Märkäosan lisäaineet ja kuituflokit konesihdin ympäristössä

Abstract

Painelajittelu on yksi yleisimmistä yksikköprosesseista paperin ja sellun valmistuksessa. Suurelta osin lajittimet toimivat niille asetettujen vaatimusten mukaisesti, mutta joissakin tapauksissa lajittimissa saattaa esiintyä ei-toivottavaa kuitujen kasautumista sekä kehräymän muodostusta. Niiden seurauksena lajittimien kapasiteetti alenee ja lajittelutulos heikkenee. Tämän työn tarkoituksena on uutta kuvantamistekniikkaa hyödyntäen selvittää miten kehräymät ja kuitukasaumat syntyvät painelajittimen sihtipinnalla ja miten retentioaineen syöttö sihdin ympäristössä vaikuttaa niiden syntyyn. Työn kirjallisuusosassa tarkastellaan painelajittimen toimintaa, rakennetta sekä lyhyen kierron konesihdin erityispiirteitä. Lisäksi tarkastellaan retentiokemikaalien käyttäytymistä leikkausvoimien alaisuudessa ja kuitukehräymien syntyä painelajittimissa. Kokeellisessa osassa on raportoitu kuvantamisjärjestelmällä saatuja tuloksia sekä esitetään havaintoja kehräymien ja kuitukasaumien synnystä ja niiden vaikutuksista painelajittimen toimintaan. Kuvausten perusteella voidaan sanoa, että kehräymän syntyminen sihdissä vaatii aina jonkinlaisen kuitukasauman olemassaoloa. Tällaista alkukasaumaa tarvitaan, jotta kuidut voivat ankkuroitua siihen kiinni ja johon kiinnittyneenä kuidut alkavat pyöriä virtauksessa muodostaen kehräymää. Kuitukasauman muodostuminen painelajittimessa johtuu pääosin sihdissä olevasta epäjatkuvuuskohdasta, massassa olevista epäpuhtauksista ja kuituflokeista jotka jäävät kiinni sihtipinnan aukkoihin tai lajittimen kapasiteetin ylittymisestä. Kehräymän syntyä kasauman jäljessä voidaan pitää enemmän sääntönä kuin poikkeuksena, mutta kehräytyminen on vähäisempää reikäsihdillä kuin rakosihdillä. Silloituspolymeerillä flokattu massa ei muodosta herkemmin kuitukasaumia sihtipintaan verrattuna flokkaamattomaan massaan. Lajiteltavan massan sakeuden nosto vähentää kuitukasaumien ja kehräymien syntyä. Kuitukasaumien ja kehräymien välttämiseksi on tärkeää, että sihtiä ei ajeta suunniteltua mitoitusaluetta suuremmilla tuotannoilla tai virtauksilla.

Pressure screening is one of the most common unit processes in pulp and paper industry. For the most part pressure screens function as required, but in some cases there can be some unwanted fibre accumulation and spinning formation in the screens. Due to this phenomenon the capacity and the screening efficiency of the screen deteriorates. The purpose of this thesis was to study how fibre spinning and accumulation are created in the screening surface by utilizing new imaging techniques. The functioning of the pressure screen, structure and the special features of the short circulation machine screen are discussed in the literature section. In addition it also includes chapters about the behaviour of retention additives under shear forces and what are the mechanisms behind fibre spinning formation. The results obtained with imaging techniques are discussed in the experimental section. It also includes observations of how fibre spinning and accumulation take place in the screening surface and what are their effects on the functioning of the pressure screen. Based on the results acquired with the imaging techniques, it can be said that the fibre spinning formation in the pressure screen always requires the presence of some sort of fibre accumulation. The accumulation is needed so that the fibres can anchor themselves to the accumulation. After attaching to the accumulation fibres start to spin in the flow creating fibre spinning. There are three main reasons for the formation of fibre accumulation in the screen. The first reason is the presence of some sort of discontinuation in the screen. The second reason is the impurities and fibre flocks that are present in the pulp going to the screen as they can get caught on the openings of the screen surface. The third reason is the exceeding of the dimensioned screen capacity. The formation of a fibre spinning in the aftermath of a fibre accumulation can be regarded as a certain outcome. However, fibre spinning occurs less with hole screens than with slot screens. In addition, pulp that has been flocculated with bridging polymer does not cause more fibre accumulation compared with non-flocculated pulp. Raising the consistency of the pulp decreases the generation of fibre accumulation and spinning. To avoid the formation of fibre accumulation and spinning, it is important that the screens are not run with higher flows or with higher production than dimensioned.