NO320529B1 - Fremgangsmate for mekanisk raffinering av en treflissammensetning for a produsere tremasse - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelsen relaterer seg til mekanisk raffinering av treflis for å produsere tremasse og mer spesielt en fremgangsmåte for å produsere ensartet høykvali-tetstremasse av treflis ved hjelp av skiveraffinører, som angitt i innledningen til det selvstendige patentkrav 1.

I de senere årene er det nedlagt vesentlig teoretisk og eksperimentell forskning på de faktorene som styrer fiberoppholdstiden i treflisraffinører. Dette har ført til konseptet raffineringsintensitet, definert som den spesifikke energien som leveres pr. bar støt. De grunnleggende ligningene for materialstrømninger inne i raffinører, utviklet av Miles og May (J. Pulp Paper Sei.) 16(2): J63(1900) og Paperi ja Puu 7(9):852(1991) kan anvendes for å beregne tremassehastigheten og den korresponderende oppholdstiden for tremassen i raffineren. Oppholdstiden bestemmer den spesifikke energien pr. bar støt som Miles og May definerte som raffineringsintensitet. For tiden er mange utviklinger i den mekaniske tremassefremstillingen fokusert på å redusere energiforbruket samtidig som tremassekvaliteten opprettholdes på et ønsket nivå. Raffineringsintensiteten som er en avgjørende faktor for kvaliteten på tremassen som produseres ved en gitt total spesifikk energi, er i seg selv høyst avhengig av rotasjonshastigheten til raffmøren. I dagens kommersielle systemer er rotasjonshastigheten til rafflnøren bestemt av frekvensen til den elektriske kraftforsyningen slik at dobbeltskiveraffmører løper enten ved 1200 eller 1500 omdreininger pr. min. og enkeltskiveraffinører ved 1500 eller 1800 rotasjoner pr. min. Uten hensyn til prosesskravene er derfor raffineringsintensiteten fastlagt av syste-mets design og den lokale genereringsrfekvensen.

Jones et al (US 3411720) beskriver at mekanisk tremasse med større styrke kan produseres ved å anvende en raffineringsprosess hvorved mengden energi som absorberes av trematerialet blir økt. De oppnår dette ved å øke oppholdstiden til tremassen i raffmøren ved bruk av en kombinasjon av buktede plater eller avtagende plater og styreringer på omkretsen til platene. Selv om de spesifiserte relative hastigheter på mellom 900 og 3600 omdreininger pr. min, ble det aldri bevist at prosessen var praktisk eller effektiv.

Andre fremgangsmåter for å endre tremasseoppholdstiden og den påtrykte energien ved å endre dampstrømmen inne i soner i en raffinør er rapportert. US 5335865 beskriver fjerning av noe av dampen fra en første raffineringssone før den entrer en andre sone, eller fra de første to raffineringssonene før den entrer en tredje (US 5248099). Disse fremgangsmåtene er basert på den feilaktige oppfattelsen at damp og tremassehastighe-tene er like. Dampstrøm har liten innvirkning på så vel den gjennomsnittlige tremassehastigheten eller oppholdstiden slik den beregnes av Miles, Paperi ja Puu 73 (9): 852

(1991).

US 2035994 beskriver bruk av variabel skivehastighet for å styre tremasse gjennom-strømning under bruk av en masseraffinør. En masseraffinør er forskjellig fra en mekanisk skiveraffinør idet masseraffinøren brukes til å raffinere tremasse mens den mekaniske skiveraffinøren blir brukt til å raffinere treflis. Prosessen arbeider ved lave konsis-tenser (3 til 6 %) og rotasjonshastigheter (300 til 900 omdreininger pr. min). Mens disse forholdene er egnet for små modifikasjoner og forbedringer av tremassefibrene før pa-pirfremstilling, er de ikke egnet for raffinering av treflis til tremassefibre.

I et forsøk på å omgå begrensningene som skyldes den elektriske frekvensen og redusere det spesifikke energiforbruket i en enkeltskiveraffinør har en utstyrsleverandør fore-slått en økning av raffineringsintensiteten ved å anvende et gir for å heve rotasjonshastigheten til 2300 omdreininger pr. min. På tilsvarende måte tilrås i en donneltskiveraffi-nør (US 5167373) en økning i mateendehastigheten fra 1200 til 1800 omdreininger pr. min (US 5167373). Disse fremgangsmåtene tar imidlertid ikke høyde for situasjoner hvor et fast høyt nivå på raffineringsintensiteten ikke er egnet for forskjellige råmateria-ler og sluttproduktkrav.

