FI108779B - Menetelmä paperi- tai kartonkitehtaan täyteainepitoisten rejektivirtojen käsittelemiseksi ja laitteen käyttö - Google Patents

Description

\ , 108779 ! ί ! 1

Menetelmä paperi- tai kartonkitehtaan täyteainepitoisten rejek-tivirtojen käsittelemiseksi ja laitteen käyttö

Keksinnön ala

Esillä oleva keksintö kohdistuu jäljempänä esitettyjen itsenäisten pa-5 tenttivaatimusten johdanto-osien mukaiseen menetelmään paperi- tai kartonkitehtaan täyteainepitoisten rejektivirtojen käsittelemiseksi ja laitteen käyttöön paperi- tai kartonkitehtaan päällystepastapitoisen jäteveden käsittelyyn.

j

Keksinnön tausta }

Paperin ja kartongin päällystyksen tarkoitus on parantaa painetta-10 vuutta ja ulkonäköä. Erityisesti opasiteetti (läpinäkymättömyys), vaaleus ja kiilto ovat tärkeitä parametreja, joihin voidaan päällystyksellä vaikuttaa.

Päällystys suoritetaan applikoimalla päällystepasta paperi- tai karton-kirainan päälle koneen päällystysasemassa.

Päällystepasta koostuu periaatteessa neljästä komponentista, eli yh-15 destä tai useammasta pigmentistä, yhdestä tai useammasta sideaineesta, vis-i kositeettia säätävästä aineesta/aineista sekä erilaisista lisäaineista, jolloin kaikki komponentit on sekoitettu veteen.

Pigmenttien tehtävänä on erityisesti parantaa paperin tai kartongin j ·, opasiteettia ja pintaominaisuuksia. Pigmentit ovat tyypillisesti epäorgaanisia yh- • · » 20 disteitä kuten kaoliineja, karbonaatteja, talkkia ja kipsiä. Valmis pasta sisältää ’ · , ’ tyypillisesti 85 - 95 % pigmenttiä kuiva-aineesta.

Sideaineiden tehtävä on pigmenttien kiinnittäminen paperin tai kar-v: tongin pinnalle ja pigmenttipartikkeleiden kiinnittäminen toisiinsa. Sideaineet :: : ovat tyypillisesti latekseja ja tärkkelyksiä. Valmis pasta sisältää tyypillisesti 5-15 · 25 % sideaineita.

Tyypillisin viskositeettia säätävä aine on karboksimetyyliselluloosa (CMC).

Lisäaineet ovat etenkin väriaineita, limatorjunta-aineita yms. Niiden • t määrä pastasta on noin 1 % tai sen alle.

’ ' 30 Päällysteen kulutus on huomattava. LWC-paperin tuotannosta noin :: kolmasosa on päällystettä. Eräissä paperilajeissa päällysteen osuus voi olla jopa yli 40%.

. · · ·. Jätevesien mukana menevä päällystemäärä on noin 5 -15 % valmis tetusta päällystemäärästä. Kirjallisuuden ja suoritettujen kokeiden mukaan on 108779 todettu, että tällaisia pastajäämiä ei voida käyttää paperi- tai kartonkikoneella täyteaineena, koska mukana olevat päällystyspastan sideaineet, kuten lateksit aiheuttavat ongelmia silloin, kun ne syötetään märkänä paperi- tai kartonkiko-neelle. Mikäli lateksit ensin kuivataan, ne voidaan syöttää takaisin paperi- tai 5 kartonkikoneen märkään päähän. Näin tapahtuu, kun käytetään pulpperoitua hylkyä massana.

Suodattamalla tällaiset jätevedet (päällystysaseman jätevedet ja kiertovedet) voidaan säästää merkittävä määrä päällystettä. Päällysteen pienet partikkelit otetaan käytännössä talteen ultrasuodatuksella. Ultrasuodatuksella tallo teenotettu konsentraatti (pigmentit) voidaan johtaa takaisin päällystevalmis-tukseen tuoreen päällystepastan joukkoon.

Ultrasuodatukseen liittyy kuitenkin useita ongelmia. Ultrasuodatus-laitteisto on kallis sekä investointina että ylläpitonsa suhteen. Lisäksi esiintyy ongelmia paperin lajinvaihdossa syväpainolaadusta offsetiin ja päinvastoin, kos-15 ka eri painatusmenetelmiin tarkoitetut päällyspastat sisältävät poikkeavat määrät sideaineita ja saattavat näin vaikeuttaa lopputuotteen käyttöä tai heikentää pai-natustulosta.

