JPS63502604A - 石灰の焼成および消和並びに苛性化における工程管理 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、キルンにおける石灰の焼成、石灰スラッジフィルター上での石灰スラ ッジの洗浄および消和並びに苛性化から成る石灰の焼成および消和並びに苛性化 に関連する工程の制御方法に関する。これらの工程は硫酸塩法による表紙パルプ の製造工程の必須の一部であるいわゆる石灰サイクルを構成する。本発明はまた 上記−の制御方法を実施するための装置も含む。

技術分野一本発明の使用 本発明の目的は、所望の性質を有する石灰の製造およびこの石灰の使用時の最適 作業条件を維持することである。次の明細書は、硫酸塩パルプ工業における本発 明の使用に関する。この利用以外に、本発明は次の明細書によって目標とされる 石灰品質が所望される他の目的のための石灰の焼成にも利用できる。

硫酸塩パルプの製造において、石灰、すなわち、ＯａＯは蒸煮用液体の製造され る。石灰は一循環の工程、すなわち、石灰サイクル（ｌｉｍｅ　ｃ７ｃ１ｅ　） で処理される。石灰は苛性化プラントにおける第１容器であるスレーカー中にお いて緑液と共に計り分けられる。緑液はスレーカーおよび次の苛性化タンクと呼 ばれる反応容器中において苛性化されて白液になる、苛性化タンクの意味は溶液 中の炭酸塩を水酸化物に転化し、そして石灰は石灰スラッジと呼ばれるＣａ００ ３を形成するためにかよう呼ばれる。白液から分離された石灰スラッジは、例え ば石灰スラッジフィルター上で脱水および洗浄され、その後焼成されて石灰にな り、再び苛性化用として利用される。

現在、石灰は殆んど全部がいわゆる石灰キルンと呼ばれる回転炉中において乾燥 、かつ、再焼成される。

この工程は硫酸塩パルプ工場のエネルギー経済上決定的に重要であり、多量のエ ネルギーを必−要とする。しばしば油である燃料をかようなキルン中で燃焼させ る。

エネルギー消費は、石灰１メートルトン当り約２００　ｋｌ？の油であり、製造 パルプ１トン当り４０〜４５睦の油に相当する。

石灰スラッジ（０ａＯ０３）は石灰キルン中において９００℃以上の温度で二酸 化炭素（Ｃ０２）と石灰（ＯａＯ）とに分解される。焼成石灰をこれ以上の温度 （１１００〜１４００°Ｃ）で処理すると、その構造が変化し、−これは焼結す る。石灰スラッジが、好ましくはす）　ＩＪウムである不純物を含有する場合に は、焼結（θｉｎｔθｒｉｎｇ　）は１１００℃より低い温度で起こり得る。こ の観点からの石灰スラッジ中の不純物含量は、石灰フィルタースラッジの効率に よって決定される。

焼結とは、石灰の多孔度およびその比表面積が減少し、そして、消和における石 灰の反応性が損なわれることを意味する。焼結はまた、硬さおよび弾性率のよう な石灰の機械的性質にも影響を及ぼす。この現象は石灰スラッジの焼成の場合だ けの特有のものではなく、０ａＯ０３および（または）　ＭｇＯ０３を含有する 物質の焼成の際に常に起こる。

焼成石灰の品質は、パルプ製造に非常に重要である。

均一、かつ、良好な石灰の品質は、苛性化工程を満足に遂行するための必須事項 である。この方法の結果が白液の品質、すなわち蒸煮液の品質を決定し、これが 今度はパルプの品質並びに製造コストに影響を及ぼす。

石灰はあまり過度またはあまり緩和に焼成してはならない。あまり過度に焼成さ れた石灰は、消和における反応性が悪い、例えば消和速度が遅く、これが白液の 製造に不利な影響を及ぼし、一方緩和な焼成では０ａＯ−含量が低く、さらに、 石灰スラッジフィルター上での白液からの分離が悪く、脱水の困難な石灰スラッ ジになる。

かように、石灰の反応性並びにＯａＯ−含量の両者は苛性化の結果に影響を及ぼ す。石灰スラッジ中のＣ１ａＯ−含量は、石灰がそのＣａＣＯ３含量が低いよう に最終的に焼成されていれば通常の情況では殆んど変化しない。

