專利名稱：與纖維網(wǎng)制造工藝相關(guān)的使填料結(jié)晶的方法,和纖維網(wǎng)制造機(jī)的漿料上網(wǎng)系統(tǒng)的制作方法
與纖維網(wǎng)制造工藝相關(guān)的使填料結(jié)晶的方法，和纖維網(wǎng)制 造機(jī)的漿料上網(wǎng)系統(tǒng)上述發(fā)明的目的是與纖維網(wǎng)制造工藝(fiber web process)相關(guān)聯(lián)的使填料(尤 其碳酸鈣)結(jié)晶的方法，和纖維網(wǎng)制造機(jī)(fiber web machine)的漿料上網(wǎng)系統(tǒng)(approach system)。本發(fā)明尤其涉及與造紙機(jī)工藝相關(guān)聯(lián)的在紙和紙板的生產(chǎn)中用作填料的PCC的 連續(xù)生產(chǎn)方法。碳酸鈣通常同時(shí)作為填料和涂料用于造紙中，這歸因于諸如碳酸酯的高亮度和它 的優(yōu)惠價(jià)格之類的因素。碳酸鈣可以通過(guò)研磨白堊、大理石或石灰石來(lái)生產(chǎn)，據(jù)此它被稱為 重質(zhì)碳酸鈣，通?？s寫(xiě)為GCC(重質(zhì)碳酸鈣)。生產(chǎn)碳酸鈣的另一種途徑是化學(xué)方法，其中， 例如，作為氫氧化鈣的第二組分存在的鈣離子與當(dāng)將二氧化碳溶于水中時(shí)所獲得的碳酸根 離子進(jìn)行反應(yīng)，因此所得碳酸鈣是作為晶體從溶液中沉淀而成，它的形狀取決于反應(yīng)條件。 該生產(chǎn)方法的最終產(chǎn)品是由名稱PCC來(lái)提及，它是沉淀碳酸鈣的縮寫(xiě)。本發(fā)明集中于PCC 的生產(chǎn)和它在紙張中作為填料的特定應(yīng)用。PCC生產(chǎn)在傳統(tǒng)上是與實(shí)際的紙生產(chǎn)分開(kāi)進(jìn)行的。迄今，PCC已經(jīng)在與造紙廠靠近 的其本身單獨(dú)的工廠(從這里，PCC淤漿通過(guò)管路(piping)被泵輸送到造紙廠)中或在類 似的工廠(從這里，PCC淤漿通過(guò)罐卡車運(yùn)輸至造紙廠)中生產(chǎn)。由該方法生產(chǎn)的PCC需 要在紙生產(chǎn)中使用助留劑，這樣PCC能夠粘合于纖維，不論它們是否以化學(xué)上或機(jī)械方式 生產(chǎn)的纖維素纖維。生產(chǎn)PCC的以上簡(jiǎn)述的普通方式除了涉及到與助留劑的使用有關(guān)的早 已提到的問(wèn)題之外還涉及其它問(wèn)題。PCC被罐卡車從化工廠運(yùn)送到造紙廠會(huì)引起運(yùn)輸費(fèi)用 并且需要分散劑和生物殺傷劑的使用。這些添加劑的使用降低了 PCC的性能。與工廠相關(guān)的單獨(dú)PCC設(shè)備的建造是高花費(fèi)的投資并且需要許多的晝夜不停的 單獨(dú)工作。PCC設(shè)備還消耗大量的新鮮水和能量。因此，為了降低紙張的生產(chǎn)成本，最近已經(jīng)提出了直接在造紙廠生產(chǎn)PCC的許多 不同建議，因此從造紙成本結(jié)構(gòu)中至少消除了PCC的運(yùn)輸費(fèi)用。也已經(jīng)注意到，在纖維懸浮 液的存在下PCC的生產(chǎn)會(huì)導(dǎo)致PCC晶體對(duì)纖維的提高的粘合性，因此至少減少了對(duì)助留劑 的需要，并且有時(shí)它們的使用甚至可以完全地被避免。下面的敘述討論致力于與造紙相關(guān) 聯(lián)的PCC生產(chǎn)的幾篇專利文件。W0-A1-0107365討論普通的PCC生產(chǎn)方法。一般而言，該方法設(shè)想含有鈣離子的 懸浮液的形成，其中鈣同時(shí)以溶解離子形式和作為不溶性固體形式而存在。該懸浮液被提 供給正壓力反應(yīng)器中，在其中引入氣體二氧化碳，并且反應(yīng)器的內(nèi)容物被連續(xù)地混合。因 此，二氧化碳和水的反應(yīng)產(chǎn)生碳酸根離子，后者進(jìn)一步與鈣離子反應(yīng)產(chǎn)生碳酸鈣。該方法 是根據(jù)PH值按照間歇型模式來(lái)進(jìn)行的。在初始階段中，即，在進(jìn)給二氧化碳之前，在反應(yīng)器 中存在的懸浮液的PH值粗略地高于12。繼續(xù)將二氧化碳輸入到反應(yīng)器中，直到pH下降到 6. 5-7. 5的水平，然后PCC懸浮液被泵送通過(guò)絲網(wǎng)而進(jìn)入到用于該造紙工藝的儲(chǔ)罐中。來(lái)源于以上一般性描述的方法中的鈣離子可以是氧化鈣或氫氧化鈣。該文件解釋 了生石灰(CaO)如何通過(guò)火車、卡車或氣壓管路從局部料倉(cāng)運(yùn)輸?shù)絇CC裝置。生石灰在消 石灰器中通過(guò)選礦用水來(lái)消解，以便形成氫氧化鈣。如果需要的話，可以添加蒸汽，以便確保正常的反應(yīng)溫度。從消石灰器(slacker)獲得的石灰乳被泵抽通過(guò)絲網(wǎng)，其中大尺寸的 顆粒被除去，并且進(jìn)入到上述反應(yīng)器中。除CO2作為純液體被引入該方法中外，以可利用的 方式提純的任何合適煙道氣可以用作被加入到反應(yīng)器中的二氧化碳的來(lái)源。W0-Al-9935333,W0-Al-9945202 和 W0-A1-0047817 討論了對(duì)于著眼于酸性紙材生 產(chǎn)的情況而言重質(zhì)碳酸鈣或PCC的保護(hù)。這些文件假定碳酸鈣在堿性條件下是相對(duì)穩(wěn)定 的，并且該低pH(粗略地8和更低)傾向于使碳酸鈣分解成鈣離子和碳酸根離子，這樣該 懸浮液釋放二氧化碳，二氧化碳的形成顯著表現(xiàn)為漿料(stock)起沫。根據(jù)該文件，已經(jīng)指 出通過(guò)使用二氧化碳，不論處于氣態(tài)形式或溶于水中，碳酸鈣可以被穩(wěn)定化，使得紙材生 產(chǎn)的PH可以降低至在6. 5-7. 5范圍內(nèi)，但沒(méi)有碳酸鈣分解的風(fēng)險(xiǎn)。US專利A-5，223，090公開(kāi)了利用原始紙漿纖維的親水性質(zhì)在造紙廠中發(fā)生的PCC 在纖維中的沉淀，這通過(guò)以下來(lái)實(shí)現(xiàn)首先讓原始紙漿與石灰乳接觸，然后讓具有40-95% 的水含量的該懸浮液與氣態(tài)或液態(tài)試劑(二氧化碳)在增壓罐中在劇烈攪拌下進(jìn)行接觸， 以便使填料粒子沉淀在該纖維中和尤其在纖維的內(nèi)腔(Iimen)中。作為混合器的備選，公 開(kāi)了加壓的紙漿研磨機(jī)。US專利A-5，262，006討論了造紙工藝，其中在含有回用纖維(recycled fiber)的 或含有廢料(reject)的懸浮液中有硫酸鈣或石膏，它用作在紙涂料中的原材料。該文件的 目的是將回用燒石膏的至少一部分轉(zhuǎn)化成碳酸鈣。這可通過(guò)將堿金屬碳酸鹽或碳酸銨供應(yīng) 到該懸浮液中來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，碳酸根或碳酸氫根離子被供應(yīng)到造紙漿料中以形成PCC，這引 起碳酸鈣在纖維中的沉淀。該碳酸根離子進(jìn)而可以按照已知的方式通過(guò)首先供應(yīng)石灰乳到 懸浮液中和然后供應(yīng)二氧化碳到該懸浮液中，來(lái)從石灰乳和二氧化碳生產(chǎn)。相關(guān)的纖維懸 浮液或者原樣使用，或者與造紙用的其它纖維素組分混合。US-A-5, 558，782，US-A-5, 733，461，US-A-5, 830，364 和 EP-A1-0658606 描述一種 方法，其中堿土金屬碳酸鹽在造紙濾液中沉淀，因此，碳酸鹽粘附于該濾液微粒上，它可能 更容易使用。事實(shí)上，該文件教導(dǎo)了如何首先將石灰乳和然后將二氧化碳加入到濾液中，其 中所形成的PCC在濾液微粒中沉淀。在PCC的沉淀之后，含有PCC的微粒作為稠厚級(jí)分與 沉淀物分離，它與另一種填料一起供應(yīng)以便添加到所生產(chǎn)的紙張中，或由PCC沉淀所得到 的濾液本身供應(yīng)到造紙中以便用作填料或涂料顏料。US專利A-5，665，205討論了旨在改進(jìn)在造紙中使用的回用纖維的亮度和純度的 一些方法。它假設(shè)碳酸鈣(氧化鈣或氫氧化鈣)和二氧化碳在15-80°C的溫度下添加到 以0. 1-5%的稠度在混合反應(yīng)器中存在的回用纖維中，該二氧化碳和石灰乳摩爾比率在 0.1-10之間變化。通過(guò)改變反應(yīng)條件，碳酸鈣晶體的尺寸和形狀可以加以控制。同樣地，通 過(guò)改變化學(xué)品進(jìn)料順序，反應(yīng)PH可以被控制。US-A-5, 679，220從稍有不同的角度討論了早已描述的方法(US_A_5，665，205)。 在該文件中，懸浮液是從造紙纖維組分形成的，該懸浮液的稠度，按以上所述，是低于5 %。 石灰乳是在單獨(dú)的容器中從氫氧化鈣或類似物形成的。纖維懸浮液和石灰乳通過(guò)剪切力 來(lái)劇烈混合，據(jù)此，靜態(tài)混合器認(rèn)為足以產(chǎn)生該剪切力，雖然泵和其它混合器也可以考慮使 用，(然后)與氣體試劑在附屬物流動(dòng)反應(yīng)器中混合，憑此碳酸鈣沉淀在該纖維中。純二氧 化碳或煙道氣或從類似來(lái)源活動(dòng)的二氧化碳能夠用作氣體試劑。該文件建議，石灰乳和二 氧化碳根據(jù)反應(yīng)器條件(主要是PH)按照不通的安排被供應(yīng)到管式反應(yīng)器中是所希望的。二氧化碳例如在許多不同的步驟中按劑量加入到反應(yīng)器中。US-A-5, 731，080和US_A_5，824，364尤其討論該纖維懸浮液的碳酸鈣的沉淀，該 懸浮液含有豐富量的微原纖維。這些微原纖維被認(rèn)為存在于天然或研磨過(guò)的纖維中。在該 文件中所描述的方法中，纖維懸浮液是以0. 1-30%的稠度供應(yīng)到間歇型混合反應(yīng)器中，后 者也接收石灰乳。優(yōu)選，在反應(yīng)器中懸浮液的稠度粗略地是2.5%。當(dāng)反應(yīng)器溫度已經(jīng)穩(wěn) 定時(shí)啟動(dòng)劇烈混合，據(jù)此，二氧化碳被加入到反應(yīng)器中，所形成的PCC晶體沉淀在纖維表面 上。添加PCC的纖維懸浮液能夠以常規(guī)纖維懸浮液添加的方式用于造紙中。US-A1-20050045288討論了漂白的機(jī)械紙漿和它的生產(chǎn)，要求機(jī)械紙漿的泛黃特 性不影響最終產(chǎn)品。其目的是機(jī)械紙漿纖維用PCC的最佳涂覆。在該文件中描述的紙漿的 主要特征是它已經(jīng)被研磨，使得該纖維表面充分地原纖化。在根據(jù)該文件的方法中，石灰乳 借助于輕的機(jī)械攪拌作用被添加到纖維懸浮液中，然后混合物的稠度被調(diào)節(jié)到低于10%， 優(yōu)選至約2. 5%。隨后，氣體二氧化碳被添加到稀釋的懸浮液中，維持比先前更強(qiáng)烈的機(jī)械 攪拌，直到全部的石灰乳已經(jīng)轉(zhuǎn)變成碳酸鈣為止，碳酸鈣沉淀在該纖維中。以上所述的混合 方法主要涉及在特殊容器中以間歇型模式進(jìn)行的混合。根據(jù)這一文件，混合也可以作為包 括管式反應(yīng)器的連續(xù)方法來(lái)進(jìn)行，該管式反應(yīng)器含有必要量的靜態(tài)混合器。混合例如這樣 進(jìn)行，使得石灰乳被加入到在管路中流動(dòng)的纖維懸浮液中，然后通過(guò)靜態(tài)混合器與漿料混 合。隨后，二氧化碳從一個(gè)或多個(gè)相繼的點(diǎn)上加入到物料流中，據(jù)此，在每一個(gè)加料點(diǎn)進(jìn)行 靜態(tài)混合。按以上所述的方式生產(chǎn)的漿料用作造紙中的一種組分。W0-A1-9942657討論了造紙機(jī)濾液的處置，要求濾液分成兩個(gè)級(jí)分(fraction)。 在分級(jí)之后，石灰乳被混入光亮的濾液中，然后將二氧化碳混入含有微粒和纖維的級(jí)分中。 這兩種級(jí)分同時(shí)供應(yīng)到結(jié)晶反應(yīng)器中，它也接收造紙的一些纖維組分，并且它的操作可以 是連續(xù)的或間歇型的。在該文件中公開(kāi)的技術(shù)方案中，將要進(jìn)入到含造紙機(jī)濾液微粒和纖 維的級(jí)分中的碳酸鈣當(dāng)用二氧化碳處理時(shí)轉(zhuǎn)化成碳酸氫鈣，溶于濾液中，然后如果需要的 話，從濾液中分離出固體物。任選地，碳酸氫鈣可以重新沉淀為碳酸鈣(PCC)。W0-A1-0112899討論了礦物型填料對(duì)纖維素懸浮液的粘附。在該文件中公開(kāi)的造 紙方法使用含有堿金屬和/或堿土金屬碳酸鹽、碳酸氫鹽或硅酸鹽的纖維素纖維懸浮液。 在這一方法中，礦物氫氧化物被添加到纖維懸浮液中，所形成的礦物填料碳酸鹽可以沉淀 在該纖維中。碳酸鹽的沉淀是基于采用鈉離子。該文件提到在循環(huán)纖維方法中獲得的懸浮 液作為鈉離子源，其中鈉作為碳酸氫鹽或在造紙漿料中自然存在的鈉或從地下水獲得的鈉 而存在。在任何情況下，鈉離子在造紙機(jī)中的水循環(huán)中流動(dòng)。當(dāng)例如氫氧化鈣被加入到含 鈉離子和碳酸氫根離子的纖維懸浮液中，形成碳酸鈣和碳酸鈉。碳酸鈉隨后進(jìn)一步與氫氧 化鈣反應(yīng)，因此形成碳酸鈣和氫氧化鈉。所得碳酸鈣按照已知的方式沉淀在纖維懸浮液的 纖維中。當(dāng)該沉淀反應(yīng)已經(jīng)完成時(shí)，造紙漿料被攜帶至造紙機(jī)，其中二氧化碳被加入到所獲 得的沉淀物以控制PH值，因此，在沉淀反應(yīng)中作為副產(chǎn)物獲得的氫氧化鈉最初轉(zhuǎn)化成碳酸 鈉，然后當(dāng)與二氧化碳和水反應(yīng)時(shí)進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成碳酸氫鈉，據(jù)此該濾液隨時(shí)再循環(huán)到紙張 生產(chǎn)中。W0-A1-02066735討論了從紙纖維和碳酸鈣制造紙張的方法。為了解決在該文件 中所聲稱的問(wèn)題，碳酸氫鈣和/或二氧化碳和氫氧化鈣的水溶液被混合以便作為球霰石 (vaterite)晶體的形式沉淀出碳酸鈣，隨后立即添加紙纖維，據(jù)此該球霰石晶體轉(zhuǎn)化成粘附于纖維上的方解石晶體。以這種方式形成的造紙用的漿料可以供應(yīng)到造紙機(jī)中以便生產(chǎn) 紙。W0-A1-03033815引用以上所述的文件并且討論了由纖維素纖維和與造紙方法相 關(guān)聯(lián)所生產(chǎn)的PCC組成的纖維素產(chǎn)品。根據(jù)這一文件，這里所述的方法讓PCC沉積在任何 纖維表面上，在纖維的內(nèi)部和外部(表面)。該文件描述一些不同的PCC沉淀備選方案。在第一個(gè)所提到的備選方案中，碳酸鈣和二氧化碳在第一個(gè)混合器中與纖維懸浮 液混合，該懸浮液在進(jìn)入該工藝中時(shí)的稠度是3-6%，使得二氧化碳完全地溶于該懸浮液 中。隨后，氫氧化鈣與懸浮液混合，然后該懸浮液在第二個(gè)混合器中混合，據(jù)此所形成的碳 酸鈣沉淀在該纖維中。在第二個(gè)備選方案中，由碳酸鈣和二氧化碳組成的混合物在第一個(gè)混合器中混 合，據(jù)此二氧化碳完全地溶解，和碳酸鈣的至少一部分轉(zhuǎn)化成碳酸氫鈣。最終，混合物從第 一個(gè)混合器加入到第二個(gè)混合器中，纖維懸浮液和氫氧化鈣也供應(yīng)到其中，據(jù)此所形成的 碳酸鈣沉淀在該纖維中。
