FI63791B - Foerfarande och anordning foer tvaettning av fibermassa - Google Patents

Description

ESr^l ΓΒΐ ««KUULUTUtJULRAIlU ^791 JSa LBJ UTLÄGGNINGSSKRIFT 0 0 ' * 1 •3fj§ <45> ralcnt'bv^ok-t^ ° ^ v ^ (51) Kv.ik.3/int.a3 D 21 C 9/06, 5/02 SUOMI—FINLAND <*) PM*nttihtk«mu* — PatantanaBknlflg 801936 (22) H»k«ml*pilvt — Ameknlngtdaf 17.06.80 ' * (23) Alkupilvi —GHtlfh*ed«| 17.06.80 (41) Tullut julklMkti — Bllvlt off«ntllj 27 03 8l

Pfttantti- ]a rckiaterihallitu· (44) Nlhttvlkilpanon ft kuuU|ulkatam pmu— 0Q ni ft-5

Patent- och reglfterctyralMn Aruökin utlajd och utl.tkrtfton public *r»d ^y.U4.0-J

(32)(33)(31) Pyr<l*«y •tuolkwi-Bailrd prlorit·* 26.09.79

Englanti-England(GB) 7933408 (71) A. Ahlström Osakeyhtiö, Noormarkku, FI; 48601 Karhula, Suomi-Finland(FI) (72) Frey Sundman, Karhula, Suomi-Finland(FI) (54) Kuitumassan pesumenetelmä ja -laitteet - Förfarande och anordning för tvättning av fibermassa Tämä keksintö liittyy kuitumassan pesumenetelmään ja -laitteeseen, joista on erityistä hyötyä painomusteen erottamisessa paperista.

Jätepaperin, etenkin painetun, keruulla ja uudelleen käytöllä on merkitystä niin ekologisesti kuin taloudellisestikin. Niinpä talteenotolla ja uudelleen käytöllä säästetään luonnonvaroja, ja jos prosessit on suunniteltu tehokkaiksi, niiden avulla voidaan tuottaa halvemmalla massaa paperinvalmistukseen kuin millä se saadaan luonnosta.

Tavanomainen painomusteenerotusprosessi käsittää useita vaiheita. Niinpä jätepaperi on ensin sulputettava sopivilla kemikaaleilla laimeaksi vesiliuokseksi, ja vieraat esineet, kuten metallinkappaleet ja muovit, on poistettava siitä, ennen kuin saadaan kuitu-massaa. Tässä vaiheessa se on puhdistunut nk. harmaaksi massaksi, joka sisältää suspendoituneet painomustehiukkaset. Päätteeksi painoväri poistetaan massasta pesu- tai vaahdotusmenetelmällä.

Tavanomaisella vaahdotusmenetelmällä voidaan käsitellä korkeintaan 1 % sakeaa massaa; tosin joissakin tapauksissa sakeus voi nousta aina 2 %:iin. Tämä suhteellisen alhainen sakeus yhdessä vaahdotuksen hitauden kanssa merkitsee sitä, että näillä menetelmillä on useita haittapuolia.

Tavanomaista pesumenetelmää käytettäessä massa laimennetaan v esimerkiksi puhtaalla vedellä vaikkapa 1-prosenttiseksi, ja

2 63791 I

liettyneet painomustehiukkaset sisältävä vesi suodatetaan sitten pois. Sakeutuessaan esimerkiksi 3-4 %:iin massa alkaa kuiten- > kin toimia itse suodattimena pidättäen painomustehiukkasia, niin < että vain pelkkää vettä valuu ulos. Tämä sisäinen suodatus alen-: taa pesutehoa, joten massa on laimennettava ja suodatettava uu- delleen. Pesuprosessi joudutaan toistamaan moneen kertaan, ennen kuin massa on halutun puhdasta. Sen seurauksena tarvitaan run- r 1 säästi pesuvettä, ja useamman vaiheen käsittävän laitteiston kus-? tannukset voivat nousta korkeiksi.