これに反して、石灰の反応性は相当大きく変化する。

上記のように石灰の反応性は、主としてキルン条件一温度並びに保持時間−およ び石灰スラッジの純度に依存する。同じ因子が石灰の機械的性質を決定するから 、石灰の好適な機械的性質の測定、および石灰キルンおよび（または）石灰スラ ッジの不純物含量を制御し、それによって測定した量に関するある所望値を得る ことによって石灰スラッジ石灰の反応変数をバランスさせることは可能である。

測定値は消和における石灰の反応性の尺度であるから、石灰の計り分けまたは代 替としての緑液を現在の石灰品質に適合させるため前記の値を苛性化において使 用することができる。

従来技術 石灰サイクルにおける工程の制御方法、すなわち、消和および苛性化の調整、例 えば洗浄フィルター上での石灰スラッジ洗浄および石灰スラッジキルンの制御は 、通常、流れを一定に維持することから成る。

消和−苛性化の制御は、緑液および石灰の流入量をそれぞれの一定の表示値に調 整することによって行なわれる。表示値は得られた白液の実験室分析に基づいて 所望量の白液が得られるように手動により調整する。

さらに進歩した方法では、消和−苛性化工程における温度の増加および（または ）液体の導電率に関して連続的に得られる測定値に基づ込て調整される。好まし くは炭酸塩含量である液体中における化学成分の自動分析用の装置からの測定値 による表示値の調整も使用される。

石灰スラッジの洗浄は、供給される洗浄液の量を、ある場合には石灰スラッジの 流入量に比例する一定の表示値に調整すること妃よって通常制御する。

石灰キルンは、燃料、燃焼空気および石灰スラッジそれぞれの流入量を、ある相 互関係によって規制されるそれぞれの表示値に調整することによって通常調整さ れる。さらに進歩した方法によれば、これらの表示値はキルンの温度−ある場合 にはキルンの異なる部分の温度−の連続測定および煙道ガスの酸素の含量の連続 測定を利用して調整される。表示値は得られた石灰の組成、好ましくは石灰の炭 酸カルシウム、ＣａＯ０３の含量の手作業の実験室分析に基づいて比較的長期間 隔で調整する。

さらに、スエーデン国特許４７９０３９１９−４に記載されている方法は、石灰 の反応性に相当する自動的に得られた測定値に基づいて石灰キルンを調整する。

測定値は石灰を例えば水と混合したときに生ずる温度上昇である。

石灰サイクル工程を良好な性能に維持するための既存方法の報告した例は、この 工程における作業問題を減少させようと試みた多少なりとも良い例である。既存 の解決策は、ある種のパラメーター変数の影響を減少させるが、他の変数には殆 んどまたは全く影響を及ぼさないような方法における石灰サイクル工程の次善の 策である。例えば、今までの方法はいずれも、既に述べたように作業条件におけ る重要な点である石灰の構造の変化またはその焼結に関して考慮が払われてい石 灰の品質は、石灰サイクルの異なる部分の工程の機能に対して決定的重要性を有 する工程変数である。

研究によって、消和における石灰の反応性、すなわち、゛消和反応におけるその 反応速度は、全工程のうちで最も重要な品質要点であることが証明されている。

焼成において石灰の反応性に影響する同じ機構が石灰の機械的品質にも影響を及 ぼす。研究によって、石灰の硬さまたは弾性率のようなその機械的品質も反応性 に一定の関係があり、従って、石灰の機械的性質の測定を利用することによって 石灰の品質のある判定基準を得ることができることも証明されている。石灰の機 械的性質が石灰サイクルの工程段階における工程条件を規制する調整変数として 使用できることも見出されている。

本発明の主要目的は、石灰品質の迅速、かつ融通性のある測定方法を使用するこ とにより測定信号を得て、石灰品質に起因する動揺または変化が生じたとき石灰 サイクルの工程条件に影響を及ぼすような機能を有する制御方式に使用できる真 値（ｔｒｕｅ　ｖａｌｕｅ　）として前記の測定信号を利用することである。

