FI92338B - Menetelmä ja laitteisto keräyspaperin käsittelemiseksi - Google Patents

Description

92338

Menetelmä ja laitteisto keräyspaperin käsittelemiseksi

Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä ja laitteis-5 to keräyspaperin käsittelemiseksi, joka on erityisen sopiva vaikeasti hajotettavien keräyspaperi- tai kartonkilaatujen hajottamiseen. Esimerkiksi voidaan ottaa esimerkiksi erilaiset pakkaus- ja käärelaadut, aaltopahvit, polyeteeni päällysteiset kääreet, muut muovipinnoitetut kartongit, 10 Tetrapak- pakkaukset ja muut vaikeat paljon epäpuhtauksia sisältävät kerrospaperilaadut.

Ennalta tunnetaan mm. US patenttijulkaisujen 4,518,500 ja 4,687,146 mukainen ns. Fiberflow-rumpu, jossa on mahdollista 15 kuiduttaa helposti hajoavaa keräyspaperia, kuten esimerkiksi sanomalehtipaperia tai vastaavaa. Mainitun rummun rakenne ja toimintaperiaate on suhteellisen yksinkertainen. Rumpu koostuu kahdesta väliseinällä erotetusta vyöhykkeestä, joista ensimmäinen, johon käsiteltävä materiaali syötetään 20 on ns. hajotusvyöhyke, jonka seinämä on umpinainen ja varustettu radiaalisesti kohti rummun akselia kohti ulottuvilla rivoilla. Ripojen tarkoitus on kohottaa kuidutettavaa materiaalia mukanaan ylöspäin ja antaa sen sitten sieltä pudota vasten rummun pohjaa, jolloin isku hajottaa keräyspa-25 perin kuituflokeiksi. Tällainen flokkeihin hajotettu kuitumassa johdetaan väliseinän aukosta rummun toiselle, rei’itetylle osalle, jossa massasta lajitellaan aksep-toitavat massapartikkelit aukkojen läpi ja rejekti, joka voi käsittää muovikappaleita, lankoja, rautalankaa jne, 30 johdetaan rummun päässä olevasta aukosta poistettavaksi. Tällaiselle rummulle on ominaista, että mitä vaikeampaa materiaalia on tarkoitus kuiduttaa, sen kauemmin sen annetaan kiertää rummussa. Myöskin rummulle on ominaista, että sillä ei voida käsitellä vaikeita materiaaleja, koska 35 rummun toiminta on luonteeltaan erittäin hellävaraista, joka siis myös puolestaan säästää kuituja.

P982/9101 2 92338

Ennalta tunnetaan myös DE patenttijulkaisun 32 25 538 mukainen keräyspaperin tai vastaavan käsittelylaite, jossa rumpumainen lajittelulaite on yhdistetty korkeasakeuspulp-5 periin, joka muodostuu sylinterimäisestä säiliöstä ja sen pohjalle järjestetystä nopeasti pyörivästä roottorista, joka kohdistaa massaan hyvin voimakkaita leikkausvoimia ja luonnollisesti osittain myös fyysisesti pilkkoo eteensä osuvia kappaleita ja niin muodoin myös kuituja. Kyseisen 10 julkaisun mukaisesti Batch tyyppisessä pulpperissa esihajo-tettu massa puretaan hieman yli 10 %:n sakeudessa vaakasuoralle akselille järjestettyyn väli- tai puskuris-äiliöön, jonka seinämälle on järjestetty massaa kohti samalla akselilla pyörivää lajittelurumpua syöttävä kierre.

15 Massan sakeus on välisäiliössä jo mainittu noin 10 %, josta sakeus laimennetaan juuri massaa eteenpäin lajittelu-rumpuun syötettäessä arvoon noin 4 - 5 %. Lajittelurummussa on kaksi vyöhykettä, toinen erittäin lyhyt rei'ittämätön osa, johon johdetaan massan laimennuksessa tarvittava 20 neste keskeisen putken kautta, ja toinen pitkä tavanomainen suurehkoilla rei’illä (15 mm) varustettu lajitteluosa, jossa kuituaines erotetaan rejektoitavasta materiaalista.