Lisäongelman muodostaa se, että massan kuidut pyrkivät pesuvai-heen aikana tukkimaan sihtipinnat tms. niin, että teho taas laskee ja sihdit voidaan joutua puhdistamaan usein. Tämä ongelma on tietenkin sitäkin vaikeampi mitä sakeampaa massa on. j US patentissa 1,921,080 esitetään massan pesuri, jossa massa virtaa rei'itetyn lieriön läpi ruuvikuljettimen avulla ja vedensyöt-tö tapahtuu kuljettimen akselissa olevista aukoista, jolloin massa sekoittuu perusteellisesti. Kuidut ja rasvainen painomuste (pyrkivät siitäkin huolimatta kerääntymään reikiin, joiden puhdistaminen edellyttää lisänesteen käyttöä. On epätodennäköistä, että näillä laitteilla voitaisiin tehokkaasti pestä sakeampaa mas-, .saa.

Olisi edullista, jos esimerkiksi 2 - 8 %:n massaa voitaisiin puhdistaa tehokkaasti. Pesuveden tarve vähenisi, kemikaaleja voitaisiin käyttää tehokkaammin, koska niitä ei tarvitsisi laimentaa tarpeettoman suurilla vesimäärillä, ja painomusteesta puhdistettua massaa ei tarvitsisi sakeuttaa niin paljon ennen muita jatkotoimenpiteitä, kuten mahdollista valkaisua. Toisaalta edellä mainitut painomusteen pidätys ja sihtipintojen tukkeutuminen olisivat sitäkin vakavampia ongelmia.

Brittiläisessä patenttihakemuksessa 2009274A on ehdotettu käytettäväksi sekoittimella varustettua sihtiä, jolloin sihdin ja se- , koittimen välille syntyy pyörimisliike ja kuidut pyörivät kimpuissa .

Esillä oleva keksintö koskee menetelmää 2 - 8 % sakean kuitumas-san pesemiseksi, jolle on tunnusomaista se, että massa virtaa tu- 3 63791 lopuolelta poistopuolelle pitkin pääasiallisesti vaakatasoon sijoitettua, poikkileikkauskeltaan ylöspäin koveraa, käyrää sihtipinnan osaa; että pesuneste johdetaan massaan sihdin-osan muodostamassa tilassa vähintään yhdestä, tulopuolesta etäisyyden päässä olevasta pisteestä nesteensyöttölaitteen avulla, joka on kiinteästi asennettu mainitun sihdinosan kaa-revuusakselin alapuolelle upoten massaan; ja että mainittu sih-dinosa liikkuu mainitun kaarevuusakselin ympäri, jolloin massa joutuu sihdinosan läpi kulkiessaan vierimisliikkeeseen.

Keksintö koskee myös laitetta menetelmän soveltamiseksi, joka käsittää sihdin, josta vähintään osa on pääasiallisesti vaakatasoon sijoitettu muodostaen poikkileikkaukseltaan ylöspäin koveran sihtipinnan osan;laitteet sihdinosan liikuttamiseen kaarevuusakselinsa ympäri; laitteet kuitumassan syöttöön sihdinosan toisesta päästä kulkua varten sihdinosaa pitkin; laitteet kuitumassan poistoon sihdinosan toisesta päästä; ja pitkänomaisen nesteensyöttölaitteen, joka on kiinteästi asennettu kaarevuusakselin alapuolelle ja on varustettu pesunesteen syötöllä sihdinosan muodostamaan tilaan ainakin yhdestä sen mainitusta päästä etäisyyden päässä olevasta pisteestä.

Sihdinosan voi muodostaa esimerkiksi pääasiallisesti vaakatasossa pyörivän lieriömäisen sihdin sisäpinnasta.

Käytössä, kun pesuneste virtaa massaan, suodos valuu lieriömäisen sihdin läpi ja lieriömäinen sihti on osittain täytetty massalla, vierimisliikkeen saavat aikaan pyörivän lieriösihdin ja massan väliset kitkavoimat sekä massaan kohdistuva painovoima sen liikkuessa kohti menoaukkoaan.