Drift med høyere enn konvensjonelle skivehastigheter har vært mest effektivt når det første raffmeringstrinnet ble drevet med høy raffineringsintensitet og det andre trinnet ble drevet på konvensjonell måte. (Tappi Journal 74(3):221(1991) og J. Of Pulp Paper Sei. 19(1):J12(1993)). Den optimale energibesparelsen ved ønskede tremasse og fiberegenskaper ble oppnådd ved å anvende en mindre del av den totale spesifikke energien i det første, høyintensitetstrinnet. En typisk deling av spesifikk energi mellom det første og det andre trinnet av raffineringen vil være 40 til 60. Ytterligere økning av raffineringsintensiteten eller andelen spesifikk energi som anvendes i det første trinnet trenger den totale nødvendige energien for å oppnå en gitt frihet. Den senker imidlertid også den gjennomsnittlige fiberlengden og tremassestyrken, og begrenser fordelen som ble rapportert vedrørende energibesparingen.

US-patent nr. 5540392, Broderick et al, beskriver at det er mulig å redusere energien med opptil 18 % i et totrinns rafSneringssystem. I det minste 65 % av den totale energien blir påtrykt i en lavintensitetsrafrmør første trinn som arbeider med konvensjonelle skiverotasjonshastigheter. Lavraffineringsintensitet ble oppnådd ved å heve konsisten-sen fra 26 til 30 %. Den gjenværende energien blir påtrykt i en høyintensitets andre trinnraffinør. Tremasseegenskapene ble rapportert til å være i det minste like gode som eller bedre enn det som ble produsert av konvensjonelle raffinører selv om alle deres eksempler gjelder høyt sulfonerte tremasser.

Det er ingen tidligere kjente fremgangsmåter som tar opp behovet for å redusere raffineringsintensiteten til under konvensjonelle nivåer for å forbedre kvaliteten på treflbrene.

Denne oppfinnelsen søker å tilveiebringe en fremgangsmåte for mekanisk raffinering av treflis for å frembringe tremasse under utnyttelse av lavraffineringsintensitet oppnådd ved å rotere støtelementer som blir rotert i hastigheter lavere enn konvensjonelle hastigheter.

Videre søker denne oppfinnelsen å tilveiebringe en forbedring av de konvensjonelle fremgangsmåtene for å raffinere treflis til tremasse eller individuelle tremassefibre ved hjelp av mekaniske innretninger i en enkel eller dobbel skiveraffinør. Mer spesielt omfatter forbedringen å øke tremassekvaliteten ved å redusere raffineringsintensiteten i et eller flere spesifikke raffineringstrinn.

Spesielt søker den foreliggende oppfinnelsen å kontrollere eller styre raffineringsintensiteten i et enkelt trinn under anvendelse av lavraffineringsintensitet.

Videre søker den foreliggende oppfinnelsen å kontrollere eller styre raffineringsintensiteten i to distinkte raffineirngstrinn under anvendelse av lavraffineringsintensitet i i det minste det andre raffineringstrinnet.

Videre søker oppfinnelsen å styre eller kontrollere raffineringsintensiteten i i det minste to eller flere distinkte raffineirngstrinn under anvendelse av lavintensitet i i det minste to av raffineringstrinnene, hvorav et av trinnene er det siste.

Oppfinnelsen søker også å kontrollere eller styre raffineringsintensiteten i to eller flere distinkte raffineirngstrinn under anvendelse av lavraffineringsintensitet i et forraffine-ringstrinn og et sluttraffineringstrinn.

Videre søker oppfinnelsen å kontrollere eller styre raffineringsintensiteten i tre distinkte raffineringstrinn under anvendelse av lav raffineringsintensitet i hvert trinn.

Nok videre søker oppfinnelsen å anvende lav raffineringsintensitet ved raffinering av rejekter i en enkel eller multippel trinn raffineringsoperasjon.

Oppfinnelsen søker også å tilveiebringe en fremgangsmåte for å raffinere treflis til trefi-bermasse under overvåkning av en fiberkvalitetsparameter.