EP hakemusjulkaisussa 194 332 esitetään eräs toinen teknii-25 kan tason mukainen ratkaisu, jossa keräyspaperin käsittely hoidetaan kahdessa peräkkäisessä eri akseleille järjestetyssä rummussa. Tavallaan kyseessä on edellä kuvatun Fiberflow rummun jakaminen kahtia. Mainitussa EP julkaisussa kuitenkin ensimmäisen rummun esikäsittelemä massa puretaan väliputkea 30 pitkin toisen pääasiassa rei'itetyn rummun syöttöpäähän. Tähän väliputkeen on järjestetty laimennusnesteen syöt-tösuuttimet. Rei'itetyn rummun syöttöpäässä on ns. sekoitus-alue, jossa esihajotettua massaa laimennetaan ja sekoitetaan massaan vettä niin, että rei’itetylle osalle syötettävän 35 massan sakeus ja koostumus on lajitteluun sopiva. Sekoitus- li P982/9101 92338 3 vyöhyke on varustettu rummun sisäpuolisilla listoilla Fiberflow rummun tavoin.

Sekä ensimmäisenä mainittujen Fiberflow-rumpujen että 5 viimeksi mainitun EP patentin mukaisen kuiduttimen haittapuolista voidaan mainita se, että ne eivät ollenkaan sovi tai ainakin hyvin huonosti sopivat vaikeasti hajotettavien materiaalien käsittelyyn. Jotta ne saataisiin toimimaan tyydyttävästi, on käsiteltävän suspension lämpötila nostet-10 tava yli 90 asteeseen ja suspensioon on syötettävä kemikaaleja niin, että massa olisi voimakkaasti alkalinen. Kuitenkin, sekä suspension lämpötila että alkalisuus saavat aikaan sen, että myös rejektoitavaksi tarkoitettu materiaali hajoaa, liukenee tai sulaa suspensioon, jolloin lopputulos 15 ei ole lähelläkään optimaalista. Lisäksi käsittelyajat ovat pitkiä ja energiankulutus sen mukainen. Edelleen pelkkä kuidutusrummun käyttö vaikeasti hajotettavan keräyspaperin osalta johtaa ongelmiin musteenpoistossa, koska rumpu ei fyysisesti rasita keräysmateriaalia niin, että 20 muste- yms. partikkelit irtoaisivat helposti lajittelu-/pesuvaiheessa suspensiosta.

Myöskään edellä kuvatun DE julkaisun mukainen suursakeus-pulpperin ja lajittelurummun yhdistelmä ei ole optimaa-25 linen, koska koko materiaalin hajotusprosessi hoidetaan ns. HC- pulpperissa, joka toki hoitaa tehtävänsä, mutta siinä sivussa pilkkoo kuituja ja kuluttaa energiaa huomattavia määriä. Tunnetusti HC pulppereissa käytetään suuruusluokaltaan 1000 kW:n moottoreita, jolloin koko keräyspaperin 30 käsittelyprosessin energiankulutuksen voidaan katsoa johtuvan HC-pulpperista. Tyypillinen käsittelyaika ns. Batch- eli eräpulpperissa on noin 15-30 minuuttia, jolloin energiankulutus on luokkaa 250 - 350 kWh/annos.

35 Keksinnön mukainen menetelmä ja laitteisto tähtäävät P982/9101 4 ?Ζό68 optimaaliseen keräysmateriaalin käsittelyyn, jolle on ominaista - pienempi energiankulutus - vähemmän katkottuja kuituja ja epäpuhtauksia 5 - parempi lajittelutulos - tehokas mustepartikkelien irroitus - tehokas tahmojen irroitus

