FI66660B - Foerfarande och anordning foer framstaellande av mekanisk massa - Google Patents

Description

1 66660

Menetelmä ja laitteisto mekaanisen massan valmista-r miseksi Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 5 1 johdannon mukainen menetelmä. Keksinnön kohteena on myös tämän menetelmän soveltamiseen käytettävä laitteisto.

Paperimassa lajitellaan tai puhdistetaan perinteisesti erittäin laimeana vesikuituseoksena. Menetelmiä tunnetaan useita, joista tavanomaisin tällä 10 hetkellä käytössä oleva on ns. pyörrepuhdistuslajittelu. Tämä pyörrepuhdistuslajittelu perustuu veteen suspen-doitujen hiukkasten erilaiseen tiheyseroon, mutta ennen kaikkea ns. muotokerroineroon, joka vaikuttaa partikke-leiden virtausvastukseen väliaineessa eri lailla.

15 Tavanomainen kivihiomaprosessi, jota varten pyörrepuhdis-tuslajittamo alun perin on kehitetty, tuottaa suurehkon määrn tikkuja, kuitukimppuja ja muita ei-haluttuja partikkeleita.

Nyt myöhemmin muunlaisen mekaanisen massanvalmis-20 tuksen yleistyttyä - joita massoja valmistetaan ns. levyjauhimilla ja joita yleisesti kutsutaan esim. termohierremassoiksi, hierremassoiksi, kemitermohierre-massoiksi tai näiden yhdelmiksi - näiden valmistuksen yhteydessä syntyy huomattavasti pienempiä määriä 25 mainittuja kuitukimppuja, tikkuja ym. erotettavaa materiaalia. Kuitenkin koko käsiteltävä massamäärä on sama kuin aikaisemmissa kivihiomaprosesseissa. Tämän vuoksi joudutaan myös hierreprosesseissa samansuuruisiin laiteinvestointeihin ja energian käyttöön kuin aikaisemmis-30 sa hiomaprosesseissa pyörrepuhdistuslaitosten suhteen, vaikka poistettavat, ei-toivotut partikkelit ovat massa-määrältään huomattavasti pienempiä kuin aikaisemmissa prosesseissa.

Nyt uudet hierreprosessit ovat muuttuneet 35 useimmiten 2-vaiheisiksi, ja voidaan kuvitella myös useampivaiheisten prosessien käyttöä. Vaiheiden luku- 2 66660 määrä edesauttaa lopullisen massan yhä suurempaa puhtautta. Kuitenkin jo ns. ensimmäisessä hierrejauhinvaiheessa saadaan suuri osa kuiduista fibrilloiduksi ja lopulliseen toivottuun muotoonsa. Tyypillisesti yhdessä tai 5 useammassa seuraavassa vaiheessa tapahtuu edelleen tikku-pitoisuuden ja kuitukimppujen pienenemistä näiden muuttuessa kuiduiksi ja edellisessä jauhatusvaiheessa saatujen kuitujen edelleen fibrilloitumista, mutta myös ei-toivottua katkeamista sekä lyhyiden kuitujen 10 muodostumista.

Periaatteessa on mahdollista rakentaa hierre-laitos, jossa on useita vaiheita ja joka ei vaadi lainkaan lajittelulaitosta. Tästä seuraa kuitenkin se haittapuoli, että vaadittava investointi on suuri, 15 prosessin häiriöt, jotka syntyvät ensimmäisessä vaiheessa, tyypillisesti vahvistuvat seuraavissa vaiheissa ja prosessin hallinta käy entistä vaikeammaksi. Lisäksi pitkäkuitufraktio tuhoutuu sitä enemmän, mitä useampia sellaisia vaiheita laitoksessa on, joiden läpi 20 materiaali joutuu kulkemaan. Esim. tyypilliset uudet termohierrelaitokset ovat kehittyneet siihen suuntaan, että jauhatus tapahtuu paineisessa tilassa, minkä jälkeen kuidut erotetaan syntyneestä höyrystä ja höyry käytetään tyypillisesti puhtaaksi höyryksi muutettuna, 25 paperikoneen kuivausosassa kuivaushöyrynä.

Nyt olemme havainneet, että kuitujen, kuitu-kimppujen ja tikkujen erotus toisistaan voidaan vastoin aikaisempaa käytäntöä suorittaa myös kaasu-faasissa, edullisesti höyryssä.

30 Tämä höyryn ja kuidun erotus yleensä tehdään höyry-faasisykloneissa, joissa tapahtuu ns. täydellinen höyryn ja kuidun erottuminen. Tyypillinen täydellinen erottuminen on sitä suuruusluokkaa, että tonnissa höyryä on enää muutamia kymmeniä tai satoja milligrammoja 35 kuituja jäljellä. Nyt olemme erilaisia erotuslaitteita 3 66660 tutkiessamme havainneet, että tämä erotus voidaan tehdä myös halutulla tavalla epätäydellisestä.