On siis ollut ilmeinen tarve kehittää uusi ja tehokas menetelmä ja laite paperi- ja kartonkitehtaan päällystepastapitoisen jäteveden yksinkertaiseksi kä-20 sittelemiseksi, jotta tällaisia pigmenttipitoisia jätevesiä voitaisiin käyttää uudes-'.. taan paperin tai kartongin valmistusprosessissa.

Keksinnön lyhyt selostus

Nyt esillä olevan keksinnön tarkoituksena on aikaansaada uusi ja tehokas menetelmä ja laite, jolla yksinkertaisesti voidaan käsitellä paperi- tai kar-] ' 25 tonkitehtaan päällystepastapitoisia jätevesiä ja johtaa niitä takaisin valmistuspro- ‘ * sessiin. Toinen tarkoitus on aikaansaada käsittelymenetelmä ja -laite, joka sallii tällaisten pigmenttipitoisten jätevesien johtamisen paperi- tai kartonkikoneelle, : edullisesti paperi- tai kartonkikoneen pyörrepuhdistuslaitoksen 2. tai 3. portaan _ ‘ *: syöttöön. Tällä tavoin pigmenttiä hyödynnetään täyteaineena.

. 30 Tämä tarkoitusperä saavutetaan keksinnön mukaisella menetelmällä ja laitteella, joille on tunnusomaista se, mitä on esitetty jäljempänä esitettyjen ' ·: · ’ patenttivaatimusten tunnusmerkkiosassa.

i '.. Vastaiskumyllyperiaatteella toimivat laitteet ovat ennestään tunnettuja esimerkiksi tanskalaisesta patenttijulkaisusta DK 104778, suomalaisista patent-35 tihakemuksista Fl 945945, Fl 946048 ja Fl 955474. Tunnusomaista näille laitteil- 3 108779 le on se, että koteloon on sovitettu kaksi samankeskistä siivillä varustettua roottoria, jotka on sovitettu sisäkkäin koteloon ja järjestetty pyörimään siinä vastakkaisiin suuntiin. Toisen vaihtoehdon mukaan koteloon on sovitettu siivillä varustettu roottori ja siivillä varustetun roottorin kanssa samankeskinen staattori.

5 On järjestetty roottoreiden tai roottorin ja staattorin keskiöön avautuva syöttöaukko. Jos laite on varustettu omalla kotelolla, syöttöaukko sijaitsee kotelon päädyssä. Käsitelty materiaalivirta poistuu uloimman roottorin tai staattorin kehältä. Jos laite on varustettu omalla kotelolla, on kotelon seinämään järjestetty uloimman roottorin tai staattorin kehälle avautuva poistoaukko.

10 Käsiteltävä materiaali eli päällystepastapitoinen jätevesi, jonka sake- us tyypillisesti on 0,5 - 65 %, johdetaan roottoreiden tai roottorin ja staattorin 1 keskiöön avautuvaan syöttöaukkoon ja saatetaan virtaamaan sisäkkäin sovitet tujen roottorien tai sisäkkäin sovitetun roottorin ja staattorin siipien kautta poisto-virtauksena ulos laitteesta.

15 Sopivan suoritusmuodon mukaan vastaiskumyllyn poistovirtauksena saatu suspensio kierrätetään kokonaisuudessaan tai osittain takaisin vastais-kumyllyyn yhden tai useamman kerran. Toisen sopivan suoritusmuodon mukaan käytetään laitteistoa, jossa kaksi vastaiskumyllyä on kytketty sarjaan.

Erään suoritusmuodon keksinnön mukainen laite on varustettu omal- 20 la kotelolla.

.. Laitteen kehien lukumäärä on vähintään kaksi. Laitteen energiankulu tus nousee kehien kasvavan lukumäärän mukaan ja sen vuoksi optimaalinen ;. kehälukumäärä lienee 2-5.

: Suositeltavasti voidaan vastaiskumyllyyn samanaikaisesti syöttää 25 useita pastapitoisia jätevesivirtoja ja/tai pastapitoinen jätevesi ja muita täy-teainepitoisia rejektivirtoja, kuten päällystettyä paperia tai kartonkia valmistavan ’·’ tehtaan hylkymassan pyörrepuhdistimien rejekti.

