Massankäsittely
Integroitu tehdas
Integroimaton tehdas
Jauhatus
Hylkyjärjestelmä
Lyhyt kierto
Paperitehtaan kiertovesijärjestelmä

Massankäsittely

Massan käsittely on prosessinosa, joka sijoittuu massatehtaan ja paperitehtaan väliin.

Massankäsittelyllä on mm. seuraavia tehtäviä:

• Massojen hajotus
• Massojen kuidutus
• Massojen jauhatus
• Massojen puhdistus
• Massojen annostelu
• Kuitujen ja kiintoaineen talteenotto
• Puskuri- ja häiriösuodatus massatehtaan ja paperikoneen välillä

Integroitu tehdas

Jos sellutehdas on integroitu paperitehtaan yhteyteen, sellu pumpataan putkimassana sellutehtaalta paperitehtaalle. Tällöin paperitehtaan massankäsittelyssä ei tarvita sellupaalien käsittely- ja pulpperointijärjestelmää, vaan putkimassa jauhetaan paperilajin mukaisesti. Joskus voidaan käyttää myös kuivattua sellua putkimassan sijasta tai lisäksi esim. kapasiteettisyistä.

Integroimaton tehdas

Integroimattomalla tehtaalla sellu toimitetaan sellupaaleina, jotka täytyy hajottaa (pulpperoida) paalipulpperissa. Tarvittaessa sellu kuidutetaan kuiduttimessa ja lopuksi jauhetaan jauhimissa.

Jauhatus

Kemiallisesti ja mekaanisesti puusta irrotettujen kuitujen sidostenmuodostamiskyky on huono, koska ne ovat jäykkiä ja sileäpintaisia. Sellaisenaan ne eivät sovellu juuri minkään paperilajin valmistukseen.

Jauhatuksessa lietteessä olevien kuitujen sitoutumiskykyä parannetaan rasittamalla niitä mekaanisesti jauhinterien välissä . Kuidut notkistuvat rakenteen löystyessä ja kuitua jäykistävän huonosti liukenevaa ligniiniä sisältävän primääriseinän poistuessa . Kuidun sisäiset sidokset aukeavat ja kuidut turpoavat, jolloin kuitujen sitoutumispinta-ala kasvaa. Jauhatuksen tavoitteena on lietteessä olevien kuitujen mekaanisen rasittamisen kautta parantaa kuitujen sitoutumiskykyä .

Kemiallisesti erotetut kuidut ovat paremmin erottuneet toisistaan, ne ovat ehyempiä ja ne sisältävät vähemmän jäykistävää ja huonosti liukenevaa ligniiniä kuin mekaanisesti erotetut kuidut . Tästä syystä jauhatus parantaa kemiallisesti erotettujen kuitujen sitoutumisominaisuuksia enemmän kuin mekaanisesti erotettujen kuitujen, jotka mm. katkeilevat enemmän jauhettaessa. Yleensä jauhatuksella tarkoitetaan nimenomaan sellun jauhatusta. Sellu jauhetaan ennen massojen annostelua .

Jauhatus on tärkeimpiä paperinvalmistuksen osaprosesseja, joissa käyttäjä voi vaikuttaa kuitujen ominaisuuksiin ja siten myös lähes kaikkiin valmiin paperin ominaisuuksiin. Osa paperin ominaisuuksista paranee kuitujen jauhatusta lisättäessä (esim. vetolujuus) ja osa taas huononee (esim. opasiteetti). Tällaisten kriittisten ominaisuusparien osalta joudutaan jauhatuksen osalta tekemään valmistettavan tuotteen, jatkojalostuksen ja loppukäyttäjän tarpeiden kannalta mahdollisimman edullinen kompromissi.

Hylkyjärjestelmä

Hylyllä tarkoitetaan paperia, joka on hylytetty missä tahansa paperivalmistuksen ja jälkikäsittelyn vaiheessa paperitehtaalla. Hylkyjärjestelmän tehtävänä paperinvalmistuksessa on muokata hylky sopivaksi raaka-aineeksi uudelleenkäyttöä varten. Tavoitteena on, ettei paperin raaka-aineena käytettävä hylky aiheuta paperikoneella ajettavuusongelmia eikä paperin laatuongemia, ja että rejektinä hylkyjärjestelmästä otettavien kuitujen ja täyteaineen määrä minimoidaan. Yleisesti ottaen hylyn käsittelyn kustannukset tulisi minimoida maksimaalisen tehokkaalla hylyn uudelleenkäytöllä.

Paperihylkyä syntyy mm. seuraavissa kohdissa:

• viiraosalla: reunanauhat
• katkon yhteydessä paperikoneella
• rullaimella: konerullan pinta ja pohja
• pituusleikkurilla: reunanauhat
• hylättävistä paperirullista
• arkittamossa: leikkaushylystä.

Tehtaan hylkyjärjestelmä voidaan jaotella kahteen pääosaan:

• Pulpperijärjestelmään, jossa paperikoneella ja jälkikäsittelyssä syntyvä hylky hajotetaan sulpuksi, joka pumpataan varastotornin kautta hylyn käsittelyjärjestelmään.
• Hylyn käsittelyjärjestelmään, jossa pulpperoitu päällystetty hylky tai konehylky käsitellään ja varastoidaan siten, että sitä voidaan käyttää uudelleen paperikoneen massojen annostelussa.

