FI82082C - Foerfarande och anordning foer behandling av massa. - Google Patents

Description

1 82082

Menetelmä ja laitteisto massan käsittelemiseksi

Esillä oleva keksintö kohdistuu menetelmään ja laitteistoon massan käsittelemiseksi. Keksintö soveltuu erityisen hyvin 5 paperi- ja selluloosateollisuudessa käytettävien kuitusus-pensioiden käsittelyyn. Erityisesti keksintö kohdistuu massatehtaan lajittamon kehittämiseen, sen toiminnan tehostamiseen ja laitetarpeen vähentämiseen, jolloin sitä kautta on saavutettavissa mm. investointikustannusten 10 merkittävä väheneminen.

Paperi- ja selluloosateollisuudessa valmistetaan puumassaa eri menetelmillä. Massa voidaan valmistaa kemiallisesti keittämällä tai mekaanisesti hiomalla ja hiertämällä. Massaa 15 voidaan valmistaa myös keräyspaperista hajottamalla jäte-paperia pulpperissa. Yhteistä kaikille massanvalmistus-menetelmille on, että massasulppu sisältää enemmän tai vähemmän epäpuhtauksia, jotka täytyy poistaa massasta.

20 Massa puhdistetaan lajittamossa, jossa lajittimilla ja puhdistimilla puhdistetaan massaa. Läjitin on laite, jossa sakeusalueella 1 - 5 % massa puhdistetaan rako- tai reikä-sihdillä. Puhdistin on laite, tavallisesti ns. pyörrepuhdis-tin, jossa massa puhdistetaan keskipakovoiman avulla 25 matalassa, yleensä alle yhden prosentin sakeudessa.

Lajittelussa on kuitenkin kaksi ongelmaa. Lajittelun jälkeen yleensä halutaan nostaa massan sakeus alueelle 10 - 15 % varastointia tai jälkikäsittelyä varten. Toinen ongelma 30 on, että rejektiä halutaan käsitellä jauhamalla tai jollakin muulla tavalla, mutta kuitenkin yleensä lajittelua korkeammassa sakeudessa. Toisin sanoen lajittelun jälkeen joudutaan massavirtoja aina saostamaan.

35 Tämä ongelma on yritetty poistaa täysin mm. ruotsalaisen

Kamyr Ab:n toimesta, jonka ratkaisuilla pyritään nostamaan P752/8901 2 82082 sakeutta lajittelulaitteissa 8 - 15 %:in. Täten on siis yritetty kehittää sekä lajittimia että puhdistimia, jotka toimivat noin kymmenen prosentin sakeudessa. Tässä on kuitenkin vain osittain onnistuttu. Lajittelu ja puhdistus 5 sinänsä onnistuu kohtalaisesti korkeassa sakeudessa, mutta lajittimien ja puhdistimien erotustehokkuus heikkenee ratkaisevasti sakeuden noustessa. Voidaan sanoa, että Kamyr on korvannut yhden ongelman toisella eli poistanut saostustarpeen puhdistustehokkuuden kustannuksella.

10

Esillä oleva keksintö käsittää menetelmän ja laitteiston massan lajittelemiseksi paineellisessa suljetussa tilassa lajittimilla sakeusalueella 1 - 5 % ja pyörrepuhdistimilla alle 1 % sakeudessa, joille menetelmälle ja laitteistolle 15 tunnusmerkilliset piirteet käyvät ilmi oheisista patenttivaatimuksista .

Seuraavassa keksinnön mukaista menetelmää ja laitteistoa selitetään yksityiskohtaisemmin viittaamalla oheisiin 20 kuvioihin, joista kuviossa 1 esitetään tekniikan tason mukaisen lajittamon periaatekaavio, ja kuviossa 2 keksinnön mukaisen menetelmän ja laitteiston mukainen laj ittamokaavio.

