用于在纖維網的生產工藝中在線生產碳酸鈣的方法及反應器的制作方法

專利名稱：用于在纖維網的生產工藝中在線生產碳酸鈣的方法及反應器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于與纖維網的生產工藝相關聯的在線生產碳酸鈣(PCC)的方 法和反應器。本發明尤其涉及將PCC在線生產到纖維網的生產中使用的懸浮液中，尤其優 選地將PCC直接地在線生產到纖維漿料流中，其部分漿料流或濾液流中的一個用于纖維漿 料的生產。
背景技術：
碳酸鈣尤其由于碳酸鹽的高亮度和低成本而通常在造紙過程中用作填料和涂層 材料兩者。碳酸鈣可通過磨碎白堊、大理石或石灰石產生，據此它被稱為重質碳酸鈣(縮寫 成GCC)。產生碳酸鈣的另一種方法為化學方法，其中允許例如在鈣離子(氫氧化鈣的另一 種組分)和二氧化碳溶于水中時形成的碳酸鹽離子反應，由此形成碳酸鈣從溶液中沉淀為 晶體，晶體的形狀例如取決于反應條件。該生產方法的最終產物稱為PCC，PCC為詞語沉淀 碳酸鈣的縮寫。本發明針對PCC的生產和其尤其作為紙張的填料的用途。
傳統上，PCC的生產已經與實際的造紙分開進行。迄今，PCC已經在位于造紙廠附 近的專門的工廠(從這里，通過沿管線泵送來引送PCC漿料用于生產紙張)，或在相應的工 廠(從這里，PCC通過罐卡車運輸至位置較遠的造紙廠)中生產。通過該方法生產的PCC需 要在造紙中使用助留材料，以便使PCC緊固到纖維上，而不論以化學方式或是機械方式生 產纖維。使用助留材料自然會引起造紙的附加成本，附加成本以取得化學制品自身和如可 能由化學制品引起的沉淀問題和可再循環問題的形式。上文簡述的生產PCC的傳統方法造 成了除涉及助留材料的使用的問題之外的問題。將PCC從生產地點用罐運輸至造紙廠引起 了運輸成本，且需要使用分散劑和生物殺滅劑。添加劑的使用會影響PCC的性質，同時也增 加了取得成本和處理成本。
構建與工廠相關的單獨PCC設備是昂貴的投資，且其需要多人一天24小時的勞 動。根據現有技術的PCC設備還消耗大量新鮮水和能量。
因此，為了降低紙張的生產成本，最近已經提出了直接在在造紙廠處生產PCC的 許多提議，由此從紙張的成本結構中至少消除了 PCC的運輸成本。此外，已經注意到在纖維 懸浮液存在下的PCC的在線生產會導致PCC晶體與纖維的更好緊固，由此至少減少了對助 留材料的需要，且在一些情況下可完全地消除助留材料的使用。在此上下文中，在線生產 的意思是將PCC直接地生產成纖維網的生產中使用的懸浮液，以便不在中間儲存器中保存 PCC或懸浮液，PCC或懸浮液而是直接地用于纖維網的生產中。這里，懸浮液寬泛的意思是 將纖維或填料從各種高稠度的成分運輸至纖維網的生產中所形成的不同濾液(如，來自于 纖維再循環過濾器的任何濾液)中的各種液體。
專利申請W0-A2-2009/103854中公開了最新的且實際上是目前唯一的生產PCC的 工業適用方法。本公開內容教導了由二氧化碳和石灰乳生產PCC，以便優選通過使用噴射 混合器將二氧化碳和石灰乳非常有效地直接混合到流管中的漿料中，流管將漿料運輸至造紙機的壓頭箱中。因此，由于有效的混合，故碳酸鹽離子和鈣離子位于彼此的附近，且晶體 的形成很快。然而，關于本發明的試運行已經顯示，除纖維和目標懸浮液的其它固體顆粒之 外，碳酸鹽晶體還以碳酸鈣的典型結晶的方式沉淀到流管的表面上。碳酸鹽還沉淀到其它 固體結構上，如化學制品進料設備和混合器的各種結構。例如，此類沉淀對造紙的不利之處 在于，當作為較小的顆粒或較大的顆粒釋放時，碳酸鹽沉淀損害最終產物，例如，引起產生 的紙張上的孔和/或斑點或壓頭箱的流中的不利變化，這反映為最終產物的品質變差。另 一個可能的缺點在于，由化學制品的進料設備和/或混合設備中的碳酸鹽沉淀引起的功能 下降造成減弱混合。
然而，碳酸鈣的沉淀問題是先前本來就已知的。然而，當使用例如專利公布 EP-B1-1064427、EP-B1-1219344、F1-B-111868、F1-B-115148 和 F1-B-116473 中所述的噴 射混合器用于如上述公布W0-A2-2009/103854中所述的PCC的在線生產時，現在已經強調 了該問題。問題加重的原因在于，當噴射混合器可很快且均勻地將二氧化碳和石灰乳混合 到流中時，碳酸鈣的整個結晶反應的持續時間很短。這造成結晶相中的大量碳酸鈣同時在 流管的壁附近，以便在所述化學制品形成固體晶體時，其緊固到流管的壁上，或在廣義上， 緊固到與流管相連的任何固體結構上，而未緊固到另一種固體材料(如，纖維或填料顆粒) 上。以前，利用功率較小的混合器給送二氧化碳和石灰乳，由此化學制品花費數十秒，有時 甚至幾分鐘來與另一種反應，由此使形成在流管的內側表面上的碳酸鹽沉淀分布在流管的 基本上很長的距離上。換言之，盡管以前沉淀在引入點之后沿造紙機的短循環的整個長度 分布，通常達到數十米的長度，但現在沉淀在許多情況下僅覆蓋從二氧化碳和石灰乳的引 入處起測量的幾米或甚至更短的距離處的流管的表面。更詳細而言，沉淀在流管的表面上 的累積始于隨后引入的化學制品的引入點處，且實際上累積是在至少一種化學制品已經在 結晶反應中用盡的地點結束。由于可推測出的是，在傳統混合和使用噴射混合器混合兩者 的情況下，基本上相同量的碳酸鈣沉淀在流管的表面上，故有可能的是，使用噴射混合器時 形成的沉淀層在相同的時間周期中可能相當厚，甚至比傳統混合方法中的厚幾倍。同時，沉 淀破碎且作為碎片釋放到流中的風險增大，且由碎片引起的問題的發生率甚至可能增大。發明內容
因此，本發明的目的在于提出一種新穎的方式來在纖維網機器環境中將碳酸鈣直 接地生產到纖維網機器的產物的生產中使用的含有固體的懸浮液中或實際的纖維漿料中 或短循環的任何其它液體流中，或涉及纖維網機器的另外的液體流(如，纖維再循環過濾 器的任何濾液)中，以一種方式以便能夠減少或甚至完全消除現有技術的問題。
本發明的目的在于提供一種沒有碳酸鹽沉淀的風險的適用于碳酸鈣(即，PCC)的 所述在線生產的反應器井。
本發明的附加目的在于提供一種反應器，其為纖維網機器的上漿系統的一部分或 甚至為纖維網機器的壓頭箱的上漿管的一部分，反應器包括用于化學制品的混合系統和用 于保持反應器清潔的器件兩者，反應器的設計和操作方法制定為以便碳酸鈣的結晶反應基 本上完全發生在反應器的長度上。
本發明的另一個附加目的在于使得用于PCC的生產的反應器位于短循環的此類 位置上，在該位置處，不存在PCC碎片緊固在反應器的壁上且然后松脫的主要缺點，或在于相對于PCC的沉淀來優化反應的位置。換言之，PCC反應器可定位在短循環的此類位置處， 使得松脫進入載有PCC的懸浮液中的顆粒/碎片行進穿過至少一個分選級，以便在它們中發生的分選從懸浮液除去顆粒/碎片，以便它們不會在纖維網的生產中引起問題。還優選的是將PCC反應器定位成與運輸懸浮液的管線相連，其中PCC的沉淀對于懸浮液自身(沉淀成濾液中的微粒以用于改善其助留)或對于實際PCC的沉淀是所期望的。
