FI91171B - Menetelmä ja laite kuitususpension saostamiseksi - Google Patents

Description

91171

Menetelmä ja laite kultususpension saostamlseksl

Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä ja laite, jolla pyritään erottamaan aikaisempaa tehokkaamln nestettä 5 neste/kuitususpensiosta jakamalla suspensio kahteen osaan, joista toinen sisältää pääasiassa nestettä ja toinen sekä kultuja että nestettä. Keksinnön mukainen menetelmä ja laite soveltuvat erityisen hyvin paperi- ja selluloosateol-llsuuden matalan (0.5 - 5 %) sakeusalueen kuitususpenslolden 10 sakeuttamlseen.

Sellu- ja paperiteollisuudessa on prosesseja, jotka joudutaan viemään läpi matalassa, jopa alle 1 %:n sakeudessa. Tällaisia prosesseja ovat esim. normaali ja käänteinen 15 pyörrepuhdistus. Pyörrepuhdi st uksen jälkeen massasuspensio johdetaan seuraavaan prosessivaiheeseen, joka voi olla saostln tai paperi- tai kuivatuskoneen perälaatikko. Joka tapauksessa pyörrepuhdistusta seuraavana vaiheena on lähes aina saostus. Jolloin tarvitaan matalan sakeusalueen 20 saostuslaitetta, jonka täytyy pystyä käsittelemään suuria määriä kuitususpensiota ja poistamaan myös suuria määriä nestettä suspensiosta, vaikkakaan sakeuden kasvu näennäisesti ei olisikaan suuri (vrt. 0.5 % -> 3 %).

25 Jopa paperikoneiden kehityssuuntana on nykyään yhä korkeampien perälaatikkosakeuksien (1 - 3 %) käyttö itse paperikoneen ja valmiin tuotteen kustannusrakenteen ja laatutason parantamiseksi, jolloin pyörrepuhdistimilta tulevan massan sakeus on auttamatta liian matala paperikonetta ajatellen.

30

Saostus suoritetaan nykytekniikan mukaisesti erityyppisillä kiekko- tai rumpusaostimilla ja kaariseuloi11a. Konventionaalisilla rumpu- tai kiekkosaostimilla nesteenpoisto eli saostus perustuu painovoimaan (ns. gravity deckers), imu-35 saostukseen (ns. vacuum filters) tai painesaostukseen (ns. pressure filters).

2

Painovoimasaostimissa saostus tapahtuu viirapäällysteisellä reikälevystä valmistetulla rummulla. Saostukseen tarvittava paine-ero syntyy massan tuloaltaan ja suodostilan välisestä 5 pintaerosta. Massa voidaan suodattaa joko rummun sisältä ulospäin tai ulkoa sisäänpäin, mikä on tavallisinta. Käytännössä rummun halkaisija voi olla 4 m, josta upoksissa on esim. 60 %. Rummun sisällä on suodospintaa 10 - 15 %. Maksimipaine-eroksi saadaan näin ollen n. 20 kPa. Rummun 10 pohjakuolokohdassa paine-ero on nolla, josta se sitten kasvaa tuloaltaan pintaan päin mentäessä mainittuun maksimiarvoon. Tästä seuraa, että alakuolokohdan molemmin puolin ei saostusta juurikaan tapahdu. Sama tilanne vallitsee tietenkin rummun sillä osalla, joka ei ole 15 upoksissa. Painovoimasaostimen rummun pinnoista on siten huomattava osa tehottomassa käytössä. Tehollisessa käytössäkin olevan rummun osan käyttöteho vaihtelee riippuen paine-erosta, joka vallitsee suodospintaan nähden. Paino-voimasuotimien ominaissaostuskapasiteetti vaihtelee massasta 20 ja ajo-olosuhteista riippuen, mutta se on tyypillisesti 400 - 700 1/m2/min. Tämän tyyppisiä saostimia käytetään esisaostamaan laimeata massaa esim. 0,5 %:sta 1,5 - 5 %:iin.

25 Rummun suodattava pinta pidetään puhtaana tai virtaukselle avoimena liikuttamalla sitä suodosta vasten tai käyttämällä ilmaa sen puhdistukseen. Esim. 500 tonnia 90 prosenttista sellua tuottavassa tehtaassa tarvitaan halkaisijaltaan 4 m ja pituudeltaan 7 m oleva suodin, jonka pinta-ala on noin 30 88 m2 viirapintaa, seostamaan sulppu 0,5 %:sta 1,5 %:iin.

