Högkoncentrationssilning av sågspånsmassa för fiberskivor pilotstudier

8802011

[iMprp(n)m^

Vlado MoUek

Högkoncentrationssilning av

sågspånsmassa för

fiberskivor — Pilotstudier

Trätek

Vlado Mollek HÖGKONCENTRATIONSSILNING AV SÄGSPÄNSMA5SA FÖR FIBERSKIVOR - P i l o t s t u d i e r TräteknikCentrum, Rapport P 8802011 Nyckelord hardhoard paintabitity scDiidus t screening thevmomeohanicäl pu'Lp, Stockholm f e b r u a r i 1988

I N N E H Å L L S F Ö R T E C K N I N G S i d SAMMANFATTNING 3 INLEDNING 4 HÖGK0NCENTRATI0N5SILNING 5 HC-silens f u n k t i o n 6 HÖGKONCENTRATIONSSILNING I PILOTSKALA 7 Fibermassor 7 Försökets genomförande 7 Massaeqenskaper 8 HÖGKONCENTRATIONSSILNING I FABRIKSSKALA 12 Försökets genomförande 12 H C - s i l n i n g 12 Massaegenskaper 14 S k i v t i l l v e r k n i n g 15 Skivegenskaper 16 Ytråhet 16 Målbarhet 16 SLUTDISKUSSION 17 FÖRSLAG TILL FORTSATT ARBETE 18

SAMMANFATTNING

Högkoncentrationssilning ( H C - s i l n i n g ) av sågspånsmassa för f i b e r s k i v o r har utförts i p i l o t och f a b r i k s s k a l a . En H C s i l , lånad från STFI, med k a p a c i -t e -t e n ca 80 -t o n -t o r r massa per dygn användes i båda f a l l e n .

Vid pilotskaleförsök studerades sågspånsmassor med o l i k a avvattningsför-måga. f a s t a s i l t r u m m o r användes med s p a l t 1,0, 0,7 och 0,5 mm r e s p e k t i v e med hål 1,44 mm. A v s i k t e n var a t t undersöka v i l k a acceptmängder, koncentra-t i o n e r och s p e koncentra-t h a l koncentra-t e r som kan erhållas v i d s i l n i n g med dessa koncentra-trummor. Av r e s u l t a t e n från pilotskaleförsöken, där enbart massaegenskaper utvärdera-des, framgick a t t mycket goda r e s u l t a t erhölls med både s p a l t och hål vad beträffar a c c e p t k a p a c i t e t , s p e t h a l t och k o n c e n t r a t i o n . Bäst och jämnast r e -s u l t a t erhöll-s med -s p a l t 0,5 mm.

Vid fabriksförsöket användes f a s t siltrumma med hål 1,44 mm. HC-silen fungerade b r a v i d så hög i n j e k t k o n c e n t r a t i o n som ca 5,5 %. Det erhållna acceptet hade s p e t h a l t e n 9 % på 0,2 mm s l i t s och k o n c e n t r a t i o n e n 1,9 ^. 1 genomsnitt b l e v a c c e p t k a p a c i t e t e n 5,5 t o n och r e j e k t k a p a c i t e t e n 64 t o n t o r r massa per dygn. A c c e p t k a p a c i t e t e n var således mycket låg, främst beroende på för hög s p e t h a l t och för lågt pumptryck på i n j e k t e t .

Den s p e t f r i a acceptmängden v i d pilotförsöket beräknades t e o r e t i s k t t i l l 81 % och v i d fabriksförsöket t i l l 48 %, Av denna tillgängliga s p e t f r i a acceptmängd i i n j e k t e t erhölls v i d pilotförsöket 60 % mot v i d fabriksförsö-ket endast 15 % s p e t f r i acceptfibermängd. S p e t a v s k i 1 j n i n g e n v a r dock god, ca 99 ?o.

En s t o r fördel med H C - s i l n i n g är a t t energiförbrukningen kan minskas. Den låga a c c e p t k a p a c i t e t e n medförde dock a t t energiförbrukningen v i d f a b r i k s -försöket v a r mer an dubbelt så hög som v i d pilotförsöken. Vid pilotförsöken var energiförbrukningen ca 100 kWh/t och v i d fabriksförsöket 225 kWh/t t o r r a c c e p t f i b e r . Energiförbrukningen för tvåstegsraffinerad ytmassa brukar vara ca 600 kWh/t t o r r ytmassa. B e s p a r i n g s p o t e n t i a l e n är ca 500 kWh/t t o n y t -massa .

En annan fördel är a t t den s i l a d e massan b l i r jämn och utan r i s k för s t o r a p a r t i k l a r . Den är lämplig som ytbelägg. Acceptet från fabriksförsöket an-vändes som ytbelägg v i d t i l l v e r k n i n g av 3,2 mm s k i v o r . Skivornas ytråhet och målbarhet var minst l i k a bra som för motsvarande s t a n d a r d s k i v o r .

För a t t kunna övertyga s i g mera om HC-silens lämplighet för s i l n i n g av såg-spånsmassa måste y t t e r l i g a r e fabriksförsök genomföras under längre p e r i o d och nödvändigtvis under rätta förhållanden vad beträffar pumptryck och s p e t h a l t på i n j e k t e t .

