NO802822L - Fremgangsmaate og apparat for vasking av fibermasse - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og et apparat for vasking av fibermasse, som er spesielt anvendbar for fjerning av trykkfarve fra papir.

Berging og fornyet, anvendelse av avfallspapir, spesielt trykket avfallspapir, er av stor betydning både av økologiske og økonomiske grunner. Berging og fornyet anvendelse er således verdifulle for ivaretagelse av naturresurser, og dersom de utføres på en effektiv måte, kan de gL masse for anvendelse ved papirfremstilling på en rimeligere måte enn ved oppnåelse" av masse fra naturlige kilder.

En vanlig prosess for fjerning av trykkfarve omfatter

en rekke trinn. Avfallspapiret må således først oppslemmes med egnede kjemikalier i en fortynnet vandig oppløsning, og eksternt materiale, som metallstykker og plasts tykker / må fjernes for fremstilling av fibermasse. Massen blir derefter renset slik at det fås såkalt "grey stock" (gråmasse). På dette trinn vil trykkfarvepartiklene befinne seg suspendert. Til slutt fjernes trykkfarven fra massen ved vasking eller ved flotas jon.

Ved en vanlig fIotasjonsmetode behandles massen med en konsistens av ikke over 1% selv om masser med en konsistens av opp til 2% kan behandles med enkelte metoder. Dette krav til en forholdsvis lav konsistens sammen med den langsomme hastighet hvormed trykkfarve fjernes ved flotasjon, inne-bærer at disse metoder er beheftet med flere ulemper.

Ved den vanlig vaskemetode fortynnes massen med f.eks. rent vann til en konsistens av f.eks.. 1%, og vann som. inneholder suspenderte trykkfarvepartikler blir derefter filtrert av. Efterhvert som massen blir tykkere og når en konsistens av f.eks. 3-4%, begynner den imidlertid selv å oppvise filtreringsvirkning og holder tilbake trykkfarvepartikler slik at bare rent vann dreneres av. Denne interne filtrering nedsetter effekten av vaskingen. Det er derfor nødvendig på ny å fortynne og på ny å drenere massen. Flere gjentagelser av vaskemetoden er nødvendige før massen får den ønskede hvit-hetsgrad. Resultatet er at store volum med vaskevann er nød-vendige og at investeringsomkostningene for utstyret for det store antall trinn kan bli høye.

Et ytterligere problem oppstår ved at fibre fra massen ef tilbøyelige til å blokkere filtersiler og lignende utstyr under vaskeprosessen, slik at effekten igjen nedsettes og det kan bli nødvendig hyppig å rense silene. Dette problem vil selvfølgelig bli mer alvorlig jo høyere massens konsistens er.

I US patentskrift nr. 1921081 er beskrevet et apparat for vasking av masse, hvor massen føres langs en perforert sylinder ved hjelp av en transportskrue, og hvor vann til-føres gjennom åpninger i transportørakselen. Derved oppnås en god omrøring av massen. Fibre og fettaktig trykkfarve vil imidlertid oppsamles i perforeringene, og det er nødvendig med spesielle midler for å rense hullene. Dette omfatter bruk av ytterligere væske. Det er lite sannsynlig at det ved hjelp av dette apparat er mulig effektivt å vaske masse med høy konsistens.

Fordeler ville kunne oppnås dersom det var mulig å vaske masse effektivt ved høye konsistenser av f.eks. 2-8%. Det nødvendige volum av vaskevannet ville kunne reduseres, kjemikalier ville kunne anvendes mer effektivt da de ikke ville måtte fortynnes med unødvendig store vannvolum, og det ville foreligge et nedsatt behov for å fortykke massen hvorfra trykkfarve er blitt fjernet før eventuelle påfølgende trinn, som bleking dersom dette er nødvendig. På den annen side vil de ovennevnte problemer angående tilbakeholdelse av trykkfarve og blokkering av filtreringssiler bli ennu alvorligere.

I den tilgjengeliggjorte britiske patentsøknad 2009274A er blitt foreslått å anvende en filtreringssil som er forsynt med en omrøringsanordning, hvor en relativ rotasjonsbevegelse oppnås mellom filtreringssilen og omrøringsanordningen, idet dette arrangement er slikt at fibrene ruller rundt i form av knipper.