On havaittu, että saattamalla massa vierimisliikkeeseen esim. osittain massaa täynnä olevan lieriösihdin sisällä, painomuste-partikkelit erkanevat tehokkaasti, koska sihtipinta ei pääse mainittavasti tukkeutumaan. Tavanomaista menetelmää käytettäessä kuidut ovat suhteellisen tasaisesti dispergoituneina. Silloin ne takertuvat helposti tukkien sen; kuitua saattaa päästä myös sihdin läpi. Vaikka massa ei keksinnön mukaisesti muodostakaan tiivistä, läpivirtauksen estävää kerrosta, kuidut eivät ole niin dispergoituneina, että sihdin tukkeutumisesta ja kuituhävikistä aiheutuisi merkittäviä ongelmia.

4 63791

Brittiläisessä patenttihakemuksessa 2 009 274 A esimerkiksi on käytettävä sekoittimia sihdissä olevan massan liikkeelle saamiseksi. Pesuneste sekoittuu massaan tämän liikkeestä riippuen. Tässä selostetussa keksinnössä massan liike saadaan aikaan ilman erillisiä sekoittimia. Massa liikkuu pääasiallisesti kerroksina, joiden läpi pesuneste virtaa syrjäyttäen painomuste-hiukkasia sisältävää nestettä. Pesuvettä kuluu vähemmän, ja tehontarve alenee. Sihdin tukkeutumiselta vältytään, ja järjestelmä on helppo käynnistää seisokin jälkeen.

Jotta massa liikkuisi halutulla tavalla, lieriömäisen sihdin-kehänopeuden tulee olla noin 0,5 - 1,5 m/s, mieluimmin 1,0 VT m/s, missä D ilmaisee sihdin halkaisijan metreissä.

Lieriösihdissä tulisi olla massaa vähintään 10 % sen tilavuudesta, mieluimmin 20 - 40 %. Yli 60 %:n täyttöastetta olisi vältettävä, koska se alentaa laitteen tehoa.

Pesuneste olisi edullisinta johtaa vierivän massan keskustaan tai sen lähelle, ts. niin, että massa joutuu liikkeeseen pesunestettä jakavan syötön ympäri.

Eräässä edullisessa sovellutuksessa nesteensyöttö on varustettu koko pituudeltaan rei'ityksellä ja sijoitettu lieriösihdin ala-puoliskoon 5 - 30 %:a sihdin halkaisijasta vastaavalle etäisyydelle sen sisäpinnasta. Muodoltaan sen tulisi antaa mahdollisimman vähäinen virtausvastus.

Pesunesteen johtaminen vähintään yhteen massan sisäänvirtaus-kohdasta etäisyyden päässä olevaan pisteeseen saa aikaan, että puhdas neste virtaa yleensä massavirtaa vastaan. Parasta olisi syöttää pesunestettä koko kourun pituudelta, jolloin siinä oleva massa olisi jatkuvassa kosketuksessa esimerkiksi pesuveteen. Siten massa olisi sakeudeltaan tasaisempaa.

Massan sakeutta voidaan kourussa tarpeen vaatiessa muuttaa. Tällöin harmaa massa virtaa sisään n. 3 - 5 -prosenttisena ja puhdistettu massa poistuu esim. 5$ - 6} % sakeana. Se saadaan aikaan nostamalla suodos sisään virtaavan pesunesteen määrää suuremmaksi.

Eräs tehokas keksinnön sovellutus on järjestää yksi pesunesteen poisto siten, että suodosta pääsee virtaamaan ulos heti massan 5 63791 sisäänvirtauksen jälkeen. Järjestelmään liittyy tällöin paluu-kierto, jonka kautta pääsee virtaamaan ulos osa suodoksesta kourun jälkipuoliskolta palaten kourun alkupäähän massan puhdistukseen suhteellisen puhtaana pesunesteenä. Tarkoituksenmukaisinta on ottaa uudelleen käytettävä suodos kourun jälkimmäiseltä puoliskolta, koska sen suspendoituneiden painomustehiukkasten pitoisuus on hyvin paljon pienempi kuin lähellä massan sisäänvir-tausta. Niinpä jälkipuoliskolta saatu suodos on suhteellisen puhdasta, joten sitä voidaan käyttää kourun alkupäässä massan pesuun puhtaan nesteen asemasta. Tämän järjestelmän etuna on, että se mahdollistaa laitteen toiminnan edellyttämän pesunesteen määrän vähentämisen puoleen. Verrattain puhtaan suodoksen palauttaminen kourun loppupäästä alkupäähän voidaan toteuttaa haluttaessa mo-nivaiheisesti.