Erään suoritusmuodon mukaan vastaiskumyllyssä aikaansaatu mate-:: riaalisuspensio kierrätetään kokonaisuudessaan tai osittain takaisin vastaisku- ..: 30 myllyyn yhden tai useamman kerran.

Kuvioiden lyhyt selostus : · ’ Keksintöä on selostettu lähemmin oheisissa kuvioissa, joissa : ·.. k uvio 1A esittää pystyleikkauksena keksinnön mukaisessa menetel- : mässä käytettyä monikehäistä vastaiskumyllyä, 35 kuvio 1B esittää kuvion 1A vaihtoehtoista ratkaisua, 4 108779 kuvio 2 esittää kuvion 1A tyyppistä laitetta vaakatasossa leikattuna, kuvio 3 esittää kaaviomaisesti päällystettyä paperia valmistavan paperitehtaan päällystepastan lisäystä ja pastapitoisen jäteveden poistoa, ja kuvio 4 esittää kaaviomaisesti päällystettyä paperia valmistavan pa-5 peritehtaan hylyn käsittelyprosessia.

Keksinnön yksityiskohtainen selostus

Kuviossa 1 nähdään pystyleikkauksena keksinnön mukaisessa menetelmässä käytetty vastaiskumylly 20, joka käsittää kotelon 10, jonka sisään on sovitettu roottori 11, joka on varustettu siivillä 1a,1b... 3a,3b... jne. Yksittäiset siilo vet näkyvät tarkemmin kuviossa 2. Kotelon sisään on myös sovitettu toinen root-; tori 12, joka on samankeskinen ensimmäisen roottorin 11 kanssa. Toinen rootto ri 12 on myös varustettu siivillä 2a,2b... 4a,4b... jne. Ensimmäisen roottorin 11 ja toisen roottorin 12 siivet 1a, 1b... 2a,2b... 3a,3b... on järjestetty samankeskisiin kehiin 1, 2, 3... siten, että ensimmäisen roottorin 11 kehät 1, 3, 5 ja toisen rootto-15 rin 12 kehät 2, 4 on sijoitettu lomittain. Tällöin roottorit 11 ja 12 siipineen voivat vapaasti pyöriä eri suuntiin.

Kotelon päätyyn on järjestetty roottoreiden 11 ja 12 keskiöön avautuva aukko 14, joka toimii käsiteltävän jäteveden syöttöaukkona. Tämä syöttöjär-jestely on mahdollinen, koska roottoreiden akselit sijaitsevat sisäkkäin kuten pa-20 tenttihakemuksen Fl 946048 kuvaamassa ratkaisussa. Kotelon seinämään on järjestetty uloimmalle siipikehälle avautuva aukko 15, joka toimii poistoaukkona.

Toinen roottori 12 voi myös olla korvattu siivillä varustetulla staattoril-la, mutta ratkaisu, jossa on kaksi roottoria on suositeltava. Vastakkaisiin suuntiin : pyörivät roottorit aikaansaavat voimakkaat keskipakoisvoimat, jotka tehokkaasti 25 pitävät läpivirtaukset liikkeellä, mihin staattori-roottori-systeemi ei pysty.

: Kuviossa 2, joka esittää kuvion 1 tyyppistä laitetta vaakatason leik kauksena (tosiaan muunneltuna niin, että kummallakin roottorilla 11, 12 on yksi ' kehä enemmän kuin kuvion 1 laite), on näytetty roottorien pyörimissuunnat.

. Kumpikin roottori voi luonnollisesti myös pyöriä vastakkaiseen suuntaan.

30 Vastaiskumyllyn kotelon kehäseinämän ei tarvitse olla roottoriparin : välittömässä läheisyydessä, vaan se voi olla kauempana sieltä, jolloin kotelo voi : olla hyvinkin väljä. Kotelon tehtävä on silloin lähinnä toimia käsitellyn materiaalin : . keräilyastiana. Kuvio 1B esittää ratkaisua, jossa keksinnön mukaisessa mene- . · ·, telmässä käytettävää laitetta ei ole varustettu omalla kiinteästi asennetulla kote- 35 lolla. Roottoriparin 11,12 käsittävä laite on sovitettu säiliöön 30, jossa on syöttö- 5 108779 aukkoon 14 yhteydessä oleva aukko 14a, ja jossa on poistoaukko 15a käsiteltyä materiaalivirtaa varten.

