способ и устройство для получения бумажной массы из старой бумаги

Формула изобретения

1. Способ получения бумажной массы из старой бумаги, предварительно измельченной и суспендированной с помощью разрывателя пульпы, с учетом различия в скорости седиментации содержащихся в суспензии различных частиц, под действием искусственного поля тяжести, созданного при вращении устройства, в сочетании с действием фильтрации, при осуществлении которого в одном вращающемся устройстве одновременно выполняют следующие стадии: а) фильтрация суспензии через решетку (6), которая удерживает по меньшей мере часть волокон, содержащихся в суспензии, и пропускает основную часть воды, незначительные загрязнения и минеральные наполнители, содержащиеся в суспензии, при этом фильтрация поддерживается силой, создаваемой ускорением, полученным в результате вращения устройства, б) концентрирование и удаление части суспензии, удержанной решеткой (6) на периферии устройства под действием ускорения, создаваемого в результате вращения устройства, в) осветление воды, которая проходит через решетку (6) при отделении твердых суспендированных элементов с плотностью выше 1, которые осаждаются на периферии устройства под действием ускорения, создаваемого в результате вращения устройства, г) концентрирование и извлечение твердых элементов с плотностью выше 1, отделенных от воды, которая проходит через решетку (6).

2. Устройство для осуществления способа по п.1 для получения бумажной массы из старой бумаги, предварительно измельченной и суспендированной до суспензии волокон с помощью разрывателя пульпы, состоящее из корпуса (1), вращающегося с большой скоростью и приводящего в движение совокупность узлов, расположенных внутри устройства, при этом корпус (1) имеет а) трубопровод (2) для ввода волокнистой суспензии, расположенный в центре корпуса (1), при этом волокнистая суспензия приводится в движение с угловой скоростью корпуса с помощью лопаток (3), жестко соединенных с корпусом(1), б) зону (4) питания фильтрующей решетки (6), в которую подается волокнистая суспензия, вводимая в корпус (1) устройства, решетка (6) снабжена маленькими отверстиями, которые позволяют удерживать по крайней мере часть волокон, находящихся в суспензии, тогда как основная часть воды, мелкие загрязнения и минеральные наполнители, содержащиеся в суспензии, проходят через решетку (6), в) зону (7) концентрирования части суспензии, удерживаемой на решетке (6), расположенную на периферии зоны питания (4) решетки (6), г) несколько отверстий (8), расположенных на периферии корпуса (1) устройства, для выведения концентрированной суспензии из зоны (7) концентрирования, д) камеру (16) осветления для осветления воды, прошедшей через решетку (6), камера (16) осветления имеет отверстия (20), расположенные на периферии корпуса (1) устройства для удаления твердых элементов, подвергшихся седиментации на периферии указанной камеры (16), и центральный трубопровод (21) для вывода осветленной воды.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что содержит также одну или несколько труб (44), изогнутых улиткой вне корпуса (1), на входах которых расположены на лицевой стороне отверстия (8) для отвода концентрированной суспензии, удерживаемой фильтрующей решеткой (6).

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что также содержит центральный трубопровод (22), предназначенный для сбора и вывода из корпуса (1) твердых элементов, присутствующих в волокнистой суспензии и удержанных решеткой фильтрации (6), которые мигрируют к центру устройства.

5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что камера осветления (16) включает разделяющие конусы, облегчающие отделение и миграцию твердых элементов, присутствующих в осветляемой воде.

6. Устройство по п.2 или 5, отличающееся тем, что разделяющие конусы камеры осветления (16) удлинены в их периферической части отводящими каналами (17) для удаления отделенных частиц с плотностью выше 1, эти каналы соединены с трубопроводом (18), граничащим с камерой (19) концентрирования на периферии камеры (16) осветления.

7. Устройство по п.2 или 5, отличающееся тем, что разделяющие конусы камеры осветления (16) удлинены в направлении оси устройства каналами (36) для отвода отделенных частиц с плотностью ниже 1, при этом каналы заканчиваются в центральном трубопроводе (37) для отвода отделенных частиц.

8. Устройство по п.2, отличающееся тем, что корпус (1) устройства содержит также устройство для рекуперации целлюлозных частиц, прошедших через фильтрующую решетку (6), указанное устройство имеет а) камеру (5) седиментации непосредственно ниже фильтрующей решетки (6) и на ее периферии, где осаждаются под действием искусственного поля тяжести, созданного вращением устройства, большая часть тяжелых загрязнений и целлюлозных частиц, прошедших через фильтрующую решетку (6), б) трубопровод (10), место присоединения которого находится на уровне камеры (5) седиментации, ориентированный по направлению к центру корпуса (1) устройства, собирающего осевшие там частицы и загрязнения, имеет размеры, при которых скорость протекания в нем выше скорости миграции к периферии целлюлозных частиц, при этом более тяжелые загрязнения оседают в направлении к периферии трубопровода (10), в) центральный трубопровод (14), собирающий вблизи оси устройства потоки материала трубопровода (10), и обеспечивающий их отвод из корпуса (1) устройства по его оси.

