用于在纤维网的生产工艺中在线生产碳酸钙的方法及反应器的制作方法

专利名称：用于在纤维网的生产工艺中在线生产碳酸钙的方法及反应器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于与纤维网的生产工艺相关联的在线生产碳酸钙(PCC)的方 法和反应器。本发明尤其涉及将PCC在线生产到纤维网的生产中使用的悬浮液中，尤其优 选地将PCC直接地在线生产到纤维浆料流中，其部分浆料流或滤液流中的一个用于纤维浆 料的生产。
背景技术：
碳酸钙尤其由于碳酸盐的高亮度和低成本而通常在造纸过程中用作填料和涂层 材料两者。碳酸钙可通过磨碎白垩、大理石或石灰石产生，据此它被称为重质碳酸钙(缩写 成GCC)。产生碳酸钙的另一种方法为化学方法，其中允许例如在钙离子(氢氧化钙的另一 种组分)和二氧化碳溶于水中时形成的碳酸盐离子反应，由此形成碳酸钙从溶液中沉淀为 晶体，晶体的形状例如取决于反应条件。该生产方法的最终产物称为PCC，PCC为词语沉淀 碳酸钙的缩写。本发明针对PCC的生产和其尤其作为纸张的填料的用途。
传统上，PCC的生产已经与实际的造纸分开进行。迄今，PCC已经在位于造纸厂附 近的专门的工厂(从这里，通过沿管线泵送来引送PCC浆料用于生产纸张)，或在相应的工 厂(从这里，PCC通过罐卡车运输至位置较远的造纸厂)中生产。通过该方法生产的PCC需 要在造纸中使用助留材料，以便使PCC紧固到纤维上，而不论以化学方式或是机械方式生 产纤维。使用助留材料自然会引起造纸的附加成本，附加成本以取得化学制品自身和如可 能由化学制品引起的沉淀问题和可再循环问题的形式。上文简述的生产PCC的传统方法造 成了除涉及助留材料的使用的问题之外的问题。将PCC从生产地点用罐运输至造纸厂引起 了运输成本，且需要使用分散剂和生物杀灭剂。添加剂的使用会影响PCC的性质，同时也增 加了取得成本和处理成本。
构建与工厂相关的单独PCC设备是昂贵的投资，且其需要多人一天24小时的劳 动。根据现有技术的PCC设备还消耗大量新鲜水和能量。
因此，为了降低纸张的生产成本，最近已经提出了直接在在造纸厂处生产PCC的 许多提议，由此从纸张的成本结构中至少消除了 PCC的运输成本。此外，已经注意到在纤维 悬浮液存在下的PCC的在线生产会导致PCC晶体与纤维的更好紧固，由此至少减少了对助 留材料的需要，且在一些情况下可完全地消除助留材料的使用。在此上下文中，在线生产 的意思是将PCC直接地生产成纤维网的生产中使用的悬浮液，以便不在中间储存器中保存 PCC或悬浮液，PCC或悬浮液而是直接地用于纤维网的生产中。这里，悬浮液宽泛的意思是 将纤维或填料从各种高稠度的成分运输至纤维网的生产中所形成的不同滤液(如，来自于 纤维再循环过滤器的任何滤液)中的各种液体。
专利申请W0-A2-2009/103854中公开了最新的且实际上是目前唯一的生产PCC的 工业适用方法。本公开内容教导了由二氧化碳和石灰乳生产PCC，以便优选通过使用喷射 混合器将二氧化碳和石灰乳非常有效地直接混合到流管中的浆料中，流管将浆料运输至造纸机的压头箱中。因此，由于有效的混合，故碳酸盐离子和钙离子位于彼此的附近，且晶体 的形成很快。然而，关于本发明的试运行已经显示，除纤维和目标悬浮液的其它固体颗粒之 外，碳酸盐晶体还以碳酸钙的典型结晶的方式沉淀到流管的表面上。碳酸盐还沉淀到其它 固体结构上，如化学制品进料设备和混合器的各种结构。例如，此类沉淀对造纸的不利之处 在于，当作为较小的颗粒或较大的颗粒释放时，碳酸盐沉淀损害最终产物，例如，引起产生 的纸张上的孔和/或斑点或压头箱的流中的不利变化，这反映为最终产物的品质变差。另 一个可能的缺点在于，由化学制品的进料设备和/或混合设备中的碳酸盐沉淀引起的功能 下降造成减弱混合。
然而，碳酸钙的沉淀问题是先前本来就已知的。然而，当使用例如专利公布 EP-B1-1064427、EP-B1-1219344、F1-B-111868、F1-B-115148 和 F1-B-116473 中所述的喷 射混合器用于如上述公布W0-A2-2009/103854中所述的PCC的在线生产时，现在已经强调 了该问题。问题加重的原因在于，当喷射混合器可很快且均匀地将二氧化碳和石灰乳混合 到流中时，碳酸钙的整个结晶反应的持续时间很短。这造成结晶相中的大量碳酸钙同时在 流管的壁附近，以便在所述化学制品形成固体晶体时，其紧固到流管的壁上，或在广义上， 紧固到与流管相连的任何固体结构上，而未紧固到另一种固体材料(如，纤维或填料颗粒) 上。以前，利用功率较小的混合器给送二氧化碳和石灰乳，由此化学制品花费数十秒，有时 甚至几分钟来与另一种反应，由此使形成在流管的内侧表面上的碳酸盐沉淀分布在流管的 基本上很长的距离上。换言之，尽管以前沉淀在引入点之后沿造纸机的短循环的整个长度 分布，通常达到数十米的长度，但现在沉淀在许多情况下仅覆盖从二氧化碳和石灰乳的引 入处起测量的几米或甚至更短的距离处的流管的表面。更详细而言，沉淀在流管的表面上 的累积始于随后引入的化学制品的引入点处，且实际上累积是在至少一种化学制品已经在 结晶反应中用尽的地点结束。由于可推测出的是，在传统混合和使用喷射混合器混合两者 的情况下，基本上相同量的碳酸钙沉淀在流管的表面上，故有可能的是，使用喷射混合器时 形成的沉淀层在相同的时间周期中可能相当厚，甚至比传统混合方法中的厚几倍。同时，沉 淀破碎且作为碎片释放到流中的风险增大，且由碎片引起的问题的发生率甚至可能增大。发明内容
因此，本发明的目的在于提出一种新颖的方式来在纤维网机器环境中将碳酸钙直 接地生产到纤维网机器的产物的生产中使用的含有固体的悬浮液中或实际的纤维浆料中 或短循环的任何其它液体流中，或涉及纤维网机器的另外的液体流(如，纤维再循环过滤 器的任何滤液)中，以一种方式以便能够减少或甚至完全消除现有技术的问题。
本发明的目的在于提供一种没有碳酸盐沉淀的风险的适用于碳酸钙(即，PCC)的 所述在线生产的反应器井。
本发明的附加目的在于提供一种反应器，其为纤维网机器的上浆系统的一部分或 甚至为纤维网机器的压头箱的上浆管的一部分，反应器包括用于化学制品的混合系统和用 于保持反应器清洁的器件两者，反应器的设计和操作方法制定为以便碳酸钙的结晶反应基 本上完全发生在反应器的长度上。