Oppfinnelsen søker å anvende lav raffineringsintensitet i et distinkt raffineringstrinn eller flere trinn som kan utføres ved å rotere skivene til en dobbeltskiveraffinør eller skiven til en enkelskiveraffinør i rotasjonshastigheter som er lavere enn de som vanlig-vis brukes.

De ovennevnte formål oppnås med en fremgangsmåte av den innledningsvis nevnte art som er kjennetegnet ved trekkene angitt i det selvstendige patentkrav 1.

Fordelaktige utførelser av oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige patentkravene.

Oppfinnelsen tilveiebringer en raffineringsprosess som er i stand til å forbedre tremassefiberkvaliteten til likhet med kraftfiber, ved lavintensitetsraffinering frembragt ved en hastighetsreduksjon av skiven eller skivene i en raffinør. Dette uventede resultatet ble først oppdaget under anvendelse av lavintensitetsraffinering ved skivehastigheter på mindre enn 1200 omdreininger pr. min. i en enkelttrinnsraffinør.

I det etterfølgende er det funnet at forbedringen av tremassefiberkvaliteten også er til-stede i raffineringssystemer som anvender distinkte multiple raffineirngstrinn forutsatt at i det minste sluttraffineringstrinnet blir utført ved lav intensitet frembragt med en reduksjon av skivehastigheten til under konvensjonelle hastigheter. Det er også blitt oppdaget at fiberkvaliteten ble forbedret i et flertrinnsrafnneringssystem når hver raffi-nør i en multippelrekke ble drevet ved lav raffineringsintensitet frembragt av en reduksjon av skivehastigheten til mindre enn konvensjonelle driftshastigheter.

Dobbeltskiveraffinører arbeider konvensjonelt ved skivehastigheter på 1200 omdreininger pr. min. eller høyere. I den foreliggende oppfinnelsen roterer skivene når det anvendes en dobbeltskiveraffinør eller flere dobbeltskiveraffinører i sekvens, med mindre enn 1200 omdreininger pr. min., fortrinnsvis ikke mer enn 1150 omdreininger pr. min., og mer å foretrekke 850 til 1000 omdreininger pr. min., og mest å foretrekke omtrent 900 omdreininger pr. min., for å tilveiebringe den ønskede rotasjonen av støtelementet som er opplagret på de roterende skivene.

Enkeltskiveraffinører arbeider konvensjonelt ved en skiverotasjon på 1500 omdreininger pr. min. eller høyere, og typisk ved 1500 omdreininger pr. min. eller 1800 omdreininger pr. min. I den foreliggende oppfinnelsen roterer skiven, når det anvendes en en-keltskiveraffinør eller flere enkeltskiveraffinører i sekvens, ved mindre enn 1500 omdreininger pr. min., fortrinnsvis ikke mer enn 1450 omdreininger pr. min. og mer å foretrekke ved 1100 til 1300 omdreininger pr. min, og mest å foretrekke ved omkring 1200 omdreininger pr. min.

I praksis er det for tiden mest hensiktsmessig å anvende hastigheter som er multipler av 300 omdreininger pr. min., siden utstyrsfabrikantene markedsfører skiveraffinører med motorer som tilveiebringer driftshastigheter som er multipler av 300 omdreininger pr. min; for eksempel 900 omdreininger pr. min., 1200 omdreininger pr. min., 1500 omdreininger pr. min. og 1800 omdreininger pr. min. Generelt krever drift ved hastigheter som ikke er multipler av 300 omdreininger pr. min. tilleggsutstyr som muliggjør varia-sjon av utgangen til motoren for de kommersielt tilgjengelige skiveraiffnørene.

Generelt omfatter raffineringen av treflis til tremasse å bryte treflisene ned til kompo-nentfibrene, fulgt av fiberutvikling hvorved fiberne blir utmattet for å gjøre dem fleksib-le og kollapsbare.

Denne oppfinnelsen kan også implementeres ved å påtrykke en konstant lavintensitet, lavenergibehandling i en preraffinør ved anvendelse av en fast rotasjonshastighet på mindre enn 900 omdreininger pr. min. og fortrinnsvis ved 600 omdreininger pr. min.

Pre- eller forraffinøren tilveiebringer en prelineær mild raffinering før hovedraffine-ringstrinnet eller trinnene.