在第三個(gè)備選方案中，碳酸鈣和二氧化碳彼此混合，然后與纖維懸浮液一起供應(yīng) 到第一個(gè)混合器中。這在實(shí)踐中意味著碳酸氫鈣溶液與纖維懸浮液混合。在第一個(gè)混合器 之后，氫氧化鈣與纖維懸浮液混合并且該懸浮液供應(yīng)到第二個(gè)混合器中，在其中形成碳酸 鈣，碳酸鈣沉淀在該纖維中。在第四個(gè)備選方案中，PCC沉淀在短纖維級(jí)分中并提供給混合罐，其中該短纖維級(jí) 分被混合到長(zhǎng)纖維級(jí)分中。以及，在第五個(gè)備選方案中，PCC沉淀在短纖維紙漿中，并且隨后該短纖維級(jí)分提 供給多層造紙機(jī)網(wǎng)前箱(headbox)，據(jù)此，例如可以生產(chǎn)出產(chǎn)品，該產(chǎn)品的中間層是短纖維 級(jí)分和表面層是含短纖維或含填料的級(jí)分。W0-A1-0200999討論造紙工藝，其中原始紙漿被添加到至少含有短纖維紙漿和/ 或填料的物料流中。該混合物被增稠和提供給特殊反應(yīng)器中，其中鈣和碳酸根離子被添加 到混合物中，該離子來(lái)源于例如石灰乳和二氧化碳。含有短纖維材料和/或填料的該物料 流可以是，例如，來(lái)自造紙機(jī)網(wǎng)部的濾液。作為其它短纖維源，可提到在研磨之前和之后的 硬木和軟木的各種化學(xué)品和機(jī)械原始紙漿類型，合成紙漿，以及再循環(huán)纖維和廢料。根據(jù)在 該文件中描述的一個(gè)實(shí)施方案，PCC在纖維中的沉淀是在放入管流(pipe flow)中的靜態(tài) 混合器中進(jìn)行的，在其中提供以上所述的含短纖維/填料的紙漿和原始紙漿、稀釋水和石 灰乳的混合物，因此懸浮液的稠度是在1-3. 5%范圍內(nèi)。在第一個(gè)靜態(tài)混合器之后，二氧化 碳被加入到物料流中，它與懸浮液在第二個(gè)靜態(tài)混合器中混合。從生石灰獲得的添加PCC 的懸浮液在中間罐中貯存，該懸浮液從中以稀釋的形式添加到造紙機(jī)中。EP-B1-835343和W0-A1-03035979討論含填料的化學(xué)紙漿的生產(chǎn)。它基于通過(guò) 將填料(已經(jīng)有PCC沉淀在其中)與化學(xué)紙漿混合來(lái)生產(chǎn)所需的化學(xué)紙漿。該填料是 通過(guò)磨細(xì)化學(xué)紙漿或機(jī)械紙漿，使得生產(chǎn)出所謂的短纖絨(noil)原纖維而獲得的，它的 Bauer-McNett值是大約P100。碳酸鈣與含有短纖絨原纖維的該紙漿混合，據(jù)此，該紙漿與 化學(xué)紙漿混合，然后混合物在干燥后被分配到造紙廠。W0-A1-02097189討論造紙機(jī)的含鈣的濾液，要求鈣離子不能在造紙的水循環(huán)中聚 集。這一目的在實(shí)現(xiàn)之后應(yīng)使得在沒(méi)有使用氧化鈣或氫氧化鈣的情況下濾液的PH提高到至少9的值。隨后，二氧化碳與工業(yè)用水混合，它使得大部分的鈣離子作為碳酸鈣而沉淀，從而可以從該工藝中除去。W0-A1-2005005726討論從造紙漿料生產(chǎn)紙張的方法，通過(guò)采用石灰乳和二氧化碳 在特殊混合設(shè)備中讓PCC沉淀到該貯備料中。W0-A1-2005033403討論從底物和沉淀在其中的堿土金屬碳酸鹽形成的填料組合 物。該底物可以是，例如，含有纖維和/或微粒的造紙機(jī)濾液，或甚至長(zhǎng)纖維原始紙漿。在 該填料生產(chǎn)方法中，固體首先從石灰乳中除去，在此之后石灰乳與底物摻混，然后利用二氧 化碳讓PCC從混合物中沉淀。W0-A1-2005044728描述僅僅PCC的的生產(chǎn)但沒(méi)有它在纖維中的沉淀或通過(guò)將它 沉淀在正引導(dǎo)至造紙機(jī)的纖維流中。該文件描述了如何生產(chǎn)石灰乳和過(guò)篩脫除固體，然后 是在洗滌器和冷卻器中煙道氣的處置，然后兩者都被輸送至在約1-7巴的壓力下的碳酸化 步驟，在其中生產(chǎn)PCC。如果需要的話，已在其中沉淀了 PCC的紙漿也可輸送至碳酸化步驟， 隨后填充了 PCC的紙漿可以輸送至造紙機(jī)。W0-A1-2005061386討論P(yáng)CC的生產(chǎn)，但是該目的是提高晶體尺寸和減少特征性表 面積。它基于石灰乳和懸浮液的混合物，它在幾個(gè)接連的混合反應(yīng)器中被二氧化碳所碳酸 化以實(shí)現(xiàn)該目的。該懸浮液可以是從造紙機(jī)獲得的濾液，或另一種合適的固體，或含有原始 的或再循環(huán)的纖維的懸浮液。從該方法得到的最終產(chǎn)品能夠，例如，與其它填料和添加劑， 以及不同的纖維懸浮液，一起用于紙生產(chǎn)中。換句話說(shuō)，現(xiàn)有技術(shù)教導(dǎo)了如何處置造紙機(jī)濾液以使得PCC沉淀在固體中，不論 它們是纖維型或其它顆粒狀材料如填料，這樣固體可以更容易地與該濾液分離，或使得該 固體可以被利用，例如，作為造紙?zhí)盍?。還有已知的一些文件，其中PCC沉淀到造紙的級(jí)分中，然后其原樣被輸送到造紙 機(jī)，或被輸送到混合罐中與其它級(jí)分混合，然后被輸送至造紙機(jī)。PCC沉淀到含纖維的懸浮液中常常根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)文件來(lái)進(jìn)行，這樣鈣離子分布在 懸浮液中，例如借助于石灰乳，然后該懸浮液用化學(xué)品(通常二氧化碳)處理，以釋放或形 成碳離子。因此，形成了碳酸鈣晶體，它粘附于纖維上，和具體地說(shuō)，粘附于不規(guī)則物和原纖 維的表面上。典型地，采用該方法，使得石灰乳和僅僅在此之后二氧化碳與含纖維的懸浮液
混合ο在一些文件中建議的另一種選擇是所謂的碳酸氫鹽方法。在該方法中，二氧化碳 與含有碳酸鈣或其它合適碳酸鹽的液體/濾液/懸浮液混合，據(jù)此該碳酸鹽轉(zhuǎn)化成碳酸氫 鹽。當(dāng)鈣或適合該目的的其它氫氧化物例如石灰乳被添加到溶液/懸浮液中時(shí)，在氫氧化 物和碳酸氫鹽的反應(yīng)中形成碳酸鹽。然而，普通方法和碳酸氫鹽方法具有他們本身的缺點(diǎn)。該碳酸氫鹽方法需要至少 一些形式的鈉的使用，它決不總是在沒(méi)有單獨(dú)添加的情況下存在于造紙漿料中。我們的理 解是，在實(shí)踐中在該碳酸氫鹽方法中遇到與在下面討論的常規(guī)方法中相同的問(wèn)題。我們認(rèn) 為，其中石灰乳和僅僅在其之后二氧化碳首先與可采用的液體或懸浮液混合的普通方法不 能按照在更高要求的產(chǎn)品的生產(chǎn)中所需要的最佳方式來(lái)控制碳酸鹽晶體的形成。此外，當(dāng) 試圖在沒(méi)有單獨(dú)、持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的副循環(huán)(side circulation)的情況下讓PCC直接在造紙 機(jī)短循環(huán)中沉淀時(shí)，該沉淀方法的速率不一定是足夠的。
我們認(rèn)為，在該方法中沉淀反應(yīng)的緩慢速率是由化學(xué)品被混合的方式所引起的。 嘗試在管內(nèi)流動(dòng)的介質(zhì)中進(jìn)行PCC的沉淀的現(xiàn)有技術(shù)解決方案公開(kāi)道，純粹的管流或在管 中布置的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)混合器足以引起足夠好的混合作用。然而，最終結(jié)果是，由這些方法進(jìn) 行的PCC生產(chǎn)使得它不易用于一般的銷售或用于造紙廠。例如，在以上提及的現(xiàn)有技術(shù)文件US-A-5，679，220中，它描述了二氧化碳被排入 到管式混合器中使得在管中流動(dòng)的纖維懸浮液掃略正進(jìn)入到管中的二氧化碳，并且該管流 本身將二氧化碳作為小氣泡與該漿料混合。在該US文件的試驗(yàn)設(shè)備中，其中流管(flow pipe)的直徑是在半英寸和六英寸之間，需要約一分鐘到兩分鐘的反應(yīng)時(shí)間，這對(duì)于造紙機(jī) 短循環(huán)而言完全是太長(zhǎng)時(shí)間，其中在管中漿料的流動(dòng)速率粗略地是3-6m/s。在根據(jù)該US文 件的混合方法中，當(dāng)二氧化碳掠過(guò)該物料流時(shí)在實(shí)踐中遇到下列情況。在添加二氧化碳的 時(shí)間點(diǎn)之后，最初形成均勻的氣體尾流，它慢慢地打斷成氣泡，而該氣泡逐漸地進(jìn)一步破裂 成小氣泡。然而，在輸入二氧化碳后的很長(zhǎng)時(shí)間，占優(yōu)勢(shì)的是這樣一種狀況其中僅僅少部 分的懸浮液液體能夠立即與該二氧化碳?xì)馀菹嗷プ饔谩＿@一部分的液體立即被二氧化碳飽 和，導(dǎo)致二氧化碳的緩慢溶解，因?yàn)樵摎馀荼仨氝M(jìn)一步在懸浮液中攜帶以便遇到還沒(méi)有被 二氧化碳飽和的液體。正如早已簡(jiǎn)單提及的那樣，以上所述的緩慢混合導(dǎo)致該P(yáng)CC晶體的不均勻尺寸分 布，因?yàn)樵谡麄€(gè)混合階段和直至至少一種的化學(xué)品已經(jīng)完全消耗為止，現(xiàn)有的PCC晶體會(huì) 生長(zhǎng)和形成新晶體。此外，在合適的流動(dòng)條件下，PCC也會(huì)沉淀在流動(dòng)通道或類似通道的璧 上，或沉淀在其它的固定結(jié)構(gòu)上。這自然通過(guò)以下事實(shí)來(lái)協(xié)助結(jié)晶反應(yīng)會(huì)延長(zhǎng)，據(jù)此容易 結(jié)晶的遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)(far-away structures) 變得可利用。在實(shí)踐中，這些問(wèn)題能夠通過(guò)設(shè)法安排足夠短的化學(xué)品混合時(shí)間(尤其反應(yīng)時(shí) 間)來(lái)解決。在實(shí)踐中這例如意味著，當(dāng)最佳均勻分散的PCC是所希望的時(shí)，二氧化碳溶于 該液體或懸浮液流中時(shí)，和只有當(dāng)二氧化碳的幾乎完全溶解所需要的時(shí)間已到期時(shí)，石灰 乳才與該物料流混合并按照相對(duì)于二氧化碳的至少幾乎化學(xué)計(jì)量用量輸入。并且，與在這 種情況下同樣地，石灰乳盡可能快速和均勻地混合，結(jié)晶反應(yīng)在整個(gè)液體中開(kāi)始和均勻進(jìn) 行，這樣晶體生長(zhǎng)是均勻的和反應(yīng)迅速地進(jìn)展，直到完成為止。法國(guó)專利申請(qǐng)F(tuán)R-A1-2 821 094描述了將PCC作為球霰石晶體沉淀在漿料中并集 中于解決由不穩(wěn)定的球霰石所引起的問(wèn)題。換句話說(shuō)，眾所周知的是，球霰石是碳酸鈣的最 不穩(wěn)定的晶形，它傾向于迅速地轉(zhuǎn)化成方解石和霰石。因?yàn)樵撐募纳暾?qǐng)人相信，球霰石在 最終產(chǎn)品中的存在提供了具有尤其良好性能的最終產(chǎn)品，因此開(kāi)發(fā)一種方法，其中球霰石 在足夠晚的階段中形成以便使之持續(xù)到最終產(chǎn)品為止。確保晶體的產(chǎn)生足夠晚地發(fā)生的唯 一途徑是在該后期中加入碳酸鈣的另一種源材料以使得在所希望的階段中形成碳酸鹽晶 體。在這種情況下，該申請(qǐng)人決定盡可能靠近造紙機(jī)網(wǎng)前箱來(lái)進(jìn)給石灰乳。當(dāng)石灰乳進(jìn)給 時(shí)，該文件在許多不同背景下使用術(shù)語(yǔ)“緊接著在成網(wǎng)之前”。該文件的說(shuō)明書(shū)的倒數(shù)第二 個(gè)句子聲稱，當(dāng)漿料進(jìn)入到造紙機(jī)的成網(wǎng)區(qū)域中時(shí)，石灰乳在該時(shí)間點(diǎn)之前的低于十秒被 進(jìn)給。換句話說(shuō)，碳酸化反應(yīng)在十秒鐘內(nèi)進(jìn)行到終點(diǎn)，然后該漿料穿過(guò)該網(wǎng)前箱到達(dá)造紙機(jī) 網(wǎng)部(wire section)。該申請(qǐng)人因此似乎認(rèn)為可以進(jìn)行該沉淀或結(jié)晶反應(yīng)而在造紙機(jī)網(wǎng)前 箱的管路中沒(méi)有問(wèn)題。然而研究表明，通過(guò)使用混合器以在該專利文件的那時(shí)期進(jìn)給可利用的石灰乳，該較晚的石灰乳進(jìn)給很可能是在造紙機(jī)中主要運(yùn)行問(wèn)題的原因。最明顯和嚴(yán)重的問(wèn)題似乎 是在網(wǎng)前箱管中的沉淀，這立即地危害到成網(wǎng)。這些運(yùn)行性問(wèn)題和沉淀的主要原因是，在很 大程度上，由于在物料流中存在的紊流效應(yīng)而使得石灰乳僅僅與漿料混合，結(jié)果是該碳酸 化反應(yīng)在造紙機(jī)網(wǎng)前箱中至少繼續(xù)進(jìn)行，并且可能的話也會(huì)在造紙機(jī)網(wǎng)部繼續(xù)進(jìn)行。因此， 應(yīng)該首先指出的是，如果要求該結(jié)晶反應(yīng)必須在造紙機(jī)網(wǎng)前箱的管路中進(jìn)行，則PCC用作 球霰石的主意(不考慮它的好意)將是失敗的。其中，由于球霰石晶體的高度不穩(wěn)定性，它 們不能預(yù)先生產(chǎn)，這歸因于它們快速轉(zhuǎn)化成更穩(wěn)定的晶形。鑒定與以上討論的PCC生產(chǎn)相關(guān)的許多問(wèn)題需要嚴(yán)密關(guān)注結(jié)晶反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)。如 果假定二氧化碳被輸入和至少它的主要部分也溶于該液體或懸浮液/造紙漿料中，其中 PCC優(yōu)選需要沉淀，則該P(yáng)CC結(jié)晶或沉淀反應(yīng)將在石灰乳的混合時(shí)間就開(kāi)始。相關(guān)質(zhì)量轉(zhuǎn) 移所需要的時(shí)間例如受到下列兩個(gè)因素所影響石灰乳與該物料流越快速和越高效地進(jìn)行 徹底混合，反應(yīng)時(shí)間越短。在該步驟中快速和有效混合預(yù)期會(huì)盡可能減少在該物料流中的 濃度差異。另一個(gè)重要因素是石灰乳粒度，即，石灰乳的粒度越小，相關(guān)顆粒的到液相中的 質(zhì)量轉(zhuǎn)移越快，因此，結(jié)晶反應(yīng)的速率也明顯會(huì)提高。當(dāng)該P(yáng)CC起始原料是細(xì)粒狀且均勻分 散在該液體流中時(shí)，在整個(gè)液體流中迅速和均勻地發(fā)生結(jié)晶，消除了尺寸過(guò)大的PCC晶體、 聚結(jié)物和沉淀物的形成的可能性。所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)還表明，就生產(chǎn)用于普通造紙工藝中的PCC 時(shí)的粒度分布而言，合適的石灰乳混合時(shí)間粗略地是低于3秒。此外，當(dāng)布置該進(jìn)料、混合 和反應(yīng)區(qū)段以使得在所希望的工藝步驟(例如，造紙機(jī)網(wǎng)前箱)之前在達(dá)到基本上完全的 轉(zhuǎn)化時(shí)PCC沉淀反應(yīng)就停止時(shí)，，可以確保在相關(guān)的工藝步驟和后續(xù)的過(guò)程中將不會(huì)出現(xiàn) 有害的沉淀或運(yùn)行性能問(wèn)題。
