FI63607C - Foerfarande foer framstaellning av cellulosamassor i utbytesomraodet 65-95 % - Google Patents

Description

155^1 [B] (11)KUULUTUSjULKAISU ,,.07 WTjB l J ' ; UTLÄGGN INCSSKRIFT 6 O O U / c .... Patentti myönnetty 11 07 1985 ^ Patent meddelat ^ ^ (51) Kv.lk?/lnc.CI.1 D 21 C 3/00, ; SUOMI—FINLAND (21) p»*«»ttihtk«wi·—νμμμνβμπι 752631 (22) Hakamltpliv· — Ameknlngtdag 19*09.75 (23) AlkupUvl—GIM|h«oda| 19.09.75 (41) Tulkit |ulklMkil — Bltvlt offancMg 2U 03 76 Μ—I-|. r.klmrih.llltut M '8,

Patent· och reglsterttyreleen ' AmMcm uti«fd och utUkrHtm pubHcmd ^.10.0.3 (32)(33)(31) FjTdatty atuoikaut —8«fird prlorkoC 23.09.7^+

Ruotsi-Sverige (SE) 7^+119^+9-6 (71) Mo och Domsjö Aktiebolag, Fack, S-891 01 Örnsköldsvik 1,

Ruotsi-Sverige(SE) (72) Jonas Arne Ingvar Lindahl, Domsjöverken, Lars Gustaf Rudström,

Domsjöverken, Ruotsi-Sverige(SE) (7*+) Berggren Oy Ab (5*+) Menetelmä selluloosamassojen valmistamiseksi saantoalueella 65—95 % -Förfarande för framställning av cellulosamassor i utbytesomrädet 65-95 %

Esillä oleva keksintö koskee menetelmää valkaistujen selluloosamassojen, joiden saanto on 65 ja 95 $£:n välillä, valmistamiseksi lähtien pienennetystä, pestystä lignoselluloosa-aineksesta.

Selluloosateollisuudessa saannon suuruus saa yhä suuremman merkityksen sikäli kun raaka-aineen saanti käy vaikeammaksi. Saanto ei kuitenkaan saa suureta massan laadun ja valmistuskustannusten kustannuksella eikä ympäristönäkökohtia huomioonottamatta. Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on, säilyttäen korkea saanto, parantaa sekä prosessin ympäristövaikutusta että massan laatua, sekä pienentää valmistuskustannusta. Esillä olevaa keksintöä sovelluttamalla saadaan myös massan käyttöalue laajenemaan.

On tunnettua valmistaa suursaantomassaa kokoonpuristamalla haketta jr päästämällä siitä paine toistuvasti ruuvipuristimessa ja sen jälkeen paisuttamalla painetta alentaen, jolloin hakkeeseen ruiskutetaan ke-mikaaliliuosta (natriumperoksidia tai natriumsulfiittia). Tätä menetelmää käytettäessä massan vaaleus ei kuitenkaan parane tavanomaiseen mekaaniseen massaan verrattuna, joka on valmistettu hiomalla ja sen jälkeen valkaisemalla.

r 62607

Mekaanisten massojen valmistus hiomalla puuainesta valkaisujäteliemen läsnäollessa on ennestään tunnettua, jolloin myös tuoreet valkaisu-kemikaalit voivat tulla kyseeseen ja kuidutus voidaan vaihtoehtoisesti suorittaa levyjauhimessa tai nk. FROTAPULPEF^: ssa. Saatu massa saa tämän menetelmän mukaan tavanomaiseen hiokkeeseen verrattuna paremman lujuuden ja vaaleuden, mutta se ei näissä suhteissa vedä vertoja kemiallisesti valmistetuille massoille.

Edelleen on tunnettua jauhaa massaa levyjauhimessa korkeassa sakeu-dessa. Jauhatus suoritetaan nestettä lisäämättä jopa 980 kPa ylipaineessa levyjauhimissa, joissa aineskappaleet joutuvat alttiiksi vääntöjä työntövoimille, jotka jakavat ne yksityisiksi kuiduiksi (alkuperäisten kuitujen välitasoissa), jotka ovat ligniinin tms. peittäminä. Tällä menetelmällä saadaan tosin 50-90 % saannoin verraten pitkäkui-tuista massaa, mutta tämä tulos on punnittava mm. sitä värin huononemista vastaan, jota tapahtuu korkeassa lämpötilassa verraten kuivana jauhettaessa. Niinpä saadun massan vaaleus on alhainen ja se sisältää verraten paljon epäpuhtauksia, mutta menetelmä antaa tiettyjä taloudellisia etuja pienen kalustotarpeensa ja tietyn aikavoiton ansiosta.

Esillä olevan keksinnön mukaista menetelmää eivät edellä mainitut varjopuolet vaivaa.