9. Устройство по п.2 или 8, отличающееся тем, что наиболее периферийная часть трубопровода (10), упомянутого выше в п.8, раздел б), имеет отверстие (11), предназначенное для отвода в камеру (16) осветления элементов, которые оседают там под действием искусственного поля тяжести, создаваемого вращением аппарата.

10. Устройство по п.2, отличающееся тем, что устройство содержит подающий трубопровод (13), который обеспечивает введение в волокнистую суспензию внутрь корпуса (1) устройства твердых элементов в точках (13b), расположенных выше фильтрующей решетки (6) и по периферии зоны (4) питания решетки (6).

11. Устройство по п.2 или 9, отличающееся тем, что фильтрующая решетка (6) снабжена отверстиями меньшего размера, чем в ее наиболее периферической части.

12. Устройство по п.2 или 5, отличающееся тем, что камера осветления (16) разделена на две камеры, функционирующие последовательно, и обе снабжены конусами и разделены центральной конической стенкой (35).

13. Устройство по п.2, отличающееся тем, что корпус (1) устройства имеет камеру (33) предварительного осветления непосредственно перед камерой осветления (16), предназначенную для отделения наиболее крупных твердых частиц перед окончательным осветлением воды.

14. Устройство по п.2 или 12, отличающееся тем, что корпус (1) устройства содержит отверстия (34) на периферии камеры предварительного осветления (33) для отвода из корпуса (1) устройства твердых элементов, которые осаждаются на периферии камеры (33).

15. Устройство по п.2 или 13, отличающееся тем, что корпус (1) устройства содержит наклонные отражатели (39), фиксированные или регулируемые, обеспечивающие соединение между периферией камеры (33) предварительного осветления и камерой (7) концентрирования части суспензии, удерживаемой на фильтрующей решетке (6).

16. Устройство по п.2, отличающееся тем, что корпус (1) устройства имеет седиментационное устройство перед фильтрующей решеткой (6) для отделения некоторых загрязнений большого размера, содержащихся в волокнистой суспензии, введенной в устройство, при этом седиментационное устройство имеет а) камеру седиментации (25), б) отверстие (22b), расположенное в наиболее близкой к оси части камеры седиментации (25), предназначенное для отделения легких элементов, которые там концентрируются и направляются в центральный трубопровод (22), обеспечивая их удаление, в) отверстие (26), находящееся на периферии камеры седиментации (25), предназначенное для отделения тяжелых элементов, включая целлюлозные волокна, которые там осаждаются, г) трубопровод (27), отводящий часть волокнистой суспензии, прошедшей в камеру (25) и которая не была отделена с помощью отверстий (22b) и (26) отделения легких и тяжелых элементов, в зону (4) питания фильтрующей решетки (6) или на следующую стадию способа, если дополнительное устройство расположено между седиментационным устройством и зоной подачи фильтрующей решетки, трубопровод (27) имеет соответствующие наклон и сечение, обеспечивающее удаление целлюлозных элементов с потоком без их седиментации, д) трубопровод, связывающий отверстие (26) отделения тяжелых элементов с трубопроводом, указанным в приведенном выше абзаце, е) отверстие (30) удаления тяжелых элементов на периферической части трубопровода (27), указанного в абзаце г), предназначенного для сбора и отделения более тяжелых элементов, которые осаждаются на периферии трубопровода (27), ж) трубопровод, подающий твердые элементы, уловленные в отверстии (30) удаления тяжелых продуктов, указанных в абзаце е), к отверстиям (38), расположенным на периферии корпуса (1), для отвода элементов, собранных с помощью указанного отверстия (30).

17. Устройство по п.2, отличающееся тем, что корпус (1) устройства содержит классифицирующее устройство перед фильтрующей решеткой (6), предназначенное для отделения загрязнений с размерами, превышающими размеры волокон целлюлозы, и имеющее а) классифицирующую решетку (23) плоской или конической формы, имеющую калиброванные щели и/или отверстия, такие, чтобы большая часть целлюлозных волокон проходила через щели и/или отверстия, б) отверстия (38), расположенные на периферии корпуса (1) устройства перед классифицирующей решеткой (23), позволяющие удалять элементы, которые не проходят через щели и/или отверстия и мигрируют к периферии решетки (23), в) центральный трубопровод (22), предназначенный для сбора и вывода из корпуса (1) устройства элементов, которые не проходят через щели и/или отверстия, и мигрируют к оси устройства, г) трубопровод (24), подающий воду и элементы, прошедшие через классифицирующую решетку (23), в зону питания (4) фильтрующей решетки (6).

18. Устройство по п.2 или 17, отличающееся тем, что корпус (1) устройства содержит перед классифицирующей решеткой (23) устройство для отвода части воды, которое имеет а) приспособление для отбора воды (29) конической формы, ориентированное перпендикулярно траекториям частиц, локализованное на периферии и перед классифицирующей решеткой (23), б) трубопровод, связывающий приспособление для отбора воды, указанное в приведенном выше абзаце, камеру для осветления или зону питания (4) фильтрующей решетки, в зависимости от применения.