Imurumpusaostimissa ja kiekkosaostimissa suodatukseen tarvittava paine-ero aikaansaadaan imujalalla. Tämän tyypin saostimet eroavat painovoimasaostimista siten, että niille 35 muodostetaan massakerros. Tämä merkitsee sitä, että saos-timen jälkeen massan sakeus on 8 - 14 %. Imu- tai kiekko-

II

3 91171 saostimen uppouma on samaa luokkaa kuin painovoimasuotimes-sa. Erona on se, että suodattavalle pinnalle sen ollessa upotettuna massasuspensloon pyritään muodostamaan massarata Imun avulla. Suspension pinnan yläpuolelle kohonneelle 5 rummun osalle muodostuneesta radasta Imetään suodosta niin, että sakeus on poistossa mainittu 8 - 14 %. On selvää, että muodostettaessa suodattavalle pinnalle massakerros, nesteenpolsto kerroksen läpi hidastuu oleellisesti .

10

El ole edullista käyttää tämän tyyppisiä saostlmla pyrittäessä esisaostukseen, vaan sovelletuksena tulevat kysymykseen kohteet, jossa polstosakeusvaatimus on korkea. Ominaissaostuskapasiteetti vaihtelee massalaadun ja olosuh- 15 teiden mukaan 50 - 300 1/min/m2. Edelliseen esimerkkiin verrattuna tarvittaisiin 2 kpl mainitun kokoisia imusuotimia pyrittäessä 10 %:n sakeuteen. Kiekkosuotimen etuna imurum-pusuotimeen nähden on se, etä suodatuspintaa saadaan samaan tilavuuteen huomattavasti enemmän.

20

Painesuodatin eroaa imurumpusuodattimesta siinä, että suodattava paine-ero aikaansaadaan paineilmalla. Suodatusky-ky ei poikkea imurumpusuodattimesta oleellisesti.

25 Kaariseulatyyppinen saostus perustuu painovoimasuodatuk- seen. Saostettava suspensio pumpataan vinossa olevalle suodattavalle pinnalle. Saostuskyky käytännössä on 3 - 5 % ja ominaisnesteenpoistokapasiteetti samaa luokkaa kuin rumpusuodattimilla. Etuna on, ettei laitteessa ole mekaa- 30 nisesti liikkuvia osia. Haittana on laitteen suuri tukkeu- tumisalttius, koska tehokkaan puhdistuksen järjestäminen on hankalaa. Kaariseulatyyppisiä saostimia käytetään massateollisuudessa, kun kysymyksessä on vähäinen saostus- ja massakapasiteetti.

35 4

Edellä kuvatunlaisille konventionaalisille saostimille on tyypillistä, että saostus suoritetaan hyvin pienellä paine-erolla enemmän tai vähemmän avoimissa laitteistoissa ja hyödynnetään vain osa suodattavasta pinnasta. Pienestä paine-5 erosta Ja osittaisesta suodatuspinnan käytöstä on seurauksena alhainen nesteenpoistokyky. Avoimesta rakenteesta ja toimintaperiaatteesta puolestaan on seurauksena se, että massa ja suodos saattavat sisältää ilmaa. Massassa oleva ilma heikentää tunnetusti massan suotautumisominaisuuksia 10 aivan ratkaisevasti.

Viime aikoina on markkinoille tullut A. AHLSTRÖM 0Y:n suomalaisten patenttihakemusten 873020 ja 874854 mukaisia laitteita, joiden toimintaperiaate poikkeaa suuresti edellä 15 esitetyistä konventionaalisista laitteista. Mainituissa hakemuksissa käsitellään mm. saostusmenetelmää, jossa massa syötetään paineellisena ulkoilmasta suljettuun laitteeseen, joka koostuu sihtipinnasta ja sen suhteen liikkuvasta pinnasta, jolloin pintojen nopeuseron johdosta sihtipintaan 20 kohdistuu paine/imupulsseja, joilla sihtipinnan läheisyyteen saostunut massakerros rikotaan ja sekoitetaan sakeuden tasaamiseksi. Tavallisimmin sihtipinta on pystyasentoon järjestetty rumpu ja sen suhteen liikkuva pinta on sihtipinnan sisälle järjestetty olennaisesti sylinterimäinen 25 roottori, jonka pintaan on järjestetty joko kalottimaisia kohoumia tai siipimäisiä elimiä paikallisten paine-erojen aiheuttamiseksi. Kaikissa tapauksissa kuitenkin sihtipintana on ollut pinnaltaan sileä, rei'itetty levymateriaali.