Tämän mukaisesti esillä oleva keksintö kohdistuu menetelmään selluloosamassan valmistamiseksi saantoalueella 65-95 % lähtien pienennetystä, pestystä lignoselluloosa-aineksesta kuten puuhakkeesta, sahajauhosta tai sen tapaisesta, käyttäen joko höyrylämmitystä tai lievää liuennusta ligniininpoistoaineiden läsnäollessa, tai sekä höyrylämmi-tystä että lievää liuennusta ligniininpoistoaineiden läsnäollessa tunnettuun tapaan, jatkaen käsittelyä kunnes haluttu massan saanto on saavutettu, kuiduttamalla käsitelty aines paineessa tai paineetta yhdessä tai kahdessa vaiheessa levyjauhimissa tai muissa pienennetylle selluloosa-ainekselle sopivissa kuidutuslaitteissa, laimentamalla ja jäähdyttämällä ainesta ennen ensimmäistä kuidutusta, sen kuluessa tai sen jälkeen, jota seuraa sihtaus ja veden poisto, samalla kun raskasmetalleja erotetaan kompleksina sidotussa vesiliukoisessa muodossa, minkä jälkeen saatu selluloosa-aines valkaistaan yhdessä tai kahdessa vaiheessa, ensisijaisesti nk. ligniiniä säilyttävää valkaisua käyttäen, hapettavilla ja/tai pelkistävillä valkaisuaineilla, sekä johdetaan jokaista valkaisuvaihetta seuraavaan sakeutukseen, ja tunnusmerkillistä menetelmälle on se, että jäähdytetty valkaisu-jäteliemi, jonka pH on 6-12, mieluimmin 6,5-10, palautetaan laimennus-ja jäähdytysnesteeksi, ja että valkaisujäteliemi tämän käytön jälkeen regeneroidaan kokonaan tai osittain yhdessä talteen otettujen nesteiden ja jätelienten kanssa niihin sisältyvien kemikaalien ja poltto-ainearvon talteenottamiseksi.

tl 3 63607

Keksinnön mukainen menetelmä antaa sen edun, että valkaisukemikaali-kulutus pienenee huomattavasti ennestään tunnettuun tekniikkaan verrattuna, mikä pienentää kustannuksia ja ympäristön saastumista. Lisäksi saadaan massaa, jonka lujuus on entistä parempi, mikä mahdollistaa pintapainoltaan alhaisemman paperin valmistuksen säilyttäen sen lujuusominaisuudet. Lisäksi keksinnön mukaan valmistettu massa kemialliseen massaan kuten sulfaatti- tai sulfiittimassaan sekoitettuna vaatii pienemmän määrän kemiallista massaa kuin tunnetut massat tietyn lujuus- ja vaaleustason saavuttamiseksi, minkä johdosta tällaisen paperin valmistuskustannukset alenevat. Saatu massa sopii raaka-aineeksi paperinvalmistukseen laajemmalla ja vaihtelevalla laatuvaatimus-alueella kuin nykyisin on normaalia tämän saantoalueen massoilla, mikä riippuu siitä, että keksinnön mukaan valmistetun massan puhtaus, vaaleus ja lujuus ovat paremmat ja sen absorptiokyky suurempi kuin mitä nykyisellä tekniikan tasolla voidaan saavuttaa.

Keksinnön mukainen menetelmä selitetään lähemmin oheisen virtauskaa-vion yhteydessä.

Pienennettyä ja mieluimmin pestyä selluloosa-ainesta, esim. puuhaketta, viedään vastaanottosäiliöön 1, josta sitä syötetään edelleen pa-sutusastiaan 2, jossa sitä käsitellään tietty aika höyryllä (pasute-taan) ilmakehän paineessa. Pasutettua ainesta syötetään edelleen kie-rukkasyöttimellä varustettuun säiliöön 3» jossa sitä sen tämän jälkeen paisuessa jatkuvasti kyllästetään ligniininpoistoaineliuoksella, esim. bisulfiittiliuoksella, ja se saa pudota säiliön pohjalle. Säiliöstä 3 kyllästetty aines siirretään syöttölaitteella varustettuun keittimeen jossa sitä sen läpi kulkiessa keitetään höyryfaasissa kunnes haluttu saanto on saavutettu, minkä jälkeen keitetty aines kuidutetaan kui-dutuslaitteessa 5, esimerkiksi levyjauhimessa, keittokemikaalien läsnäollessa ja pääasiassa entisessä lämpötilassa. Kuidutettu aines laimennetaan ja jäähdytetään valkaisujätelipeällä 6, saatetaan kulkemaan tasausastian 22 läpi ja siirretään sihtiosastolle 7j josta sihdattu kuituliete pumpataan vedenpoisto-osastoon 8. Saatu jätelipeä johdetaan keräysastiaan 18. Aineksen kulkiessa edellä mainittujen osastojen välillä siihen lisätään raskaiden metalli-ionien kanssa komplekseja muodostavia aineita 15- Kun kuitulietteestä on poistettu vesi, sille suoritetaan nk. ligniiniä säilyttävä valkaisu hapettavilla tai pelkistävillä valkaisuaineilla valkaisutornissa 9, ja se saa käydä vielä yhden vedenpoistovaiheen 14 läpi. Saatu valmiiksi valkaistu massa viedään kuivattavaksi tai suoraan paperinvalmistukseen. Valkaisujäte-liemi veden poistovaiheessa 14 johdetaan keräyssäiliöön 17- “ 63607

