Способ предварительной обработки волокнистого материала, предназначенного для использования в производстве бумаги, картона и подобной продукции, и устройство для его осуществления - RU2006104614A

Реферат

1. Способ осаждения минеральных частиц на волокне, предназначенном для использования в производстве бумаги, картона и подобной продукции, включающий по меньшей мере следующие стадии:

(a) подачу волокнистого материала, содержащего волокно, предназначенное для производства в осадительный реактор;

(b) подачу химически активного минерального вещества, например, гидроксида кальция [Ca(OH)₂], в осадительный реактор;

(c) смешивание химически активного минерального вещества и волокнистого материала с образованием волокнистой суспензии в осадительном реакторе и/или смешивание этих веществ до подачи в осадительный реактор;

(d) воздействие на волокнистую суспензию в осадительном реакторе веществом, вызывающим, по меньшей мере частичное, осаждение упомянутого химически активного минерального вещества, причем в этом случае по меньшей мере часть осаждаемого минерального вещества, сформированного таким образом, осаждается на волокне, находящемся в волокнистой суспензии;

(e) выпуск обработанной таким образом волокнистой суспензии из осадительного реактора;

(f) подачу газа, содержащего вещество, вызывающее осаждение упомянутого химически активного минерального вещества, например, диоксид углерода (СО₂),в осадительный реактор для образования газового пространства, содержащего упомянутый осадитель в осадительном реакторе; и

(g) измельчение волокнистой суспензии, поданной и/или сформированной в осадительном реакторе, на мелкие твердые частицы или капли жидкости и/или частицы и подачу их в упомянутое газовое пространство,

отличающийся тем, что волокнистый материал активизируют в зоне активизации до осаждения и/или во время осаждения таким образом, чтобы повышалась способность волокон соединяться друг с другом и с осажденным минеральным веществом, и тем, что период времени выдержки волокнистого материала в зоне активизации является коротким, составляющим менее 10 с.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на стадии (g) жидкую фазу волокнистой суспензии измельчают на мелкие капли жидкости, размер которых преимущественно меньше 10 мм, обычно - меньше 1 мм, и подают в газовое пространство.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что на волокнистую суспензию в зоне активизации, расположенной перед осадительным реактором или в начальной области осадительного реактора, по отношению к потоку волокнистой суспензии, воздействуют силами, активизирующими волокно таким образом, чтобы повышалась способность волокон соединяться друг с другом и с осаждаемым и/или осажденным минеральным веществом.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что для ускорения активизации на волокнистую суспензию воздействуют силами, такими как, повторяющиеся периодически удары, двойные удары, сдвиговые усилия, турбулентность, импульсы повышенного давления и разрежения или другие соответствующие силы, посредством которых волокно механически активизируют, особенно поверхность волокон, путем фибриллирования или рафинирования волокна и раскрывания внутренних каналов, например, для минеральных веществ, и/или поверхность волокон химически активируют, например, образуя активные ОН^--группы на поверхности волокон.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что поток волокнистой суспензии, пропускаемый через зону активизации, подвергают воздействию последовательных сильных ударов и двойных ударов, генерируемых в потоке волокнистой суспензии путем использования лопастей или подобных средств, вращаемых со скоростью 5-250 м/с.

6. Способ по п.3, отличающийся тем, что зона активизации осадительного реактора содержит смеситель проходного типа, действующий по принципу ударной мельницы, содержащий несколько, обычно 3-8, а более типично 4-6, соосно расположенных колец, снабженных лопастями, из которых по меньшей мере каждое последующее кольцо действует как ротор, а смежные кольца, относительно этих колец, действуют как статоры или роторы, и в котором разница скоростей между роторами и статорами и роторами (смежными кольцами) составляет 10-500 м/с, обычно 50-200 м/с, причем волокнистую суспензию подают так, чтобы перемещать ее из центра смесителя проходного типа в радиальном направлении наружу через его кольца, при этом лопастями колец наносят периодические удары, двойные удары, воздействуют сдвиговыми усилиями и/или импульсами повышенного давления и разрежения на волокнистую суспензию, выходящую наружу, и этими всеми воздействиями активизируют волокно.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что по меньшей мере часть газа, который надлежит подавать в осадительный реактор, содержащего вещество, вызывающее осаждение минерального вещества, подают в осадительный реактор через зону активизации, и в этом случае волокно, активизированное в этой зоне активизации, вступает в контакт с упомянутым осадителем сразу же во время активизации или непосредственно после этого.