25

Kuviossa 1 on esitetty periaatekaavio nykyisestä yleisesti käytetystä lajittamosta, jonka rakennetta ja toimintaa selitetään tarkemmin alla. Monia muunkinlaisia, kuviossa 1 esitetyn kaavion yksityiskohdista huomattavastikin 30 poikkeavia lajittelukaavioita on tietenkin olemassa, mutta kuviossa 1 esitetään yleisesti käytetty pääperiaate lajittelusta. Kuvioissa on massan syöttöön käytettäviä pumppuja merkitty vain yleisesti viitteellä P, koska pumpuilla itsellään ei ole olennaista merkitystä itse keksintöön.

35 P752/8901 3 82082

Massa syötetään massavarastosta 1 noin 5 %:n sakeudessa oksanerottimen 2 ja välisäiliön 3 kautta lajittimiin 4- 8, jotka on kuvion suoritusmuodossa jaettu kahteen vaiheeseen joista ensimmäiseen kuuluvat lajittimet 4 ja 5 ja 5 toiseen lajittimet 6, 7 ja 8, joista jälkimmäisestä puhdistettu massa viedään yhdelle tai useammalle imusuotimelle 9. Oksanerottimessa 2 massasta erotetaan oksat ja vastaavat suurikokoiset kappaleet, jotka viedään oksapesuriin 10, jossa oksamassasta erotetaan hyväksyttävä kuituaines ja 10 palautetaan välisäiliöön 3. Oksa-aines viedään oksapesurista 10 edelleen jatkokäsittelyyn, kuvion tapauksessa oksasiilon 11 kautta. Lajittimissa 4-8 massasta erotetaan tikut, kuitukimput ja vastaavat pienempikokoiset epäpuhtaudet. Lajittimista 4 ja 5 tuleva rejektimassa viedään toisio- 15 lajittimeen 12 siten, että ao. lajittimen 12 aksepti viedään toisen lajitinvaiheen lajittimiin 6, 7 tai 8 ja rejekti välisäiliöön 13 tai suoraan rejektin saostimeen 14, josta se edelleen johdetaan syöttöruuvin 15 avulla jauhatukseen 16. Jauhimesta tuleva jauhettu massa samoin kuin toisen 20 vaiheen lajittimilta 6, 7 ja 8 tuleva rejekti viedään toiseen toisiolajittimeen 17, jonka aksepti viedään puhdistimiin 18. Puhdistimien 18 aksepti viedään joko välisäiliöön 13 tai suoraan ensimmäiseen toisiolajittimeen 12. Imusuoti-meen lajittimien akseptimassa tulee lajittelun jälkeisessä 25 sakeudessa 1 - 2 %, koska imusuodin ei pysty käsittelemään korkeammassa tulosakeudessa olevaa massaa, ja massa seostetaan sakeuteen 10 - 15 % imemällä siitä vettä painovoimaisen imujalan avulla. Tämä johtaa väistämättä siihen, että selluloosatehtaassa täytyy olla ainakin imusuotirnia varten 30 noin 10 m:n korkeudessa oleva kerros, johon mainitut suotimet sijoitetaan. Muut laitteiston komponentit sijoitetaan sitten tarpeen ja tilan mukaan eri kerroksiin.

Tällaisen lajittelun ongelmana ensiksikin on, että massan 35 saostuksessa suotimilla 4 ja 8 sekä siirrossa sekoittuu paljon ilmaa massan ja suodosten joukkoon aihauttaen vaahto- P752/8901 4 82082 ym. ongelmia. Myös mainittujen suotimien vaatima rakennuskorkeus voidaan katsoa merkittäväksi haittapuoleksi. Mikäli lajittamo voitaisiin rakentaa paineelliseksi ja hydraulisesti suljetuksi niin, ettei ilmaa sekoitu joukkoon, voitaisiin 5 kaikki edellä luetellut haitat poistaa.

Toiseksi käytettyjen laitteiden lukumäärä on suuri, onhan esimerkiksi lajittimia kahdessa peräkkäisessä vaiheessa siten, että ensimmäiseen on kytketty kaksi rinnan ja toiseen 10 vaiheen kolme rinnan. Perusteena laitteiden suurelle lukumäärälle on se, että kussakin laitteessa pyritään mahdollisimman suureen erotustehokkuuteen toisin sanoen pyritään mahdollisimman tarkkaan erottamaan haluttu fraktio ei-toivotusta fraktiosta eli pyritään pitämään rejektisuhde 15 mahdollisimman pienenä. Tämä johtaa siihen, että massaa kierrätetään laitteessa suhteellisen kauan, jolloin laitteen maksimikapasiteetista on käytössä vain murto-osa.

