FI81136B - Foerfarande och anordning foer behandling av massa. - Google Patents

Description

1 81136

Menetelmä ja laite massan käsittelemiseksi

Esillä oleva keksintö kohdistuu menetelmään ja laitteeseen keskisakean massan käsittelemiseksi erilaisten käsittelylaitteiden yhteydessä. Seuraavassa käsitellään esimerkkinä massan pesuun käytettyjä pesureita.

Ennalta tunnetaan monia eri tyyppisiä pesulaitteita ja -menetelmiä. Selvästi toisistaan erottuvia ratkaisuja ovat diffusoörit, rumpupesurit ja tasoviirapesurit. Piffusööri-pesureihin massa syötetään noin 10 %:n sakeudessa. Rumpu- ja tasoviirapesureiden syöttösakeus on tavallisimmin välillä 1 - 3 %: Tällä hetkellä käytössä olevia rumpupesureita ovat mm. imupesuri, pesupuristin ja painepesuri.

Perinteinen imupesuri käsittää viirapäällysteisen rummun, joka pyörii altaassa. Rummun vaipassa on reikälevyn alla kokoajalokerot, jotka on kukin yhdistetty omalla putkellaan rummun päässä akselilla olevaan venttiilijärjestelmään. Venttiilistä suodos johdetaan imujalan kautta suodos-säiliöön. Venttiilirakenteen ansiosta imujalan imuvaikutus pystytään järjestämään sopivasti eri kohdille radanmuodos-tusta.

Radanmuodostus imupesurissa tapahtuu siten, että altaassa pyörivän rummun sisälle on järjestetty em. imujalan avulla alipaine, joka imee altaasta massasuspensiota rumpua vasten. Nesteen läpäistessä rummun massan kuidut saostuvat rummun pinnalle. Altaassa olevan kuitususpension sakeus on noin 0,5 - 2 %, ja rummulle saostuneen kerroksen sakeus on noin 10 - 12 %. Radanmuodostusalue, ts. se osa rummun kehästä, joka on altaassa kuitususpension peitossa, on noin 140 °. Rummun pyörintänopeuden maksimiarvo on 2 - 2,5 r/min., sillä suuremmilla pyörintänopeuksilla suodok-sen kokoajalokerot ja putket eivät ehdi tyhjentyä.

2 81136

Pesu tapahtuu syrjäytyspesuna siten, että rummun massa-altaasta esi 11? olevalle pinnalle suihkutetaan pesunestettä, joka alipaineen vaikutuksesta imeytyy massakerroksen läpi ja syrjäyttää suurimman osan kemikaaliliuoksesta. Tällöin syrjäytysalueen laajuudeksi tulee noin ]20 °.

Imupesurin tyypillinen ominaisneliökuorma on noin 5 BDMT/ 2 m /d, jolloin massaradan paksuus on luokkaa 25 mm. Valkai- 2 simokäytössä imupesurin neliökuorma on noin 8 BDMT/m /d ja radan paksuus noin 30 mm.

Pesupuristin käsittää viirapäällysteisen tai poratun rei-kälevyvaipparummun. Massan syöttö tapahtuu 3 - 4 %:n sakeu-dessa ja oksat ja vastaavat tulee olla poistettu massasta ennen pesuria. Rummun vaipassa on lokeroita, joista suodos päätykehällä olevan kammion kautta johdetaan ulos. Rumpu saattaa olla myös avoin niin, että suodos kerätään rummun sisään ja lasketaan päädyssä olevasta aukosta ulos.

Rainanmudostusvaiheen pituus on noin 90 ° ja syriSytysvai- heen noin 150 °. Rummun pyörintänopeus on noin 2 r/min ja 2 ominaisneliökuorma noin 15 - 20 BDMT/m /d. Pestyn massan sakeus voi nousta jopa 30 %:iin puristintelaa käytettäessä. Syrjäytys tapahtuu kuitenkin noin 10 %:n sakeudessa ja massaradan ollessa noin 50 mm:n paksuinen.