8. Способ по пп.3-7, отличающийся тем, что время выдержки волокнистой суспензии, содержащей волокнистый материал и химически активное минеральное вещество, в зоне активизации обычно составляет менее 2 с, более типично менее 1 с.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что в осадительный реактор подают газ, содержащий более 5%, а обычно более 10% осадителя, например, диоксида углерода.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что газ, содержащий осадитель, представляет собой чистый или почти чистый диоксид углерода, газообразный продукт сгорания, или другой газ, содержащий диоксид углерода, или любой газ, пригодный для осаждения используемого химически активного минерального вещества, или смесь этих газов, и тем, что газ, содержащий осадитель, подают в осадительный реактор так, чтобы поддерживалось повышенное давление в осадительном реакторе.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что волокнистую суспензию пропускают через два или несколько осадительных реакторов, в которых газовая композиция в газовых пространствах может быть различной, например, такая, что газ, содержащий осадитель, в первом осадительном реакторе является чистым или почти чистым диоксидом углерода, а в следующем осадительном реакторе или в одном из последующих реакторов газ является газообразным продуктом сгорания, или другим газом с меньшим содержанием диоксида углерода, или тем, что газ, содержащий осадитель, в первом осадительном реакторе (реакторах) меньше обогащен диоксидом углерода, а в следующем осадительном реакторе или в следующем после этого реактора, газ является чистым или почти чистым диоксидом углерода.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что химически активное минеральное вещество состоит из гидроксида кальция, сульфата кальция, оксида кальция или другого химически активного минерального вещества и/или из их смеси, которое пригодно для осаждения посредством осадителя, и химически активное минеральное вещество можно выбирать таким образом, чтобы продукт, который надлежит изготавливать из волокна, приобретал желаемые свойства, например, желаемые оптические свойства.

13. Способ по п.1, отличающийся тем, что волокнистый материал содержит: натуральное волокно, полученное посредством химического, механического, химико-механического, термомеханического или соответствующего процесса; восстановленное волокно, подвергнутое удалению типографской краски или не подвергнутое такой обработке, полученное из газетной бумаги, крафт-бумаги, мягкой бумаги, специальной бумаги или картона, или волокно, полученное из брака, или другое соответствующее волокно; отбеленное или неотбеленное волокно, рафинированное или нерафинированное волокно, сушеное или несушеное волокно, или любая смесь любых из этих волокон.

14. Способ по п.1, отличающийся тем, что волокнистый материал содержит волокно, в дополнение к мелкозернистому материалу, например, такому как мелкозернистый материал на основе волокна, посторонним примесям и/или минеральным веществам.

15. Способ по п.1, отличающийся тем, что волокнистый материал подают в осадительный реактор при концентрации 0,1-40%, более типично 1-15%, наиболее типично 3-7%.

16. Устройство для осаждения минеральных частиц на волокне, предназначенном для использования в производстве бумаги, картона и подобной продукции, содержащее осадительный реактор, снабженный: питающим устройством для подачи волокнистого материала и минеральных веществ, либо отдельно, либо вместе, в виде волокнистой суспензии, в осадительный реактор; питающим устройством для подачи газа, содержащего вещество, вызывающее осаждение минерального вещества, в осадительный реактор; осадительным пространством, содержащим газовое пространство, в котором волокнистый материал и волокнистую суспензию, содержащую химически активное минеральное вещество, подаваемые в осадительный реактор, вводят в контакт с газом, содержащим упомянутый осадитель; устройства для отвода волокнистой суспензии, содержащей волокнистый материал и осажденные минеральные вещества, из осадительного реактора; измельчающие устройства для измельчения волокнистой суспензии, содержащей волокнистый материал и химически активные минеральные вещества, подаваемые в осадительный реактор, до мелких твердых частиц или частиц жидкости, например, капель и/или частиц, и подачи их в упомянутое газовое пространство, отличающийся тем, что устройство дополнительно содержит активизирующее устройство, которое устанавливают для обработки волокнистого материала до осаждения и/или во время осаждения таким образом, что повышается способность волокон соединяться друг с другом и с осаждаемым минеральным веществом; в котором период времени выдержки волокнистого материала является коротким и составляет менее 10 с.

17. Устройство по п.16, отличающееся тем, что измельчающие устройства содержат смеситель проходного типа, действующий по принципу ударной мельницы, содержащий несколько, обычно 3-8, а более типично 4-6, соосно расположенных колец, снабженных лопастями, из которых по меньшей мере каждое последующее кольцо действует как ротор, а смежные кольца, относительно этих колец, действуют как статоры или роторы, и тем, что в смесителе проходного типа разница скоростей упомянутых роторов и статоров или роторов (смежных колец) составляет 10-500 м/с, обычно 50-200 м/с, причем лопасти на кольцах располагают таким образом, чтобы волокнистая суспензия, проходящая главным образом в радиальном направлении наружу, подвергалась периодическим ударам, двойным ударам, воздействию сдвиговых усилий и/или импульсов повышенного давления и разрежения, посредством которых активизируют волокно.