19. Устройство по п.2 или 17, отличающееся тем, что классифицирующая решетка (23) является конической и содержит один или несколько уступов под углом (28), для предотвращения накопления твердых элементов по длине классифицирующей решетки (23).

20. Устройство по п.2 или 17, отличающееся тем, что отверстия (40) классифицирующей решетки (23) имеют радиальное направление и вход в виде воронки, входы в виде воронки двух соседних отверстий соединяются с верхней стороны решетки таким образом, чтобы не было плоской поверхности между этими двумя отверстиями, с тем, чтобы обеспечить ориентацию и прохождение волокон.

21. Устройство по п.2 или 17, отличающееся тем, что отверстия (40) классифицирующей решетки (23) выполнены в виде конического входа и конического выхода с тем, чтобы обеспечить прохождение волокон и снизить опасность забивки.

22. Устройство по п.2, отличающееся тем, что отверстия фильтрующей решетки (6) выполнены калиброванными, для обеспечения возможности прохождения значительной части коротких целлюлозных волокон и задержания основной части длинных целлюлозных волокон, обеспечивая таким образом фракционирование между короткими волокнами и длинными волокнами.

23. Устройство по п.2, отличающееся тем, что имеет центральный трубопровод, предназначенный для ввода непосредственно внутрь корпуса (1) устройства, на уровне камеры осветления некоторых незагущенных, полужидких потоков, таких как вспененные материалы, предназначенные для снятия грязи.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области производства бумаги и, более конкретно, к получению бумажной массы за счет повторного использования старой бумаги для производства бумаги.

Для производства бумажной массы из старой бумаги необходимо снова получить суспензию целлюлозных волокон и удалить нежелательные посторонние элементы, называемые загрязнениями, с помощью операции, называемой очисткой от загрязнений. К загрязнениям могут относиться, например, металлические частицы (скрепки), песок и гравий, клейкие материалы, куски пластика и пр.

К загрязнениям также относятся и краски, которые для некоторых производств обязательно должны быть удалены, в частности, при производстве бумаг, называемых "мелованными", предназначенных для печати, письма или для санитарно-гигиенического применения ("ткань").

Кроме уже упомянутых загрязнений, ими также являются минеральные наполнители, вводимые в бумагу при некоторых производствах (иллюстрированные журналы, бумага для ксероксов...). Наличие минеральных наполнителей может быть нежелательным, в частности при производстве бумаги санитарно-гигиенического предназначения. В этом случае их удаление из бумажной массы является обязательным.

Получение бумажной массы из старой бумаги является общим процессом, от измельчения старой бумаги до различных стадий удаления загрязнений, в некоторых случаях удаление красок (очистка от загрязнений) и минеральных наполнителей (промывка), и может включать одну или две стадии отбеливания, позволяющие придать первоначальную белизну регенерированным волокнам. Полученная бумажная масса служит сырьем для изготовления бумаги на бумагоделательной машине.

Требования в отношении удаления загрязнений при получении бумажной массы для изготовления упаковочного картона являются в значительной мере менее жесткими.

Классический способ получения бумажной массы из старой бумаги всегда начинается с измельчения бумаги и суспендирования волокон с помощью аппарата для приготовления массы (Стадия А). Аппарат для приготовления массы является устройством, снабженным ротором (или турбиной), который вызывает достаточно сильное перемешивание старой бумаги, смешанной с водой, с тем, чтобы связи между волокнами (водородные связи) разрывались одна за другой. Таким образом получают бумажную массу из старой бумаги.

Затем, в зависимости от требуемого качества готовой массы, выполняют стадии:

- Стадию Б: удаление грубых загрязнений путем просеивания наиболее грубых элементов, в частности пластиковых частиц.

- Стадию В: удаление с помощью гидроциклона крупных тяжелых частиц: крупного песка, кусочков стекла и металлических частиц, таких как скрепки.

- Стадию Г: удаление мелких пластиковых частиц и других загрязнений промежуточного размера путем просеивания через отверстия (или очистка просеиванием) в два или три этапа, заключающиеся в пропускании бумажной массы через маленькие отверстия (1-3 мм) и в сборе загрязнений, размер которых превышает размер отверстий.

- Стадию Д: удаление мелких загрязнений, имеющих вид гранул (в противоположность плоским загрязнениям) путем очистки через щели (0,1-0,3 мм), проводимой по тому же принципу, что и очистка через отверстия. Отверстия заменены щелями, через которые могут проходить волокна, учитывая их малый диаметр.

- Стадию Е: для бумаг, называемых "мелованными", удаление красок с помощью одной или нескольких флотационных ванн. Краски отделяются с помощью маленьких пузырьков воздуха, иногда с помощью мыла или поверхностно-активного агента.

- Стадию Ж: удаление мелкого песка и крупных частиц сажи (мелкие тяжелые загрязнения) с помощью батарей ступенчатых гидроциклонов.