Hylkysysteemin rakenne riippuu paperikoneesta ja lajista. Tyypillinen hylyn käsittelylinja koostuu seuraavista prosesseista:

• pulpperointi
• varastointi
• kuidutus
• painelajittelu
• saostus
• varastointi
• yhdistetyn hylyn sekoittaminen.

Yhdistetty hylky annostellaan ennen sekoitussäiliötä oikeassa suhteessa muihin kuitukomponentteihin nähden. Hyvin yksinkertainen hylkyjärjestelmä voi koostua pelkästään pulpperoinnista ja varastoinnista.

Lyhyt kierto

Lyhyt kierto on prosessinosa, jossa viiran läpi tulevaa suodosvettä käytetään perälaatikkoon virtaavan konemassan laimentamiseen. Tehtaalla lyhyt kierto sijoittuu massojen annostelun ja paperikoneen perälaatikon väliin .

Lyhyen kierron tehtävät:

• Laimentaa konemassa perälaatikkosakeuteen

Laimentaa perälaatikkoon tuleva massavirta huulisuihkun sakeuteen. Laimennusvesi otetaan viirakaivosta.

• llman ja epäpuhtauksien poistaminen

Massasta poistetaan ilma ja liuenneet kaasut sekä epäpuhtaudet . Kuituja raskaammat epäpuhtaudet erotellaan pyörrepuhdistimissa ja sihdit erottavat kuituja suuremmat epäpuhtaudet (esim. tikut). Ilmaa poistuu viirakaivossa ja erityisesti ilmanpoistosäiliössä

• Kuitujen ja täyteaineiden talouden parantaminen

Kierrättää rainasta viiran läpi suotautunutta kuitu- ja täyteainepitoista vettä (nollavettä) . Tavoitteena on saada perälaatikon läpi virtaavan kuiva-aineen massavirta likimain vastaamaan massaosastolta paperikoneelle tulevaa kuiva-aineen massavirtaa.

• Rainan hiukkaskokojakauman optimointi

Pitää viiralle muodostuvan rainan hiukkaskokojakauma likimain samanlaisena kuin massaosastolta tulevassa massassa.

• Sakeus- ja painevaihteluiden minimointi

Perälaatikolle syötettävässä massavirrassa olevat painevaihtelut näkyvät häiriöinä viiraosalla muodostuvassa rainassa . Lyhyen kierron tehtävänä on syöttää laimennettu massavirta perälaatikkoon mahdollisimman tasasakeuksisena ja pienin painevaihteluin (pulsaatio).

• Väriaineiden, täyteaineiden ja kemikaalien annostelu ja sekoitus

Lyhyeen kiertoon lisätään lukuisa määrä erilaisia lisäaineita ja kemikaaleja . Lyhyen kierron tehtävänä on taata lisättävien aineiden oikea annostelu ja tasainen sekoittuminen massan joukkoon eri ajotilanteissa.

Paperitehtaan kiertovesijärjestelmä

Paperitehtaan kiertovesijärjestelmän tehtävänä on parantaa prosessin materiaalitaloutta (kiintoaineen talteenoton parantaminen) ja pienentää ympäristökuormitusta (kiintoaineen talteenotto ja vesijakeiden kierrätys).

Toimintaperiaatteeltaan kiertovesijärjestelmä toimii vastavirtaan; tuore kemiallisesti puhdistettu vesi tuodaan prosessiin lämminvesijärjestelmän kautta, jossa se esilämmitetään. Tuorevettä käytetään mm. paperikoneen viira- ja puristinosan suihkuissa sekä muissa erittäin suurta puhtautta vaativissa kohteissa. Viiraosalta suotautumis- ja suihkuvedet (nollavesi) kerätään viiraränniin, jota kautta se palautetaan viirakaivoon. Viirakaivon alaosassa koneelle annosteltava massa laimennetaan viiravedellä. Näin viiraveden sisältämät kuidut ja täyteaineet kierrätetään uudelleen lyhytkiertoon.

Viirakaivon ylijuoksu, joka on viirakaivon puhtain jae, kierrätetään kiertovesisäiliöön ja sitä kautta kiertovesijärjestelmään puhdistettavaksi. Kiertovesisäiliön vedestä poistetaan kiintoainetta suodattamalla sitä KTO (kuiduntalteenotto) -suotimella. Suodin on tyypillisesti kiekkosuodin. Saatuja suodoksia käytetään paperitehtaan eri osissa.

Kiertovesijärjestelmään kuuluu lisäksi vesien varastotornit, jotka toimivat puskureina erilaisten ajotilanteiden aikana. Katkotilanteessa kiertovettä tarvitaan katkosuihkuihin, jolloin veden kulutus on suurempi kuin normaaliajossa.

Tehtaanlaajuinen kiertovesijärjestelmä

• parantaa materiaalitaloutta kierrättämällä vettä ja
• vähentää ympäristökuormitusta.