Edelleen olemme havainneet, että tämä erotus voidaan tehdä säädettäväsii.

5 Tämä merkitsee sitä, että kevyemmät, jo fibrilloituneet kuitupartikkelit,. jjoiden muotokerroin on sellainen, että pintakitkan vastuskerroin muodostuu suureksi, saadaan jäämään erottumatta höyrystä, kun taas ei-toivotut partikkelit, jotka ovat tikkuja, kuitukimp-10 puja tai painavampia partikkeleita, voidaan erottaa tästä.

Tämä saadaan keksinnön mukaan aikaan esim. käyttämällä sellaista erotuslaitetta, jossa ei käytetä käyttövoimana paine-eroa, kuten tavanomaisissa syklo-15 neissa, vaan jossa erotus perustuu mekaaniseen keskipakovoimaan. Sovellettaessa tällaista erotuslaitetta kaasu-faasissa jauhatusvaiheiden välissä voidaan seuraavaan jau-hatusvaiheeseen syöttää vain ei-toivotut partikkelit, jotka kaipaavat jatkojalostusta, ja ottaa hyväksyttävät kuidut 20 ilman jatkojauhatusta talteen.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön mukaiselle laitteistolle on puolestaan 25 ominaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja. Niinpä voidaan säästää energiankulutuksessa, koska massavirta seuraaviin jauhimiin pienenee olen-30 naisesti, ja minimoida niiden kuitujen katkeaminen, jotka jo ovat saavuttaneet halutun jauhatusasteen.

Keksinnön mukainen prosessi ei myöskään välttämättä tarvitse enää jäljempänä seuraavaa tyypillistä, vesi-vaiheessa tapahtuvaa erottelua, ja se kuluttaa minimi-35 määrän vettä. Sovellettaessa tällaista prosessia myynti- 66660 massan valmistamiseen ei välttämättä tarvita lajittelu-vettä lainkaan, vaan hyväksytyt kuitufraktiot voidaan ottaa talteen, kuivata ja pakata myyntimassaksi sellaisenaan ilman vesivaiheessa tapahtuvaa tavanomaista 5 lajittelua.

Keksintöä ryhdytään seuraavassa lähemmin tarkastelemaan oheisten piirustusten avulla.

. Kuvio 1 esittää kaaviollisesti keksinnön mukaisen laitteiston suoritusmuotoa, jossa kuidut 10 lajitellaan kaasufaasissa ennen 2. hiertämisvaihetta.

Kuvio 2 esittää kaaviollisesti keksinnön mukaisen laitteiston suoritusmuotoa, jossa kuidut lajitellaan hiertämisvaiheen jälkeen ja ei-hyväksytty jae palautetaan hiertimen syöttöön.

15 Keksinnön mukainen prosessi toteutetaan esim.

periaatteessa seuraavasti:

Kuvion 1 mukaisessa ratkaisussa esipestyä haketta syötetään jatkuvana virtana johdon 1 kautta sulkusyöttimeen 2 ja siitä edelleen höyrytyskammioon 3.

20 Tästä hakevirta johdetaan sulkusyöttimen pystykana-van 5 ja syöttimen 6 kautta I-vaiheen jauhimeen 7.

Tästä hierre syötetään johtoa 8 pitkin erotuslaitteeseen 9, josta hyväksytyt kuidut poistetaan johdon 10 kautta suoraan lopulliseen kuidunerotussykloniin 16. Ei-25 hyväksytyt kuidut puolestaan siirretään johdon 11 ja syöttimen 13 kautta II-vaiheen jauhimeen 14, josta toiseen kertaan jauhetut kuidut siirretään johdon 15 ..kautta samoin sykloniin 16. Syklonin l6 yläpäästä höyry poistetaan johdon 17 kautta, kun taas erotetut 30 kuidut syötetään syklonin 16 alapäähän kytketyn, paineen pitävän syöttimen l8 kautta valmiina hierremassana ulos putkesta 19.

Kuvion 2 mukainen ratkaisu poikkeaa kuvion 1 mukaisesta sikäli, että siitä puuttuu II-vaiheen jauhin.

35 Tästä syystä ei-hyväksytyt kuidut palautetaan erotuslait-teen 9 alapäästä johdon 12 ja syöttimen 6 kautta ainoalle 66660 5 jauhimelle 7 (joka vastaa kuvion 1 mukaista I-vaiheen jauhinta 7) uutta kierrätystä varten. Kuvion 1 ratkaisun mukaisesti hierre syötetään johtoa 8 pitkin ero-tuslaitteeseen 9, josta hyväksytyt kuidut poistetaan 5 johdon 10 kautta sykloniin 16.