- Стадию З: в некоторых случаях удаление мелких загрязнений с плотностью ниже 1 с помощью гидроциклона.

- Стадию И: особенно для бумажных тканей, удаление минеральных наполнителей при промывке бумажной массы. При удалении основной воды с ней увлекается большая часть наполнителей.

- Стадию К: загущение бумажной массы для облегчения хранения перед подачей в бумагоделательную машину, или при диспергировании бумажной массы при нагревании, или при рафинировании.

- Стадию Л: в некоторых случаях диспергирование остаточных загрязнений в устройстве для измельчения или истирания для придания этим загрязнениям способности быть невидимыми глазом. В других случаях изменение механических свойств бумажной массы с помощью рафинера.

Во многих случаях проводятся повторное разбавление и повтор одной или нескольких ранее описанных стадий. В этих случаях имеет место второй цикл или даже третий цикл, если после второго цикла снова повторяют одну или несколько стадий.

- Стадию М: осветление фильтратов на микрофлотаторе с растворенным воздухом. Суспендированный материал сбивается в хлопья и плавает на поверхности с помощью микропузырьков воздуха и полимеров (флокулянтов и коагулянтов).

- Стадию Н: уплотнение твердых материалов, экстрагированных на стадии М.

- Стадию О: обработка сточных вод со станции очистки.

- Стадию П: отбеливание волокон для некоторых применений.

Используемые в настоящее время способы получения бумажной массы представляют собой более или менее полное сочетание описанных стадий, каждая из которых осуществляется в отдельном устройстве. Между стадиями массу обычно перекачивают насосами, что приводит к большим энергозатратам. На некоторых стадиях необходимо применять химические продукты. При получении "мелованной" бумаги, к которой предъявляются повышенные требования в отношении зрительного восприятия, рециклизация старой бумаги является менее желательной по сравнению с использованием первичной целлюлозы.

Задачей настоящего изобретения является замена предлагаемыми в изобретении устройствами некоторых устройств, указанных в стадиях З, К, М, Н и даже в стадиях В, Г, Д, Е, Ж и И, независимо от типа получаемой бумаги; в результате такой замены достигается значительная экономия в расходовании электроэнергии и химических продуктов. При этом рециклизация старой бумаги становится более конкурентноспособной, включая варианты осуществления изобретения с наиболее высокими требованиями. Кроме того, изобретение позволяет значительно сократить издержки производства, связанные с капиталовложениями.

Для решения указанной задачи в изобретении предлагаются способ и устройство, заявленные соответственно в пунктах 1 и 2 формулы изобретения. В зависимых пунктах формулы представлены варианты устройства по изобретению.

Краткое описание чертежей

Изобретение представлено 6 чертежами, соответствующими основным вариантам его осуществления, изложенным в описании изобретения. Нумерация позиций на чертежах соответствует ссылкам, приведенным в тексте описания изобретения. Все чертежи приведены только в качестве иллюстрации и не ограничивают изобретение.

На фиг. 1-4 представлено несколько вариантов осуществления изобретения. На фиг.5 и 6 представлены детали и определенные части изобретения.

На фиг.1 представлен в разрезе основной вариант устройства по изобретению, в основном применяемый для получения санитарно-гигиенических бумаг (называемых "тканью"), имеющий, помимо основных функций, устройство для рекуперации волокон, проходящих через решетку (6), и их рекуперацию с помощью трубы (14) в центре аппарата, устройство для осветления в две стадии и устройство для повторного объединения рекуперированных элементов (13).

На фиг. 2 представлен в разрезе вариант устройства по изобретению, применяемый в основном для получения санитарно-гигиенических бумаг, в котором помимо основных функций: предварительной обработки бумажной массы для удаления тонкого песка и других "тяжелых" или "легких" загрязнений в седиментационной камере (25) и сортировки через щели имеется также устройство для рекуперации волокон, прошедших через решетку (6), и их концентрирование в камере (33), устройство для повторного объединения рекуперированных элементов (13).

На фиг.3 представлено в разрезе устройства по изобретению, применяемое в основном для получения писчей бумаги и бумаги для печатания глянцевых журналов, в котором помимо основных функций: предварительной обработки бумажной массы путем удаления тонкого песка и других "тяжелых" или "легких" загрязнений в седиментационной камере (25) и классификации через щели также имеются устройство для предварительного осветления в камере (33) и устройство для повторного объединения рекуперированных элементов (13).

На фиг. 4 представлен в разрезе вариант устройства по изобретению, применяемый в основном при производстве картона и оберточной бумаги, в котором помимо основных функций: предварительной обработки бумажной массы путем удаления тонкого песка и других "тяжелых" или "легких" загрязнений в седиментационной камере (25) и классификации через щели также имеется устройство для предварительного осветления в камере (33), устройство для повторного объединения элементов, экстрагированных при осветлении бумажной массы с помощью отклоняющего устройства (39).

На фиг.5 представлен разрез решетки классификатора с отверстиями/щелями.