也可以根據(jù)本發(fā)明的方法實(shí)施使得首先石灰乳，和僅僅在其之后二氧化碳，與液 體或懸浮液混合(考慮PH值對(duì)于漿料的變黑(darken)的影響)。所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)表明，在 進(jìn)行本發(fā)明的方法進(jìn)行的沉淀反應(yīng)中，其中二氧化碳和石灰乳以任意順序進(jìn)給，當(dāng)設(shè)法獲 得最佳的PCC晶體粒度分布時(shí)，整個(gè)反應(yīng)所需要的時(shí)間(從進(jìn)給參與反應(yīng)的組分開(kāi)始直至 實(shí)際上全部該石灰乳已經(jīng)與二氧化碳反應(yīng)并形成PCC晶體為止，換句話說(shuō)，在所希望的工 藝步驟(例如纖維網(wǎng)制造機(jī)的網(wǎng)前箱)之前已實(shí)現(xiàn)基本上100%轉(zhuǎn)化率)是低于15秒，優(yōu) 選低于10秒，更優(yōu)選低于6秒，和最優(yōu)選低于3秒。要求的反應(yīng)時(shí)間越短，質(zhì)量轉(zhuǎn)移需要越 快。迅速的質(zhì)量轉(zhuǎn)移僅僅通過(guò)安排后面化學(xué)品的進(jìn)料，使得在實(shí)踐中緊接著在進(jìn)料發(fā)生時(shí) 該化學(xué)品幾乎完全地混合而獲得。自然可以假設(shè)，先前進(jìn)給的化學(xué)品早已分散或甚至均勻 地溶解在整個(gè)液體或懸浮液/造紙漿料中。目標(biāo)在于短的轉(zhuǎn)化時(shí)間的另一個(gè)重要因素是， 正如前面提到的那樣，足夠細(xì)小的氣泡或顆粒尺寸，即在反應(yīng)區(qū)中這些化學(xué)品的高的比表 面積。氣泡或顆粒尺寸越小(比表面積越大)，從氣體或固體材料至該液體的質(zhì)量轉(zhuǎn)移發(fā)生 得越快。相關(guān)石灰乳的優(yōu)選的平均粒度被測(cè)得是低于3微米(μ m)，優(yōu)選低于1. 5微米，和 最優(yōu)選低于0. 5微米。至于二氧化碳的氣泡尺寸，它應(yīng)該至少低于10mm，和更優(yōu)選低于100 微米。自然地，如果二氧化碳_當(dāng)與液體流一起進(jìn)給時(shí)_已完全地溶解在該原料/注射液 體中時(shí)，則獲得最佳結(jié)果。在理論上和在某些先決條件下，有用的混合方法包括靜態(tài)混合器，動(dòng)態(tài)(旋轉(zhuǎn))混 合器和注射混合器。靜態(tài)混合器適合于其中全部條件是最佳的那些情形。換句話說(shuō)，需要 混合的液體流是無(wú)定向的和它們的流動(dòng)速率彼此相差不太遠(yuǎn)。此外，需要為快速混合的目的特意設(shè)計(jì)混合器。特殊的問(wèn)題可以是由較大尺寸的混合器所引起的流動(dòng)阻力，生產(chǎn)混合器的高成本，或混合器(考慮到它們的開(kāi)發(fā)成本)對(duì)于少數(shù)應(yīng)用的適合性。動(dòng)態(tài)混合器也是可能的，尤其當(dāng)相對(duì)小的物料體流應(yīng)該彼此混合時(shí)。當(dāng)混合體積 保持較小時(shí)，在需要混合的液體的流動(dòng)速率上的相對(duì)差異能夠是較大的。在較大尺寸的設(shè) 備中，它常常包括例如造紙機(jī)網(wǎng)前箱的管路，旋轉(zhuǎn)混合器的投資和安裝成本以及能量消耗 是限制它們的使用的因素?；谒M(jìn)行的試驗(yàn)，與本發(fā)明的應(yīng)用目的相關(guān)的最理想混合方法已發(fā)現(xiàn)是注射混TrumpJet ,現(xiàn)有技術(shù)中已知的和由 Wetend Technologi
es Oy開(kāi)發(fā)的進(jìn)給裝置，
已在專利例如 EP-B1-1064427，EP-B1-1219344，F(xiàn)I-B-111868，F(xiàn)I-B-115148 和 FI-B-116473 中進(jìn)行討論。該進(jìn)給裝置歸因于以下事實(shí)而被開(kāi)發(fā)在紙材的生產(chǎn)中僅僅用于混合助留劑 和類似化學(xué)品的旋轉(zhuǎn)和靜態(tài)混合器是現(xiàn)有技術(shù)中已知的。這些設(shè)備在每一方面來(lái)說(shuō)都是昂 貴的投資并且在一些情形下是相對(duì)低效率的，當(dāng)化學(xué)品與網(wǎng)前箱漿料的均勻混合是所希望 的時(shí)，這促進(jìn)了例如根據(jù)本發(fā)明的注射混合器的發(fā)展，它允許在對(duì)用戶高度友好的設(shè)備中 化學(xué)品的均勻和快速混合。迄今，該設(shè)備的功能品質(zhì)已經(jīng)由所得產(chǎn)品(即在大多數(shù)情況下 紙材)以及所使用的化學(xué)品的量來(lái)衡量。換句話說(shuō)，當(dāng)在所使用的化學(xué)品用量已減少的同 時(shí)所得紙張質(zhì)量保持無(wú)變化或改進(jìn)時(shí)，已經(jīng)推斷當(dāng)與現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備的使用對(duì)比時(shí)化學(xué)品混 合效果已得到改進(jìn)。然而，該注射混合器現(xiàn)在設(shè)想用于實(shí)現(xiàn)新類型的應(yīng)用目的，其中我們不僅能夠?qū)?單種化學(xué)品與造紙用漿料進(jìn)行混合以使得(當(dāng)被攜帶穿過(guò)造紙機(jī)網(wǎng)前箱到達(dá)網(wǎng)時(shí))化學(xué)品 均勻地分散在其中，而且能夠?qū)煞N化學(xué)品與造紙用漿料進(jìn)行混合以使得在網(wǎng)前箱或一些 其它工藝步驟的上游進(jìn)行這些化學(xué)品間的反應(yīng)。因此，本發(fā)明的目的是為該化學(xué)品安排短的混合時(shí)間并且將化學(xué)品本身均勻混合 在整個(gè)液體流中，以致于所得PCC晶體的尺寸分布是盡可能均勻的且尺寸過(guò)大的晶體、聚 結(jié)物和沉淀物的形成的風(fēng)險(xiǎn)盡可能的小。本發(fā)明的更具體目的是石灰乳和/或二氧化碳隨液體流或懸浮液流一起的注射， 使得混入該物料流迅速地和均勻地發(fā)生，且在實(shí)踐中不受該物料流的本身紊流影響。當(dāng)將二氧化碳和/或石灰乳注入該物料流中時(shí)，優(yōu)選使用由Wetend Technologies Oy開(kāi)發(fā)和以上已描述的TrumpJet 進(jìn)給裝置，這樣所需數(shù)量的它們被布置在流管的 圓周上。當(dāng)一個(gè)或多個(gè)進(jìn)料或注射設(shè)備布置在流管的圓周上時(shí)，取決于管的尺寸和形 狀，我們實(shí)際上開(kāi)發(fā)了注射設(shè)備，它覆蓋了被布置在該管的同一圓周上(on the same circumference)以便進(jìn)給相同化學(xué)品的全部注射設(shè)備。

圖19、20和21示出了當(dāng)化學(xué)品進(jìn) 給到該液體流中時(shí)試驗(yàn)的結(jié)果，其中根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的進(jìn)給裝置和TrumpJet 進(jìn)給裝置的 操作進(jìn)行對(duì)比。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的進(jìn)給設(shè)備是布置在流管圓周上的管配件，需要混合的化學(xué) 品與在管中流動(dòng)的液體一起從中流出。從該圖中能夠看出，TrumpJet 進(jìn)給設(shè)備能夠?qū)?現(xiàn)，作為以上本發(fā)明的一個(gè)條件所設(shè)定的快速混合。通過(guò)使用該Trump Jet 進(jìn)給設(shè)備，可 以在與后續(xù)工藝步驟或設(shè)備相距約1-3秒、優(yōu)選約1. 7-2秒(以米計(jì)算，低于 ο米)的距 離處進(jìn)行注射和混合，而當(dāng)使用現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備時(shí)添加劑的進(jìn)給需要在所需工藝步驟或設(shè) 備(例如造紙機(jī)網(wǎng)前箱)之前的幾十米處進(jìn)行，這樣該化學(xué)品有足夠的時(shí)間在該工藝設(shè)備之前的流動(dòng)紊流的影響下被混合。以上適用于這樣的情形，其中化學(xué)品等應(yīng)該在后續(xù)工藝 步驟之前均勻地分布。然而，如果我們致力于處理這樣的情況，其中該化學(xué)品必須與早已在 該液體流中存在的一些其它化學(xué)品或物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)，則各自反應(yīng)所需要的時(shí)間必須自然保 留，除非優(yōu)選的是讓各自反應(yīng)在上述工藝步驟(例如造紙機(jī)網(wǎng)前箱)中繼續(xù)進(jìn)行。本發(fā)明的另一個(gè)目的是控制在流動(dòng)固體中的PCC結(jié)晶，這樣在懸浮液中碳酸化晶 體的尺寸和分布可以預(yù)先以相對(duì)精確的方式測(cè)定。實(shí)現(xiàn)這一目的的主要方式在于將PCC起 始原料注入到液體流中，使得它們的晶體和/或氣泡尺寸適合于該目的。本發(fā)明的目的是將PCC晶體沉淀在物料流中的纖維表面上。本發(fā)明的特殊目的是將PCC晶體沉淀在中空芯(在該物料流中存在的纖維的所謂 內(nèi)腔)中。為了實(shí)現(xiàn)上述目的當(dāng)中的至少一個(gè)以及促進(jìn)該P(yáng)CC沉淀反應(yīng)，本發(fā)明公開(kāi)了至少 一種化學(xué) 品-石灰乳和二氧化碳，以氣泡形式或粒度足夠細(xì)-在管內(nèi)流動(dòng)的流體中的添加， 使得在實(shí)踐中在化學(xué)品的添加的同時(shí)，在該物料流的整個(gè)橫截面積的基本上均勻地混合。 這里，該注射應(yīng)該是基本上在相對(duì)于該液體流的橫向上并且以該液體流的流速的至少3倍 (優(yōu)選5-10倍)的速度來(lái)進(jìn)行。我們認(rèn)為，當(dāng)二氧化碳是在實(shí)踐中需要立即混合(這是在造紙廠規(guī)模上進(jìn)行的在 線PCC生產(chǎn)的要求)的化學(xué)品當(dāng)中的后者時(shí)該類型的混合對(duì)于二氧化碳是特別重要的，現(xiàn) 有技術(shù)的方法無(wú)法將二氧化碳如此充分地混入在該液體或纖維懸浮液中以使得二氧化碳 迅速地溶于水中。當(dāng)在其添加步驟中二氧化碳已分布在該物料流的整個(gè)橫截面積，并且在 該流動(dòng)致密化的任何位點(diǎn)上不能形成二氧化碳時(shí)，其中包圍氣泡的液體將被二氧化碳飽和 并且二氧化碳的溶解被阻止，但是相反，二氧化碳緊接著在注射之后就溶解。當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的尤其理想的實(shí)施方案，石灰乳也被進(jìn)給并在該管流的整個(gè)橫截面 積上混合時(shí)，狀況接著發(fā)生，其中該石灰乳迅速地發(fā)生質(zhì)量轉(zhuǎn)移，由此鈣離子事實(shí)上均勻分 布在整個(gè)液體/懸浮液中。因此，它們與由于二氧化碳的溶解所導(dǎo)致形成的碳酸根離子之 間的反應(yīng)實(shí)際上能夠同時(shí)在整個(gè)液體體積中開(kāi)始，其中最初存在的固體物也認(rèn)為是均勻分 布的。換句話說(shuō)，該纖維流將均質(zhì)地和均勻地被處理。結(jié)果是晶體尺寸和碳酸鈣分布保持 均勻并且晶體均勻地位于懸浮液固體中。如果混合是不均勻的和石灰乳局部強(qiáng)烈地反應(yīng)， 則會(huì)發(fā)生不受控制的PCC晶體生長(zhǎng)，這會(huì)導(dǎo)致形成尺寸過(guò)大的晶體和PCC聚結(jié)物，尤其，和 引起嚴(yán)重的質(zhì)量和工藝運(yùn)行性能干擾。這還會(huì)引起PCC在工藝設(shè)備和管路的璧上失控地結(jié) 晶，導(dǎo)致過(guò)度地清潔和工藝運(yùn)行性能問(wèn)題。類似地，工藝可控性和調(diào)節(jié)受到影響，并且預(yù)測(cè) 所生產(chǎn)PCC的質(zhì)量將變得更困難。根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的PCC生產(chǎn)方法的至少一些缺點(diǎn)可以被彌補(bǔ)并且上述這些目 的中的至少一些可以通過(guò)本發(fā)明方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，其將二氧化碳和石灰乳進(jìn)給到短循環(huán)液體流 中并讓它們彼此反應(yīng)，從而在造紙機(jī)短循環(huán)中使填料(尤其碳酸鈣)結(jié)晶以便在流動(dòng)的固 體物中和/或在固體物的表面上形成晶體，其中該方法體現(xiàn)特征于至少二氧化碳或石灰乳 作為足夠小尺寸的顆?；驓馀荼贿M(jìn)給到并混入到該液體流中，使得該化學(xué)品基本上均勻地 展開(kāi)在該液體流中，無(wú)論該液體流的流動(dòng)條件，和使得該結(jié)晶反應(yīng)在低于15秒，優(yōu)選低于 10秒，更優(yōu)選低于6秒，和最優(yōu)選低于3秒的時(shí)間中基本上完成，從而實(shí)現(xiàn)適合于本發(fā)明該 目的的均質(zhì)碳酸鈣晶體的粒度分布，防止尺寸過(guò)大的PCC晶體、PCC聚結(jié)和PCC沉淀物的形成，并且控制該二氧化碳和石灰乳碳酸化反應(yīng)按照十分相同的方式，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的上述PCC生產(chǎn)方法的至少一些缺點(diǎn)可以被 彌補(bǔ)，并且上述目的當(dāng)中的至少一些可以通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的纖維網(wǎng)制造機(jī)的漿料上網(wǎng)系統(tǒng) 來(lái)實(shí)現(xiàn)，該漿料上網(wǎng)系統(tǒng)至少包括用于從纖維網(wǎng)制造機(jī)接收濾液的設(shè)備，用于至少?gòu)挠衫w 維網(wǎng)制造機(jī)獲得的濾液和各種的纖維和填料組分生產(chǎn)造紙漿料的設(shè)備，以及由多個(gè)的流管 組成的的流動(dòng)管路(flow piping)與泵送設(shè)備用于將造紙漿料從其生產(chǎn)處輸送至纖維網(wǎng)制 造機(jī)的網(wǎng)前箱，該漿料上網(wǎng)系統(tǒng)裝有將二氧化碳和石灰乳兩者進(jìn)給到在流動(dòng)管路內(nèi)流動(dòng)的 液體流中的設(shè)備，其中該漿料上網(wǎng)系統(tǒng)的特征在于裝有第一注射設(shè)備，該注射設(shè)備布置在 流管的璧上以便至少將石灰乳或二氧化碳以相對(duì)于該液體流的流動(dòng)方向基本上橫向地注 入該流管中。根據(jù)本發(fā)明的方法和纖維網(wǎng)制造機(jī)的漿料上網(wǎng)系統(tǒng)的其它特征列于所附的權(quán)利 要求中。