Esimerkkinä painepesurista voidaan käyttää vaikkapa FI patenttijulkaisun 71961 mukaista laitetta, joka koostuu pääosin poratusta reikälevvrummusta, jonka pinnalle on kiinnitetty 50 - 60 mm korkeita listoja n. 200 mm:n välein. Rummun vaipassa massalokeroiden alla on suodoslokerot. Rummun päädyssä ulkokehällä on venttiilijärjestely, jonka kautta suodos otetaan ulos. Pesurissa voi olla 3-5 vaihetta, ts. suodokset johdetaan vastavirtaan pumppaamalla vaiheesta toiseen. Pesunestetilat eri vaiheiden välillä on tiivistetty.

Il 3 81136

Radanmuodostus tapahtuu siten, että pestävä massa syötetään syöttölaatikkoon, jonka pohjan muodostaa rei'itetty levy, jonka päälle on sijoitettu päättymätön viirakangas. Syöttö-laatikko mataloituu pesurumpua kohti mentäessä. Massan ollessa syöttölaatikossa siitä poistuu nestettä viirakankaan ja reikälevyn läpi, jolloin massa saostuu viirakankaan päälle. Viirakankaan liikkuessa kohti rumpua, suspensiosta poistuu nestettä koko ajan myös syöttölaatikon mat.aloitumi-sen aiheuttaman puristuksen takia. Syöttölaatikon päässä massa johdetaan pesurummun listojen välisiin lokeroihin, joihin muodostuu rummun pituisia aksiaalisia "lankkuja". Heti syöttökohdan jälkeen on rummulla ensimmäinen pesu-vyöhyke, joita mainitun julkaisun mukaisessa ratkaisussa on viisi erillistä vyöhykettä. Kuhunkin vyöhykkeeseen johdetaan pesunestevirta, joka puristuessaan pesurummun lokeroissa olevan massakerroksen läpi syrjäyttää siellä ennestään olevan nesteen. Jo edellä mainittiin, että suo-dokset johdetaan vastavirtaan vyöhykkeestä toiseen. Toisin sanoen viimeiseen pesuvyöhykkeeseen pumpataan puhdas pesuneste ja syrjäytetty suodos johdetaan toiseksi viimeiseen vyöhykkeeseen pesunesteeksi. Viimeisen pesuvyöhykkeen jälkeen "massalankut" irrotetaan rummulta, esim. paine-ilmapuhalluksella, ja kuljetetaan eteenpäin kuljetinruu-villa.

Tällaisen painepesurin orcinaisneliökuormitus on neli- *> vaiheisena noin 2,4 BDMT/mVd. "Massalankun" paksuus on noin 55 mm, ja sakeus voi nousta jopa 15 - 17 %:iin. Lokerosta vuotava pesuvesi pudottaa sakeuden kuitenkin 10-12 %:iin. Pesurummulle syötettävän massan sakeus on 3 - 6 %. Rummun pyörintänopeutena käytetään noin 0,3 rpm.

4 81136

Kaikille edellä esitetyille laitteille on ominaista se, että pesurille syötettävän massan sakeus on suhteellisen matala; maksimissaan 6 %. Toisin sanoen ennen pesutapah-tumaa on massaa laimennettava edeltävien käsittelyvaiheiden 10 - 15 %:n arvosta alle puoleen. Siten massan sisältämä nestemäärä vähintäänkin kaksinkertaistuu. Mikäli pesu pystyttäisiin suorittamaan korkeassa sakeudessa, voitaisiin säästää sekä laitteiden koossa, energiankulutuksessa että myös haihdutukseen johdettavan suodoksen määrässä. Ongelmana on kuitenkin se, että aikaisemmin ei ole ollut käytössä sellaisia laitteita, joilla syötetään sakeaa, yli 6 %:n massaa pesuriin. Toisaalta tiedetään myös, että massan sakeutuessa suspension ilmapitoisuus kasvaa ja pesun yhteydessä tulee vaahto-ongelmia. Vastaavanlaisia ongelmia on myös muissa massankäsittelylaitteissa, kuten esim. saostimissa.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on ratkaista mainitut ongelmat ja mahdollistaa massan käsittely keski sakealla 10 - 20 %:n alueella. Keksinnön mukainen menetelmä ja laitteisto poistaa ilman keskisakeasta massasta ja syöttää sen hallitusti käsittelylaitteeseen.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusmerkillistä, että massan syöttäminen toimilaitteeseen, massan käsittely toimilaitteessa ja sen poistaminen ja siirto edelleen tapahtuu sakeusalueella 8 - 20 % ilman laimennusta syötössä ja siirrossa.

