técnica, el hecho de que varias realizaciones pueden variar dentro del alcance de las reivindicaciones que se presentan a continuación.

Claims (7)

1. Un procedimiento para procesar flujos rechazados de relleno en una fábrica de papel o cartón, caracterizado en que al menos un flujo de residuo que contiene pasta de recubrimiento y al menos un flujo de rechazo de un limpiador mediante torbellino, son llevados para ser simultáneamente desintegrados en un flujo de material en un dispositivo que opera según el principio del molino de impacto de doble acción de anillos múltiples, y el flujo de material de llenado desintegrado se lleva para ser reutilizado parcialmente en la fabricación de papel.
2. El procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado en que los flujos de rechazo de llenado son llevados a desintegración simultáneamente como un flujo de material a la abertura de alimentación (14) del molino de impacto de doble acción (20) que se extiende hasta la estructura de dos rotores concéntricos (11, 12), equipados con cuchillas y que rotan en sentidos opuestos, o hasta la estructura de un rotor y un estátor.
3. El procedimiento según la reivindicación 2 caracterizado en que el flujo del material de llenado es llevado a fluir a través de las cuchillas de los rotores (11, 12) dispuestos uno dentro del otro, o un rotor y un estátor dispuestos uno dentro del otro, al anillo del rotor o estátor más exterior para ser descargado del dispositivo.
4. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que el flujo de material de llenado desintegrado en el molino de impacto de doble acción es clasificado en material aceptado y material de rechazo.
5. El procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado en que el rechazo se recircula completamente o en parte, una o varias veces, hacia el molino de impacto de doble acción.
6. El procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado en que el rechazo se lleva a otro molino de impacto de doble acción colocado en serie con el primero.
7. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que el flujo de material de llenado procesado en el molino de impacto de doble acción es suministrado, tras la desintegración, al menos parcialmente a una planta de limpieza mediante torbellino en la máquina de papel o cartón, preferentemente al 2º o 3^{er} paso de la planta de limpieza mediante torbellino.
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