INLEDNING

En hård f i b e r s k i v a t i l l v e r k a d e n l i g t våta metoden brukar idag bestå av grundmassa ( b o t t e n s k i k t ) , förbeläggsmassa ( m e l l a n s k i k t ) och ytmassa ( y t s k i k t ) . Grundmassa får man i r e g e l d i r e k t e f t e r första målning, d v s d e f i -b r e r i n g . För-beläggs- och ytmassa framställs genom y t t e r l i g a r e målning, s k

r a f f i n e r i n g av grundmassa. R a f f i n e r i n g sker i e t t , två e l l e r t r e steg beroende på v i l k e n avvattningsförmåga och s p e t h a l t som önskas. Genom r a f f i n e -r i n g b l i -r massan jämna-re, d v s s k i l l n a d e n mellan g-rov- och f i n a n d e l b l i -r mindre. S a m t i d i g t förstörs en d e l av den f i n f i b e r som f r i l a g t s v i d d e f i b r e

-r i n g e n .

T i d i g a r e , f o r ca 30 år sedan, omfattade f i b e r s k i v e p r o c e s s e n e t t s i l n i n g s -steg mellan defibrör och raffinör. Genom s i l n i n g separerades den d e l av massan som var tillräckligt d e f i b r e r a d från massa som behövde r a f f i n e r a s v i d a r e , d v s grov massa. De s i l a r som då användes krävde utspädning av de-f i b r e r a d massa t i l l ca 1 % k o n c e n t r a t i o n , d v s s t o r a vattenmängder måste tillföras, i n t e bara för spädning utan också under själva s i l n i n g e n .

Acceptkoncentrationen var endast ca 0,5 %. Före upptagningsmaskinen t v i n g a -des man förtjocka a c c e p t e t . På grund av -dessa nackdelar och tack vare en väsentlig förbättring av raffinörerna övergavs s i I n i n g s s t e g e t .

R a f f i n e r i n g av förbeläggs- och ytmassa i o l i k a steg är ganska kostsamt. Lä-get försvåras av försämrad tillgång på råvara, v i l k e t innebär a t t man t v i n g a s r a f f i n e r a o l i k a vedslag t i l l s a m m a n s , v i l k e t i s i n t u r ger ojämnare fibermassa. Äterinföring av s i l n i n g s t e g e t s k u l l e kunna lösa en d e l av dessa problem. I denna rapport b e s k r i v s en ny s i l som u t v e c k l a t s f o r s i l n i n g e l l e r s e p a r e r i n g av pappersmassa v i d höga k o n c e n t r a t i o n e r /25/. En p r o t o -typ har t i d i g a r e p r o v a t s för s i l n i n g av fiberskivemassa / I / . Resultat av silningsförsök i p i l o t - och f a b r i k s s k a l a r e d o v i s a s .

HÖGKONCENTRATIONSSILNING

Med H C - s i l n i n g menas i d e t t a f a l l a t t den fibermassa som ska s i l a s kan ha en i n j e k t k o n c e n t r a t i o n av ca 4 %. Genom a t t i n j e k t k o n c e n t r a t i o n e n kan vara så hög kan också a c c e p t k o n c e n t r a t i o n e n fås högre. Det innebär a t t de s t o r a problem med spädning och förtjockning av acceptet som man h a f t med äldre s i l t y p e r s k u l l e kunna e l i m i n e r a s .

För s i l n i n g både i p i l o t - och f a b r i k s s k a l a användes en t r y c k s i l , t y p STFI, med en k a p a c i t e t på ca 80 t o n t o r r massa per dygn (TMPD). Denna s i l används idag för H C - s i l n i n g av pappersmassa i STFIs FEX-anläggning. HC-silar med en k a p a c i t e t på 250 t o n TMPD t i l l v e r k a s av Sunds D e f i b r a t o r AB.

I f i g u r e n nedan a v b i l d a s s i l e n s r o t o r (renstrumma) och två t y p e r av s t a t e r ( f a s t a s i l t r u m m o r ) , en med s p a l t och en med hål.

ROTERANDE RENSTRUMMA FASTA TRUMMOR

HC-silens f u n k t i o n /6/

Inmatning av fibermassa sker v i a i n l o p p e t 2 t i l l det y t t r e silrummet 9 och därefter v i a öppningarna 15 i roterande renstrumman 8 t i l l i n r e s i l r u m 10. Genom öppningarna 15 förses sålunda det i n r e silrummet, och därmed även den f a s t a siltrumman 5, med f i b e r s u s p e n s i o n som hålls f l y t a n d e med hjälp av den h a s t i g h e t s e n e r g i som tillförs v i d a c c e l e r a t i o n e n genom öppningarna 15. Renstrumman 8 verkar också som en g r o v s i l , så a t t större föroreningar u t e -stängs från det i n r e silrummet. Pumporqanen 16 rensar öppningarna 6 i den f a s t a siltrumman genom l o k a l avsugning'av siltrummans y t a .

Sugverkan upprätthålls genom renstrummans r o t a t i o n och bestäms d i r e k t av c e n t r i f u g a l k r a f t e n på suspensionen i pumporganen. En i n t e n s i v blandning av massasuspensionen upprätthålls mellan de båda silrummen 9 och 10 genom r e -c i r k u l a t i o n v i a pumprören 16 o-ch öppningarna 15. Renstrummans r o t a t i o n t v i n g a r suspensionen i det i n r e silrummet 10 a t t r o t e r a så a t t en r e l a t i v rörelse erhålls mellan suspensionen och siltrumma 5 liksom även mellan sus-pensionen och renstrumman 8. S i l a n o r d n i n g e n är försedd med återcirkulat i o n s l e d n i n g 17. Genom denna l e d n i n g sker omblandning längs deåtercirkulat y återcirkulat återcirkulat r e s i l -rummet. Av d r i f t f u n k t i o n e l l a skäl f i n n s det en s p a l t 24 mellan siltrumma 5 och den roterande renstrummans 8 nedre k a n t . För a t t h i n d r a suspensionen a t t t r a n s p o r t e r a s från det y t t r e silrummet v i a s p a l t e n t i l l det i n r e s i l -rummet är renstrumman i s i n nedre kant försedd med pumpvinqar v i l k a åstad-kommer pumpverkan utåt mot det y t t r e silrummet.