Lieriön muotoisen sihdin asemasta voidaan käyttää päätöntä, joustavaa vyömäistä sihtiä, jolle rulla- tms. ohjaus antaa koveran muodon.

Jotta massa saadaan liikkumaan halutulla tavalla tulopuolelta pois-topuolelle, “sihtiä voidaan vähän kallistaa tai varustaa sen sisäpinta kierukkamaisin rivoin.

Seuraavassa selostetaan oheisiin piirustuksiin viitaten esimerkkien avulla kaksi keksinnön sovellutusta. Kuva 1 on kaaviomainen pystytason pitkittäisleikkaus keksinnön mukaisesta laitteesta; kuva 2 on leikkaus kuvan 1 tasolta I-I ; kuva 3 on sivukuva kuvan 1 tasolta II-II; kuva 4 on poikkileikkaus toisesta keksinnön mukaisesta sovellutuksesta;

kuva 5 on vertikaalinen pitkittäisleikkaus kuvan 4 tasolta V-V

Kuten piirustuksista näkyy, laite käsittää säiliön 1, johon on sijoitettu yleensä vaakatasoisen akselinsa ympäri pyöriväksi lieriömäinen sihtirumpu 3, joka käsittää lieriömäisen viirakudoksen 4 sekä päädyt 5 ja 6. Viirakudosta tukee ulkopuolelta jokin rei'itet-ty rakenne tms.(ei näy kuvassa). Sihtirummun 3 sisälle on sijoitettu laite pesunesteen sisäänvirtausta varten, merkitty yleensä numerolla 7. Osa 7 käsittää litteän, onton, pitkänomaisen syöttölaitteen 8, joka on varustettu koko pituudeltaan rei'illä 9. Osa 8 on pyöristetty virtausvastuksen pienentämiseksi. Sihtirummun 6 63791 päädyt on varustettu lieriömäisin laipoin 10 ja 11, joilla rumpu' on tuettu rulliin 12 ja 13. Rumpua pyörittää sopiva käyttölaite (ei näy kuvassa). Lieriömäinen viirakudos 4 muodostaa kanavan 14* jota pitkin massa virtaa nuolen A suuntaisesti rummun 3 tulopuolelta 15 sen toisessa päässä olevaan poistoon 16. Sihtirummun akseli on hieman kalteva, esimerkiksi noin 1°, massan virtauksen edistämiseksi.

Ontto osa 8 on jaettu väliseinällä 19 alkupäähän 17 ja loppupää-hän 18. Tuloputki 20 syöttää tuoretta puhdasta vettä (tai muuta . sopivaa pesunestettä) alkupäähän 17. Sieltä neste virtaa refityk-sestä 9 kanavaan 14. Säiliö on jaettu väliseinällä 23 kammiohin 21 ja 22. Niissä on poistoaukot 24 ja 25.

Suodos valuu viirakudoksen 4 läpi kammioihin 21 ja 22, mistä se johdetaan pois aukkojen 24 ja 25 kautta. Kammion 21 suhteellisen puhdas suodos virtaa kanavaa 26 pitkin pumpun 27 avulla paluukier-rpn sisäänvirtausputkeen 44. Tämä putki on yhteydessä loppupäähän 18. Sieltä takaisin kierrätetty neste pääsee rei'istä 9 kouruun 14.

Laitteen poistopuolen päätylevy 6 on varustettu aukolla 28, kie-rukkamaisilla siivillä 29 sekä lieriöpinnoilla 30, jotka edistävät massan irtoamista rummusta.