30 Kyseisen tyyppisellä laitteella on päästy noin 4500 - 5500 1/m2/min ominaissaostuskapasiteettiin. Kuitenkin testeissä on havaittu, että sihtipinnan läheisyyteen muodostuu ohut, mutta sellaisenaankin saostusta haittaava, saostuneesta massasta muodostunut kuitumatto, jonka läpi suspensiosta irtau-35 tuvan nesteen on puristuttava päästäkseen poistumaan suodos-tilaan. Jotta kyseinen kuitumatto saataisiin tehokkaasti

II

91171 5 hajotetuksi roottorin paine-eroja aiheuttavilla elimillä, olisi mainituilla elimillä tuotava lisää turbulenssienergiaa suspensioon esimerkiksi joko elimiä uudelleen muotoilemalla tai niiden nopeutta nostamalla, jolloin kuitumatto saatai-5 siin hajotetuksi, mutta samalla energiankulutus kasvaisi voimakkaasti.

Keksinnössämme on edellä esitetty ongelma ratkaistu siten, että itse sihtipintaan on järjestetty intensiteetiltään 10 korkeata mikroturbulenssia aiheuttavia elimiä, ja että sihtipinnan aukkojen kokoa on pienennetty siten, että aukkojen (reikien) halkaisija on noin 0.15 - 0.2 mm. Tällöin roottorin paine-eroja aiheuttavien elimien aikaansaama sihtipinnan suuntainen suspension liike häiriintyy sihti-15 pinnan elinten vaikutuksesta vain siinä määrin, että sihtipinnan pintaa pitkin liikkuva saostusta haittaava kuitumatto rikkoutuu ja sekoittuu muuhun suspensioon tasoittaen sakeu-den. Kyseessä ei kuitenkaan ole saostustilassa olevan suspension täydellinen £luidisointi, koska tähän ei ole 20 tarvetta johtuen siltä, että nestettä on mahdollista poistaa haluttu määrä ilman, että kaikki suspension pienehköt kuitu-flokit tarvitsisi rikkoa. Lisäksi sihtipinnan läheisyydessä vallitseva mikroturbulenssi pitää kiertävän massan flokkl-koon mahdollisimman pienenä, jolloin kuitujen ja pienten 25 f lokkien välissä oleva "vapaa" neste pääsee helpommin irtau tumaan ja poistumaan suodossäiliöön. Erityisen olennaista sihtipinnan turbulenssia aiheuttaville elimille on vielä se, että ne eivät olennaisesti vaikuta kuitususpension pääasialliseen virtaussuuntaan, joka edelleen pysyy sihti-30 pinnan kehän suuntaisena. Keksinnöllemme on siten ominaista, että pyritään aiheuttamaan intensiteetiltään korkeata turbulenssia juuri sinne, missä sitä tarvitaan eli sihtipinnan välittömään läheisyyteen. Siten jo sillä, että on pystytty jakamaan saostuslaitteen tehtävät roottorin ja sihtipinnan 35 kanssa oikein eli siten, että roottori käytännöllisesti katsoen pelkästään kierrättää massaa pitkin sihtipintaa 6 ts. pysyttää seostettavan massaan kiertonopeuden halutussa arvossaan ja sihtipinta puolestaan kehittää mikroturbulens-sia, joka on Intensiteetiltään voimakkaimmillaan itse pinnassa, on voitu pienentää laitteen ominaisenergiankulu-5 tusta ja suurentaa sen kapasiteettia.