1. HUS 2. INLOPP 3. ACCEPTUTLOPP 4. RE3EKTUTL0PP 5. FAST SILTRUMMA 6. SILOPPNINGAR 7. ÖPPNING 8. RENSTRUMMA 9. YTTRE SILRUM 10. INRE SILRUM 11. AXEL 12. STATIV 13. LAGER 14. MUTTER 15. ÖPPNINGAR 16. PUMPORGAN 17. LEDNING 18. REGLERVENTIL 24. SPALT 25. PUMPVINGAR

/

HÖGKONCENTRATIONSSILNING I PILOTSKALA

Högkoncentrationssilning ( H C - s i l n i n g ) i p i l o t s k a l a har utförts v i d f y r a tillfällen. V i d dessa tillfällen användes o l i k a t y p e r av f a s t s i l t r u m m a . Den roterande trumman, renstrumman, var densamma v i d a l l a tillfällen. Av-s i k t e n var a t t underAv-söka v i l k a acceptmängder, k o n c e n t r a t i o n e r och Av-

spethal-t e r som kan erhållas.

Fibermassor

För H C - s i l n i n g användes massor framställda i defibrör, t y p L 42, från K a r l i t och Royal Board. I båda f a l l e n var massan t i l l v e r k a d av blandad sågspån av f u r u och gran e n l i g t för f a b r i k e r n a gällande d e f i b r e r i n g s b e t i n g e l -s e r . För jämförel-se analy-serade-s ock-så r a f f i n e r a d e ytma-s-sor från K a r l i t och Royal Board.

Försökets genomförande

S i l n i n g e n utfördes i en t r y c k s i l , t y p STFI, med o l i k a f a s t a s i l t r u m m o r . Vid s i l n i n g av K a r l i t m a s s a användes s i l t r u m m o r med s p a l t 1,0 och 0,7 mm. V i d s i l n i n g av Royalboardmassa användes s i l t r u m m o r d e l s med s p a l t 0,7 och 0,5 mm, d e l s med hål d = 1,44 mm.

Injektflödet fördelades i o l i k a p r o p o r t i o n e r t ex 80-20, 60-40, 40-60 och 20-80 %.

Genom v a r i a t i o n i accept- och rejektflöde erhölls massor med o l i k a koncen-t r a koncen-t i o n , avvakoncen-tkoncen-tningsförmåga och s p e koncen-t h a l koncen-t . Dessa egenskaper redovisas i t a b e l l - och diagramform.

Spethalten bestämdes e n l i g t S o m e r v i l l e på s l i t s a r 0,15 och 0,25 mm och en-l i g t Defibratormetoden på s en-l i t s 0,2 mm.

Massaegenskaper

I t a b e l l 1 - 4 återges r e s u l t a t av massans k o n c e n t r a t i o n , s p e t h a l t och av-vattningsförmåga mätt som Defibratorsekunder (DS) och som Canadian Standard Freeness (CSF) v i d de o l i k a flödesvariationerna.

I diagram 1 - 3 visas hur avvattningsförmåga och s p e t h a l t ändras v i d o l i k a acceptmängder samt s k i l l n a d mellan massor s i l a d e genom o l i k a s p a l t e r r e s -p e k t i v e hål -på den f a s t a siltrumman.

TABELL 1 . Sågspånsmassa från Kar l i t .

Accept I n j e k t Rejekt S i l s p a l t 1,0 mm Flöde tf /O 7 5 2 5 1 0 0 2 5 7 5 Fibermängd tv /Q 4 5 9 5 5 9 1 A v v a t t n i n g s - DS 6 2 1 9 7 1 5 1 3 1 5 förmåga CSF 6 7 5 5 4 0 Konc. % 1 , 3 1 , 0 3 , 3 5 , 7 3 , 5 S p e t h a l t (V /O 1 1 , 0 5 , 7 3 5 , 1 4 2 , 3 1 2 , 7 på s l i t s 0 , 2 5 mm Spetav- 0/ /O 9 0 , 6 9 8 , 7 - - -s k i l j n i n g S i l s p a l t 0,7 mm Flöde /O 7 5 2 5 1 0 0 2 5 7 5 Fibermängd % 4 0 7 6 0 9 3 A v v a t t n i n g s - DS 1 3 2 3 4 3 1 5 1 3 1 3 förmåga CSF 5 8 5 4 4 0 Konc. c /Q 1 , 1 0 , 9 3 , 3 4 , 7 3 , 5 S p e t h a l t tv _{/O 5 , 6 3 , 8 3 5 , 1 4 8 , 8 3 4 , 1} på s l i t s 0 , 2 5 mm Spetav- /O 9 6 , 0 9 9 , 3 - - -s k i l j n i n g F R E E N E S S C S F D i a g r a m 1. H C - s i l n i n g a v K a r l i t m a s s a SPETHALT X - slita 0.25 mm ACCEPTtlÄNGD 1 X + S i l s p a l t 1.0 mn

tf Ratt .ytmeasa Royal

X S l l s p B l t 0.7 mn O R B f f .ytM8«sa K a r l i t

Som framgår av t a b e l l och diagram 1 fanns det i Karlitmassan 45 % accept-f i b e r med accept-freeness 675 när siltrumma med s i l s p a l t 1,0 mm användes. Denna f r a k t i o n innehöll 11 % spet på s l i t s 0,25 mm och a c c e p t k o n c e n t r a t i o n e n blev 1,3 %. Ungefär l i k a mycket a c c e p t f i b e r (40 %) erhölls för siltrumma med 0,7 mm s p a l t . Denna massa hade freeness 585, s p e t h a l t 5,6 % och acceptkon-c e n t r a t i o n 1,1 S p e t h a l t e n halverades alltså jämfört med s p a l t 1,0 mm. Referensytmassa från K a r l i t hade freeness 225 och O % s p e t h a l t på s l i t s 0,25 mm, v i l k e t i n t e s k u l l e kunna nås genom H C - s i l n i n g i e t t s t e g . Däremot s k u l l e man kunna u p p f y l l a referensvärden på Royals ytmassa som hade s p e t -h a l t 4,5 % på s l i t s 0,25 mm oc-h freeness 650.