Kolmantena ongelmana on käsiteltävän suspension matala 20 sakeus, joka johtaa jo sinällään suurikokoiseen suotimeen, vaikka ei otettaisikaan huomioon, että imusuodin ei suinkaan ole suodatuspinnan käyttötehokkuuksia vertailtaessa tehokkain mahdollinen suodintyyppi. Esimerkkinä voidaan vaikkapa olettaa, että suotimelle tulevan massan sakeus on 1.5 % ja 25 suotimella massan sakeus nostetaan 15 %:in. Haluttaessa saada suotimelta 15 tonnia kuivaa kuitumassaa, on siitä otettava yhteensä 100 tonnia 15 %:sta suspensiota. Tähän pääsemiseksi on 1.5 %:sta suotimelle tulevasta massasta poistettava nestettä 900 tonnia. Jos taas suotimelle tulevan 30 massan sakeus on 3 %, tarvitsee nestettä poistaa vain 400 tonnia. Jos puolestaan tulosakeus on 4.5 % tarvitsee nestettä poistaa vain 233 tonnia. Siten, mikäli suodattimen ominaissaostuskapasiteetti pysyy samana, voidaan tulosakeus kolminkertaistamalla tulla toimeen laitteella, 35 jonka saostuspinta-ala on vain noin neljännes matalan sakeuden vaatiman saostuslaitteen saostuspinnasta.

P752/8901 5 82082

Kuviossa 2 esitetään keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukainen menetelmä ja sen toteuttamisessa tarvittava laitteisto tarkemmin. Massa syötetään säiliöstä 1 oksanerot-5 timeen 2 ja lajittimen 21 kautta rumpusyrjäytyslaitteelle 23. Lajittelu tapahtuu sakeusalueella 1 - 5 %, yleensä 3-5 % sakeudessa. Rumpusyrjäytyslaite 23 on lokeroilla varustettu rumpu, jossa syöttömassan paineella massa saostuu sakeuteen 10 - 15 %. Ilmaa ei pääse sekoittumaan prosessiin. 10 Rumpusyrjäytyslaitteen eräs suoritusmuoto on esitetty mm. US patentissa 4,502,171.

Ensimmäisen lajittimen 21 rejektimassa syötetään suoraan toiselle lajittimelle 22, jonka aksepti palautetaan ensim-15 mäiseen lajittimeen 21 ja rejekti johdetaan paineelliseen suljettuun saostimeen 24, josta massa virtaa paineellisena ilman syöttöruuvia jauhimeen 25. Massa syötetään matalassa sakeudessa laitteeseen 24 ja turbulenssin vallitessa poistetaan suodosta. Valitsemalla sopivan kokoiset reiät 20 (halkaisija 1 - 2 mm) saadaan suodoksen mukana poistumaan priimakuituja ja jäljelle jäävä sakeutunut rejektimassa virtaa jauhatukseen. Täten on myös rejektimassan jauhatus ja saostus saatu paineelliseksi eikä ilmaa sotkeudu massan joukkoon. Laite 24 on esitetty FI patenttihakemuksessa 25 874854. Saostimen 24 suodos yhdessä rumpusyrjäytyslaitteen 23 suodoksen kanssa syötetään puhdistettavan massan kanssa puhdistimille 18, joiden hyväksymä jae johdetaan saostimeen 26, jonka suodos myös syötetään puhdistimille 18. Laite 26 on paineellinen vedenerotin, joka on esitetty patenttihake-30 muksessa FI 873020. Täten myös massan puhdistus ja sen jälkeinen saostus on saatu paineelliseksi ja suljetuksi.