Keksinnön mukaiselle laitteelle on tunnusmerkillistä, että laitteet massan syöttämiseksi toimilaitteelle koostuvat pääasiassa ainakin yhdestä painekammiosta, ainakin yhdestä massan tulokanavasta mainittuun kammioon ja ainakin yhdestä massan syöttökanavasta mainitusta kammiosta toimilaitteelle.

s 81136

Keksinnön mukaisen laitteen eräälle toiselle suoritusmuodolle on tunnusmerkillistä, että laitteet massan poistamiseksi toimilaitteesta koostuvat ruuvikuljettimesta (61) ia toimilaitteen välittömään yhteyteen ruuvin (61) pur-kauspaän läheisyyteen järjestetystä keskipakopumpusta (62).

Seuraavasi? keksinnön mukaista menetelmää ja laitetta selitetään yksityiskohtaisemmin viittaamalla oheisiin kuvioihin, joissa esimerkkilaitteena on pesuri.

Kuvio 1 esittää poikkileikkauksen erään edullisen suo ritusmuodon mukaisesta laitteesta.

Kuvioissa 2-4 esitetään eräitä edullisia syöttölaittein.

Kuviossa 5 esitetään eräs ratkaisu massan syöttämiseksi käsittelylaitteelle useammasta kohtaa.

Kuviot 6 ja 7 esittävät kaksi vaihtoehtoista massan poisto-tapaa käsittelylaitteesta.

Kuvio 8 esittää erästä kolmatta vaihtoehtoista massan poistotapaa käsittelylaitteesta.

Kuvion 3 mukaisesti pesuri 1 koostuu periaatteessa FI-patentin 71961 mukaisesta rummusta, joka on ulkokehältään jaettu kammioihin 2-6, joihin vhteet 12 - 16 johtavat. Kammioiden 2-6 sisäkehän puoleisen pinnan muodostaa edullisesti nestettä läpäisevä rumpu 7. Tämän rummun sisällä pyörivästi laakeroituna on ulkokehältään 18 : nestettä läpäisevällä, pinnalla varustettu sylinteri 8, jonka pinnasta ulkor.ec kohti rummun 7 pintaa aksiaalisia, säteittäisiä väliseiniä 9, jotka muodostavat yhdessä sylinteripintojen 7 ja 8 osien kanssa massanpesukammioita 10. Sylinterin 8 ulkokehän 18 sisäpuolelle on järjestetty nestetiloja 11, joista neste johdetaan pesurin päädyssä olevan venttiilijärjestelyn (ei esitetty) kautta kustakin 6 81136 pesuvyöhykkeestä (vastaa kammioita 2 - 6) edeltävään vyöhykkeeseen. Toisin sanoen viimeisestä pesuvyöhykkeestä, kammion 6 alueelta, kammioon 5, kammion 5 alueelta kammioon 4 jne.

Mainitun patentin mukaiseen laitteeseen verrattuna on tehty kuviossakin näkyvät muutokset sekä pesurin syöttö- että poistopuolelle. Kuviossa 1 on hyvin kaavamaisesti esitetty massan syöttölaite 20, jolle on tyypistä riippumatta ominaista se, että massa kyetään syöttämään pesuriin suoraan edeltävän massatornin tai pesuvyöhykkeen sakeudessa, ts. 8 -20 %:n sakeudessa ilmavapaana.