Keksintömme mukaiselle menetelmälle on ominaista, että 10 HC-pulpperin käyttöaika on lyhentynyt merkittävästi, ollen nyt noin 8-15 min. Vastaavasti lajitinrumpuun on lisätty jatkokuidutusvyöhyke, jolla paitsi laimennetaan suspensiota ja sekoitetaan suspensio tasalaatuiseksi, myös jatketaan suspension kuidutusta, joka toimii hyvin HC-pulpperin 15 antaman alkuhajotuksen jälkeen. HC-pulpperista tulevan massan osasten väliset sidokset, olivatpa ne sitten liima-tms. sidoksia, ovat löyhtyneet siinä määrin, että huomattavasti hellävaraisempi käsittely kuidutusrummussa antaa käytännöllisesti katsoen saman lopputuloksen kuin lähes 20 kaksi kertaa kauemmin tapahtuva HC pulpperointi ilman HC pulpperille ominaista kuitujen väkivaltaista katkomista.

Tämänkertaisen keksinnön mukaiselle laitteelle ja menetelmälle tunnusmerkilliset seikat käyvät ilmi oheisista 25 patenttivaatimuksista.

Seuraavassa keksinnön mukaista menetelmää ja laitteistoa selitetään yksityiskohtaisemmin viittaamalla oheisiin kuvioihin, joista 30 kuvio 1 esittää kaavamaisena leikkauskuvantona keksinnön mukaisen laitteiston, ja kuvio 2 keksinnön mukaiseen laitteistoon kuuluvan kuiditus-rummun erään edullisen rakenneratkaisun.

35 Kuvion 1 mukaisesti koostuu keksinnön mukainen laitteisto pääpiirteissään kuljettimesta 2 tai vastaavasta, jolla P982/9101 5 92358 käsiteltävä materiaali syötetään suursakeuspulpperiin 4, josta osittain hajotettu materiaali puretaan kuidutusrum-puun 6. Suursakeuspulpperi 4 tai lyhyemmin HC-pulpperi koostuu itse pulpperisäiliöstä 8 ja sen pohjalle edul-5 lisesti pohjan keskiosaan järjestetystä roottorista 10 sekä nesteen syöttöyhteestä 12 ja esihajotetun materiaalin poistoyhteestä 14, joka on edullisesti järjestetty noin 35 - 60 asteen kulmaan, edullisimmin noin 45 asteen kulmaan. Poistoyhteeseen 14 on järjestetty venttiili 16, jolla yhde 10 suljetaan pulpperissa 4 tapahtuvan esihajotuksen ajaksi. Poistoyhteeseen 14 tai heti kuidutusrummun 6 alkupäähän avautuu laimennusnesteen syöttöyhde 18, jonka avulla jatkohajotettavan materiaalin sakeus säädetään halutuksi. Mainittu syöttöyhde voidaan korvata myös useammalla esimer-15 kiksi poistoyhteen ympärille järjestettyyn rengasmaiseen laimennusveden syöttöputkeen yhdistetyllä syöttösuuttimella, jotka voivat vielä olla suunnattu viistosti massan virtaus-suuntaan. Kuidutusrumpu 6 koostuu jo mainituissa US patenteissa kuvatun tyyppisistä osista. Toisin sanoen rumpu 6 20 on jaettu väliseinällä 20 kahteen osaan, joista HC-pulppe-rista materiaalia vastaanottava pää 22 on umpinainen ja varustettu sisäpuolelta olennaisesti rummun akselin suuntaisilla rivoilla 24, joiden avulla massaa nostetaan rummun pyöriessä ylöspäin ja annetaan sitten pudota vasten rummun 25 pohjaosaa, jolla tavalla matalassa sakeudessa oleva mate-··· riaali jatkohajotetaan. Tämä ns. jatkohajotusosa on varustettu kiinteillä tai säädettävillä pidätyslevyillä 30, joiden tehtävä on pidättää massaa jatkohajotusosalla niin kauan, että haluttu hajotusaste on saavutettu. Samalla 30 materiaalin kiertäessä kuidutusrummussa sen sakeus tasoittuu, jonka jälkeen se voidaan purkaa väliseinän 20 aukosta 26 nostokauhan tai vastaavan avulla kuidutusrummun lajitte-luosalle 28. Lajitteluosa 28 on rei'itetty, jolloin kaikki reikiä pienemmät massapalaset akseptoituvat reikien läpi ja 35 suuremmat kappaleet jäävät rummun sisälle, mistä ne poistetaan rummun päädyn kautta rejektiin, joka voidaan kuljettaa P982/9101 92538 6 edelleen käsiteltäväksi vaikkapa siirtolavalla. Lajitteluosa voi olla varustettu myös, kuten kuviossa 2 on esitetty, kaksivaiheisella lajitinosalla 28', joka koostuu kahdesta sisäkkäisestä rei'itetystä rummusta 32 ja 34, joista 5 sisemmässä 32 on suuremmat aukot (7 - 10 mm) suurimpien epäpuhtauspartikkelien erotukseen ja ulommassa 34 varsinaiset lajitinaukot (4 - 6 mm) akseptin poistamista varten.