與現(xiàn)有技術(shù)方法相比，由本發(fā)明的方法和纖維網(wǎng)制造機(jī)的漿料上網(wǎng)系統(tǒng)所獲得的 優(yōu)點(diǎn)是，例如· PCC直接沉淀到在纖維網(wǎng)制造機(jī)的短循環(huán)中流動(dòng)的懸浮液中· 二氧化碳的快速溶解，這樣PCC生產(chǎn)方法可以立即連接在造紙機(jī)短循環(huán)中·在懸浮液中石灰乳的快速混合，從固體快速質(zhì)量轉(zhuǎn)移至液相·快速的二氧化碳和石灰乳的反應(yīng) 化學(xué)品在整個(gè)物料流中的均勻混合意味著碳酸鹽晶體的均勻和受控的形成和晶 體均勻粘附于纖維和固體上·簡(jiǎn)化的短循環(huán)流程_根本不需要厚的漿料混合罐或限于使用小尺寸的罐·與以前使用的設(shè)備相比，PCC生產(chǎn)所需要的投資減少至少一半 當(dāng)與以前PCC生產(chǎn)相比時(shí)，PCC生產(chǎn)用能量成本減少越十分之一·當(dāng)與現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)PCC設(shè)備相比時(shí)，干凈水的消耗顯著減少 紙生產(chǎn)需要更少或不需要助留劑·紙生產(chǎn)可以比以前使用更多的填料，因此節(jié)省了昂貴纖維材料的使用·對(duì)疏水性膠的需要減少·造紙用水循環(huán)變得更清潔和/或?qū)μ峒兓瘜W(xué)品的需要會(huì)減少，并且與以前相比 可以更多地關(guān)閉水循環(huán)。本發(fā)明參考附圖更詳細(xì)地進(jìn)行描述，其中圖1顯示造紙機(jī)的短循環(huán)工藝布置的示意圖，圖2用示意圖顯示了在造紙機(jī)的短循環(huán)中根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的PCC生產(chǎn)方法，圖3用示意圖顯示了在造紙機(jī)的短循環(huán)中根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的第二種PCC生產(chǎn)方法，圖4用示意圖顯示根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的短循環(huán)工藝布置，圖5更一般地顯示了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的圖4的短循環(huán)工藝布置，圖6用示意圖顯示根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的短循環(huán)工藝布置，圖7用示意圖顯示根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的短循環(huán)工藝布置，圖8用示意圖顯示根據(jù)本發(fā)明的第四個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的短循環(huán)工藝布置，圖9用示意圖顯示根據(jù)本發(fā)明的第五個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的短循環(huán)工藝布置，
圖10用示意圖顯示根據(jù)本發(fā)明的第六個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的短循環(huán)工藝布置，
圖11用示意圖顯示根據(jù)本發(fā)明的第七個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的短循環(huán)工藝布置，圖12用示意圖顯示根據(jù)本發(fā)明的第八個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的短循環(huán)工藝布置，圖13用示意圖顯示根據(jù)本發(fā)明的第九個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的短循環(huán)工藝布置，圖14用示意圖顯示根據(jù)本發(fā)明的第十個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的短循環(huán)工藝布置，圖15用示意圖顯示根據(jù)本發(fā)明的第十一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的短循環(huán)工藝布置，圖16用示意圖顯示根據(jù)本發(fā)明的第十二個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的短循環(huán)工藝布置，圖17用示意圖顯示根據(jù)本發(fā)明的第十三個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的短循環(huán)工藝布置，圖18用示意圖顯示在本發(fā)明的工藝布置中優(yōu)選使用的注射設(shè)備的結(jié)構(gòu)備選方 案，圖19a_19d顯示了使用與時(shí)間相關(guān)地產(chǎn)生的混合分布圖的根據(jù)圖18的注射設(shè)備，圖20顯示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的化學(xué)進(jìn)給設(shè)備的操作，圖21顯示了在本發(fā)明的工藝布置中優(yōu)選使用的注射設(shè)備的操作，圖22和23顯示了使用沉淀在纖維表面上的PCC晶體的本發(fā)明的工藝布置。應(yīng)該指出的是，為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，與以上發(fā)明相關(guān)的部分和尤其本發(fā)明的下面更詳 細(xì)解釋使用相對(duì)普通的術(shù)語(yǔ)，這些術(shù)語(yǔ)的解釋在下面提供?！ぴ旒垯C(jī)更廣泛地指纖維網(wǎng)制造機(jī)或全部的紙幅生產(chǎn)機(jī)，其中紙幅狀產(chǎn)品是從含 纖維的懸浮液生產(chǎn)的。這因此包括除各種最終產(chǎn)品外，還有全部可能的中間產(chǎn)品?！{料指流向纖維網(wǎng)制造機(jī)的網(wǎng)前箱的任何懸浮液，該紙幅是通過(guò)纖維網(wǎng)制造機(jī) 從該懸浮液在某點(diǎn)的形成的。漿料包括含有纖維(甚至在較少的程度上)的全部上述懸浮 液類型。 液體流指在纖維網(wǎng)制造機(jī)的短循環(huán)中運(yùn)動(dòng)的全部物料流(不管稠度)，因此該液 體流可以含有或多或少的纖維和/或各種造紙用添加劑或填料。液體流還含有各種含氣體 的懸浮液和濾液，所謂的光亮和超光亮濾液，以及稠厚的纖維組分和含顏料的沉淀物。該術(shù) 語(yǔ)“液體流”還包括副流和分流，如在短循環(huán)的各個(gè)部分中流動(dòng)的原料流、用于篩選和渦旋 清洗的良漿(accept)和廢料流。 用于生產(chǎn)纖維網(wǎng)的纖維懸浮液指含有甚至少量的纖維的任何懸浮液。因此，在從 纖維網(wǎng)制造機(jī)的網(wǎng)部獲得的濾液與進(jìn)給到網(wǎng)前箱的最終的造紙用漿料之間的全部各種懸 浮液，并且包括這些在內(nèi)，是用于纖維網(wǎng)生產(chǎn)中的懸浮液。 處理過(guò)的濾液組分指任何處理產(chǎn)物(processing result)，其中包括沉淀物，光 亮濾液，渾濁濾液，主要地含有固體的稀濾液，或含有固體的沉淀濾液。 纖維組分指用于生產(chǎn)任何稠度的纖維網(wǎng)的任何含纖維的組分。因此，纖維組分可 以是機(jī)械紙漿，化學(xué)紙漿，化學(xué)機(jī)械紙漿，再循環(huán)紙漿，從濾液獲得的各種含纖維的沉淀物，等等?！ぷ⑸渲竿ㄟ^(guò)使用注射液體將流動(dòng)的介質(zhì)進(jìn)給到液體流中，使得需要被注射的介 質(zhì)具有比該液體流更高的流動(dòng)速率，因此該介質(zhì)(當(dāng)注射時(shí))深度穿透到該液體流中并且 基本上均勻地展開(kāi)(所謂的峰間分散(peak-to-peak dispersion)低于15%-作為偏離極 端值相對(duì)于它們的平均值的差異來(lái)計(jì)算峰間分散)。優(yōu)選，該注射進(jìn)給速率是液體流速率的 約3-15倍，優(yōu)選5-10倍。
圖1，用示意圖討論現(xiàn)有技術(shù)造紙機(jī)的短循環(huán)的工藝布置，該附圖用參考編號(hào)2表 示造紙機(jī)，其中所謂的白水F是作為濾液獲得的，該白水F直接地或經(jīng)由在中間罐中的處 理后被輸送至混合罐、濾液貯罐或網(wǎng)下白水坑4中，在這些之中還引入在漿料制備中所需 要的各種纖維組分和在造紙中所需要的添加劑。從配件6-12，至少一種的下列物質(zhì)被輸送 至混合罐或類似的裝置中化學(xué)原始紙漿，機(jī)械原始紙漿、長(zhǎng)纖維和/或短纖維紙漿，再循 環(huán)纖維和涂覆的廢料，無(wú)涂層的廢料，從回收過(guò)濾器獲得的纖維級(jí)分，以及可以已在該步驟 中與造紙用漿料混合的填料和/或添加劑。纖維組分的稠度是在3-5%之間，這取決于應(yīng) 用。在混合罐4中的造紙漿料是由其上述各種組分混合到所需組成而形成并且流出的造紙 漿料的稠度在單獨(dú)的混合罐中或在連接到該罐的網(wǎng)下白水坑中或在類似設(shè)備中被調(diào)節(jié)在 0. 3-1. 5%范圍內(nèi)，以匹配紙材或更廣泛地說(shuō)纖維網(wǎng)的生產(chǎn)。在混合罐4之后，或更一般而 言在最終稀釋之后，造紙漿料由泵，所謂的混合泵14，傳輸?shù)皆跍u旋清洗裝置16中的渦旋 清洗操作中，在這里較重的顆粒與造紙漿料分離。典型地，渦旋清洗裝置的第一步的廢料在 多個(gè)渦旋清洗裝置步驟中進(jìn)一步處理，并且在大多數(shù)情況下，從這些當(dāng)中的每一種獲得的 良漿被輸送至在先步驟的原料中和該廢料被輸送至后面步驟的原料中，直至最后步驟的廢 料從短循環(huán)中除去為止。渦旋清洗裝置16的良漿繼續(xù)運(yùn)行至氣體分離罐18，在這里，空氣 或可能的其它氣體利用真空從造紙用漿料中除去，這樣不會(huì)干擾造紙過(guò)程。在氣體分離罐 18中的液面高度利用特殊的堰保持恒定，這樣進(jìn)給到該罐的造紙用漿料的一部分返回罐原 料中。造紙漿料從氣體分離罐18中流入到網(wǎng)前箱的進(jìn)料泵20中，后者將造紙漿料泵送至 所謂的網(wǎng)前箱篩網(wǎng)22，在其中不適合于造紙的大尺寸顆粒與造紙漿料分離并且它的良漿級(jí) 分經(jīng)由造紙機(jī)的網(wǎng)前箱被輸送至造紙機(jī)2。網(wǎng)前箱篩網(wǎng)22的廢料在又一個(gè)過(guò)篩步驟中進(jìn)一 步處理以回收合格纖維級(jí)分，它的良 漿通?；氐皆摼W(wǎng)前箱篩網(wǎng)的原料中。生產(chǎn)質(zhì)量要求較 低的最終產(chǎn)品的纖維網(wǎng)制造機(jī)的短循環(huán)可以不具有渦旋清洗裝置、氣體分離設(shè)備和/或網(wǎng) 前箱篩網(wǎng)。圖2是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的并且已在例如專利文件US-B1-6，387，212中討論的方法的 示意性描繪，該方法用于與造紙機(jī)的短循環(huán)相關(guān)聯(lián)的PCC生產(chǎn)。從造紙機(jī)獲得的濾液F在 該方法中由過(guò)濾器26分成兩個(gè)級(jí)分，其中光亮濾液與石灰乳(Ca (OH)2，石灰乳，下面用MoL 表示)混合以及含固體的濾液與二氧化碳(CO2)混合。因?yàn)楹腆w的濾液含有碳酸鈣，當(dāng)進(jìn) 給碳酸氫鈣時(shí)在其中形成二氧化碳。最終，上述級(jí)分和該纖維懸浮液兩者都被輸送到反應(yīng) 器28中，其中碳酸氫鈣與氫氧化鈣反應(yīng)以形成碳酸鈣。該反應(yīng)據(jù)說(shuō)在1-15%，優(yōu)選5-10% 的稠度下進(jìn)行。圖3是用于在造紙機(jī)的漿料上網(wǎng)系統(tǒng)中PCC生產(chǎn)的第二種現(xiàn)有技術(shù)建議方案的示 意性描繪。這一方法，它在例如專利文件US-A-5，679，220中描述，是基于造紙漿料組分和 它們的結(jié)合，這些與石灰乳和二氧化碳混合。該混合可以在特意為該目的設(shè)計(jì)的反應(yīng)器中 或在管流中進(jìn)行。該文件解釋二氧化碳的引入點(diǎn)如何相對(duì)于石灰乳進(jìn)料改變，使得例如有 可能在石灰乳的進(jìn)給之前和之后輸入二氧化碳。雖然氫氧化鈣(石灰乳)轉(zhuǎn)化成碳酸鈣的 反應(yīng)是快速的，然而，該文件認(rèn)為需要在混合之后提供特殊的反應(yīng)區(qū)，以便確保堿性氫氧化 物完全轉(zhuǎn)化成碳酸鹽。這是非常重要的，因?yàn)槿绻鸓H太高，會(huì)發(fā)生變黑，尤其對(duì)于該機(jī)械紙 漿。對(duì)于該反應(yīng)區(qū)，給定一分鐘至兩分鐘的時(shí)間。然而，當(dāng)考慮到例如在造紙機(jī)的漿料上網(wǎng) 管路中造紙漿料流動(dòng)速率是約5m/s時(shí)，在實(shí)際的造紙機(jī)工藝中的以上反應(yīng)時(shí)間是有問(wèn)題地過(guò)長(zhǎng)的。在實(shí)踐中，可用于混入到造紙機(jī)短循環(huán)中的該管流程最佳是僅僅幾十米，即在us 文件中建議的那一長(zhǎng)度的十分之一或更短。當(dāng)開(kāi)始考察該轉(zhuǎn)化反應(yīng)(它在理論上應(yīng)該是較快的)為何如此緩慢的原因時(shí)，最 初的懷疑落到了化學(xué)品被混合的方式。在我們看來(lái)，正如在該文件中所述，很顯然所牽涉 的最大因素是二氧化碳和石灰乳混合的方式。該文件具體地提到，二氧化碳被排入到管式 混合器中使得在管中流動(dòng)的纖維懸浮液掃掠過(guò)正進(jìn)入到管中的二氧化碳，并且該管流本身 將二氧化碳作為小氣泡與造紙漿料混合。當(dāng)在該US文件的試驗(yàn)設(shè)備中時(shí)，其中流管的直徑 是從半英寸到六英寸之間的任何值時(shí)，需要約一分鐘至兩分鐘的混合/反應(yīng)時(shí)間，如果流 管的直徑明顯更大則僅僅能夠推測(cè)需要多長(zhǎng)的時(shí)間，因此該流動(dòng)是相對(duì)更加呈現(xiàn)層流形式 (laminar)。將造紙漿料運(yùn)輸至造紙機(jī)網(wǎng)前箱的管道的直徑是例如在500-1000mm范圍，即， 當(dāng)與US-A-5，679，220文件的試驗(yàn)設(shè)備相比時(shí)，實(shí)際上該橫截面積是大了至少十(可能甚至 百或千)倍。在我們看來(lái)，在現(xiàn)有技術(shù)的混合方法中，二氧化碳隨該物料流被攜帶，使得在 添加二氧化碳的位點(diǎn)之后，最初形成均勻的氣體尾流，它緩慢地破裂成氣泡，它進(jìn)一步爆裂 成更小氣泡。然而，最終結(jié)果是這樣一種情形，其中僅僅少部分的懸浮液液體能夠立即與該 二氧化碳?xì)馀菹嗷プ饔貌⒈欢趸伎焖俚仫柡?。因此，二氧化碳的溶解慢慢地發(fā)生，因?yàn)?該氣泡必須進(jìn)一步在懸浮液中被攜帶以便遇到還沒(méi)有被二氧化碳飽和的液體。影響混合的 另一個(gè)因素是纖維懸浮液的稠度，因?yàn)楹茱@然，更高的懸浮液稠度牽涉到更緩慢的移動(dòng)渦 旋湍流。甚至，例如，US文件本身說(shuō)明，高于5%的稠度會(huì)延遲氣體-液體反應(yīng)。在該文件的 實(shí)施例中使用的稠度是1. 5%。由于該不受控制的和弱的混合作 染問(wèn)題。