Kuviossa 2 esitetään syöttölaite, joka koostuu painekammios-ta 21, johon massa pumpataan esim. massatornista kanavaa 22 pitkin. Edullisesti massansiirtolaitteifto on varustettu kaasunpoistolla. Tällöin painekammioon 21 tuleva massa ei enää sisällä ilmaa haitallisessa määrin, eikä suodosten vaahtoaminen ole vaarana pesutapahtuman onnistumiselle. Painekammioon 21 lähelle massan poistoaukkoa 23, joka voi olla koko pesurummun mittainen yhtäjaksoinen rako tai aukkorivi, on sijoitettu fluidisoiva elin 2f, edullisesti roottori, joka saattaa massan virtaavaan muotoon siten, että massa voi virrata poistoaukon 23 läpi pesurin kammioihin 10. Elin 26 voi olla joko koko pesurin mittainen tai kullakin aukolla voi olle aina yksittäinen fluidisaattori-elin. Pitämällä painekammiossa jatkuvasti pienehkö ylipaine estetään ilman sekoittuminen tässä vaiheessa massaan.

Kuviossa 3 esitetään erään toisen edullisen suoritusmuodon mukainen massan syöttölaite 30, jossa massa pumpataan putkea 32 pitkin laajenevaan kammioon ?] , josta massa puristetaan ohutta putkea tai litteätä kanavaa 33 pitkin pesurin kammioihin 10. Suuren liikenopeutensa vuoksi massa pysyy fluidisoituneessa tilassa ja täyttää nopeasti ja tasaisesti kammiot 10.

7 81136

Kuviossa 4 esitetään kolmas edullinen ruoritusmuoto master syöttölaitteelle 40, joka koostuu massan tulokana-vasta 42 ja painekamiriiosta 41, jonka sisälle on jär jestetty ainakin yksi pyörivä tela 45, joka rajoittaa levyn 44 kanssa massan syöttöraon 43 suuruuden. Li säksi kammiossa 41 voi olla £luidisaatioelin 46 lähellä syöttöaukkoa 43 varmistamassa, että massa virtaa aukosta pesurin kammioihin 10, mikäli kamirior 41 paine

"I

ja pyörivä tela 45 eivät yksin riitä. Fluidisaatioelin 46 voi olla pyörivä roottori tai myös jotain muuta tyyppiä oleva värähtelijä.

Kuviossa 5 esitetään vielä ratkaisu, jossa massan syöttö pesurille tapahtuu vain muutamasta syöttöaukosta koko pesu-rummun pituudelle. Tällöin käytetään esimerkiksi FI -patenttihakemusten 850307 ja 861645 mukaista laitetta 51, joilla pumpulta (ei esitetty) putkea 52 pitkin tuleva sakeamasea-virtaus jaetaan useampaan putkeen 53 - 56, joiden pesurin puoleiseen päähän on liitetty jokin edellä esitetyistä syöttölaitteista 20, 30 tai 40, josta lähtevä massavirta johdetaan suuttimilla 57 syöttölaatikkoon 58, jossa virtaukset yhtyvät yhtenäiseksi rainaksi.

Kuviossa 1 esitetään myös kaavamaisesti massan poisto pesurista. Kuvioissa 6 ja 7 on eritetty kaksi suoritusmuotoa massan purkamiseksi pesurista ja massan siirtämiseksi edelleen. Kuvion 6 mukaisessa ratkaisussa pesurummulta 8 irtoava massa putoaa kouruun 60, jonka pohjalle on järjestetty kuljetinruuvi 61, joka siirtää massan sakeamassapum-pun 62 imukanavan edessä olevaan altaaseen 63, josta fluidisoiva pumppu siirtää massan jatkokäsittelyyn.

Kuvion 7 ratkaisussa sakeamassapumppu 62 on järjestetty pesurin keskivaiheille, jolloin kuljetinruuvi 61 siirtää massan pesurin päädyistä pumpun 62 altaaseen 63. Kul- jetusruuvin molemmat puoliskot luonnollisesti siirtävät massaa pesurin keskelle päin.

β 81136

Tietenkin on mahdollista korvata kuvion 7 ruuvi 61 kahdelle kaltevalla ruuvilla, jotka syöttävät massaa sakeana ssapumpul le.