Dessa krav kunde u p p f y l l a s även v i d s i l n i n g av sågspånsmassa från Royal Board, som framgår dels av t a b e l l och diagram 2, d e l s av t a b e l l och d i a -gram 3, där huvudmålet var a t t undersöka r e p e t e r b a r h e t och siltrumma med hål, och av t a b e l l 4 och diagram 3 där sågspånsmassa med hög i n j e k t k o n c e n -t r a -t i o n s i l a d e s . Spe-thal-ten anges i dessa f a l l på s l i -t s 0,15 mm is-tälle-t för 0,25 mm i t a b e l l och diagram 1. Den mindre s l i t s e n ger n a t u r l i g t v i s högre s p e t h a l t e r , u p p s k a t t n i n g s v i s t r e gånger så s t o r a .

TABELL 2. Sågspånsmassa A från Royal Board.

Accept I n j e k t Rejekt S i l s p a l t O,7mm Flöde 0' /O 80 60 40 20 100 20 40 60 80 Fibermängd 0' /O 64 44 25 5 - 36 56 75 95 A v v a t t n i n g s - DS 20 15 18 19 21 förmåga CSF 710 650 605 580 Konc. c /O 1,7 1,6 1,5 1,4 3,2 5,7 4,5 4,0 3,8 S p e t h a l t /O 9,4 6,6 6,1 5,5 20,4 34,6 25,1 22,4 22,4 på s l i t s 0,15 mm Spetav- 0' /O 78 89 94 97 - -

-

-

-s k i 1 j n i n g S i l s p a l t 0,5 f i m Flöde /O 80 60 40 20 100 20 40 60 80 Fibermängd % 67 45 28 12 - 35 55 72 88 A v v a t t n i n g s - DS 20 16 20 20 21 förmåga CSF 715 715 710 690 Konc. lO 1,8 1,9 1,9 1,8 3,1 5,1 4,3 3,7 3,4 S p e t h a l t (V /O 6,5 6,2 6,0 5,5 20,4 36,1 27,0 25,1 21,4 på s l i t s 0,15 mm Spetav- 0/ _{84 88 92 97} - _—

-

-

-s k i 1 j n i n g

1 0

TABELL 3 . Sågspånsmassa B från Royal Board

Accept I n j e k t Rejekt S i l s p a l t 0,7 m n Flöde u 8 0 6 0 4 0 2 0 1 0 0 2 0 4 0 6 0 8 0 F ibermängd ry /O 4 5 3 2 2 0 9

-

5 5 6 8 8 0 9 1 A v v a t t n i n g s - DS 2 4 1 8 2 0 2 5 2 8 förmåga CSF 6 5 5 5 8 0 5 3 0 4 9 0 Konc. (V /O 1 , 7 1 , 6 1 , 5 1 , 4 3 , 5 7 , 8 4 , 6 3 , 8 3 , 5 S p e t h a l t ty _{9 , 9 8 , 3 7 , 2 6 , 8 1 9 , 3 2 5 , 9 2 3 , 7 2 1 , 2 1 9 , 6} på s l i t s 0 , 1 5 mm Spetav- 7 7 8 6 9 3 9 7

-

— — _ _ s k i l j n i n g S i l s p a l t 0 , 5 mm Flöde (V /O 8 0 6 0 4 0 2 0 1 0 0 2 0 4 0 6 0 8 0 F ibermängd c /O 5 0 3 7 1 9 1 0 - 5 0 6 3 8 1 9 0 A v v a t t n i n g s - DS 2 4 1 9 2 2 2 6 3 1 förmåga CSF 6 6 0 6 7 5 6 2 5 6 3 0 Konc. % 1 , 8 1 , 8 1 , 4 1 , 5 2 , 9 5 , 7 4 , 3 3 , 8 3 , 4 S p e t h a l t % 6 , 6 6 , 8 6 , 9 6 , 0 1 9 , 3 3 1 , 0 2 5 , 4 2 4 , 4 2 3 , 3 på s l i t s 0 , 1 5 mm Spetav- (V /O 8 4 8 7 9 3 9 7

-

—

-

-

— s k i 1 j n i n g S i l h S l 1,44 m n Flöde Cf /O 8 0 6 0 4 0 2 0 1 0 0 2 0 4 0 6 0 8 0 Fibermängd /O 5 3 3 6 2 3 1 1

-

4 7 6 4 7 7 8 9 A v v a t t n i n g s - DS 2 4 1 9 2 2 2 5 2 8 förmåga CSF 6 6 0 6 4 5 6 0 5 5 8 5 Konc. 0' /O 2 , 0 1 , 8 1 , 7 1 , 6 2 , 9 5 , 2 4 , 5 3 , 9 3 , 5 S p e t h a l t tv /O 8 , 3 7 , 2 6 , 2 4 , 5 1 9 , 3 2 9 , 9 2 5 , 8 2 3 , 1 2 0 , 6 på s l i t s 0 , 1 5 mm Spetav- /O 7 7 8 6 9 3 9 8