Toki tekniikan tasosta tunnetaan ennalta laite, jossa sihti-pintaan on järjestetty elimiä estämään kuitumaton syntyminen sihtipinnalle. Kyseinen laite on tarkoin kuvattu FI patent-10 tihakemuksessa 771541, jossa keskitytään sakeusalueella 5 - 25 % olevien massojen käsittelyyn. Esimerkiksi mainitun hakemuksen kuvioissa 5-8 laitetta sovelletaan massan saostukseen. Kyseisen hakemuksen mukainen sihtipinta on varustettu harvakseen sijoitetuilla ripamaisilla ulkonemil-15 la, joiden kerrotaan edullisesti olevan noin 3 - 18 mm korkeita. Kuten ripojen korkeudesta huomataan, kyseessä ei suinkaan ole kevyen mikroturbulenssin synnyttäminen sihti-pintaan, vaan koko saostustilassa roottorin ja sihtipinnan välissä olevan suspension fluidisoiminen, kuten mainitusta 20 hakemuksesta myös käy ilmi. Syynä tähän on se, että yli 5 %:n sakeusalueella (ns. keskisakealla alueella) olevan massan saostaminen vaatii aivan toisenlaiset olosuhteet ja toimenpiteet kuin jossakin 1 %:n sakeusalueella toimiminen johtuen mm. siitä, että suspensiossa oleva neste on matalas-25 sa sakeudessa aivan eri tavalla erotettavissa kuiduista kuin yli 5 %:n sakeudessa. Yli 5 %:n massa muodostaa etenkin saostettaessa, ja sakeuden tällöin noustessa, suuria ja kuitujen välisiltä sidoksiltaan vahvoja massapaakkuja, jotka täytyy rikkoa jo pelkästään siitä syystä, että massa 30 ylipäätään voisi virrata saostuslaitteessa eteenpäin. Toisaalta massa on pyrittävä fluidisoimaan täydellisesti koko saostustilassa, koska nestettä ei muutoin voitaisi tehokkaasti erottaa keskisakeasta tai korkeasakeuksisesta massasta. Fluidisointi koko tilassa vaatii kuitenkin suuret 35 määrät energiaa, joten sitä täytyy pyrkiä välttämään, mikäli mahdollista. Edellä kuvatun tyyppisillä suhteellisen 91171 7 korkeilla ulkoilemilla varustetut sihtipinta ja roottori aiheuttavat kautta koko suspension käsittelyalueen ulottuvan voimakkaan turbulenssin, jonka keskimääräinen intensiteetti koko käsittelyalueella on kuitenkin matala.

5

Lisäksi on huomattava, että kyseisen FI hakemuksen mukaisessa ratkaisussa sihtlplnnan ripojen tai kohoumien lukukäärä on suhteellisen pieni, toisin sanoen ne on sijoitettu hyvin harvaan sihtipinnalle. Esimerkiksi kuvion 6 mukaisessa 10 ratkaisussa sihtipinnalla on vain kuusi ripaa. Tällainen järjestely synnyttää voimakkaan, mutta intensiteetiltään matalan turbulenssin, joka vaimenee nopeasti. Turbulenssin vaimenemista edesauttaa huomattavasti nesteen suotautumlnen sihtipinnan läpi, koska käytännössä suurin osa pyörteistä 15 häviää suodoksen mukana.

Keksinnön mukaiselle saostusmenetelmälle on tunnusmerkillistä, että aiheutetaan sihtipinnalle sihtipinnan avulla mikroturbulenssia, jolla hajotetaan pinnalle saostunut 20 kuitumatto tai estetään sen syntyminen sihtipinnalle.

Esillä olevan keksinnön mukaiselle saostuslaitteelle on tunnusmerkillistä, että sihtipinnalle on järjestetty epätasaisuuksia, jotka yhdessä kuitususpension liikenopeuden 25 kanssa synnyttävät intensiteetiltään korkeaa mikroturbulenssia, jolla sihtipinnan välittömään läheisyyteen muodostumaan pyrkivä kuitumatto hajotetaan saostustapahtuman optimoimiseksi.

30 Keksinnön mukaista menetelmää ja laitetta kuvataan seuraa-vassa lähemmin viittaamalla oheisiin kuvioihin, joista kuvio 1 esittää keksinnön mukaista laitetta soveltavan saostuslaitteen pääasiallisen rakenteen, 35 kuvio 2 a.. .c esittää puolestaan keksinnön mukaisen laitteen erään edullisen suoritusmuodon, 8 kuvio 3 esittää erään variaation kuvion 2 mukaisesta suoritusmuodosta, ja kuvio 4 esittää keksinnön mukaista laitetta testattaessa käytettyä koej ärj estelyä.

5

Kuvion 1 mukaisesti koostuu keksinnön mukaisen laitteen sisältävä saostuslaite rungosta 1, kannesta 2, jalustasta 3 ja käyttölaitteista 4. Rungossa 1 on massan syöttöyhde 5, suodoksen poistoyhde 6, saostuneen massan poistoyhde 7 10 sekä mahdollisen romun eli rejektin poistoyhde 8. Rungon 1 sisällä on kiinteä sihtisylinteri 9. Sihtisylinterin 9 sisällä on pyörivästi laakeroitu roottori 10, jonka pinnalla on massakerrosta irrottavia elimiä 11. Laitteeseen voidaan lisäksi haluttaessa liittää kevyiden epäpuhtauksien kuten 15 muovin tai vastaavan poistojärjestely 12.