本发明的另一个附加目的在于使得用于PCC的生产的反应器位于短循环的此类 位置上，在该位置处，不存在PCC碎片紧固在反应器的壁上且然后松脱的主要缺点，或在于相对于PCC的沉淀来优化反应的位置。换言之，PCC反应器可定位在短循环的此类位置处， 使得松脱进入载有PCC的悬浮液中的颗粒/碎片行进穿过至少一个分选级，以便在它们中发生的分选从悬浮液除去颗粒/碎片，以便它们不会在纤维网的生产中引起问题。还优选的是将PCC反应器定位成与运输悬浮液的管线相连，其中PCC的沉淀对于悬浮液自身(沉淀成滤液中的微粒以用于改善其助留)或对于实际PCC的沉淀是所期望的。
一种根据本发明的优选实施例的用于纤维网机器的纤维网形成工艺的目标悬浮液的碳酸钙的在线生产的方法，该工艺的目标悬浮液包括以下成分中的至少一种纯净浆料悬浮液(长纤维浆料、短纤维浆料、机械浆料、化学机械浆料、化学浆料、微纤维浆料、纳米纤维浆料)、再循环的浆料悬浮液(再循环浆料、废弃物、来自于纤维回收过滤器的纤维部分)、添加剂悬浮液和在运输目标悬浮液的流管中产生的含有固体的滤液，其特征在于流管设有PCC反应器，反应器设有用于防止由PCC沉淀到反应器中或沉淀到与反应器相连的设备的表面上的趋势引起的缺点的器件，通过使所述二氧化碳和石灰乳混合到所述目标悬浮液中且允许所述化学制品在用于形成碳酸钙晶体的所述反应器中一起反应来将二氧化碳和石灰乳加至在反应器的内侧流动的所述目标悬浮液，由此所述防止设备位于反应器中，基本上在所述化学制品在其上反应的长度上，基本上所谓的反应带上。
一种根据本发明的优选实施例的用于将碳酸钙在线生产到纤维网机器的纤维网形成工艺的目标悬浮液中的反应器，该工艺的目标悬浮液包括以下成分中的至少一种纯净浆料悬浮液(长纤维浆料、短纤维浆料、机械浆料、化学机械浆料、化学浆料、微纤维浆料、纳米纤维浆料)、再循环的浆料悬浮液(再循环浆料、废弃物、来自于纤维回收过滤器的纤维部分)、添加剂悬浮液和在运输目标悬浮液的流管中产生的含有固体的滤液，其特征在于反应器设有用于保持反应器的内侧表面清洁而没有碳酸钙 沉淀的器件，设有用于至少将二氧化碳或石灰乳引入反应器中的器件，以及设有用于至少将所述二氧化碳和石灰乳混合到目标悬浮液中的器件，由此将二氧化碳和石灰乳加入到在反应器中流动的所述目标悬浮液中，所述二氧化碳和石灰乳混合到所述目标悬浮液中且允许所述化学制品在反应器中一起反应来用于形成碳酸钙晶体。
对于根据本发明的方法和反应器很典型的其它特征将从所附权利要求和公开本发明的最优选的实施例的以下描述中变得清楚。
本发明尤其带来了以下优点例如当根据本发明的反应器沿纵向方向制定成与用于生产PCC的二氧化碳和石灰乳(管流速和反应时间确定反应器的长度)所需的反应时间基本上对应时，-没有沉淀可形成或紧固到流管的表面上来降低最终产物的品质或影响其生产， 可避免清洗管以除去沉淀， 可完全避免使用各种附加化学制品或附加化学制品的使用可大为减少， 改善固体的助留， 可优化PCC在固体或纤维上的沉淀， 通过测量反应的进展而完全控制转换， 短反应带-反应器甚至可置于各种工艺步骤之间的流管的较短部分中， 短反应器使得有可能由比普通钢更昂贵的材料制成反应器或用该材料涂布反应器， 控制反应器和过程的可运行性， 借助于控制系统很容易提供报告，以及 使用层析成像允许提供一定数目的各种警报，因而相当便于品质控制。


在下文中，将参照所附简图来更为详细地描述根据本发明的方法和反应器及其操作，在附图中图1a和图1b示意性地示出了根据本发明的优选实施例的反应器，图2示出了根据本发明的另一个优选实施例的反应器，图3示出了根据本发明的第三优选实施例的反应器，图4示出了当用图3中所示的反应器由二氧化碳和石灰乳生产碳酸钙时随时间变化的 PH值的变化，图5示出了根据本发明的第四优选实施例的反应器，图6示出了根据本发明的第五优选实施例的反应器，图7示出了根据本发明的第六优选实施例的PCC反应器的位置，图8示出了根据本发明的第七优选实施例的PCC反应器的位置，图9示出了根据本发明的第八优选实施例的PCC反应器的位置，图10示出了根据本发明的第九优选实施例的PCC反应器的位置，图11示出了根据本发明的第十优选实施例的PCC反应器的位置， 图12示出了根据本发明的第十一优选实施例的PCC反应器的位置，图13示出了根据本发明的第十二优选实施例的PCC反应器的位置，图14示出了与根据本发明的第十三优选实施例的反应器相关联的流动连接，图15示出了与根据本发明的第十四优选实施例的反应器相关联的流动连接。具体实施方式

图1a和图1b相对示意性地示出了根据本发明的一个优选实施例的反应器10。图1中的反应器10包括在反应器10内侧离反应器的壁的内表面有一定距离处的平直的圆柱形流管12，优选为基本上在流管的中心的至少一个导电电极杆16借助于臂14紧固，在该实施例中，杆经由至少一个臂14’电性地连接到控制系统18上，控制系统18优选为包括适合的电压源。在流管12由金属制成(其大多数情况是如此)的情况下，电极杆16必须与流管12电性地隔离开。例如，通过将杆16的紧固臂14和紧固臂14’由非导电材料构成，或通过主要由非导电材料制成杆16且用导电材料涂布杆的适合的部分可执行这种隔离。另一个电极20布置在流管12的内表面上。类似于第一个电极，所述第二电极20电性地连接到电压源/控制系统18上，以便可在流管12的内表面与位于管的中间的电极杆16之间造成所期望的电压差。自然，最简单的解决方案在于流管12由金属制成，由此流管可以以其整体用作电极20且不需要单独的电极。当流管12由非导电材料制成时，应当优选存在一定数目的所述第二电极20，最优选的是第二电极20既沿管12的圆周的方向又沿反应器10 的纵向方向以均匀间隔地分布。另一个备选方案为用导电材料涂布流管的内部，由此所述涂层用作电极20。
优选但不是必须连接到控制系统上的第三构件为尤其用于监测反应器10中的混合的有效性和/或反应的进展的一些类型的测量传感器22。该传感器例如可基于层析成像 (这里，优选为基于纤维悬浮液的导电性的层析成像测量)，但其同样可测量浆料的PH值或 浆料的传导率。测量传感器的目的在于监测混合的有效性、反应的进展和/或反应器的表 面的清洁，以便如果需要的话，例如可调整引入压力或体积流。在需要时，所述测量传感器 和除所述传感器之外的第二测量传感器可布置成与电极杆16相连，由此有可能监测例如 除反应器的表面附近之外的流的中间中的反应的传播。当需要时，测量传感器例如可借助 于隔离材料制成的臂布置成位于离实际的电极杆有一定距离，即，在反应器的轴线的方向 上、在反应器的径向的方向上，或在两个方向上。