Kuvion 2 ratkaisun mukaan kehien 1, 2, 3... välinen vaakasuora etäisyys L on noin 3 mm ja sama kaikkien kehien välillä. Edullisen suoritusmuodon 5 mukaan, jota ei ole näytetty kuviossa, rakennetaan tai säädetään laite niin, että vierekkäisten kehien välinen etäisyys L pienenee laitteen uloimpaa kehää 7 kohti. Uloimpien kehien 6 ja 7 välinen etäisyys L on sopivasti noin 0,2 mm.

Edullisen suoritusmuodon mukaan rakennetaan laite siten, että uloimpien kehien siipien välinen etäisyys S on pienempi kuin sisempien kehien 10 siipien välinen etäisyys.

Äsken mainituilla toimenpiteillä voidaan varmistaa, että laitteeseen voidaan syöttää materiaalivirtoja, jotka sisältävät karkeampia agglomeraatteja, mutta siitä huolimatta saadaan tarpeeksi hyvin hienonnettua materiaalia. Olennainen etu on siinä, että roottorikehien siipien lukumäärä ja kehien väliset etäi-15 syydet (tiukkuus) valitaan tarpeen mukaan. Kehien välinen etäisyys samoin kuin kehässä sijaitsevien siipien välinen etäisyys voidaan järjestää pieneneviksi ulkokehää kohti. Tällöin hajoavat agglomeraatit tms. joutuvat yhä tiukkeneviin tiloihin, ennen kuin saatu suspensio poistuu laitteesta.

Kuvion 2 mukaan kehien siivet, joiden poikkileikkausprofiili on suora-20 kaiteenmuotoinen, on käännetty niin, että siipien törmäyspinnat ovat säteen-suuntaiset. Yhden tai useampien kehien siivet voidaan myös esim. törmäyste-: hon nostamiseksi kääntää niin, että niiden törmäyspintojen suunta poikkeaa sä teen suunnasta. Siipien poikkileikkausprofiili voidaan luonnollisesti myös muuttaa suorakaiteen muodosta kolmion muotoon, jolloin siiven törmäyspinnat eivät ’ 25 ole samansuuntaisia, vaan muodostavat tietyn kulman keskenään.

Vastaiskumyllyn roottorit pyörivät nopeuksilla 1500 - 3000 min'1, edullisesti n. 1600 min'1.

Keksinnön mukaisen menetelmän ja laitteen etuina voidaan erityisesti mainita se, että : 30 - uudessa käsittelymenetelmässä hienonnettujen pigmenttien ja mui den partikkeleiden tuoreet leikkauspinnat ovat hyvin reaktiivisia, jolloin ne tehokkaasti sitovat lateksit ja muut aineet, jotka muutoin aiheuttaisivat ongelmia johdettaessa niitä takaisin prosessiin; “ - käsittelymenetelmässä materiaalivirtojen täyteainepartikkelit, agglo- 35 meraatit ja muut kappaleet joutuvat koostaan riippumatta välittömästi toistuvien 108779 6 suuntaa muuttavien voimakkaiden iskujen, leikkausvoimien ja turbulenssin kohteeksi; - käsittely antaa materiaalipalasille syklisiä paine-alipaineshokkeja, jota edullisesti edesauttaa kappaleiden irtoaminen toisistaan samalla, kun ne py- 5 syvät erillään toisistaan lyhyen käsittelyajan aikana; ja - tällä menetelmällä irronneet hiukkaset pysyvät irrallaan toisistaan kunnes ne linkoutuvat ulos laitteesta.

Kokeet

Suoritettiin koe paperitehtaassa, jossa valmistetaan päällystettyä palo periä. Pastapitoinen jätevesi (A) johdettiin yhdessä pyörrepuhdistuksessa syntyneen rejektin (B) kanssa vastaiskumyllyyn. Suspension määrä oli 5 - 10 m3/h, sakeus 1 - 4 % ja tuhka 35 - 50 % (kuviot 3 ja 4, pisteet A ja B yhdessä). Käsittelyn jälkeen materiaalisuspensio johdettiin laimennussäiliöön ja sen jälkeen laitteistoon kuuluvaan pyörrepuhdistimeen, jonka aksepti johdettiin takaisin paperi-15 koneen pyörrepuhdistuslaitoksen 2. portaan syöttöön ja rejekti kaatopaikalle. Laitteistolla saavutettu takaisinsaantiaste vaihteli 90 - 96 %:iin.