Det tilveiebringes ved oppfinnelsen en fremgangsmåte ved vasking av fibermasse med en konsistens av 2-8%,hvor massen ledes fra en innløpsende til en utløpsende langs en i det vesentlige horisontalt anordnet, langsgående filtreringssildel som er buet slik at den har et oppad konkavt tverrsnitt, idet vaskevæske innføres i massen i rommet som er avgrenset av sildelen, i det minste innen et område som i lengderetning befinner seg fjernt fra innløpet, ved hjelp av en langsgående anordning for tilførsel av"væske som er fast mon tert slik at den nedad er radialt forskjøvet fra bueaksen for sildelen og er neddykket i massen, og idet sildelen beveges rundt bueaksen, hvorved massen utsettes for en tumlingsvirkning efterhvert som den passerer langs sildelen. Det tilveiebringes ved oppfinnelsen også et apparat for væskebehandling av fibermasse, omfattende en langsgående filtreringssil, hvorav i det minste en del er i det vesentlige horisontalt anordnet og buet slik at den har et oppad konkavt tverrsnitt, en anordning for å bevege sildelen rundt dens bueakse, ehanordning for å tilføre fibermasse til den ene ende av sildelen for passering langs denne, en anordning for å fjerne fibermasse

fra den annen ende av sildelen, og en langsgående anordning for tilførsel av væske som er fast montert slik at den nedad er radialt forskjøvet fra bueaksen, idet delen for tilførsel av væske er forsynt med en anordning for tilførsel av behandlingsvæske i rommet som er avgrenset av sildelen, i det minste innen et område som i lengderetning befinner seg fjernt . fra enden derav.

Filtreringssildelen kan f.eks. være avgrenset av en

del av den innvendige overflate av en i det vesentlige horisontal, roterende sylindrisk sil. Under bruk innføres vaskevæske i massen idet avløpsvæske passerer gjennom den sylindriske sil, og massen som delvis fyller den sylindriske sil, utsettes for tumlingsvirkningen på grunn av friksjons-kreftene mellom den roterende sylindriske sil og massen, og tyngdekrefter innvirker på massen efterhvert som denne beveger seg langs passasjen henimot masseutløpet.

Det har vist seg at ved å utsette massen for en tumlingsvirkning inne i en roterende, sylindrisk sil, f.eks. som er delvis fylt med masse, kan en effektiv fjernelse av trykkfarvepartikler oppnås mens en vesentlig blokkering av filtreringssilen kan unngås. Ved en vanlig prosess vil det fore-komme en forholdsvis jevn dispergering av fibre. Det er da enkelt for disse å avsette seg på filtreringssilen og blokkere denne. Fibertap kan også oppstå gjennom silen. Ifølge oppfinnelsen vil fibrene ikke bli slik dispergert at blokkering av silen og fibertap vil utgjøre vesentlige problemer, selv om et fast nettverk av masse ikke vil bygges opp for å hindre flyting gjennom passasjen.

Således er det ifølge britisk patentsøknad 2009274A nødvendig å anvende omrøringsanordninger for å bevege massen i silen. Vaskevæsken vil bli blandet med massen på grunn av bevegelsen av massen. Ifølge den foreliggende oppfinnelse kan bevegelsen av massen oppnås uten å anvende egne omrørings-anordninger. Massen beveger seg i det vesentlige i lag gjennom hvilke vaskevæsken strømmer, hvorved væske som inneholder trykkfarvepartikler, vil fortrenges. Forbruket av vaskevæske er mindre og kraftforbruket lavere. En tilstopping av silen kan unngås, og apparatet kan lett settes igang igjen efter en stans.

For å oppnå den ønskede bevegelse av massen bør den sylindriske sils omkretshastighet være innen området 0,5 \/d - 1, 5 J~ D m/s, fortrinnsvis 1,0 \ f~ D m/s, hvori D betegner silens diameter uttrykt i meter.

Den sylindriske sil bør fylles med masse opp til i det minste 10% av dens volum, fortrinnsvis til 20 til 40%. Et fyllingsforhold av over 60% bør unngås da dette nedsetter apparatets effektivitet.

Vaskevæsken bør fortrinnsvis innføres i eller nær midten av den omtumlende masse, dvs. slik at massen bringes til å rotere rundt væsketilførselsanordningen ved hjelp av hvilken vaskevæsken fordeles.

Ifølge en foretrukken utførelsesform av det foreliggende apparat er væsketilførselsanordningen forsynt med en rekke åpninger langs sin lengde og er anordnet i den nedre halvdel av den sylindriske sil i en avstand åv 5-30% av silens diameter til dens innvendige overflate. Dens form bør være slik at den byr på lav strømningsmotstand.