Фиг. 6 соответствует устройству для торможения волокон, экстрагированных на периферии (8) с помощью труб, расположенных улиткой (спиралью).

При получении санитарно-гигиенических бумаг, называемых "тканью", основной вариант изобретения заключается в объединении функций промывки, удаления красок, очистки от грязи, удаления частиц с плотностью ниже 1, сгущения волокон, сгущения суспендированных материалов, унесенных фильтратами, очистки воды и удаления загрязнений с плотностью ниже 1. Следовательно, в изобретении предлагается вместо устройств, используемых на стадиях Е, З, И, К, М, Н классического способа получения бумажной массы, использовать устройства по изобретению. На фиг.1 и 2 показаны, в частности, два варианта осуществления настоящего изобретения, применяемых для получения указанного качества бумаги.

Для писчей бумаги и бумаги для печати глянцевых журналов настоящее изобретение заключается, в его основном варианте, в объединении функций очистки от грязи, загущения волокон, осветления воды и удаления загрязнений с плотностью ниже 1. В изобретении предлагается объединить стадии Е, З, К, М, Н и в некоторых случаях стадию И классического способа получения бумажной массы. На фиг. 3 показан, в частности, такой вариант осуществления изобретения.

Для получения картона и оберточной бумаги чаще всего используют неотбеленные волокна; основной вариант осуществления изобретения заключается в объединении функций загущения волокон, осветления воды, удаления загрязнений с плотностью ниже 1 и, в некоторых случаях, в фракционировании длинных волокон/коротких волокон. Изменения, предлагаемые в изобретении, относятся к стадиям З, К, М, Н классического способа получения бумажной массы. На фиг.4 показан такой вариант осуществления изобретения.

В наиболее полном варианте и для любого применения изобретение охватывает стадии В-Д и Ж классического способа получения бумажной массы.

Предлагаемое в изобретении устройство состоит из корпуса (1), вращающегося с большой скоростью с одновременным приведением в движение внутренних узлов устройства. Корпус устройства приводится в движение мотором (не показан на чертежах).

В известных устройствах старая бумага (уже бывшая в употреблении) предварительно измельчалась с помощью измельчителя (стадия А) и подвергалась очистке от крупных загрязнений (стадия В). В основном варианте (фиг.1) бумажная масса перед подачей ее в устройство подвергалась обработке на стадиях В, Г, Д классического способа.

Предварительно обработанную таким образом бумажную массу, свободную от наиболее существенных загрязнений, вводят вдоль оси устройства по центральному трубопроводу (2). Лопасти (3) позволяют приводить в движение бумажную массу с той же угловой скоростью, с какой вращается устройство. Все подводящие и отводящие патрубки (2), (12), (13), (14), (21), (22) и (37) соединены с механическими устройствами (не показаны на чертежах), обеспечивающими герметичное соединение с фиксированными патрубками. Скорость вращения устройства является такой, что на периферии его корпуса создается искусственное поле тяжести, в 1000 раз превышающее земное притяжение.

В основных вариантах (фиг.1) бумажная масса уже подвергнута обработке на стадиях А-Д известного способа и содержит только мелкие загрязнения (обычно меньше 0,5 мм в диаметре). Обрабатываемая бумажная масса движется вперед вдоль решетки с мелкими отверстиями (6), основная часть воды просачивается сквозь решетку, тогда как волокна удерживаются благодаря малому диаметру щелей. Благодаря плотности, превышающей 1, волокна приводятся в движение и под действием искусственного поля тяжести, вызванного вращением устройства, попадают на его периферию, накапливаясь в концентрирующей камере (7). Операция заканчивается у разгрузочных сопел (8) отверстием постоянного или последовательного действия, позволяющими получить бумажную массу с оптимальной концентрацией.

Экстракцию бумажной массы, чтобы не повредить волокна, проводят с большой скоростью, уменьшение скорости движения бумажной массы может быть обеспечено кольцевыми трубами (44), расположенными по спирали (фиг.6). Бумажную массу, отведенную на периферию устройства, возвращают в кольца замедления, размеры которых определяются в зависимости от приемлемой максимальной скорости.

Загрязнения с плотностью ниже 1, не прошедшие через решетку (6), под действием искусственного поля тяжести, создаваемого вращением устройства, мигрируют к его оси, где их собирают и отводят по трубопроводу (22).

Фильтраты и вода, прошедшая через отверстия решетки (6), предназначены для различной обработки в зависимости от их использования.

Более конкретно, в варианте, предназначенном для применения "ткань" (фиг. 1 и 2), одной из целей изобретения является повторное использование волокон и тонких частиц (фрагментов волокон), проходящих через решетку (6). Другой целью является удаление краски и минеральных наполнителей из воды, для повторного ее использования за счет максимального замыкания водяных контуров и снижения расхода свежей воды. В первую очередь неосветленные воды обрабатывают сразу после их пропускания через решетку. Речь идет о рекуперации волокон, которые также относятся к более тяжелым и крупным элементам рассматриваемых фильтратов.