一種根據本發明的優選實施例的用于纖維網機器的纖維網形成工藝的目標懸浮液的碳酸鈣的在線生產的方法，該工藝的目標懸浮液包括以下成分中的至少一種純凈漿料懸浮液(長纖維漿料、短纖維漿料、機械漿料、化學機械漿料、化學漿料、微纖維漿料、納米纖維漿料)、再循環的漿料懸浮液(再循環漿料、廢棄物、來自于纖維回收過濾器的纖維部分)、添加劑懸浮液和在運輸目標懸浮液的流管中產生的含有固體的濾液，其特征在于流管設有PCC反應器，反應器設有用于防止由PCC沉淀到反應器中或沉淀到與反應器相連的設備的表面上的趨勢引起的缺點的器件，通過使所述二氧化碳和石灰乳混合到所述目標懸浮液中且允許所述化學制品在用于形成碳酸鈣晶體的所述反應器中一起反應來將二氧化碳和石灰乳加至在反應器的內側流動的所述目標懸浮液，由此所述防止設備位于反應器中，基本上在所述化學制品在其上反應的長度上，基本上所謂的反應帶上。
一種根據本發明的優選實施例的用于將碳酸鈣在線生產到纖維網機器的纖維網形成工藝的目標懸浮液中的反應器，該工藝的目標懸浮液包括以下成分中的至少一種純凈漿料懸浮液(長纖維漿料、短纖維漿料、機械漿料、化學機械漿料、化學漿料、微纖維漿料、納米纖維漿料)、再循環的漿料懸浮液(再循環漿料、廢棄物、來自于纖維回收過濾器的纖維部分)、添加劑懸浮液和在運輸目標懸浮液的流管中產生的含有固體的濾液，其特征在于反應器設有用于保持反應器的內側表面清潔而沒有碳酸鈣 沉淀的器件，設有用于至少將二氧化碳或石灰乳引入反應器中的器件，以及設有用于至少將所述二氧化碳和石灰乳混合到目標懸浮液中的器件，由此將二氧化碳和石灰乳加入到在反應器中流動的所述目標懸浮液中，所述二氧化碳和石灰乳混合到所述目標懸浮液中且允許所述化學制品在反應器中一起反應來用于形成碳酸鈣晶體。
對于根據本發明的方法和反應器很典型的其它特征將從所附權利要求和公開本發明的最優選的實施例的以下描述中變得清楚。
本發明尤其帶來了以下優點例如當根據本發明的反應器沿縱向方向制定成與用于生產PCC的二氧化碳和石灰乳(管流速和反應時間確定反應器的長度)所需的反應時間基本上對應時，-沒有沉淀可形成或緊固到流管的表面上來降低最終產物的品質或影響其生產， 可避免清洗管以除去沉淀， 可完全避免使用各種附加化學制品或附加化學制品的使用可大為減少， 改善固體的助留， 可優化PCC在固體或纖維上的沉淀， 通過測量反應的進展而完全控制轉換， 短反應帶-反應器甚至可置于各種工藝步驟之間的流管的較短部分中， 短反應器使得有可能由比普通鋼更昂貴的材料制成反應器或用該材料涂布反應器， 控制反應器和過程的可運行性， 借助于控制系統很容易提供報告，以及 使用層析成像允許提供一定數目的各種警報，因而相當便于品質控制。


在下文中，將參照所附簡圖來更為詳細地描述根據本發明的方法和反應器及其操作，在附圖中圖1a和圖1b示意性地示出了根據本發明的優選實施例的反應器，圖2示出了根據本發明的另一個優選實施例的反應器，圖3示出了根據本發明的第三優選實施例的反應器，圖4示出了當用圖3中所示的反應器由二氧化碳和石灰乳生產碳酸鈣時隨時間變化的 PH值的變化，圖5示出了根據本發明的第四優選實施例的反應器，圖6示出了根據本發明的第五優選實施例的反應器，圖7示出了根據本發明的第六優選實施例的PCC反應器的位置，圖8示出了根據本發明的第七優選實施例的PCC反應器的位置，圖9示出了根據本發明的第八優選實施例的PCC反應器的位置，圖10示出了根據本發明的第九優選實施例的PCC反應器的位置，圖11示出了根據本發明的第十優選實施例的PCC反應器的位置， 圖12示出了根據本發明的第十一優選實施例的PCC反應器的位置，圖13示出了根據本發明的第十二優選實施例的PCC反應器的位置，圖14示出了與根據本發明的第十三優選實施例的反應器相關聯的流動連接，圖15示出了與根據本發明的第十四優選實施例的反應器相關聯的流動連接。具體實施方式

圖1a和圖1b相對示意性地示出了根據本發明的一個優選實施例的反應器10。圖1中的反應器10包括在反應器10內側離反應器的壁的內表面有一定距離處的平直的圓柱形流管12，優選為基本上在流管的中心的至少一個導電電極桿16借助于臂14緊固，在該實施例中，桿經由至少一個臂14’電性地連接到控制系統18上，控制系統18優選為包括適合的電壓源。在流管12由金屬制成(其大多數情況是如此)的情況下，電極桿16必須與流管12電性地隔離開。例如，通過將桿16的緊固臂14和緊固臂14’由非導電材料構成，或通過主要由非導電材料制成桿16且用導電材料涂布桿的適合的部分可執行這種隔離。另一個電極20布置在流管12的內表面上。類似于第一個電極，所述第二電極20電性地連接到電壓源/控制系統18上，以便可在流管12的內表面與位于管的中間的電極桿16之間造成所期望的電壓差。自然，最簡單的解決方案在于流管12由金屬制成，由此流管可以以其整體用作電極20且不需要單獨的電極。當流管12由非導電材料制成時，應當優選存在一定數目的所述第二電極20，最優選的是第二電極20既沿管12的圓周的方向又沿反應器10 的縱向方向以均勻間隔地分布。另一個備選方案為用導電材料涂布流管的內部，由此所述涂層用作電極20。
優選但不是必須連接到控制系統上的第三構件為尤其用于監測反應器10中的混合的有效性和/或反應的進展的一些類型的測量傳感器22。該傳感器例如可基于層析成像 (這里，優選為基于纖維懸浮液的導電性的層析成像測量)，但其同樣可測量漿料的PH值或 漿料的傳導率。測量傳感器的目的在于監測混合的有效性、反應的進展和/或反應器的表 面的清潔，以便如果需要的話，例如可調整引入壓力或體積流。在需要時，所述測量傳感器 和除所述傳感器之外的第二測量傳感器可布置成與電極桿16相連，由此有可能監測例如 除反應器的表面附近之外的流的中間中的反應的傳播。當需要時，測量傳感器例如可借助 于隔離材料制成的臂布置成位于離實際的電極桿有一定距離，即，在反應器的軸線的方向 上、在反應器的徑向的方向上，或在兩個方向上。
根據本發明的反應器還包括用于給送化學制品的設備。該設備的角色尤其重要， 因為在PCC的生產中，引入的化學制品的量相對較大。例如，通常需要引入鈣(如石灰 乳)，以便在將紙張漿料用作目標懸浮液時，其在纖維漿料中的濃度為大約>ig/i。在結晶 反應在較小液體體積(如，部分漿料或另一種目標懸浮液)中執行時，所述部分漿料中的 鈣的濃度自然很高，有時甚至比上述值高幾倍。在該說明書中，用語目標懸浮液的意思是 純凈漿料懸浮液(長纖維纖維漿料、短纖維漿料、機械漿料、化學機械漿料、化學漿料、微纖 維漿料、納米纖維漿料)、再循環的紙漿懸浮液(再循環的漿料、廢棄物、來自于纖維回收 過濾器的纖維部分)、添加劑懸浮液或含有固體的濾液或它們的組合。在本發明的該實施 例中，流管的壁設有說明書的前序部分中提到的至少一個噴射混合器24，優選為由Wetend Technologies Oy開發的Trumpjet 噴射混合器,借助于該噴射混合器可將二氧化碳和/ 或石灰乳較快地引入流管12中且均勻地混合到流管12中流動的目標懸浮液中。對于所述 噴射混合器的操作典型的是，基本上垂直于工藝液體的流動方向(垂直于工藝液體的流動 方向+/-30度的方向)且以相對于工藝液體(即，目標懸浮液)的流速較高的噴射速度(3 倍至12倍)來引入化學制品。噴射混合器24的形式的典型特征在于，利用引入液體來進 行二氧化碳和石灰乳的引入和混合，以便在將其混合物噴射到目標懸浮液中時使化學制品 基本上同時與引入液體相接觸。在使用噴射混合器時，二氧化碳和石灰乳的量可相對于引 入液體量極大地變化，由此有可能使用相對較大量的引入液體，因此確保了在一些情況下 甚至很少量的化學制品也較深地滲透到目標懸浮液中且均勻地混合到懸浮液中。引入的二 氧化碳和石灰乳的量優選保持為化學計量的，以便基本上所有量的化學制品在反應器中反 應，且沒有任何化學制品的殘余物保留在目標懸浮液中。噴射混合器的另一種形式的典型 特征在于待混合的至少一種化學制品和引入液體被引入到彼此中，且如果需要話，在實際 弓I入設備之前已經混合在一起。