Keksinnön mukaisessa prosessissa käytettävän mekaanisen erotuslaitteen 9 erotuskykyyn voidaan kierrosnopeutta säätämällä vaikuttaa siten, että vain ei-hyväksytyt kuitukimput ja tikut joutuvat uudelleen 10 jauhatukseen, joko edelliseen jauhimeen 7 (kuvio 3) tai seuraavaan jauhimeen 14 (kuvio 2), kun taas hyväksytyt kuidut voidaan poistaa prosessista.

Seuraavia jauhatusvaiheita, samoin kuin välierottimia, voi luonnollisesti olla useampiakin.

15 Seuraavat esimerkit havainnollistavat keksinnön mukaista menetelmää ja laitteistoa.

Taulukossa 1 on esitetty massan ominaisuudet I-ja II-vaiheen jälkeen. Tästä taulukosta voidaan todeta, että karkea massajae, joita pidätti 28 meshin 20 viira, oli I-vaiheen jälkeen 51,2 %, II-vaiheen jälkeen 17,5 %· Samoin havaitaan, että tikkuluku I-vaiheen jälkeen oli 6,22 %, II-vaiheen jälkeen vain 0,28 %.

Esitetyt tulokset liittyvät kahdessa tuotantolinjassa A ja B saatuihin mittauksiin.

25 TAULUKKO 1 jauhin- tikku- (28 ( 48 omiriäis- vaihe CFS luku mesh me sh ( 200 ( 200 energian kulutus (ml) ^ino-flfraino-$foaino-$^ino-7Qfoaino-%) (kWh/t) 30 A/I 348 6,22 51,2 13,6 3,2 24,2 1.400 A/II 76 0,28 17,5 20,5 8,6 33,2 800 •EVI 352 5,53 50,7 13,6 3,1 24,4 1.350 tyll 103 0,80 44,9 13,5 4,0 28,2 700 35 Edelleen havaitaan taulukosta 1, että erittäin 6 66660 hienojakoisen materiaalin määrä, joka menee läpi 200 meshin viiralta, oli 24,2 % I-vaiheen jälkeen ja 33,2 % II-vaiheen jälkeen. Yleisesti voidaan katsoa, että tämä erittäin hienojakoisen materiaalin määrän nousu 5 on epätoivottavaa.

Sama koe suoritettiin toisella jauhinlinjalla. jossa 28 meshiä suurempia kuituja oli I-vaiheen jälkeen 50,7 % ja II-vaiheen jälkeen 44,9 %» ja vastaavaan aikaan läpi 200 meshin viiralta meni I-vaiheen jälkeen 10 24,4 % ja II-vaiheen jälkeen 28,2 % kuitumäärästä.

Samassa kokeessa tikkuluku I-vaiheen jälkeen oli 5,53 ja II-vaiheen jälkeen 0,8. Tällä jauhinlinjalla nähdään, että pääosa materiaalista oli jauhautunut lähes riittävään hienouteen jo I-vaiheessa ja toisen 15 vaiheen toiminta voidaan pääosin katsoa turhaksi koko materiaalille. Tässä tapauksessa, jossa I-vaihe toimi näin edullisesti ja II-vaihe suhteellisesti näin epäedullisesti, II-vaiheen kuitenkin kuluttaessa 35 % kokonaisenergiankulutuksesta, havaitaan, 20 että sovellettaessa vaiheiden välistä kuitujen ja tikkujen fraktiota, saavutetaan merkittäviä energian ja pääoman säästöjä, Tyypillisesti termohierrelaitokses-sa on joko sama määrä II-vaiheen jauhimia kuin I-vaiheen jauhimia tai kaksi I-vaiheeen jauhinta syöttää yhtä II-25 vaiheen jauhinta. Jos tällainen laitos konstruoidaan uudelleen siten, että I-vaiheiden jälkeen on kaasu-faasilajittelu, päästään helposti siihen, että 4, 5 tai 6 I-vaiheen jauhinta syöttää kaasufaasilajittelun jälkeen vain yhtä tai kahta II-vaiheen jauhinta.

30 Havaitaan, dttä pääomansäästö voi olla suuruus luokkaa 20-30 % ja energian säätö puolestaan luokkaa '30 - 35 %.

Mainittakoon, että kokeellisesti on todettu, että jos karkea massajae on 33...67 % ja sopivimmin 35 n. 50 % koko fraktioitavasta ainemäärästä, päästään taloudellisesti ja teknisesti edulliselle toiminta-alueelle .