根据本发明的反应器还包括用于给送化学制品的设备。该设备的角色尤其重要， 因为在PCC的生产中，引入的化学制品的量相对较大。例如，通常需要引入钙(如石灰 乳)，以便在将纸张浆料用作目标悬浮液时，其在纤维浆料中的浓度为大约>ig/i。在结晶 反应在较小液体体积(如，部分浆料或另一种目标悬浮液)中执行时，所述部分浆料中的 钙的浓度自然很高，有时甚至比上述值高几倍。在该说明书中，用语目标悬浮液的意思是 纯净浆料悬浮液(长纤维纤维浆料、短纤维浆料、机械浆料、化学机械浆料、化学浆料、微纤 维浆料、纳米纤维浆料)、再循环的纸浆悬浮液(再循环的浆料、废弃物、来自于纤维回收 过滤器的纤维部分)、添加剂悬浮液或含有固体的滤液或它们的组合。在本发明的该实施 例中，流管的壁设有说明书的前序部分中提到的至少一个喷射混合器24，优选为由Wetend Technologies Oy开发的Trumpjet 喷射混合器,借助于该喷射混合器可将二氧化碳和/ 或石灰乳较快地引入流管12中且均匀地混合到流管12中流动的目标悬浮液中。对于所述 喷射混合器的操作典型的是，基本上垂直于工艺液体的流动方向(垂直于工艺液体的流动 方向+/-30度的方向)且以相对于工艺液体(即，目标悬浮液)的流速较高的喷射速度(3 倍至12倍)来引入化学制品。喷射混合器24的形式的典型特征在于，利用引入液体来进 行二氧化碳和石灰乳的引入和混合，以便在将其混合物喷射到目标悬浮液中时使化学制品 基本上同时与引入液体相接触。在使用喷射混合器时，二氧化碳和石灰乳的量可相对于引 入液体量极大地变化，由此有可能使用相对较大量的引入液体，因此确保了在一些情况下 甚至很少量的化学制品也较深地渗透到目标悬浮液中且均匀地混合到悬浮液中。引入的二 氧化碳和石灰乳的量优选保持为化学计量的，以便基本上所有量的化学制品在反应器中反 应，且没有任何化学制品的残余物保留在目标悬浮液中。喷射混合器的另一种形式的典型 特征在于待混合的至少一种化学制品和引入液体被引入到彼此中，且如果需要话，在实际 弓I入设备之前已经混合在一起。
在喷射混合器24中，从实际过程中获得的液体、从过程附近获得的含有固体的液 体、或填料部分或纤维悬浮液可用作引入液体。换言之，例如，待使用的液体可为清洁的水、 生水或来自于过程的浑浊滤液、清澈滤液或特别清澈的滤液。值得考虑的一个备选方案为 将目标悬浮液自身或其纤维成分或填料成分中的一种用作引入液体。例如，可通过从流管 12获取侧流来实现将目标悬浮液用作引入液体，其中在该实施例中的流为目标悬浮液，且 然后借助于泵将目标悬浮液引入喷射混合器24中。
喷射混合器24的另一个基本特征在于引入液体和二氧化碳或石灰乳的射流的速 度基本上高于流管中流动的目标悬浮液(即，工艺液体)的速度。因此，化学制品和引入液 体的射流较深地渗透到工艺液体流中，且与工艺液体流有效地混合。流速的关系可在2至20的范围内变化，优选在3至12的范围内变化。作为优选但非必须的是，有可能将根据本 发明的反应器10构建成以便所有导管、管线、泵和清洁器件都位于管线的内侧，在由凸缘 26和凸缘28限定的长度内，由此自然可尽可能容易地执行反应器10与管线的安装。用于 反应器的操作的基本结构解决方案为将电极杆和至少一个电极两者定位在流管的圆周上， 以便其效果既延伸至离反应带的上游侧的一定距离，又延伸至反应带的长度。换言之，所述 电极至少定位到与后一化学制品引入点相同的流管的直径上，且它们沿流动方向延伸，直 到化学制品的结晶反应实际上已经结束。
在反应器中，用于引入一种化学制品或化学化合物的喷射混合器的数目主要取决 于反应器的直径或流管的直径。当使用Wetend Technologies Oy的标准尺寸的Trumpjet 喷射混合器时，取决于流管的直径而需要I件至6件。
图1a示出了一种情形，其中二氧化碳或石灰乳从喷射混合器24引入朝反应器10 内侧的右侧流动的目标悬浮液中，以便引入的射流几乎立即渗透到反应器/流管的基本上 整个截面。由于通过设计成用于该目的的喷嘴喷射来进行引入，故排出的化学制品流主要 以此类小液滴或气泡(当引入气态二氧化碳时)，使得二氧化碳或石灰乳混合到目标悬浮 液中很快发生，实际上是立即发生。同时，在喷射混合之后，允许一起反应的化学制品以及 反应或以其它方式与化学制品协作的目标悬浮液的成分两者都基本上立即接触彼此。换言 之，有效地实现的喷射混合确保了反应之前针对材料传递所需的时间相比于传统混合方法 是最低的。
图1a和图1b中所示的根据本发明的优选实施例的反应器10的壁12的清洁系 统，通过经由电压供送/控制系统18将DC电压引送至电极杆16和与反应器的壁12相连 的电极20来使现有的碳酸钙沉淀溶解且防止形成新的碳酸钙沉淀，以便电极杆16用作阴 极，而反应器的壁12用作阳极。当壁12为阳极时，邻近壁12的液体的pH值减小至明显酸 性的范围，减小至小于6，优选减小为小于5，最优选为减小至2到3的值，因此防止碳酸盐 紧固到壁12上。实际上，由于它们会在较低pH下溶解在液相中，故甚至不允许碳酸盐晶体 与壁接触。自然，碳酸盐在所述表面附近的PH较高时具有沉淀到用作阴极的电极杆的表面 上的趋势。由所述沉淀趋势引起的缺点容易通过对控制系统18编程来改变系统的极性而 消除，由此以前沉淀在用作阴极的表面上的碳酸盐很快溶解于形成在现在用作阳极的电极 附近的酸性液体中。最容易的控制方法为对控制系统编程来以一定间隔(从秒至分或小时 的一部分)改变极性以用于保持两个电极清洁。控制极性变化的另一种方式为使用来自于 过程中的控制脉冲。例如，有可能监测阴极与阳极之间的电压变化，由此电压中的一定程度 的增大实际上意味着一定深度的沉淀层(用作隔离的层)。因此，可校准控制系统来在一定 势差下改变系统的极性。对应地，当所述势差已经降低回其初始水平时或当势差不再变化 时，控制系统使极性回到初始状态。
图2示出了用于将根据本发明的另一个优选实施例的反应器布置到流管中的解 决方案。在图中的解决方案中，反应器定位在两个管弯头32和34之间，以便电极杆16可 通过其端部支承在管弯头上，且支承成仅在需要时通过臂14布置支承，通过在反应器的中 间部分的一个臂布置，或通过沿电极杆16的一定数目的臂布置。在该实施例中，位于反应 器的反应带中的电极杆的支承臂14优选为完全由碳酸盐颗粒不会紧固到其上的材料制成 或至少涂布有该材料。在图中的实施例中，当电极杆16延伸至反应器的管弯头34的外侧时，电极杆可直接连结到控制单元上，而不需要经由支承臂将导体引送至反应器内侧的电极杆。在此情况下，电极杆16与流管(S卩，反应器10)隔离开，由此反应器自身的壁可用作第二电极。反应器的其它部分、设备和操作与图1对应。如果期望确保电极杆上的电极和管的表面尽可能最佳地操作，则位于管弯头的区域上的电极杆的部分/多个部分可涂布有隔离材料。因此，电极杆的电性表面与管的表面的距离沿杆的全长是恒定的，且因此两个电极表面附近的pH值也一致。
