SE420329C - Forfarande for framstellning av slipmassa vid overtryck - Google Patents

Description

7891813-2 10 15 20 25 30 35 2 haltiga material, varvid barkade vedstockar slipas pà känt sätt i ett slutet, under övertryck av ånga och/eller luft stå- ende slipverk under kontinuerlig tillsats av till minst 70°C uppvärmt spritsvatten, innehållande organiska och oorganiska kemikalier,varefter den erhållna slipmassan silas, förtjockas, blekes, spädes, förtjockas och torkas eller vidarebehandlas. i pappersmaskin, vilket förfarande kännetecknas av den kombi- nationen, att a) blekavluten dels användes för utspädning av den blekta mas- san, dels, efter värmning, tillföres spritsvattnet samt even- tuellt också till en del, utan värmning, tillföres sileriet b) massasuspensionen från slipverket tillföres en hydrocyklon för ångavskiljning c) den från ånga befriade massasuspensionen förtjockas i ett första steg till en koncentrationav 5 - HO %, varefter den spädes till en koncentration av 0,5 - 4,0 % och sílas d) den silade massasuspensionen förtjockas i ett andra steg till en koncentration av 10 - 50 % samt därefter blandas med blek- kemikalier och blekes samt utspädes med blekavlut till en koncentration av 1 - 6 % I e) den utspädda blekta massan förtjockas i ett tredje steg till en koncentration av 10 - 50 % och därefter torkas eller vidare- ' behandlas i pappersmaskin f) processvatten från första förtjockningssteget tillföres slipverket som spritsvatten . g) processvatten från andra förtjockningssteget tillföres sileriet . h) ånga från hydrocyklonen användes för uppvärmning av den blek- avlut som tillföres spritsvattnet.

Genom den föreslagna kombinationen av åtgärder blir det överraskande möjligt att framställa en slipmassa med i för- hållande till den i svenska patentskriften 318 178 beskrivna massan avsevärt minskad total energiàtgäng och väsentligt för- bättrade styrkeegenskaper samt kraftigt förbättrad ljushet,ända upp till ca 80 % SCAN. Den enligt uppfinningen framställda slipmassan har en mycket hög halt av flexibla fibrer, vilket möjliggör tillverkning av papper med lägre ytvikt och lägre yt- 10 15 20 25 30 35 7001813-2 3 råhet än som hittills varit möjligt med slipmassor. Den enligt uppfinningen tillverkade massan kan blandas med kemisk massa, t.ex. sulfat- eller sulfitmassa, i större andel än som hittills varit möjligt, varigenom kostnaderna för framställ- ning av trähaltigt papper kan minskas. Vidare är den lämpad som råvara för tillverkning av papper inom ett större och mer vari- erande kvalitetsområde än vad som normalt är fallet med mas- sor inom utbytesområdet 90 ~ 99 % beroende på en större andel långa fibrer och högre hällfasthet.

Förfarandet enligt uppfinningen medför vidare fördelar ur miljösynpunkt genom attvolymen utsläpp av förorenande processvatten minskas och åtgärderna för rening av avlopps- vatten därigenom väsentligt underlättas. Genom det nya sättet att tillvarataga ånga från slipníngsprocessen och nyttiggör- ande av denna i och utanför processen blir dess energibehov avsevärt reducerat i förhållande till kända processer.

Särskilt lämpligt vid tillämpning av förfarandet enligt uppfinningen är att föra den värmda blekavluten till ett sepa- rat förvaringskärl före blandning med processvattnet från första förtjockningssteget och att leda nämnda processvatten till en särskild buffertbehállare. Härigenom undvikes värme- förluster och kemikalieförluster. Den värmda blekavluten inne- håller organiska kemikalier, såsom organiska syror härrörande från nedbrytning och utlösning av lígnocellulosamaterialet t.ex. myrsyra, ättiksyra, oxalsyra, olika fett- och hartssyror och organiska komplexbíldare, och oorganiska kemikalier, såsom väteperoxid, ditionit, natriumhydroxid, natriumsilikat, natrium- fosfat, magnesiumsulfat. Den kan, om så befinnes önskvärt, försättas med stabiliseringsmedel för blekkemikalierna, t.ex. magnesiumsulfat, med komplexbildare för bindande av tungmetal- lerna, t.ex. etylendiamintetraättiksyra (EDTA), och ytterligare, färska blekkemikalier samt pH-reglerande substanser, t.ex. alkalihydroxider och alkalisilkat. Dessa ämnen kan med fördel tillsättas i förvaríngskärlet för nämnda blekavlutu Tillförseln av spritsvatten till det slutna slipverket kan lämpligen ske medelst en högtryckspump, till vars sugsida uppvärmd blekavlut och processvatten från första förtjockningssteget föres. Bland- 7801813-2 10 15 20 30 35 4 ningen av processvattnet och blekavluten kan ske före till- förseln till pumpen eller i själva pumpen. Volymen förvärmd blekavlut i förhållande till volymen processvatten från första förtjockningssteget beror av processens värmebalans, speciellt den i blektornet använda temperaturen, och skall enligt upp- finningen vara från 1:30 till 5:1.