Eräs toinen erityisen sopiva esillä olevan keksinnön sovellutusmuoto esitetään kuviossa 1 katkoviivoina vedetyillä yhdistysviivoilla, joiden mukaan kuidutuslaitteesta 5 tuleva kuidutettu aines johdetaan hydrosykloniin 10, johon jatkuvasti syötetään valkaisujätelientä 11 kuituaineksen laimentamiseksi ja jäähdyttämiseksi. Tarpeen vaatiessa hydrosyklonissa olevan aineksen pH asetellaan sekoittamalla sopivaa liuosta 16 valkaisujäteliemeen ennen kuin se tulee sykloniin. Hydro-syklonista ainesvirta johdetaan reaktiosäiliön 23 kautta ja sen jälkeen joko suoraan sihtiosastolle 7 tai toisen kuidutuslaitteen 12 sekä ta-sausastian 2H kautta sihtiosastolle 7·

Kuidutuslaitteesta 5 tuleva, valkaisujäteliemellä 6 laimennettu ja jäähdytetty aines johdetaan kuljettuaan tasausastian 22 läpi erään sopivan sovellutusmuodon mukaan pesulaitteen 19 kautta sihtiosastolle 7. Tämä koskee myös hydrosyklonista 10 tai toisesta kuidutuslaitteesta 12 tulevia ainesvirtoja, mikä käy ilmi kuviosta 1. Pesulaitteesta 19 saatu keitto- ja valkaisujäteliemi johdetaan talteenottolaitokseen 20.

Keksinnön mukaisen menetelmän erään sopivan sovellutusmuodon mukaan, joka myös näkyy kuviosta 1, toisesta vedenpoistovaiheesta 14 tulevalle kuituainekselle suoritetaan täydentävä valkaisu toisessa valkaisu-vaiheessa 13 pelkistävillä valkaisuaineilla, mieluimmin nk. ligniiniä säilyttävää valkaisua käyttäen. Jos kuitenkin käytetään hapettavia valkaisuaineita, saatu valkaisujäteliemi johdetaan keräysastiaan 17· Pelkistävästä valkaisuvaiheesta 13 tuleva jäteliemi johdetaan talteenottolaitokseen 20 vedenpoistovaiheen 25 ja kokooma-astian 27 kautta. Valmiiksi valkaistu massa johdetaan edullisesti suoraan paperikoneeseen 26.

Koska omalaatuisia massalaatuja saadaan lähtemällä eri tyyppisistä puu-tai muista selluloosa-aineksista keksinnön mukaista menetelmää käyttäen, saattaa myös osoittautua edulliseksi palauttaa valkaisujäteliemi useampaan kuin yhteen kohtaan prosessissa mahdollisimman hyvän lopputuotteen saamiseksi kussakin eri tapauksessa. Tällaiset menetelmän modifikaatiot ovat periaatteessa itsestään selviä, niin että niitä ei selitetä lähemmin. Mainittakoon tässä kuitenkin lyhyesti eräs termomekaaniseen massanvalmistukseen sopiva modifikaatio. Näissä prosesseissa ei, kuten edellä mainittiin, käytetä ligniininpoistokemikaaleja ennen ensimmäistä kuidutusvaihetta 5, vaan pesty raaka-aines johdetaan vastaanottosäiliöstä 1 joko suoraan tai pasutusastian 2 kautta keittimeen 4. Valkaisujäteliemi voidaan tällöin keksinnön mukaan sopivasti lisätä ennen ensimmäistä kuidutusvaihetta tai sen aikana.

63607

Sopivia ligniininpoistoaineita esillä olevan keksinnön mukaista lievää liuennusta varten ovat esimerkiksi natriumbisulfiitti, natrium-hydroksidi, natriumkarbonaatti, natriumvetykarbonaatti jne. Myös neutraalia ja alkalista happikaasuliuennusta voidaan sopivasti käyttää. Lievällä liuennuksella tarkoitetaan keksinnön mukaan liuennutta 80 ja l80°C välisissä lämpötiloissa ja 0-1900 kPa, välisissä ylipaineissa. Liuennusta jatketaan jokaisessa tapauksessa - suuresti selluloosa-raa-ka-aineesta riippuen - niin pitkä aika, että haluttu saanto saavutetaan, so. tavallisesti kunnes saavutetaan 50 ja 150 välillä oleva Kappa-luku.

Keksinnön mukainen ensivaiheen kuidutus. paineessa tai paineetta suoritetaan piennetylle lignoselluloosa-ainekselle sopivassa kuidutus-laitteessa, joka voi olla esimerkiksi levyjauhin. Kuidutus. suoritetaan 80 ja l80°C välisessä lämpötilassa ja 0-1800 kPa välisessä ylipaineessa.