Kahden viikon koeajojakson aikana ei havaittu mitään ongelmia paperikoneella.

Yllä selostetuissa kokeissa käytettiin vastaiskumyllyä, jonka molem-20 missä roottoreissa oli kaksi tappikehää. Ylemmän roottorin moottorin pyörimisnopeus oli 1500 1/min ja alemman roottorin moottorin pyörimisnopeus 1800 1/min. Maksimaalinen vastaiskumyllyyn syötetty virtaus oli 10 m/h.

Erityisen suositeltavan ajotavan mukaan laitteen uloimman kehän ‘ '· pyörimisnopeus on 40 - 80 m/s.

25 Optimoimalla ajo-olosuhteita voidaan luonnollisesti saada vielä pa- : rempia tuloksia kuin yllä kuvatut.

Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön erilaiset sovellutus-: muodot voivat vaihdella jäljempänä esitettävien patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (9)

1. Menetelmä paperi- tai kartonkitehtaan täyteainepitoisten rejektivir-tojen käsittelemiseksi, tunnettu siitä, että ainakin yksi päällystepastapitoi-nen jätevesivirta ja ainakin yksi pyörrepuhdistimelta saatu rejektivirta johdetaan 5 hienonnettavaksi samanaikaisesti yhtenä materiaalivirtana ja hienonnettu täy-teainepitoinen materiaalivirta johdetaan ainakin osittain uudelleen käytettäväksi paperin tai kartongin valmistuksessa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että täyteainepitoiset rejektivirrat johdetaan hienonnettavaksi monikehäisen vas- 10 taiskumyllyn periaatteella toimivaan laitteeseen, joka käsittää kaksi samankeskistä siivillä varustettua ja vastakkaisiin suuntiin pyörivää roottoria (11,12) tai roottorin ja staattorin.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että täyteainepitoiset rejektivirrat johdetaan hienonnettavaksi samanaikaisesti 15 yhtenä materiaalivirtana vastaiskumyllyn (20) syöttöaukkoon (14), joka on järjestetty avautuvaksi kahden samankeskisen siivillä varustetun ja vastakkaisiin suuntiin pyörivän roottorin (11,12) tai roottorin ja staattorin keskiöön.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että täyteainepitoinen materiaalivirta saatetaan virtaamaan sisäkkäin sovitettu- 20 jen roottoreiden (11,12) tai sisäkkäin sovitetun roottorin ja staattorin siipien kautta uloimman roottorin tai staattorin kehälle ja sieltä poistumaan ulos laitteesta.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vastaiskumyllyssä hienonnettu täyteainepitoinen materi- r: aalivirta lajitellaan akseptiin ja rejektiin. '25

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, ; että rejekti kierrätetään kokonaisuudessaan tai osittain takaisin vastaiskumyllyyn (20) yhden tai useamman kerran.

7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, : että rejekti johdetaan vastaiskumyllyn kanssa sarjaan kytkettyyn toiseen vas- 30 taiskumyllyyn.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, ‘ ; ’ tunnettu siitä, että vastaiskumyllyssä käsitelty täyteainepitoinen materiaa- : .. livirta syötetään hienonnuksen jälkeen ainakin osittain takaisin paperi- tai kar- : tonkikoneen pyörrepuhdistuslaitokselle, edullisimmin pyörrepuhdistuslaitoksen 2. tai 3. portaan syöttöön. 8 108779

9. Laitteen (20), joka käsittää - siivillä (1a,1b... 3a,3b...) varustetun ensimmäisen roottorin (11), - ensimmäisen roottorin kanssa samankeskisen, siivillä (2a,2b... 4a,4b...) varustetun toisen roottorin (12), joka on järjestetty pyörimään vastak- 5 kaiseen suuntaan ensimmäiseen roottoriin nähden, tai - ensimmäisen roottorin kanssa samankeskisen, siivillä (2a,2b... 4a,4b...) varustetun staattorin, jolloin siivet (1a,1b... 2a,2b... 3a,3b...) on järjestetty samankeskisiin kehiin (1,2,3...) siten, että ensimmäisen roottorin (11) kehät (1,3,5...) ja toisen roottorin tai staattorin kehät (2,4...) on sijoitettu lomittain, 10. syöttöaukon (14), ja - poistoaukon (15), käyttö paperi- tai kartonkitehtaan päällystepastapitoisen jäteveden käsittelyyn. 9 108779