Kuviossa 2 a...c esitetään erään edullisen suoritusmuodon mukainen sihtisylinteriratkaisu 9, joka on valmistettu olennaisesti tasomaisesta sileästä metalli- tai vastaavasta 20 levystä 21, johon on tehty kauttaaltaan pieniä reikiä 22, halkaisijaltaan edullisesti 0.1 - 0.25 mm, tai saostusomi-naisuuksiltaan vastaavaa kokoa olevia muun muotoisia aukkoja. Joissakin tapauksissa, lähinnä silloin kun saostet- ✓ tavan suspension lähtösakeus on korkeampi, voidaan käyttää 25 jonkin verran suurempaa reikä/aukkokokoa. Riippumatta mainittujen reikien/aukkojen 22 sijainnista levyssä 21 on levyn 22 suspension puolelle tulevaan pintaan 23 koneistettu epätasaisuuksia 24, edullisesti matalia uria, joiden muoto voi suurestikin poiketa kuviossa esitetystä. Kuitenkin 30 tärkeintä on huomata, että koneistettujen urien 24 tarvitsee olla syvyydeltään vain noin 0.2 - 1.0 mm. Tällaisella pinnan epätasaisuudella saadaan aikaan intensiteetiltään riittävän korkea mikroturbulenssi nimenomaan sihtipinnan välittömään läheisyyteen, jolloin sihtipinnalle muodostunut 35 suhteellisen ohut ja matalasta sakeudesta johtuen vahvuudeltaan heikko kuitumatto saadaan hajotetuksi tai estetyksi 91171 9 syntymästä. Kokeissa on muun muassa todettu, että pitämällä intensiteetiltään korkean turbulenttisen kerroksen paksuus yli 0.5 mm:n voidaan massan huopautuminen sihtipinnalle estää. Mikäli kyseisen turbulenttisen kerroksen paksuus 5 ylittää merkittävästi 2 mm kasvaa myös turbulenssin määrä niin, että kuitujen mahdollisuus joutua suodokseen kasvaa.

Kuviossa 3 esitetään toisena edullisena vaihtoehtona keksinnön mukaisen sihtilevyn 9 valmistamiseksi levy 26, 10 johon on tehty kuvion 2 levyä vastaavia slhtlaukkoja 27, mutta jonka pintaan 28 on tämän jälkeen kiinnitetty epätasaisuuden aiheuttavia elimiä kuten esimerkiksi listoja 29 tai vastaavia. Voidaan ajatella käytettävän myös esimerkiksi teräslankoja tai vastaavia, jotka on helppo valita siten, 15 että niiden kulutuskestävyys on perusainetta suurempi, koska ne joutuvat tekemisiin kuluttavan virtauksen kanssa. Tietenkin on myös mahdollista, että kyseiset listat 29 tai langat kiinnitetään levyyn ennen sihtiaukkojen 27 koneistusta, jolloin myös listojen 29 kohdalle on mahdollista saada 20 sihtlpintaa.

Edellä eri suoritusmuotojen yhteydessä kuvattu laite toimii siten, että matalassa sakeudessa oleva kuitususpensio syötetään paineen avulla laitteeseen, jolloin se virtaa laitteen 25 päädyn suunnasta edullisesti roottorin 10 ja sihtisylin-terin 9 väliseen saostustilaan ja jolloin edullisesti tangentiaalisesta syöttötavasta ja nopeasti pyörivän roottorin 10 vaikutuksesta johtuen kuitususpensio saa pyörivän liikkeen saostustilassa sihtisyllnterin 9 ja roottorin 10 30 välissä. Pienireikäinen sihtilevy 9 päästää läpi suodoksen, mutta ei kultuja. Tällöin sihtilevyn 9 pinnalle pyrkii muodostumaan saostuneen massan kerros, joka hajotetaan saostuneen suspension kiertävän liikkeen ja sihtilevyn 9 pinnan epätasaisuuksien 24,29 tähän synnyttämän mikroturbu-35 lenssin avulla. Roottorina 10 olevat tai roottorin 10 pinnalle järjestetyt elimet aiheuttavat matalampltaajuisia 10 paine/imupulsseja saostustilassa olevaan suspensioon sekoittaen jo saostuneen ja mlkroturbulenssin hajottaman suspension tuoreeseen suspensioon siten pitäen suspension sakeuden tasaisena koko saostustilassa. Roottorin 10 liike 5 aiheuttaa myös keksintömme mukaisessa ratkaisussa lähes koko saostustilassa vallitsevan Intensiteetiltään matalan turbulenssin, joka myös edesauttaa edellä kuvattua suspension sekoitusta. Kuitenkin on huomattava, että suspension sakeus kasvaa tasaisesti mitä lähemmäs saostetun massan 10 polstopäätyä mennään, vastaavasti myös sihtipinnan läpi suotautuvan nesteen määrä vähenee.

