FI66925B

FI66925B - Foerfarande foer behandling av vedflis

Info

Publication number: FI66925B
Application number: FI781289A
Authority: FI
Inventors: Jonas Arne Ingvar Lindahl
Original assignee: Mo Och Domsjoe Ab
Priority date: 1977-05-02
Filing date: 1978-04-25
Publication date: 1984-08-31
Also published as: US4599138A; NO781509L; FI66925C; FR2389712A1; NO150806B; SE416481B; NO150806C; SE7705073L; DE2818320A1; NZ187004A; FI781289A; BR7802733A; AU498867B1; JPS53139801A; DE2818320B2; JPS6231110B2; FR2389712B1

Description

Ι·Γ··^··—1 r i KUULUTUSJULKAISU , , Q 0 r· 4£Τφ ^ ^ UTLÄCGNINGSSKIUFT 6 6 925 •*«35? (45) Fnt::.; c.cddclnt ^ T ^ (51) KvJk./Ihlo} D 21 C 1/06 SUOMI—FINLAND (21) 781289 (22) Hilwmliylhil—AwWiiilnp<i| 25.0^.78 (23) AJkuptiv·—GIWgfcMdag 25.0^.78 (41) TMm lulkMal — Khrtt offtmNg 03.11.78 rt— «h mhuntynta. <*> 22S?Srd!iSiÄÄ5m 3'-08.84 (32)(33)(31) Ι*η«Ι·»Τprior** 02.05.77 Ruotsi-SverIge(SE) 7705073-0 (71) Mo och Domsjö Aktiebolag, Fack, S-891 01 örnsköldsvik, Ruotsi-Sver ige(SE) (72) Jonas Arne Ingvar Lindahl, Domsjö, Ruotsi-Sverige(SE) (7^) Oy Kotster Ab (5^) Menetelmä puuhakkeen käsittelemiseksi -Förfarande för behandling av vedflis

Keksinnön kohteena on menetelmä puuhakkeen käsittelemiseksi raskasmetallien ja hartsin poistamiseksi puuaineesta sekä laite tämän menetelmän toteuttamiseksi.

Valmistettaessa massaa kemiallista ja/tai mekaanista tietä lignoselluloosa-aineesta, esim. puuhakkeesta, vaikuttavat puun sisältämät raskasmetallit kuten Fe, Mn ja Cu, häiritsevästi valmistusprosessiin. Niissä korkeissa lämpötiloissa, joita käytetään ligniinin poistossa, kuidutettaessa ja raffinoitaessa, aikaansaa raskasmetallien läsnäolo selluloosa-aineen hajoamista ja huonontunutta valkoisuutta ja lujuutta. Lisäksi peroksidivalkaisimien hajoaminen kiihtyy ja raskasmetallit muodostavat värillisiä komplekseja lig-niinikomponenttien kanssa. Näiden haittojen estämiseksi on tunnettua lisätä selluloosa-aineeseen kompleksinmuodostajia, kuten dietyleeni-triamiinipentaetikkahappoa (DTPA), etyleenidiamiinitetraetikkahappoa (EDTA), nitriilitrietikkahappoa (NTA), magnesiumkomplekseja ja fosfaatteja, jotka kompleksinmuodostajat sitovat raskasmetallit ja ne voidaan suurimmaksi osaksi erottaa selluloosa-aineesta siten, että ne 2 66925 liukenevat valmistusprosessissa kiertäviin vesiliuoksiin. Niinpä esimerkiksi amerikkalaisessa patentissa 3 023 140 kuvataan menetelmä haketikkumassan valmistamiseksi useassa vaiheessa, jolloin lisätään kompleksinmuodostajia ja peroksidivalkaisimia yhdessä tai useammassa raffinointivaiheessa.Lignoselluloosa-aineen kompleksinmuodostajien lisääminen tuo kuitenkin tullessaan useimmiten sen haitan, että saadaan hyvin laimeita kompleksinmuodostajien liuoksia,joita on vaikea hajoittaa esimerkiksi biologisesti puhdistamalla ennen laskemista pur-kuvesistöön, mikä koskee kaikkia massanvalmistusmenetelmiä.

Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa edellämainitut haitat. Tämän mukaisesti on keksinnön kohteena menetelmä puuhakkeen käsittelemiseksi raskasmetallien ja hartsin poistamiseksi ennen jälkeentule-vaa ligniininpoisto- tai kuidutuskäsittelyä, jolloin hake pestään, puristetaan, kyllästetään mahdollisilla ligniininpoistokemikaaleil-la ja kuumennetaan ennen ligniininpoisto- ja/tai kuidutuskäsittelyä. Keksinnölle on ominaista, että hake puristamisen jälkeen kyllästetään liuoksella, joka sisältää kompleksinmuodostajia alkalin lisäksi sekä aineen raskasmetalli-ionien pelkistämiseksi, ja että tämä liuos erotetaan kuumennetusta hakeaineesta ennen ligniininpoisto- tai kuidutuskäsi tte lyä.

Sovellettaessa keksinnön mukaista menetelmää on edelleen erityisen edullista säätää alkalin määrää kyllästysliuoksessa niin että poispuristetun ja erotetun nesteen pH on väliltä 4,0 - 9,5, edullisesti väliltä 5,0-7,5, sekä että kompleksinmuodostajan määrä kyllästysliuoksessa on vähintään 0,05 % puuhakkeen kuivapainosta.

Erityisen edullista on myös käyttää SC^ kyllästysliuoksessa pelkistimenä raskasmetalli-ioneille ja että tällöin SC^-määrä nousee enintän 3 %:iin puuhakkeen kuivapainosta.

Kyllästämisen jälkeen lämmitetään keksinnön mukaisesti puuhake edullisesti suljetussa reaktioastiassa vähintäin 50°C:n ja enintäin 170°C:n lämpötilaan ajassa l:stä 60 minuuttiin, minkä jälkeen kuumennettu hakeaines puristetaan vähintäin 40 %:n kuiva-ainepitoisuuteen, jolloin poispuristettua kyllästysnestettä jatkuvasti poistetaan. Tällöin poispuristettu neste sisältää mm. kompleksisidottuja raskasmetalli-ioneja, hartseja ja muita uutosaineita mutta ei vapaata S02, edellyttäen, että SOj-lisäys kyllästysliuokseen on optimoitu keksinnön menetelmän mukaisesti.

3 66925

Puristamisen jälkeen vähintäin 40 %:n kuiva-ainepitoisuuteen voidaan kuituainetta edullisesti käsitellä paineastiassa (keittimes-sä) höyryllä ja/tai paineilmalla lämpötilassa väliltä 20-180°C

1-15 minuutin ajan, edullisesti 2-5 minuuttia, ennen kuin se viedään edelleen kuidutukseen ja raffinointiin kiekkojauhimessa tai ruuvi-kuiduttimessa, joka on kauppanimellä FROTAPULPElP^ myytävää tyyppiä.

Jos paineastian paineistamiseen käytetään ainoastaan paineilmaa, voidaan kuivuttaminen suorittaa alemmassa lämpötilassa kuin on mahdollista höyryä käytettäessä.

Vaihtoehtoisesti voidaan myös vähintäin 40 %:n kuiva-ainepitoisuuteen puristettu puuhake kuiduttaa suoraan saattamatta sitä edellä mainittuun paineastiakäsittelyyn, mikä tietyissä tapauksissa on osoittautunut edulliseksi.

Senjälkeen kun puuhake on puristettu vähintäin 40 %:n kuiva-ainepitoisuuteen, samanaikaisesti kun poispuristettu kyllästysneste on poistettu, voidaan hake kyllästää tai keittää sinänsä tunnetulla tavalla sopivalla keittonesteellä, kuten esimerkiksi happamalla sul-fiittikeittohapolla, bisulfiitti- tai sulfiittikeittohapolla, val-kolipeällä sulfaattikeittoa varten tai natriumhydroksidilla happi-kaasu-ligniininpoistoa varten. Keksinnön mukaisesti käsiteltyä puuhaketta voidaan siis toisin sanoen keittää jokaisen tunnetun menetelmän mukaisesti.

Tämän keksinnön erään toisen edullisen suoritusmuodon mukaisesti valkaistaan höyryllä ja/tai paineilmalla paineastiassa käsitelty aine samanaikaisesti kuidutuskäsittelyn kanssa kiekkojauhimessa. Tällöin viedään valkaisuainetta kiekkojauhimeen edullisesti sillä tavalla, että sen sekoittuminen kuituaineen kanssa tapahtuu lähellä jau-hinkiekkojen kehää ja näiden keskustassa vähintään etäisyydellä, joka vastaa 1/3-osaa jauhinkiekon säteestä. Valkaisuaine voi käsittää ns. ligniiniä säilyttäviä valkaisukemikaaleja, kuten esimerkiksi peroksi-deja jossakin muodossa. Erityisen sopivaa on käyttää vetyperoksidia yhdessä natriumhydroksidin, natriumsilikaatin ja mahdollisesti magnesiumsulfaatin kanssa. Käytettäessä natriumsilikaattia on varsin sopivaa lisätä tämä erikseen jauhinkiekkojen kehällä tai etäisyydellä, joka on korkeintaan 200 mm näiden kehältä, sekä johtaa muut val-kaisukemikaalit jauhinkiakoja keskustaan tai etäisyydelle keskustasta, joka vastaa korkeintaan 1/4-osaa jauhinkiekon säteestä. Tällä tavalla rajoitetaan kovan silikaattipäällysteen mahdollista muodostumista jauhinkiekkojen pinnalle.