在噴射混合器24中，從實際過程中獲得的液體、從過程附近獲得的含有固體的液 體、或填料部分或纖維懸浮液可用作引入液體。換言之，例如，待使用的液體可為清潔的水、 生水或來自于過程的渾濁濾液、清澈濾液或特別清澈的濾液。值得考慮的一個備選方案為 將目標懸浮液自身或其纖維成分或填料成分中的一種用作引入液體。例如，可通過從流管 12獲取側流來實現將目標懸浮液用作引入液體，其中在該實施例中的流為目標懸浮液，且 然后借助于泵將目標懸浮液引入噴射混合器24中。
噴射混合器24的另一個基本特征在于引入液體和二氧化碳或石灰乳的射流的速 度基本上高于流管中流動的目標懸浮液(即，工藝液體)的速度。因此，化學制品和引入液 體的射流較深地滲透到工藝液體流中，且與工藝液體流有效地混合。流速的關系可在2至20的范圍內變化，優選在3至12的范圍內變化。作為優選但非必須的是，有可能將根據本 發明的反應器10構建成以便所有導管、管線、泵和清潔器件都位于管線的內側，在由凸緣 26和凸緣28限定的長度內，由此自然可盡可能容易地執行反應器10與管線的安裝。用于 反應器的操作的基本結構解決方案為將電極桿和至少一個電極兩者定位在流管的圓周上， 以便其效果既延伸至離反應帶的上游側的一定距離，又延伸至反應帶的長度。換言之，所述 電極至少定位到與后一化學制品引入點相同的流管的直徑上，且它們沿流動方向延伸，直 到化學制品的結晶反應實際上已經結束。
在反應器中，用于引入一種化學制品或化學化合物的噴射混合器的數目主要取決 于反應器的直徑或流管的直徑。當使用Wetend Technologies Oy的標準尺寸的Trumpjet 噴射混合器時，取決于流管的直徑而需要I件至6件。
圖1a示出了一種情形，其中二氧化碳或石灰乳從噴射混合器24引入朝反應器10 內側的右側流動的目標懸浮液中，以便引入的射流幾乎立即滲透到反應器/流管的基本上 整個截面。由于通過設計成用于該目的的噴嘴噴射來進行引入，故排出的化學制品流主要 以此類小液滴或氣泡(當引入氣態二氧化碳時)，使得二氧化碳或石灰乳混合到目標懸浮 液中很快發生，實際上是立即發生。同時，在噴射混合之后，允許一起反應的化學制品以及 反應或以其它方式與化學制品協作的目標懸浮液的成分兩者都基本上立即接觸彼此。換言 之，有效地實現的噴射混合確保了反應之前針對材料傳遞所需的時間相比于傳統混合方法 是最低的。
圖1a和圖1b中所示的根據本發明的優選實施例的反應器10的壁12的清潔系 統，通過經由電壓供送/控制系統18將DC電壓引送至電極桿16和與反應器的壁12相連 的電極20來使現有的碳酸鈣沉淀溶解且防止形成新的碳酸鈣沉淀，以便電極桿16用作陰 極，而反應器的壁12用作陽極。當壁12為陽極時，鄰近壁12的液體的pH值減小至明顯酸 性的范圍，減小至小于6，優選減小為小于5，最優選為減小至2到3的值，因此防止碳酸鹽 緊固到壁12上。實際上，由于它們會在較低pH下溶解在液相中，故甚至不允許碳酸鹽晶體 與壁接觸。自然，碳酸鹽在所述表面附近的PH較高時具有沉淀到用作陰極的電極桿的表面 上的趨勢。由所述沉淀趨勢引起的缺點容易通過對控制系統18編程來改變系統的極性而 消除，由此以前沉淀在用作陰極的表面上的碳酸鹽很快溶解于形成在現在用作陽極的電極 附近的酸性液體中。最容易的控制方法為對控制系統編程來以一定間隔(從秒至分或小時 的一部分)改變極性以用于保持兩個電極清潔。控制極性變化的另一種方式為使用來自于 過程中的控制脈沖。例如，有可能監測陰極與陽極之間的電壓變化，由此電壓中的一定程度 的增大實際上意味著一定深度的沉淀層(用作隔離的層)。因此，可校準控制系統來在一定 勢差下改變系統的極性。對應地，當所述勢差已經降低回其初始水平時或當勢差不再變化 時，控制系統使極性回到初始狀態。
圖2示出了用于將根據本發明的另一個優選實施例的反應器布置到流管中的解 決方案。在圖中的解決方案中，反應器定位在兩個管彎頭32和34之間，以便電極桿16可 通過其端部支承在管彎頭上，且支承成僅在需要時通過臂14布置支承，通過在反應器的中 間部分的一個臂布置，或通過沿電極桿16的一定數目的臂布置。在該實施例中，位于反應 器的反應帶中的電極桿的支承臂14優選為完全由碳酸鹽顆粒不會緊固到其上的材料制成 或至少涂布有該材料。在圖中的實施例中，當電極桿16延伸至反應器的管彎頭34的外側時，電極桿可直接連結到控制單元上，而不需要經由支承臂將導體引送至反應器內側的電極桿。在此情況下，電極桿16與流管(S卩，反應器10)隔離開，由此反應器自身的壁可用作第二電極。反應器的其它部分、設備和操作與圖1對應。如果期望確保電極桿上的電極和管的表面盡可能最佳地操作，則位于管彎頭的區域上的電極桿的部分/多個部分可涂布有隔離材料。因此，電極桿的電性表面與管的表面的距離沿桿的全長是恒定的，且因此兩個電極表面附近的pH值也一致。
圖3示出了根據本發明的第三優選實施例的反應器。圖3中的反應器為與如圖1中的反應器大部分相同的類型，但這里的反應器在流管的兩個連續圓周上設有兩個噴射混合器或混合器站(在基本上相同的反應器圓周上的混合相同化學制品的一定數目的混合器)24’和24’’。借助于所述混合器24’和24’’，有可能確保比以前更有效、更快和更均勻地將二氧化碳和石灰乳引入和混合到流動的目標懸浮液中。實際上，噴射混合器24’ 和24’’定位成以便至少一個混合器24’位于反應器的第一圓周30上，而至少一個混合器 24’’對應地位于反應器的第二圓周31上，在混合器24’的圓周之后有一定距離。混合器圓周30和混合器圓周31之間的距離尤其取決于反應器中的漿料的流速、化學制品的引入順序、二氧化碳和/或石灰乳和引入液體的引入速度、所述氣體/液體的體積流、反應器的直徑、噴射噴嘴的構造，這僅提到了少數參數。然而，圓周30和圓周31之間的距離優選為大約O. 05米至3米，更優選為O.1米至I米。
根據圖3的反應器(即，具有兩個連續的噴射混合器/噴射混合器站的反應器) 例如在PCC的在線生產中使用，以便從第一圓周30上的第一噴射混合器24’或一系列混合器24’引入和混合二氧化碳，而從第二圓周31上的第二噴射混合器24’ ’或一系列混合器24’’引入石灰乳。自然，所述化學制品的引入還可以以相反的順序布置，即，首先是石灰乳(Ca (OH)2),而然后是二氧化碳(CO2)。還有可能將所述混合器站以交錯方式位于流管的相同圓周上，由此同時地實現化學制品的引入和混合或可利用相同混合器站引入兩種化學制品。在我們的測試中，我們已經注意 到，在沒有任何類型的清潔系統或抗緊固系統的情況下，相當多的PCC層很快地緊固到通向壓頭箱(B卩，反應器10)的流管的壁上，引起了上述問題。PCC具有緊固到噴射混合器24’’的末梢部分(噴嘴)上的對應趨勢，除了增大除去較大PCC顆粒的風險之外，這還逐漸地既使化學制品從噴嘴的引入退化，又逐漸地使引入的射流的滲透和混合的均勻性退化。