當(dāng)大的石灰乳液滴與二氧化碳反應(yīng)時(shí)， 形成了在表面上有PCC的顆粒，該顆粒具有內(nèi)部未反應(yīng)的石灰乳的這樣的事實(shí)也可能構(gòu)成 問(wèn)題。在一些階段，石灰乳能夠從該顆粒中涌出，提高懸浮液的PH。當(dāng)這一現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，有 足夠多的PCC顆粒會(huì)爆裂時(shí)，提高的pH混合了該體系。圖4顯示了按照與圖1中所示的相同方法與造紙機(jī)的短循環(huán)相結(jié)合的根據(jù)本發(fā)明 的優(yōu)選實(shí)施方案的PCC生產(chǎn)方法。在根據(jù)圖4的方法中，在渦旋清洗裝置16之前的造紙機(jī) 短循環(huán)中進(jìn)行PCC生產(chǎn)。在實(shí)踐中，二氧化碳在泵14的壓力側(cè)被注射進(jìn)去，在二氧化碳在 與前者相距幾米的地方溶解之后，然后氫氧化鈣(Ca(OH)2;石灰乳)在相同的管中即在渦 旋清洗裝置16的第一階段的進(jìn)料管中。當(dāng)確保第二個(gè)注射進(jìn)給設(shè)備(即石灰乳注射設(shè)備) 與渦旋清洗裝置16之間有足夠的距離(這取決于例如石灰乳粒度和注射進(jìn)給速率)時(shí)，結(jié) 晶反應(yīng)將在渦旋清洗之前有時(shí)間完成。該實(shí)施方案的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，渦旋清洗裝置16和稍后 在短循環(huán)中的機(jī)器篩網(wǎng)22除去任何尺寸過(guò)大的顆粒，而任何過(guò)量的氣態(tài)CO2在氣體分離器 18中被除去。如果該pH值需要調(diào)節(jié)，有可能進(jìn)行后續(xù)的酸化，例如，在該網(wǎng)前箱進(jìn)料泵20 的吸入側(cè)。換句話說(shuō)，化學(xué)品被注入到流入造紙機(jī)中的造紙漿料流中，其中全部的纖維組分 已添加和該物料流的稠度充分地匹配該網(wǎng)前箱稠度。(0070)圖5在原理上顯示了與前一種類似的PCC生產(chǎn)方法，但是稍微更加示意性。 換句話說(shuō)，從圖5開(kāi)始，使用一個(gè)圖示，其中不考慮在造紙短循環(huán)中存在的設(shè)備，而是僅僅 集中于化學(xué)品被混入液體/懸浮液中的順序和它所進(jìn)行的方式。所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)已表明，PCC 在短循環(huán)中沉淀在纖維中時(shí)的位點(diǎn)不象沉淀發(fā)生的方式以及特別是化學(xué)品如何混入懸浮液中的方式那么重要。此外還表明，顆粒或氣泡尺寸對(duì)于PCC生產(chǎn)速率和所生產(chǎn)PCC的質(zhì) 量?jī)烧?，特別對(duì)于所形成的顆粒的尺寸和尺寸分布都有重大影響。換句話說(shuō)，圖5僅僅顯示 了由不同的漿料級(jí)分組成的所謂稠厚漿料，即漿料組分與從造紙機(jī)獲得的濾液F混合，然 后二氧化碳和此后石灰乳被混合到纖維懸浮液中。然而在這一階段中值得指出的是，本發(fā) 明的大部分實(shí)施方案的特征是，我們認(rèn)為，理想的是在注射石灰乳之前將二氧化碳溶解在 可利用的液體中。為此有至少兩個(gè)原因。首 先，如果稠厚漿料含有機(jī)械紙漿或回用紙漿(部 分地由機(jī)械紙漿組成)，在二氧化碳之前注入石灰乳會(huì)引起懸浮液的PH值提高，使得機(jī)械 紙漿開(kāi)始變黑。為了防止變黑的發(fā)生，安全的是首先注入二氧化碳，由此懸浮液PH下降并 且不會(huì)發(fā)生變黑現(xiàn)象。其次，如果二氧化碳早已溶于該液體中，則該沉淀反應(yīng)迅速地發(fā)生。 另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)二氧化碳被均勻地溶于整個(gè)液體中而獲得的。因此，當(dāng)石灰乳被注入，優(yōu) 選使得它迅速地和均勻地展開(kāi)混合在整個(gè)懸浮液時(shí)，在該懸浮液中存在的纖維和固體的全 部表面上形成均勻分布的碳酸鈣，即PCC。圖6用示意圖顯示了在根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的造紙機(jī)的短循環(huán)中 生產(chǎn)PCC的第二種方法。事實(shí)上，與前一個(gè)實(shí)施方案不同的唯一特征是二氧化碳和石灰乳 注射的順序。其中石灰乳首先注入和僅僅隨后二氧化碳被注入的該注射系統(tǒng)根據(jù)我們的意 見(jiàn)在一些條件下可以是相關(guān)的。首先，當(dāng)在纖維懸浮液中沒(méi)有較大量的作為原始紙漿或回 用紙漿的機(jī)械紙漿時(shí)，或當(dāng)被加入的石灰乳的量是如此小時(shí)，PH值不會(huì)提高到必然招致變 黑風(fēng)險(xiǎn)的水平。其次，我們的理解是，二氧化碳的注射或確切地說(shuō)二氧化碳混入造紙漿料中 的操作在本實(shí)施方案中必須是尤其有效的，這樣溶解迅速地發(fā)生和二氧化碳能夠均勻地分 布在整個(gè)懸浮液中，因此二氧化碳與石灰乳的反應(yīng)導(dǎo)致均勻的PCC形成。然而，實(shí)際的現(xiàn)實(shí) 是，反應(yīng)僅僅經(jīng)由離子來(lái)進(jìn)行，因此隨著二氧化碳溶解僅僅逐漸地形成PCC。圖7顯示了在根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的造紙機(jī)的短循環(huán)中生產(chǎn)PCC的 第三種方法。根據(jù)該圖，從不同的纖維組分形成的稠厚漿料按照合適的稠度被從造紙機(jī)獲 得的濾液稀釋，然后，石灰乳和二氧化碳基本上同時(shí)注入纖維懸浮液中。該注射可通過(guò)使用 單獨(dú)的注射液體來(lái)進(jìn)行，由此溶于水中的二氧化碳可以用作石灰乳的注射液體，例如，兩種 化學(xué)品可通過(guò)使用從主要造紙漿料管獲得的二級(jí)漿料流或通過(guò)使用該短循環(huán)的一些其它 液體流作為進(jìn)料液體而被注射。該注射可以通過(guò)這兩種化學(xué)品共用的噴嘴或通過(guò)交替設(shè)置 在該流管的圓周上的各化學(xué)品用的各自噴嘴來(lái)進(jìn)行。圖8顯示了在根據(jù)本發(fā)明的第四個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的造紙機(jī)的短循環(huán)中生產(chǎn)PCC的 方法。根據(jù)該圖，從不同的纖維組分形成的稠厚的造紙用漿料被從造紙機(jī)獲得的濾液稀釋 到合適的稠度，然后，石灰乳和二氧化碳基本上同時(shí)注入造紙用的漿料中。事實(shí)上，迄今為 止，該方法與在圖4和5中所示的方法相同。然而，該方法已經(jīng)清楚闡明，要求二氧化碳或 石灰乳或優(yōu)選兩者(該備選方案示于該圖中)通過(guò)使用特殊的注射液體被一個(gè)或幾個(gè)混 合器注入造紙機(jī)漿料中。該類型的混合器已描述在例如Wetend Technologies Oy的專利 US-B1-6, 659，636和US-B1-7，234，857中。不論使用TrumpJet 設(shè)備還是使用其它的注射 裝置，在不同的實(shí)施方案中實(shí)施的注射的特征是通過(guò)使用注射液體或進(jìn)給液體，在基本上 相對(duì)于造紙漿料流的方向的橫向上將二氧化碳和/或石灰乳注入造紙漿料中，其中該注射 液體或進(jìn)給液體是在足夠高的流速之下以使得一個(gè)或多個(gè)噴嘴的注射液體/化學(xué)品噴霧 充分地覆蓋該漿料流的橫截面積，由此不管在該懸浮液中存在或不存在紊流，二氧化碳和/或石灰乳實(shí)際上均勻地分布在整個(gè)懸浮液中。上述術(shù)語(yǔ)“基本上在橫向上”指與對(duì)比方向 (例如流動(dòng)的方向或管路的軸向)偏離大于30度的方向。作為注射液體，造紙漿料用于圖 8的方法中。換句話說(shuō)，從引導(dǎo)至造紙機(jī)的造紙漿料管中取小的二次流，和它被泵送至注射 器，石灰乳或二氧化碳注入其中以使得二氧化碳或石灰乳基本上同時(shí)地混入注射液體中， 作為穿透流向該網(wǎng)前箱的造紙漿料的所形成的注射液體和二氧化碳或石灰乳的混合物。注 射液體和化學(xué)品混合物的進(jìn)給速率是在漿料管中流動(dòng)的造紙漿料的流速的3-15倍，優(yōu)選 5-10倍。從二氧化碳或石灰乳和注射液體的接觸到它們的混合物進(jìn)給到造紙漿料中的延時(shí) 是大約0-0. 5秒。當(dāng)化學(xué)品按照以上所述的方式被注入該漿料中，和氣泡或化學(xué)品的粒度 保持足夠低(例如，對(duì)于石灰乳，低于3微米，優(yōu)選低于1. 5微米，和更優(yōu)選低于0. 5微米) 時(shí)，能夠確信該碳酸化反應(yīng)在從進(jìn)給后一種化學(xué)品開(kāi)始起低于15秒、優(yōu)選低于10秒、更優(yōu) 選低于6秒和最優(yōu)選低于3秒的時(shí)間中完成(發(fā)生完全轉(zhuǎn)化)。二氧化碳的氣泡尺寸在試 驗(yàn)中測(cè)得是足夠地小，以便在使用上述基本上橫切的進(jìn)料與高進(jìn)給速率(造紙漿料的流動(dòng) 速率的至少三倍)時(shí)確保從氣體至液體的快速物質(zhì)轉(zhuǎn)移。因此，氣泡尺寸是至少低于10mm， 更優(yōu)選低于100微米。橫切的進(jìn)給速率越大，二氧化碳?xì)馀莩叽缭叫?。自然地，然而，如?二氧化碳，當(dāng)與液體流一起進(jìn)給時(shí)，早已完全溶解在該進(jìn)料/注射液體中時(shí)，則獲得最佳結(jié)^ ο 圖9顯示了在根據(jù)本發(fā)明的第五個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的造紙機(jī)的短循環(huán)中生產(chǎn)PCC的 方法。根據(jù)該圖，從不同的纖維組分形成的稠厚的造紙用漿料被從造紙機(jī)獲得的濾液稀釋 到合適的稠度，然后，首先二氧化碳和其次石灰乳被注入稀釋纖維懸浮液中。該實(shí)施方案的 方法與前一個(gè)實(shí)施方案的方法之間的差異在于，現(xiàn)在使用一些其它液體或懸浮液而不是稀 釋至網(wǎng)前箱稠度的造紙貯備料作為注射液體，將至少一種的化學(xué)品注入到貯備料流中?？?慮漿料組分作為第一種注射液體備選物。當(dāng)然，這允許幾個(gè)附加的備選方案。如果漿料組 分用作兩種化學(xué)品的注射液體，則它可以是對(duì)于兩種化學(xué)品而言從相同漿料組分獲得的二 次流，或?qū)τ诿恳环N化學(xué)品而言單獨(dú)從其本身的組分獲得的二次流，或漿料組分總體上用 作注射液體用于進(jìn)給二氧化碳，如在圖9中所示。此外，用作注射液體的組分有可能是幾 種漿料組分的混合物。還有可能的是，該漿料組分，這些漿料組分或它們的混合物具有它們 的最初稠度，它們常常以該稠度被添加到混合罐中，或它/它們可以被稀釋至網(wǎng)前箱稠度 或其它可使用的稠度。以上所述的內(nèi)容取決于纖維懸浮液應(yīng)該最初稀釋到的稠度，除非在 化學(xué)品的混合之后稠度的另一次調(diào)節(jié)是所希望的。換句話說(shuō)，如果該注射液體是未稀釋的 稠厚漿料組分，它的稠度是在3-5%范圍內(nèi)的某值，則稠厚造紙漿料應(yīng)該在混合罐中過(guò)度稀 釋，這樣最終纖維懸浮液的稠度應(yīng)該是所希望的網(wǎng)前箱稠度。如果，另一方面，用作注射液 體的組分單獨(dú)稀釋至網(wǎng)前箱稠度，例如，利用來(lái)自造紙機(jī)的白水，沒(méi)有必要關(guān)注在最終化學(xué) 品混合之后的漿料稠度。自然地，清楚地看出，當(dāng)考察稠度時(shí)，從石灰乳中進(jìn)入到造紙漿料 的水也需要考慮到。作為其它注射液體備選物，也可使用各種過(guò)濾級(jí)分，例如，蒸餾水過(guò)濾器填料級(jí) 分，纖維回收過(guò)濾器細(xì)粒級(jí)分，蒸餾水或一些其它濾液或其它可使用的液體。因此，從短循 環(huán)中獲得的各種二次流，回流或溢流也可用作進(jìn)給液體。以上關(guān)于注射液體的稠度的影響 所提到的情況同樣適用于這些備選方案。換句話說(shuō)，相對(duì)于網(wǎng)前箱稠度而言該注射液體的 稠度以及在造紙漿料中攜帶石灰乳的液體兩者都應(yīng)該考慮，因?yàn)樵撘后w本身對(duì)于造紙漿料的最終稠度有影響。同樣在圖9中所示的實(shí)施方案中，描述在專利US-B1-6，659，636和 US-B1-7, 234, 857中的Wetend Technologies Oy的混合方法和設(shè)備是優(yōu)選使用的，其中從 化學(xué)品和注射液體的混合到該混合物進(jìn)給到造紙漿料中的延時(shí)是大約0. . . 0. 5秒。然而應(yīng) 該指出的是，該注射液體所含有的各種添加劑或類似物的量越大，即注射液體的純度越低， 則雜質(zhì)不利地與石灰乳或二氧化碳反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)越大。