このような方法によって、高度、かつ均一の品質を有する石灰が製造される。硫 酸塩パルプ工場における石灰スラッジ石灰の製造の場合の高品質石灰とは、次の 観点から最適である石灰品質の意味である二〇石灰キルンにおけるエネルギー消 費量０緑液の炭酸塩含量の白液中の水酸化物への転化効率 ０得られた石灰スラッジの分離性。

反応性、すなわち、消和速度および機械的性質を同じ石灰で測定した試験によっ て、石灰の機械的性質とその反応性との間には明瞭な関係があることが明白に証 明されている。この関係がどのような状態であるかを知るためには、もちろん消 和速度および機械的性質の測定による。本明細書の序文の項で述べた種類の工程 において前記の関係を本発明に基づいて利用することができる。最終的に焼成さ れた石灰の少なくとも１種の機械的性質、例えば弾性率または硬さは、直接また は間接的に測定され、そして、焼成工程におけるキルン効率および消和工程にお ける反応性の尺度を示すこの性質または品質がキルンにおける、石灰スラッジフ ィルター上のような石灰スラッジ洗浄における、および（または）苛性化プラン トにおける作業条件の調整用として使用できる。上記の方法を実施するとき、石 灰サイクルにおける調整方法のための装置は、本発明によって、弾性率または硬 さのような焼成石灰の少なくとも１種を直接または間接に測定するための測定装 置、石灰キルン、石灰スラッジの洗浄および（または）消和並びに苛性化プラン トにおける作業条件の調整のための測定装置からの出力信号を利用するプロセス コンピューターを所望によって経由する調整装置から成ることを特徴とする。

図面の一覧表 第１図は、石灰サイクルの部分工程、すなわち、石灰キルンにおける焼成工程の 調整、石灰スラッジフィルター上におけるような石灰スラッジ洗浄および（また は）苛性化工程の調整のための制御系統の基本的態様を示すブロック図を示す。

第２図は、第１図に示した制御集成装置との関連において有用な硬さ測定用の測 定装置の略図を示す。

第３図は、第２図に示した装置を使用して石灰の機械的性質と消和における反応 性との測定した関係を示す図である。

本発明において本質的なことは、石灰品質のための測定信号、すなわち、石灰の 機械的性質、およびその結果としてのその反応性の尺度となる信号を得るための 方法である。この信号を石灰サイクルにおける工程管理のための真値として使用 することは本発明の特有のものである。本発明の制御方法が構成できる様子を明 記する若干の別法も本明細書に示し、そして一般的態様を最初に説明する。

ＣａＯ０３の石灰への焼成は、熱の供給下で第１図のキルン１０中において行う 。本発明には必須事項である石灰品質の尺度は、石灰の機械的性質を測定する装 置１２によって得られる。装置１２は、例えば第２図に示した種類のものでよい 。装置からの出力信号は、石灰キ化ン１０、苛性化プラント１８および（または ）石灰スラッジフィルター１９上のような石灰スラッジ洗浄における作業条件を 調整するように構成されている制御装置１６に直接またはプロセスコンピュータ ー１４を介してのいずれかで接続される。既存工程条件はプロセスコンピュータ ー１４中に配慮されている。

調節器はＰ工またはＰよりの性質を有するものが好ましく、Ｐ工またはＰより演 算に応じてアナログまたはディジタル方式で表示される装置でよい。

石灰サイクルの工程用の制御方式は、石灰の機械的性質の信号を真値として測定 に利用できる数種の方法で具体化できる。

一方法は、得られた測定値を真値として制御回路に接続し、その出力信号をキル ンの燃料供給調整手段に接続する方法である。石灰の性質の表示値を手動で調整 できる、または上位の制御回路から得ることができる。調整の安定性は、制御回 路の出力信号をキルンの温度調整のための制御回路の表示値の入力に接続する代 りに、この内部温度制御回路からの出力信号を燃料供給用の調節手段に接続する ことによって改善できる。

あるいはまた、温度制御回路出力信号を、所望により内部制御回路を介してキル ンを通る煙道ガス流の調整手段または燃焼空気の流入の調整手段に接続すること もできる。温度制御回路は、上記のような数種の調整手段が同等に使用されてい る多変数調整手段から構成することができる。