图3示出了根据本发明的第三优选实施例的反应器。图3中的反应器为与如图1中的反应器大部分相同的类型，但这里的反应器在流管的两个连续圆周上设有两个喷射混合器或混合器站(在基本上相同的反应器圆周上的混合相同化学制品的一定数目的混合器)24’和24’’。借助于所述混合器24’和24’’，有可能确保比以前更有效、更快和更均匀地将二氧化碳和石灰乳引入和混合到流动的目标悬浮液中。实际上，喷射混合器24’ 和24’’定位成以便至少一个混合器24’位于反应器的第一圆周30上，而至少一个混合器 24’’对应地位于反应器的第二圆周31上，在混合器24’的圆周之后有一定距离。混合器圆周30和混合器圆周31之间的距离尤其取决于反应器中的浆料的流速、化学制品的引入顺序、二氧化碳和/或石灰乳和引入液体的引入速度、所述气体/液体的体积流、反应器的直径、喷射喷嘴的构造，这仅提到了少数参数。然而，圆周30和圆周31之间的距离优选为大约O. 05米至3米，更优选为O.1米至I米。
根据图3的反应器(即，具有两个连续的喷射混合器/喷射混合器站的反应器) 例如在PCC的在线生产中使用，以便从第一圆周30上的第一喷射混合器24’或一系列混合器24’引入和混合二氧化碳，而从第二圆周31上的第二喷射混合器24’ ’或一系列混合器24’’引入石灰乳。自然，所述化学制品的引入还可以以相反的顺序布置，即，首先是石灰乳(Ca (OH)2),而然后是二氧化碳(CO2)。还有可能将所述混合器站以交错方式位于流管的相同圆周上，由此同时地实现化学制品的引入和混合或可利用相同混合器站引入两种化学制品。在我们的测试中，我们已经注意 到，在没有任何类型的清洁系统或抗紧固系统的情况下，相当多的PCC层很快地紧固到通向压头箱(B卩，反应器10)的流管的壁上，引起了上述问题。PCC具有紧固到喷射混合器24’’的末梢部分(喷嘴)上的对应趋势，除了增大除去较大PCC颗粒的风险之外，这还逐渐地既使化学制品从喷嘴的引入退化，又逐渐地使引入的射流的渗透和混合的均匀性退化。
当生产PCC的根据图3的测试反应器设有也根据图3的电动清洁系统时，即，电极杆16借助于臂14和臂14’在中心紧固到反应器上，反应器的内表面在测试运行的整个持续时间内保持光亮，换言之，该系统可完全防止碳酸盐沉淀到流管的表面上。图3示出了一种构造解决方案，其中电极杆16基本上延伸至与第一化学制品喷射混合器24’相同的直径(圆周30)。然而，在大多数情况，电极杆从将第二化学制品引入流动方向的喷射混合器24’’的直径(圆周31)延伸就足够。然而，当安排清洁系统时，应当注意的是碳酸钙还自然地趋于紧固到支承电极杆16的臂14和臂14’上。这可通过至少两种方法防止，即， 通过由碳酸盐晶体不会紧固到其上的材料制造臂或通过将臂布置在反应带的外侧，另一方面，其中在第一上游臂的位置处到目前为止还不存在结晶相中的碳酸钙，而另一方面，在第二下游臂的位置处，碳酸盐晶体不再为能够紧固的非稳定形式。
因此，可借助于在线方法直接地在通向造纸机的压头箱的过程管中进行将用作用于造纸的填料的碳酸钙沉淀到目标悬浮液中。在用于所述目的的反应器中，优选需要用于引入二氧化碳和石灰乳两者的喷射混合器或混合器站。自然，还有可能的是，已经在前一阶段中已将一种化学制品引入目标悬浮液中，甚至有可能通过使用另一种类型的混合器。然而，这里至少随后引入的化学制品的喷射混合使得PCC(即，沉淀碳酸钙)的结晶有可能在过程管中的很短距离处发生。换言之，通过参看图1a且假定在反应器10之前已经将化学制品(Ca(OH)2)和0)2中的一种已引入且足够均匀地混合到目标悬浮液中，或通过参看图3 且假定首先从混合器24’已引入二氧化碳和石灰乳且然后从混合器24’’引入二氧化碳或石灰乳，PCC的实际结晶反应实际上可在随后的化学制品的引入点之后立即开始。
图4中的曲线示出了当利用图3中所示的反应器使碳酸钙沉淀到目标悬浮液中时，目标悬浮液的PH值(垂直轴线)随时间(水平轴线，按秒计)的变化。在该图中示意性地示出的结晶过程中，首先将二氧化碳引入目标悬浮液(在轴线的原点处)中，由此目标悬浮液的PH值从大约7. 5的中性pH略微下降，这取决于引入的二氧化碳的量和引入二氧化碳与引入石灰乳之间的时间。在开始引入和混合石灰乳之后，目标悬浮液的PH值立即开始增大，且实际上其达到11至12的范围的其最大值，一旦化学制品在结晶反应中用尽，则从此其很快地回到大约7. 5的范围。在测试中，以彼此成化学数量关系引入的化学制品在小于两秒内耗尽，甚至在小于大约一点五秒内耗尽。针对此类快速结晶反应的要求在于，当使用正确地执行的喷射混合(至少对于随后引入的化学制品，优选为对于两者)时，化学制品/多种化学制品的混合基本上完成，且形成在目标悬浮液中的Ca2+和C032_离子很快地发现彼此且反应来形成碳酸钙晶体。由于反应的总持续时间很短，故形成的碳酸盐晶体的尺寸分布很均匀。根据一些估计，如上文已经简要陈述的那样，对于这种PCC的生产反应典型的是刚好在碳酸盐晶体的结晶反应之后，碳酸盐晶体处于此相，换言之，在变成方解石之前处于非稳定的晶体形式，使得它们实际上趋于紧固到任何适合的固体颗粒或位于附近的表面上。在目标悬浮液中，此类颗粒包括纤维、各种细微固体颗粒、填料颗粒和其它碳酸盐晶体。自然，流管的壁和位于流管中的其它物体(如，引入和混合器件的喷嘴，等)的壁也是用于紧固碳酸盐晶体的良好基底，由此有沉淀形成在流管的表面上。换言之，当晶体形 式非稳定时，碳酸盐沉淀仅形成在流管的壁和其它结构的壁上，由此在本发明的一些优选实施例中，流管实际上可通过防止非稳定的碳酸盐沉淀到如上文所述的流管的表面上来保持完全清洁。
引入二氧化碳和石灰乳时，随着结晶反应的进展且尤其在结晶反应结束时，pH值的上述较强变化借助于测量上述PH值的传感器提供了追踪反应进展的可能性。如果传感器22如图1a和图3中所示那样位于电极杆的另一个端部的水平上，S卩，在反应器的端部的水平上，则由传感器22测量的pH值应当处于与引入第一化学制品以前大致相同的级别上， 以避免沉淀进一步形成在管的表面上。因此，在借助于如此定位的传感器测量的PH值相当高的情况下，应当改变化学制品的引入参数/混合参数来改善化学制品的混合效率。自然， 可存在沿反应器的长度的一定数目的此类pH传感器(在反应器的壁上或在电极杆上，或在两者上)，由此pH值的变化给出结晶反应的进展的清楚显示。