Siinä tapauksessa, että kuidutettua massaa käsitellään hydrosyklonis-sa, hydrosyklonista tulevaa massaa voidaan, jos se katsotaan toivottavaksi, käsitellä toisessa kuidutusyksikössä 40-100°C, mieluimmin 80-90^0 välisessä lämpötilassa ja ilmakehän paineessa. Sopiva kuidu-tuslaite tähän tarkoitukseen on esimerkiksi levyjauhin, kartiomylly tai kierukkakuidutuslaite, nk. FROTAPULPER^t Viipymäaika hydrosyklo-nin ja toisen kuidutusyksikön välissä olevassa reaktioastiassa on edullisesti 5~30 minuuttia, jolloin hydrosykloniin lisätty valkaisujäte-liemi saa mahdollisuuden optimaalisesti reagoida kuitususpension kanssa.

Voimakkaan mekaanisen kuidutuksen aikana kehittyy lämpöä, mikä johtaa siihen, että käsittelyn aikana saavutetaan korkeita lämpötiloja.

Tällöin ainesta kadutettaessa ensi vaiheessa on ligniinin poistoainet-ta oltava läsnä ylimäärin, mikä pidättelee lignoselluloosa-aineksen alkavia värinpilaantumistaipumuksia. Kaluston työpintojen, esimerkiksi levyjauhimen jauhinlevyjen kulumisen johdosta raskaiden metalli-ionien kuten Fe, Mn, Ni, Cu jne. pitoisuus kuidutetussa aineksessa nousee, mikä pilaa aineksen värin. Tämän kielteisen vaikutuksen vastustamiseksi lisätään mainittujen metallien kompleksin muodostajia ennen kuitumassavalkaisua. Kun massaan keksinnön mukaan sen jauhatuksen jälkeen lisätään ylimäärin valkaisujätelientä, saadaan jo sen kautta aikaan tietty edullinen raskaiden metalli-ionien kompleksin muodostus, mikä johtaa vaaleampaan massaan. Käytännössä lisätään myös ennen valkaisua useimmiten hiukan enemmän kompleksien muodostajaa kuin teoreettisesti olisi tarpeen ei-haluttujen metallien sitomiseksi komplekseiksi. Kompleksin muodostajien aliannostus saattaa olla kohta- 6 63607 lokasta massan vaaleuteen nähden. Jos valkaisu suoritetaan peroksidilla tai muulla hapettavalla valkaisuaineella, valkaisujäteliemeen saadaan sitäpaitsi orgaanisia happoja, joista eräät voivat muodostaa komplekseja metalli-ionien kanssa.

Sopivia hapettavia valkaisuaineita keksinnön mukaista valkaisua varten ovat vetyperoksidi, natriumperoksidi, peretikkahappo, happi, otsoni ja sen tapaiset. Sopivia pelkistäviä valkaisuaineita ovat ditio-niitti (hydrosulfiitti), rikkidioksidi, bisulfiitti, sulfiitti, hydroksyyliamiini, hydratsiini, tiokarbamidi, tioglykolihappo ja sen tapaiset. Ensisijaisesti käytetään sellaisia valkaisuaineita, joilla saadaan nk. ligniiniä säilyttävä valkaisu.

Kun valkaisussa on käytetty peroksidia, valkaisujäteliemi sisältää jäännöksiä peroksidista (0,1 - 1,0 g H202 litraa kohti) ja käyttämällä sitä uudelleen laimennus- ja jäähdytysnesteenä keksinnön mukaan saadaan nämä jäännökset käytetyksi hyväksi selluloosa-aineksen valkaisussa tai sen vaaleuden ylläpitämisessä prosessin aikaisessa vaiheessa. Peroksidivalkaisun jäteliemessä on tavallisesti myös vesilasia, nat-riumhydroksidia ja jälkiä magnesiumsulfaatista. Mainitut kemikaalit vaikuttavat stabiloivasti vetyperoksidiin ja korottavat kuitujätteen pH-arvoa. Jos kuituliete kuidutetaan vielä toisessa vaiheessa, toinen kuidutus voidaan suorittaa korkeammassa pH:ssa kuin ellei valkaisujä-telientä lisätä ensimmäisen kuidutusvaiheen jälkeen.

Siinä tapauksessa, että valkaisujäteliemi tulee pelkistävästä valkai-suvaiheesta, jossa valkaisuaineena on ditioniitti, jäteliemi sisältää sulfiittia, bisulfiittia, tiosulfaattia, pieniä määriä ditioniittia sekä kompleksin muodostajia, jotka yhdisteet valkaisujätelientä keksinnön mukaan kiertoon palautettaessa vaikuttavat pelkistävästi valkaise-vasti selluloosa-ainekseen, samoin edullisen aikaisessa prosessin vaiheessa.

Kun alkalista valkaisujätelientä käytetään toisessa kuidutusvaiheessa, saadaan lujempaa massaa kuin silloin kun kuidutus suoritetaan heikosti happamassa tai happamassa ympäristössä. Mahdollisuus tarpeen vaatiessa asetella laimennus- ja jäähdytysnesteenä käytettävän valkai-sujäteliemen pH:ta on sen vuoksi sisällytetty keksinnön mukaiseen menetelmään.