Для рекуперации волокон, прошедших через фильтрующую решетку (6), существуют два различных решения. Первое решение, представленное на фиг.1, заключается в возврате рекуперируемых целлюлозных элементов к оси устройства. Неосветленную воду отводят по трубопроводу (9). Скорость отвода из трубопровода (9) в зону питания (15) из зоны осветления (16) не является достаточной для увлечения за собой волокон и других более тяжелых частиц, которые таким образом осаждаются на периферии зоны (5). Эти частицы рекуперируют по трубопроводу (10), который направляет их к оси устройства. Сечение этого трубопровода выбирается таким образом, чтобы обеспечить скорость потока более высокую, чем скорость седиментации волокон. В наиболее отдаленной части камеры (5) отверстие (11), которое связано с камерой (19) концентрирования твердых элементов, выделяемых из осветляемых вод, позволяет избежать образования осадков. Это отверстие может быть пересечено противотоком воды, подаваемой по трубопроводу (12). Расход этой воды регулируют таким образом, чтобы скорость потока, который проходит через отверстие, была выше скорости седиментации волокон, тогда как более плотные элементы, которые достигают подъема потока с учетом их более высокой скорости седиментации, собираются в камере концентрирования (19) перед тем, как их удалят через сопла (20). Рекуперированные волокна, подаваемые по трубопроводу (10) и выводимые через центр устройства по трубе (14), в некоторых случаях обрабатывают классическими способами очистки от загрязнений, прежде чем объединить с бумажной массой в аппарате.

Второе решение, касающееся отделения волокон для их обработки с последующей рекуперацией, заключается в отводе их на периферию устройства. На фиг.2 представлена эта конфигурация. Речь идет о том, чтобы включить зону седиментации (33) в периферию зоны (9) и за решеткой (6), где концентрируются волокнистые элементы, осевшие под действием искусственного поля тяжести, вызванного быстрым вращением устройства. В этом случае элементы могут быть выведены через периферию устройства через сопла (34). Осветляемые воды направляют непосредственно из зоны (33) в зону осветления (16).

Волокна, извлеченные одним из двух рассмотренных способов, при необходимости предварительно обрабатывают, и они могут быть повторно поданы в устройство. Эту подачу осуществляют по трубопроводу (13), обеспечивая подачу волокон и других вводимых элементов на периферию устройства в точке ввода (13b) в зоне (4). Такая локализация на периферии вблизи зоны концентрирования бумажной массы (7) позволяет ограничить потери волокон и других вводимых элементов, при этом единственной целевой функцией является загущение бумажной массы и введенных элементов. Фильтрующая решетка (6) для диаметров выше точки повторного введения (13b), может иметь отверстия меньшего размера, чтобы ограничить проход через решетку вводимых элементов.

В вариантах осуществления изобретения (фиг.3 и 4), относящихся к изготовлению писчей бумаги или картона и упаковочной (оберточной) бумаги, воды, отделенные от волокон, в большинстве случаев сразу направляют в зону осветления по трубопроводу (9). При этом большая часть твердых элементов, содержащихся в этих водах, включая наполнитель, и отделяющихся при осветлении, может быть повторно введена в бумажную массу после необязательной обработки. Повторное введение может быть осуществлено в соответствии со способом, идентичным описанному ранее.

В других вариантах осуществления изобретения, в частности, относящихся к получению некоторых видов бумаг и упаковочного картона, требующих наличия определенных механических свойств, решетка (6) также будет обладать функцией фракционирования, т. е. классификацией волокон на длинные и короткие, при этом длинные волокна удерживаются решеткой, тогда как короткие волокна проходят через нее. При такой конфигурации размер отверстий подбирается в зависимости от желаемого эффекта фракционирования.

Для любых применений изобретения воду и элементы, прошедшие через решетку (6), собирают в камере (9) и направляют в зону осветления (16), которая состоит из конусов, расположенных близко друг к другу и выполненных из пластикового материала или композита с плотностью около 1. Обрабатываемую воду, находящуюся в разделительных конусах, направляют от периферии к оси аппарата. Частицы с плотностью, отличающейся от плотности воды, под действием искусственного гравитационного поля имеют радиальную скорость, отличающуюся от скорости воды, и сходятся к поверхности ближайшего разделительного конуса. Из-за трения между водой и конусами скорость воды непосредственно вблизи конусов очень мала, что облегчает миграцию частиц вдоль поверхности конусов. Частицы, уловленные конусами, имеют более высокую скорость миграции, чем скорость воды в непосредственной близости к конусам. Как только частицы достигнут конусов, частицы с плотностью более 1 постепенно поднимаются вдоль поверхности конуса. Вода проходит к центру устройства, откуда ее отводят по трубопроводу (21).