Claims (10)

1. Menetelmä kuumahierteen valmistamiseksi selluloosapitoisesta raaka-aineesta, kuten puuhakkeesta, 5 jonka menetelmän mukaan raaka-aine johdetaan esikäsittelyäsiiaan (3) esim. paineenalaiseen höyrytyskammioon, ja tarvittavien syöttimien (2, 4, 6; 13) kautta ainakin yhteen jauhimeen (7; l4), jossa 10 raaka-aine kuidutetaan, jauhatustuloksena saatu kuituaines johdetaan prosessin etenemissuunnassa lopulta erotus-sykloniin (16) tai sentapaiseen, jossa höyry poistetaan ja josta valmis kuituaines johdetaan 15 ulos, tunnettu siitä, että ensimmäisestä jauhimesta (7) tuleva, höyryn mukana liikkuva kuituaines jaetaan höyry-faasissa paineessa 100...500 kPa erotuslaitteessa 20 (9) kahteen fraktioon, nimittäin hyväksyttäviä kuituja käsittävään ensimmäiseen fraktioon ja karkeita kuituja, tikkuja ja kuitukimppuja sisältävään toiseen fraktioon, ensimmäinen fraktio johdetaan suoraan erotus-25 sykloniin (16) ja toinen fraktio syötetään ainakin yhteen jauhimeen (7; 14) uutta jauhatusta varten.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa sovelletaan yksivaiheista jauhatusta, tunnet- 30. u siitä, että toinen fraktio kierrätetään erotus- laitteesta (9) takaisin ainoaan jauhimeen (7) uudelleen-jauhatusta varten (kuvio 2).

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa sovelletaan useampivaiheista jauhatusta, 35 tunnettu siitä, että toinen fraktio johdetaan erotuslaitteesta (9) tätä fraktiota varten tarkoitettuun 8 66660 ainakin yhteen seuraavaan jauhimeen (14) 1isäjauhatusta varten.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että erotuslaitteena käytetään 5 keskipakovoimaan perustuvaa mekaanista lajitinta (9).

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään paine-erolla toimivaa syklonityyppistä erotuslaitetta.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän 10 soveltamiseen käytettävä laitteisto kuumahierteen valmistamiseksi selluloosapitoisesta aineesta, joka laitteisto käsittää esikäsittelyastian (3), ainakin yhden jauhimen (7; 14), - syöttölaitteet (4, 5, 6) ainevirran syöttämiseksi 15 ainakin yhteen jauhimeen (7), erotussyklonin (16) tai sentapaisen höyryn poistamiseksi, ensimmäisen syöttöjohdon (8, 10) jauhetun kuituaineksen syöttämiseksi jauhimesta (7) 20 erotussykloniin (l6),ja poistolaitteen (18) valmiin hierteen ulosjoh-tamiseksi erotussyklonista (l6), tunnettu syöttöjohtoon (8, 10) ainakin yhden jauhimen 25 (7) ja erotussyklonin (l6) väliin kytketystä, keskipakovoimaan perustuvasta, paineenalaisesta erotuslaitteesta (9), joka on sovitettu jakamaan höyryn mukana liikkuva kuituaines kahteen fraktioon, nimittäin hyväksyttäviä 30 kuituja käsittävään ensimmäiseen fraktioon ja karkeita kuituja, tikkuja ja kuitukimppuja sisältävään toiseen fraktioon, ja toisena syöttöjohdoda (11; 12) toisen fraktion syöttämiseksi ainakin yhteen jauhimeen (7; 14) 35 uutta jauhatusta varten. 9 66660

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laitteisto, johon kuuluu yksi jauhin (7), tunnettu erotuslaitteen (9) ja jauhimen (7) toisiinsa yhdistävästä syöttöjohdosta (12) toisen fraktion uudelleen- 5 kierrätyksen aikaansaamiseksi (kuvio 2).

7 66660

8. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laitteisto, johon kuuluu ainakin kaksi jauhinta (7; 1*0, tunnettu erotuslaitteen (9) ja ainakin yhden seuraa-van jauhimen (1*0 toisiinsa yhdistävästä syöttöjohdosta 10 (11) toisen fraktion syöttämiseksi kyseiseen seuraavaan jauhimeen (1*0 (kuvio 1).

9. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että erotuslaitteena on mekaanisesti aikaansaadulla keskipakovoimalla toimiva erotus- 15 laite (9), jonka keskipakovoima on säädettävissä kerros-nopeuden avulla.

10. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että erotuslaitteena on paine-erolla toimiva syklonityyppinen erotuslaite, joka käsit- 20 tää yhden syklonin tai useampia sykloneita, jotka ovat halutun erotustehokkuuden aikaansaamiseksi rinnan- tai sarj aankytketyt. 10 66660