Il 7 63607

Tunnetun tekniikan mukaisen paineenalaisen kuidutuksen jälkeen kuitu-liete johdetaan tavallisesti sykloniin, joka erottaa ylimäärä-höyryn kuidutetusta aineksesta ja keittokemikaalijäännöksistä. Laimennukseksi ja jäähdytykseksi lisätään kylmää vettä, fikkijäähdytyksen aikana liuenneita uuteaineita saostuu hiukkasina ja tarttuu kuituihin. Tällainen hartsi saattaa aiheuttaa suuria hartsikerrostumia massatehtaan laitteistoon kuten pumppuihin, putkijohtoihin ja viiroille, ja muodostaa ilmeisen probleeman. On kuitenkin yllättävästi osoittautunut, että hartsia saostuu huomattavasti vähemmässä määrin tai ei lainkaan, jos esillä olevan keksinnön mukaan kuitulietteeseen lisätään alkalista valkaisujätelientä painekuidutuksen jälkeen. Erityisen edullista on lisätä valkaisujäteliemi syklonissa, jolloin saadaan hyvä ja homogeeninen sekoitus kuitulietteen ja lisätyn valkaisujäteliemen välille.

Joskaan näin saadulle vaikutukselle ei mitään teoreettista selitystä voida varmaan esittää, on mahdollista, että lisätty jäteliemi muodostaa puuselluloosaan tavallisesti sisältyvien hartsi- ja rasvahappojen kanssa saippuoita. Tällaista natriumsaippuoiden muodostusta helpottaa se, että lisätyt kompleksin muodostajat ovat pienentäneet raskaiden metalli-ionien pitoisuutta, jotka muuten olisivat muodostaneet kovia metallisaippuoita, jotka dispergoituvat vaikeammin kuin natriumsaip-puat.

Koska nesteen sykloniin lisäämisen eräänä tarkoituksena on jäähdyttää kuidutuksesta tulevaa kuitulietettä, valkaisujäteliemi on jäähdytettävä. Jäähdytyksen aste riippuu kuitenkin siitä, missä lämpötilassa valkaisu on suoritettu. Valkaisujäteliemi voidaan tällöin sopivasti panna lämmönvaihtimessa (21 kuviossa 1) lämmittämään tuoretta kylmää vettä. Lämmitettyä tuorevettä voidaan sitten käyttää prosessissa tarpeellisten keitto- ja valkaisuliuosten valmistukseen. Viimeksimainittuja liuoksia varten voidaan tietysti myös käyttää pientä valkaisuj äteliemen osavirtaa.

Delignifiointikemikaaleja talteen otettaessa ensimmäisen tai toisen kuidiitusvauheein. jälkeen, saadaan lisätty valkaisujäteliemi samalla talteen. Koska lignoselluloosa-aines ensimmäisen kuidutus-vaiheen jälkeen normaalisti laimennetaan vedellä, keksinnön mukainen valkaisujäteliemen lisääminen aiheuttaa sen, että normaalia suurempi kemikaalien ja orgaanisen aineen pitoisuus on käytettävissä talteen-otettavaksi, mikä samalla suurentaa jätelipeän polttoarvoa. Valkaisu- 63607 jäteliemen talteenoton ansiosta saavutetaan huomattava ympäristön parannus, koska viemäriin päästetyn valkaisujäteliemen biokemiallinen hapen tarve (BODy) voi olla jopa 15~20 kg valkaistua massatonnia kohti. Keksinnön mukaan talteenotettaessa BOD^ jää 50-70 % pienemmäksi kuin ennestään tunnetuissa menetelmissä.

Siinä tapauksessa, että keittojätelientä ei oteta talteen, saadaan keksinnön mukaan vaaleampaa ja ympäristölle ystävällisempää jätelien-tä, sen johdosta että lisätty valkaisujäteliemi sisältää valkaisuai-nejäännöksiä. Erityisen edullista on tällöin, jos valkaisujäteliemi sisältää peroksidijäännöksiä, jotka edistävät orgaanisten yhdisteiden hajoamista ulkopuolisen puhdistuksen aikana esimerkiksi altaassa.

Siinä tapauksessa, että prosessissa ei esiinny keittokemikaaleja vaan ainoastaan valkaisukemikaaleja, valkaisujäteliemi voidaan siirtää ulkopuoliseen talteenottolaitokseen ja regeneroida siinä (cross-recovery ).

Seuraavat sovellutusesimerkit valaisevat sekä keksinnön mukaista valmistusmenetelmää että tällä menetelmällä valmistettujen selluloosa-massojen entistä parempia ominaisuuksia.