當生產PCC的根據圖3的測試反應器設有也根據圖3的電動清潔系統時，即，電極桿16借助于臂14和臂14’在中心緊固到反應器上，反應器的內表面在測試運行的整個持續時間內保持光亮，換言之，該系統可完全防止碳酸鹽沉淀到流管的表面上。圖3示出了一種構造解決方案，其中電極桿16基本上延伸至與第一化學制品噴射混合器24’相同的直徑(圓周30)。然而，在大多數情況，電極桿從將第二化學制品引入流動方向的噴射混合器24’’的直徑(圓周31)延伸就足夠。然而，當安排清潔系統時，應當注意的是碳酸鈣還自然地趨于緊固到支承電極桿16的臂14和臂14’上。這可通過至少兩種方法防止，即， 通過由碳酸鹽晶體不會緊固到其上的材料制造臂或通過將臂布置在反應帶的外側，另一方面，其中在第一上游臂的位置處到目前為止還不存在結晶相中的碳酸鈣，而另一方面，在第二下游臂的位置處，碳酸鹽晶體不再為能夠緊固的非穩定形式。
因此，可借助于在線方法直接地在通向造紙機的壓頭箱的過程管中進行將用作用于造紙的填料的碳酸鈣沉淀到目標懸浮液中。在用于所述目的的反應器中，優選需要用于引入二氧化碳和石灰乳兩者的噴射混合器或混合器站。自然，還有可能的是，已經在前一階段中已將一種化學制品引入目標懸浮液中，甚至有可能通過使用另一種類型的混合器。然而，這里至少隨后引入的化學制品的噴射混合使得PCC(即，沉淀碳酸鈣)的結晶有可能在過程管中的很短距離處發生。換言之，通過參看圖1a且假定在反應器10之前已經將化學制品(Ca(OH)2)和0)2中的一種已引入且足夠均勻地混合到目標懸浮液中，或通過參看圖3 且假定首先從混合器24’已引入二氧化碳和石灰乳且然后從混合器24’’引入二氧化碳或石灰乳，PCC的實際結晶反應實際上可在隨后的化學制品的引入點之后立即開始。
圖4中的曲線示出了當利用圖3中所示的反應器使碳酸鈣沉淀到目標懸浮液中時，目標懸浮液的PH值(垂直軸線)隨時間(水平軸線，按秒計)的變化。在該圖中示意性地示出的結晶過程中，首先將二氧化碳引入目標懸浮液(在軸線的原點處)中，由此目標懸浮液的PH值從大約7. 5的中性pH略微下降，這取決于引入的二氧化碳的量和引入二氧化碳與引入石灰乳之間的時間。在開始引入和混合石灰乳之后，目標懸浮液的PH值立即開始增大，且實際上其達到11至12的范圍的其最大值，一旦化學制品在結晶反應中用盡，則從此其很快地回到大約7. 5的范圍。在測試中，以彼此成化學數量關系引入的化學制品在小于兩秒內耗盡，甚至在小于大約一點五秒內耗盡。針對此類快速結晶反應的要求在于，當使用正確地執行的噴射混合(至少對于隨后引入的化學制品，優選為對于兩者)時，化學制品/多種化學制品的混合基本上完成，且形成在目標懸浮液中的Ca2+和C032_離子很快地發現彼此且反應來形成碳酸鈣晶體。由于反應的總持續時間很短，故形成的碳酸鹽晶體的尺寸分布很均勻。根據一些估計，如上文已經簡要陳述的那樣，對于這種PCC的生產反應典型的是剛好在碳酸鹽晶體的結晶反應之后，碳酸鹽晶體處于此相，換言之，在變成方解石之前處于非穩定的晶體形式，使得它們實際上趨于緊固到任何適合的固體顆粒或位于附近的表面上。在目標懸浮液中，此類顆粒包括纖維、各種細微固體顆粒、填料顆粒和其它碳酸鹽晶體。自然，流管的壁和位于流管中的其它物體(如，引入和混合器件的噴嘴，等)的壁也是用于緊固碳酸鹽晶體的良好基底，由此有沉淀形成在流管的表面上。換言之，當晶體形 式非穩定時，碳酸鹽沉淀僅形成在流管的壁和其它結構的壁上，由此在本發明的一些優選實施例中，流管實際上可通過防止非穩定的碳酸鹽沉淀到如上文所述的流管的表面上來保持完全清潔。
引入二氧化碳和石灰乳時，隨著結晶反應的進展且尤其在結晶反應結束時，pH值的上述較強變化借助于測量上述PH值的傳感器提供了追蹤反應進展的可能性。如果傳感器22如圖1a和圖3中所示那樣位于電極桿的另一個端部的水平上，S卩，在反應器的端部的水平上，則由傳感器22測量的pH值應當處于與引入第一化學制品以前大致相同的級別上， 以避免沉淀進一步形成在管的表面上。因此，在借助于如此定位的傳感器測量的PH值相當高的情況下，應當改變化學制品的引入參數/混合參數來改善化學制品的混合效率。自然， 可存在沿反應器的長度的一定數目的此類pH傳感器(在反應器的壁上或在電極桿上，或在兩者上)，由此pH值的變化給出結晶反應的進展的清楚顯示。
一種解決方案為，其中測量到達反應器的反應帶中的懸浮液的pH值的傳感器位于反應器中的上游，由此控制系統接收關于到達反應器中的懸浮液的PH值的最新數據。實際上，此類傳感器應當位于首先引入的化學制品的上游，以便得到纖維懸浮液的PH值而不受化學制品的影響。當通過在流動計量控制下引入化學制品而保持該傳感器之后引入反應 器中的二氧化碳的石灰乳的關系為化學計量的時，如果期望的話，有可能借助于提供的pH 傳感器來追蹤碳酸鹽的結晶反應的進展。有可能在反應器的端部處相應地確保結晶反應 已經結束。這很容易通過將反應器的端部處的PH值與反應器之前測得的pH值相比較來驗 證。如果值相似，則化學制品已經以它們全部反應，且不再有碳酸鹽沉淀到管的表面上或位 于管中的結構的表面上的風險。
在圖5中所示的本發明的第四優選實施例中，事實上存在兩種單獨地適用的解決 方案。首先，附圖示出了根據本發明的反應器怎樣還可設有機械混合器40，機械混合器40 之后，相對較緊地存在已經在前述實施例中示出的具有電極桿16和臂14的清潔器件。換 言之，如先前實施例中已經描述那樣，例如有可能通過噴射來經由反應器10的壁引入待混 合的一種或多種化學制品，但現在是在混合器40附近引入，由此混合器改善了已經通過噴 射開始的混合。然而，圖5將怎樣從軸的孔44經由混合器40的軸管42將化學制品引入至 過程管(即，反應器10)示為第二備選方案，由此機械混合器40將化學制品進一步混合到 流中。此外，當然有可能經由兩個混合器軸(單獨的軸向和/或徑向的引入管)且從布置 在流管的壁上的導管或噴射噴嘴將化學制品帶入目標懸浮液中，換言之，通過一種或多種 的上述引入方法將化學制品帶入目標懸浮液中。
如從上文所述的本發明的其中一個優選實施例清楚的那樣，本發明涉及一種在線 混合反應器，其中二氧化碳和石灰乳被引入和混合到目標懸浮液中，且其中允許這些與彼 此反應，以便避免反應中形成的碳酸鈣晶體沉淀在反應器的各種表面上，包括混合器的表 面。本發明的目的在于將反應器的結構及其功能制定為以便實際上整個反應有時間沿反應 器的長度進展。因此，主要將電極桿的有效長度計算為反應器的長度。換言之，目的在于將 電極桿沿目標懸浮液的流動方向延伸至過程管中的某一長度，以便在電極桿的后一端部處 實際上不再有與彼此反應的物質。如還從上述實施例清楚的那樣，有效且均勻的混合導致 較快的物質傳遞和較快的反應，所以混合的調整可對反應器的所需長度具有影響。