Den från slipverket kommande massasuspensionen föres efter borttagning av grövre vedpartiklar, lämpligen via en mel- lanliggande trycktank, till en hydrocyklon för frånskiljning av ånga. Den avgående ångan användes för att värma den blek- avlut, som skall tillföras slipverket, och värmningen sker företrädesvis genom direktkondensering. överskottsånga nyttig- göres för uppvärmningsändamål i anslutning till processen eller för andra uppvärmningsbehov. På samma sätt kan överskotte- ànga, som utblàses från slipverket, nyttiggöras, t.ex. för värm- ning av veden i slussmataren.

Enligt en särskilt fördelaktig utföringsform av upp- finningen avtappas en del av processvattnet från första för- tjockningssteget till en värmeväxlare och ledes därifrån till sileriet eller utstötes ur processen. Detta möjliggör på ett lämpligt sätt en reglering av temperaturen i sileri och blekeri samt utnyttjande av överskottsvärme från processen. Lämpligt är att processvattnet från första förtjockningssteget före användande av spritsvatten i slipverket befrias från fibrer och föroreningar.

För blekningen av slipmassarx kan .kända förfaranden an- vändas. Speciellt lämpligt enligt uppfinningen är emellertid att utföra blekningen såsom tornblekning och att därvid omedelbart efter blandningen med blekningskemikalier igen blandningsan- ordning och före införandet i blektornet utsätta den från andra förtjockningssteget kommande massasuspensionen för en snabb förtjockning och att återföra det sålunda erhållna överskottet av blekmedelslösningen efter kylning till blandningsanord- ningen.

Föredragna tryck- och temperaturbetingelser vid för- farandet enligt uppfinningen är ett övertryck i det slutna slipverket av 0,2 - 10 kp/cm2 och en spritsvattentemperatur 10 15 20 25 30 35 7801813-2 5 av 85 - 100°C. Vedstockarnas tryck mot slipstensytan bör lämpligen vara H - 40 kp/cm2 och företrädesvis 6 - 30 kp/cmz.

Förfarandet enligt uppfinningen beskrives närmare i an- slutning till figur 1.

Barkade vedstockar 1 med en fukthalt av 30 - 65 % föres via en slussmatare 2 till ett slipverk 3, vilket är utrustat med mätgivare för temperatur och tryck. Slussmataren består i princip av en kammare med rörlig bottenlucka och rörlig lucka på översidan. I slussmataren erhålles en viss förvärmning av vedstockarna från ånga, genererad i slipverket, men särskild ånga från något ställe i processen, där överskottsånga uppstår kan även tillföras slussmataren. De förvärmda stockarna matas in i själva sliprummet genom att bottenluckan hastigt undan- föres så, att stockarna av sin egen tyngd faller ned mot den roterande slipstenen H. För att åstadkomma att stockarna kraf- tigt tryckes mot slipstenen pressas dessa med hjälp av en kolv (icke visad på figuren) mot densamma. Lämpligt kolvtryck är 4 - 40 kp/cm2, företrädesvis 6 - 30 kp/cmz. I slipverket hålles ett övertryck av 0,2 - 10 kp/cmz. Valet av övertryck avgöres av kraven på önskad massakvalitet. Ju högre kvalitetskraven är, desto högre bör övertrycket hållas inom de angivna gränserna.