Esimerkki 1

Kuvion 1 mukaisessa laitteessa käsiteltiin pestyä kuusihaketta, jonka kappalemitat olivat pituus 40 mm, leveys 20 mm ja paksuus 3 mm, ilmakehän paineisella höyryllä 15 min. Pasutettu hake syötettiin syöttö-kierukalla varustettuun säiliöön sekä kyllästettiin säiliössä tapahtuvan paisuntansa aikana natriumbisulfiittiliuoksella. Bisulfiittiliuok-sen koostumus oli 65 g NaOH ja 68 g SO2 litraa kohti ja sen pH oli 6,0. Kyllästettyä haketta keitettiin sitten höyryfaasissa 20 min l60° C:ssa sekä kuidutettiin levyjauhimessa samassa lämpötilassa massan sakeuden ollessa 40 %, freeness-arvoon 650 ml. Preeness on massan va-lutusvastuksen mitta ja se mitattiin Canadian Standard Preeness menetelmällä (CSF). Massan saannoksi tuli 89,0 %.

Osanäyte (A) kuidutetusta massasta laimennettiin vedellä massasakeu-teen 20 % ja kuidutettiin levyjauhimessa.

Toinen osanäyte (B) samasta massasta laimennettiin valkaisujätelie-mellä, joka sisälsi 0,8 g H202, 0,5 g NaOH, 2,5 g Na2SiO-j, 0,03 g

II

9 63607 dietyleenitriamiinipentaetikkahappoa (DTPA) ja 0,02 g MgSOjj jätelie-men litraa kohti. Sitäpaitsi valkaisujäteliemi sisälsi tuntemattoman määrän hapettunutta orgaanista ainesta, joka koostui pääasiassa nolla-kuiduista ja orgaanisista hapoista. Valkaisujäteliemen pH oli 8,8. Viiden minuutin reaktioajan jälkeen 75°C:ssa osanäyte B kuidutettiin samalla tavoin kuin osanäyte A. Molemmat näytteet sihdattiin ja sakeutettiin sitten samalla tavalla. Molemmat näytteet testattiin samalla tavalla ja tulokset esitetään seuraavassa taulukossa 1.

Taulukko 1

Testatut ominaisuudet Näyte A Näyte B

Preeness, CSF ml 200 205

Kuitukokojakauma Bauer McNett- luokituksessa: + 20 mesh % 8 7,5 + 150 mesh % 70 73,5 - 150 mesh % 22 19

Vaaleus, SCAN % 62,3 66,1

Katkeamispituus m 3900 4800

Repeämiskerroin 69 74

Absorptiokyky (g vettä/g massaa) 9,3 12,1

Tuloksista käy selvästi ilmi, että keksinnön mukaan valmistettu massa on vaaleampaa ja lujempaa kuin tavanomaisesti valmistettu massa. Sitäpaitsi keksinnön mukaisen massan veden absorptiokyky on suurempi - seikka, jolla on suuri merkitys monilla käyttöalueilla. Lisäksi keksinnön mukaisella menetelmällä on saatu edullisempi kuitukokojakauma, mikä käy ilmi siitä, että 150 mesh viiralle jääneiden kuitujen osuus on suurentunut.

Tämän jälkeen suoritetussa osien näytemassoista A ja B 60 min kestoisessa yksivaihevalkaisussa 0,8 %:lla Na2S20i| (ditioniittia), laskettuna abs. kuivan massan painosta, 70°C:ssa ja 4 % massan sakeudessa saatiin seuraavat vaaleusarvot: Näyte A (% SCAN) : 67,3 Näyte B (% SCAN) : 71,0

Toiselle osalle valmiista näytemassoista suoritetussa yksivaihevalkaisussa vetyperoksidiliuoksella, joka sisälsi 2 % H202, 4 % Na2Si03, 1,5 % NaOH ja 0,05 % MgSOi^, abs. kuivan massan painosta laskettuna, joka kesti 120 minuuttia ja tapahtui 12 % massan sakeudesta, saatiin seuraavat vaaleusarvot: 10 63607 Näyte A (% SCAN) : 69,5 Näyte B (% SCAN) : 71,8

Tuloksista käy ilmi, että sekä pelkistävässä valkaisussa ditioniitilla että hapettavassa valkaisussa peroksidilla saadaan vaaleampi lopputuote lähdettäessä keksinnön mukaan valmistetusta massasta kuin lähdettäessä tekniikan nykyisen tason mukaan valmistetusta massasta. Käyttämällä keksinnön valkaisujätelientä voidaan siis pienentää tuoreiden valkaisukemikaalien lisäystä ja säilyttää massan vaaleus ennallaan.

Esimerkki 2

Pestyä mäntyhaketta, jonka kappalemitat olivat 40 mm, 20 mm ja 3 mm, pasutettiin kuvion 1 mukaisessa laitoksessa höyryllä ilmakehän paineessa 15 minuuttia sekä kyllästettiin säiliössä 3 sen paisuessa bi-sulfiittiliuoksella, joka sisälsi 75 g NaOH ja 72,1 g SC>2 litraa kohti. Liuoksen pH oli 6,2. Näin kyllästettyä haketta keitettiin sen jälkeen höyryfaasissa keittimessä 4 20 minuuttia l60°C:ssa. Liuennettu hake kuidutettiin sitten samassa lämpötilassa ja höyrynpaineessa levy jauhimessa 800 ml Freenessiin. Massan saannoksi tuli 90,1 %.