盡管在上文中已經將電極桿描述為在中心安裝在流管/反應器中，但在一些情況 下，還有可能將其安裝在相對于反應器的軸線傾斜的位置上。當反應器/流管產生管彎頭， 然而在管彎頭中反應也進行時，此類解決方案尤其是可能的。在此情況下，有可能將在中心 延伸的電極桿布置在管路彎頭的兩側上的流管的平直部分上，其中也平直的電極桿在管路 彎頭中的平直部分之間，電極桿自然優選為安裝成以便其對管路彎頭的區域的清潔的影響 盡可能最好。尤其是用較寬的流管的情況下，可能需要使用一定數目的平行電極桿。因此， 有可能使得確保將要保持清潔的表面的附近中的液體的PH值在所期望的范圍內。
圖6很示意性地示出了作為本發明的第五優選實施例的執行碳酸鈣的結晶反應 的另一方式，以便不允許碳酸鹽附接到定位在反應帶上的任何表面上。該另一種方法在于 圍繞流管12布置永磁體或電磁體50。例如，美國專利5，725，778和5，738，766中公開了此 類設備。永磁體形成磁場，磁場的方向和強度是恒定的。例如，有可能通過使電導體52圍 繞流管12卷繞且將電流引送到由此形成的線圈中來結合流管布置電磁體50。通過借助于 控制單元18改變電流的大小、方向和/或頻率，就可如所期望那樣改變形成的磁場的方向 和強度。此外，有可能隨著不同形狀的波動來將電流引送至電磁體50的線圈中。然而，不 論借助于永磁體或者電磁體來創造磁場，操作原理總是相同的。通過流管內側的磁體來感生出電場。為了能夠使用所述電場，管中流動的懸浮液必須包含離子，在此情況下是鈣離子 和它們的反離子(碳酸鹽離子或碳酸氫鹽離子)。電場通過與電場相關的它們自身的電荷 引起要按需要引送在其范圍內的離子。僅在流管中的有限長度處存在電場且尤其是電場的 方向的變化使由流攜帶的離子轉向，因為離子趨于根據電場的變化被引送，最終導致離子 鍵的釋放，其中離子與彼此自由地反應且自由地形成碳酸鈣晶體。換言之，電場且尤其是電 場的方向的變化會加速離子的相互化學反應，因為離子的方向的連續變化有助于它們在懸 浮液中的均勻混合。此外，形成的碳酸鈣晶體剛好處于此種相，使得晶體不可附接到流管的 表面上且形成沉淀，或如果晶體形成沉淀，則晶體很軟，以便晶體剛好攜帶在具有適合的流 速的流中。
管理碳酸鈣的結晶反應以便不允許碳酸鹽附接到位于反應帶中的任何表面上的 自身不同的第三方式是，如已經結合電極桿的支承臂提到的那樣，由碳酸鈣晶體不會緊固 到其上的此類材料生產此類件(即，流管和位于流管內側的結構兩者)。聚酰胺可作為此類 材料的實例被提到。其它可能的涂層或制造材料包括PE樹脂、各種聚氨基甲酸酯、各種氟 化物，如Tef Ion 、蠟、硅樹脂和環氧樹脂。此外，可考慮各種彈性橡膠狀化合物，包括合成橡 膠或天然橡膠，其中EPDM(乙撐丙二烯單體)可作為實例被提到。此外，利用表面形態(主 要是通過使用所謂的納米表面)可實現類似的結果。
在下文中，參照圖7至圖14論述了 PCC反應器在短循環中的各種備選放置位置。 將PCC直接生產到流至纖維網機器的壓頭箱的纖維漿料中是以前已知的。該方法具有其自 身的缺點，如目標懸浮液為纖維漿料的全部，由此不可相對于某些部分漿料或懸浮液產生 PCC的沉淀。另一個缺點在于，如在任何部分過程中那樣，可發生在PCC的沉淀中的任何擾 動都針對直接流動用于生產的工藝流。因此，在大多數情況下，大多數情況中的擾動都會直 接地影響生產。
因此，以下的圖7至圖14中所示的所有解決方案都涉及將PCC反應器定位成側 流，由此其另一方面有可能將PCC僅沉淀到目標懸浮液中，以產生更多優點，或另一方面可 隔離擾動不會對生產有任何影響。
圖7示意性地示出了根據本發明的第六優選實施例的設備。在圖中的設備中，PCC 反應器10已經從通向纖維網機器的管線62移動至與網下白水槽(wire pit) 66相連的其 自身的管線64。例如，將濾液60從纖維網機器收集到網下白水槽中。在圖中所示的實施例 中，將高稠度的漿料68 (即，實際上是針對目標懸浮液的生產所需的所有的漿料成分，成分 包括長纖維漿料、短纖維漿料、機械漿料、化學機械漿料、化學漿料、微纖維漿料、納米纖維 漿料、再循環漿料、廢棄物、微粒和來自于纖維回收過濾器的纖維部分，它們中的各種均還 為一種或多種類型)引送到稀釋泵/混合泵70，其中高稠度的漿料從大約3%至5%的其初 始稠度稀釋至所述稠度與大約O. 5%至1. 8%，優選為O. 5%至2. 5%的范圍的壓頭箱稠度之 間，其中液體來自于網下白水槽。將該中間稀釋漿料弓I送到PCC反應器10中，其中通過優 選使用噴射混合器/多個噴射混合器將二氧化碳和石灰乳引入漿料中，且其中PCC如上述 專利文獻中所述那樣從二氧化碳和石灰乳在纖維和其它固體上結晶。沿管線64將中間稀 釋的載有PCC的漿料進一步引送至網下白水槽66，其中使用稀釋泵/混合泵72將載有PCC 的漿料稀釋至壓頭箱稠度或其附近，此后將漿料引送至通向纖維網機器PM的管線62。換 言之，即使目標懸浮液為被引送至纖維網機器的纖維漿料，PCC的生產也在單獨的循環中發生。
圖8為根據本發明的第七優選實施例的設備的簡圖。類似于圖7，在該圖中的設備 中，PCC反應器10已經從通向纖維網機器的管線62移動至與網下白水槽66相連的其自身 的管線64。在該圖中所示的實施例中，一個或多個高稠度漿料部分或成分78或填料成分， 而非如圖7中的所有高稠度漿料，被引送至稀釋泵/混合器泵70，其中使用來自于網下白水 槽66的液體將所述高稠度漿料部分78從大約3%至5%的其初始稠度稀釋至該稠度與O. 5% 至1. 8%，優選為O. 5%至2. 5%的壓頭箱稠度之間。將該中間稀釋漿料部分引送到的PCC反 應器10中，其中如上述專利申請中所述那樣，PCC從石灰乳和二氧化碳沉淀到纖維的表面 上。沿管線64將載有PCC的中間稀釋漿料又引送至網下白水槽66，其中使借助于稀釋泵/ 混合泵72將載有PCC的漿料和使與其接觸的高稠度漿料的其余部分88與載有PCC的漿料 相混合，且稀釋至壓頭箱稠度或其附近，且被引送至通向纖維網機器PM的管線62。
圖9為根據本發明的第八優選實施例的設備的簡圖。類似于圖7和圖8，在該圖 中的設備中，PCC反應器10已經從通向纖維網機器的管線62移動至與網下白水槽66相連 的其自身的管線64。在該圖的實施例中，再循環泵70至少僅將濾液60泵送回網下白水槽 66，濾液從纖維網機器經由PCC反應器10被引送至網下白水槽66。換言之，PCC沉淀到主 要包括細纖維材料和填料兩者的濾液中的固體上。在該圖的實施例中，所述載有PCC的濾 液用于借助于稀釋泵/混合泵72將高稠度漿料68 (即，實際上是針對目標懸浮液的生產所 需的所有漿料成分，這些尤其包括長纖維漿料、短纖維漿料、機械漿料、化學機械漿料、化學 漿料、微纖維漿料、納米纖維漿料、再循環漿料、廢棄物、微粒和來自于纖維回收過濾器的纖 維部分，其中的各種均可為一個或多個類型)稀釋至壓頭箱稠度或其附近，此后將漿料引 送至通向纖維網機器PM的管線62。