Kuvion 4 mukaisella koejärjestelyllä on menetelmää ja laitetta tutkittu laboratoriossa. Viitenumerolla 30 on esitetty 15 kierrätyssäiliötä, josta massaa pumpataan syöttöpumpulla 31 koe- eli sihtilaitteelle 32 syöttöventtillin 33 kautta. Tarvittaessa massa voidaan ohjata takaisin kierrätyssäiliöön 30 suoraan sihtilaitteen 32 ohi venttiilillä 34. Näyte saos-tamattomasta massasta otettiin yhteestä 35 ja näyte saoste-20 tusta massasta yhteestä 36 sakeamassaventtiilln 37 jälkeen. Näyte suodoksesta otettiin yhteestä 38 suodosventtiilln 39 jälkeen. Venttiileillä 37 ja 39 voidaan säätää haluttu pai-netilanne sihtilaitteeseen 32.

25 Koelaitteen sihtisylinterin pinta-ala oli 0,4 m2 , josta avointa pinta-alaa 10 % reikäkoon ollessa 0,2 mm. Keksinnön mukainen sihtipinta oli valmistettu siten, että sileän rei'-itetyn levyn pintaan oli koneistettu olennaisesti aksiaalisia uria, joiden syvyys oli noin 0.5 mm. Uran pohjatason ke-30 hän suuntainen mitta oli noin 1.5 mm, uran sivuseinämistä toinen oli kohtisuorassa sihtipintaa vastaan ja toinen muodosti 30°:n kulman sihtipinnan kanssa. Urien väliin jäävän harjanteen rummun kehän suuntainen mitta oli noin 0.35 mm. Siten harjanteiden väliksi saadaan hieman yli kolme milli-35 metriä. Olennaista keksintömme mukaiselle sihtilevylle ja erityisesti sen epätasaisuuksille on, että niiden korkeus

II

91171 11 jää välille 0.2 - 2.0 mm, edullisesti välille 0.2 - 1.5 mm Ja, että niiden välimatka on 1.0 - 10 mm, edullisesti 1.0 - 6.0 mm.

5 Koeajoissa on ensinnäkin käynyt ilmi, että käytettäessä epätasaisella pinnalla varustettua sihtisylinteriä on tehonkulutus seostettua massatonnia kohti eli toisin sanoen ominaistehonkulutus ollut pienempi kuin sileätä sylinteriä käytettäessä. Selityksenä mainittuun odottamattomaan ilmiöön 10 on se, että sileällä sihtipinnalla on jatkuvasti ohut saostunut kuitumatto, joka vaikeuttaa nesteen suotautumista sihtiplnnan läpi. Pinnan epätasaisuudet puolestaan synnyttäessään Intensiteetiltään korkean mikroturbulenssin rikkovat saostuneen kuitumaton ja sekoittavat myös jonkin verran 15 massaa, jolloin pintakerroksen nestepitoisuus on suurempi. Vastaava käy selitykseksi myös sille, että testeissä ominaissaostuskapasiteetin on todettu olevan yli 80 %:a suurempi epätasaista levyä käytettäessä. Kuitujen välinen 'vapaa neste' pääsee helpommin kosketuksiin sihtiplnnan 20 kanssa ja siten myös suotautuu helpommin pinnan läpi.

Verrattaessa laskennallisesti turbulenssitasoa sileän ja epätasaisen sihtiplnnan läheisyydessä saadaan virtausnopeuden funktiona seuraava taulukko: 25

Virtausnopeus Turbulenssitaso m/s Sileä pinta Epätasainen pinta 5 1.0 2.5 10 1.7 3.5 30 20 2.7 7.6

Huomataan, että sileällä pinnalla tarvitaan noin nelinkertainen virtaus-/kiertonopeus tietyn turbulenssitason saavuttamiseen. Toisaalta nöähdään, että epätasaisella pinnalla 35 turbulenssitaso on samalla kierrosnopeudella 2-3 -kertainen slleään pintaan verrattuna.