I en annen utførelse av oppfinnelsen drives en rejektraffinør ved en lavere intensitet muliggjort ved en reduksjon av skivehastigheten til mindre enn 1200 omdreininger pr. min. for å gi tremassefibre med ekstremt høy kvalitet. Rejektene er spesielt sortererre-jekt eller kilerejekter fra en treflismasse av hovedlinjeraffinører.

Alle eller en hvilken som helst kombinasjon av prosessen ovenfor kan implementeres for å maksimalisere kvaliteten til tremassefiberen til et nivå som hittil ikke har vært kommersielt tilgjengelig.

En foretrukket utførelse brukt på eksisterende kommersielle TMP (termomekanisk tremasse) raffinørinstallasjoner som anvender dobbelt skiveraffinører vil være driften av den sekundære og/eller tertiærraffinøren i en slik installasjon ved lav intensitet muliggjort ved en reduksjon av skivehastigheten til mindre enn 1200 omdreininger pr. min. I den kommersielle installasjonen er reffineringsintensiteten for høy for fibrene ved dette punktet i deres utvikling. Det har blitt oppdaget at ved å anvende lav raffineringsintensitet ifølge denne oppfinnelsen kan den sekundære og eller tertiære raffmøren belastes for fullt når dette er nødvendig.

I hvert av tilfellene ovenfor muliggjøres lavintensitetsraffinering med en hastighetsreduksjon til skiveraffmøren, hvilket typisk oppnås ved hjelp av kjente innretninger på området slik som en vekselstrømsdirvinnretning med variabel frekvens, en girboks eller en motordesign som det er enkelt å innstille hastigheten på, hva enn som måtte være best egnet.

Den foreliggende oppfinnelsen er ikke nødvendigvis rettet mot per se å spare raffine-ringsenergi selv om noe energibesparing kan oppnås. Oppfinnelsen har sin hovedanven-delse begrunnet i at den kan anvendes for å rette energi mot fiberkvalitetutvikling snarere enn fiberødeleggelse, hvilket er tilfellet med konvensjonelle raffineringssystemer.

I en anordningsutførelse av den foreliggende oppfinnelsen som anvender en dobbelt skiveraffinør blir den ene eller begge skivene rotert ved mindre enn 1200 omdreininger pr. min. og fortrinnsvis ved 900 omdreininger pr. min. for å oppnå en ønsket lav raffineringsintensitet som er nødvendig for å rette den påtrykte energien mot fiberkvalitetsut-vikling.

I en annen anordningsutføresle av oppfinnelsen som anvender en enkelt skiveraffinør blir skiven rotert ved mindre enn de konvensjonelle 1800 omdreininger pr. min. eller 1500 omdreininger pr. min., og mer spesielt ved mindre enn 1500 omdreininger pr. min.

I den foreliggende oppfinnelsen er det således tilveiebrakt en rekke nye trekk som kan gi betydelig større direkte kontroll av raffineringsprosessen for å produsere kvalitetsfi-ber. I tillegg kan tremassekvalitetskontrollen økes vesentlig ved hjelp av tilbakekop-lingsjusteringer av motorens rotasjonshastighet, dvs. raffineringsintensiteten. Dette vil i virkeligheten tilveiebringe enda en variabel, foruten spesifikk energi, som kan manipu-leres for å styre tremasseegenskapene. Dette vil gi muligheten til uavhengig å sty-re/kontrollere direkte to av tremasseegenskapene slik som malegrad og gjennomsnittlig fiberlengde, hvilket er en fordel sammenlignet med konvensjonell styring hvor bare en fibervariabel, spesifikk energi, blir justert for å kontrollere/styre bare en tremasseegen-skap slik som malegrad.

I en typisk raffinørinstallasjon brukes en anordning som overvåker tremassekvalitet ved å måle fiberlengden og spesifikk overflate eller malegrad og opprettholder en innstilt kvalitetsstandard ved for eksempel motorbelastning, ved plategapjustering. Dersom for eksempel nå med den foreliggende oppfinnelsen fiberlengden blir avfølt til å være for lav, blir et signal sendt til motorhastighetsstyreinnretningen til raffineren for å redusere omdreiningene pr. min. og derved senke raffineringsintensiteten og således gjeninnsette fiberlengden til den forutbestemte verdien. Slike overvåkningsanordninger er kommersielt tilgjengelige. Andre fiberkvalitetsparametere kan avfeies på den samme måten, for eksempel fleksibilitet eller grovhet og et signal blir sendt til motorhastighetstyreinnret-ningen for å endre omdreiningene pr. min. for å gjeninnsette kvalitetsparameteren til et ønsket nivå.