4 66925

Sovellettaessa tätä keksintöä vähenevät alussa mainitut, tunnettua tekniikkaa rasittavat haitat huomattavasti. Eräs erityinen etu, joka saavutetaan tällä keksinnöllä on, että nesteen, joka sisältää kompleksinmuodostajia ja uuttoaineita, tilavuus pienenee huomattavasti, mistä on seurauksena pienemmät kustannukset ympäristön suojelutoimenpiteitä varten. Muuan lisäetu on, että valkaistaessa mekaanista tai kemimekaanista massaa ei tarvitse sijoittaa pääomaa erilliseen valkaisimoon. Tämän keksinnön soveltaminen tekee edelleen mahdolliseksi valmistaa valkoista ja lujaa massaa vähemmällä energian kulutuksella kuin on ollut mahdollista aikaisemmin tunnetulla tekniikalla. Valmistetulla massalla on lisäksi paperin valmistuksessa osoittautunut olevan hyvä käsiteltävyys hyvän vedenpoiston, hyvän arkin muodostuksen ja hyvän pintatasaisuuden muodossa. Edut, mitä valkoisuuteen, lujuuteen ja energian kulutukseen tulee keksinnön mukaisesti suoritetuilla toimenpiteillä, ovat sen lisäksi yllättäviä.

Sopivia kemikaaleja keksinnön mukaista kyllästysliuosta var-tenovat bisulfiitti- ja/tai sulfiittityyppiset pelkistimet sekä alkali, kuten esimerkiksi natrium- tai kaliumhydroksidi. Voidaan myös käyttää sellaisia pelkistimiä kuin natrium- tai sinkkiditioniitti, boorihydridi, tioglykolihappo, etanoliamiini ja hydroksyyliaraiini. Sopivia kompleksinmuodostajia ovat DTPA, EDTA ja NTA sekä magnesium-kompleksit ja fosfaatit. Myös natriumglukonaattia, natriumheptonaat-tia tai heterosyklisiä amiineja, kuten esimerkiksi dipikolyyliamii-nia (DPA) voidaan käyttää kompleksinmuodostajina.

Keksinnön kohteena on myös laitteisto menetelmän toteuttamiseksi. Laitteiston pääasiallinen toiminta käy ilmi kuviosta 1 sekä selostuksesta esimerkissä 1.

Keksintöä valaistaan seuraavilla suoritusesimerkeillä.

Esimerkki 1

Eräässä koelaitoksessa, joka esitetään kaavamaisesti kuviossa 1, hakattiin kuusipöllejä hakkeeksi, jonka keskipituus oli n.25 mm, keskileveys n. 20 mm ja keskipaksuus n. 3 mm. Hake pestiin vedellä n. 85°C:ssa hakepesussa 1. Hakepesun 1 jälkeen hake kuljetettiin haketaskuun 2, jonka alapäähän on yhdistetty ruuvisyötin 3. Ruuvisyö-tinta 3 voidaan verrata jatkuvatoimiseen ruuvipuristiraeen. Hakkeen kulkiessa ruuvisyöttimen 3 läpi hake puristuu niin, että liika neste puristuu ulos ruuvisyöttimen rei'ityksen ja putken 4 läpi. Ruuvisyöttimen poistoaukko on yhdistetty pystysuoraan kyllästysastiaan 5, jossa on kaksi ruuvia 6 hakkeen kuljettamista varten. Kokeessa syötettiin 5 66925 johdon 7 kautta kyllästysastiaan 0,2 % DTPA, 1 % NaHSO^ ja 0,5 %