-

-

-

—

-s k i l j n i n g

TABELL 4 . Sågspånsmassa C från Royal Board - s i l s p a l t 0 , 5 mm. Accept I n j e k t Rejekt Flöde /O 6 0 4 0 1 0 0 4 0 6 0 Fibermängd % 3 0 2 0

-

7 0 8 0 A v v a t t n i n g s - DS 2 0 1 7 1 5 förmåga CSF 6 5 0 6 3 0 Konc. /O _{2 , 1} 2 , 2 4 , 7 6 , 2 6 , 1 S p e t h a l t Cf /O _{5 , 1} 4 , 6 1 7 , 3 2 4 , 6 2 1 , 3 på s l i t s 0 , 1 5 mm Spetav- 0/ lO 9 2 9 5

-

-

-s k i l j n i n g

11 Som framgår av t a b e l l 2-4 erhölls acceptmassor med k o n c e n t r a t i o n e n

1,4 - 2,2 % v i l k e t var högre än v i d det första pilotförsöket. Spethalten blev för a l l a acceptmassor ( s i l s p a l t 0,7 och 0,5 mm samt silhål 1,44 mm) lägre än 10 % på 0,15 mm s l i t s . S p e t a v s k i l j n i n g e n v a r i e r a d e mellan 77-98 % beroende på flödesförhållandet mellan accept och r e j e k t . Avvattningsförmå-gan blev 630-715 CSF v i l k e t t y d e r på a t t acceptmassorna g i c k lätt a t t av-v a t t n a .

I t a b e l l 3 v i s a s r e s u l t a t v i d användning av f a s t siltrumma med hål. Detta gav e t t g o t t r e s u l t a t . Erhållna värden har hamnat någonstans m i t t e m e l l a n värden erhållna med s i l s p a l t 0,7 mm och 0,5 mm. Se diagram 3.

FHEENESS C S F D i a g r a m 2 . H C - s i l n i n g a v R o y a l m a s s a A SPETHALT % - s l i t s 0.15 mm Boal ACCEPTflÄNGD 1 X -t- S l l s p B l t 0.7 M M R a f f . y t m a a a a X S i l s p a l t 0.5 ram F R E E N E S S C S F D i a g r a m 3. H C - s i l n i n g a v R o y a l m a s s a B o c h C SPETHALT « - a l l t a 0.15 mm A C C E P T M Ä N G D 1 X + S l l a p a l t 0.7 m n l n j . H Sllh»l 1.44(11(11 I n J . 3. EX ?.9X X S p a l t O.Bini* I n J . 2 . 9 S O S p a l t 0.5ml» I n J . 4.7X

Sammanfattningsvis kan sägas a t t i n j e k t e n s egenskaper påverkade acceptens och r e j e k t e n s egenskaper. I n j e k t med högre s p e t h a l t gav också accept med högre s p e t h a l t . Önskar man sänka acceptens s p e t h a l t måste acceptmängden sänkas. Med ökande acceptmängd ökade acceptens s p e t h a l t och avvattningsför-måga något. Den f a s t a s i l t r u m m a n med s p a l t 0,5 mm gav jämnast r e s u l t a t v i d o l i k a acceptmängder. S p e t h a l t e n och avvattningsförmågan blev i det närmaste l i k a , oberoende av om acceptmängden blev 10 e l l e r 50 %.

12

HÖGKONCENTRATIONSSILNING I FABRIKSSKALA

De goda r e s u l t a t e n som erhållits i p i l o t skala föranledde försök i f a b r i k s -s k a l a v i l k e t utförde-s ho-s Royal Board i S k i n n -s k a t t e b e r g .

Försökets genomförande

Försöket delades upp i två huvudmoment. I det första momentet t i l l v e r k a d e s acceptmassa genom H C s i l n i n g . I det andra momentet t i l l v e r k a d e s hårda s k i -vor med ytbelägg av s i l a d massa. Ski-vorna t i l l v e r k a d e s på l i n j e nr 2. H C - s i I n i n g

Under hela försöket användes f a s t siltrumma med hål d = 1,44 mm, som är konstruktionsmässigt s t a r k a r e än trumma med s p a l t . Den ger e n l i g t p i l o t -skaleförsök acceptmassa med ungefär samma s p e t h a l t som 0,7 mm och 0,5 mm s p a l t . I f i g u r 4 v i s a s e t t i n s t a l l a t i o n s s c h e m a för HC-silen hos Royal Board.

Den varma sågspånsmassa (70 °C) som framställdes i defibrör L 42 matades från massakar nr 5 t i l l HC-silen med hjälp av en massapump. R e j e k t e t fördes t i l l b a k a t i l l massakar nr 5 och acceptet t i l l massakar nr 2. E f t e r ca 10 h oavbruten s i l n i n g b l e v massakar nr 2 f u l l t varför s i l n i n g e n avbröts. S i l -ningen hade beräknats t a ca 4 h, men t i d e n fördubblades eftersom massapum-pen i n t e gav d e t e r f o r d e r l i g a t r y c k e t på i n j e k t e t , v i l k e t den borde g j o r t e n l i g t p u m p s p e c i f i k a t i o n e n .