Innføringen av vaskevæske i det minste i et område som befinner seg fjernt fra masseinnløpet, kan føre til at den rene væske vil strømme i en generelt motstrømsretning i forhold til massen. Vaskevæsken innføres fortrinnsvis langs fiberpassasjens lengde slik at massen i denne hele tiden vil komme i kontakt med f.eks. vasekvann. Dette kan redusere en ujevn massekonsistens.

Det kan være ønsket å tilveiebringe en konsistens-gradient i passasjen. Gråmasse.kan således innføres med en konsistens av 3-5% og renset masse fjernes med en konsistens av f.eks. 5,5-6,5%. Dette vil kunne oppnås ved å ekstrahere mer avløpsvæske enn den mengde vaskevæske som tilsettes.

Ifølge en foretrukken utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse er et avløpsutløp anordnet slik at avløpsvæske kan fjernes fra et sted som befinner seg nær masseinnløpet. Apparatet kan da omfatte en resirkuleringsanordning ved hjelp av hvilken en del av avløpsvæsken kan fjernes fra et område som .strekker seg fra et mellomsted langs lengden av passasjen, og på ny innføres i passasjen som en forholdsvis ren væske for vasking av masse på et sted mellom det område i hvilket den resirkulerte væske ble fjernet, og masseinnløpet. Avløps-væske for resirkulering kan med fordel fjernes fra et sted som befinner seg tilnærmet halvveis fremad langs passasjen. Konsentrasjonen av suspenderte trykkfarvepartikler i avløps-væsken er langt høyere innen området som befinner seg nær masseinnløpet enn innen området som befinner seg nær masse-utløpet. Avløpsvæske som således dreneres fra et sted som befinner seg halvveis fremad langs passasjen, er således forholdsvis ren og kan anvendes istedenfor, ren væske for vasking av masse efterhvert som denne passerer gjennom den første halvpart av passasjen. Det er en fordel ved denne anordning at den gjør det mulig å redusere den for drift av apparatet anvendte mengde vaskevæske med ca. halvparten. Tilbakeføringen av forholdsvis ren avløpsvæske fra en senere seksjon av passasjen til en tidligere seksjon kan om ønsket utføres i flere trinn.

Istedenfor å være utformet som'-en sylinder kan silen ut-gjøres av en kontinuerlig, fleksibel, beltelignende anordning som med fordel kan være styrt over valser eller lignende inn-retninger slik at.den får en konkav del.

For å bevege massen fremad fra masseinnløpet til masse-utløpet kan silen være svakt hellende eller den kan være forsynt med spiralformige ribber på sin innvendige overflate.

To utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse vil nu bli beskrevet ved hjelp av et eksempel og under henvisning til tegningene, hvorav Fig. 1 viser skjematisk et vertikalt lengdesnitt gjennom apparatet ifølge oppfinnelsen,

Fig. 2 viser et snitt tatt langs linjen I-l ifølge

Fig. 1,

Fig. 3 viser et oppriss tatt langs linjen II-II ifølge

Fig. 1,

Fig 4 viser et tverrsnitt gjennom en annen utførelses-form av apparatet ifølge oppfinnelsen, og Fig. 5 viser et vertikalt lengdesnitt tatt langs linjen V-V ifølge Fig. 4. Apparatet som generelt er angitt med 1, omfatter et kar 2 hvori en sylindrisk siltrommel 3 som omfatter en sylindrisk, vevet Vireduk 4 og endeplater 5 og 6, er anordnet for rota-sjon rundt sin generelt horisontale akse. vireduken er under-støttet fra utsiden ved hjelp av en perforert innretning eller en annen egnet innretning (ikke vist). I siltrommelen 3 er en anordning 7 for innføring av vaskevæske anordnet. Anordningen 7 omfatter en flat, hul, langsgående del 8 som er forsynt med en rekke åpninger 9 langs sin lengde. Delen 8 er anordnet under silens akse dvs. under dens krumningssenter, og således i den nedre halvdel av den sylindriske sil i avstand fra vireduken. Delens 8 form er avrundet slik at den oppviser lav strømningsmotstand. Siltrommelens endeplater er forsynt med sylindriske flenser 10 og 11 ved hjelp av hvilke trommelen er understøttet på valser 12 og 13. Trommelen roteres ved hjelp av en egnet drivanordning (ikke vist). Den sylindriske duk 4 avgrenser en passasje eller kanal 14 langs hvilken masse kan føres i samme retning som pilen A fra et innløp 15 ved enden av trommelen 3 til et utløp 16 ved den annen ende av trommelen. Siltrommelens akse er svakt hellende med f.eks. ca. 1° for å bevege massen fremad. Den hule del 8 er delt i en første seksjon og en annen seksjon hhv. 17 og 18 ved hjelp av en skilledel 19. En inn-løpsledning 20 er anordnet for tilførsel av ferskt, rent vann (eller en annen egnet vaskevæske) og står i forbindelse med den første seksjon 17. Derfra føres væsken gjennom åpninger 9 inn i kanalen 14.