一种解决方案为，其中测量到达反应器的反应带中的悬浮液的pH值的传感器位于反应器中的上游，由此控制系统接收关于到达反应器中的悬浮液的PH值的最新数据。实际上，此类传感器应当位于首先引入的化学制品的上游，以便得到纤维悬浮液的PH值而不受化学制品的影响。当通过在流动计量控制下引入化学制品而保持该传感器之后引入反应 器中的二氧化碳的石灰乳的关系为化学计量的时，如果期望的话，有可能借助于提供的pH 传感器来追踪碳酸盐的结晶反应的进展。有可能在反应器的端部处相应地确保结晶反应 已经结束。这很容易通过将反应器的端部处的PH值与反应器之前测得的pH值相比较来验 证。如果值相似，则化学制品已经以它们全部反应，且不再有碳酸盐沉淀到管的表面上或位 于管中的结构的表面上的风险。
在图5中所示的本发明的第四优选实施例中，事实上存在两种单独地适用的解决 方案。首先，附图示出了根据本发明的反应器怎样还可设有机械混合器40，机械混合器40 之后，相对较紧地存在已经在前述实施例中示出的具有电极杆16和臂14的清洁器件。换 言之，如先前实施例中已经描述那样，例如有可能通过喷射来经由反应器10的壁引入待混 合的一种或多种化学制品，但现在是在混合器40附近引入，由此混合器改善了已经通过喷 射开始的混合。然而，图5将怎样从轴的孔44经由混合器40的轴管42将化学制品引入至 过程管(即，反应器10)示为第二备选方案，由此机械混合器40将化学制品进一步混合到 流中。此外，当然有可能经由两个混合器轴(单独的轴向和/或径向的引入管)且从布置 在流管的壁上的导管或喷射喷嘴将化学制品带入目标悬浮液中，换言之，通过一种或多种 的上述引入方法将化学制品带入目标悬浮液中。
如从上文所述的本发明的其中一个优选实施例清楚的那样，本发明涉及一种在线 混合反应器，其中二氧化碳和石灰乳被引入和混合到目标悬浮液中，且其中允许这些与彼 此反应，以便避免反应中形成的碳酸钙晶体沉淀在反应器的各种表面上，包括混合器的表 面。本发明的目的在于将反应器的结构及其功能制定为以便实际上整个反应有时间沿反应 器的长度进展。因此，主要将电极杆的有效长度计算为反应器的长度。换言之，目的在于将 电极杆沿目标悬浮液的流动方向延伸至过程管中的某一长度，以便在电极杆的后一端部处 实际上不再有与彼此反应的物质。如还从上述实施例清楚的那样，有效且均匀的混合导致 较快的物质传递和较快的反应，所以混合的调整可对反应器的所需长度具有影响。
尽管在上文中已经将电极杆描述为在中心安装在流管/反应器中，但在一些情况 下，还有可能将其安装在相对于反应器的轴线倾斜的位置上。当反应器/流管产生管弯头， 然而在管弯头中反应也进行时，此类解决方案尤其是可能的。在此情况下，有可能将在中心 延伸的电极杆布置在管路弯头的两侧上的流管的平直部分上，其中也平直的电极杆在管路 弯头中的平直部分之间，电极杆自然优选为安装成以便其对管路弯头的区域的清洁的影响 尽可能最好。尤其是用较宽的流管的情况下，可能需要使用一定数目的平行电极杆。因此， 有可能使得确保将要保持清洁的表面的附近中的液体的PH值在所期望的范围内。
图6很示意性地示出了作为本发明的第五优选实施例的执行碳酸钙的结晶反应 的另一方式，以便不允许碳酸盐附接到定位在反应带上的任何表面上。该另一种方法在于 围绕流管12布置永磁体或电磁体50。例如，美国专利5，725，778和5，738，766中公开了此 类设备。永磁体形成磁场，磁场的方向和强度是恒定的。例如，有可能通过使电导体52围 绕流管12卷绕且将电流引送到由此形成的线圈中来结合流管布置电磁体50。通过借助于 控制单元18改变电流的大小、方向和/或频率，就可如所期望那样改变形成的磁场的方向 和强度。此外，有可能随着不同形状的波动来将电流引送至电磁体50的线圈中。然而，不 论借助于永磁体或者电磁体来创造磁场，操作原理总是相同的。通过流管内侧的磁体来感生出电场。为了能够使用所述电场，管中流动的悬浮液必须包含离子，在此情况下是钙离子 和它们的反离子(碳酸盐离子或碳酸氢盐离子)。电场通过与电场相关的它们自身的电荷 引起要按需要引送在其范围内的离子。仅在流管中的有限长度处存在电场且尤其是电场的 方向的变化使由流携带的离子转向，因为离子趋于根据电场的变化被引送，最终导致离子 键的释放，其中离子与彼此自由地反应且自由地形成碳酸钙晶体。换言之，电场且尤其是电 场的方向的变化会加速离子的相互化学反应，因为离子的方向的连续变化有助于它们在悬 浮液中的均匀混合。此外，形成的碳酸钙晶体刚好处于此种相，使得晶体不可附接到流管的 表面上且形成沉淀，或如果晶体形成沉淀，则晶体很软，以便晶体刚好携带在具有适合的流 速的流中。
管理碳酸钙的结晶反应以便不允许碳酸盐附接到位于反应带中的任何表面上的 自身不同的第三方式是，如已经结合电极杆的支承臂提到的那样，由碳酸钙晶体不会紧固 到其上的此类材料生产此类件(即，流管和位于流管内侧的结构两者)。聚酰胺可作为此类 材料的实例被提到。其它可能的涂层或制造材料包括PE树脂、各种聚氨基甲酸酯、各种氟 化物，如Tef Ion 、蜡、硅树脂和环氧树脂。此外，可考虑各种弹性橡胶状化合物，包括合成橡 胶或天然橡胶，其中EPDM(乙撑丙二烯单体)可作为实例被提到。此外，利用表面形态(主 要是通过使用所谓的纳米表面)可实现类似的结果。
在下文中，参照图7至图14论述了 PCC反应器在短循环中的各种备选放置位置。 将PCC直接生产到流至纤维网机器的压头箱的纤维浆料中是以前已知的。该方法具有其自 身的缺点，如目标悬浮液为纤维浆料的全部，由此不可相对于某些部分浆料或悬浮液产生 PCC的沉淀。另一个缺点在于，如在任何部分过程中那样，可发生在PCC的沉淀中的任何扰 动都针对直接流动用于生产的工艺流。因此，在大多数情况下，大多数情况中的扰动都会直 接地影响生产。
因此，以下的图7至图14中所示的所有解决方案都涉及将PCC反应器定位成侧 流，由此其另一方面有可能将PCC仅沉淀到目标悬浮液中，以产生更多优点，或另一方面可 隔离扰动不会对生产有任何影响。