圖10顯示了在根據(jù)本發(fā)明的第六個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的造紙機(jī)的短循環(huán)中生產(chǎn)PCC 的方法。根據(jù)該圖，從不同纖維組分形成的稠厚漿料通過(guò)從造紙機(jī)獲得的濾液稀釋到合適 的稠度，然后二氧化碳和石灰乳被注入到造紙漿料中，這實(shí)際上已經(jīng)與圖8關(guān)聯(lián)地示出。在 根據(jù)該圖的實(shí)施方案中，在PCC沉淀之后，一種或多種纖維組分或它們的混合物可以注入 在該纖維懸浮液中。在根據(jù)該圖中所示的實(shí)施方案的注射中，從流向造紙機(jī)網(wǎng)前箱的纖維 懸浮液中獲得的二次流用作注射液體，雖然任何液體或懸浮液都可以使用。此外，添加劑例 如淀粉、粘合劑等等也可按照在圖10中所示的方式由同樣的混合器注入所形成的造紙漿 料中。與添加劑的進(jìn)給相關(guān)聯(lián)，也值得指出的是，注射液體的使用不一定是它們的進(jìn)料所需 要的。圖11顯示了在根據(jù)本發(fā)明的第七個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的造紙機(jī)的短循環(huán)中生產(chǎn)PCC 的方法。根據(jù)該圖，從各種纖維組分形成的稠厚漿料通過(guò)從造紙機(jī)獲得的濾液被稀釋至合 適的稠度，在此之前，首先二氧化碳和然后石灰乳與用于稀釋和從造紙機(jī)獲得的濾液進(jìn)行 混合。也應(yīng)該指出的是，為了將二氧化碳溶解在濾液中，濾液的量、溫度和壓力應(yīng)該優(yōu)選保 持與所要溶解的二氧化碳的所需量成正比。圖12顯示了在根據(jù)本發(fā)明的第八個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的造紙機(jī)的短循環(huán)中生產(chǎn)PCC 的方法。根據(jù)該圖，從各種纖維組分形成的稠厚漿料通過(guò)從造紙機(jī)獲得的濾液被稀釋至合 適的稠度，在此之前，首先二氧化碳和然后石灰乳與用于稀釋和從造紙機(jī)獲得的濾液進(jìn)行 混合。與圖11的實(shí)施方案所示的方法之間的差異是，在本實(shí)施方案中的纖維組分各自作為 它們自身的級(jí)分被添加到該液體流中，在該液體流中已混入了二氧化碳和石灰乳。至于PCC 的沉淀，在該圖中的方法準(zhǔn)確地說(shuō)按照與在圖11中的方法相同的方式來(lái)操作。而且，在本 實(shí)施方案中，為了將二氧化碳溶解在濾液中，濾液的量、溫度和壓力應(yīng)該優(yōu)選保持與所要溶 解的二氧化碳的所需量成正比。圖13顯示了在根據(jù)本發(fā)明的第九個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的造紙機(jī)的短循環(huán)中生產(chǎn)PCC 的方法。根據(jù)該圖，用于制備造紙漿料的各種纖維或添加劑組分作為它們本身的物料流與 從造紙機(jī)獲得的濾液進(jìn)行混合。該圖顯示了示例性的情形，其中一種漿料或添加劑組分首 先被添加到從造紙機(jī)獲得的濾液中，隨后是第二種漿料或添加劑組分與二氧化碳一起的添 力口，之后第三種漿料或添加劑組分與石灰乳的添加和最終第四種漿料或添加劑單獨(dú)的添 力口。當(dāng)然，很明顯的是，如果有少于四種的漿料或添加劑組分，則以上所示的一些組分可以 省去，并且如果有多于四種的漿料或添加劑組分，則同樣需要更多的進(jìn)料點(diǎn)。實(shí)際上，兩種 或多種漿料或添加劑組分也可同時(shí)添加，這也是在這一實(shí)施方案的范圍內(nèi)。一種優(yōu)選的備 選方案顯示了技術(shù)方案，其中石灰乳或二氧化碳或兩者首先與漿料組分混合。因此，該化 學(xué)品應(yīng)該精確按劑量添加到該漿料組分中，同時(shí)協(xié)助PCC沉淀在外表面上(所謂的表面荷 載)和在纖維內(nèi)腔中(所謂的內(nèi)腔荷載)。同時(shí)，可以假定當(dāng)實(shí)際的PCC沉淀發(fā)生時(shí)，PCC 在很大程度上沉積在所涉及的漿料組分的表面上。此外，有可能將從造紙機(jī)獲得的濾液或類似的稀釋纖維懸浮液在某些進(jìn)料點(diǎn)用作注射液體，據(jù)此，除注射所需的化學(xué)品、添加劑、 漿料組分等之外，所形成的造紙漿料稠度可以被調(diào)節(jié)。換句話說(shuō)，例如有可能將從造紙機(jī)獲 得的濾液或網(wǎng)下水(wire water)用作二氧化碳注射液體。至于石灰乳，它可注入到造紙 纖維組分中，如果確保纖維組分不含有機(jī)械原始紙漿或確保石灰乳以少量注入而使纖維組 分和石灰乳的混合物的PH不能變得太高的話。當(dāng)石灰乳與優(yōu)選是、但不一定是機(jī)械磨漿 (mechanically ground pulp)的纖維組分同時(shí)進(jìn)給時(shí)，所形成的鈣離子應(yīng)該與纖維組分混 合，這樣在纖維的表面上相當(dāng)多地發(fā)生碳酸化反應(yīng)。因此，該碳酸鹽晶體均勻地分布在纖維 表面上并且主要附著于纖維表面上而不是彼此附著。優(yōu)選，漿料或添加劑組分和/或二氧 化碳和石灰乳的添加是通過(guò)注射，尤其優(yōu)選通過(guò)使用描述在Wetend Technologies Oy的專 利 US-B1-6, 659，636 和 US-B1-7, 234，857 中的TrumpJet 混合設(shè)備來(lái)進(jìn)行。圖14顯示了在根據(jù)本發(fā)明的第十個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的造紙機(jī)的短循環(huán)中生產(chǎn)PCC 的方法。在該圖的實(shí)施方案中，二次流是從引導(dǎo)至造紙機(jī)的造紙漿料流(在其中已混合了 不同纖維組分)獲得的，然后在其中首先注射二氧化碳和之后注射石灰乳。此外，當(dāng)進(jìn)給這 些組分時(shí)，理想的是將Wetend Oy的TrumpJet 進(jìn)給設(shè)備用作進(jìn)給設(shè)備。 以上描述的示例性實(shí)施方案_其中二氧化碳和石灰乳被供應(yīng)到比大部分的前述 實(shí)施方案更少的液體體積中，其中化學(xué)品注入到流動(dòng)至造紙機(jī)的整個(gè)漿料流中-給出了略 微更詳細(xì)解釋該實(shí)施方案的理由。因?yàn)橐后w(在其中尤其注入了二氧化碳)的量是較少的 并且尤其是，如果被進(jìn)給的二氧化碳量是較大的，則應(yīng)該記住，在大氣條件或接近大氣條件 下僅僅一定量的二氧化碳能夠溶解。因此，如果將較大量的二氧化碳溶解到在圖14中所述 的實(shí)施方案的二次流中是所希望的，則注射應(yīng)該在比短循環(huán)中的壓力更高的壓力下進(jìn)行。 換句話說(shuō)，與溶解的二氧化碳的量成正比的壓力存在于該二次流中。如果二氧化碳注入到 稠厚漿料組分，短纖絨，濾液或添加劑流中是所希望的，則同樣的壓力要求也適用。二次流 的加壓要求，例如，在二級(jí)管線34中布置止回閥30和泵32，如圖14中所示。二次流的加壓 可以在完成之后，使得二次流的壓力是足夠高的，以直接確保足夠大量的二氧化碳溶于該 物料流中。另一個(gè)備選方案被認(rèn)為是，當(dāng)二氧化碳與石灰乳反應(yīng)時(shí)，該液體的溶解能力被釋 放，這樣作為氣泡存在的二氧化碳繼續(xù)溶于該液體中。換句話說(shuō)，在實(shí)踐中二次流的壓力沒(méi) 有必要提高到與在第一個(gè)備選方案中同樣高。在圖15中所示的本發(fā)明的第十一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，PCC沉淀在造紙纖維組分 中，之后該組分與其它造紙漿料組分混合。在該圖的實(shí)施方案中，二氧化碳首先被注入到該 上述組分中，這是在沒(méi)有注射液體的情況下或通過(guò)將例如從造紙機(jī)獲得的濾液、相同的纖 維組分(其中已進(jìn)行混合)、或一些其它纖維組分或可采用的漿料組分、或其它液體流用作 注射液體所實(shí)現(xiàn)的，然后石灰乳通過(guò)將從纖維組分本身獲得的二次流用作注射液體而被注 入到該纖維組分中。對(duì)于本實(shí)施方案，同樣適用為了將二氧化碳溶解在該纖維組分中，纖 維組分的量、溫度和壓力應(yīng)該優(yōu)選保持與所要溶解的二氧化碳的所需量成正比。換句話說(shuō)， 在圖14中所示的加壓是也在本實(shí)施方案中有效的備選方案。圖16顯示了根據(jù)本發(fā)明的第十二個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的將二氧化碳或石灰乳添加到 造紙漿料中的方法。在該圖的實(shí)施方案中，化學(xué)品(在該圖中，二氧化碳)經(jīng)由固定在稠厚 漿料的流管的壁上的一個(gè)或多個(gè)注射噴嘴被注入到稠厚漿料中，之后稠厚漿料被稀釋到造 紙機(jī)網(wǎng)前箱的稠度。在這一實(shí)施方案中，化學(xué)品被輸入與該纖維非常緊密接觸，因此獲得了非常有效的PCC表面荷載。同樣在本實(shí)施方案中沒(méi)有使造紙漿料變黑的危險(xiǎn)，因?yàn)槎趸?碳的溶解降低pH，使得預(yù)期用于后續(xù)混合的石灰乳不在能夠提到PH到引起漿料變黑的風(fēng) 險(xiǎn)的程度。圖17顯示了將二氧化碳或石灰乳添加到造紙漿料中的根據(jù)本發(fā)明第十三個(gè)優(yōu)選 實(shí)施方案的方法。在該圖的實(shí)施方案中，化學(xué)品(在該圖中，石灰乳)經(jīng)由固 定在稠厚漿 料的流管的壁上的一個(gè)或多個(gè)注射噴嘴被注入到稠厚漿料中，之后稠厚漿料被稀釋到造紙 機(jī)網(wǎng)前箱的稠度。也在這一實(shí)施方案中，與石灰乳進(jìn)給到造紙漿料中有關(guān)的物理定律必須 考慮。換句話說(shuō)，石灰乳不應(yīng)該以如此大的量注入以致于使得在造紙漿料中存在的機(jī)械紙 漿或含有該機(jī)械紙漿的回用紙漿開(kāi)始變黑。自然地，如果造紙漿料不含有傾向變黑的紙漿， 則這些限制是不相關(guān)的。防止造紙漿料變黑的另一個(gè)選擇是在石灰乳之后迅速進(jìn)給二氧化 碳，這樣造紙漿料沒(méi)有時(shí)間變黑。除描述在以上實(shí)施方案中的液體流之外，一種或兩種PCC原材料組分可以進(jìn)給到 例如各種二次流中，如進(jìn)給到渦旋清洗裝置的后續(xù)步驟的進(jìn)料中，進(jìn)給到良漿或廢料中，進(jìn) 給到氣體分離罐或除氣器(deculator)的溢流中，進(jìn)給到造紙機(jī)網(wǎng)前箱再循環(huán)流中，進(jìn)給 到網(wǎng)前箱稀釋水中，進(jìn)給到造紙機(jī)篩網(wǎng)的下游階段的進(jìn)料或良漿中，等等。在以上那些附圖中用示意圖描繪和討論的注射設(shè)備優(yōu)選是由Wetend Technologies Oy以商標(biāo)名稱TrumpJet 銷售的設(shè)備，和由例如US專利6，659，636和 7，234，857保護(hù)的設(shè)備，其中一種備選設(shè)計(jì)方案用示意圖描繪在圖18中。該設(shè)備的操作的 特性是，它們將需要混合的試劑、化學(xué)品或材料基本上在相對(duì)于該主流的橫向上注入到主 流中和注入到該主流的主要部分中，因此，該試劑、化學(xué)品或材料到該主流的均勻混入比任 何其它已知的設(shè)備更快速地發(fā)生。取決于輸送該主流的流管的尺寸和該流管的橫截面形 狀，在該流管的圓周上每隔一定間隔設(shè)置一個(gè)以上(例如四個(gè))的注射設(shè)備。該注射設(shè)備的 另一個(gè)重要特性是，通過(guò)使用經(jīng)由配件42輸入的注射液體進(jìn)行該試劑、從配件40中出來(lái)的 該化學(xué)品或該材料，使得該注射液體攜帶所要混合到在管44中流動(dòng)的該主流中的該試劑。 例如，未處理水、各種濾液或各種稠度的纖維懸浮液可以用作該注射液體。換句話說(shuō)，以上 在這些附圖的實(shí)施方案中討論的用于進(jìn)給石灰乳和二氧化碳的混合器優(yōu)選將造紙機(jī)白水、 纖維回收濾液、來(lái)自混合罐和流向造紙機(jī)的造紙漿料或甚至一些造紙用的含纖維的級(jí)分或 纖維組分(它們被稀釋至網(wǎng)前箱稠度或作為稠厚級(jí)分)用作注射液體。此外，各種分級(jí)器、 渦旋清洗機(jī)、氣體分離設(shè)備和網(wǎng)前箱的進(jìn)料、良漿、廢料、溢流和旁通流也可采用。我們的試驗(yàn)表明，最理想的工藝方案是此設(shè)備配置(device setup)，其中，經(jīng)由 包括設(shè)置在流管的圓周上的一個(gè)或多個(gè)注射進(jìn)給設(shè)備的第一種注射進(jìn)給設(shè)備單元，氣態(tài)二 氧化碳利用注射液體或進(jìn)給液體在高的流速下且基本上在相對(duì)該工藝液體的流動(dòng)方向的 橫向上被注入到在流管中流動(dòng)的工藝液體中。在它之后是第二種注射設(shè)備的布置，該注射 設(shè)備包括十分類似地布置在該流管的圓周上的一個(gè)或多個(gè)注射設(shè)備，其中石灰乳按類似的 方式在高的流速下、基本上在相對(duì)于該工藝液體的流動(dòng)方向的橫向上被注入到該工藝液體 中。為了優(yōu)化該工藝，這些注射設(shè)備彼此盡可能接近地間隔設(shè)置，以使得在實(shí)際中在二氧化 碳仍然溶于該工藝液體中的同時(shí)石灰乳被進(jìn)給到工藝液體中。該程序確保二氧化碳迅速地 溶解，因?yàn)閷?shí)際上在這種情況下沒(méi)有任何部分的該工藝液體被二氧化碳飽和。因?yàn)樽⑸湓O(shè) 備的混合是足夠有效的，整個(gè)二氧化碳和石灰乳轉(zhuǎn)化可以在低于15秒，優(yōu)選低于10秒，更優(yōu)選低于6秒，和最優(yōu)選低于3秒的時(shí)間中進(jìn)行，該時(shí)間從石灰乳開(kāi)始注入到該工藝液體中的時(shí)刻計(jì)算。該快速反應(yīng)得到與現(xiàn)有技術(shù)相比的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)在，該轉(zhuǎn)化是快速的和基本 上完全的，該P(yáng)CC晶體是均質(zhì)的，它們的粒度分布是均勻的，和沉淀過(guò)程無(wú)法起始。圖19a_19d顯示了使用根據(jù)圖18的設(shè)備，與時(shí)間相關(guān)所獲得的混合曲線。該試驗(yàn) 設(shè)備由流管組成(在造紙機(jī)網(wǎng)前箱中流管的直徑是800mm)，在流管的圓周上，注射設(shè)備根 據(jù)圖18按照有規(guī)則(90度)的間隔來(lái)設(shè)置。在試驗(yàn)中，著色劑是以相對(duì)于在該管中流動(dòng)的 液體的流動(dòng)速率而言的一定流動(dòng)速率，從注射設(shè)備中注入到在該管中流動(dòng)的液體中。圖19a 顯示了在與化學(xué)品的注入位點(diǎn)相距1米的距離(對(duì)應(yīng)于約0. 25秒)處的混合狀態(tài)。能夠 看出，化學(xué)品早已覆蓋了該管的橫截面的一半左右，雖然該化學(xué)品沒(méi)有足夠均勻地分布在 該管的橫截面上。圖1%顯示了在進(jìn)給該化學(xué)品之后的1秒的混合分布圖。能夠看出，化 學(xué)品已幾乎分布在該管的整個(gè)橫截面上，和混合物的均勻性仍然有改進(jìn)的余地。圖19c顯 示了在進(jìn)給該化學(xué)品之后的2秒的混合分布圖。該化學(xué)品被如此充分地混合，以使得后面 的工藝步驟或設(shè)備能夠已布置在這一點(diǎn)上。圖19d顯示了在進(jìn)給該化學(xué)品之后的3秒的混 合分布圖。該混合水平進(jìn)一步改進(jìn)，例如，在峰之間溶液或懸浮液濃度的變化是低于10%， 和標(biāo)準(zhǔn)偏差是低于5%。圖20顯示了現(xiàn)有技術(shù)的進(jìn)給設(shè)備的操作，其中化學(xué)品、填料或類似物在較低的壓 差下流入到該流管中。從圖20中的描述符(descriptor)(在進(jìn)料點(diǎn)開(kāi)始的稍向下傾斜的直 線)和時(shí)間線能夠看出，在進(jìn)給該添加劑后的1秒左右，它(添加劑)僅僅擴(kuò)展到該流管的 流動(dòng)橫截面積的非常小的部分，并且在進(jìn)給該添加劑后的大約2秒，它在該物料流的自然 紊流的影響下擴(kuò)展到該流管的橫截面積的約五分之一。時(shí)間線的下方正方形描繪了在時(shí)間 線的右側(cè)末端(從進(jìn)給起始的6. . . 20秒)該添加劑的混合程度。該正方形將需要混合的 添加劑(較淺色的區(qū)域)顯示為在該主流內(nèi)的仍然相對(duì)均勻的區(qū)域。根據(jù)測(cè)量，所謂的峰 間變化大于50%。基于實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)，如果從進(jìn)料點(diǎn)到造紙機(jī)網(wǎng)前箱的運(yùn)行表示了約6. . . 20 秒，或按米計(jì)，約20-100米的流程，則能夠使用現(xiàn)有技術(shù)的進(jìn)給設(shè)備。圖21顯示當(dāng)使用TrumpJet 進(jìn)給設(shè)備時(shí)所得到的混合物的類似圖示。在該圖 的情形中，5個(gè)TrumpJet 進(jìn)給設(shè)備在沿圓周方向上以等間隔設(shè)置在進(jìn)料管的圓周上，然 后著色劑是以相對(duì)于在流管中流動(dòng)的液體的流動(dòng)速率而言的給定流動(dòng)速率被輸入到流管 中。