Fig. 1 illustrerer grafisk hvordan lav intensitet, enkeltrinnsraffinering ved 900 omdreininger pr. min. tillater påtrykning av høyere energi ved en gitt malegrad enn konvensjonell enkeltrinn raffinering ved 1200 omdreininger pr. min; Fig. 2 illustrerer grafisk hvordan flere lange fibre holdes i en enkelttrinn lavintensitetsraffinering ved en gitt spesifikk energi enn under konvensjonell enkelttrinnsraffinering; Fig. 3 illustrerer grafisk hvordan mer energi kan innføres i tremassen ved en gitt malegrad ved lavintensitetsraffinering ved 600,900 og 900 omdreininger pr. min i tre distinkte trinn, sammenlignet med konvensjonell 1200 omdreininger pr. min raffinering; Fig. 4 illustrerer grafisk tilsvarende sprengning/malegradforhold oppnådd med tretrinns lavintensitetsraffinering og konvensjonell raffinering; Fig. 5 illustrerer grafisk at tretrinns lavintensitetsraffinering kan gi betydelig høyere rivestyrke enn konvensjonell raffinering; Fig. 6 illustrerer grafisk at tretrinns lavintensitetsraffinering øker rive/sprengnivåene sammenlignet med konvensjonell raffinering; Fig. 7 illustrerer grafisk hvordan det ved bruk av et prebasede fliser og to trinn med lavintensitetsraffinering ved 900 omdreininger pr. min produseres bedre tremassekvalitet enn totrinns konvensjonell raffinering ved 1200 omdreininger pr. min; Fig. 9 illustrerer grafisk hvordan det i to trinns raffinering produseres bedre tremasse når ved 1200 omdreininger pr. min primærtrinnet etterfølges av lavintensitetssekundær-raffinering ved 900 omdreininger pr. min istedenfor konvensjonell sekundærraffinering ved 1200 omdreininger pr. min; Fig. 10 illustrerer grafisk at bedre tremassekvalitet oppnås når TPM rejekter blir gitt lavintensitetsraffinering ved 900 omdreininger pr. min. enn ved konvensjonell raffinering ved 1200 omdreininger pr. min; Fig. 11 illustrerer grafisk hvordan bruken av tre distinkte trinn med lavintensitetsraffinering ved 600,900 og 900 omdreininger pr. min. tillater å påtrykke mer energi på banksfuru enn konvensjonell raffinering ved 1200 omdreininger pr. min; Fig. 12 illustrerer grafisk raffineringsoperasjonen på fig. 11 for å vise at ved den samme malegraden blir banksfurusprengning forbedret ved raffinering med lav intensitet; Fig. 13 illustrerer grafisk raffineringsoperasjonen på fig. 11 for å vise at ved den samme malegraden blir banksfuruirvestyrken forbedret ved raffinering med lav intensitet; Fig. 14 illustrerer grafisk raffineringsoperasjonen på fig. 11 for å vise at rivestyrken til banksfuru ved en gitt sprengningsverdi er mye bedre når det raffineres med lav intensitet enn konvensjonell raffinering; Fig. 15 illustrerer grafisk at et sulfunatinnehold på 2 % (140 g/l oppløsning), lavintensitets CMP raffinering gjør det mulig å oppnå høyere rivestyrke ved høye sprengnings-verdier; Fig. 16 illustrerer grafisk at med et sulfonatinnehold på 0,9 % (35 g/l oppløsning), gir lavintensitets CMP raffinering sterkt forbedret rivestyrke, tilsvarende rivestyrken ved konvensjonell raffinering ved 2 % sulfonatinnhold; Fig. 17 illustrerer grafisk en sammenligning mellom resultater oppnådd ved bruk av to sekvensielle lavmtensitetsraffinermgstrinn i samsvar med oppfinnelsen, og en sammenligning hvorved et lavintensitetstrinn blir fulgt av et høyintensitetstrinn; og Fig. 18 viser skjematisk et kontroll- eller styresystem for å utøve fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen i samsvar med en utførelse av denne.