Under vedens slipning tillföras uppvärmt spritsvatten genom ledningen 5. Volymen spritsvatten varieras mellan H00 och 2500 liter per minut. Från slipverket matas defibrerad massa till en trycktank 6, varvid ev. förefintliga stickor sönderdelas i en stickkross 7. Den defibrerade veden föres från trycktanken till en hydrocvklon 8, där ånga avskiljes, vilken har en tempe- ratur av mellan 100 och 170°C. Den avskilda ångan föras via led- ningen 36 till en kondensor 9, där den, företrädesvis genom dírektkondensering, får avge värme till blekavlut, som skall tillföras slipverket. Överskottsånga uttages från ångkondensorn genom ledningen 10 och nyttiggöres på annat ställe i processen eller för andra uppvärmnings- eller energibehov, t.ex. en flingtork, ângturbin eller annan industrianläggning. Från hydro- cyklonen transporteras massan till en urvattníngsanordning 11, t.ex. en press, där den förtjockas från koncentrationen 0,5 - 10 till en koncentration av 5 ~ H0 %. Det från pressen avgående 7801813-2 10 15 20 25 30 35 6 processvattnet, som har en temperatur av 95 - 100°C, pumpas via behållaren 12 och ledningen 13 till en filtreringsanordning 1U'och därifrån till en buffertbehållare 15, utrustad med mätgivare för registrering av temperatur och volym och ev. även av kemíkaliekoncentration. En del av det filtrerade processvattnet kan utstötas genom ledningen 16. Vid behov kan en del av processvattnet från pressen 11 uttagas genom ledningen 17 och tillföras en värmeväxlare 18 för uppvärmande av vatten, som tillföres genom ledningen 19 och uttas genom ledningen 20. Processvattnet kan därefter återföras till sileriet 21 eller till en del utstötas genom ledningen 22.

' Från pressen 11 föres massan till sileriet 21, där den ut- spädes till en koncentration av 0,5 - U % med processvatten tillfört genom ledningen 32 från en andra utvattningsanord- ning 23 och silas. Från sileriet föres massasuspension till urvattningsanordningen 23, som företrädesvis utgörds av en press, där den urvattnas till en koncentration av 10 - 50 %.

Från pressen 23 föres massan till en blandningsanord- ning 24, där blekningskemikalier, företrädesvis peroxider eller natriumditionit, tillsättes. Enligt en speciellt för- delaktig utföringsform, som visas på figuren, utsättes dess- utom den med blekkemikalier blandade massan omedelbart efter blandningen för en snabb avvattning i en press 25, varifrån den avpressade blekmedelslösningen efter kylning i värmeväx- laren 26 àterföres till blandningsanordningen 2% genom led- ningen 27.

Det speciella snabbavvattningsförfarandet medför för- delen att hög ljushet uppnås vid låg kemikalieförbrukning.

Den avvattnade och med blekkemikalier blandade mas- san utsättes därefter för blekning, företrädesvis vid en tem- 'peratur av H0 - 75°C och en koncentration av 10 - 50 % i ett blek- torn 28, där uppehàllstiden är 15 till 180 minuter. Före ut- trädet ur tornet utspädes massan till 1 - 6 % koncentration med blekavlut. Den blekta massan förtjockas därefter till en koncentration av 10 - 50 % i en tredje förtjockningsanord- ning 29, företrädesvis en filterpress, varefter den torkas eller föres direkt till ett integrerat pappersbruk. Från för- 10 15 20 25 30 35 7801813-2 7 tjockningsanordningen 28 avgående blekavlut återföres dels som utspädningsvätska i blektornet 28 genom ledningen 30 och dels genom ledningen 31 till värmeväxlaren 9, där den värmes med ånga från hydrocyklonen 8 och genom ledningen 33 tillföres förvaringskärlet 34, där stabiliseringsmedel och eventuellt färsk blekmedelslösning tillföres genom ledningen 35. Om så befinnes lämpligt, kan en del av blekavluten från förtjock- ningsanordningen 29 återföras till sileriet genom ledningen 43.

Ett annat lämpligt sätt att uppvärma blekavlut med ånga från hydrocyklonen 8 är att helt eller delvis föra ångan till buffertbehållaren 15, vilket antydes genom den streckade led- ningen 37 eller till förvaringskärlet 3U, såsom antydes genom den streckade ledningen 38.

Uppfinningen belyses av följande utföringsexempel.

Exempel 1 Detta exempel illustrerar framställning av slipmassa av barkad granved, dels enligt den kända metoden med slipning vid atmosfärstryck med spritsvatten av normal temperatur inne- hållande blekavlut (metod A), dels enligt den kända metoden med slipning i sluten kammare vid förhöjt tryck och med sprits- vatten, utan blekkemikalier,av förhöjd temperatur (metod B), dels enligt metoden A med förhöjt tryck (metod C), dels med slipning i sluten kammare vid förhöjt tryck och med ett spritsvatten av förhöjd temperatur innehållande blekavlut, som värmts med extern ånga från en ångpanna (metod D), dels enligt metod D med tillvaratagande av vid slipningsprocessen genererad ånga i stället för externt tillförd ånga enligt de i huvud- kravets kännetecknande del angivna åtgärderna (metod E).