Karét er delt i en første avdeling og en annen avdeling hhv. 21 og 23 ved hjelp av en skilledel 23. Hver avdeling av karet har en utløpsåpning hhv. 24 og 25.

Avløpsvæske kan strømme gjennom<v>ireauken 3 og inn i av-delingene 21 og 22, hvorfra den kan fjernes via utløpsåpninger 24 og 25. Det forholdsvis rene avløp fra avdelingen 21 føres langs en kanal 26 ved hjelp av en pumpe 27 og inn i en inn-løpsledning 44 for resirkulert væske. Denne ledning står i forbindelse med den annen seksjon 18.. Derfra kan den resirkulerte væske strømme gjennom åpninger 9 inn i kanalen 14.

Endeplaten 6 ved apparatets utløpsende er forsynt med en åpning 28, spiralblader 29 og sylindrisk utformede over-flater 30 som hjelper til med å ekstrahere masse fra trommelen.

Under bruk av apparatet 1 tilføres rent vann i en jevn strøm gjennom innløpet 20,og gråmasse tilføres gjennom inn-løpet 15 slik at den delvis fyller siltrommelen 3, nærmere be-stemt ifølge denne utførelsesform til et nivå under trommelens akse når denne ikke roterer.

Siltrommelen roteres kontinuerlig med forholdsvis lav hastighet..Gråmassen som kommer inn via innløpet 15, har en forholdsvis høy konsistens, dvs. mellom 2 og 8%. Efterhvert som massen passerer fremover i trommelen, bringes den kontinuerlig i kontakt med vaskevann. Dette vann tar opp trykkfarvepartikler i form av en suspensjon og strømmer gjennom vireduken 4 og fjernes som avløp via utløpet 25 ved den nedre ende av apparatet. Avløpet i avdelingen 21 ved apparatets utløps-ende er forholdsvis rent og blir således resirkulert ved hjelp av en pumpe 2 7 for å anvendes for vasking av gråmasse ved apparatets innløpsende. Efterhvert som gråmassen beveger seg oppad gjennom apparatet, blir massen stadig renere. Den rensede masse fjernes ved apparatets utløpsende via utløpet 16, og dette lettes ved innvirkning av spiralbladene 29.

En jevn driftstilstand vil nås hvor gråmasse og rent

vann kontinuerlig tilføres til systemet og renset masse og av-løpsvann kontinuerlig fjernes. Pumpen 27 vil også virke kontinuerlig .

Efterhvert som trommelen roterer, vil fibrene i massen nær innsiden avvireduken 3 på grunn av friksjonskrefter mellom vireduken og massen bevege seg i pilretningen B ifølge Fig.2. Massen vil følge viredukens bevegelse inntil tyngdekraften vil bevirke at den vil strømme bort fra vireduken i pilretningen C.

Massen omtumles uten å blandes i trommelen rundt den hule del

8 gjennom hvilken vaskevæske innføres i massen". Væske som inneholder trykkfarvepartikler, fortrenges utad henimot og gjennom vireduken.

På denne måte oppnås en effektiv fjernelse av trykkfarve samtidig som det unngås at vireduken 3 blokkeres. Apparatet er således istand til kontinuerlig å fjerne trykkfarve fra gråmasse.

Avhengig av den nødvendige massekvalitet kan de for-skjellige parametre, som strømningshastighet og trommelhastig-het etc, varieres. Jo hvitere masse som kreves, desto lenger vil i alminnelighet oppholdstiden i apparatet være. Egnede strømningsmåleapparater eller lignende vil kunne anvendes for å overvåke driften av apparatet.

Det har vist seg at apparatet ifølge den ovenfor beskrevne utførelsesform lett kan kjøres med 2 tonn eller der-over av fibre pr. m 2 vireduk pr., dag. En vireduk på 5 m 2 vil således kunne ta hånd om tilstrekkelige tilførsler uten at apparatet blir uønsket stort.