一方法は、測定値を真値として制御回路に接続し、その出力信号をキルンを回転 させているモーターの速度の調整手段に直接または内部制御回路を介して接続す る方法である。

一方法は、測定値を真値として制御回路に接続し、段に直接または内部制御回路 を介して接続する方法である。

一方法は、測定値を真値として前進（ａａｖａｎｃθ）制御用回路に接続し、そ の出力信号をスレーカーへの緑液流の調整手段または緑液用冷却器を通る冷却水 流の調整手段または緑液用のヒーターを通る流れの調整手段に直接または内部制 御回路を介して接続する方法である。

上記の方法は、本発明による制御の種々の態様の例である。本発明の考えの範囲 内で異なる測度を異なる方法で組合せおよび変化させることができる。

現在最良の性能が得られると考えられる方法は、石灰の機械的性質の測定値を真 値としてキルン温度用の内部制御回路を介して燃料供給用の調整回路に接続する 上記方法の組合せおよび緑液流をスレーカーに前進させるための制御回路を利用 する前記した方法である。

第２図には、硬さの間接的測定のための装置が設計できることを示す一例である 。装置１２はそれ自体は石灰処理系統の部分である側面が見える金属板２０を含 む。ピエゾ電気結晶２４がプレート２０に接続している。結晶２４は２個の分離 した信号ブランチに電気的に接続している。第１信号ブランチは、一連の高域フ ィルター２６、増幅器２８、および整流器並びに積分器３０から成る。第２信号 ブランチは、一連の増幅器３２および整流器並びに積分器３４から成る。コンパ レーター３６が２種の信号ブランチに接続している。

小さい石灰塊が金属板２０に邑たると板中に機械的波が発生する。波の振動数ス ペクトルは、板２０並びに付加された音に特有の基礎振動数から構成される。

榎２０が硬い焼結塊で打たれたときは、比較約款かい普通の焼成塊で打たれたと きより高い振動数の含量が大きいことが見出されている。振動時にピエゾ電気結 晶は変化した電圧を発生し、結晶からの出力信号は両信号ブランチに流れる。信 号は第１信号ブランチ中の高域フィルターを通過し、基礎振動数は除去され、そ の後に信号は増幅され、全波整流されかつ、積分される。この方法で、高振動数 機械波の中に存在するエネルギー量を示す尺度が得られる。前記の信号は高域フ ィルターによる濾過が存在しないのを除いては同様な方法で第２信号ブランチで 処理され、その後に信号ブランチから受けた信号の商を計算する。板上の振動の 「上音含量Ｊ　（Ｔｈｅ　ｏｖｅｒｔｏｎｅ　Ｃｏｎｔｅｎｔ　）、すなわち、 高振動数から成る機械的波中の全エネルギーの割合が得られる。

異種のものの妨害によるかげ離れた測定値の影響を避けるため、およびできるだ け代表的出力信号を得るため例えば１０〜１００回の間の別個の測定のような多 数の測定の連続的に平均値をとることが好適である。

品質の異なる石灰塊によって表面を打たれたときの異なる振動数の機械波の分布 を種々の異なる方法で利用することができる。上記の方法で上音含量が得られる のに加えて、２種の好適に選ばれた振動数帯の商が使用できる。さらに、商を計 算しないでも選択した振動数帯のエネルギー含量を計算できる。これらの帯域の 選択方法は、大部分表面の性質によって決まる。

硬さの異なる石灰の表面で発生する高振動数割合が大きく異なる理由の一つは、 石灰と表面との間の接触時間が変化することである。振動数スペクトルの別の利 用法の一つは、従って、接触時間を測定する方法である。

表面の振動を測定する別法は、振動によって生ずる音波を測定するマイクロホン の利用である。マイクロホンを使用する場合は、石灰を完全に振動を止めた表面 に落下させる。この場合測定された音波は実質的に石灰塊から発生したものであ る。前と同様な方法で高振動数含量は硬し焼成石灰と軟かｂ焼成石灰とを分ける 、従って同じ信号処理方法が利用できる。