Laitetta 1 käytettäessä puhdasta vettä virtaa jatkuvasti sisään-tuloaukosta 20, ja harmaata massa tulee tulopuolelta 15 niin paljon, että se täyttää osittain rummun 3; tässä sovellutuksessa akselin alapuoliselle tasolle rummun seistessä.

Sihtirumpu pyörii koko ajan suhteellisen alhaisella nopeudella. Tuloaukosta 15 virtaava massa on suhteellisen sakeata, ts. 2 - 8 %. Rummussa massa joutuu jatkuvaan kosketukseen pesuveden kanssa.

Tämä vesi vie mukanaan suspendoituneet painomustehiukkaset ja virtaa järjestelmän matalasta päästä sihdin 4 läpi suodoksena ulosmenoon 25. Järjestelmän poistopuolella sijaitsevan kammion 21 suodos on suhteellisen puhdasta, ja niin pumppu 27 syöttää sen uudelleen laitteen tulopuolelle harmaan massan pesuun. Sihdin läpi kulkiessaan harmaa massa puhdistuu vähitellen. Puhdas massa poistuu laitteen poistopuolen aukosta 16 kierukkamaisten siipien 29 avustuksella.

Jatkuvassa käyttötilassa harmaata massaa ja puhdasta vettä virtaa 7 63791 järjestelmään jatkuvasti, ja puhdasta massaa sekä suodosta pois tuu siitä koko ajan. Pumppu 27 toimii siis yhtäjaksoisesti.

Rummun pyöriessä sihdin 3 sisäpintaa lähellä olevat massan kuidut liikkuvat viirakudoksen ja massan välisistä kitkavoimista riippuen kuvan 2 nuolen B suuntaan. Massa seuraa viirakudoksen liikettä, kunnes painovoima saattaa sen virtaamaan irti viira-kudoksesta nuolen C suuntaan. Massa vierii sekoittumattomana rummussa onton osan 8 ympäri, josta pesuneste johdetaan massaan. Painomustehiukkasia sisältävä neste kulkeutuu kohti viirakudosta ja lopulta sen läpi.

Tällä tavoin painomusteen poistaminen on tehokasta, koska sihti-rumpu 3 ei pääse tukkeutumaan. Siten laite pystyy tauotta puhdistamaan harmaata massaa.

Halutun massan laadusta riippuen eri tekijöitä, kuten virtausnopeuksia, rummun pyörintänopeutta ym. voidaan muutella. Yleensä laitteessa viipymisaika on sitä pitempi, mitä puhtaampaa massaa . halutaan. Laitteen toiminnan valvontaan voidaan käyttää sopivia . virtausmittareita tms.

On todettu, että edellä kuvatun sovellutuksen mukainen laite käsittelee vaivatta jopa yli kaksi tonnia kuitumassaa neliömetrillä 2 viirakudosta päivässä. Niinpä 5 m :n sihti selvittää vastaavan syötön ilman, että laitteen tarvitsee olla hankalan suuri.

Mitä tulee kuvien 4 ja 5 esittämään sovellutukseen, laite käsittää poikkileikkaukseltaan puolikaarenmuotoisen säiliön 31, joka . on varustettu suodoksen ulosvirtauksella 32. Päätöntä viiraku-doksesta valmistettua suodatinvyötä 33 ohjaavat rullat 34, 35, 36 ja 37. Rullien 34 ja 35 välillä suodatinvyö roikkuu vapaasti · muodostaen ylöspäin koveran sihdinosan 38, jonka poikkileikkaus on suunnilleen puolikaarenmuotoinen ja kaarevuuskeskipisteenä 39. Sihtiä pyörittävät akselin 39 ympäri rullat, joista esimerkiksi 35 saa käyttönsä akselilta 40. Sihdin käytössä akselin 39 alapuolisen kourun täyttävä massa vierii kuten aikaisemmassakin sovellutuksessa. Sihdinosan 38 päät on suljettu säiliön päätyihin 42 ja 43 nähden laipoilla (eivät näy kuvassa). Muilta osin laitteen toiminta vastaa edellä selostettua sovellutusta.