Периферический край каждого конуса может быть удлинен отводящими каналами (17), что позволяет твердым частицам, захваченным конусами, продолжать свое движение к периферии в среде потока неосветленной воды, направляемой на осветление. Эти каналы, показанные на фиг.2, соединены между собой трубопроводом, отводящим твердые продукты (18), соединены с концентрирующей камерой (19) и выводятся из устройства через сопла (20). Сопла (20) имеют постоянное отверстие или их последовательность в зависимости от требований и применений.

Подобный способ используется для разделения и удаления по направлению к оси устройства под действием искусственного гравитационного поля, загрязнений с плотностью ниже 1, которые мигрируют к центру устройства, где их собирают с помощью трубопровода (37). В этом случае конусы зоны осветления (16) могут быть удлинены каналами (36). Этот вариант показан на фиг.2.

С целью улучшить качество осветления воды и избежать насыщения контуров минеральными наполнителями и другими коллоидными частицами, приводящего к эффекту забивки, особенно отрицательно влияющего на качество некоторых видов бумаги, в предлагаемом в изобретении устройстве осветление может быть проведено в два приема, когда воду последовательно пропускают в зону предварительного осветления (33), а затем в зону окончательного осветления, при этом обе зоны функционируют последовательно. На фиг.2-4 показан этот вариант применения. Зона предварительного осветления (33) предназначена для удаления наиболее крупных частиц, которые при их перемещении способны вызывать микротурбулентности, которые нарушают седиментацию более тонких частиц. Зона окончательного осветления (16) с очень близко расположенными разделительными пластинами позволяет осуществить седиментацию очень тонких частиц в соответствии с приведенным принципом. Частицы, которые были отделены во время предварительного осветления седиментацией в камере (33), направляют к периферии устройства, откуда их удаляют.

Другим вариантом осуществления предварительного и окончательного осветления является разделение зоны осветления (16) на две подзоны, обе снабженные разделяющими конусами, отделенными промежуточной стенкой (35), которая позволяет сразу после завершения предварительного осветления направлять воду на окончательное осветление. На фиг.1 представлено это решение.

При производстве санитарно-гигиенических бумаг типа "ткань" (фиг.1 и 2) твердые продукты, выводимые на стадии осветления и удаляемые соплами (20), не рекуперируют в процессе производства бумаги, поскольку основная их часть является минеральными наполнителями, несовместимыми с производством бумаги типа "ткань".

Однако в большинстве вариантов при производстве писчей бумаги и упаковочной бумаги/картона (фиг. 3 и 4), по крайней мере, часть указанных твердых материалов может быть снова введена в бумажную массу.

При производстве писчей бумаги (фиг.3) твердые частицы, извлеченные при осветлении, выводятся соплами (20). В некоторых случаях твердые частицы необходимо подвергнуть очистке от грязи и краски традиционными методами (селективная флотация) перед повторным введением их в бумажную массу с помощью описанного ранее промежуточного трубопровода (13).

Настоящее изобретение позволяет повторно вводить непосредственно в бумажную массу все или часть твердых частиц, которые были отделены при осветлении. На фиг. 4 показан этот вариант осуществления изобретения. Наклонные отражатели (39) позволяют отделить часть элементов, седиментированных в камере седиментации (33), и направить их в камеру концентрирования бумажной массы (7). Отверстия этих отражателей (39) могут быть фиксированными или регулируемыми, чтобы обеспечить смешивание в желаемых пропорциях между волокнами и возвращаемыми обратно элементами, в частности, с наполнителями.

Более подробное описание варианта изобретения, показанного на фиг.2-4, относится к функции, выполняемой на стадии Ж, т.е. к удалению тонкого песка, а также некоторых видов загрязнений. Бумажную массу вводят в камеру (25). Загрязнения с плотностью ниже 1 увлекаются к оси устройства и выводятся через отверстия (22b), соединенные с трубой (22). Другие твердые элементы, включая волокна, с плотностью выше 1, седиментируют на периферии устройства, где они собираются в отверстия (26), локализованные на периферии камеры (25) и направляются с помощью патрубков (27) для прохождения следующей стадии способа. Патрубок (27) имеет отверстия, позволяющие отделить, а потом удалить загрязнения с плотностью выше 1, которые имеют более высокую скорость седиментации, чем у волокон. Эти элементы седиментируют и отделяют с помощью отверстия (30) и выводят из устройства с помощью сопел (38). Патрубок (27) имеет наклон и сечение, предусмотренные для того, чтобы избежать седиментации волокон и их проход в отверстия (30). Для увеличения горизонтальной скорости волокон и ограничения опасности седиментации в патрубок (27) подают воду, отведенную из центральной части камеры (25).

Более полный вариант осуществления изобретения заключается в добавлении классификации посредством щелей и/или отверстий. Имеется в виду осуществление стадий Б-Д известного способа. Эту классификацию осуществляют с помощью решетки (23), предпочтительно конической. Решетка (23) предшествует решетке (6) (см. фиг.2-4). Бумажную массу вводят по оси устройства к краям решетки (23) в соответствии с тем же принципом, что и в отношении фильтрующей решетки (6). Волокна проходят через щели (или отверстия), учитывая их маленький диаметр, тогда как некоторые загрязнения удерживаются.