13 Defibrör L 42 Massakar nr 5 Upptagningsmaskin Massakar nr 2 Spädvatten f HC-sil Massapump O Elektromagnetisk flödesmätare • Manometer tx) R e g l e r v e n t i l

14

Massaegenskaper

Fiberflöde, massakoncentration, s p e t h a l t och avvattningsförmåga i DS åter-ges i t a b e l l 5. E t t i n j e k t - , accept- och r e j e k t p r o v för bestämning av spet-h a l t , DS ocspet-h massakoncentration togs u t v i d t r e tillfällen ( 1 , 5, 9 spet-h ) .

Värden på avvattningsförmåga för accept är omräknade från SR-grader t i l l DS.

TABELL 5. Sågspånsmassa v i d fabriksförsöket.

Produktions-. h 1 2 3 4 5 6 7 8 9 t i d Injektflöde 1/min 1000 910 785 800 815 722 725 800 800 Acceptflöde 1/min 220 160 175 225 180 122 110 160 160 Rejektflöde 1/min 780 750 610 575 635 600 615 640 640 Massakonc. fy /O I n j e k t 5,3 5,5 5,8 Accept 1,7 2,1 1,9 Rejekt 6,3 6,4 6,6 Fibermängd kg/min I n j e k t 53 Accept 4 Rejekt 49 S p e t h a l t , % på s l i t s 0,2 mm I n j e k t 50 Accept 8 Rejekt (62) Spetav-s k i l j n i n g % Accept 98,8 A v v a t t n i n g s -förmåga DS I n j e k t 19 Accept 170 Rejekt 17 45 4 41 52 8 (62) 98,6 19 170 17 46 3 43 55 11 (66) 98,7 18 155 16 ( ) osäkra värden R a f f i n e r a d y t m a s s a S p e t h a l t på s l i t s 0,2 mm 8,0 % Avvattningsförmåga 140 DS

15 Som kan ses i t a b e l l 5 har d e t t o t a l a injektmassaflödet v a r i e r a t något och i genomsnitt stannat v i d 800 1/min, v i l k e t är lägre än väntat och beror på för lågt t r y c k på i n j e k t e t .

Det svaga i n j e k t t r y c k e t orsakades av en u t s l i t e n massapump (1,3 istället för 2,1 bar) och gav också för låg a c c e p t k a p a c i t e t , enbart ca 5,5 t o n mot beräknat ca 10 t o n per dygn. Den uttagna acceptfibermängden blev högst ca 7,5 % och lägst ca 6,5 % av injektfibermängden. A c c e p t k o n c e n t r a t i o n blev i genomsnitt 1,9 % v i l k e t är något lägre än för r a f f i n e r a d ytmassa som idag används v i d v a n l i g p r o d u k t i o n .

Spethalten v a r i e r a d e mycket måttligt för a l l a f r a k t i o n e r . Man hade dock väntat s i g få en s p e t h a l t i acceptet på maximalt 5 % istället för ca 9 % e n l i g t de försök som g j o r t s i p i l o t s k a l a . Anledningen kan vara den höga s p e t h a l t e n på i n j e k t e t som i v a n l i g t f a l l brukar vara ca 10 % på s l i t s 0,4 mm istället fÖr ca 27 % v i d försöket e n l i g t data från Royals d r i f t s -l a b o r a t o r i u m . E n -l i g t en grov u p p s k a t t n i n g s k u -l -l e då i n j e k t s p e t h a -l t e n på s l i t s 0,2 mm ha v a r i t 25-30 % istället för ca 50 % som den var v i d försöks-tillfället.

S p e t a v s k i 1 j n i n g e n var l i k a god som v i d pilotförsöket v i d ungefär samma flö-desfördelning, 98-99 %, d v s i s t o r t s e t t a l l a spet a v s k i l j d e s i s i l e n .

I n j e k t k o n c e n t r a t i o n e n var i genomsnitt ca 5,5 % under de 10 h s i l n i n g e n på-g i c k . HC-silen funpå-gerade alltså bra också v i d denna höpå-ga k o n c e n t r a t i o n . Si-lens e f f e k t b e h o v blev ca 50 kW.

S k i v t i l l v e r k n i n g

Acceptmassan hölls under omrörning i ca 12 h innan den började användas för s k i v t i l l v e r k n i n g . Den användes som ytbelägg istället för o r d i n a r i e två-s t e g två-s r a f f i n e r a d ytmatvå-stvå-sa. Ytpåläggtvå-smängden blev förtvå-st 250 g/m^. E f t e r ca 45 min t i l l v e r k n i n g sänktes maskinhastigheten från 17 t i l l 15 m/min för a t t åstadkomma en högre påläggsmängd, 350 g/m^.

Varmpressning skedde v i d 210 "C. P r e s s t r y c k e t var 4,5 MPa i 25 s, 0,7 MPa i 230 s, och 2 MPa i 45 s. Skivorna märktes och värmehärdades sedan v i d

164 "C i 7-8 h. Därefter k o n d i t i o n e r a d e s de v i d 75 "C i 7-8 h. Sammanlagt t i l l v e r k a d e s 484 stycken 1,2 m breda och 5,5 m långa hårda f i b e r s k i v o r med s i l a d ytmassa.

16 Skivegenskaper

Skivornas y t a utvärderades med avseende på ytråhet och målbarhet. Ytråhet

Skivornas ytråhet bestämdes e n l i g t Bendtsen, som mäter luftflödet mellan e t t p l a n t mäthuvud och s k i v y t a n . Högre luftflöden anger större ytråhet. Av v a r j e s k i v g r u p p togs 10 s t prov u t för ytråhetsmätning. Följande genom-s n i t t l i g a värden erhöllgenom-s:

Ytmassa Ytråhet S p r i d n i n g Typ Mängd g/m^ ml/min ml/min Standardskiva r a f f i n e r a d 350 6,0 1,5 Provskiva s i l a d 250 5,5 1,3 Provskiva s i l a d 350 5,5 1,2 R e s u l t a t e t v i s a r i n t e någon större s k i l l n a d i ytråhet mellan de o l i k a s k i v -t y p e r n a . E n l i g -t en "fingerkänsel-tes-t" kändes dock s k i v o r som frams-täll-ts av s i l a d ytmassa slätare än s t a n d a r d s k i v o r .