Den utførelsesform av apparatet som er vist på Fig. 4

og 5 omfatter et kar 31 med halvsirkélformig tverrsnitt og forsynt med et avløpsutløp 32. Et kontinuerlig filtreringsbelte 33 av vireduk styres over valser 34, 35, 36 og 37. Mellom valsene 34 og 35 er beltet ikke understøttet og danner en oppad konkav filtreringssildel 38 med i det vesentlige halvsirkélformig tverrsnitt med en krumningsakse 39. Silen drives rundt aksen 39 ved hjelp av valsene. Således drives f .eks. valsen 35 av en aksel 40.. Efterhvert som silen drives, vil masse som fyller den nedre del av den buede seksjon under aksen 39, tumles som i den ovenfor beskrevne utførelsesform.

I massen som tumles ,befinner seg en væsketilførselsdel 41 lignende delen 8 ifølge den ovenfor beskrevne utførelsesform. Endene av sildelen 38 er forseglet mot karendeplater 42 og 43 ved hjelp av flenser (ikke vist). Driften av apparatet er ellers lignende driften av apparatet av den ovenfor beskrevne utførelsesform.

Selv om apparatet hovedsakelig er blitt beskrevet i forbindelse med fjerning av trykkfarve, vil det forstås at det ikke er begrenset til denne spesielle anvendelse. Det kan an vendes for andre vaskeformål, og det kan også anvendes i forbindelse med kjemisk behandling av fibermasse.

Claims (11)

1. Fremgangsmåte ved vasking av fibermasse med en konsistens av 2-8%, karakterisert ved at massen ledes fra en innløpsende til en utløpsende langs en i det vesentlige horisontalt anordnet, langsgående filtersildel som er buet slik at den har et oppad konkavt tverrsnitt, idet vaskevæske innføres i massen i rommet som er avgrenset av sildelen, i det minste innen et område som i lengderetning befinner seg fjernt fra innløpet, ved hjelp av en langsgående væsketilførselsdel som er fast montert slik at den nedad er radialt forskjøvet i forhold til sildelens krumningsakse og neddykket i massen, og idet sildelen beveges rundt krumningsaksen, hvorved massen utsettes for en tumlingsvirkning efterhvert som den passerer langs sildelen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ve d at filtersildelen utgjøres av en hul, sylindrisk sil.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at den sylindriske, sil fylles med masse til 10-60%, fortrinnsvis 20-40%^ av silens volum.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1-5, karakterisert ved at vaskevæsken innføres i massen på en rekke steder langs sildelens lengde.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 3 eller 4, karakterisert ved at vaskevæsken innføres i eller nær den omtumlende masses langsgående senterlinje.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at den sylindriske sil drives med en omkretshastighet av 0,5n/ d - 1,5 /B m/s, hvori D betegner silens diameter uttrykt i meter. .

7. Apparat for behandling av fibermasse med væske, karakterisert vedat det omfatter en langsgående filtreringssil, hvorav i det minste en del er i det vesentlige horisontalt anordnet og buet slik at den har et oppad konkavt tverrsnitt, en anordning for å bevege sildelen rundt dens krumningsakse, en anordning for å tilfø re fibermasse til en ende av sildelen for å passere langs denne, en anordning for å fjerne fibermasse fra den annen ende av sildelen, og en langsgående væsketilfø rselsdel som er fast montert slik at den nedad er radialt forskjøvet i forholdet til krumningsaksen, idet væsketilf ørselsdelen er f or synt:.med en anordning for tilførsel av behandlingsvæske til rommet som er avgrenset av sildelen, i det minste innen et område som i lengderetningen befinner seg fjernt fra dens ende.

8. Apparat ifølge krav 7, karakterisert ved at filtreringssildelen utgjøres av en sylindrisk filtreringssil eller av et endeløst filtreringsbelte som er styrt over en rekke valser.

9. Apparat ifølge krav 8, karakterisert ved at væsketilfø rselsdelen er anordnet i en avstand av 5-30% av den sylindriske sils diameter fra dens akse. ,

10. Apparat ifølge krav 7-9, karakterisert ved at væsketilførselsdelen er forsynt med en rekke åpninger langs sin lengde.

11. Apparat ifølge krav 7-10, karakterisert ) v e d at væsketilførselsdelen har et avflatet tverrsnitt som byr på lav strømningsmotstand. 5