图7示意性地示出了根据本发明的第六优选实施例的设备。在图中的设备中，PCC 反应器10已经从通向纤维网机器的管线62移动至与网下白水槽(wire pit) 66相连的其 自身的管线64。例如，将滤液60从纤维网机器收集到网下白水槽中。在图中所示的实施例 中，将高稠度的浆料68 (即，实际上是针对目标悬浮液的生产所需的所有的浆料成分，成分 包括长纤维浆料、短纤维浆料、机械浆料、化学机械浆料、化学浆料、微纤维浆料、纳米纤维 浆料、再循环浆料、废弃物、微粒和来自于纤维回收过滤器的纤维部分，它们中的各种均还 为一种或多种类型)引送到稀释泵/混合泵70，其中高稠度的浆料从大约3%至5%的其初 始稠度稀释至所述稠度与大约O. 5%至1. 8%，优选为O. 5%至2. 5%的范围的压头箱稠度之 间，其中液体来自于网下白水槽。将该中间稀释浆料弓I送到PCC反应器10中，其中通过优 选使用喷射混合器/多个喷射混合器将二氧化碳和石灰乳引入浆料中，且其中PCC如上述 专利文献中所述那样从二氧化碳和石灰乳在纤维和其它固体上结晶。沿管线64将中间稀 释的载有PCC的浆料进一步引送至网下白水槽66，其中使用稀释泵/混合泵72将载有PCC 的浆料稀释至压头箱稠度或其附近，此后将浆料引送至通向纤维网机器PM的管线62。换 言之，即使目标悬浮液为被引送至纤维网机器的纤维浆料，PCC的生产也在单独的循环中发生。
图8为根据本发明的第七优选实施例的设备的简图。类似于图7，在该图中的设备 中，PCC反应器10已经从通向纤维网机器的管线62移动至与网下白水槽66相连的其自身 的管线64。在该图中所示的实施例中，一个或多个高稠度浆料部分或成分78或填料成分， 而非如图7中的所有高稠度浆料，被引送至稀释泵/混合器泵70，其中使用来自于网下白水 槽66的液体将所述高稠度浆料部分78从大约3%至5%的其初始稠度稀释至该稠度与O. 5% 至1. 8%，优选为O. 5%至2. 5%的压头箱稠度之间。将该中间稀释浆料部分引送到的PCC反 应器10中，其中如上述专利申请中所述那样，PCC从石灰乳和二氧化碳沉淀到纤维的表面 上。沿管线64将载有PCC的中间稀释浆料又引送至网下白水槽66，其中使借助于稀释泵/ 混合泵72将载有PCC的浆料和使与其接触的高稠度浆料的其余部分88与载有PCC的浆料 相混合，且稀释至压头箱稠度或其附近，且被引送至通向纤维网机器PM的管线62。
图9为根据本发明的第八优选实施例的设备的简图。类似于图7和图8，在该图 中的设备中，PCC反应器10已经从通向纤维网机器的管线62移动至与网下白水槽66相连 的其自身的管线64。在该图的实施例中，再循环泵70至少仅将滤液60泵送回网下白水槽 66，滤液从纤维网机器经由PCC反应器10被引送至网下白水槽66。换言之，PCC沉淀到主 要包括细纤维材料和填料两者的滤液中的固体上。在该图的实施例中，所述载有PCC的滤 液用于借助于稀释泵/混合泵72将高稠度浆料68 (即，实际上是针对目标悬浮液的生产所 需的所有浆料成分，这些尤其包括长纤维浆料、短纤维浆料、机械浆料、化学机械浆料、化学 浆料、微纤维浆料、纳米纤维浆料、再循环浆料、废弃物、微粒和来自于纤维回收过滤器的纤 维部分，其中的各种均可为一个或多个类型)稀释至压头箱稠度或其附近，此后将浆料引 送至通向纤维网机器PM的管线62。
图10为根据本发明的第九优选实施例的设备的简图。在图10的实施例中，略微 更详细地描述了纤维网机器的上浆系统，以便描述使用一个涡流分离器的涡流清洁站80。 因此，在所述上浆系统中，借助于引入泵72将从纤维网机器60到达网下白水槽66的滤液 稀释至压头箱稠度，且经由vc站80 (如果上浆系统不包括vc站，则有时也直接地)将滤液 泵送至气体分离槽83 (所谓的除气器)，从气体分离槽将没有气体的目标悬浮液引送至纤 维网机器PM。借助于溢流保持气体分离槽82的表面高度恒定，以便从槽除去的作为溢流 的目标悬浮液沿管线84回到过程中。在图10中的实施例中，这种返回溢流在高稠度的浆 料68中实现，以便用所述溢流悬浮液稀释所有的高稠度的浆料。仅在所述稀释之后将溢流 和高稠度浆料的稀释混合物引送至与网下白水槽66相连的引入泵72，将与网下白水槽相 连的浆料稀释至压头箱稠度或其附近。
图11为根据本发明的第十优选实施例的设备的简图。在该实施例中，纤维网机器 的上浆系统在图10中示出以便描述使用一个涡流分离器的涡流清洁站80。因此，在所述上 浆系统中，借助于引入泵72将从纤维网机器60到达网下白水槽66的滤液稀释至压头箱稠 度，且经由vc站80 (如果上浆系统不包括vc站，则有时也直接地)将滤液泵送至气体分离 槽82 (所谓的除气器)，从气体分离槽将没有气体的目标悬浮液引送至纤维网机器PM。借 助于溢流保持气体分离槽82的表面高度恒定，以便从槽除去的作为溢流的目标悬浮液沿 管线84回到过程中。在图11中的实施例中，这种返回溢流在高稠度浆料中实现，以便用所 述溢流悬浮液稀释高稠度浆料78的一种或多种纤维成分或填料成分。仅在所述稀释之后将溢流和高稠度浆料成分的稀释混合物78引送至与网下白水槽66相连的引入泵72，将高稠度成分88的其余部分带至泵72，将与其相连的浆料稀释至压头箱稠度或其附近。
图12为根据本发明的第十一优选实施例的设备的简图。该图比前图更为详细地示出了纤维网机器的上浆系统。例如，已经提议的是，用泵72将包括各种高稠度成分68且结合网下白水槽66稀释的目标悬浮液泵送至涡流清洁站80，在此情况下，涡流清洁站80由三个级92，94和96构成，但级的数目实际上可甚至更大。将接收物(即，涡流清洁站的第一级92的溢流)直接引送至纤维网机器或如图中所示，引送至气体分离槽82 (除气器)， 将基本上没有气体的部分从气体分离槽82引送至纤维网机器PM，且在连接网下白水槽66 的大多数情况下，在保持气体分离槽82中的恒定表面水平的溢流壁上除去的目标悬浮液的部分沿管线84回到泵72的引入点。借助于泵98，将涡流清洁站80的第一级92的废弃物(即，底流)引送至vc站的第二级94。通常，还存在从网下白水槽66通向泵98的稀释液体管线100。在本发明的该实施例中，PCC反应器10位于vc站80的第二级94的给送口处。在第二 vc级94中(即，在PCC结晶且沉淀到固体上之后)，目标悬浮液分成两部分， 从该处沿管线102将溢流引送至通常与网下白水槽66相连的泵72的引入点，从该处将其经由vc站80的第一级92和气体分离槽82运输至纤维网机器PM。通过泵104沿管线196 将vc站80的第二级94的废弃物(即，底流)引送至vc站的第三级96，通常用从网下白水槽66沿管线108到达的网下水稀释废弃物。通常将vc站的第三级96的接收物沿管线 110送至vc站的第二级94的引入点，即，实际上在本发明的该实施例中，除vc站的第一级的废弃物外，PCC也沉淀到第三级的接收物上。