Ett öppet slipverk i ett träsliperi innehållande åtta slipverk ombyggdes till slutet i enlighet med det i figur 1 visade slipverket 3 samt försågs med temperatur och tryck- givare för uppmätning av temperaturcch tryck inne i slipverket.

Till slipverket matades barkade granstockar med en medelfukt- halt av 51 % i en mängd av 150 kg torr ved. Vedstockarnas tryck mot slipstensytan var 6 kp/cmz. Vid detta kolvtryck uppmättes slipstenens drivmotors effektförbrukning till 550 kW såväl vid atmosfärstryck som vid förhöjt tryck. Spritsvatten till- 7eo1s1s-2 '10 15 20 25 30 35 8 fördes slipstensytan i en mängd av 600 l per minut. Vid samt- liga försök var systemtrycket inuti slipverket 1,0 kp/cm2 övertryck utom vid metod A, då atmosfärstryck användes. övriga betingelser vid de olika försöken redovisas nedan.

Metod A Spritsvattentemperaturen var 6200. Spritsvatten ut- gjordes av blekavlut från ett tornblekningssteg och hade ungefärliga sammansättningen Väteperoxid 0,5 g/l Na2SiO3 2,5 g/l Etylendiamintetraättiksyra 0,08 g/l Ättiksyra 3,0 g/l Harts och fettsyror 0,2 g/l samt hade pH 8,5 _ I slipverket uppmättes en temperatur av 6500. Den erhållna massan silades, försattes med komplexbildare och av- vattnades från 0,5 - 1 % mk till 13 % mk på ett filter. Där- efter uppmättes den oblekta massans ljushet och pappers-A tekniska egenskaper. Massan blandades därefter med blekkemi- kalier samt blektes i ett blektorn. Denna metod finns be- skriven i amerikanska patentskriften 4 029 543.

Metod B Spritsvattentemperaturen var 96°C och spritsvattnet bestod av rent vatten. I slipverket uppmättes en temperatur av 112°C. Den erhållna massan silades, avvattnades och torkades.

Massans ljushet och papperstekniska egenskaper uppmättes.

Denna metod finns beskriven i svenska patentskriften 318 178.

Metod C Metod A upprepades med den skillnaden att slipningen 'utfördes under ett övertryck av 1,0 kp/cmz. I slipverket upp- mättes en temperatur av 70°C. Massakoncentrationen vid ut- trädet ur slipverket uppmättes till 2,72 %, Massasuspensionen fördes därefter till en hydrocyklon för avskiljning av ånga, varefter den avvattnades i en skruvpress till en mk av 23 %.

Härefter silades massan, avvattnades och torkades. Den så- lunda erhâllnalæssans ljushet och papperstekniska egen- skaper uppmättes. 10 15 20 25 30 35 Metod D 7801813-2 Metod C upprepades med den skillnaden, att det blek- avluthaltiga processvattnet från skruvpressen värmdes med extern ånga från en ångpanna till en temperatur av 99,5°C och användes som spritsvatten i slipverket. I slipverket uppmät- tes därvid en temperatur av 11200. Massakoncentrationen vid utträdet ur slipverket uppmättes till 2,89 %.

Metod E Metod D upprepades med den skillnaden att det blek- avluthaltiga processvattnet från skruvpressen som hade en tem- peratur av 9600, delvis användes som spritsvatten i slipverket tillsammans med ca 5 volymprooent blekavlut från ett blektorn, vilken blekavlut värmts med ånga från hydrocyklonen till en temperatur av 99°C. I slipverket uppmättes en temperatur av 11s°c.

De olika metodernas effekt på massans egenskaper fram- går av nedanstående tabell.