Pilotanleggprøver for å studere lavintensitetsraffinering ble utført i en atmosfærisk 36 tommer dobbeltskiveraffinør som under konvensjonell drift anvender en skiverotasjons-hastighet på 1200 omdreininger pr. min. Alle eksperimentene ble utført med standard Bauermønster 36104 raffinørplater. En konstant uttømmingskonsistens på 25 % ble opprettholdt under undersøkelsen og, dersom ikke annet er anført, ble all flisraffmering utført med svartgranfliser som hadde vært prebaset ved 138 °C i 10 min.

På fig. 1 er malegrad inntegnet som funksjon av spesifikk energi for å sammenligne konvensjonell enkelttrinnsraffinering med en dobbeltskiveraffinør ved en skivehastighet på 1200 omdreininger pr. min. med lavintensitets enkelttrinns raffinering ved en skivehastighet på 900 omdreininger pr. min. Ved den samme malegraden krever tremassen fremstilt ved den lave raffineringsintensiteten mer energi enn den som produseres under konvensjonelle forhold. Dette skyldes at lavintensitetsraffinering fremmer fiberutvikling snarere enn fiberkutting, som vist ved opptegningen av langfiber innehold som funksjon av spesifikk energi på fig. 2.

Høyere energiforbruk for en gitt malegrad er også åpenbart av fig. 3 som sammenligner et enkelttrinn konvensjonell raffinering med en dobbeltskive raffmør ved 1200 omdreininger pr. min. med tretrinn lavintensitetsraffinering med skivehastigheter på 600,900 og 900 omdreininger pr. min. i de respektive første, andre og tredje trinnene. Den konvensjonelle og lavintensitetstremassen har det samme spreng-malegradforholdet, som vist på fig. 4, som viser at mer energi kan påtrykkes tremassen ved lavintensitetsraffinering enn ved konvensjonell raffinering. Riveindeksen til tremasse fremstilt ved lavintensitetsraffinering er betydelig høyere enn for tremassen utført ved konvensjonell intensitet som vist på fig. 5. Lavintensitetsraffinering gir både en høyere riveindeks og sprengning enn raffinering ved konvensjonell intensitet, som vist på fig. 6.

Å drive både den primære og sekundære dobbeltskiveraffinøren ved lavere intensitet frembragt av skivehastigheter på 900 omdreininger pr. min. produseres tremasse med både en høyere sprengningskraft og rivekraft enn primær og sekundærtrinn drevet ved

konvensjonell intensitet som vist på fig. 7. Tilsvarende trender oppnås når det ikke utfø-res noen prebasing av flisen, som vist på fig. 8.

Det er også funnet at styrkeegenskapene kan økes i totrinnsraffinering ved å drive den primære raffinøren til en dobbeltskiveraffinør ved konvensjonell intensitet, for eksempel med en skivehastighet på 1200 omdreininger pr. min. fulgt av lavintensitetsbehand-Hng i den andre raffinøren ved en skivehastighet på 900 omdreininger pr. min, som vist på fig. 9. Det ble ikke brukt prebaset flis i denne testen.

I produksjonen av termomekanisk tremasse (TMP), er det vanlig å separere underutvik-lede fibre og fiberbunter etter primær, sekundær eller tertiær raffinering ved hjelp av sortering eller rengjøring, for ytterligere raffinering i en rejektraffinør. Tremassen som produseres av rejektraffinøren har høy kvalitet siden den inneholder en større andel av lange fibre enn den som er produsert av hovedproduksjonsraffinørene. Materialet som ble styrt mot en rejektraffinør i et kommersielt anlegg ble oppsamlet for styrte pilotan-leggekspeirmenter. Som vist på fig. 10 var det ved å raffinere ved bruk av en dob-beltskiveraffinør ved lavere intensitet med en skivehastighet på 900 omdreininger pr. min. mulig å sende mer energi inn i tremassen og oppnå høyere sprengningsverdi ved en gitt rivestyrke enn ved raffinering ved konvensjonell intensitet under bruk av en skivehastighet på 1200 omdreininger pr. min.