该实施例的其中 一个优点，实际上也是以下实施例的其中一个优点，在于在PCC 的结晶期间PCC沉淀到实际的反应器或随后的管线上，然后沉淀时常且然后作为较大颗粒释放的情况下，已经在vc站的第二级94中将颗粒分成了废弃物，且它们不会影响纤维网的生产。
图13为根据本发明的第十二优选实施例的设备的简图。与图12相似，该图进一步更详细地示出了纤维网机器的上浆系统。例如，已经提议的是，用泵72将包括各种高稠度成分68且结合网下白水槽66稀释的目标悬浮液泵送至涡流清洁站80，在此情况下，涡流清洁站80由三个级92，94和96构成，但级的数目实际上可甚至更大。将接收物(即，涡流清洁站的第一级92的溢流)直接引送至纤维网机器或如图中所示，引送至气体分离槽82 (除气器)，将基本上没有气体的部分从气体分离槽82引送至纤维网机器PM，且在结合网下白水槽66的大多数情况下，在保持气体分离槽82中的恒定表面水平的溢流壁上除去的目标悬浮液的部分沿管线84回到泵72的引入点，泵72将目标悬浮物朝vc站泵送。借助于泵 98，将涡流清洁站80的第一级92的废弃物(B卩，底流)引送至vc站80的第二级94。通常，还存在从网下白水槽66通向泵98的稀释液体管线100。在第二 vc级94中，目标悬浮液分成两部分，从该处，沿管线102将接收物(即，溢流)引送至通常与网下白水槽66相连的引入泵72的给送口，从该处将其经由vc站80的第一级92和气体分离槽82运输至纤维网机器PM。通过泵104沿管线196将vc站80的第二级94的废弃物(B卩，底流)引送至 vc站80的第三级96，通常用从网下白水槽66沿管线108到达的网下水稀释废弃物。在该实施例中，PCC反应器10位于vc站80的第三级96的引入点中，以便首先沿管线110将反应器10中产生且在vc站的级中接收的PCC运输至vc站80的第二级94的引入点的泵98的入口侧，然后从第二级沿管线102至引入泵72，且从该处进一步至气体分离槽82，且最 后至纤维网机器PM。
图14中所示的布置还可作为本发明的又一个(第十三)实施例被提到，该布置在 其它方面为与图12中的实施例类似的类型，但这里并未将气体分离槽82的溢流引送至与 网下白水槽66相连的泵72，而是改为将其引送至vc站80的第二级94的引入泵98。换言 之，溢流可单独地或能结合从网下白水槽66沿管线100获得的网下水使用，用于调整第一 级92的废弃物和vc设备的第三级96的接收物的稠度，以便适应PCC反应器10。来自于白 水过滤器的滤液也可用于所述稠度调整。
最后，图15示出了作为本发明的第十四实施例的解决方案，其用于防止PCC反应 器中的PCC沉淀的不利影响。所述解决方案基于使用(至少)两个并联反应器10’和 10’ ’，以便主要是仅其中一个反应器在实际生产中使用，同时另一个正在清洁。可将其此执 行以便各个反应器10’，10’ ’均通过阀(未示出)连接到管线64上，以便反应器可连接到 PCC的生产中且在期望时与其断开。换言之，根据有利的附加实施例，当PCC的生产从一个 反应器变化至另一个时，第一反应器的阀(引入阀和放出阀)关闭，而同时开启第二反应器 的阀，由此目的自然在于实现穿过反应器10’和10’’的恒定体积流。对应地从其自身的阀 (未示出)调整引入反应器10’和10’’中的化学制品流，以便保持PCC浓度均匀/如所期 望那样保持在要形成的悬浮液中。当PCC的生产已经完全转移至第二反应器且第一反应器 与PCC的生产循环64断开时，将适当强度的酸性溶液引入第一反应器中来用于快速地溶解 附接到反应器壁和化学制品引入器件的壁上的PCC。可通过试验或通过使用适合的电学方 法(层析成像、分层的PCC上的电阻等)来确定上述清洁次序的频率。取决于应用，通常需 要以范围从几天到几星期的间隔清洁反应器。
关于以上第十四实施例应当注意的是，即使使用的成对反应器10’，10’’示出为 正好在纤维网机器的上浆系统中的某一位置上，但其可定位在单个PCC反应器也可定位在 该处的过程中的任何地点。
最后，应当注意的是，上文仅公开了最优选的实施例中的一些。因此，很明显本发 明不限于上述实施例，而是本发明可以以许多方式应用于在通过所附权利要求限定的范围 内。例如，很明显结合本发明的各种实施例使用的目标悬浮液的定义仅应当理解为实例。 因此很明显，由于本发明的目的为在纤维网机器的短循环中在线生产PCC，故化学制品的引 入且因此还有PCC的生产可除浆料自身外，直接地或间接地在浆料的生产中使用的任何部 分或悬浮液中执行。因此，可引入二氧化碳和石灰乳，且所以可将PCC生产在纤维部分(例 如，长纤维浆料、短纤维浆料、机械浆料、化学浆料、再循环浆料，微粒)或填料部分(例如， TiO2)或纤维滤液中。来自于实际纤维网机器(网下/压制区段)的各种滤液、来自于纤维 回收过滤器的浑浊滤液和清澈滤液，以及引入各种稀释目标(如，压头箱)中的滤液可作为 滤液的实例被提到。例如，还可将化学制品引入涡流清洁站的步骤中，涡流清洁站的溢流被 引进到浆料中。因此，上文使用的用语〃流管〃也必须不但要理解为用于浆料朝造纸机的压 头箱的流动导管，还要理解为用于所述部分浆料、悬浮液、成分或部分的流动导管，在导管 中将它们朝纸张的最终生产上引送。还要理解的是，即使将网下白水槽在以上的图7至图 15中示为传统圆柱形槽，但也可以在以由较宽面积的浅容器和从容器离开的溢流管形成的 新颖类型的网下白水槽中执行根据本发明的PCC的生产。因此，有利的是以所有白水体积或几乎所有白水体积在所述网下白水槽的出口管中执行PCC的生产。
还要注意的是，即使在上文中已经以一些背景提到了纤维浆料的生产中使用的纤 维浆料、其部分浆料和其它悬浮液和滤液，但目标悬浮液的意思是在用于纤维网的生产中 使用的纤维成分的各种生产步骤中以一种方式或其它方式使用的所有种类的悬浮液。因 此，除普通造纸机之外，本发明例如还涉及各种棉纸机和纸板机。如果期望的话且如果技术 上可行的话，结合各种实施例公开的特征还可结合本发明的范围内的其它实施例使用，和/ 或不同组件可由所公开的特征组合。
权利要求