18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что питающие устройства для подачи волокнистого материала и химически активного минерального вещества в осадительный реактор выполнены таким образом, чтобы эти вещества поступали в основном в центр колец смесителя проходного типа; и питающие устройства для подачи газа, содержащего вещество, вызывающее осаждение минерального вещества, выполнены таким образом, чтобы газ поступал главным образом в смеситель проходного типа, чтобы осаждение начиналось уже в смесителе проходного типа.

19. Устройство по п.18, отличающееся тем, что смеситель проходного типа располагают в верхней части газового пространства в осадительном реакторе; смеситель проходного типа содержит преимущественно открытое наружное кольцо, благодаря чему волокнистая суспензия, пропускаемая через смеситель проходного типа, может выходить из колец в различных направлениях; и устройства для отвода волокнистой суспензии, содержащей волокнистый материал и осажденное минеральное вещество, из осадительного реактора, расположены около нижней части осадительного реактора.

20. Устройство по п.17, отличающееся тем, что одно или большее число выпускных отверстий выполнено на наружном кольце смесителя проходного типа для отвода волокнистой суспензии, пропущенной через смеситель проходного типа, из осадительного реактора.

21. Устройство по п.16, отличающееся тем, что оно содержит по меньшей мере два последовательно соединенных осадительных реактора, оснащенных смесителями проходного типа.

22. Устройство по п.16, отличающееся тем, что оно содержит смеситель проходного типа, действующий по принципу ударной мельницы, установленный перед осадительным реактором и выполненный таким образом, чтобы перерабатывать волокнистый материал или волокнистую суспензию, содержащую волокнистый материал и химически активное минеральное вещество, которое надлежит подавать в осадительный реактор, чтобы активизировать волокнистый материал до его подачи в осадительный реактор.

23. Способ предварительной обработки волокнистого материала, используемого в изготовлении бумаги, картона и подобной продукции, для активизации волокна и его поверхности, например, таким образом, чтобы повышалась способность волокон соединяться друг с другом механически или химически и чтобы повышалась их способность присоединять минеральные вещества механически или химически, формируют активные ОН-группы на их поверхностях и/или раскрывают их каналы, что позволяет минеральным веществам осаждаться внутри волокон, отличающийся тем, что он включает стадию предварительной обработки волокнистого материала в смесителе проходного типа, действующем по принципу ударной мельницы, состоящем из: нескольких, более типично из 3-8, а наиболее типично из 4-6, соосно установленных колец, снабженных лопастями, из которых по меньшей мере каждое последующее кольцо действует как ротор, а смежные кольца, относительно этих колец, действуют как статоры или роторы, причем разница скоростей смежных колец составляет 10-500 м/с, обычно 50-200 м/с; питающие устройства для подачи волокнистого материала преимущественно в центр упомянутых колец; открытое наружное кольцо, благодаря чему волокнистая суспензия, проходящая в радиальном направлении наружу через кольца, может выходить из кольца в различных направлениях, или открытое наружное кольцо, снабженное одним или несколькими выпускными отверстиями для отвода волокнистой суспензии, проходящей в радиальном направлении наружу через кольца, из осадительного реактора.

24. Способ по п.23, отличающийся тем, что активизацию предпочтительно выполняют, когда волокно набухает благодаря добавлению, например, Са(ОН)₂.

25. Устройство для предварительной обработки волокнистого материала, предназначенного для использования в производстве бумаги, картона и подобной продукции, для активизации волокна и его поверхности, например, таким образом, чтобы повышать способность волокон соединяться друг с другом механически или химически и чтобы повышать их способность присоединять минеральные вещества механически или химически, формировать активные ОН-группы на их поверхностях и/или раскрывать их каналы, что позволяет минеральным веществам осаждаться внутри волокон, отличающееся тем, что устройства для предварительной обработки волокнистого материала содержат смеситель проходного типа, действующий по принципу ударной мельницы, состоящий из: нескольких, более типично из 3-8, а наиболее типично из 4-6, соосно установленных колец, снабженных лопастями, из которых по меньшей мере каждое последующее кольцо действует как ротор, а смежные кольца, относительно этих колец, действуют как статоры или роторы, причем разница скоростей смежных колец составляет 10-500 м/с, обычно 50-200 м/с; питающие устройства для подачи волокнистого материала преимущественно в центр упомянутых колец; открытое наружное кольцо, благодаря чему волокнистая суспензия, проходящая в радиальном направлении наружу через кольца, может выходить из кольца в различных направлениях, или открытое наружное кольцо, снабженное одним или несколькими выпускными отверстиями для отвода волокнистой суспензии, проходящей в радиальном направлении наружу через кольца, из осадительного реактора.

26. Применение устройства по п.25 для предварительной обработки волокнистого материала до введения его в контакт с химически активным минеральным веществом.