NaOH. Kemikaalit on laskettu 100-%ssina ja vastaava annostus on annettu prosentteina absoluuttisen kuivasta puusta. Hakkeen paisuessa kyllästysastiassa imeytyi jokaiseen kg:n kuivaksi ajateltua haketta n. 1 1 liuosta. Lisäksi seurasi mukana n. 0,3 1 kyllästysnes-tettä puuhakkeen pinnalla. Annettujen kemikaalien väkevyydet (g/1) liuoksissa olivat sovitetut siten, että edellä mainitut pitoisuudet imeytyivät hakkeeseen. Kyllästetyllä hakkeella täytettiin senjälkeen reaktioastia 8, jossa lämpötila pidettiin n. 90°C:ssa höyryvaipan 22 avulla. 10 minuutin kuluttua vietiin käsitelty hake toiseen ruu-visyöttimeen 9, jossa on suppilomaiseksi muotoiltu poistoaukko paineastiaan 11 ja jonka syöttöruuvilla on tätä syöttöaukkoa kohti kasvava nousu, niin että muodostuu paineastian 11 ylipainetta vastaan tiivistävä haketulppa. Lisäksi ruuvisyötin 9 on varustettu kartiomai-seksi muotoilulla, hydraulisen sylinterin 21 avulla painekuormitetul-la uppomännällä hakeaineksen tiivistämistä ja kokoonpuristamista varten. Kulun aikana ruuvisyöttimen 9 läpi puristui nestettä pois 3 n. 1,3 m tonnia kohti haketta, mikä neste johdettiin pois putken 10 kautta. Neste sisälsi tuotteita, joita muodostui reaktioissa lisättyjen kemikaalien ja puun orgaanisten ja epäorgaanisten aineiden välillä. Ennenkaikkea puristui pois kompleksisidottuja raskasmetalli-ioneja, mikä myös selvästi käy ilmi seuraavasta vertailusta (taulukko 1)hakkeen, jota on käsitelty keksinnön mukaisesti, ja hakkeen välillä, jota ei ole käsitelty ollenkaan. Nesteen 10 pH oli 7,9 eka vapaan rikkidioksidin pitoisuudesta voitu havaita jälkeäkään.

Taulukko 1

Fe, SCAN-C 13:62 mukaisesti (mg/kg) 120 58

Mn, SCAN-C 14:62 mukaisesti (mg/kg) 77 32

Cu, SCAN-C 12:62 mukaisesti (mg/kg) 2 1

Kuten näkyy, oli keksinnön mukaisesta käsitellystä seurauksena raskasmetallipitoisuuden voimakas aleneminen hakkeessa. Hakkeeseen jäljelle jääneet raskasmetalli-ionit olivat lisäksi kompleksiin sidottuja. Poistoaukko ruuvisyöttimessä 9 on, kuten edellä mainittiin, kytketty paineastiaan 11, jossa haketta kuumennettiin kyllästetyllä höyryllä 12 95°C:seen n. 3 minuutin aikana. Lämpötilan säätämistä varten lisättiin johdon 19 kautta paineilmaa. Paineastian pohjalla 6 66925 on kuljetusruuveja 13, jotka syöttävät hakkeen levyjauhimen 14 jauha tus karriini on keskustaan. Levyjauhimessa 14 kuidutettiin ja jauhettiin hake niin, että saatiin yksittäisiä kuituja. Puolta sädettä vastaavalle etäisyydelle levyjen keskustasta lisättiin valkaisukemikee-leja johdon 15 kautta ja nämä olivat 3,0 % ^2^2' ^ % Na2si03 (42°Be'), 0,03 % MgSO^ sekä 1,0 % NaOH. Määrät tarkoittavat prosenttia kuivaksi ajatellusta massasta. Energian kulutuksen kuidutuksessa mitattiin olevan 0,8 MWh tonnia kohti valmista massaa. Massan jatkokäsittelyä varten sitä käsiteltiin toisessa kiekkojauhimessa 16.

Tässä vaiheessa käytettiin 0,6 MWh tonnia kohti massaa. Jauhettua massaa lajiteltiin yksi vaihe painesihdissä 17 ja kaksi vaihetta pyör-repuhdistimissa 18 (hydrosykloneja). Valmis massa testattiin valkoisuuden, metallipitoisuuden ja paperiominaisuuksien suhteen. Tulokset on koottu taulukkoon 2, joka on esitetty esimerkin 4 jälkeen.

Esimerkki 2

Termomekaanista massaa valmistettiin tunnetun tekniikan mukaisesti supistetussa laitoksessa, joka oli rakenteeltaan pääpiirteittäin sama kuin kuviossa 1. Näissä kokeissa käytettiin samaa hakelaji-telmaa kuin esimerkissä 1. Hakepesun 1 jälkeen vietiin hake reaktio-astiaan 8 ruuvisyöttimellä 9. Haketta jalostettiin senjälkeen samalla tavalla kuin esimerkissä 1. kuitenkin sillä erotuksella, että ensimmäisessä kuidutus- ja jauhatusvaiheessa 14 ei lisätty valkaisuke-mikaaleja. Edelleen käytettiin yksinomaan höyryä 12 paineastiassa 11 esikuumennettaessa hake 125°:seen 3 minuutin aikana.

Energian kulutus ja analyysitulokset on koottu taulukkoon 2.

Esimerkki 3

Eräässä keksinnön mukaisessa muunnelussa menetelmässä kuljetettiin hake haketaskuun 2 ennen ruuvisyötintä 3. Haketta käsiteltiin senjälkeen samalla tavalla kuin esimerkissä 1, sillä erotuksella, että ainoastaan 0,5 % NaOH lisättiin kyllästysastiaan 5 johdon 7 kautta.

Tulokset on koottu taulukkoon 2.

Esimerkki 4

Vielä eräässä keksinnön mukaisessa muunnelussa menetelmässä jäl-jiteltiin esimerkin 3 koetta sillä poikkeuksella, että 0,5 %:n NaOH lisäksi lisättiin myös 1 % bisulfiittia kyllästysastiaan 5 johdon 7 kautta.

Tulokset on koottu seuraavaan taulukkoon 2.

7 66925

Taulukko 2

Koetulokset esimerkeistä 1-4

Esim.nto 1 2 3 4

Esitetty Termcmekaani- Keksinnön mukainen muun-keksinnön nen massa tun- ne Itu menetelmä käyttäen mukainen netun teknii- Λ„ menetelmä kannuksi- Na0H g?^sul

ege+H

Energian kulutus (MWh/t) vaihe 1 0.8 1.1 °·9 0,8 vaihe 2 0.6 O·7 0.7 0*6

Freeness-luku 9qn CSF:n mukaisesti (ml) 300 275 m 0.30 o.es 0.43 0.30 suus

Sarrrnervdllen^mukaan, (rakoleveys 0,15 imi) valkoisuus ^ SCAN-C mukaisesti (%) 76 60 72 uutepitoisuus SCAN-C 7:62:n (DKM %) 0.55 1.20 0.68 0.60 mukaisesti vetolujuus (kNm/kg) 42 30 39 41 repäisylujuus (Nm2/kg) 10.0 7,0 9,5 9,8 valon di fraktiokerroin (m2/kg/) 58 60 39 rautaa (Fe) (mg/kg) 37 101 89 56 SCAN-C 13:62:n muk.

mangaania (Mn) „ ,n A1 43 SCAN-C 14:62:n muk. (mg/kg) 18 69 61

Saatujen arvojen perusteella voidaan todeta, että energian kulutus yllättävää kyllä on alentunut n. 22 %:lla esikäsittelyssä alkalilla, bisulfiitilla ja kompleksinmuodostajalla verrattuna tavallisen termomekaanisen massan valmistukseen (esimerkki 2). Edelleen voidaan todeta, että massoja·, paperitekniset ominaisuudet ovat oleellisesti parantuneet. Esikäsittelyn teho kompleksinmuodostajilla ilmenee erityisen selvästi verrattaessa massojen valkoisuuksia. Kompleksinmuodostajien lisääminen on siten lisännyt valkoisuutta kolmella yksiköllä verrattuna pelkän Na0H:n ja NaHSO^sn lisäämiseen. Varsin yllättävä on alhainen uutepitoisuus,joka on saavutettu käsittelemällä haketta tämän keksinnön mukaisesti. Menetelmä on siis erityisen arvokas massojen valmistusta varten, joita tullaan käyttämään absor- 8 66925 hoivia tuotteita, kuten esimerkiksi pehmeätä paperia ja kuohkeutettua massaa varten. Neste voidaan kyllästämisen jälkeen ottaa talteen tavalliseen tapaan tai myös voidaan liuenneet uuttoaineet ottaa talteen samalla tavalla kuin mäntyöljyn talteenotossa.

Esimerkki 5

Tulosten vertailemiseksi myös valkaistuun termomekaaniseen massaan toistettiin esimerkissä 2 kuvattu koe. Tällöin lisättiin sekä valkaisukemikaaleja että kompleksinmuodostajia raffinoimisvaiheessa 16. Tulokset vertailusta on esitetty seuraavassa, jolloin samalla on esitetty tuloksia,jotka on saatu valmistettaessa massaa tämän keksinnön erään edullisen muodon mukaisesti.

Keksinnön mukai- Jauhimessa sesti (esiraerk- valkaistu ter- ki 1) momekaaninen _massa_

Ebergian kulutus: vaihe l(MWh/t) 0,8 0,9 vaihe 2(MWh/t) 0,6 0,7

Freeness-luku,CSF (ml) 300 310 lajittelemattoman massan päistärepitolsuus (%) 0,30 0,45

Somervillen muk.

(rakoleveys 0,15 mm) valkoisuus,SCAN-C 1:62 (%) 76 71 vetolujuus (kNm/kg) 42 37 2 repäisylujuus (Nm /kg) 10,0 9,2 2 valon difraktiokerroin (m /kg) 58 59 rautaa(Fe)SCAN-C 13:62 (mg/kg) 37 62

Mangaania (Mn) SCAN-C 14:62 (mg/kg) 18 49

Kuten esitetystä vertailusta käy ilmi on yllättävää kyllä tämän keksinnön mukaisesti valmistetusta massasta näyttänyt tulevan huomattavasti lujempaa ja ennenkaikkea selvästi valkoisempaa kuin jauhimessa valkaistu termomekaaninen massa. Näin ollen ei ainoastaan valkaisukemikaalien lisäämisestä ensimmäisessä kuidutus- ja raffi-nointivaiheessa ole seurauksena luja ja valkoinen massa, joka saatiin keksinnön mukaisessa valmistuksessa. Mitään varmaa selvitystä tälle yllättävälle tulokselle ei toistaiseksi voida antaa. Todennäköinen syy voi kuitenkin olla, ebtä hake kulkiessaan kahden ruuvi- 9 66925 syöttimen läpi joutuu alttiiksi jonkunmuotoiselle esikuidutukselle, josta on seurauksena lujempi massa. Eräs selitys korkealle valkoisuudelle voi olla, että pelkistimien ja kompleksinmuodostajien lisääminen yhdistettynä poistopuristukseen on vähentänyt peroksidin hajoamista, mikä puolestaan on myötävaikuttanut massan korkeaan valkoisuuteen .

Esimerkki 6

Kemialliseen käsittelyyn menevää kuusisulfiittimassaa valmistettiin osittain tavanomaisen tekniikan mukaisesti ja osaksi keksinnön mukaisella menetelmällä. Tällöin otettiin esimerkin 1 mukaisen kokeen yhteydessä kuviossa 1 kaavamaisesti esitetystä laitoksesta osittain pelkästään hakkeeksi hakattua puuta ja osittain haketta, jota oli käsitelty keksinnön mukaisesti kompleksinmuodostajilla, alkalilla ja bisulfiitiliä. Näin käsitelty hake otettiin miesluukun 20 kautta paineastiasta 11. Käsiteltyä haketta ulosotettaessa suljettiin höyryjohto 12 paineastiaan 11.

Ulosotetut hake-erät saatettiin senjälkeen sulfiittikeittoon laboratoriokeittimessä, jonka tilavuus oli 25 1. Ensin keitettiin käsittelemätön hake, keitto A, ja sitten keksinnön mukaisesti käsitelty hake, keitto B. Jokaista keittoa varten punnittiin 3 kg kuivaksi ajateltua haketta.

Kaikki hake keitettiin nestefaasissa seuraavissa olosuhteissa: - nesteen (puun kosteus mukaanluettuna) suhde kuivaan puuhun = 4,5:1 - keittohappo muodostettiin niin, että Na20-määräksi tuli 4,0 % ja S02-määräksi 24,0 %, kaikki laskettuna absoluuttisen kuivasta puusta .

Ennen keittohapon lisäämistä käsiteltiin haketta jokaisessa keitossa kyllästetyllä höyryllä ilmakehän paineessa 30 minuutin ajan.

Hake ja keittohappo kuumennettiin keittohappoa lämmönvaihtimen läpi kierrättäen. Keittimen sisältö kuumennettiin tällä tavalla 95°C:seen 45 minuutin aikana ja edelleen 95°C:sta 110°C:seen 3 tunnin aikana, minkä jälkeen lämpötila nostettiin 145°C:seen 60 minuutin aikana. Haketta keitettiin sitten 145°C:ssa 3 tuntia, minkä jälkeen ylipaine keittimessä vähitelleen alennettiin ilmakehän paineeseen 20 minuutin aikana.

10 66925

Sellutettu hake sihdattiin Wennberg-tyyppisessä laboratorio-sihdissä, jonka rakoleveys oli 0,25 mm, minkä jälkeen sihdatusta massasta poistettiin vesi lingossa n. 30 %:n kuiva-ainepitoisuuteen ja revittiin pieniksi palasiksi ennen kuivaamista 35°C:ssa 16 tunnissa. Massasaanto ja muut keitoista A ja B saatujen massojen ominaisuudet esitetään seuraavassa.

Keitto A Keitto B kek- tavanomaisen sinnon mukai- tekniikan sesti mukaisesti massasaanto (%) 46,2 47,3 tikkupitoisuus (%) 0,83 0,36 kappaluku SCAN-C 1:59 muk. 6,7 5,8 uutepitoisuus SCAN-C 7:62 muk. (DKM %)1,33 0,61 viskositeetti SCAN-C 15:62 muk.(tappi cP) 41,8 56,5

Fe SCAN-C 13:62 muk. (mg/kg) 14 12

Mn SCAN-C 14 s 62 muk. (mg/kg) 8 5

Kuten edellä esitetyistä tuloksista käy ilmi, on keitosta B, joka suoritettiin tämän keksinnön mukaisesti,saatu massa, jolla on oleellisesti pienempi uutepitoisuus ja jonkinverran alempi raskasmetalli-ionien pitoisuus. Yllättäen on keksinnön mukainen keitto B myös antanut suuremman massasaannon ja pienemmän tikkupitoisuu^-den kuin tavanomainen keittotekniikka vertailtavissa olevilla kappa-leluvuilla. Mitään varmaa selistystä tälle yllättävälle tulokselle ei toistaiseksi ole löydettävissä. Eräs selitys voi kuitenkin olla, että esikäsittelyssä mm. alkalilla viedään hakkeeseen natriumioneja, joilla todennäköisesti on ollut positiivinen vaikutus keitossa. Toinen selitys voi olla, että hakkeen esikäsittelyssä on päästy gluko-mannaanin stabilointiin, mikä on vaikuttanut massasaantoa nostavasti. Kolmas mahdollinen selitys on, että hake kulkiessaan ruuvisyöt-timien läpi on joutunut alttiiksi mekaaniselle työstölle, josta on ollut seurauksena säröilyjä ja murtovaikutteita, jotka sitten keitossa ovat helpottaneet keittohapon tunkeutumista hakepaloihin ja siten aikaansaanut homogeenisemman sulfonoinnin kuin mihin päästään keitettäessä esikäsittelemätöntä haketta. Tämän keksinnön mukaista menetel- 11 66925 mää voidaan siten edullisesti käyttää myös kemiallisen massan valmistukseen. Tällöin ei aina ole tarpeen pestä haketta ennen tämän keksinnön mukaista kyllästämistä. Saattaa riittää, että hake höyry-tetään ja sanjälkeen viedään syöt toruu ville 3, joka on kytketty kyl-iästysastiaan 5. Vuokeitossa voidaan kompleksisidottuja raskasmetalleja sisältävä kyllästysaine pääasiallisesti poistaa puristamalla keittimen ruuvisyöttimessä 9.

Valmistettaessa suursaantomassaa keksinnön mukaisesti voidaan myös muita kompleksinmuodostajia lisätä prosessiin muissa paikoissa, kuten esimerkiksi jauhimessa 14, liioin ei lämpötila ole rajoitettu siihen, mitä suoritetuissa kokeissa esitettiin. Lämpötila voi näin ollen vaihdella välillä 20-170°C. Lämpötilan säätämiseksi voidaan edullisesti käyttää paineiUJha ruotsalaisen patentin 318 178 kuvauksen mukaisesti.Keksintöä ei liioin rajoita valkaisukemikaalilisäys ensimmäisessä kuidutus- ja raffinointivaiheessa valmistettaessa suursaantomassoja. Valkaisukemikaaleja voidaan siten myös erittäin hyvin lisätä jossakin myöhemmässä raffinointivaiheessa. Lisäksi voidaan valkaisu suorittaa erillisessä vaiheessa, jolloin jäämäkemikaalit voidaan palauttaa ensimmäiseen kuidutusvaiheeseen ruotsalaisen patentin 363 650 mukaisesti.

Claims

66925

1. Menetelmä puuhakkeen käsittelemiseksi raskasmetallien ja hartsin poistamiseksi ennen sitä seuraavaa ligniininpoisto- ja/tai kuidutuskäsittelyä valkaisuaineen läsnäollessa,jolloin hake pestään, puristetaan, kyllästetään mahdollisilla ligniininpoistokemikaaleilla ja kuumennetaan ennen ligniininpoisto- ja/tai kuidutuskäsittelyä, tunnettu siitä, että hake puristamisen jälkeen kyllästetään liuoksella, joka sisältää kompleksinmuodostajia sekä alkalia ja aineen raskasmetalli- ionien pelkistämistä varten, ja että mainittu liuos erotetaan kuumennetusta hakeaineesta ennen ligniininpoisto- ja/ tai kuidutuskäsittelyä valkaisuaineen läsnäollessa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kyllästysliuoksen pH alkalia lisäämällä säädetään niin, että erottuneen liuoksen pH tulee olemaan välillä 4,0-9,5, edullisesti välillä 5,0-7,5.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnet-tu sitä, että kompleksinmuodostajien määrä kyllästysliuoksessa on ainakin 0,05 % puuhakkeen kuivapainosta.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pelkistimenä kyllästysliuoksessa on rikkidioksidi ja että rikkidioksidimäärä on korkeintaan 3 % puuhakkeen kuiva-painosta .

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kyllästetty hakeaines kuumennetaan vähintäin 50 °C:n ja korkeintaan 170 ° C:n lämpötilaan ajassa 1-60 minuuttia.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kyllästetty ja kuumennettu hakeaines puristetaan vähintäin 40 %:n kuiva-ainepitoisuuteen ja että mm. kompleksi-sidottuja raskasmetalli-ioneja ja uuttoaineita sisältävä poispuris-tettu kyllästysneste poistetaan.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaikki kyllästysliuoksen kautta tuotu rikkidioksidi saatetaan reagoimaan hakeaineksen kanssa sen ollessa kosketuksessa liuoksen kanssa, minkä seurauksena poispuristetusta ja poistetusta kyllästysnesteestä vapaa rikkidioksidi kokonaan puuttuu. 13 66925

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuumennettua ja puristettua hakeainesta käsitellään paineastiassa höyryllä ja/tai paineilmalla lämpötilassa 20-180 °C 1-15 minuutin ajan, edullisesti 2-5 minuuttia, ennen kuidu-tusta ja raffinointia.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hakeaines kuumentamisen ja puristamisen jälkeen heti saatetaan kuidutuskäsittelyyn valkaisuaineen läsnäollessa.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuidutuskäsittely suoritetaan kiekkojauhimessa, jolloin valkaisuainetta viedään kiekkojauhimeen sillä tavalla, että sen sekoittuminen kuituaineen kanssa tapahtuu lähellä jauhatuskiekkojen kehää tai etäisyydellä siitä, joka vastaa vähintäin 1/3-osaa kiekkojen säteestä.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 1-10 mukainen menetelmä, t u n- n e t t usiitä, että valkaisuaineena on ns. ligniiniä säilyttävä valkaisuaine, edullisesti vetyperoksidi,jolloin valkaisukemikaalit viedään kiekkojauhimeen kahteen paikkaan, niin että vetyperoksidi, nat-riumhydroksidi ja mahdollinen magnesiumsulfaatti viedään jauhatus-levyjen keskustaan tai etäisyydelle siitä, joka vastaa enintäin n. 1/4-osaa kiekkojen säteestä, ja että natriumsilikaatti viedään kiekko jauhimeen jauhinkiekkojen kehälle tai korkeintaan n. 200 mm:n etäisyydelle näiden kehästä.

12. Laitteisto pantettivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän toteuttamiseksi, joka laitteisto käsittää hakepesun (1), haketaskun (2) jonka pohja on kiinteästi liitetty ruuvipuristimeen (3) hakeaineksen puristamista ja syöttöä varten pystysuoraan kyllästysastiaan (5), joka sisäisesti varustettu pystysuorilla kuljetusruuveilla (6), reak-tioastian (8), joka on kiinteästi yhdistetty paineastiaan (11), joka on varustettu yhdysjohtimin sekä höyryä (12) että paineilmaa (19) varten paineen ja lämpötilan säätämiseksi, sekä pohjaan sijoitetulla ruuvisyöttimellä hakeaineksen kuljettamista varten paineenalaisena paineastian pohjalta kuidutuslaitteeseen (14), tunnettu siitä, että reaktioastia (8) on muotoiltu niin, että voidaan työskennellä ylipaineessa ja että mainittu reaktioastia (8) pohjastaan on yhdistetty paineastiaan (11) nestettä poispuristavan ruuvisyöttimen (9) kautta kyllästysnesteen erottamiseksi johdon (10) kautta. 14 66925

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että nestettä poispuristava ruuvisyötin (9) on järjestetty muodostamaan tiivistävän tulpan hakeaineksesta painetta vastaan paineastiassa (11). 15 66925