Загрязнения большого размера (которые не проходят через решетку) и имеют плотность выше 1 осаждаются и собираются на периферии устройства, откуда их выводят с помощью нескольких разгрузочных сопел (38). Загрязнения с плотностью ниже 1 мигрируют к оси устройства и выводятся по центральному трубопроводу (22). Однако наличие камеры разделения (25), имеющей уже стадию удаления легких загрязнений, может стать бесполезным для многих вариантов. Удаление легких загрязнений будет осуществляться по центру устройства. В этом случае будет достаточно ввести циклы контрпромывки, позволяющие ограничить заклинивание решеток, чтобы избежать осаждения легких загрязнений в центральной части устройства.

Воду, прошедшую через щели (23) и несущую суспендированные волокна, подают на ось аппарата по трубопроводу (24) в зоне (4), сечение которого выбирают таким образом, чтобы обеспечить достаточную скорость жидкости. препятствующей слишком быстрому осаждению волокон на периферии устройства.

В случае переработки очень загрязненной старой бумаги можно предусмотреть дополнительное удаление песка и удаление некоторых загрязнений или красок, прошедших через решетку (23). При такой конфигурации отверстие (не показано) в трубопроводе (24) в части, более близкой к периферии, позволит удалить более тяжелые элементы седиментацией. Это отверстие может пересекаться противотоком чистой воды, расход которой будет регулироваться таким образом, чтобы скорость этого противотока была выше скорости седиментации более длинных волокон и ниже скорости седиментации отделяемых загрязнений.

В еще более полном варианте, не показанном на чертежах, перед решеткой (23) со щелями можно добавить решетку с отверстиями, функционирующую точно по такому же принципу. Отверстия обеспечивают удаление загрязнений дополнительно к удалению загрязнений через щели. Сразу по окончании удаления загрязнений через отверстия бумажную массу вводят на основание решетки со щелями (23) в соответствии с ранее описанным способом.

Следует отметить, что операция разделения, совместно осуществляемая камерой (25) и решеткой со щелями (23), для большинства вариантов позволит иметь бумажную массу достаточного качества без необходимости использования решетки с отверстиями, описанную в предыдущем абзаце.

Решетка со щелями обладает недостатком, который заключается в ограниченной емкости устройства. Открытая поверхность решетки может быть очень маленькой и не сможет обеспечить прохождение допускаемого расхода при наличии других функций. Для устранения этого недостатка можно создать вне решетки одно или несколько отверстий (29) (показаны на фиг.2-4), позволяющих отвести значительную часть потока к зоне осветления. Периферическое расположение этих отверстий позволяет ограничить унос волокон, поскольку они уже прошли через щели (23). Загрязнения, находящиеся на уровне отверстия, имеют плотность выше 1. Эти загрязнения не должны быть унесены до разделения воды по отверстиям (29).

С учетом этого условия отверстия должны быть расположены несколько вглубь по отношению к траектории, проходимой загрязнениями, с одной стороны, и должны иметь форму воронки, позволяющую осаждать случайные загрязнения вблизи отверстия (29) по направлению к периферии без заноса в отверстия (29). Отделенная вода тогда будет непосредственно подаваться в зону осветления. Любое загрязнение, тем не менее, прошедшее через эти трубопроводы, не вызовет при этом никаких проблем. Возможно также посредством добавления устройства для разделения вод (не показано на чертежах) направлять воду, отводимую по трубопроводу (29) выше фильтрующей решетки (6), для улучшения эффекта промывки.

Классифицирующие решетки (23) должны иметь подходящую форму для повышения их эффективности. Коническая форма решетки со щелями или отверстиями позволяет облегчить контакт с волокнами и их прохождение через решетку. Угол конуса должен выбираться таким образом, чтобы облегчить прохождение волокон. Однако коническая форма также имеет следствием концентрирование загрязнений с плотностью выше 1 на решетке. Чтобы предотвратить забивку отверстий во многих вариантах осуществления изобретения, в которых используются относительно загрязненные материалы, решетка должна быть выполнена в виде лестницы со ступенчатыми углами (28). На фиг.2-4 показана такая решетка (23) с уступами (28).

Уступы, отклоняя загрязнения при их движении от решетки, позволяют снизить их скорость. Это устройство облегчает седиментацию в направлении к периферии решетки. С другой стороны, уступы облегчают прохождение волокон, регулярно разрывая скопления волокнистых материалов, которые образуются на поверхности решетки.

Отверстия имеют радиальное направление. Вход в отверстие имеет коническую форму (40), конусы соседних отверстий сходятся таким образом, что плоской поверхности между двумя конусами не образуется, что способствует концентрированию волокон на входе в отверстия и параллельному ориентированию их в отверстиях, при этом средняя длина волокон намного больше, чем ширина отверстий. При достижении минимального сечения (41) и увеличенного сечения отверстий (42) предупреждается их закупорка. На фиг.5 схематически показаны различные положения двух отверстий сбоку.