Metod A B C D E Energiförbrukning v. defibreringen kWh/ton 1150 1025 1100 950 950 Energiåtgång för uppvärmning av spritsvatten kWh/ton 0 1200 0 1200 0 Freeness, ml 140 145 150 145 157 Dragindex Newton meter/kg 29 28 28 34 36 Rivindex Newton . m /kg 3,5 4,5 3,7 5,3 5,5 Densitet kg/ma non 392 uoz aan 378 Ljushet, enl. 66 59 65 66 65 SCAN, % Opacitet, % 91,8 92,5 92,2 91,9 92,3 Tabell I 7801813-2 10 15 20 25 30 35 10 Som framgår av tabellen har den enligt uppfinningen (metod B) framställda massan en i jämförelse med den enligt svenska patentskriften 318 178 erhållna massan (metod B) avse- värt högre ljushet (ca 10 %) före blekningen, vilket gör det möjligt att med en åtföljande blekningsprocess uppnå en slut- lig ljushet av 80 %. Detta är avsevärt högre än vad som kan åstadkommas enligt svenska patentskriften 318 178 och dess- utom erhålles denna ljushet med mycket ringa kemikaliekostnad på grund av återcirkulationen av blekavlut. Vidare erhålles enligt uppfinningen en ökning av rivindex med ca ZH % jäm- fört med metod B och hela 60 % jämfört med metod A (amerikanska patentskriften U 029 543) och metod C (amerikanska patent- skriften 4 029 543 med förhöjt tryck), vilket medför, att den enligt uppfinningen framställda massan utomordentligt väl lämpar sig för framställning av papper på en pappersmaskin, därigenom att risken för banbrott väsentligt reduceras. När det gäller dragindex, som är ett ungefärligt mått på hur lång pappersremsa, som kan dras ut av massan innan remsan brister av sin egen tyngd, är den enligt uppfinningen framställda massan ca 29 medan % bättre än massan enligt svenska patentskriften 318 178, ifråga om freeness samtliga prövade massor är likvärdiga. förhållande till massan i den svenska patentskriften densiteten hos massan enligt uppfinningen gör den särskilt Den i lägre lämplig för framställning av tryckpapper och kartong med låg ytvikt. Såsom framgår av tabellen medför metoden enligt upp- finningen en betydande sänkning av energiåtgângen för själva fiberfriläggningen i slipverket i jämförelse med kända metoder.

Genom att tillvarataga ånga på sättet enligt uppfinningen erhålles dessutom den fördelen, att slipmassan kan fram- ställas vid hög temperatur utan tillförsel av extern ånga, varigenom mycket stora energimängder inbesparas, ca 1450 kWh/ton massa, om överskottsånga från slipverket användes för förvärm- ning av veden. Genom förvärmning av veden minskas dessutom slitaget på slipstenarna, beroende på mindre värmespänningar i stenmaterialet. ' Sammanfattningsvis kan det således konstateras, att före- liggande uppfinning möjliggör framställandet av en starkare 10 15 20 25 30 35 7801813-2 11 slipmassa vid lägre energiförbrukning än vid konventionell teknik. Samtidigt erhålles överraskande hög ljushet hos den enligt uppfinningen framställda massan, trots den upprepade återcirkulationen av blekavlut, vilken man skulle vänta miss- färga massan på grund av ackumuleringen av missfärgande sub- stanser.

Exempel 2 Exemplet visar fabriksmässig framställning av slipmassa enligt föreliggande uppfinning i en anläggning, som framgår av fig. 1. Barkade granvedstockar 1 med en fukthalt av H9 % infördes i en med luckor försedd slussmatare 2 och förvärmdes med överskottsånga från slipverket, vilken ånga via en tryck- regleringsventil (icke visad på figuren) och ledningen 39 till- fördes slussmataren. Kondensat från slussmataren avleddes via ledningen H0. Efter införande i det slutna sliprummet trycktes stockarna mot slipstenen medelst en kolv med kolvtrycket 7 kp/cm2. I sliprummet hölls ett övertryck av 1 kp/cm2.

Volymen spritsvatten genom ledningen 5 var 800 liter per minut och 5,5 volymprocent av spritsvattnet utgjordes av värmd blekavlut från förvaringskärlet 3H. I hydrocyklonen 8 avskiljdes ånga med en temperatur av 101°C. Den avskilda ångan fördes till direktkondensorn 9 för förvärmning av blekavlut från ledningen 31.

Från direktkondensorn avleddes genom ledningen 10 2,2 kg ånga per minut med en temperatur av 100OC, vilken ånga användes för förvärmning av torkluften i en flingtork. Massasuspensionen hade vid utträdet ur slipverket koncentrationen 2,38 % och tempe- raturen 111°C. Från hydrocyklonen fördes massan till en skruv- press 11, där den förtjockades från koncentrationen 2,4H % till koncentrationen 24 %. Det från pressen avgående process- vattnet hade temperaturen 98°C. 720 minutliter därav pumpades via behållaren 12 till bågsilen 14, där fibrerna och föro- reningar frånskiljdes och därifrån till buffertbehållaren 15.