12

Varsinaisissa saostuskokeissa saavutettiin seuraavia tuloksia: 5 sileä levy epätas.levy - tulosakeus laitteelle 0.5 % 0.5 % - seostetun massan sakeus 1.5 % 1.5 % - suodoksen sakeus n. 0.03 % n. 0.06 % - nesteenpoistokapas. 1/m2/min n. 5500 n. 10000 10 - paine-ero koeajossa 20 - 40 kPa 20 - 40 kPa

Suoritetut kokeet osoittavat, että ensinnäkin paineellisella saostusmenetelmällä ja -laitteella on mahdollista saavuttaa moninkertainen kapasiteeetti konventionaalisiin saostimiin 15 nähden. Lisäksi tuloksista huomataan, että, kuten jo edellä mainittiin, on epätasaista sihtilevyä käytettäessä ominais-saostuskapasiteetti yli 80 % korkeampi kuin sileätä levyä käytettäessä. Tehonkulutusta vertailtaessa havaitaan tehontarpeen olevan epätasaista levyä käytettäessä noin 80 % 20 sileän levyn arvosta. Siten keksintömme mukaisen saostusle-vyn käytön voidaan katsoa olevan lähes 130 % tehokkaampi, jos vertailuperustana käytetään tietyn massamäärän saostukseen käytettyä tehoa. Lisäksi keksintömme mukaisella ratkaisulla on kaikki paineellisen massankäsittelyn edut 25 puolellaan. Paineellisen toimintaperiaatteen ansiosta sekä suodos että seostettu massa ovat ylipaineisia, joten sijoittelussa tehdasolosuhteisiin on suuri vapaus ja tilansäästö-mahdollisuus. Lisäksi ilman joutuminen saostuksessa massan sekaan on mahdotonta.

30

Koeajoissa on selvästi käynyt ilmi, että kuitususpension sakeus nousee nopeasti syöttöpäädystä poistopäätyyn päin, jolloin saostustapahtumaa on mahdollista tehostaa muuttamalla sihtipinnan epätasaisuuksien kokoa. Tämä johtuu siitä, 35 että kuiduista muodostuneet flokit ovat sakeuden kohotessa lujempia eikä yksittäinen kuitu irtoa niistä niin helposti, li 91171 13 jolloin epätasaisuuksien ollessa samaa kokoa koko sihtipin-nan pituudelta/korkeudelta ne eivät yhtä tehokkaasti hajota saostunutta kuitumattoa. Siten laitteessa voidaan käyttää sihtilevyä, jossa on yhtä tai useampaa eri kokoa olevia 5 epätasaisuuksia. Käytännöllisin järjestely on suoritettu esim. niin, että tulopäässä on pienimmät epätasaisuudet, keskellä vähän suuremmat ja saostuneen massan poistopäässä suurimmat.

10 Kuten edellä esitetystä huomataan, on kehitetty aivan uudentyyppinen saostusmenetelmä ja -laite, jolla pystytään poistamaan tunnetun tekniikan mukaisten laitteiden haittapuolet ilman uusia ongelmakohtia. On selvää, että edellä on esitetty vain muutamia edullisia laitevaihtoehtoja ja so-15 vellutuskohteita, joilla ei millään muotoa ole tarkoitus rajata keksintöä siitä, mikä on esitetty oheisissa patenttivaatimuksissa, jotka yksin määrittelevät keksinnön kohteen ja sen suojapiirln laajuuden. Siten on selvää, että sekä slhtipinta että sen suhteen liikkuva pinta voivat olla muo-20 doltaan sylinterimäisestä poikkeavia, olennaista mainituille elimille on vain, että ne ovat olennaisesti pyörähdys symmetrisiä, sylinteri-, kartio- ja pallopinta tai jokin niiden yhdistelmä vain muutamia mainiten. Myös esimerkkinä mainittua uritettua sihtipintaa voidaan käyttää kumman suuntaisena 25 tahansa, toisin sanoen uran kohtisuora sivupinta voi olla joko urien välisen harjanteen otsapintana tai jättöpintana.

Claims (15)

14

1. Menetelmä paperi- ja selluloosateollisuuden matalan 5 (1 - 5 %) sakeusalueen kuitususpensioiden säestämiseksi, jossa menetelmässä kuitususpensio syötetään ainakin yhdellä sihtipinnalla varustettuun saostustilaan ja saatetaan liikkeeseen ainakin yhden sihtipinnan suhteen, jolloin suspensiosta paineen avulla poistetaan sihtipinnan läpi 10 nestettä, tunnettu siitä, että aiheutetaan sihtipinnalle sihtipinnalla olevien epätasaisuuksien avulla mikroturbu-lenssia, jolla hajotetaan pinnalle saostunut kuitumatto tai estetään sen syntyminen sihtipinnalle.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen saostusmenetelmä, tun nettu siitä, että synnytetään kuitususpensioon intensiteetiltään matalaa turbulenssia, ylläpidetään kuitususpension liikettä saostustilassa ja sihtipinnan epätasaisuuksien avulla aiheutetaan sihtipinnalle intensiteetiltään korkeaa 20 mikroturbulenssia.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen saostusmenetelmä, tunnettu siitä, että synnytetään sihtipintoihin itseensä kuuluvilla elimillä yhdessä kuitususpension liikenopeuden 25 kanssa sihtipinnasta kohoava intensiteetiltään korkea mikroturbulenssi, jolla hajotetaan saostunut kuitumatto tai estetään saostuneen kuitumaton muodostuminen sihti-pinnoille.