Osanäyte (A) kuidutetusta massasta laimennettiin puhtaalla vedellä massan sakeuteen 18 $ ja kuidutettiin levyjauhimessa.

Toinen osanäyte (B) samasta massasta laimennettiin valkaisujätelie-mellä, joka sisälsi 0,6 g H2O2, 0,7 g NaOH, 2,0 g Na2SiOj, 0,03 g DTPA ja 0,02 g MgS0|| litraa kohti. Valkaisujäteliemi sisälsi sitäpaitsi hapettunutta orgaanista ainesta samalla tavoin kuin esimerkissä 1. Valkaisujäteliemen pH oli 9,5· Viiden minuutin reaktioajan jälkeen 750c:ssa tämä osanäyte kuidutettiin samalla tavalla kuin osanäyte A. Sen jälkeen molemmat näytteet sihdattiin ja sakeutettiin samalla tavalla, sekä testattiin samalla tavalla. Testitulokset käyvät ilmi seuraavasta taulukosta 2.

Taulukko 2

Testatut ominaisuudet Näyte A Näyte B

Freeness, CSF ml 240 250

Kuitukokojakauma Bauer McNett- luokituksessa: + 20 mesh % 19,1 18,4 + 150 mesh % 53,7 55,4 - 150 mesh % 27,3 26,2

Ti kkupitoisuus, SOMMEKVILLE < 0,15 mm % 0,16 0,03

Vaaleus, SCAN % 54,5 62,3

II

63607

Niin kuin tuloksista näkyy, tässäkin tapauksessa saatiin edullisempi kuitukokojakauma keksinnön mukaisella menetelmällä. Sitäpaitsi tikku-pitoisuus pieneni huomattavasti. Lisäetuna on valkaisemattoman massan suuri vaaleus, joka keksinnön mukaisella menetelmällä saavutetaan.

Molemmat osanäytteet valkaistiin tämän jälkeen peroksidilla seuraa-vassa vaiheessa. Tällöin käytettiin 1,5 % #2^2» 3 Ϊ Na2SiO-j, 1,3 %

NaOH ja 0,05 % MgSOjj, kaikki abs. kuivan massan painosta laskettuna. Valkaisun kesto oli 120 minuuttia ja massan sakeus 12 %. Osanäytteet testattiin samalla tavalla ja tulokset käyvät ilmi seuraavasta taulukosta 3-

Taulukko 3

Testatut ominaisuudet Näyte A Näyte B

Vaaleus, SCAN % 60,2 68,2

Etanoliuute % 0,54 0,15

Katkeamispituus m 3300 4300

Repeämiskerroin 70 78

Absorptiokyky (g vettä/g massaa) 10,2 13>3

Taulukossa 3 esitetyt tulokset osoittavat, että keksinnön mukaisella menetelmällä valmistetun valkaistun massan vaaleus on huomattavasti parempi ja uutepitoisuus paljon pienempi kuin tunnetun tekniikan mukaan valmistetun massan. Sitäpaitsi käy selvästi ilmi, että sekä lujuus että absorptiokyky ovat huomattavasti paremmat kun valmistus suoritetaan keksinnön mukaisella menetelmällä.

Keksintöä on edellä olevissa esimerkeissä havainnollistettu massan nk. kemimekaanisten valmistusprosessien yhteydessä, mutta keksintö ei ole rajoitettu pelkästään tämän tyyppisiin prosesseihin, vaan sitä voidaan soveltaa myös nk. termomekaanisiin massanvalmistusprosesseihin, so. sellaisiin, joissa liuennusta kemikaalien läsnäollessa ei esiinny.

Yhteenvetona mainittakoon, että keksinnön mukaisella menetelmällä saavutettavissa olevat edut saavat aikaan sen, että massan valmistuskustannus tulee pienemmäksi kuin mihin tänä päivänä tunnetulla tekniikalla voidaan päästä. Tietyn vaaleuden saavuttamiseksi voidaan valkai-sukemikaalikulutusta pienentää, ja koska massasta tulee lujempaa, voidaan valmistaa pintapaineitaan keveämpää paperia, säilyttäen ominaisuudet edelleenkin ennallaan. Jos paperia aiotaan valmistaa seoksesta kemiallisten massojen kuten sulfiitti- tai sulfaattimassojen kanssa, 63607 kemiallisen massan osuutta voidaan pienentää. Lopputuloksena saadaan paperia, jonka laatu ja ominaisuudet ovat entiset, mutta valmistuskustannukset alemmat. Uutepitoisuus pienenee olennaisesti, mikä on tärkeätä absorptiokyvyltään ja vaaleusstabiliteetiltaan hyvän paperin saamiseksi sekä edullista hartsikerrostumien välttämiseksi ennen kaikkea paperin valmistuksessa. Edelleen saadaan voittoa talteensaa-tujen kemikaalien muodossa. Vähimmän tärkeätä ei ole se huomattava parannus, joka saavutetaan ympäristöön nähden esillä olevaa keksintöä sovellettaessa.