Cirka 16 minutliter av processvattnet från pressen 11 uttogs genom ledningen 17 till värmeväxlaren 18 för uppvärmning av vatten, som användes som spritsvatten med en temperatur av SOOC i filterpressen 29. Det genom ledningen 41 avgående processvattnet hade entemperatur av 60°C och tillfördes i sin 7801813-2 10 15 20 25 30 35 12 helhet sileriet 21. Från pressen 11 fördes massan till sile- riet 21, där den utspäddes till en koncentration av 1,0 % med processvatten tillfört genom ledningen 32 och ovan nämnt pro- cessvatten från ledningen 41. Från sileriet fördes den färdig- silade massan, som hade en koncentration av 0,8 % till urvatt- ningsanordningen 23 bestående av en kombinerad rörurvattnarel- iskruvpress, där den urvattnades till en koncentration av 26 %.

Från pressen 23 fördes massan till blandningsanordningen ZÄ.

Genom ledningen 42 tillfördes blandningsanordningen färsk blek- 0 medelslösning i en mängd av 2,8 f väteperoxid, 4 % Na2SiO3 och 1,2 % NaOH räknat på vikten torr massa. Till blandnings- anordningen ZH fördes även recirkulerande, kyld blekmedels- lösning genom ledningen 27 i sådan mängd, att den utgående massasuspensionen fick en koncentration av 12 %. Omedelbart efter blandningen i blandningsanordningen 2% avvattnades den blekmedelshaltiga massasuspensionen i skruvpressen 25 till en koncentration av 2# % samt fördes därefter till blektornet 28.

Den i pressen 25 avpressade blekmedelslösningen kyldes i kylaren 25 till en temperatur av H0°C före återförandet till blandningsanordningen. I tornet blektes massan vid en tempe- ratur av 58°C under 1,5 timmar. Före utträdet ur tornet utspäddes massan tillen koncentration av 4 % genom tillsats av blekavlut erhâllen från filterpressen 29. Massan~förtjockades till 50 % koncentration på filterpressen 29. Blekavlut från filterpressen återfördes till en del (416 minutliter) till blektornets botten genom ledningen 30, medan HH minutliter fördes till ångkonden- sorn 9 via ledningen 31. Genom ledningen 31 gående blekavlut hade en temperatur av 58°C. Den uppvärmdes i kondensorn 9 till 9800, varefter den tillfördes det med överlöp försedda för- varingskärlet 34. Till förvaringskärlet 34 sattes genom ledningen 35 0,05 % MgSOu.7H2D och 0,03 % dietylentriaminpentaättiksyra (DTPA) räknat pä vedens torrvikt. Från förvaringskärlet 34 fördes blekavlut genom ledningen UU till sugsidan av högtrycks- pumpen 45.

Energiförbrukningen vid fiberfriläggningen var 1150 kWh/ton massa. Den erhållna massan uppvisade följande egenskaper: 10 15 20 25 30 35 7801813-2 13 Freeness, ml 108 Dragindex, Nm/kg H3 Rivindex, Nmz/kg 5,6 Densitet, kg/m3 H15 Ljushet, % 80 Opacitet 91,2 Tillsatsen av stabiliseringsmedel i förvaringskärlet 34 i kombination med det speciella blekningsförfarandet resul- terade sålunda i en överraskande hög ljushet vid oväntat låg kemikalieförbrukning. Energiförbrukningen var mycket låg trots låg freeness och ca 1450 kWh/ton massa inbesparades i ång- energi genom tillvaratagande av i processen genererad värme.

Exempel 3 Papper tillverkades på en halvstor pilot-pappersmaskin av ca 1 ton slipmassa framställd i enlighet med föreliggande uppfinníngs exempel 2. Vid samma tillfälle tillverkades papper av slipmassa framställd enligt den amerikanska patentskriften 4 029 EH3 samt av en kommersiell termomekanisk massa, vilken massa allmänt anses vara den starkaste av alla kända mekaniska massor. Samtliga massor var blekta. Massornas papperstekniska egenskaper och energiförbrukning vid framställningen redo- visas nedan, varvid bör observeras, att den enligt uppfin- ningen framställda massan tillverkats till lägre freeness än i ex. 1 för att minska papperets ytråhet.

Massatyp Termo- Konventionell Slipmassa mekanisk slipmassa enl. uppf.