Kuviossa 8 esitetään vielä er8s edullinen suoritusmuoto massan purkausjärjestelylle. Massa puretaan käsittelylaitteestaan tunnetulla tavalla ruuville 61, joka siirtää massan käsittelylaitteen sivulle (vrt. Fig 7) tai päätyyn (vrt. Fig. 6) järjestettyyn suhteellisen pienikokoiseen massatorniin 71, tarkemmin sanottuna olennaisesti tornin 71 alacsaar, edullisesti samalle korkeudelle, jolle massaa edelleen siirtävä keskipakopumppu 62 on järjestetty. Ruuvia 61 ympäröimään juuri ennen tornia 71 on järjestetty sylinterimäinen tai edullisesti loivasti kartiomainen put-kiosa 73, jonka tarkoitus on tiivistää ruuvi 61 niin, että massa ei pääse purkautumaan tornista käsittelylaitteelle päin. Lisäksi pumpun 62 poistokanavaan 74 on liitetty joko kuristusventtiili 75 tai mahdollisesti säädettävä paluukier-toventtiili 76, jolla osaltaan varmistetaan tornin 71 pir.nankorkeuden pysyminen riittävänä.

Eräänä edullisena vaihtoehtoisena ratkaisuna voidaan ajatella myös massan syöttämistä ruuvilla suoraan pumpun imuaukkoon, jolloin massan virtaustie torniin on suhteellisen pieni aukko siirtrruuvin ja pumpun imuaukon välillä, tai vaikkapa siirtoruuvin vaipassa. Tällöin voitaisiin käyttää hyväksi ruuvilla pumpun imuaukkeer. kehitettävissä olevaa syöttöpainetta. Etuna edellä esitetyssä suoritusmuodossa on se, että säästetään huomattavasti sekä lait-teistokustannuksics? että pumpun nostokorkeudessa. Kaikki ennalta tunnetut laitteet ovat purkaneet massan siirtoruu-vilta pucctusputkeen, joka on useita metrejä, tavallisimmin noin 10 m, korkea, jotta on voitu varmistaa riittävä paine pumpun imuaukossa pumppauksen onnistumiseksi. Koska käsittelylaitteet ovat tavallisimmin samassa tasossa, on massa aina täytynyt pumpata ensin takaisin pudotusputken pohjalta ennen kuin se on voitu syöttää seuraavalle käsittelylaitteelle.

9 81136 Käytettäessä keksinnön mukaista menetelmät ja laitetta massan syöttämiseksi vaikkapa pesuriin, voidaan pesurin rummun pintaa käyttää entistä paremmin hyödyksi itse pesutapahtu-massa koska syöttö- ja poistolaitteet vievät rummusta vain noin 60 °, jolloin pesulle jää kokonaiset 300 °. Olettaen rummun radan paksuudeksi 30 nm ja rummun pyörintänopeudeksi 2 7,5 rpm, saadaan rummun neliökuormaksi yli 32 BDMT/m /d. Massan jättösakeus voi olla jopa. 3 5 % ilman vaaraa käyttö-häiriöistä, koska poistolaitteet toimivat varmasti vielä näillä sakeuksilla. Siten on mahdollista käsitellä massaa jatkuvasti R - 15 %:n sakeudessa ilman tarvetta laimentaa sitä esim. pesurin syöttöä varten. Samalla laitteistossa voidaan hyödyntää fluidisoituvan keskipakopumpun ominaisuutta poistaa ilmaa sakeasta massasta, jolla estetään suodoksien vaahtoaminen pesurissa.

Lopuksi on syytä todeta, että keksinnön mukaista menetelmää ja laitetta voidaan soveltaa paitsi pesuriin myös muihin massan käsittelylaitteisiin, joissa massa on syötettävä rainamuodossa laitteeseen. Fe.jmerkkinä voidaan mainita vaikkapa saostin. Siten edellä esitetyllä pesuriin kohdistuvalla esimerkillä on vain tarkoitus osoittaa, kuinka suuren parannuksen olemassaolevaan tekniikkaan keksintö tuo, eikä suinkaan rajoittaa keksintöä siitä mikä on esitetty oheisissa patenttivaatimuksissa, jotka yksin määrittelevät keksinnön suoja-alan ja sen laajuuden.