Jos edellä kuviossa 2 esitettyä laitteistoa verrataan kuvion 1 laitteistoon, voidaan todeta, että eroja on 35 havaittavissa sekä lajittimien lukumäärässä että saostusta-vassa. Kun suodosta poistetaan pienikokoisissa paineellisis- P752/8901 6 82032 sa saostimissa, saadaan aikaan lay-out’iltaan kompakti tehdas ja on arvioitu, että tarvittava rakennustilavuus on alle puolet perinteisen lajittamon rakennustilavuudesta. Rejektinkäsittelyssä on kuvion 1 mukaisessa laitteistossa 5 imusuodin, syöttöruuvi ja itse jauhin. Nyt tullaan toimeen huomattavasti pienikokoisemmalla saostimella ja ilman syöttöruuvia. Puhdistinten lukumäärä ei ole olennaisesti muuttunut. Ainoa kuvion 1 laitteistoon nähden tullut lisäys on puhdistinten akseptin saostin 26, jolla suspension 10 saostus puhdistinten vaatimalta sakeustasolta lajittelun sakeuteen toteutetaan. Lajittamon viimeisenä laitteena olevia saostuslaitteita, toisin sanoen imusuotimia, tarvitaan nykyisen järjestelmän mukaan 2 kappaletta kokoa 4*8 m, jossa 4 m on rummun halkaisija ja 8 m rummun pituus. 15 Keksintömme mukaisessa järjestelmässä tullaan toimeen yhdellä 3,5 * 5 m:n laitteella.

Keksintömme mukaisen järjestelmän toiminta perustuu toisaalta siihen, että mitoitetaan itse lajittimet ja optimoidaan 20 niiden kapasiteetti siten, että kapasiteetti on maksimissaan, jolloin rejektisuhde on suhteellisen korkea, luokkaa 20 - 30 %. Tällöin lajittimien aksepti on ehdottoman puhdasta ja kelvollista syötettäväksi sellaisenaan suoraan saostimeen ilman toisiolajitteluvaihetta. Toisen lajittimen 25 22 tehtävänä on käsitellä ensimmäisen lajittimen 21 rejek- tiä, toisin sanoen sitä suspensiota, joka edelleen sisältää suuren määrän hyväksyttävää kuitujaetta, joka siis palautetaan ensimmäiseen lajittimeen. Tavallaan siis läjitin 22 vastaa kuvion 1 lajitinta 12, joka käsittelee ensimmäisen 30 vaiheen lajittimien rejektiä.

Toisaalta keksinnön mukaisen laitteiston ja menetelmän toiminta perustuu siihen, että koko lajitteluvaihe pystytään toteuttamaan ylipaineessa siten, että ulkopuolista ilmaa 35 ei pääse prosessiin. Tähän on päästy sillä, että vain muutamiin järjestelmän avainkohtiin on järjestetty pumppaus

II

P752/8901 7 82032 käsiteltävän suspension paineistamiseksi siten, että se siirtyy laitteesta toiseen kyseisen paineen vaikutuksesta. Tarkemmin sanoen lajittamo on jaettu joukkoon pumppu-lajitin/puhdistin - saostin- kombinaatioita, joissa kunkin 5 pumpun syötöpaine riittää ylläpitämään ylipainetta niin, että ulkopuolelta ei pääse kaasua järjestelmään ja myös toisaalta siinä määrin, että saostuksessa tarvittava paine-erokin on peräisin kunkin kombinaation pumppuyksiköstä.

10 Ne taloudelliset edut, joihin viitattiin jo tämän hakemuksen alussa käyvät parhaiten ilmi seuraavista vertailevien laskelmien tuloksista.

- energiankulutus keksintömme mukaisesta menetelmää ja laitteistoa soveltavassa lajittamossa on noin 34 % pienempi 15 kuin konventionaalisessa lajittamossa - massatehtaan lajittamon rakennus- ja laitekulut jakautuvat seuraavasti, jos vertailulukuna 100 pidetään konventionaalisen lajittamon kulua 20 Kohde Konvent. Keksintö putkistot 100 61 hoitosillat 100 60 venttiilit 100 49 pumput 100 74 25 sekoittimet 100 00 rakennus 100 29 yhteensä 100 52

Siten huomataan, että sen lisäksi, että energiankulutus on 30 pienentynyt kolmanneksella, ovat laite- ja rakennuskustannukset ilman sähköistystä, instrumentointia ja päälaitteita, joiden ottaminen mukaan laskelmiin toisi liikaa epätarkkuutta ja epävarmoja arviointeja, keksintöämme soveltavassa tehtaassa vain noin puolet konventionaalisen massatehtaan 35 vastaavista investoinneista.

P752/8901 β 82032

Yllä on siis esitetty prosessi massan läjittämiseksi ja puhdistamiseksi suljetussa paineellisessa tilassa ilman, että on jouduttu sakeutta nostamaan niin paljon, että puhdistustehokkuus vähenee. Aikaisemmin ei ole esitetty 5 vastaavanlaista prosessia, jossa massaa lajitellaan, puhdistetaan ja rejektiä käsitellään suljetussa tilassa siten, että itse puhdistustapahtumat suoritetaan niille optimaalisessa sakeudessa ja massa silti saadaan sakeana jälkikäsittelyyn. Keksinnön mukainen menetelmä ja laitteisto 10 ei suinkaan ole rajoitettu edellä esitettyyn suoritus muotoon, vaan kattaa kaikki ne suoritusmuodot, jotka ovat patenttivaatimusten määrittelemän suojapiirin rajoissa.

II

P752/8901

Claims (7)

9 82032

1. Menetelmä massan käsittelemiseksi massatehtaan lajittamossa, jossa kuidutetusta massasta erotetaan epäpuhtaudet 5 lajittelemalla ja/tai puhdistamalla, näin puhdistettu massa seostetaan sakeuteen 10 - 20 % ja syötetään edelleen prosessiin ja jossa lajittamossa mainitut epäpuhtaudet käsitellään edelleen lajittelemalla ja kuiduttamalla käyttökelpoinen kuitumateriaali edelleen lajiteltavaksi ja 10 seostettavaksi ja jossa ei-käyttökelpoiset epäpuhtaudet poistetaan eri lajitteluvaiheiden jälkeen lajittamosta, tunnettu siitä, että massan eri lajittelu- ja/tai puhdistus-vaiheet lajittamossa toteutetaan paineellisina suljetussa tilassa, ja että ilman pääsy käsiteltävän massan joukkoon 15 estetään siten, että saostusvaiheet toteutetaan paineellisina edeltävän lajittelu- ja/tai puhdistusvaiheen lähtöpai-neella.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu 20 siitä, että käsiteltävän massan sakeus pidetään lajittelun aikana alueella 2 - 5 %.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suspensio saostetaan puhdistimien jälkeen 25 näiden lähtöpaineella ennen suspension johtamista lajitti-meen.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lajittimelta/-ilta tuleva suspensio saostetaan 30 lajittimen/-ien lähtöpaineella sakeudesta 2 - 5 % sakeuteen 10 - 20 %.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lajittimen/-ien rejekti johdetaan lajittimen/ 35 -ien lähtöpaineella saostimen läpi ja/tai lajittimen P752/8901 10 82082 saostusvaiheen kautta jauhatukseen, jolloin jauhimen syöttöpaine pohjautuu lajittimen lähtöpaineeseen.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu 5 siitä, että lajittamon kaikki saostustoiminnot suoritetaan ylipaineessa ilman imua.

7. Laitteisto massan käsittelemiseksi massatehtaan lajittamossa, joka käsittää joukon lajittimia, puhdistimia, 10 saostimia ja pumppuja, tunnettu siitä, että kaikki lajittamon laitteet ovat suljettuja, paineellisena toimivia ja siten toistensa suhteen järjestettyjä, että lajittamo koostuu joukosta pumppu - lajitin/puhdistin - saostin- kombinaatioita, jolloin kussakin saostimessa tarvittava 15 ylipaine on peräisin kunkin kombinaation pumppuyksiköstä. II P752/8901 11 82032