圖10為根據本發明的第九優選實施例的設備的簡圖。在圖10的實施例中，略微 更詳細地描述了纖維網機器的上漿系統，以便描述使用一個渦流分離器的渦流清潔站80。 因此，在所述上漿系統中，借助于引入泵72將從纖維網機器60到達網下白水槽66的濾液 稀釋至壓頭箱稠度，且經由vc站80 (如果上漿系統不包括vc站，則有時也直接地)將濾液 泵送至氣體分離槽83 (所謂的除氣器)，從氣體分離槽將沒有氣體的目標懸浮液引送至纖 維網機器PM。借助于溢流保持氣體分離槽82的表面高度恒定，以便從槽除去的作為溢流 的目標懸浮液沿管線84回到過程中。在圖10中的實施例中，這種返回溢流在高稠度的漿 料68中實現，以便用所述溢流懸浮液稀釋所有的高稠度的漿料。僅在所述稀釋之后將溢流 和高稠度漿料的稀釋混合物引送至與網下白水槽66相連的引入泵72，將與網下白水槽相 連的漿料稀釋至壓頭箱稠度或其附近。
圖11為根據本發明的第十優選實施例的設備的簡圖。在該實施例中，纖維網機器 的上漿系統在圖10中示出以便描述使用一個渦流分離器的渦流清潔站80。因此，在所述上 漿系統中，借助于引入泵72將從纖維網機器60到達網下白水槽66的濾液稀釋至壓頭箱稠 度，且經由vc站80 (如果上漿系統不包括vc站，則有時也直接地)將濾液泵送至氣體分離 槽82 (所謂的除氣器)，從氣體分離槽將沒有氣體的目標懸浮液引送至纖維網機器PM。借 助于溢流保持氣體分離槽82的表面高度恒定，以便從槽除去的作為溢流的目標懸浮液沿 管線84回到過程中。在圖11中的實施例中，這種返回溢流在高稠度漿料中實現，以便用所 述溢流懸浮液稀釋高稠度漿料78的一種或多種纖維成分或填料成分。僅在所述稀釋之后將溢流和高稠度漿料成分的稀釋混合物78引送至與網下白水槽66相連的引入泵72，將高稠度成分88的其余部分帶至泵72，將與其相連的漿料稀釋至壓頭箱稠度或其附近。
圖12為根據本發明的第十一優選實施例的設備的簡圖。該圖比前圖更為詳細地示出了纖維網機器的上漿系統。例如，已經提議的是，用泵72將包括各種高稠度成分68且結合網下白水槽66稀釋的目標懸浮液泵送至渦流清潔站80，在此情況下，渦流清潔站80由三個級92，94和96構成，但級的數目實際上可甚至更大。將接收物(即，渦流清潔站的第一級92的溢流)直接引送至纖維網機器或如圖中所示，引送至氣體分離槽82 (除氣器)， 將基本上沒有氣體的部分從氣體分離槽82引送至纖維網機器PM，且在連接網下白水槽66 的大多數情況下，在保持氣體分離槽82中的恒定表面水平的溢流壁上除去的目標懸浮液的部分沿管線84回到泵72的引入點。借助于泵98，將渦流清潔站80的第一級92的廢棄物(即，底流)引送至vc站的第二級94。通常，還存在從網下白水槽66通向泵98的稀釋液體管線100。在本發明的該實施例中，PCC反應器10位于vc站80的第二級94的給送口處。在第二 vc級94中(即，在PCC結晶且沉淀到固體上之后)，目標懸浮液分成兩部分， 從該處沿管線102將溢流引送至通常與網下白水槽66相連的泵72的引入點，從該處將其經由vc站80的第一級92和氣體分離槽82運輸至纖維網機器PM。通過泵104沿管線196 將vc站80的第二級94的廢棄物(即，底流)引送至vc站的第三級96，通常用從網下白水槽66沿管線108到達的網下水稀釋廢棄物。通常將vc站的第三級96的接收物沿管線 110送至vc站的第二級94的引入點，即，實際上在本發明的該實施例中，除vc站的第一級的廢棄物外，PCC也沉淀到第三級的接收物上。
該實施例的其中 一個優點，實際上也是以下實施例的其中一個優點，在于在PCC 的結晶期間PCC沉淀到實際的反應器或隨后的管線上，然后沉淀時常且然后作為較大顆粒釋放的情況下，已經在vc站的第二級94中將顆粒分成了廢棄物，且它們不會影響纖維網的生產。
圖13為根據本發明的第十二優選實施例的設備的簡圖。與圖12相似，該圖進一步更詳細地示出了纖維網機器的上漿系統。例如，已經提議的是，用泵72將包括各種高稠度成分68且結合網下白水槽66稀釋的目標懸浮液泵送至渦流清潔站80，在此情況下，渦流清潔站80由三個級92，94和96構成，但級的數目實際上可甚至更大。將接收物(即，渦流清潔站的第一級92的溢流)直接引送至纖維網機器或如圖中所示，引送至氣體分離槽82 (除氣器)，將基本上沒有氣體的部分從氣體分離槽82引送至纖維網機器PM，且在結合網下白水槽66的大多數情況下，在保持氣體分離槽82中的恒定表面水平的溢流壁上除去的目標懸浮液的部分沿管線84回到泵72的引入點，泵72將目標懸浮物朝vc站泵送。借助于泵 98，將渦流清潔站80的第一級92的廢棄物(B卩，底流)引送至vc站80的第二級94。通常，還存在從網下白水槽66通向泵98的稀釋液體管線100。在第二 vc級94中，目標懸浮液分成兩部分，從該處，沿管線102將接收物(即，溢流)引送至通常與網下白水槽66相連的引入泵72的給送口，從該處將其經由vc站80的第一級92和氣體分離槽82運輸至纖維網機器PM。通過泵104沿管線196將vc站80的第二級94的廢棄物(B卩，底流)引送至 vc站80的第三級96，通常用從網下白水槽66沿管線108到達的網下水稀釋廢棄物。在該實施例中，PCC反應器10位于vc站80的第三級96的引入點中，以便首先沿管線110將反應器10中產生且在vc站的級中接收的PCC運輸至vc站80的第二級94的引入點的泵98的入口側，然后從第二級沿管線102至引入泵72，且從該處進一步至氣體分離槽82，且最 后至纖維網機器PM。
圖14中所示的布置還可作為本發明的又一個(第十三)實施例被提到，該布置在 其它方面為與圖12中的實施例類似的類型，但這里并未將氣體分離槽82的溢流引送至與 網下白水槽66相連的泵72，而是改為將其引送至vc站80的第二級94的引入泵98。換言 之，溢流可單獨地或能結合從網下白水槽66沿管線100獲得的網下水使用，用于調整第一 級92的廢棄物和vc設備的第三級96的接收物的稠度，以便適應PCC反應器10。來自于白 水過濾器的濾液也可用于所述稠度調整。
最后，圖15示出了作為本發明的第十四實施例的解決方案，其用于防止PCC反應 器中的PCC沉淀的不利影響。所述解決方案基于使用(至少)兩個并聯反應器10’和 10’ ’，以便主要是僅其中一個反應器在實際生產中使用，同時另一個正在清潔。可將其此執 行以便各個反應器10’，10’ ’均通過閥(未示出)連接到管線64上，以便反應器可連接到 PCC的生產中且在期望時與其斷開。換言之，根據有利的附加實施例，當PCC的生產從一個 反應器變化至另一個時，第一反應器的閥(引入閥和放出閥)關閉，而同時開啟第二反應器 的閥，由此目的自然在于實現穿過反應器10’和10’’的恒定體積流。對應地從其自身的閥 (未示出)調整引入反應器10’和10’’中的化學制品流，以便保持PCC濃度均勻/如所期 望那樣保持在要形成的懸浮液中。當PCC的生產已經完全轉移至第二反應器且第一反應器 與PCC的生產循環64斷開時，將適當強度的酸性溶液引入第一反應器中來用于快速地溶解 附接到反應器壁和化學制品引入器件的壁上的PCC。可通過試驗或通過使用適合的電學方 法(層析成像、分層的PCC上的電阻等)來確定上述清潔次序的頻率。取決于應用，通常需 要以范圍從幾天到幾星期的間隔清潔反應器。