Energiförbrukning, kWh/ton 2100 1350 1150 Freeness, C.S.F.; ml 110 105 108 Dragindex, Nm/kg 38 35 H3 Rix/index, Nanz/kg 6,8 3,7 5,6 Densitet, kg/m3 um 423 1:15 Ljushet, SCAN C 11:62 76 78 80 Opaeitet, % 90,8 91,2 91,2 Tabell 2 Av tabell 2 framgår, att vid framställning av termo- mekanisk massa åtgår nära dubbelt så mycket energi som vid framställning av stenslipmassa enligt uppfinningen. Vidare framgår, att den termomekaniska massan har det högsta värdet för rivindex. 7861813-2 10 15 20 25 30 35 1% Före papperstillverkningen blandades resp. mekanisk massa med helblekt tallsulfatmassa, som var mald till en freeness av 450 ml (malgrad 280 enligt Schopper-Riegler) med en ljushet av 91,2 % SCAN. Andelen blekt sulfatmassa uppgick till H0 %, medan resterande massa, dvs 60 %, bestod av den massa, som.§Gfll provas. De färdiga pappaens egenskaper fram- går av nedanstående tabell: Massatyp Termo- Konventionell Slipmassa mekanisk slipmassa enl. uppf.

Yrvikt, g/m? 81,8 _ 81,9 81,8 Askhalt, % 7 7 7 Dragindex, Nm/kgl) H2,3 H3,H 50,5 Rivindex, Nang/kg 7,2 8,1 8,0 Töjning, 81) 2,1 2,0 8,2 Ljusspridn.koefficient,m2/kg 38,3 46,8 50,2 Ljushet, SCAN % 78,5 79,5 80,5 Opacitet, % 86,6 87,8 91,0 Densitet, kg/m3 513 537 516 Ytråhet, Bendësen, SCAN-P 380 320 150 21:67 ml/min 1) Medelvärde längs- och tvärsriktning 2) Medelvärde över- och virasida Tabell 3 Som framgår av sammanställningen i tabell 3 har överraskande nog papper med slipmassa framställd enligt upp- finningen blivit genomgående starkare än papper innehållande termomekanisk massa. Särskilt överraskande är att rivindex och töjning blir högre än hos papper, som innehåller termo- mekanisk massa, emedan denna massa enligt arkprovningen i tabell 2 hade det högsta rivindexvärdet. Någon säker förklaring till varför massan enligt uppfinningen resulterat i ett så starkt papper i blandning med kemisk massa finns för närvar- ande inte. Fibermorfologiska studier har emellertid visat, att fibrerna synes friläggas på ett annorlunda sätt vid defib- rering enligt uppfinningen än vid vanlig slipmassatillverkning och termomekanisk massaframställning. Vid defibrering enligt uppfinningen synes de enskilda fibrerna lösgöras från ligno- 10 15 20 25 30 7801813-2 15 cellulosamaterialets primärvägg och första sekundärvägg (S1), så att mittlamellen bestående av nästan enbart lignin, blir omgiven av cellulosa. Fibrerna synes dessutom bli väl fibrillerade och flexibla, vilket gynnar fiber-fiber-bindningarna vid till- verkning av papper. Vid vanlig stenslipning erhålles ofta brott tvärs igenom fibrerna, vilket resulterar i fiberförkortning och dessutom synes fibrerna vara raka och stela. Vid den termo- mekaniska processen sker ofta fiberfriläggningen tvärs igenom mittlamellen och cellulosans primärvägg. Resultatet blir, att vissa fibrer får en beläggning av lignin från mittlamellen, vilket försämrar fiber-fiber-bindningarna vid framställning av papper.

Sammanfattningsvis kan sägas, att de fördelar som står att vinna vid förfarandet enligt föreliggande uppfinning medför, att tillverkningskostnaden för massan blir lägre än vad som är möjligt att åstadkomma med känd teknik. För upp- nående av viss styrka i papper kan vid massaframställningen energiförbrukningen väsentligt reduceras. Vidare kan papper med lägre ytvíkt tillverkas, fortfarande med bibehâllna egen- skaper eller till och med erhålles papper med bättre egen- skaper, såsom bättre formation och högre opaticitet. Vid till- verkning av papper i blandning med kemisk massa såsom sulfat- eller sulfitmassa kan den kemiska massans viktsandel minskas.

Slutresultatet blir papper med oförändrade eller bättre egen- skaper, men med lägre tillverkningskostnad. Med högre andel me- kanisk massa höjs papperets opacitet, vilket befrämjar pappe- rets tryckegenskaper.