Ytterligere pilotanleggeksperimenter ble utført for å vise at lavintensitetsprosessen iføl-ge oppfinnelsen også forbedrer egenskapene til tremasse fremstilt av forskjellige trety-per, særlig de typene som er lite brukt på grunn av relativt dårlige fiberegenskaper. Tremassekvaliteten til banksfuru produsert ved konvensjonell raffineringsintensitet i en dobbeltskiveraffinør ved en skivehastighet på 1200 omdreininger pr. min. ble sammenlignet med tremasse produsert med et lavenergi, lavintensitets preraffineirngstrinn ved 600 omdreininger pr. min. etterfulgt av to trinn lavintensitetsraffinering ved 900 omdreininger pr. min. Som vist på fig. 11, kan lavintensitetsraffinering kreve mer energi for å nå en viss malegrad enn raffinering ved konvensjonell intensitet, men ved en gitt malegrad vil imidlertid sprengningsindeksen til den konvensjonelle banksfurutremassen være lavere enn den som blir produsert med lavintensitetsprosessen som vist på fig. 12. Riveindeksen til lavintensitets banksfurutremasse er større enn den som produseres ved konvensjonell intensitet ved malegradverdier under 200 ml CSF, hvilket er i området for kommersiell interesse, som vist på fig. 13. Lavintensitetsprosessen frembringer en banksfurutremasse med mye større rivestyrke og sprengningsindeks enn det som kan produseres med raffinører som arbeider ved vanlig intensitet, som vist på fig. 14.

I produksjonen av kjemimekanisk tremasse (CMP), kan bruken av lavintensitetsraffinering også føre til bedrede egenskaper. Resultatene på fig. 15 viser at flis impregnert med en 140 g/l oppløsning for å gi et 2 % sulfonatinnehold tilveiebringer mer rivestyrke ved høye sprengningsnivåer ved bruk av to trinns, lavintensitetsraffinering i en dobbeltski-veraffinør ved 900 omdreininger pr. min enn hva som kunne oppnås med konvensjonell raffinering ved 1200 omdreininger pr. min. En lignende opptegning er vist på fig. 16, for en oppløsning på 35 g/l og et sulfunatinnehold på 0,9 %. Lavintensitetsraffinering resulterer i mye høyere rivestyrke sammenlignet med konvensjonell raffinering ved 2 % sulfonatinnehold.

Fig. 17 viser tremasseegenskaper oppnådd ved bruk av lavintensitetsraffinering i to trinn ved anvendelse av dobbeltskiveraffinører ved 900 omdreininger pr. min. i samsvar med oppfinnelsen sammenlignet med egenskapene som oppnås ved bruk av et første lavintensitetstrinn ved 900 omdreininger pr. min. fulgt av et andre høyintensitetstrinn ved 1800 omdreininger pr. min. som forutsatt i US-patent 5540392. Egenskapene som oppnås med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er markert bedre enn de som oppnås i sammenligningsresultatet og spesielt vil høyintensitetssluttrinnet i sammenligningen resultere i fiberødeleggelse som fører til tap av rivestyrke.

Variabel raffineringsintensitet kan gi forbedret kvalitetskontroll eller styring dersom motorhastigheten i i det minste raffineringstrinnet er justerbar. For eksempel kombine-rer det skjematiske diagrammet på fig. 18 sekundær raffinørhastighetskontroll med direkte måling av malegrad og fiberlengde. Når malegraden er for høy blir således motor-belastningen økt ved plategapjustering, mens fiberlengden opprettholdes ved å redusere raffineringsintensiteten ved å senke rotasjonshastigheten ifølge denne oppfinnelsen.

Med ytterligere henvisning til fig. 18 er det illustrert skjematisk et system 10 for å raffinere treflis med direkte kvalitetskontroll ved hjelp av tilbakekoplingsjustering av raffi-nørhastigheten, dvs. raffineringsintensiteten.

Systemet 10 innbefatter et første trinn, enkeltskiveraffinør 12, et andre trinn, enkeltski-veraffinør 14, en motorhastighetskontroll eller styreinnretning 16 og en monitor 18 som overvåker malegrad og fiberlengde til produkttremassen.

En ledning 20 kommuniserer monitoren 18 med styreeinnretningen 16 og en ledning 22 kommuniserer monitoren 18 med en belastning eller effektkontroll til den sekundære raffinøren 14.

Systemet 10 innbefatter i tillegg sykloner 24 og 26 og en latensbeholder 28.

Raffinøren 12 har en stasjonær skive 30 og en roterende skive 32 med et gap 34 mellom seg og en raffinør 14 har en stasjonær skive 36 og en roterende skive 38 med et gap 40 mellom seg.