關于以上第十四實施例應當注意的是，即使使用的成對反應器10’，10’’示出為 正好在纖維網機器的上漿系統中的某一位置上，但其可定位在單個PCC反應器也可定位在 該處的過程中的任何地點。
最后，應當注意的是，上文僅公開了最優選的實施例中的一些。因此，很明顯本發 明不限于上述實施例，而是本發明可以以許多方式應用于在通過所附權利要求限定的范圍 內。例如，很明顯結合本發明的各種實施例使用的目標懸浮液的定義僅應當理解為實例。 因此很明顯，由于本發明的目的為在纖維網機器的短循環中在線生產PCC，故化學制品的引 入且因此還有PCC的生產可除漿料自身外，直接地或間接地在漿料的生產中使用的任何部 分或懸浮液中執行。因此，可引入二氧化碳和石灰乳，且所以可將PCC生產在纖維部分(例 如，長纖維漿料、短纖維漿料、機械漿料、化學漿料、再循環漿料，微粒)或填料部分(例如， TiO2)或纖維濾液中。來自于實際纖維網機器(網下/壓制區段)的各種濾液、來自于纖維 回收過濾器的渾濁濾液和清澈濾液，以及引入各種稀釋目標(如，壓頭箱)中的濾液可作為 濾液的實例被提到。例如，還可將化學制品引入渦流清潔站的步驟中，渦流清潔站的溢流被 引進到漿料中。因此，上文使用的用語〃流管〃也必須不但要理解為用于漿料朝造紙機的壓 頭箱的流動導管，還要理解為用于所述部分漿料、懸浮液、成分或部分的流動導管，在導管 中將它們朝紙張的最終生產上引送。還要理解的是，即使將網下白水槽在以上的圖7至圖 15中示為傳統圓柱形槽，但也可以在以由較寬面積的淺容器和從容器離開的溢流管形成的 新穎類型的網下白水槽中執行根據本發明的PCC的生產。因此，有利的是以所有白水體積或幾乎所有白水體積在所述網下白水槽的出口管中執行PCC的生產。
還要注意的是，即使在上文中已經以一些背景提到了纖維漿料的生產中使用的纖 維漿料、其部分漿料和其它懸浮液和濾液，但目標懸浮液的意思是在用于纖維網的生產中 使用的纖維成分的各種生產步驟中以一種方式或其它方式使用的所有種類的懸浮液。因 此，除普通造紙機之外，本發明例如還涉及各種棉紙機和紙板機。如果期望的話且如果技術 上可行的話，結合各種實施例公開的特征還可結合本發明的范圍內的其它實施例使用，和/ 或不同組件可由所公開的特征組合。
權利要求
1.一種用于將碳酸鈣在線生產到纖維網機器的纖維網形成工藝的目標懸浮液中的方法，所述纖維網形成工藝的目標懸浮液包括以下成分中的至少一種純凈漿料懸浮液(長纖維漿料、短纖維漿料、機械漿料、化學機械漿料、化學漿料、微纖維漿料、納米纖維漿料)、再循環的漿料懸浮液(再循環漿料、廢棄物、來自于纖維回收過濾器的纖維部分)、添加劑懸浮液和含有固體的濾液，碳酸鈣在運輸所述目標懸浮液的流管中生產，其特征在于，所述流管設有PCC反應器(10，10’，10〃)，所述反應器(10，10’，10")設有設備，所述設備用于防止由PCC沉淀到所述反應器(10，10’，10")中或沉淀到與所述反應器相連的設備的表面上的趨勢引起的缺點，通過使二氧化碳和石灰乳混合到所述目標懸浮液中來將所述二氧化碳和所述石灰乳加至在所述反應器(10，10’，10")內側流動的所述目標懸浮液，且允許所述化學制品在所述反應器(10，10’，10")中一起反應以用于形成碳酸鈣晶體，由此所述防止設備位于所述反應器(10，10’，10")中，基本上在所述化學制品在其上反應的長度上，基本上在所謂的反應帶上。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，至少一種所述化學制品二氧化碳和石灰乳，使用至少一個噴射混合器(24，24’，24’ ’)引入所述反應器(10，10’，10")。
3.根據權利要求1或權利要求2所述的方法，其特征在于，至少一個電極桿(16)布置在所述反應器(10，10’，10")的內側，以及相對于所述電極桿(16)隔離開的至少一個電極(20)布置在所述反應器(10，10’，10〃)的內表面上，以便所述電極桿(16)基本上延伸至所述反應器(10，10’，10〃)的反應帶的整個長度上。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，將電流引送至所述電極(16和20)，以便所述電極桿(16)形成陰極且所述至少一個電極(20)形成陽極，由此形成在所述陽極附近的低PH的所述帶防止沉淀形成在所述反應器(10，10’，10")的內表面上。
5.根據權利要求3或權利要求4所述的方法，其特征在于，控制系統(18)布置成用以改變所述成對電極(16，20)的極性，用于保持所述電極桿(16)清潔。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述控制系統(18)基于預設定時器改變極性。
7.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，當所述電極桿(16)與所述至少一個電極(20)之間的所述電壓超過參考值時，所述控制系統(18)改變極性。
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，當所述電極桿(16)與所述至少一個電極(20)之間的所述電壓回到所述參考值時，所述控制系統(18)將極性改變回到所述初始狀態。
9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，永磁體或電磁體(50)布置在所述反應器(10，10’，10〃)的外側。
10.根據權利要求1或權利要求所述9的方法，其特征在于，通過將連接到所述控制系統(18)上的電導體(52)圍繞所述反應器(10，10’，10〃)卷繞來將線圈(50)布置在所述反應器(10，10，，10")的外表面上。
11.根據權利要求10所述的方法，其特征在于，由所述線圈(50)形成的所述磁場的方向或強度借助于所述控制系統(18)改變。
12.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，借助于一個或多個pH傳感器、傳導率傳感器或借助于層析成像來監測所述結晶反應的傳播。
13.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，反應器(10，10’，10")制造或提供成使得所述反應帶的整個長度為所述碳酸鈣晶體不會緊固到其上的材料。
14.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，反應器由兩個類似的并聯連接的反應器(10’ ,10")形成，其中主要僅一個反應器用于在一定時間來生產PCC。
15.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，含有固體的濾液(60)作為來自于所述網下白水槽￠6)的目標懸浮液，所述濾液從所述纖維網機器PM引送至該處，由此所述載有PCC的目標懸浮液回到所述網下白水槽(66)。