在該圖的時(shí)間線之下該流管的橫截面顯示了在已進(jìn)給該添加劑之后約ι秒時(shí)間，它如 何擴(kuò)展到該流管的橫截面積的大部分(約90% )。在進(jìn)給該添加劑之后兩秒鐘，它實(shí)際上 在該物料流中均勻擴(kuò)展并且在三秒間隔之后該化學(xué)品對(duì)于大部分的應(yīng)用來(lái)說(shuō)已足夠均勻 地混合。在時(shí)間線下方的正方形顯示了在進(jìn)給添加劑之后三秒鐘的瞬間該添加劑的混合程 度。根據(jù)這些測(cè)量的峰間變化是低于10%范圍，并且在已進(jìn)料后的兩秒鐘，低于15%。因 此，在常規(guī)的應(yīng)用中，考慮到在網(wǎng)前箱管路中也在一定程度上發(fā)生混合作用，TrumpJet 進(jìn)給設(shè)備與網(wǎng)前箱之間的距離僅僅需要是5-15米。在本發(fā)明中確實(shí)是如此，其中均勻混合 僅僅是碳酸化反應(yīng)的快速和理想進(jìn)展的先決條件，該時(shí)間需要專供在混合之后的合適反應(yīng) 之用，因?yàn)樵摲磻?yīng)不必在網(wǎng)前箱管路中繼續(xù)進(jìn)行。以上已提到，在PCC的生產(chǎn)中，這些注射進(jìn)給設(shè)備能夠以相對(duì)接近的距離在該流 管的壁上間隔。與以上圖19和21相關(guān)聯(lián)所示的事實(shí)可允許該注射進(jìn)給設(shè)備在最佳的情況 下設(shè)置在管的同一圓周上。換句話說(shuō)，二氧化碳和石灰乳的注射噴嘴例如交替地設(shè)置在流管的同一圓周上。在該設(shè)計(jì)中，如果例如石灰乳預(yù)先非常精細(xì)地分散于和/或二氧化碳預(yù) 先溶于注射液體中，則是一個(gè)明顯優(yōu)點(diǎn)。因此，很顯然，這些注射進(jìn)給設(shè)備可以一起很接近 地相繼在該流管的壁上間隔設(shè)置。圖21教導(dǎo)，例如，石灰乳注射進(jìn)給設(shè)備可以位于與前一 個(gè)二氧化碳進(jìn)給設(shè)備相隔大約1-3秒的距離處。然而應(yīng)該考慮到，不可能在全部可以想象 的情形下將注射進(jìn)給設(shè)備以如此緊密的間隔進(jìn)行布置，而且在最壞情況下，15秒或更短時(shí) 間將是足夠的，這是利用在該流管中流動(dòng)的的造紙漿料的流動(dòng)速率來(lái)計(jì)算的。該注射進(jìn)給設(shè)備和在其之后的反應(yīng)區(qū)可以視作構(gòu)成在PCC的生產(chǎn)中使用的管式 反應(yīng)器，并且它的尺寸下面進(jìn)行討論。正如以上早已提到的，在第一個(gè)和第二個(gè)注射進(jìn)給設(shè) 備之間的間隔(秒)是低于15秒，和優(yōu)選低于3秒。類似地，前面已提到，從后一種化學(xué)品 的進(jìn)給直到它基本上完全轉(zhuǎn)化成PCC為止的反應(yīng)區(qū)的長(zhǎng)度(同樣地由造紙漿料的流動(dòng)速率 測(cè)量)是低于15秒，優(yōu)選低于10秒，更優(yōu)選低于6秒，和最優(yōu)選低于3秒。換句話說(shuō)，管式 反應(yīng)器的長(zhǎng)度是低于30秒，優(yōu)選低于18秒，和更優(yōu)選低于9秒。該長(zhǎng)度主要取決于化學(xué)品 進(jìn)給順序(石灰乳的質(zhì)量轉(zhuǎn)移比二氧化碳的質(zhì)量轉(zhuǎn)移更緩慢)、化學(xué)品的氣泡和粒度、和化 學(xué)品注射速率。
以上公開(kāi)的實(shí)施方案僅僅描述了 PCC沉淀到造紙漿料中。然而，因?yàn)樵S多其它添 加劑或化學(xué)品也需要用于造紙中，下面將評(píng)述與PCC沉淀相比較的幾個(gè)此類優(yōu)選的進(jìn)料 點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，在造紙機(jī)的濕端中需要的全部或至少基本上全部的化學(xué) 品在PCC的沉淀之后按劑量輸入。主要地助留劑如聚合物，膨潤(rùn)土，和硅酸鹽，各種膠水，特 殊顏料，熒光增白劑和消泡劑在這里都是相關(guān)的。另一方面，在一些情況下，還有理由在PCC 的沉淀之前進(jìn)給一部分的化學(xué)品。從以上所示的許多實(shí)施方案能夠理解，該注射可通過(guò)使用為該物料流所用的特定 進(jìn)料或注射液體，將需要與該物料流混合的液體或氣體噴霧來(lái)進(jìn)行。此外，容易理解的是， 在實(shí)踐中該注射液體或進(jìn)給液體可以是從清潔水、在纖維網(wǎng)生產(chǎn)或與該生產(chǎn)相關(guān)的方法中 形成的各種透明或混濁濾液開(kāi)始，直至含有各種纖維組分的纖維懸浮液或它們的結(jié)合物為 止的任何液體。另外，作為進(jìn)給液體有可能使用從各種分級(jí)設(shè)備或渦旋清洗器獲得的可用 物料流。作為最優(yōu)選的注射液體，使用造紙漿料。在這一階段，也值得指出的是，本發(fā)明的目的-即碳酸鈣晶體的均勻粒度分布，尺 寸過(guò)大的PCC晶體、PCC聚結(jié)物和PCC沉淀物的形成的防止，以及二氧化碳和石灰乳碳酸化 反應(yīng)的控制-除了通過(guò)以如上所述的橫向注射為基礎(chǔ)的技術(shù)之外，還可通過(guò)幾種其它技術(shù) 方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。一種備選方案是將所使用的化學(xué)品在流管的方向上(即，與該物料流平行或 直接與該物料流相反)注入，憑此在一些方式中，例如通過(guò)在注射設(shè)備之后設(shè)置足夠量的 靜態(tài)或動(dòng)態(tài)(例如，旋轉(zhuǎn)或可旋轉(zhuǎn)的)混合元件，獲得本發(fā)明所需要的足夠快速的混合。第 二種備選方案是將化學(xué)品以普通方式進(jìn)給到例如旋轉(zhuǎn)式機(jī)械混合器或泵的有效范圍中，使 得對(duì)于要均勻地混合在整個(gè)體積中的化學(xué)品該混合效率是足夠的。以上公開(kāi)的備選方案可 以用于需要進(jìn)給的任何一種或兩種化學(xué)品(二氧化碳和石灰乳)?；瘜W(xué)品的特性或來(lái)源仍然根本還沒(méi)有討論。然而，應(yīng)該指出的是，本發(fā)明可以使 用純二氧化碳或從CO2回收設(shè)備的煙道氣分離或獲得的二氧化碳或其它類似的來(lái)源。同樣 地，石灰乳可以就地從生石灰生產(chǎn)或可能從鄰近紙漿廠的化學(xué)品回收裝置得到。試驗(yàn)已顯 示了在工藝溫度(網(wǎng)前箱溫度或石灰乳的溫度，例如在消化之后或當(dāng)從回收設(shè)備獲得時(shí))，典型地40-80°C下使用石灰乳的益處。溫?zé)崾胰榭捎行У胤乐估绯恋砦镄纬珊臀⑸?生長(zhǎng)。另外，與將較多能量用于冷卻的現(xiàn)有技術(shù)的方法相比，本發(fā)明的在線PCC生產(chǎn)比該現(xiàn) 有技術(shù)的方法明顯更加能量有效。與以上所述的PCC生產(chǎn)的各種實(shí)施方案相關(guān)聯(lián)，例如可以使用下列控制系統(tǒng)。填 料的量可以認(rèn)為是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。換句話說(shuō)，當(dāng)一定量的填料形成是所希望的時(shí)，二氧化碳或石 灰乳的劑量添加是在數(shù)值上確定的，使得獲得所需PCC量。其后，第二種化學(xué)品進(jìn)料是與第 二種在數(shù)字上確定的劑量成比例地設(shè)置。當(dāng)PCC的量是較小時(shí)，即當(dāng)不試圖以超過(guò)所能溶 于可用液體中的用量來(lái)按劑量進(jìn)給二氧化碳時(shí)，這一相對(duì)簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)是可使用的。如果希望形成最高量的PCC，則該連續(xù)PCC生產(chǎn)控制系統(tǒng)將基于以下事實(shí)為加 入到該工藝中的二氧化碳的量的上限設(shè)定數(shù)值，在該數(shù)值二氧化碳完全地溶解在該液體 中。然而，還有可能想象，特別在其中二氧化碳和石灰乳基本上同時(shí)注入、因此讓它們立即 反應(yīng)的情形中二氧化碳與石灰乳的反應(yīng)釋放二氧化碳的溶解能力，潛在性地允許例如在 約10-20%范圍的二氧化碳過(guò)量。當(dāng)然，必須考慮二氧化碳的溶解度取決于壓力和溫度以及 該液體的PH值。然而，因?yàn)樵趯?shí)際情況中，我們?cè)谙鄬?duì)小的pH范圍內(nèi)操作，pH的影響不包 括在該控制系統(tǒng)中。從石灰乳和二氧化碳的化學(xué)計(jì)量比減去5%之后的值被設(shè)定為根據(jù)碳 酸鈣生產(chǎn)配方的氫氧化鈣(Ca(OH)2)用量的上限，即Ca(OH)2的量是mCa(OH)2/mC02_5% = 56/44-5%= L2XC02的量。該5%的減少應(yīng)歸于總是確保稍過(guò)量的二氧化碳的愿望。當(dāng) 因此已經(jīng)設(shè)定該源材料的這些允許的上限時(shí)，PCC量的設(shè)定值可以輸入該控制系統(tǒng)中，基于 此數(shù)值該控制系統(tǒng)同時(shí)控制石灰乳和二氧化碳進(jìn)給量。在計(jì)算中，在Ca(OH)2和CO2之間的 比率是彼此關(guān)聯(lián)的級(jí)聯(lián)(cascade)。這意味著，如果一 種或多種進(jìn)給量相對(duì)于為上述控制系 統(tǒng)設(shè)定的上限值而言顯得太大，則控制電路阻止過(guò)量PCC設(shè)定值的輸入。因此，該控制系統(tǒng) 可以運(yùn)行程序來(lái)請(qǐng)求新的PCC設(shè)定值或計(jì)算允許的最高PCC設(shè)定值。該控制系統(tǒng)此外包括PCC生產(chǎn)方法同時(shí)配備有在PCC生產(chǎn)之前的石灰乳的pH和 導(dǎo)電性的測(cè)量以及所得PCC的PH和導(dǎo)電性的測(cè)量。在PCC生產(chǎn)之后的流量計(jì)設(shè)置極限值來(lái) 規(guī)定在正常情況下，PCC生產(chǎn)應(yīng)該在根據(jù)應(yīng)用所確定的一定pH和導(dǎo)電性范圍中進(jìn)行。如 果在以某種方式超過(guò)該限制值，則控制系統(tǒng)將通過(guò)調(diào)節(jié)CO2量來(lái)走向平衡狀態(tài)。如果超過(guò)了 在該極限值之外的報(bào)警值，則發(fā)出警報(bào)，并且該P(yáng)CC生產(chǎn)控轉(zhuǎn)變成手控。在PCC沉淀之后， 再測(cè)量該P(yáng)H值。如果pH值相對(duì)于前一 pH測(cè)量值向上移動(dòng)0. 5單位，則該產(chǎn)品被少量的碳 酸或其它弱酸所酸化。從以上敘述可以明顯看出，本發(fā)明開(kāi)發(fā)出了與現(xiàn)有技術(shù)方法明顯不同的新方法。 從以上描述的各種實(shí)施方案可以理解，這些實(shí)施方案決不認(rèn)為限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明 的范圍公開(kāi)在所附的權(quán)利要求中。同樣清楚地看出，本發(fā)明的各種實(shí)施方案可以在其它實(shí) 施方案中實(shí)施，前提條件是這在技術(shù)上是可行的。
權(quán)利要求
用于在纖維網(wǎng)制造機(jī)的短循環(huán)中通過(guò)將二氧化碳和石灰乳進(jìn)給到該短循環(huán)液體流中并讓它們彼此反應(yīng)來(lái)使填料尤其碳酸鈣發(fā)生結(jié)晶以便在流動(dòng)的固體中和/或在該固體的表面上形成晶體的方法，其特征在于至少二氧化碳或石灰乳作為足夠小尺寸的顆?；驓馀荼贿M(jìn)給和混入到該液體流中，使得該化學(xué)品與該液體流的流動(dòng)條件無(wú)關(guān)地基本上均勻擴(kuò)展到該液體流中，和使得結(jié)晶反應(yīng)在低于15秒，優(yōu)選低于10秒，更優(yōu)選低于6秒，和最優(yōu)選低于3秒的時(shí)間中基本上完成，因此獲得了均勻碳酸鈣晶體的可用的粒度分布，防止尺寸過(guò)大的PCC晶體、PCC聚結(jié)物和PCC沉淀物的形成，和控制二氧化碳和石灰乳碳酸化反應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于該進(jìn)給和混入是在相對(duì)于液體流方向基本上橫 向的方向上和基本上在比該液體的流速更高的流動(dòng)速率下，將至少二氧化碳或石灰乳作為 足夠小尺寸的氣泡或顆粒從一個(gè)或幾個(gè)噴嘴注射到該液體中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，特征在于石灰乳的平均粒度低于3微米(μm)，優(yōu)選低 于1. 5微米，和最優(yōu)選低于0. 5微米。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的方法，特征在于至少石灰乳與液體流混合，使得在 進(jìn)給時(shí)間之后的3秒鐘時(shí)它的分散率是低于15%。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的方法，特征在于二氧化碳的氣泡尺寸是至少低于 10mm，更優(yōu)選低于100微米，和最優(yōu)選，當(dāng)被引入到造紙漿料中時(shí)，二氧化碳已完全溶解在 在該進(jìn)給液體/注射液體中。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求2-5中任何一項(xiàng)的方法，特征在于用于注射中的進(jìn)給速率是該液 體流的流動(dòng)速率的最低3倍和最高15倍，優(yōu)選5至10倍。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求2-6中任何一項(xiàng)的方法，特征在于該注射通過(guò)使用特定的進(jìn)給液 體來(lái)進(jìn)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，特征在于作為進(jìn)給或注射液體，使用至少一種下列物質(zhì)從 纖維網(wǎng)制造機(jī)獲得的濾液，從纖維網(wǎng)制造機(jī)獲得的和處理過(guò)的濾液的組分，用于生產(chǎn)纖維 網(wǎng)的纖維懸浮液，用于纖維網(wǎng)生產(chǎn)中的纖維懸浮液的纖維或其它組分，良漿流，廢料流，和 短循環(huán)的溢流或旁流。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的方法，特征在于該液體流是含有固體的濾液流。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的方法，特征在于該液體流是纖維懸浮液。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的方法，特征在于該液體流是纖維懸浮液，至少一種 漿料纖維組分混入其中。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的方法，特征在于至少二氧化碳或石灰乳是通過(guò)以 下被注入液體流中從該液體流取二次流，通過(guò)使用纖維網(wǎng)生產(chǎn)中的纖維組分作為注射液 體將二氧化碳或石灰乳注入其中，然后該二次流被進(jìn)給到該液體流中。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的方法，特征在于至少二氧化碳或石灰乳是通過(guò)以 下被注入液體流中從該液體流取二次流，通過(guò)使用纖維網(wǎng)生產(chǎn)中的所謂稠厚漿料組分作 為注射液體將二氧化碳或石灰乳注入其中，然后該二次流被進(jìn)給到該液體流中。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的方法，特征在于至少二氧化碳或石灰乳是通過(guò)以 下被注入液體流中從該液體流取二次流，通過(guò)使用纖維網(wǎng)生產(chǎn)中的濾液或它的任意組分 作為注射液體將二氧化碳或石灰乳注入其中，然后該二次流被進(jìn)給到該液體流中。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的方法，特征在于至少二氧化碳或石灰乳是通過(guò)以下被注入液體流中將二氧化碳或石灰乳單獨(dú)地注入到或一起混入到在纖維網(wǎng)生產(chǎn)中使用 的纖維組分中，然后所形成的懸浮液被進(jìn)給到該液體流中。