もちろん、測定装置も別の方法で形成できる、測定は例えば石灰に及ぼす機械的 影響に必要とする仕事として行うことができる。かような機械的影響は、圧縮、 圧潰または粉砕から成ることもでき、または石灰中に機体を貫通させるときにな される仕事から成ることもできる。

第６図では、測定装置によって測定した石灰の硬さおよび消和水と石灰との反応 性の関係を報告する。この関係では、測定装置からの信号は消和時における石灰 の反応性に関連する石灰の品質の判断基準が示されている。

ＦＩＧ、１ 時 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．石灰キルン（１０）におけるような石灰の焼成、石灰スラッジフィルター（ １９）におけるような石灰スラッジの洗浄並びに濾過および苛性化工程から成る 石灰の焼成および消和並びに緑液の苛性化に関連する１種またはそれ以上の工程 を制御並びに前記の工程を管理する方法であつて、例えば弾性率または硬さのよ うな焼成石灰の少なくとも１種の機械的性質を直接または間接的に測定し、そし て、前記のキルンにおける再焼成および消和における石灰の反応性の両者の尺度 である前記の性質または量を、前記のキルンにおいて、石灰スラッジの洗浄時お よび（または）苛性化プラント（１８）における作業条件の調整のために使用す ることを特徴とする前記の方法。 ２．前記の測定した量を、キルン（１０）への燃料供給、キルンを通過するガス 流、キルン中に供給される石灰スラッジの純度および（または）苛性化プラント ヘの石灰および（または）緑液の計り分けの調整用として使用することを特徴と する請求の範囲第１項の方法。 ３．石灰塊が硬い表面からはね上つたときの石灰と表面との間の接触時間を検出 することによつて石灰の機械的性質の間接的測定を実施することを特徴とする請 求の範囲第１項または第２項の方法。 ４．好ましくは予め決めた寸法部分の石灰塊が、例えば金属板（２０）のような 表面に当つたときに形成される機械的波に関して測定を行うことを特徴とする請 求の範囲第１項または第２項の方法。 ５．異なる振動数の機械的波の分布に関して測定を行うことを特徴とする請求の 範囲第４項の方法。 ６．例えば振動数帯の一つを、発生した波の全エネルギーに等しいように選ぶ、 ２種の予め決定した振動数帯におけるエネルギー含量の比を測定することを特徴 とする請求の範囲第４項の方法。 ７．一定の振動数帯におけるエネルギー含量を測定することを特徴とする請求の 範囲第４項の方法。 ８．例えば圧縮、圧潰もしくは粉砕または中に貫通させることによるようた石灰 に及ぼす機械的影響でのエネルギー消費を測定することを特徴とする請求の範囲 第１項または第２項の方法。 ９．１個の石灰塊を一度に機械的影響に処することを特徴とする請求の範囲第８ 項の方法。 １０．予め測定した量の石灰を機械的影響に処することを特徴とする請求の範囲 第８項の方法。 １１．石灰キルン（１０）におけるような石灰の焼成、石灰スラッジフィルター （１９）上でのようた石灰スラッジの濾過および苛性化工程から成る石灰の焼成 および消和並びに緑液の苛性化に関連する工程の制御のための請求の範囲第１項 の方法を実施するための装置であつて、例えば弾性率または硬さのような石灰の 少なくとも１種の機械的性質を直接または間接に測定する測定装置（１２）、石 灰キルンにおける、石灰スラッジ洗浄時および（または）苛性化プラントにおけ る作業条件を調整するための測定装置（１２）の出力信号を、所望によつてプロ セスコンピューター（１４）を介して、利用する調整装置（１６）から成ること を特徴とする前記の装置。 １２．前記の測定装置（１２）が、 −石灰塊の打撃によつて影響されることを予定している停止板（２０）； −停止板の機械的振動を電気出力信号に転換するための停止板（２０）と同時に 作用するピエゾ電気部材（２４）； −高域フィルター（２６）および整流器／積分器（３０）の直列から成る第１信 号ブランチ；−整流器／積分器（３４）から成る第２信号ブランチ；および −例えば商の形成を利用することによつて前記の２種の信号ブランチの出力信号 を比較するために配置されたコンパレーター（３６） から成ることを特徴とする請求の範囲第１１項の装置。