Il

Claims (7)

13 63607

1. Menetelmä selluloosamassan valmistamiseksi saantoalueella 65-95 % lahtien pienennetystä, pestystä lignoselluloosa-aineksesta, kuten puuhakkeesta, sahanpurusta tai sentapaisesta joko höyryllä lämmittämällä tai lievästi liuentamalla delignifioimisaineiaen läsnäollessa tai sekä höyryllä lämmittämällä että lievästi liuentamalla delignifioimisaineiden läsnäollessa tunnettuun tapaan ja niin kauan, että haluttu massan saanto on saavutettu, kuiduttamalla käsitelty aines paineessa tai paineetta yhdessä tai kahdessa vaiheessa levyjauhimissa tai muissa pienennetylle selluloosa-ainekselle sopivissa kuidutuslaitteissa, laimentamalla ja jäähdyttämällä ainesta ennen ensimmäistä kuidutusta, sen kuluessa tai sen jälkeen, jota seuraa sihtaus ja veden poisto, samalla kun raskasmetalleja erotetaan kompleksina sidotussa vesiliuoksessa muodossa, minkä jälkeen saatu selluloosa-aines valkaistaan yhdessä tai kahdessa vaiheessa, ensisijaisesti nk. ligniiniä säilyttävää valkaisua käyttäen, hapettavilla ja/tai pelkistävillä valkaisuaineilla, sekä johdetaan jokaista valkaisuvaihetta seuraavaan sakeutukseen, tunnettu siitä, että jäähdytetty valkaisujäteliemi, jonka pH on 6-12, mieluimmin 6,5-10, palautetaan laimennus- ja jäähdytys-nesteeksi, ja että valkaisujäteliemi tämän käytön jälkeen regeneroidaan kokonaan tai osittain yhdessä talteenotettujen nesteiden ja jätelienten kanssa niihin sisältyvien kemikaalien ja polttoaine-arvon talteenottamiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäisestä kuidutuslaitteesta tulevaa ainesta käsitellään hydrosyklonissa jatkuvasti lisätyn laimentavan ja jäähdyttävän valkaisujäteliemen läsnäollessa, johon tarvittaessa lisätään sopivaa pH-säätävää liuosta, minkä jälkeen näin saadun selluloosa-aineksen annetaan reagoida valkaisujäteliemen kanssa määrätyn ajan ennen kuin sitä joko käsitellään toisessa kuidutusyksikössä tai johdetaan suoraan sihtiosastoon.

3· Patenttivaatimusten 1-2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että laimennus- ja jäähdytysnesteenä käytettyyn valkaisu-jäteliemeen sitä paitsi on lisätty tuoreita valkaisukemikaaleja. Patenttivaatimusten 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että laimennus- ja jäähdytysnesteenä käytetty valkaisujäteliemi regeneroidaan yhdessä keittojäteliemen kanssa. 14 63607

5. Patenttivaatimusten 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuitulietteeseen lisätään komplekseja muodostavia aineita sen kulkiessa sihtiosastolta sakeutusosastolle ennen valkaisua.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäisen valkaisuvaiheen sakeutuk-sesta tulevaa kuitulietettä valkaistaan lisäksi pelkistävillä tai hapettavilla valkaisuaineilla kuten ditioniitilla (hydrosulfiitilla esim. Na2S20jj · 2^0), rikkidioksidilla, bisulfiitilla, sulfiitilla, hydroksyyliamiinilla, hydratsiinilla, tiokarbamidilla tai tioglyko-lihapolla tai vastaavasti vetyperoksidilla, natriumperoksidilla, peretikkahapolla, hapella tai otsonilla.

1. Förfarande för framställning av cellulosamassa i utbytesom-rädet 65-95 % utgäende frän sönderdelat, tvättat lignocellulosa-material säsom vedflis, sägspän eller liknande genom ettdera äng-uppvärmning eller mild uppslutning i närvaro av delignifierings-medel eller bäde dnguppvärmning och mild uppslutning i närvaro ay delignifieringsmedel pä känt sätt och under en tidsperiod tills önskat massautbyte erhällits, tryck- eller trycklös defibrering i ett eller tvä steg av det behandlade materialet i skivraffinörer eller andra för sönderdelat cellulosamaterial lämpliga defibre-ringsanordningar, spädning och kylning före, under eller efter första defibreringen av materialet följt av silning och avvattning, under samtidig ayskiljning ay tungmetaller i komplexbunden vatten-löslig form, yarefter det erhällna cellulosamaterialet utsätts för blekning i ett eller tvä steg, företrädesyis genom s.k. lignin-beyarande blekning, medelst oxiderande och/eller reducerande blek-medel samt leds tili en varje bleksteg följande avvattning, kännetecknat av att nedkyld blekavlut med ett pH av 6-12, företrädesyis 6,5-10, äterförs säsom späd- och kylvätska, och att blekavluten efter denna användning helt eller delvis rege-nereras tillsammans med uppsamlade vätskor och avlutar för äter-yinning av i dem befintliga kemikalier och bränslevärde. Il: