FI68433C - Foerfarande foer framstaellning av slipmassa - Google Patents

Description

ΓΒ1 rt1\KUULUTUSJULKAISU 68433 l j '’ UTLÄGGN,NGSSKR,FT

C Patentti myönnetty 10 C9 1935

Patent ceddelat * (51) Kv.lk.4/ln«_CI.‘ D 21 B 1/18 g q |^| | _ FINLAND (21) Patenttihakemus — Patentin söknlng 793601 (22) Hakemispäivä — Ansökningsdag 1 6.1 1 .79 (F I) (23) Alkupäivä — Giltighetsdag 1 6.1 1 . 79 (41) Tullut julkiseksi — Bllvit offentlig 25.05.80

Patentti· ja rekisterihallitus Nähtäväksipanon ja kuul.julkaisun pvm. — 31.05.85

Patent- och registerstyrelsen ' Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus — Begärd prioritet 24.11.78 Ruotsi-Sverige(SE) 7812111-8 (71) Mo och Domsjö Aktiebolag, Box 500, 891 01 örnsköldsvik, Ruotsi-Sverige(SE) (72) Jonas Arne Ingvar Lindahl, Domsjö, Ruotsi-Sverige(SE) (74) Oy Koister Ab (54) Menetelmä hiokkeen valmistamiseksi - Förfarande för framställning av s 1i pmassa

Keksinnön kohteena on menetelmä hiokkeen valmistamiseksi. Tavallista hioketta valmistetaan ilmakehän paineessa puristamalla puupöllejä pyörivää sylinterimäistä kiveä vastaan. Hiomisen aikana tapahtuu hiomakiven ja puuaineksen voimakasta kuumentumista. Kosketuspintaa puun ja kiven välillä nimitetään hiomavyö-hykkeeksi. Liian voimakkaan kuumentumisen estämiseksi käytetään suuria tilavuusmääriä suihkutusvettä. Tämän tulee lisäksi olla lämmintä ja yleensä sen lämpötilan tulee olla vähintään 65°C. Paitsi jäähdyttämistä tai lämpötilan säätöä, hiomavyöhykkeessä on suihku-tusvedellä toinen tärkeä tehtävä, nimittäin pitää kiven pinta puhtaana vapautuneista kuiduista.

Valmistettaessa hioketta, on osoittautunut edulliseksi suorittaa hionta korotetussa lämpötilassa energian tarpeen siten vähentämiseksi ja kuiduttamisen helpottamiseksi. Erityisen edullista on yhdistää korotettu lämpötila hiomiseen suljetussa kammiossa jonkun 68433 ylipaineen alaisen kaasun, esim. höyryn tai ilman läsnäollessa, energian kulutuksen edelleen vähentämiseksi ja repäisylujuuden, suotautuvuuden ja bulkin nostamiseksi valmistetussa aineksessa.

Siten ruotsalaisessa patentissa n:o 318 178 selostetaan menetelmä lignoselluloosapitoisen aineksen hajottamiseksi kuiduiksi, jolloin aines saatetaan hiomakäsittelyyn pääasiallisesti suljetussa kammiossa kaasun läsnäollessa, joka on inertti kammiossa läsnäolevien ai- 2 nesten suhteen ja 1,05 - 10,5 kp/cm :n, edullisesti 2,1 - 7,0 kp/ 2 cm :n ylipaineen alainen, ja vettä, jonka lämpötila on vähintään 71°c, edullisesti n. 99°C, johdetaan ainekselle hiomakäsittelyn aikana. Tämän menettelyn mukaisesti saadaan yhdistelmänä massa, jolla on parempi suotautuvuus, vähemmällä energian kulutuksella ja paremmalla repäisylujuudella verrattuna tavalliseen hiokkeeseen.

Ruotsalaisessa patentissa n:o 318 178 esitetyn menetelmän erään edelleenkehitelmän mukaisesti massaominaisuudet paranevat ja energian kulutus vähenee lisäämällä erilaisia sakeuttamis- ja lai-mennusvaiheita prosessiin sekä käyttäen hyväksi erotettua prosessi-vettä ja sen lämpösisältöä.

On havaittu, että tunnetun tekniikan mukaista menetelmää rasittavat lukuisat haitat. Eräs haitta hiottaessa ilmakehän paineessa ja hiottaessa ylipaineen alaisena on, että suihkutusvettä kuluu suuret määrät. Siten suihkutusveden mukaansekoitettu määrä nousee 40-200 osaan laskettuna yhtä osaa kohti massaa. Tämä voidaan ilmaista myös niin, että hionnan jälkeen saadaan massaliete, joka sisältää 0,5 - 2,5 % massaa. Edellä mainitun ruotsalaisen patentin n:o 318 178 mukaisesti tulee suihkutusveden olla niin lämmintä kuin mahdollista, minkä johdosta kuluu suuria energiamääriä lämpimän suihkutusveden tarpeen tyydyttämiseksi.

Eräs jäljelle jäävä haitta, joka liittyy ruotsalaisen patentin n:o 318 178 mukaisen menetelmän edelleenkehittelyyn, on lisäksi, että poistuvalla massalietteellä on niin alhainen massasakeus. Jos esimerkiksi käytetään kokoomasäiliötä, mikä on toivottavaa, kun hio-mayksiköitä on useampia, täytyy säiliö tehdä hyvin suureksi. Lisäksi kuluu turhan paljon energiaa massalietteen kuljettamiseen, koska tämä on pääasiassa vettä. Alhainen massasakeus on myös suureksi haitaksi, jos massa myöhemmin sakeutetaan ja/tai valkaistaan. Sakeut-tamisessa täytyy käyttää yleensä kalliita ja tilaa vieviä rumpusuo- 68433 dattixnia, ja jos massa on valkaistava, täytyy myös vedenpoisto suorittaa jonkinlaisessa puristimessa.

Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä mainitut haitat. Tämän mukaisesti tämän keksinnön kohteena on menetelmä hiokkeen valmistamiseksi lignoselluloosapitoisista aineksista, jolloin tunnetulla tavalla kuorittuja puupöllejä hiotaan suljetussa, höyryn ja/tai ilman ylipaineen alaisessa hiomalaitteessa suihkutusvettä johtaen, joka menetelmä on tunnettu siitä, että suihkutusveden määrä pidetään pienempänä kuin 35 osaa kohti kuivaa massaa, että suihkutusveden ylipaine suhteessa paineeseen hiomalaitteessa pidetään välillä 8-40 2 2 kp/cm , edullisesti välillä 10-30 kp/cm , ja että suihkutusveden tuontia säädellään siten, että massalietteen lämpötila hiomalaitteen poistosyöttöosassa, mitattuna Celsius-asteissa, tulee 1,5 - 50, edullisesti 2-8 kertaa niin korkeaksi kuin tuodun suihkutusveden lämpötila, samanaikaisesti, kun massalietteen lämpötilan ei anneta nousta yli 200°C:n, edullisesti 180°C:n.

Keksinnön tavan mukaisesti johtaa suihkutusvettä, tulee yllättäen mahdolliseksi valmistaa hioketta, jolla suhteessa tunnettuun tekniikkaan on huomattavasti vähentynyt vesisisältö, samanaikaisesti, kun energian kulutus olennaisesti alenee. Tämä tulos on täysin ristiriidassa tunnettua tekniikkaa vastaan, jonka mukaisesti, kuten edellä mainittiin, hiomoon aina johdetaan suuria määriä suihkutusvettä, jonka lisäksi täytyy olla lämmintä. Pienempään suihku-tusvesimäärään, joka keksinnön mukaisesti tuodaan, liittyy lisäksi, että suihkutusvettä ei tarvitse lämmittää ennen sen tuomista hiomoon, mikä olennaisesti vähentää energian kulutusta prosessissa verrattuna aikaisemmin tunnettuihin menetelmiin. Suurempi massasakeus hiomalaitteesta poistuessa (n. 3-40 %, edullisesti 3,5 - 10 %) tekee mahdolliseksi hiokkeen siirtämisen hiomalaitteesta hydrosyklo-niin höyryn erotukseen ja sitten, ilman välissä olevaa vedenpoisto-vaihetta, käsitellä massaa edelleen halutulla tavalla, esim. poistaa vettä suoraan suureen massasakeuteen (20-50 %)ennen valkaisuvaihet-ta. Tällä tavalla vältetään lämpötaloudelliselta kannalta välttämättömiä välissä olevia vedenpoistovaiheita, jotka käytännössä on voitu suorittaa ainoastaan kalliiden ja tilaa vievien rumpusuodatti-mien avulla. Huolimatta suihkutusveden pienemmästä määrästä saadaan edelleen keksinnön mukaisesti yllättäen suurempi määrä ylimääräistä höyryä hydrosyklonista kuin tunnetuissa menetelmissä. Tätä höyry- 68433 ylimäärää voidaan käyttää lämmitystarkoituksiin, esim. massan kuivaamiseen tai sähköenergian kehittämiseen alipaineturpiinissa. Lisäksi on suuremmasta massasakeudesta tämän keksinnön mukaisesti etuna, että kokoomasäiliö käytettäessä useampaa hiomalaitetta, voidaan tehdä pienemmäksi ja että energian kulutus massalietteen kuljettamista varten tulee pienemmäksi verrattuna tunnettuun tekniikkaan.

Vielä eräs olennainen etu tämän keksinnön menetelmällä on käytettäessä jälkeentulevaa peroksidivalkaisuvaihetta, että perok-sidin hajoaminen käytetyn valkaisuliuoksen palautuksessa tulee hyvin pieneksi tai olemattomaksi johtuen suihkutusveden alhaisesta lämpötilasta.

Tämän keksinnön mukaisesti valmistetussa massassa on pitkien ja taipuisien kuitujen pitoisuus suuri, mikä tekee mahdolliseksi valmistaa lujaa paperia. Vaihtoehtoisesti tätä ominaisuutta voidaan käyttää hyväksi paperin valmistamiseksi, jolla on hyvät mekaaniset ominaisuudet pienemmällä neliömassalla kuin normaalisti. Keksinnön mukaisesti valmistettua massaa voidaan sekoittaa kemiallisen massan, kuten sulfaatti- tai sulfiittimassan kanssa suuressa määrässä, minkä ansiosta puupitoisen paperin valmistuskustannuksia voidaan alentaa. Se sopii edelleen raaka-aineeksi paperin valmistukseen laajemmalla ja vaihtelevammalla laatualueella kuin normaalisti on asia massoilla, joiden saantoalue on väliltä 90-99 %, mikä johtuu pitkien kuitujen suuresta osuudesta ja suuresta lujuudesta.

Keksinnön mukaista menetelmää kuvataan kuvioissa 1 ja 2. Kuvio 1 esittää laitosta, jossa menetelmää käytetään yhdessä hiokkeen jälkeentulevan valkaisun kanssa, ja kuvio 2 esittää laitosta, jossa menetelmää käytetään ilman jälkeentulevaa valkaisua. Kuviot 3 ja 4 esittävät tunnetun tekniikan mukaisia laitoksia, joita selostetaan lähemmin vertailukokeiden yhteydessä suoritusesimerkeissä.

Kuviossa 1 osoittaa 1 kuorittuja puupöllejä, joiden kosteuspitoisuus on 30-65 % ja jotka viedään kahden sulkusyöttölaitteen 2 kautta hiomalaitteeseen 3. Hiomalaite on varustettu mittausanturilla lämpötilaa varten 4 ja painetta varten 5. Sulkusyöttölaite käsittää periaatteessa kammion 6, jossa on liikkuva pohjaluukku 7 ja liikkuva luukku 8 yläpuolella. Sulkusyöttölaitteessa tapahtuu puu-pöllien tietty esilämmitys höyryn avulla, jota kehittyy hiomalait-teessa, mutta erikoishöyryä prosessin jostakin kohdasta, jossa syntyy ylimääräistä höyryä, voidaan myös käyttää. Esilämmitetyt pöllit 68433 syötetään hiomakammioon 9 vetämällä sulkusyöttölaitteen pohjaluukku nopeasti sivulle, niin että pöllit omasta painostaan putoavat alas pyörivää hiomakiveä 10 vastaan. Pöllien voimakkaasti painautumiseksi hiomakiveä vastaan näitä puristetaan männän 11 avulla tätä vas- taan. Sopiva mäntäpaine on 4-40 kp/cm , edullisesti 6-30 kp/cm . Hio- 2 malaitteessa pidetään 0,2 - 10,0 kp/cm :n ylipaine. Puun hionnan aikana johdetaan suihkutusvettä johdon 12 kautta, josta se jakautuu johtoihin 13 ja 14.

Suihkutusveden määrää voidaan vaihdella 100 l:sta 900 Iraan minuutissa tuotannon ollessa 1 tonni massaa tunnissa. Suihkutusveden lämpötila ja määrä voidaan sovittaa sillä tavalla, että massaliet- teellä hiomon poistosyöttöosassa 15, joka on varustettu tikkumurs- kaimella 16, on lämpötila, joka on 1,5 - 50, edullisesti 2-8 kertaa niin korkea kuin tuodun suihkutusveden lämpötila ja poistuvan massa- lietteen massasakeus on vähintään 3,0 %. Lisäksi pitää suihkutusve- 2 si voida tuoda paineella, joka on 8-40, edullisesti 10-30 kp/cm suurempi kuin hiomalaitteessa vallitseva paine. Suihkutusvesi johdetaan kivelle suuttimien 17 ja 18 läpi. Hiomalaitteesta kuidutettu massa syötetään johdossa 19 tasaussäiliöön 20 ylipaine säilyttäen. Tasaussäiliöstä massaliete viedään johdon 21 kautta hydrosykloniin 22, jossa lämpötilaltaan 100-170°C:nen höyry erotetaan ja poistetaan johdon 23 kautta ottaen sen lämpösisältö talteen. Eräs esimerkki tällaisesta talteenotosta on ylimääräisen höyryn johtaminen turpiiniin sähköenergian kehittämiseksi tai lämmönvaihtimeen kuivaus-ilman kuumentamiseksi kuivuria, esim. leijukuivuria varten, tai kui-vaussylinteriin paperikoneella. Höyry-ylimäärää voidaan käyttää myös massan kuivaamiseen vastapainekuivurissa, joka on ruotsalaisessa patentissa nro 393 855 kuvattua tyyppiä. Huonetilojen lämmittäminen ja puun esilämmittäminen ovat muita esimerkkejä ylimäärähöyryn sopivasta käytöstä.

Hydrosyklonista massa kuljetetaan johdon 24 kautta veden-poistolaitteeseen 25, joka käsittää puristimen, jossa massa sakeutetaan 3,0 - 20 %:n sakeudesta 8-50 %rn sakeuteen. Puristimelta johdon 26 kautta poistuva prosessivesi, jonka lämpötila on 80-100°C, pumpataan säiliön 27 ja johdon 28 kautta suodatuslaitteeseen 29 kuitu jäännösten erottamiseksi, jotka poistuvat johdon 30 kautta, ja viedään johdon 31 kautta lämmönvaihtimeen 32, jossa se jäähdytetään. Jäähdytysvettä, jota tuodaan putken 33 kautta, suihkutetaan putkes 68433 ta 34. Sen lämpötila on n. 40-60°C ja sen lämpösisältö voidaan käyttää hyväksi lämmitys- tai pesutarkoituksiin. 2-63°C:seen, edullisesti 20-50°C:seen jäähtynyt prosessivesi johdetaan putken 35 kautta lämmönvaihtimelta kokoomasäiliöön 36, johon käytettyä val-kaisuliuosta mahdollisesti voidaan johtaa putken 37 kautta. Säiliöstä 36 prosessivesi menee johdon 38 kautta suurpainepumppuun 39 edelleen kuljetettavaksi johtoon 12. Johdon 40 kautta voidaan osa lämmönvaihtimesta 32 poistuvasta jäähdytetystä prosessivedestä johtaa puristimelta 25 poistuvaan massaan tämän laimentamiseksi ammeessa 41. Tällä tavalla voidaan puristetun massan lämpötilaa säädellä.

Erään erityisen edullisen suoritusmuodon mukaisesti viedään sakeutettu massa säiliöstä 41 johdon 42 kautta sekoituslaitteeseen 43 valkaisukemikaalien lisäämistä varten johdon 44 kautta. Tällöin massa laimenee 10-15 %:n sakeuteen. Välittömästi valkaisukemikaalien lisäämisen jälkeen massa viedään johdon 45 kautta vedenpoistolait-teeseen 46, joka on puristimen muodossa, jossa massasta nopeasti poistetaan vettä. Poispuristunut valkaisuaineliuos viedään johdon 47 kautta säiliöön 48, josta se johdon 49 kautta viedään lämmönvaihtimeen 50, jossa se jäähdytetään jäähdytysvedellä, jota tuodaan putken 51 kautta ja joka poistuu putken 52 kautta. Käytettyä jäähdytysvettä voidaan käyttää samaan tarkoitukseen kuin jäähdytysvettä lämmönvaihtimessa 32. Jäähdytetty valkaisuaineliuos palautetaan johdon 53 kautta sekoituslaitteeseen 43.

Tällä erikoisella veden pikapoistomenetelmällä on etuna, että saavutetaan suuri vaaleus pienellä kemikaalin kulutuksella. Massa, josta vettä on poistettu ja johon on sekoitettu valkaisukemi-kaaleja, viedään johdon 54 kautta valkaisutorniin 55, jossa sitä valkaistaan, edullisesti 40-75°C:n lämpötilassa ja 10-50 %:n sakeu-dessa pidätysajan ollessa 15-180 minuuttia. Ennen tornista poistamista massa laimennetaan 1-6 %:n sakeuteen johdon 56 kautta johdetulla käytetyllä valkaisuliuoksella. Valkaistu massa poistetaan johdon 57 kautta ja sakeutetaan sen jälkeen suodattimena tai puristimella 58 10-50 %:n sakeuteen, minkä jälkeen se kuivataan tai vie dään suoraan samassa yhteydessä olevalle paperitehtaalle. Sakeut-timelta 58 poistuva käytetty valkaisuliuos viedään osittain laimennusnesteeksi valkaisutorniin 55 johdon 56 kautta, osittain johdon 37 kautta suihkutusvesisäiliöön 36 sekoitettavaksi jäähdytetyn ja puhdistetun prosessiveden kanssa lämmönvaihtimelta 32. Mahdollisesti 68433 voidaan sakeuttimelta 58 poistuva käytetty valkaisuliuos kokonaan tai osittain katkoviivoilla esitettyjen johtojen 59 ja 60 kautta viedä johtoihin 28 ja/tai 31, kun tarvitaan lisäsuodattamista ja/tai -jäähdyttämistä.

Valkaisun jälkeen on edullista lajitella massa ennen kuivaamista tai ennen paperin valmistusta samassa yhteydessä olevalla paperitehtaalla. On myös mahdollista ennen valkaisua lajitella massa ja sakeuttamisen jälkeen valkaista massa.

Kuviossa 2 esitetään laitos keksinnön soveltamista varten, kun massaa ei valkaista, vaan sen sijaan viedään puristimelta 25 laimennuksen kautta kokoomasäiliössä 41 johdon 42 kautta suoraan la-jitteluosastolle 66, minkä jälkeen se johdon 72 kautta viedään rum-pusuodattimelle 73 vedenpoistoa varten. Suodattimelta 73 poistuva prosessivesi palaa johdon 67 kautta kokoomasäiliöön 41. Suodattimelta 73 viedään massa edelleen kokoomakoneelle ja kuivaamoon, jotka eivät näy kuviossa. Kuten esitettiin keksinnön käytöstä valkaisussa (kuvio 1), käytettiin prosessivettä vedenpoistolaitteesta 25 suodattamisen ja jäähdyttämisen jälkeen suihkutusvetenä, jota tuodaan pienissä määrissä. Samanaikaisesti saadaan talteen suuria määriä lämpöä huolimatta korkeasta lämpötilasta hiomossa.

Keksinnön mukaista menetelmää voidaan käyttää hiomalaittees-2 sa 0,2 - 10 kp/cm :n ylipaineella. Sisäänruiskutetun suihkutusveden lämpötila voidaan yleensä pitää välillä 2-63°C ja lämpötilaväli 20-50°C on erityisen edullinen. Suihkutusveden määrä, joka tulee pitää pienempänä kuin 35 tilavuusosaa osaa kohti kuivaa massaa, on edullisesti 3-30 tilavuusosaa osaa kohti kuivaa massaa. Keksinnön mukaisesti on erityisen edullista, että hiomalaitteesta tuleva mas-saliete viedään hydrosyklonin läpi höyryn erottamiseksi, jonka läm-pösisältö käytetään hyväksi prosessissa tai tämän ulkopuolella. Keksinnön mukaisella menetelmällä on erikoisia etuja, kun hydrosyklo-nista tuleva massa sakeutetaan 20-50 %:n kuiva-ainepitoisuuteen ja valkaistaan. Tällöin on hyvin edullista, että sakeutuksessa saatu neste jäähdytetään ja käytetään uudelleen suihkutusvetenä. Tällä tavalla jäähdytettyyn nesteeseen voidaan edullisesti lisätä käytettyä valkaisuliuosta ja/tai tuoretta valkaisuaineliuosta ja sekoittaa nesteet.

Käytettäessä keksintöä yhdessä jonkin valkaisuvaiheen kanssa, on erikoisen edullista sekoittaa suihkutusveteen käytettyä valkai- 8 68433 suliuosta erillisestä peroksidivalkaisuvaiheesta menetelmän mukaisesti, joka kuvataan US-patentissa n:o 4 029 543. Tällainen käytetty valkaisuliuos sisältää orgaanisia kemikaaleja, kuten orgaanisia happoja, jotka ovat peräisin lignoselluloosa-aineksen hajoamisesta ja liukenemisesta, esim. muurahaishappoa, etikkahappoa, oksaalihappoa, erilaisia rasva- ja hartsihappoja sekä orgaanisia kompleksin muodostajia ja epäorgaanisia kemikaaleja, kuten vetyperoksidia, hyd-rosulfiittia, natriumhydroksidia, natriumsilikaattia, natriumfosfaat-tia ja magnesiumsulfaattia. Siihen voidaan myös, jos niin halutaan, sekoittaa stabiloimisaineita valkaisukemikaaleja varten, esim. magnesiumsulfaattia, kompleksin muodostajia raskasmetallien sitomiseksi, esim. etyleenidiamiini-tetraetikkahappoa (EDTA), ja lisäksi tuoreita valkaisukemikaaleja sekä pH:ta säätäviä aineita, kuten alka-lihydroksideja ja alkalisilikaatteja. Suihkutusveden tuominen suljettuun hiomalaitteeseen tapahtuu sopivimmin suurpainepumpun avulla, jonka imupuolelle johdetaan käytettyä valkaisuliuosta ja vedenpois-tovaiheessa poispuristettua nestettä. Tämän nesteen ja käytetyn val-kaisuliuoksen sekoittaminen voi tapahtua ennen pumpulle johtamista tai itse pumpussa.

Hiomalaitteesta tuleva massaliete viedään edullisesti karkeimpien puuosasten hajottamisen jälkeen tikkumurskaimessa välissä olevan painesäiliön kautta hydrosykloniin höyryn erottamiseksi. Tietenkin on myös mahdollista käyttää hyväksi hiomisprosessissa saatua lämpöä sekoittamalla saatu lämmin massa kylmän kanssa. Ylimäärä-höyry käytetään hyväksi lämmitystarkoituksiin prosessin yhteydessä tai muihin lämmitystarpeisiin. Samalla tavalla voidaan ylimäärähöy-ry, jota hiomosta puhalletaan ulos, käyttää hyväksi esim. puun lämmittämiseen sulkusyöttölaitteessa.

Keksinnön erään erityisen edullisen suoritusmuodon mukaisesti yhdessä jonkin valkaisuvaiheen kanssa sakeutetaan hydrosyklonis-ta saatu massa sopivassa laitteessa, esim. nauhasuodattimella tai puristimella niin, että massan kuiva-ainepitoisuus on 20-50 %. Hiokkeen valkaisuun voidaan käyttää tunnettuja menetelmiä. Erityisen edullista on keksinnön mukaisesti kuitenkin suorittaa valkaisu tor-nivalkaisuna ja tällöin välittömästi sekoittamisen ja laimentamisen jälkeen valkaisukemikaaleilla sekoituslaitteessa ja ennen viemistä valkaisutorniin saattaa massaliete toiseen sakeutusvaiheeseen ja palauttaa tällä tavalla saatu valkaisuaineliuoksen ylimäärä jäähdyttämisen jälkeen sekoituslaitteeseen.

68433

Edullisia paineolosuhteita keksinnön mukaisessa menetelmässä 2 ovat 0,2 - 10 kp/cm :n ylipaine suljetussa hiomalaitteessa. Sopiva suihkutusveden lämpötila on 2-63°C, edullisesti 20-50°C. Puupöllien puristuksen hiomakiven pintaa vastaan tulee sopivasti olla 4-40 2 . 2 kp/cm ja edullisesti 6-30 kp/cm .

Keksinnön mukaista menetelmää valaistaan seuraavin suoritus- esimerkein .

Esimerkki 1 Tämä esimerkki kuvaa valkaistun hiokkeen valmistusta kuoritusta kuusipuusta, jolloin keksinnön mukaista menetelmää (menetelmää A) verrataan tunnettuun hiomaraenetelmään suljetussa kammiossa korotetussa paineessa ja käyttäen suurta määrää suihkutusvettä, jolla on korotettu lämpötila, lisäten valkaisukemikaaleja (menetelmään B). Keksinnön mukaisesti käytetään olennaisesti pienempää suihku-tusvesimäärää, joka on peräisin jäähdytetystä prosessivedestä, joka sisältää käytettyä valkaisuliuosta.

Yksi kahdeksasta hiomalaitteesta eräässä puuhiomossa muutettiin ilmakehän paineessa toimivasta ylipaineen alaisena hiovaksi kuvion 1 mukaisesti. Hiomalaitteeseen syötettiin kuorittuja kuusi-pöllejä, joiden keskikosteus oli 52 %, määrä, joka vastasi 300 kg kuivaa puuta jokaisessa kokeessa. Puupöllien puristus hiomakiven 2 pintaa vastaan oli 7 kp/cm . Tällä männän paineella mitattiin hio- makivien käyttömoottorin keskitehoksi 1 400 kW. Ylipaine hiomalait- 2 teen sisällä oli 1,0 kp/cm . Muut olosuhteet kokeessa esitetään seu-raavassa.

Menetelmä A (keksinnön mukainen) Tässä kokeessa käytettiin jäähdytettyä suihkutusvettä, johon oli sekoitettu johdosta 37 saatua käytettyä valkaisuliuosta. Tuoreita valkaisukemikaaleja ei lisätty. Suihkutusvedellä säiliössä 36 oli seuraava koostumus: vetyperoksidia 0,48 g/1

Na2Si03 (vesilasia) 2,57 g/1 DTPA 0,07 g/1 etikkahappoa 2,95 g/1 hartsi- ja rasvahappoja 0,22 g/1 mitattu pH 8,1 10 68433

Suihkutusveden lämpötila suuttimissä 17 ja 18 oli tässä kokeessa ainoastaan 38°C. Suihkutusveden määrä oli 380 1/minuutti ja 2 se suihkutettiin 14 kp/cm :n ylipaineella verrattuna paineeseen hio-malaitteen sisällä. Hiomalaitteen poistosyöttöosassa 15 mitattiin massalietteen lämpötilaksi 115°C, ts. tämä lämpötila oli 3,02 kertaa niin korkea kuin tuodun suihkutusveden lämpötila. Massasakeudek-si hydrosyklonin 22 poistoaukolla mitattiin 6,25 %, ts. 3,2 kertaa niin suuri kuin seuraavassa menetelmässä B.

Massasta poistettiin vettä puristimella 25 ja sekoitettiin valkaisukemikaalien kanssa sekoituslaitteessa 43. Puristimelta 25 poistuva neste koottiin säiliöön 27 ja vietiin johdon 28 kautta suo-datuslaitteelle 29 jäämäkuitujen erottamiseksi. Erotetut kuitujätteet kuljetettiin pois johdon 30 kautta. Puhdistettu neste vietiin lämmönvaihtimeen 32. Kylmää vettä (6°C) johdettiin lämmönvaihtimeen putken 33 kautta ja laskettiin pois 57°C:sena lämpötilaltaan johdon 34 kautta. Lämmitetty vesi käytettiin lämmitystarkoituksiin. Läm-mönvaihtimesta 32 vietiin 22°C:seen jäähtynyt neste säiliöön 36, jossa se sekoitettiin johdon 37 kautta tuodun käytetyn valkaisuliuok-sen kanssa.

Massa vietiin, välittömästi valkaisukemikaalien lisäämisen jälkeen, johdon 44 kautta puristimelle 46 vedenpoistoa varten ja sen jälkeen torniin 55 valkaistavaksi kahden tunnin ajaksi 59°C:n lämpötilassa. Tornin alaosassa laimennettiin massa 20 %:n massasa-keudesta 3,5 %:n massasakeuteen käytetyllä valkaisuliuoksella, jota tuotiin johdon 56 kautta. Laimennettu massaliete vietiin johdon 57 kautta vedenpoistimeen 58, jossa massaliete sakeutettiin 42 %:n kuiva-ainepitoisuuteen, minkä jälkeen se poistettiin johdon 61 kautta. Suurin osa poispuristetusta käytetystä valkaisuliuoksesta vietiin johdon 56 kautta valkaisutornin pohjavyöhykkeeseen. Käytetyn valkai- 3 suliuoksen ylimäärä (n. 2,5 m /tonni kuivaksi ajateltua massaa) vietiin johdon 37 kautta säiliöön 36, jossa käytettyyn valkaisutluokseen sekoitettiin johdon 35 kautta tuotua jäähdytettyä nestettä.

Poistuva sakeutettu massa laimennettiin, lajiteltiin, sakeutettiin kokoomakoneella ja kuivattiin leijukuivurissa (ei näy kuviossa) . Lajitteluosastolta otettiin massanäytteitä, joista poistettiin vesi, kuivattiin ja analysoitiin laboratoriossa. Tulokset on koottu taulukkoon 1. Annetut tulokset ovat kolmoiskokeiden keskiar- 11 68433 voja. Massa- ja paperiominaisuuksien lisäksi on taulukossa annettu tietoja energian kulutuksesta.

Menetelmä B (vertailukoe) Tässä kokeessa käytettiin kuviossa 3 esitettyä laitteistoa, ts. pääosiltaan samaa laitteistoa kuin kuviossa 1 sillä erolla, että lämmönvaihdin 32 ja suodatin 29 on kytketty irti niin, että suodatetun, jäähdytetyn prosessiveden käyttö suihkutusvetenä jää pois. Lisäksi on johto 37 poispuristetun käytetyn valkaisuliuoksen palauttamista varten sekoitettavaksi suihkutusveteen suljettu. Suihkutus-vesi johtoon 12 saatiin säiliöstä 36, johon johdettiin tuoretta 18°C:sta vettä johdon 59 kautta, ulkopuolista höyryä suihkutusveden kuumentamiseksi 92°C:n lämpötilaan johdon 70 kautta sekä tuoretta valkaisuaineliuosta, joka sisälsi stabiloimis- ja puskuriaineita sekä kompleksinmuodostajia, johdon 71 kautta, jolla liuoksella oli seuraava koostumus: vetyperoksidia 0,5 g/1

Na2SiC>3 (vesilasia) 2,0 g/1 dietyleenitriamiinipentaetikkahappoa (DTPA) 0,08 g/1

NaOH pHihon 8,3

Suihkutusveden määräksi, joka johdettiin hiomakiven pinnalle, mitattiin virtausmittarilla 62 1 200 l:n määrä minuutissa. Βί ο säänruiskutuspaineen mitattiin olevan 6 kp/cm suurempi kuin paine hiomalaitteen sisällä. Hiomalaitteen poistosyöttöosassa 15 mitattiin massalietteen lämpötilaksi 108°C, ts. tämä lämpötila oli 1,17 kertaa niin korkea kuin tuodun suihkutusveden lämpötila. Sen jälkeen, kun massa oli kulkenut tikkumurskaimen 16 läpi, se vietiin johdon 19 kautta säiliöön 20 ja sieltä johdon 21 kautta hydrosykloniin 22 höyryn erottamista varten, joka poistettiin johdon 23 kautta lämmönvaihtimeen (ei näy kuviossa) höyryn lämpösisällön talteenottamisek-si. Massan sakeudeksi sen poistuessa hydrosyklonista mitattiin 1,96 %. Massaliete vietiin johdon 24 kautta puristimelle 25 vedenpoistoa varten 21 %:n massasakeuteen. Poispuristettu neste vietiin säiliön 27 kautta putkessa 28 säiliöön 65 valkaistun massan laimennusta varten, joka tuotiin johdon 57 kautta. Puristimelta 25 massa vietiin säiliön 41 ja johdon 42 kautta sekoituslaitteeseen 43 val-kaisukemikaalien mukaansekoittamiseksi, joita lisättiin johtojen 44 68433 ja 53 kautta. Valkaisukemikaalien kanssa sekoitetun massalietteen massasakeus oli 10 % ja se vietiin välittömästi johdon 45 kautta puristimelle 46 vedenpoistoa varten 20 %:n massasakeuteen. Poispu-ristettu valkaisuaineliuos koottiin säiliöön 48 johdon 47 kautta ja vietiin johdon 49 ja lämmönvaihtimen 50 kautta johdossa 53 takaisin sekoituslaitteeseen 43 sekoitettavaksi uuteen massaerään. Puristimelta 46 massa vietiin johdon 54 kautta valkaisutorniin 55. Valkai-sutornissa lämpötila oli 59°C ja massasakeus 20 %. Kahden tunnin valkaisun jälkeen massa laimennettiin 3,5 %:n sakeuteen prosessi-vedellä, jota tuotiin rumpusuodattimelta 73 johdossa 67. Laimennuksen jälkeen tornin alaosassa massa vietiin johdon 57 kautta säiliöön 65. Tästä säiliöstä massaliete vietiin johdon 68 kautta lajittelu-osastolle 66, minkä jälkeen massa johdon 72 vietiin rumpusuodatti-melle 73 veden poistoa varten. Suodattimelta 73 poistuva käytetty valkaisuliuos vietiin osittain johdon 67 kautta valkaisutorniin 55 ja osittain johdon 74 kautta kokooma-astiaan 65.

Lajitteluosastolta otettiin massanäytteitä, joista poistettiin vettä ja jotka kuivattiin ja analysoitiin laboratoriossa. Tulokset on koottu taulukkoon 1. Annetut tulokset ovat kolmoiskokei-den keskiarvoja. Massa- ja paperiominaisuuksien lisäksi on taulukossa annettu tietoja energian kulutuksesta.

Taulukko 1

Menetelmä B A

energian kulutus kuidutuksessa, kWh/t 1 080 1 010 energian kulutus suihkutusveden kuumentamiseen,

kWh/t 4 750 0X

Freeness, ml 165 162 pitkien kuitujen pitoisuus Bauer McNett'in mukaan (+ 30 mesh) 28 29 vetoindeksi, newtonmetriä/kg 34 37 repäisyindeksi, newtonneliömetriä/kg 5,3 5,3 tiheys, kg/m"^ 382 383 vaaleus SCAN'in mukaan, % 67 70 opasiteetti, % 91,7 92,1 jäähdytysveden kuumentaminen lämmönvaihtimessa 32 vastasi 600 kWh:n talteenottoa tonnia kohti massaa.

Kuten taulukosta käy ilmi, on keksinnön mukaisesti (menetelmällä A) valmistetulla massalla suurinpiirtein samat ominaisuudet 13 68433 kuin massalla, joka on valmistettu tunnetun tekniikan mukaisesti. Kuitenkin on keksinnön mukaisesti valmistetulla massalla yllättävää kyllä suurempi vaaleus kuin tunnetun tekniikan mukaisesti valmistetulla massalla. Tämä saattaa johtua siitä, että keksinnön mukaisessa menetelmässä tapahtuu vähemmän peroksidin hajoamista, koska suih-kutusvesi on kylmempää kuin tunnetussa menetelmässä.

Eräs tämän keksinnön tärkeä etu on olennaisesti pienempi kokonaisenergian kulutus. Siten säästetään hyvin suuria energian määriä sillä, että suihkutusvettä ei tarvitse kuumentaa. Lisäksi on kui-dutusenergian kulutus alentunut keksinnön mukaisessa hionnassa. Tähän saadaan vielä energiasäästöjä, jotka vastaavat 600 kWh/tonni, ottamalla talteen lämpösisältö prosessivedestä, joka on saatu massa-lietteen sakeutuksessa hydrosyklonin jälkeen.

Esimerkki 2 Tämä esimerkki esittää valkaisemattoman hiokkeen valmistusta kuusipuusta osittain keksinnön mukaisesti (menetelmä C) lisäten olennaisesti pienempi määrä suihkutusvettä, joka on jäähdytetty, osittain tunnetun menetelmän mukaisesti hiomalla suljetussa kammiossa korotetussa paineessa ja käyttäen suurta määrää lämmintä suihkutusvettä (menetelmä D).

Kokeessa käytettiin pääasiallisesti samaa uudelleen rakennettua hiomoa ja olosuhteita, jotka kuvattiin esimerkissä 1, seuraavassa esitettävin muutoksin.

Menetelmä C

Kokeessa käytettiin kuviossa 2 esitettyä laitteistoa, joka suurinpiirtein vastaa kuviossa 1 esitettyä laitteistoa, mutta val-kaisuosa irtikytkettynä. Kuviossa esitettyyn hiomalaitteeseen 3 syötettiin kuorittuja kuusipöllejä 1, joiden keskimääräinen kosteus oli 52 %, 300 kg:n määrä kuivaksi ajateltua puuta jokaisessa kokeessa. Hionnassa mitattiin keskimääräistehoksi 1 400 kW. Ylipaine hio- 2 malaitteen sisällä oli 1,0 kp/cm . Suihkutusveden lämpötilaksi suut- timissa 17 ja 18 mitattiin 36°C. Suihkutusveden määräksi mitattiin virtausmittarilla 62 392 1/minuutti ja sen sisäänruiskutuspaine oli 2 16 kp/cm suurempi kuin paine hiomalaitteessa, joka pidettiin 1,0 kp/cm :n ylipaineen alaisena. Suihkutusveden määrä oli siten 15,7 osaa osaa kohti kuivaa massaa ja lämpötila hiomalaitteen poisto- 14 684 33 syöttöosassa, jonka mitattiin olevan 114°c, vastasi 3,2 kertaa tuodun suihkutusveden lämpötilaa. Sen jälkeen, kun saatu hioke on kulkenut tikkumurskaimen 16 läpi, se kuljetettiin edelleen johdon 19 kautta tasaussäiliöön 20 ja siitä johdon 21 kautta hydrosykloniin 22, jossa erotettiin höyry, joka poistui johdon 23 kautta ja käytettiin hyväksi leijukuivurin lämmittämiseen (ei näy kuviossa). Hyd-rosyklonista poistuvan massalietteen sakeus oli 7,15 %, ts. 2,93 kertaa niin suuri kuin tunnetun tekniikan mukaisessa hionnassa, ja vietiin johdon 24 kautta puristimelle 25, jolla siitä poistettiin vettä 15 %:n sakeuteen. Puristimelta massa vietiin johdon 75 kautta kokoomasäiliöön 41 ja sieltä johdon 42 kautta lajitteluosastolle 66. Johdon 72 kautta vietiin massaliete sen jälkeen edelleen rumpu-suodattimelle 73. Rumpusuodattime1ta poistuva prosessivesi vietiin johdossa 67 takaisin kokoomasäiliöön 41 massan laimentamiseksi ennen lajittelua. Puristimelta 25 johdon 26 kautta poistuva prosessivesi, jonka lämpötila oli 94°C, vietiin eristettyyn säiliöön 27 ja johdon 28 kautta suodatuslaitteeseen 29 ja edelleen johdon 31 kautta lämmönvaihtimeen 32, jossa se jäähdytettiin n. 90°C:sta 36°C:seen. 8°C:sta jäähdytysvettä johdettiin lämmönvaihtimeen johdon 33 kautta ja se poistui johdossa 34 lämpötilaltaan 51°C:sena. Jäähdytetty prosessivesi vietiin johdon 35 kautta säiliöön 36, mistä se johtojen 12, 13 ja 14 kautta pumpattiin hiomoon, johon se tuotiin suih-kutusvedeksi. Lajitellusta massasta otettiin näytteitä massa- ja paperiteknisten ominaisuuksien analyysiä varten. Analyysitulokset ja energian kulutus esitetään taulukossa 2.

Menetelmä D

Kokeessa käytettiin kuviossa 4 esitettyä laitteistoa, joka hydrosykloniin 22 asti vastaa kuviossa 2 esitettyä. Hydrosyklonista massaliete vietiin johdon 24 kautta kokoomasäiliöön 41, jossa se laimennettiin rumpusuodattimelta 73 johdosta 67 tuodulla prosessi-vedellä. Laimennettu massaliete vietiin johdon 42 kautta lajittelu-osastolle 66 ja sieltä johdon 72 kautta rumpusuodattimetle 73, jolla siitä poistettiin vettä. Rumpusuodattimelta poistuva prosessivesi vietiin osaksi takaisin kokoomasäiliöön 41, kun taas osa siitä johdettiin takaisin johdon 76 kautta lajitteluosastolle 66. Vielä eräs osa rumpusuodattimelta 73 poistuvasta prosessivedestä vietiin johdon 77 kautta säiliöön 36, johon johdettiin tuorevettä johdon 69 kautta 15 68433 ja ulkopuolista höyryä lämmittämistä varten johdettiin johdosta 70.

2

Hiomalaitteessa ylläpidettiin 1,0 kp/cm m ylipaine. Johtojen 13 ja 14 kautta tuodun suihkutusveden lämpötila oli 98°C ja sitä tuotiin 1 000 l:n määrä minuutissa, ts. 41,5 osaa osaa kohti kuivaa massaa. Hiomalaitteen poistosyöttöosassa 15 mitattiin lämpötilaksi 110°C, ts. 1,1 kertaa niin korkea kuin tuodun suihkutusveden lämpötila. Massan sakeus sen poistuessa hiomalaitteesta oli 2,41 % ja sen poistuessa hydrosyklonista sen mitattiin olevan 2,44 %. Massan sakeus säiliössä 41 oli laimennuksen jälkeen 1,0 %. Rumpusuodattimelta poistuvan prosessiveden määrä oli 2 800 1/minuutti, josta 2 000 1/rainuutti jaettiin säiliön 41 (1 400 l/min) ja lajitteluosaston 66 (600 l/min) välillä. Jäljelle jääneestä 800 1/minuutti vietiin 500 1/minuutti johdon 77 kautta säiliöön 36, samalla kun loput 300 1/minuutti johdettiin viemäriin. Prosessiveden lämpötila johdossa 77 oli 68°C. Johdon 69 kautta tuotiin tuorevettä, jonka lämpötila oli 18°C ja määrä 500 1/minuutti. Lajitellusta massasta otettiin näytteitä massa- ja paperiteknisten ominaisuuksien analyysiä varten. Analyysitulokset ja energian kulutus on esitetty taulukossa 2.

Taulukko 2

Menetelmä D C

energian kulutus kuidutuksessa, kWh/t 970 935 energian kulutus suihkutusveden lämmittämiseen, kWh/t 2 650 0

Freeness, ml 208 197 vetoindeksi, newtonmetriä/kg 29 31 repäisyindeksi, newtonneliömetriä/kg 5,4 5,5 tiheys, kg/m^ 340 335 vaaleus SCAN'in mukaan, % 60 61 opasiteetti 90,2 90,2

Kuten taulukosta käy ilmi on energian kulutus selvästi alempi keksinnön mukaisessa hionnassa (menetelmä C) kuin hiottaessa tunnetun tekniikan mukaisesti (menetelmä D). Yllättävää kyllä, ei massa- ja paperiominaisuuksissa voida havaita mitään eroja.

Eräs tärkeä etu käytettäessä tätä keksintöä on, että massalla on suuri massasakeus sen poistuessa hydrosyklonista. Jos massa on valkaistava, on mahdollista suoraan edelleen poistaa vettä massa-lietteestä suurempaan sakeuteen suhteellisen yksinkertaisten lait- 16 68433 teiden avulla. Suurien kuitupitoisuuksien välttämiseksi kiertovedessä hiottaessa tunnetun tekniikan mukaisesti, täytyy, alhaisesta massasakeudesta johtuen, massaliete ensin sakeuttaa suodattimena, mikä on tilaa vievää ja kallista.

Claims (8)

1. Menetelmä hiokkeen valmistamiseksi lignoselluloosapitoisis-ta aineksista, jolloin tunnetulla tavalla kuorittuja puutukkeja hiotaan suljetussa, höyryn ja/tai ilman ylipaineen alaisessa hiomakoneessa lisäten suihkutusvettä ja syöttäen jatkuvasti saatua massa-suspensiota höyryn erottamiseksi käytettävän hydrosyklonin kautta, tunnettu siitä, että suihkutusveden määrä pidetään pienempänä kuin 35 osaa yhtä osaa kohti kuivaa massaa, että suihkutusveden 2 ylipaine suhteessa paineeseen hiomakoneessa pidetään 8-40 kp/cm :ssä, 2 edullisesti 10-30 kp/cm :ssä, ja että suihkutusveden lisäämistä säädetään niin, että massasuspension lämpötila hiomakoneen poissyöttö-osassa, mitattuna °C:ina, tulee 1,5-50, edullisesti 2-8 kertaa niin korkeaksi kuin lisätyn suihkutusveden lämpötila ja samalla pidetään alempana kuin 200°C, edullisesti alempana kuin 180°C.

1 7 68433

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu 2 siitä, että ylipaine hiomakoneessa pidetään 0,2-10 kp/cm :ssä.

3. Patenttivaatimusten 1-2 mukainen menetelmä, tunnet- t u siitä, että suihkutusveden lämpötila pidetään 2-63°C:ssa edullisesti 20-50°C:ssa.

4. Patenttivaatimusten 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suihkutusveden määrä pidetään välillä 3-30 osaa yhtä osaa kohti kuivaa massaa.

5. Patenttivaatimusten 1-4 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että käytetään hyväksi hydrosyklonissa erotetun höyryn lämpösisältö.

6. Patenttivaatimusten 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että höyrystö vapautettu massasuspensio suoraan sakeutetaan kuiva-ainepitoisuusteen 20-50 % ja valkaistaan.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sakeutuksessa saatu neste jäähdytetään ja käytetään uudelleen suihkutusvetenä.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sakeutuksesta saatu, jäähdytetty neste sekoitetaan valkaisu jäteliemen ja/tai tuoreen valkaisuaineliuoksen kanssa.