Claims (15)

1. Menetelmä massan käsittelemiseksi rainana, jolloin 5 massa syötetään pyörivin sihtipinnoin varustettuun toimilaitteeseen, levitetään toimilaitteen sihtipinnalle väliseinillä muodostettuihin lokeroihin mattomaiseksi sihti-pintaan nähden liikkumattomaksi radaksi ja poistetaan mainituista lokeroista, tunnettu siitä, että sekä massan 10 syöttäminen toimilaitteeseen, massan käsittely toimilaitteessa ja sen poistaminen ja siirto edelleen tapahtuu sakeusalueella 8 - 20 % ilman laimennusta syötössä ja siirrossa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että massa pumpataan edeltävältä toimilaitteelta sakeudessa 8 - 20 % ja syötetään ilman laimennusta käsittelylaitteeseen, josta se käsittelyvaiheen/-vaiheiden jälkeen poistetaan ja siirretään olennaisesti edelleen samassa ta-20 sossa laimentamatta 8 - 20 %:n sakeudessa.

3. Patenttivaatimusten 1 ja 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sakeudeltaan 8-20 %:sta massasta poistetaan ilmaa ennen massan syöttämistä käsittelylaitteeseen. 25

4. Patenttivaatimusten 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että massa syötetään suurella paineella ja nopeudella, jolloin massa virtaa käsittelylaitteeseen täyttäen tasaisesti käsittelytilan. 30

5. Laitteisto massan käsittelemiseksi pyörivin sihtipinnoin varustetun pesurin, saostimen tai vastaavan yhteydessä, joka laitteisto käsittää laitteet massan syöttämiseksi mainittuun toimilaitteeseen ja laitteet massan poistamiseksi 35 mainitusta toimilaitteesta, tunnettu siitä, että laitteet (20, 30, 40) massan syöttämiseksi toimilaitteelle koostuvat P618FIVA.RE1/PR03 11 81136 pääasiassa ainakin yhdestä painekairuniosta (21, 31, 41), ainakin yhdestä massan tulokanavasta (22, 32, 42) mainittuun kammioon ja ainakin yhdestä massan syöttökanavasta (23, 33, 43) mainitusta kammiosta (21, 31, 41) toimilaitteelle. 5

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että laite massan syöttämiseksi painekammioon (21, 31, 41) on ilmanpoistolla varustettu fluidisoiva keskipakopumppu.

7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että painekammiossa (21, 31, 41) on lähellä massan syöttö-kanavan (23, 43) suuaukkoa massan virtausta edesauttavia elimiä (26, 45, 46).

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että virtausta edesauttavat elimet (26, 46) ovat roottorei-ta.

9. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, 20 että painekammio on niin muotoiltu, että aukoista (23, 33, 43. virtaava massasulppu on rainamainen.

10. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että massa jaetaan haaroihin laitteella (51) ja johdetaan 25 putkilla (56 - 53) suuttimiin (57), joissa se levitetään rainoiksi, jotka rainat laitteen syöttölaatikossa (58) yhtyvät.

10 81136

11. Laitteisto massan käsittelemiseksi pesurin, saostimen 30 tai vastaavan yhteydessä, joka laitteisto käsittää laitteet massan syöttämiseksi mainittuun toimilaitteeseen ja laitteet massan poistamiseksi mainitusta toimilaitteesta, tunnettu siitä, että laitteet massan poistamiseksi toimilaitteelta koostuvat ruuvikuljettimesta (61) ja toimilait- 35 teen välittömään yhteyteen ruuvin (61) purkauspään läheisyyteen järjestetystä keskipakopumpusta (62). P618FIVA.RE1/PR03 12 81136

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että ruuvin (61) purkauspää on liitetty massatilaan (63, 71), jonka yhteyteen on järjestetty keskipakopumppu 5 (62).

13. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laitteisto , tunnettu siitä, että ruuvi (61) on liitetty massatilan (71) alaosaan pumpun (62) imuaukon läheisyyteen. 10

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että ruuvin (61) purkauspää ja pumpun (62) imuaukko olennaisesti yhtyvät.

15. Patenttivaatimuksen 13 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että ruuvin (61) purkauspää on ympäröity sylinteri-mäisellä tai kartiomaisella vaipalla (73), joka erottaa massatilan (71) toimilaitteesta. P618FIVA.RE1/PR03 13 81 136