16.根據權利要求15所述的方法，其特征在于，以下的至少一種被稀釋純凈漿料懸浮液(長纖維漿料、短纖維漿料、機械漿料、化學機械漿料、化學漿料、微纖維漿料、納米纖維漿料)、再循環的漿料懸浮液(再循環漿料、廢棄物、來自于纖維回收過濾器的纖維部分)、添加劑懸浮液和與所述網下白水槽￠6)相連的含有固體的濾液，其中含有固體的濾液(60)來自于所述纖維網機器PM以用于形成目標懸浮液，PCC沉淀到所述目標懸浮液中且載有PCC的目標懸浮液回到所述網下白水槽￠6)以用于進一步稀釋到適用于所述生產工藝的稠度。
17.根據權利要求15或權利要求16所述的方法，其特征在于，以下的至少一種加入到所述載有PCC的目標懸浮液中純凈漿料懸浮液(長纖維漿料、短纖維漿料、機械漿料、化學機械漿料、化學漿料、微纖維漿料、納米纖維漿料)、再循環的漿料懸浮液(再循環漿料、廢棄物、來自于纖維回收過濾器的纖維部分)、用于形成纖維漿料的添加劑懸浮液。
18.一種用于將碳酸鈣在線生產到纖維網機器的纖維網形成工藝的目標懸浮液中的反應器，所述纖維網形成工藝的目標懸浮液包括以下成分中的至少一種純凈漿料懸浮液(長纖維漿料、短纖維漿料、機械漿料、化學機械漿料、化學漿料、微纖維漿料、納米纖維漿料)、再循環的漿料懸浮液(再循環漿料、廢棄物、來自于纖維回收過濾器的纖維部分)、添加劑懸浮液和含有固體的濾液，其特征在于，所述反應器(10，10’，10")設有用于保持所述反應器(10，10’，10")的內側表面清潔而沒有碳酸鈣沉淀的器件(14，14’，16，18，20，50，52)、設有用于至少將二氧化碳或石灰乳引入所述反應器(10，10’，10")中的器件(24，24’，24")，以及設有用于至少將所述二氧化碳和石灰乳混合到所述目標懸浮液中的器件(24，24’，24"，40)，由此二氧化碳和石灰乳加入到在所述反應器(10，10’，10")中流動的所述目標懸浮液中，所述二氧化碳和所述石灰乳混合到所述目標懸浮液中，且允許所述化學制品在所述反應器(10，10’，10")中一起反應來用于形成碳酸鈣晶體。
19.根據權利要求18所述的反應器，其特征在于，用于保持所述表面清潔的所述器件包括布置在所述反應器(10)的內側離所述反應器(10)的壁有一定距離的至少一個電極桿(16)、位于所述反應器(10)的壁的表面上的至少一個其它電極(20)，以及用于控制用于清潔所述表面的所述器件的器件(18)。
20.根據權利要求19所述的反應器，其特征在于，用于清潔所述表面的所述控制器件(18)包括電源和控制系統。
21.根據權利要求19或權利要求20所述的反應器，其特征在于，所述電極桿(16)通過臂(14，14’)支承在所述反應器(10)的壁上。
22.根據權利要求19或權利要求21所述的反應器，其特征在于，所述電極桿(16)與用作所述反應器(10)的所述流管(12)隔離開。
23.根據權利要求19至權利要求22中任一項所述的反應器，其特征在于，所述電極桿(16)在所述反應器(10)中基本上沿中心布置。
24.根據權利要求18至權利要求23中任一項所述的反應器，其特征在于，所述二氧化碳或石灰乳引入器件(24，24’，24")同時地用作用于將所述二氧化碳或所述石灰乳混合到所述目標懸浮液中的設備。
25.根據權利要求24所述的反應器，其特征在于，所述二氧化碳或所述石灰乳的引入和混合器件(24，24’，24")為噴射混合器。
26.根據權利要求18至權利要求25中任一項所述的反應器，其特征在于，所述二氧化碳或所述石灰乳的引入器件為沿中心布置在所述反應器(10)中的管(42)，所述管(42)的端部設有用于二氧化碳或石灰乳的至少一個開口(44)。
27.根據權利要求26所述的反應器，其特征在于，所述管(42)同時地用作用于所述機械混合器(40)的所述軸。
28.根據權利要求18所述的反應器，其特征在于，用于清潔所述表面的所述器件為圍繞所述反應器(10)布置的永磁體或電磁體(50)。
29.根據權利要求28所述的反應器，其特征在于，所述電磁體(50)由圍繞所述反應器(10)卷繞且連接到控制系統(18)上的電導體(52)形成。
30.根據權利要求18至權利要求29中任一項所述的反應器，其特征在于，所述反應器(10)設有至少一個測量設備(22)，借助于所述測量設備(22)有可能監測、控制或調整例如所述反應器(10)中的結晶反應的傳播。
31.根據權利要求30所述的反應器，其特征在于，設在所述反應器(10)中的所述至少一個測量設備(22)為層析成像設備、測量所述pH值的傳感器或測量所述電導率的傳感器。
32.根據權利要求30所述的反應器，其特征在于，兩個傳感器布置在所述反應器的內側用于測量所述PH值，其中一個傳感器位于任一種化學制品的引入點之前的所述反應器(10)中，而另一個位于所述反應帶的端點中或位于其后。
33.根據權利要求18所述的反應器，其特征在于，所述反應器(10)由所述碳酸鈣晶體不會緊固到其上的材料制成或涂布有所述材料。
34.根據權利要求18至權利要求33中任一項所述的反應器，其特征在于，用于保持所述反應器(10)清潔的所述設備定位在所述后一種化學制品的引入點的下游的所述反應器(10)的內側，且所述設備基本上延伸至所述反應帶的整個長度。
35.根據權利要求18所述的方法，其特征在于，反應器由兩個類似的并聯連接的反應器(10’ ,10")構成，其中主要僅一個反應器用于在一定時間來生產PCC。
36.根據權利要求18至權利要求35中任一項所述的反應器，其特征在于，所述PCC反應器(10，10’，10")定位成與專用反應器循環(10，64)中的所述網下白水槽(66)相連，所述反應器循環(10，64)從所述網下白水槽(66)開始且在所述網下白水槽(66)結束。
37.根據權利要求36所述的反應器，其特征在于，所述反應器循環(10，64)還包括泵(70)，借助于所述泵(70)使以下的至少一種在所述反應器循環(10，64)中循環純凈漿料懸浮液(長纖維漿料、短纖維漿料、機械漿料、化學機械漿料、化學漿料、微纖維漿料、納米纖維漿料)、再循環的漿料懸浮液(再循環漿料、廢棄物、來自于纖維回收過濾器的纖維部分)、添加劑懸浮液和含有固體的濾液。
38.根據權利要求36或權利要求37所述反應器，其特征在于，所述反應器循環(10,64)在朝所述纖維網機器泵送纖維漿料的所述泵(72)處結束，所述泵布置成與所述網下白水槽(66)相連。
全文摘要
本發明涉及一種用于將碳酸鈣在線生產到目標懸浮液流中的方法和反應器。根據本發明的方法和反應器適用于將石灰乳和二氧化碳引入和混合到目標懸浮液流中，以便不允許在它們反應期間形成的碳酸鈣晶體沉淀到反應器(10)的壁(12)上，因為反應器設有用于防止碳酸鹽晶體附接到位于反應帶中的結構的表面上的器件(16,18,20)。
文檔編號D21H17/70GK103025957SQ201180023333
公開日2013年4月3日 申請日期2011年3月9日 優先權日2010年3月10日
發明者O.英波拉, E.庫卡馬基, J.馬圖拉, P.索利斯馬 申請人:芬歐匯川集團公司, 韋坦德科技公司