Genom recirkulation av spritsvattnet enligt före- liggande uppfinning erhålles en koncentration av utlösta ved- substanser, vilket underlättar omhändertagandet och behandlingen av miljöstörande ämnen.

Claims (10)

1se1a1s-2 16 PATENTKRAV

1. förfarande för framställning av slipmassa av lígno- cellulosahaltiga material, varvid barkade vedstockar slipas på känt sätt i ett slutet, under övertryck av ånga och/eller luft stående slipverk under kontinuerlig tillsats av till minst 70°C uppvärmt spritsvatten innehållande organiska och oorganiska kemikalier, varefter den erhållna slipmassan silas, förtjockas, blekes, spädes, förtjockas och torkas eller vidare- behandlas i pappersmaskin, k å n'n e t e c k n a t av den kombinationen att a) blekavluten dels användes för utspädning av den blekta mas- san, dels, efter värmning, tillföras spritsvattnet samt even~ tuellt också utan värmníng, till en del tillföres silieret b) massan från slipverket tillföres en hydrocyklon för ångavskiljning c) den från ånga befriade massasuspensionen förtjockas i ett första steg till en koncentration av 5 - ND 8, varefter den spade till en koncentration av 0,5 - M,O % och sílas d) den silade massasuspensionen förtjockas i ett andra steg till en koncentration av 10 - 50 Q samt därefter blandas med blekkemíkalier och blekes samt utspädes med blekavlut till en koncentration av 1 - 6 $. e) den utspädda blekta massasuspensionen förtjockas i ett tredje steg till en koncentration av 10 - 50 \ och därefter torkas eller vídarebehandlas i pappersmaskin f) processvattcn från första förtjockningssteget tillföras slipverket som spritsvatten g) processvatten från andra förtjockningssteget tillföres sileriet h) ånga från hydrocyklonen användes för uppvärmning av den blekavlut som tillföras sprítsvattnet.

2. förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att den värmda blekavluten för undvikande av värme- och kemikalieförluster föras till ett separat förvaringskärl före blandning med processvattnet från första förtjocknings- 7801813-2 17 steget, vilket processvatten tillföras en särskild buffert- behållare.

3. Förfarande enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att den värmda blekavluten försattes med stabiliserings- medel för blekkemikalier, komplexbildare och eventuellt ytterligare färska blekkemikalier samt pH-reglerande substanser.

4. M. förfarande enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t därav, att den värmda blekavluten och processvattnet från första förtjockningssteget tillföras slipverket via en gemen- sam högtryckspump, och att de båda vätskorna blandas före eller vid inträdet i pumpens sugsida.

5. Förfarande enligt krav 1 ~ M, k ä n n e t e c k n a t därav, att blekavluten värmas med ångan från hydrocyklonen genom direktkondensering och att överskottsànga nyttiggöres för uppvärmningsändamâl i anslutning till processen eller andra uppvärmningsbehov.

6. Förfarande enligt krav 1- 5, k ä n n e t e c k n a t därav, att en del av processvattnet från första fßrtjocknings- steget avtappas till en värmeväxlare och därifrån ledes till síleriet eller utstötes ur processen för reglering av tempe- raturen i sileri och blekeri samt utnyttjande av Överskotts- värme från processen.

7. 1. Pörfarande enligt krav 1 - 6, k H n n e t e c k n a t därav, att det processvatten från första förtjockningssteget som tillföras slipverket som spritsvatten efter förtjockníngssteget befrias från fibrer och föroreningar.

8. Förfarande enligt krav 1 - 7, k ä n n e t e c k n a t därav, att blekningen utföres såsom tornblekning och att därvid den från andra förtjockningssteget kommande massan omedelbart efter blandningen med blekkemikalier i en hlandningsanordning och före införandet i blektornet utsattes för en snabb förtjock- ning och-lttdet sålunda erhållna överskottet av blekmedels- lösningen efter kylning återföres till blandningsanordningen.

9. Förfarande enligt krav 1 ~ 8, k ä n n e t e c k n a t därav, att övertrycket i slipverket hållas vid 0,2 - 10 kp/cmz, att spritsvattentemperaturen hålles vid 85 - 100°C, och att ved- stockarnas tryck mot slipsteneytan är H - NO kp/cmz, före- n-aaeuvia e - an kp/enf. 7891813-2 18

10. Förfarande enligt krav 1 - 9, k ä n n e t e c k n a t därav, att volymen förvärmd blekavlut 1 förhållande till volymen pvocessvatten från första förtjockningssteget är från 1:30 till 5:1. m,