16.根據(jù)權(quán)利要求12或13的方法，特征在于該二次流被注入到該液體流中。
17.根據(jù)權(quán)利要求14或15的方法，特征在于該懸浮液被注入到該液體流中。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的方法，特征在于另一種造紙?zhí)砑觿┡c二氧化碳和 /或石灰乳一起被注入到該液體流中。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的方法，特征在于二氧化碳和石灰乳被注入到造紙 用的濾液中，然后造紙漿料的不同纖維組分被注入該濾液中。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，特征在于該纖維組分各自作為其本身的物料流被注入在 該濾液中。
21.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的方法，特征在于二氧化碳和石灰乳基本上同時(shí)注 入到該液體流中。
22.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的方法，特征在于二氧化碳注入到該液體流中，使得 它在石灰乳的注入前有時(shí)間溶解。
23.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的方法，特征在于二氧化碳在工藝壓力下被注入到 液體流中。
24.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的方法，特征在于二氧化碳在高于該工藝壓力的壓 力下被注入到液體流中。
25.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的方法，特征在于二氧化碳和/或石灰乳的進(jìn)給量 是與所需PCC量相關(guān)地進(jìn)行調(diào)節(jié)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，特征在于第一種化學(xué)品、二氧化碳或石灰乳的量是基于 最初所需PCC的量在數(shù)字上確定的，然后第二種化學(xué)品、石灰乳或二氧化碳的進(jìn)給是相對(duì) 于第一種化學(xué)品的進(jìn)給來(lái)加以控制。
27.根據(jù)權(quán)利要求25或26的方法，特征在于該二氧化碳進(jìn)給加以控制，使得二氧化碳 高于它的化學(xué)計(jì)算需要量來(lái)按劑量加入。
28.根據(jù)權(quán)利要求25、26或27的方法，特征在于PCC的生產(chǎn)是通過(guò)測(cè)量在PCC沉淀之 前和之后該工藝的PH值來(lái)監(jiān)測(cè)的。
29.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的方法，特征在于石灰乳在工藝溫度下被進(jìn)給到液 體流中。
30.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的方法，特征在于石灰乳在40-80°C的溫度下被進(jìn) 給到液體流。
31.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的方法，特征在于該結(jié)晶反應(yīng)是在所需的工藝步驟 例如纖維網(wǎng)制造機(jī)的網(wǎng)前箱之前進(jìn)行到完成。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的方法，特征在于該結(jié)晶反應(yīng)是在低于15秒，優(yōu)選低于10秒，更 優(yōu)選低于6秒，和最優(yōu)選低于3秒的時(shí)間中進(jìn)行到完成。
33.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的方法，特征在于在進(jìn)給二氧化碳和進(jìn)給石灰乳之 間的間隔是低于15秒，優(yōu)選低于3秒。
34.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的方法，特征在于二氧化碳和石灰乳基本上同時(shí)進(jìn) 給到液體流中。
35.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的方法，特征在于二氧化碳或石灰乳與液體流平行 地或直接與液體流相反方向地被注入到液體流中。
36.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的方法，特征在于二氧化碳和石灰乳利用機(jī)械混合 器被混入到液體流中。
37.根據(jù)權(quán)利要求35或36的方法，特征在于當(dāng)混合二氧化碳或石灰乳時(shí)，另外使用靜 態(tài)混合器。
38.纖維網(wǎng)制造機(jī)的漿料上網(wǎng)系統(tǒng)，該漿料上網(wǎng)系統(tǒng)包括至少用于從纖維網(wǎng)制造機(jī)接 收濾液的設(shè)備，用于至少?gòu)挠衫w維網(wǎng)制造機(jī)獲得的濾液和各種的纖維和填料組分生產(chǎn)造紙 漿料的設(shè)備，以及由幾個(gè)流管組成的流動(dòng)管路與泵送設(shè)備用于將造紙漿料從其生產(chǎn)處輸送 至纖維網(wǎng)制造機(jī)的網(wǎng)前箱中，該漿料上網(wǎng)系統(tǒng)裝有用于將二氧化碳和石灰乳兩者進(jìn)給到在 流動(dòng)管路內(nèi)流動(dòng)的液體流中的設(shè)備，其特征在于該漿料上網(wǎng)系統(tǒng)裝有第一個(gè)進(jìn)給/混合設(shè) 備以將至少石灰乳或二氧化碳如此均勻地混入到液體流中以致于所要生產(chǎn)的PCC的結(jié)晶 反應(yīng)在15秒內(nèi)，優(yōu)選在10秒內(nèi)，更優(yōu)選在6秒內(nèi)，和最優(yōu)選在3秒內(nèi)完成，從而獲得均勻碳 酸鈣晶體的可用的均勻粒度分布，防止尺寸過(guò)大的PCC晶體、PCC聚結(jié)物和PCC沉淀物的形 成，以及控制二氧化碳和石灰乳的碳酸化反應(yīng)。
39.根據(jù)權(quán)利要求38的纖維網(wǎng)制造機(jī)的漿料上網(wǎng)系統(tǒng)，特征在于該漿料上網(wǎng)系統(tǒng)裝有 第二個(gè)進(jìn)給/混合設(shè)備，該設(shè)備經(jīng)過(guò)設(shè)置用于將至少石灰乳或二氧化碳進(jìn)給和混入到流管 中，該第二個(gè)注射設(shè)備與第一種注射設(shè)備之間以一定距離來(lái)設(shè)置。
40.根據(jù)權(quán)利要求38或39的纖維網(wǎng)制造機(jī)的漿料上網(wǎng)系統(tǒng)，特征在于進(jìn)給/混合設(shè)備 中的至少一種是注射設(shè)備，它設(shè)置在流管的壁上以便在基本上相對(duì)于該液體流的流動(dòng)方向 的橫向上將至少石灰乳或二氧化碳注射到流管中。
41.根據(jù)權(quán)利要求38或39的纖維網(wǎng)制造機(jī)的漿料上網(wǎng)系統(tǒng)，特征在于進(jìn)給/混合設(shè)備 的至少一種是由與該流管中的液體流平行地或直接與該液體流相反方向地設(shè)置的一個(gè)或 多個(gè)注射設(shè)備組成。
42.根據(jù)權(quán)利要求38或39的纖維網(wǎng)制造機(jī)的漿料上網(wǎng)系統(tǒng)，特征在于進(jìn)給/混合設(shè)備 中的至少一種是機(jī)械混合器或泵。
43.根據(jù)權(quán)利要求41或42的纖維網(wǎng)制造機(jī)的漿料上網(wǎng)系統(tǒng)，特征在于一個(gè)或多個(gè)靜態(tài) 混合器與混合設(shè)備一起使用。
44.根據(jù)前述權(quán)利要求40任何一項(xiàng)的纖維網(wǎng)制造機(jī)的漿料上網(wǎng)系統(tǒng)，特征在于該二氧 化碳和/或石灰乳注射裝置是由連接在流管的璧上的一個(gè)或多個(gè)注射或噴嘴設(shè)備組成的， 該流管含有用于二氧化碳或石灰乳的入口接頭和噴嘴口，二氧化碳或石灰乳從該噴嘴口注 射到造紙漿料中。
45.根據(jù)前述權(quán)利要求40、41或44中任何一項(xiàng)的纖維網(wǎng)制造機(jī)的漿料上網(wǎng)系統(tǒng)，特征 在于該注射設(shè)備進(jìn)一步包括供注射液體用的入口接頭。
46.根據(jù)權(quán)利要求45的纖維網(wǎng)制造機(jī)的漿料上網(wǎng)系統(tǒng)，特征在于供注射液體用的入口 接頭被連接到設(shè)置在流路上的漿料流動(dòng)管路中的接頭，以便從流動(dòng)管路獲得作為二次流的 注射液體。
47.根據(jù)權(quán)利要求45的纖維網(wǎng)制造機(jī)的漿料上網(wǎng)系統(tǒng)，特征在于供注射液體用的入口 接頭被連接到在流路上的濾液接收設(shè)備中。
48.根據(jù)權(quán)利要求45的纖維網(wǎng)制造機(jī)的漿料上網(wǎng)系統(tǒng)，特征在于注射液體用的入口接 頭被連接于在流路上的用于造紙漿料的生產(chǎn)中的纖維組分的流動(dòng)通道。
49.根據(jù)前述權(quán)利要求46-48中任何一項(xiàng)的纖維網(wǎng)制造機(jī)的漿料上網(wǎng)系統(tǒng)，特征在于 用于為注射液體流加壓的泵被設(shè)置在該流路上。
50.根據(jù)前述權(quán)利要求38-49中任何一項(xiàng)的纖維網(wǎng)制造機(jī)的漿料上網(wǎng)系統(tǒng)，特征在于 該漿料上網(wǎng)系統(tǒng)包括從引導(dǎo)至網(wǎng)前箱的造紙漿料流動(dòng)管路分出支路的二次流通道，由此二 氧化碳和/或石灰乳的注射設(shè)備與該通道相連通地設(shè)置。
51.根據(jù)權(quán)利要求50的纖維網(wǎng)制造機(jī)的漿料上網(wǎng)系統(tǒng)，特征在于該二次流通道裝有為 二次流加壓的泵和止回閥。
52.根據(jù)前述權(quán)利要求38-51中任何一項(xiàng)的纖維網(wǎng)制造機(jī)的漿料上網(wǎng)系統(tǒng)，特征在于 該二氧化碳或石灰乳混合設(shè)備連接到從漿料制備引導(dǎo)至造紙漿料稀釋的管路。
53.根據(jù)權(quán)利要求52的纖維網(wǎng)制造機(jī)的漿料上網(wǎng)系統(tǒng)，特征在于該石灰乳或二氧化碳 混合設(shè)備被連接到用于輸送稀釋的造紙漿料到網(wǎng)前箱中的造紙漿料的流動(dòng)管路。
54.根據(jù)前述權(quán)利要求38-53中任何一項(xiàng)的纖維網(wǎng)制造機(jī)的漿料上網(wǎng)系統(tǒng)，特征在于 它另外包括用于篩選造紙漿料的設(shè)備，該篩選設(shè)備由至少一個(gè)壓力篩網(wǎng)和任選地還有渦旋 清洗設(shè)備組成。
55.根據(jù)權(quán)利要求38-54的纖維網(wǎng)制造機(jī)的漿料上網(wǎng)系統(tǒng)，特征在于它另外包括從造 紙漿料中分離氣體的設(shè)備。
56.根據(jù)權(quán)利要求53的纖維網(wǎng)制造機(jī)的漿料上網(wǎng)系統(tǒng)，特征在于該混合設(shè)備設(shè)置在該 篩選設(shè)備的上游。
57.根據(jù)權(quán)利要求53的纖維網(wǎng)制造機(jī)的漿料上網(wǎng)系統(tǒng)，特征在于該混合設(shè)備設(shè)置在氣 體分離設(shè)備的上游。
58.根據(jù)前述權(quán)利要求40-57中任何一項(xiàng)的纖維網(wǎng)制造機(jī)的漿料上網(wǎng)系統(tǒng)，特征在于 在第一個(gè)和第二個(gè)進(jìn)給/混合設(shè)備之間的距離表示低于15秒，優(yōu)選低于3秒的在流管中流 動(dòng)的液體流的流動(dòng)時(shí)間。
59.根據(jù)權(quán)利要求40的纖維網(wǎng)制造機(jī)的漿料上網(wǎng)系統(tǒng)，特征在于第一種和第二種注射 設(shè)備基本上設(shè)置在沿流管的同一圓周上。
60.根據(jù)前述權(quán)利要求39-59中任何一項(xiàng)的漿料上網(wǎng)系統(tǒng)，特征在于后一個(gè)進(jìn)給/混合 設(shè)備與所需工藝設(shè)備例如纖維網(wǎng)制造機(jī)的網(wǎng)前箱之間的距離是低于15秒，優(yōu)選低于10秒， 更優(yōu)選低于6秒，和最優(yōu)選低于3秒。
全文摘要
使填料結(jié)晶，尤其通過(guò)將二氧化碳和石灰乳進(jìn)給到纖維網(wǎng)制造機(jī)的短循環(huán)的液體流中并讓它們彼此反應(yīng)讓碳酸鈣沉淀在短循環(huán)中的固體的表面上，的本發(fā)明方法，該方法的特征在于化學(xué)品的進(jìn)給系統(tǒng)、混合方法和/或混合速率進(jìn)行選擇，以使得獲得適合于本發(fā)明目的的碳酸鈣晶體的粒度分布。而且，本發(fā)明涉及采用該方法的纖維網(wǎng)制造機(jī)的漿料上網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于該漿料上網(wǎng)系統(tǒng)裝有按照一定速率將二氧化碳和石灰乳進(jìn)給和混入到液體流的設(shè)備，該速率使得獲得碳酸鈣晶體的可應(yīng)用粒度分布。
文檔編號(hào)D21H17/67GK101970754SQ200980105938
公開(kāi)日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2009年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月22日
發(fā)明者E·庫(kù)卡梅基, J·馬圖拉, M·西皮萊 申請(qǐng)人:芬歐匯川集團(tuán);韋坦德科技公司