Målbarhet

Vid målbarhetsprovet bestämdes den färgåtgång som behövdes f o r a t t få en bra färgtäckning på s k i v o r som framställts av s i l a d ytmassa. Som jämförelse målades också s t a n d a r d s k i v o r som har framställts av r a f f i n e r a d ytmassa på l i n j e n r 2, d v s samma p r o d u k t i o n s l i n j e .

Målningen utfördes på en ridåmaskin hos Becker-Acroma i Märsta. För målning användes vattenbaserad färg med påläggsmängden 70, 100, 120 och 150 g/m^ och syrahärdande färg med påläggsmängden 70, 100 och 120 g/m2. E f t e r färg-påläggning torkades s k i v o r n a i en IR-ugn i 1 minut.

Färgtäckningen utvärderades v i s u e l l t av både fackmän och lekmän. Det kon-s t a t e r a d e kon-s a t t kon-s k i v o r n a med kon-s i l a d ytmakon-skon-sa i n t e behövde mera, kon-snarare något mindre, färg än s k i v o r med r a f f i n e r a d ytmassa för a t t få en godtagbar färg-täckning. Detta gällde för båda färgtyperna. Det kunde i n t e bestämt konsta-t e r a konsta-t s om s k i v o r med ykonsta-tmassapåläqg 250 g/m^ behövde högre färgpålägg än s k i v o r med ytmassapålägg 350 g/m^. E n l i g t den v i s u e l l a bedömningen såg s k i vor som framställts av s i l a d ytmassa minst l i k a bra u t som s k i v o r av r a f f i -nerad ytmassa v i d samma färgmängd.

17 SLUTDISKUSSION

Försöket i f a b r i k s s k a l a visade a t t den HC-sil som användes för s i l n i n g av sågspånsmassa fungerade bra också v i d högre massakoncentrationer än den är s p e c i f i c e r a d för.

Vid pilotförsöket b l e v acceptfibermängden 53 % för siltrumma med hål

1,44 mm och s p e t h a l t e n 8,3 % på s l i t s 0,15 mm. V i d fabriksförsöket erhölls enbart ca 7 ^ acceptfibermängd med s p e t h a l t ca 9 % på s l i t s 0,2 mm. Accept-k o n c e n t r a t i o n e n v a r i båda f a l l e n ungefär densamma, ca 2 %.

Vid fabriksförsöket erhölls alltså accept med ungefär samma k o n c e n t r a t i o n som i p i l o t s k a l a men mängden blev mycket mindre och s p e t h a l t e n var något högre. Orsaken t i l l a t t man i n t e lyckades få samma goda r e s u l t a t som i p i -l o t s k a -l a v a r a t t b e t i n g e -l s e r n a v i d fabriksförsöket i n t e v a r desamma som v i d pilotförsöket.

De f a k t o r e r som var o l i k a v a r t r y c k och s p e t h a l t på i n j e k t e t . V i d pilotför-söket var t r y c k e t på i n j e k t e t 2,8 bar mot 1,3 bar i fabriksförpilotför-söket. Spet-h a l t e n på i n j e k t e t v i d pilotförsöket v a r 19,3 % på s l i t s 0,15 mm mot 52 ?o på s l i t s 0,2 mm. Sågspånsmassan var alltså mycket grövre v i d fabriksförsö-k e t . En så grov massa används normalt i n t e .

För a t t kunna få högre acceptmängder måste i n t e bara t r y c k e t på i n j e k t e t vara högre utan injektmassan måste också innehålla mera f i n f i b e r . Den s p e t -f r i a acceptmängden v i d pilot-försöket beräknades t e o r e t i s k t t i l l 80,7 % (hålsiltrumma 1,44 mm) och v i d fabriksförsöket t i l l 48 % (23 kg/min). Av den tillgängliga s p e t f r i a acceptmängden i i n j e k t e t erhölls v i d pilotförsö-ket 60 % mot v i d fabriksförsöpilotförsö-ket endast 14,8 % s p e t f r i acceptfibermängd. Ytmassabehovet för Royal Board är ca 30 t / d . Sågspånsmassans s p e t h a l t på 0,2 mm s l i t s brukar i normala f a l l vara ca 25 %. Med denna s p e t h a l t och i n jektmängden 48 kg/min ( d v s samma som v i d fabriksförsöket) s k u l l e man t e o r e t i s k t kunna få 21,6 kg/min e l l e r 31,1 t / d s p e t f r i t t accept v i d 60 % u t -t a g . S i l e n s k a p a c i -t e -t bör således vara -tillräcklig för f a b r i k e n s y-tmassa- ytmassa-behov.

Den dåliga a c c e p t k a p a c i t e t e n orsakade a t t energiförbrukningen v i d f a b r i k s -försöket var mer än d u b b e l t så hög som v i d pilotförsöken. Vid pilotförsöken var energiförbrukningen ca 100 kWh/t och v i d fabriksförsöket 225 kWh/t t o r r a c c e p t f i b e r . Energiförbrukningen för tvåstegsraffinerad ytmassa brukar vara ca 600 kWh/t t o r r ytmassa. Man kan således spara 500 kWh/t ytmassa. Vid y t -massaproduktionen 10.000 t/år och p r i s e t 20 öre per kWh b l i r årsbesparingen 1.000.000 SEK enbart i kostnad för e l e k t r i s k e n e r g i . Då p r i s e t på e l e k t r i s k energi väntas s t i g a kommer också besparingen a t t öka.