Lajitteluosalta 28, olipa se sitten yksi- tai kaksivaiheinen 10 akseptoitunut massa putoaa rei'itetyn rummun läpi altaaseen 40, johon on edullisesti järjestetty sekoitin 42, jolla pidetään massa liikkeessä ja estetään massan saostuminen altaan pohjalle. Lisäksi sekoittimen avulla voidaan massaan tarvittaessa sekoittaa vielä laimennusnestettä. Massa 15 poistetaan altaasta pumpulla 44, joka on edullisesti kaasua erottava keskipakopumppu. Tällaisen pumpun yhdistäminen keksintömme mukaiseen prosessiin lisää edellä kuvaamamme prosessin kokonaistaloudellisuutta ja optimaalisuutta. Pulpperoitaessa massaan sekoittuu joka tapauksessa enemmän 20 tai vähemmän kaasua, joka on tunnetusti haitallista massan myöhempiä käsittelyvaiheita silmälläpitäen.

Edellä kuvattu keksinnön mukainen laite toimii siten, että kuidutettava keräyspaperi- tai kartonkimateriaali 25 syötetään kuljettimella 2 pulpperisäiliöön 8, joka on .· venttiilillä 16 erotettu kuidutusrummusta 6. Kuidutettavan materiaalin sakeus säädetään halutuksi, noin 12 - 18 %, syöttämällä laimennusnestettä pulpperiin yhteestä 12. Materiaalin hajotus pulpperissa tapahtuu roottorin 10 30 avulla. Roottoria pyöritetään esimerkiksi nopeudella 140-160 rpm noin 8-15 minuutin ajan riippuen kuidutettavan materiaalin laadusta. Sen jälkeen HC-pulpperin esihajottama materiaali puretaan lajittelemattomana kuidutusrumpuun 6 jaksottaisesti avaamalla venttiili 16, jolloin materaali 35 virtaa omalla painollaan kuidutusrummun jatkohajotus/homo-genointiosalle 22. On myös mahdollista, jos laitteiston *. P982/9101 li 92538 7 toiminta ja HC-pulpperin rakenne optimoidaan äärimmilleen, purkaa HC-pulpperia jatkuvana pitämällä venttiiliä joko kokonaan avoinna tai osittain kuristettuna. Joko poistoyh-teeseen 14 tai kuidutusrummun jatkohajotusosalle syötetään 5 nestettä laimentamaan esihajotetun jatkokäsittelyyn tulevan materiaalin sakeus alueelle 8 - 12 %, mikä on sopiva sakeus myös kuidutusrummun lajitteluosalle. Materiaalia käsitellään jatkohajotusosalla niin kauan, että lopulliseen haluttuun kuidutustehokkuuteen on päästy, jonka jälkeen massan 10 annetaan purkautua lajitteluosalle, jossa massa edelleen laimennetaan. Lajitteluosalla massasta erotetaan rummun reikien läpi akseptoitava massajae, jonka sakeudeksi tulee noin 3 - 4 % ja loppuosa materiaalista puretaan rummun päädystä poistettavaksi. Akseptoitunut massajae poistetaan 15 edelleen prosessoitavaksi kaasua erottavalla keskipakopumpulla, jolloin kaasu ei enää haittaa massan jatkoprosessoin-tia.

Esimerkinomaisesti voidaan todeta, että keksintömme mukaisen 20 kuidutusrummun jatkohajotusosan pituuden tulee olla mielellään rummun halkaisijan suuruinen tai jopa sitä hieman suurempi. Rummun tarkka mitoitus luonnollisesti määräytyy sillä käsiteltävän materiaalin vaikeusasteen mukaan. Käytettävän rummun halkaisija vaihtelee käyttökohteesta 25 riippuen 2 - 4 m, tavanomainen käsittelyaika rummussa keksinnön mukaista menetelmää soveltaen on noin 20 - 30 minuuttia ja tehonkulutus 15 - 25 kW/tonni massaa. Mikäli sama massamäärä aiottaisiin kuiduttaa käyttämällä pelkästään tavanomaista Fiberflow-rumpua, olisi käsittelyaika noin 40 30 - 60 minuuttia, käsittelytulos kuitusaannon osalta heikompi sekä kuuman veden ja kemikaalien käyttö merkittävästi runsaampaa. Lisäksi yleensäkin prosessiolosuhteet olisivat useimmiten kokonaisprosessin kannalta kielteisiä.

35 Kuten edellä kerrotusta huomataan, on keksinnön mukainen kuidutusratkaisu selkeästi tekniikan tason ratkaisuista P982/9101 92538 8 poikkeava. Aiemmin joko kokonaisuudessaan tyydyttiin hoitamaan materiaalin hajotus HC-pulpperissa, jonka raju ja väkivaltainen kuitujen käsittelytapa johti suureen määrään pilkkoutuneita kuituja ja epäpuhtauksia, jolloin 5 akseptoituneessa massassa oli suuret määrät erittäin lyhyitä kuituja ja pienikokoisia epäpuhtauksia mm. muovia, mutta hyvin vähän pitkiä kuituja. Edelleen myös HC-pulpperin koko oli aiemmin keksintömme mukaista ratkaisua suurempi, koska sen täytyi pystyä tavallaan hoitamaan kahden laitteen 10 tehtävät. Toisaalta aiemmin vaikean materiaalin hajotukseen käytetyt kuidutusrummut johtivat heikkoon kuitusaan-toon, suuriin laitekokoihin ja erittäin pitkiin hajotettavan materiaalin käsittelyaikoihin. Keksintömme on ratkaistessaan tunnetun tekniikan haittapuolet näinollen mahdollis-15 tanut optimaalisen kuidutustapahtuman, jonka lopputuloksena kuitujen mittamuutokset hajotuksen aikana ovat minimissään, laitekoot ovat pienentyneet, käsittelyajat lyhentyneet ja energiankulutus pienentynyt. Edelleen mustepartikkelien ja tahmojen irroitus ja poisto massasta on huomattavasti 20 tehokkaampaa, samoin kuin kuitujen irroitus muovista ja folioista. Lisäksi prosessin hallittavuus ja taloudellisuus on olennaisesti parantunut vaikeasti hajotettavien materiaalien osalta, koska korkeaa lämpötilaa ei tarvita eikä myöskään prosessin tarvitse olla voimakkaasti alkalisella 25 alueella, vaan sen pH voi aivan hyvin olla neutraali.

* I ·

Lopuksi on vielä syytä huomata, että edellä on esitetty vain eräs keksintömme mukaisen laitteen ja menetelmän edullinen suoritusmuoto, jolla ei ole millään muotoa 30 tarkoitus rajoittaa keksintömme suoja-aluetta siitä, mikä on oheisissa patenttivaatimuksissa määritetty.

.. P982/9101

Claims (14)

1. Menetelmä keräyspaperin tai -kartonkin ja erityisesti vaikeasti kuidutettavan materiaalin, kuten erilaisten 5 pakkaus- ja käärelaatujen, aaltopahvien, polyeteeni-päällysteisten kääreiden, muiden muovipinnoitettujen kartonkien, Tetrapak- pakkausten ja muiden vaikeiden paljon epäpuhtauksia sisältävien kerrospaperilaatujen, käsittelemiseksi, siten, että käsiteltävä materiaali 10 laimennetaan ja esihajotetaan HC-pulpperissa siten, että tässä ns. esihajotusvaiheessa kuitumateriaali irroitetaan rejektoitavasta muovi-, folio- yms. materiaalista ja ns. jatkohajotusvaiheessa kuitumateriaali kuidutetaan lajitte-lukelpoiseen tasoon, tunnettu siitä, että 15 - puretaan lajittelematon esihajotettu materiaali kuidu- tusrumpuun jatkohajotettavaksi, - laimennetaan materiaalin sakeus jatkohajotussakeuteen, - jatkohajotetaan materiaali kuidutusrummun hajotusosal-la, 20. homogenoidaan materiaali ja sen sakeus hajotusosalla, - puretaan materiaali lajitteluosalle, - erotetaan hyväksyttävä kuituaines akseptiin, ja - poistetaan rejekti kuidutusrummusta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu *. siitä, että erotetaan kaasua akseptista kaasua erottavalla pumpulla.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu 30 siitä, että laimennetaan materiaalin sakeus HC-pulpperissa alueelle 12 - 18 %.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että laimennetaan materiaalin sakeus kuidutusrum- 35 mussa alueelle 8 - 12 %. 10 92358

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että esihajotuksen kestoaika on luokkaa 8-15 minuuttia. 5

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suoritetaan lajittelu kahdessa vaiheessa.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu 10 siitä, että esihajotettu materiaali puretaan kuidutusrumpuun jatkuvana virtana.

8. Laitteisto keräyspaperin tai -kartonkin ja erityisesti vaikeasti kuidutettavan materiaalin, kuten esimerkiksi

15 Tetrapak- tai vastaavien polyeteenipäällysteisten käärepa-perilaatujen, käsittelemiseksi, tunnettu siitä, että se koostuu seuraavasta sinänsä tunnettujen laitteiden kombinaatiosta - esihajottimesta (4) eli ns. HC-pulpperista, 20. materiaalin syöttölaitteista (2) HC-pulpperiin, - materiaalin purkauslaitteista (14) HC-pulpperista, - jatkohajotusosalla (22) ja lajitteluosalla (28, 28') varustetusta kuidutusrummusta (6), ja - akseptin ja rejektin poistolaitteista (40, 44). 25

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laitteisto, tunnettu • · siitä, että mainittu materiaalin purkauslaite (14) on 35-60 asteen kulmaan asetettu putki, johon on järjestetty venttiili (16). 30

9 9 2 ο ό 8

10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laitteisto, tunnettu : siitä, että kuidutusrummun (6) jatkohajotusosa (22) on rei'ittämätön ja varustettu olennaisesti aksiaalisilla rivoilla (24) ja homogenisoitumista edistävillä pidätysle-35 vyillä (30) rummun (6) sisäpuolelta.

11. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laitteisto, tunnettu 8 11 siitä, että kuidutusrummun (6) jatkohajotusosan (22) pituus on ainakin rummun (6) halkaisijan suuruinen.

12. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laitteisto, tunnettu 5 siitä, että kuidutusrummun (6) lajitteluosa (28') muodostuu kahdesta sisäkkäisestä rei'itetystä rummusta (32, 34).

13. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että kuidutusrummun (6) jatkohajotusosan (22) ja 10 lajitteluosan (28, 28') välillä on on väliseinä (20), siinä oleva aukko (26) sekä nostokauha tai vastaava materiaalin purkamiseksi jatkohajotusosalta (22) lajitteluosalle (28, 28' ).

14. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että akseptin poistolaitteena on lajitteluosan (28, 28') alapuolelle sijoittuva allas (40) ja siihen kytketty kaasua erottava keskipakopumppu (44). 9 z 5 0 8 12