8 63791

Vaikka laitetta on selostettu pääasiassa painomusteen poistoa ajatellen, lienee itsestäänselvää, että sen käyttö ei rajoitu yksinomaan siihen. Se soveltuu muihinkin pesutarkoituksiin ja siten myös kuitumassan kemialliseen käsittelyyn.

Claims (14)

1. 9 63791
2. 1. Menetelmä sakeudeltaan 2-8 %:sen kuitumassan pesemiseksi, jossa massa saatetaan virtaamaan pitkin pääasiallisesti vaakatasoon sijoitettua poikkileikkaukseltaan ylöspäin koveraa, käyrää sihtipinnan osaa, joka liikkuu kaarevuus-akselinsa ympäri, ja jossa pesuneste johdetaan massaan sihdinosan muodostamassa tilassa, tunnettu siitä, että neste syötetään sihdinosan kaarevuusakselin alapuolella ja massan sisällä sijaitsevaan kohtaan ja että massa sihdinosan läpi kulkiessaan vierii oleellisesti nesteen syöttö-kohdan ympäri.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että lieriömäinen sihti on täytetty massamäärällä, joka vastaa 10 % sen tilavuudesta.
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että lieriömäinen sihti on täytetty 60 % sen tilavuudesta vastaavalla massamäärällä.
5. 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että sihti on täytetty 20 - 40 % sen tilavuudesta vastaavalla massamäärällä.
6. 5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pesuneste johdetaan massaan useasta kohdin sihdinosan koko pituudelta.
7. 6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pesuneste johdetaan vierivän massan pitkittäissuuntaisen keskiviivan kohdalle.
8. 7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että sihdin kehänopeus on suuruusluokkaa 0,5 - 10 63791 I, 5 'jtPm/s, jolloin D ilmoittaa sihdin halkaisijan metreissä .
9. 8. Laite kuitumassan pesemiseksi, joka käsittää sihdin, josta vähintään osa on pääasiallisesti vaakatasoon sijoitettu muodostaen poikkileikkaukseltaan ylöspäin koveran sihti-pinnan osan (4, 33), laitteet sihdinosan liikuttamiseen kaarevuusakselinsa ympäri, laitteet (15) kuitumassan syöttöön sihdinosan toisesta päästä kulkua varten sihdinosaa pitkin, laitteet (16) kuitumassan poistoon sihdinosan toisesta päästä, ja nesteensyöttölaitteen (8), tunnet-t u siitä, että nesteensyöttölaite (8, 41) on sovitettu sihdinosan kaarevuusakselin alapuolelle.
10. 9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että sihdinosan muodostaa lieriömäinen sihti (3).
11. 10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että sihdinosa muodostuu päättömästä, useiden rullien (34 - 37) ohjaamasta suodatinvyöstä (33). II. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että nesteensyöttölaite (8) on sijoitettu lieriömäisen sihdin (3) pinnasta etäisyydelle, joka vastaa 5 -30 % sihdin läpimitasta.
12. 12. Patenttivaatimusten 8-11 mukainen laite, tunnettu siitä, että nesteensyöttölaite (8, 41) on varustettu koko pituudeltaan rei'illä (9).
13. 13. Patenttivaatimusten 8-12 mukainen laite, tunnettu siitä, että nesteensyöttölaite (8, 41) on virtausvastuksen pienentämiseksi poikkileikkaukseltaan litteä.
14. 14. Jonkin patenttivaatimuksen 8-13 mukainen laite, tunnettu siitä, että se käsittää säiliön (2), joka on jaettu väliseinillä (23) kammioihin (21, 22), pitkänomaisen nesteensyöttöelimen (8), joka on väliseinällä (19) 1 1 63791 jaettu osiin (17, 18), elimet (20) pesunesteen johtamiseksi nesteensyöttöelimen (8) massan poistopuolella olevaan osaan (17), sekä elimet (24, 26) suodoksen johtamiseksi massan poistopuolella olevasta kammiosta (21) nesteensyöttöelimen massan tulopuolella olevaan osaan (18). 63791 12