18

FÖRSLAG TILL FORTSATT ARBETE

Försöken i p i l o t s k a l a gav goda r e s u l t a t vad beträffar a c c e p t k a p a c i t e t , s p e t h a l t och k o n c e n t r a t i o n .

Vid fabriksförsöket har man utöver f i b e r a n a l y s t i l l v e r k a t s k i v o r av s i l a d ytmassa. Det erhållna acceptet användes som ytbelägg istället för tvåstegs-r a f f i n e tvåstegs-r a d ytmassa och gav s k i v o tvåstegs-r som v a tvåstegs-r l i k a btvåstegs-ra, om i n t e något bätttvåstegs-re, ur målbarhetssynpunkt som s t a n d a r d s k i v o r .

Vid fabriksförsöket erhölls dock för låg a c c e p t k a p a c i t e t p g a för lågt pumptryck och mycket hög s p e t h a l t i i n j e k t e t .

För a t t HC-silens lämplighet för s i l n i n g av sågspånsmassa s k a l l b l i h e l t k l a r l a g d måste:

* y t t e r l i g a r e fabriksförsök genomföras under längre p e r i o d och nödvändigt-v i s under de rätta förhållandena nödvändigt-vad beträffar t r y c k e t och s p e t h a l t e n på i n j e k t e t ,

* noggrannare d r i f t s k o s t n a d k a l k y l göras,

* en mer omfattande analys av s k i v o r n a s egenskaper v i d o l i k a påläggsmäng-der av s i l a d massa göras,

* inverkan på andra processteg också studeras.

För en längre k o n t i n u e r l i g HC-silning kan STFIs HC-sil i n t e lånas, utan man måste vända s i g t i l l s i I t i l l v e r k a r n a .

En HC-sil som a r b e t a r e n l i g t samma p r i n c i p som STFIs t i l l v e r k a s av Sunds D e f i b r a t o r - S u n d s v a l l i s t o r l e k e n 250 t o n t o r r massa per dygn och är avsedd för s i l n i n g av pappersmassa. Om någon sådan s i l är i k o n t i n u e r l i g d r i f t är i n t e känt.

En annan högkoncentrationssil k a l l a d MS-sil t i l l v e r k a s av Kamyr-Karlstad. Den kan s i l a i n j e k t v i d k o n c e n t r a t i o n e r upp t i l l 10 %. E t t f u l l s k a l i g t exemplar körs k o n t i n u e r l i g t i en p a p p e r s f a b r i k i Japan och e t t mindre exem-p l a r exem-provkörs i e t t exem-paexem-pexem-persbruk i Norge. Resultaten av dessa försök är än så länge i n t e kända. Det är möjligt a t t också denna s i l s k u l l e kunna funge-ra väl för sågspånsmassa. Y t t e r l i g a r e samarbetspartner kan f i n n a s hos a l l a de företag som t i l l v e r k a r s i l a r för pappersbruk.

19 LITTERATUR

/!/ östman, B. :

F r a k t i o n e r i n g s m e t o d e r för wallboardsmassa v i d höga k o n c e n t r a t i o -ner. STFI-meddelande s e r i e B nr 526 (1979)

/2/ Warngvist Björn, Grundström Karl-Johan.:

Prov av HC-sil i p i l o t s k a l a . SSVL 22 (1977). /3/ G u l l i c h s e n Johan.:

Medium c o n s i s t e n c y technology - the MC screen. Tappi Journal Vol.68, No.11 (november 1985). /4/ Hagen N i l s , Lundberg Jörgen.:

Experience from s c r e e n i n g a t higher c o n s i s t e n c i e s . Sunds D e f i b r a t o r AB (1986).

/5/ MC-tekniken r e v o l u t i o n e r a r m a s s a i n d u s t r i :

IVA. Framsteg inom f o r s k n i n g och t e k n i k s.42-44 (1986). /6/ Grundström K-J:

Förfarande v i d en s i l a n o r d n i n g för r e n s n i n g av öppningarna i en silplåt samt anordning för utförande av förfarandet.

( P r i v a t , e j p u b l i c e r a t . )

Amn: L i t t e r a t u r /2-6/ behandlar s i l n i n g av pappersmassa.

TACKORD

E t t varmt tack t i l l Karl-Johan Grundström och B e r t i l Dolk, STFI, som b i s t o d med

fabi den

-t i l l B e r -t i l Jonsson som d e l -t o g helhjär-ta-t v i d p l a n e r i n g och genomförande av fabriksförsöket samt t i l l Sören Larsson från Becker-Acroma, som utförde målning av s k i v o r och b i s t o d v i d målbarhetsutvärdering.

Detta digitala dokument skapades med anslag från

Stiftelsen Nils och Dorthi

Troédssons forskningsfond

Trätekn i kCentru m

I N S T I T U T E T F O R T R A T E K N I S K F O R S K N I N G

Box 5609,114 86 STOCKHOLM

Besöksadress: Drottning Kristinas väg 67 Telefon: 08-14 53 00

Telex: 144 45 tratek s Telefax: 08-11 61 88 Huvudenhet med kansli

Åsenvägen 9, 552 58 JÖNKÖPING Telefon: 036-12 60 41 Telefax: 036-16 87 98 ISSN 0283-4634 93187 SKELLEFTEÅ Besöksadress: Bockholmsvägen 18 Telefon: 0910-652 00 Telex: 650 31 expolar s Telefax: 0910-652 65