I drift blir vanndige treflis matet til gapet 34 mellom skiven 30 og 32 i raffinøren 12, og raffinering finner sted i gapet 34 når skiven 32 roterer, og den resulterende vanndige sammensetningen blir matet fra raffinøren 12 til syklonen 24 hvor en vanndig treflis/tremassesammensetning blir separert fra damp og matet til gapet 40 mellom skivene 36 og 38 i raffinøren 14.

Ytterligere raffinering finner sted i raffinøren 14 når skiven 38 roterer og den resulterende sammensetningen blir matet til syklonen 26 hvor damp blir skilt fra tremassen, og tremassen fra syklonen 26 blir matet til latensbeholderen 28 på konvensjonell måte hvor tremassen blir agitert for å rette fiberne.

Den resulterende tremassen blir overvåket med hensyn på malegrad og fiberlengde av

monitoren 18; og som respons på den overvåkede fiberlengden kan rotasjonshastigheten til skiven 38 endres av styreinnretningen 16. Dersom fiberlengden som overvåkes er for kort, blir rotasjonshastigheten til skiven 38 senket av styreinnretningen 16 for å redusere raffineringsintensiteten. Dette representerer et nytt aspekt ved den foreliggende oppfinnelsen. Belastningen eller effekten for drift av raffinøren 14 kan endres tilsvarende på konvensjonell måte som respons på malegraden som overvåkes av monitoren 18.

Malegrad og fiberlengde er gitt bare som et eksempel på egenskapene som kan kontrol-leres/styres uavhengig av hverandre. Andre målte direkte tremasseegenskaper slik som spesifikk overflate og rivestyrke kan imidlertid også anvendes. Kontroll- eller styrekon-septet er gitt som et eksempel på en måte hvorved oppfinnelsen blir brukt til å styre to tremasseegenskaper ved manipulasjon av rotasjonshastighet og spesifikk energi.

Claims (13)

1. Fremgangsmåte for mekanisk raffinering av en treflissammensetning for å produsere tremasse, hvor treflissammensetningen blir utsatt for et antall distinkte sekvensielle raffineringstrinn, hvori energi blir overført til treflissammensetningen under støt med roterende støtelementer, karakterisert ved at antallet raffineirngstrinn omfatter minst to lavintensitetsraiffneringstrinn, hvor hvert av de minst to lavintensitetsraffmeringstrinnene blir utført i et raffineringsapparat valgt fra en dobbelt roterende skiveraffinør eller en enkelt roterende skiveraffinør slik at, når raffine-ringsapparatet er en dobbelt roterende skiveraffinør, vil de roterende støtelementene til dette rotere med færre enn 1200 omdreininger per minutt og, når rafSnørapparatet er en enkelt roterende skiveraffinør, vil de roterende støtelementene til dette rotere med færre enn 1500 omdreininger per minutt, og hvor et av de minst to lavintensitetsraffine-ringstrinnene er sluttraffineirngstrinnet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvori raffinørapparatet er en dobbelt roterende skiveraffi-nør hvis roterende støtelementer roterer med ikke mer enn 1150 omdreininger per minutt.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvori raffinørapparatet er en enkelt roterende skiveraffi-nør hvis roterende støtelementer roterer med ikke mer enn 1450 omdreininger per minutt.

4. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de forutgående kravene, hvori antallet raffineirngstrinn er 2.

5. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 3, hvori antallet raffineringstrinn er minst 3.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, hvori antallet raffineringstrinn er 3, og hvert av raffineringstrinnene er et lavintensitetsraffineringstrinn.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 2, hvori de roterende støtelementene til den doble roterende skiveraffinøren roterer med 850 til 1000 omdreininger per minutt.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, hvori de roterende støtelementene til den doble roterende skiveraffinøren roterer med 900 omdreininger per minutt.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 3, hvori de roterende støtelementene til den enkle roterende skiveraffinøren roterer med 1100 til 1300 omdreininger per minutt.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, hvori de roterende støtelementene til den enkle roterende skiveraffinøren roterer med 1200 omdreininger per minutt.

11. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de forutgående kravene, hvori treflissammensetningen er utsorterte rij ekter fra en treflismasse fra en hovedproduksjonslinje-raffmør.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvori det før antallet reffineringstrinn blir utført et preraf-fineringstrinn i et raffineringsapparat hvori de roterende støtelementene roterer med færre enn 900 omdreininger per minutt.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 12, hvori preraffineirngstrinnet blir utført i et raffineringsapparat hvori de roterende støtelementene roterer med færre enn 600 omdreininger per minutt.