4. Laite paperi- ja selluloosateollisuuden matalan sakeusalueen (1 - 5 %) kuitususpensioiden saostamiseksi, joka laite koostuu pääosiltaan rungosta (1), kannesta (2), yhteistä (5,6 ja 7) syötettävälle massalle, suodokselle ja saostuneelle massalle, vastaavasti, sekä rungon (1) sisä-35 puolelle järjestetystä ainakin yhdestä aukoilla varustetusta sihtipinnasta (9; 23, 28) ja sen pinnan läheisyydessä sen suhteen liikkuvasta pinnasta tai elimestä (10), tunnettu siitä, että sihtipinnalle (23, 28) on järjestetty n 91171 15 syvennyksiä ja/tai ulokkeita (24, 29), jotka yhdessä kuitususpension liikenopeuden kanssa synnyttävät intensiteetiltään korkeaa mikroturbulenssia, jolla sihtipinnan (9? 23, 28) välittömään läheisyyteen muodostumaan pyrkivä 5 kuitumatto hajotetaan saostustapahtuman optimoimiseksi.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen saostuslaite, tunnettu siitä, että sihtipinta (9; 23, 28) koostuu olennaisesti sihtilevystä (9), jossa on yhtä tai useampaa eri kokoa 10 olevia aukkoja (22, 27).

6. Patenttivaatimusten 4 mukainen saostuslaite, tunnettu siitä, että sihtipinnan (9; 23, 28) reiän (22, 27) tai raon läpimitta syöttöpäässä on enintään 0,2 mm. 15

7. Patenttivaatimuksen 4 mukainen saostuslaite, tunnettu siitä, että sihtipintaan (23) on koneistettu uria (24), syvennyksiä tai vastaavia aiheuttamaan mikroturbulenssia.

8. Patenttivaatimuksen 4 mukainen saostuslaite, tunnettu siitä, että sihtipintaan (23) on kiinnitetty nauhamaisia, lankamaisia tai nystymäisiä ulokkeita (29) aiheuttamaan mikroturbulenssia.

9. Patenttivaatimuksen 4 mukainen saostuslaite, tunnettu siitä, että sihtipinnan (23, 28) aukot (22, 27) on tehty riippumatta pinnan epätasaisuuksien (24, 29) asemasta tai tulevasta sijainnista.

10. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukaisen menetelmän to teuttava ja patenttivaatimuksen 4 mukaisessa saostuslait-teessa käytettävä saostuslevy, tunnettu siitä, että se muodostuu sileästä levystä (21, 26), siihen tehdyistä suodatusaukoista (22, 27) ja seostettavan massan puolelle 35 levyn (21, 26) pintaan (23, 28) järjestetyistä epätasaisuuksista (24, 29). 16

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen saostuslevy, tunnettu siitä, että epätasaisuudet (29) sihtipinnassa (27) ovat nauhamaisia, lankamaisia tai nystymäisiä ulokkeita.

12. Patenttivaatimuksen 10 mukainen saostuslevy, tunnettu siitä, että epätasaisuudet (24) sihtipinnassa (22) ovat siihen koneistettuja uria, syvennyksiä tai vastaavia.

13. Patenttivaatimuksen 10 mukainen saostuslevy, tunnettu 10 siitä, että epätasaisuuksien (24, 29) korkeus on välillä 0.2 - 2.0 mm.

14. Patenttivaatimuksen 10 mukainen saostuslevy, tunnettu siitä, että suodatusaukkojen (22, 27) ollessa reikiä 15 niiden halkaisija on välillä 0.1 - 0.25 mm.

15. Patenttivaatimuksen 11 tai 12 mukainen saostuslevy, tunnettu siitä, että sihtipinnassa (23, 28) olevien ulokkeiden (29), syvennyksien (24) tai vastaavien väli on 1.0 20 - 10 mm. Il 17 91171