1.一种用于将碳酸钙在线生产到纤维网机器的纤维网形成工艺的目标悬浮液中的方法，所述纤维网形成工艺的目标悬浮液包括以下成分中的至少一种纯净浆料悬浮液(长纤维浆料、短纤维浆料、机械浆料、化学机械浆料、化学浆料、微纤维浆料、纳米纤维浆料)、再循环的浆料悬浮液(再循环浆料、废弃物、来自于纤维回收过滤器的纤维部分)、添加剂悬浮液和含有固体的滤液，碳酸钙在运输所述目标悬浮液的流管中生产，其特征在于，所述流管设有PCC反应器(10，10’，10〃)，所述反应器(10，10’，10")设有设备，所述设备用于防止由PCC沉淀到所述反应器(10，10’，10")中或沉淀到与所述反应器相连的设备的表面上的趋势引起的缺点，通过使二氧化碳和石灰乳混合到所述目标悬浮液中来将所述二氧化碳和所述石灰乳加至在所述反应器(10，10’，10")内侧流动的所述目标悬浮液，且允许所述化学制品在所述反应器(10，10’，10")中一起反应以用于形成碳酸钙晶体，由此所述防止设备位于所述反应器(10，10’，10")中，基本上在所述化学制品在其上反应的长度上，基本上在所谓的反应带上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，至少一种所述化学制品二氧化碳和石灰乳，使用至少一个喷射混合器(24，24’，24’ ’)引入所述反应器(10，10’，10")。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其特征在于，至少一个电极杆(16)布置在所述反应器(10，10’，10")的内侧，以及相对于所述电极杆(16)隔离开的至少一个电极(20)布置在所述反应器(10，10’，10〃)的内表面上，以便所述电极杆(16)基本上延伸至所述反应器(10，10’，10〃)的反应带的整个长度上。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将电流引送至所述电极(16和20)，以便所述电极杆(16)形成阴极且所述至少一个电极(20)形成阳极，由此形成在所述阳极附近的低PH的所述带防止沉淀形成在所述反应器(10，10’，10")的内表面上。
5.根据权利要求3或权利要求4所述的方法，其特征在于，控制系统(18)布置成用以改变所述成对电极(16，20)的极性，用于保持所述电极杆(16)清洁。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述控制系统(18)基于预设定时器改变极性。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当所述电极杆(16)与所述至少一个电极(20)之间的所述电压超过参考值时，所述控制系统(18)改变极性。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当所述电极杆(16)与所述至少一个电极(20)之间的所述电压回到所述参考值时，所述控制系统(18)将极性改变回到所述初始状态。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，永磁体或电磁体(50)布置在所述反应器(10，10’，10〃)的外侧。
10.根据权利要求1或权利要求所述9的方法，其特征在于，通过将连接到所述控制系统(18)上的电导体(52)围绕所述反应器(10，10’，10〃)卷绕来将线圈(50)布置在所述反应器(10，10，，10")的外表面上。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，由所述线圈(50)形成的所述磁场的方向或强度借助于所述控制系统(18)改变。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，借助于一个或多个pH传感器、传导率传感器或借助于层析成像来监测所述结晶反应的传播。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，反应器(10，10’，10")制造或提供成使得所述反应带的整个长度为所述碳酸钙晶体不会紧固到其上的材料。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，反应器由两个类似的并联连接的反应器(10’ ,10")形成，其中主要仅一个反应器用于在一定时间来生产PCC。
15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，含有固体的滤液(60)作为来自于所述网下白水槽￠6)的目标悬浮液，所述滤液从所述纤维网机器PM引送至该处，由此所述载有PCC的目标悬浮液回到所述网下白水槽(66)。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，以下的至少一种被稀释纯净浆料悬浮液(长纤维浆料、短纤维浆料、机械浆料、化学机械浆料、化学浆料、微纤维浆料、纳米纤维浆料)、再循环的浆料悬浮液(再循环浆料、废弃物、来自于纤维回收过滤器的纤维部分)、添加剂悬浮液和与所述网下白水槽￠6)相连的含有固体的滤液，其中含有固体的滤液(60)来自于所述纤维网机器PM以用于形成目标悬浮液，PCC沉淀到所述目标悬浮液中且载有PCC的目标悬浮液回到所述网下白水槽￠6)以用于进一步稀释到适用于所述生产工艺的稠度。
17.根据权利要求15或权利要求16所述的方法，其特征在于，以下的至少一种加入到所述载有PCC的目标悬浮液中纯净浆料悬浮液(长纤维浆料、短纤维浆料、机械浆料、化学机械浆料、化学浆料、微纤维浆料、纳米纤维浆料)、再循环的浆料悬浮液(再循环浆料、废弃物、来自于纤维回收过滤器的纤维部分)、用于形成纤维浆料的添加剂悬浮液。
18.一种用于将碳酸钙在线生产到纤维网机器的纤维网形成工艺的目标悬浮液中的反应器，所述纤维网形成工艺的目标悬浮液包括以下成分中的至少一种纯净浆料悬浮液(长纤维浆料、短纤维浆料、机械浆料、化学机械浆料、化学浆料、微纤维浆料、纳米纤维浆料)、再循环的浆料悬浮液(再循环浆料、废弃物、来自于纤维回收过滤器的纤维部分)、添加剂悬浮液和含有固体的滤液，其特征在于，所述反应器(10，10’，10")设有用于保持所述反应器(10，10’，10")的内侧表面清洁而没有碳酸钙沉淀的器件(14，14’，16，18，20，50，52)、设有用于至少将二氧化碳或石灰乳引入所述反应器(10，10’，10")中的器件(24，24’，24")，以及设有用于至少将所述二氧化碳和石灰乳混合到所述目标悬浮液中的器件(24，24’，24"，40)，由此二氧化碳和石灰乳加入到在所述反应器(10，10’，10")中流动的所述目标悬浮液中，所述二氧化碳和所述石灰乳混合到所述目标悬浮液中，且允许所述化学制品在所述反应器(10，10’，10")中一起反应来用于形成碳酸钙晶体。
19.根据权利要求18所述的反应器，其特征在于，用于保持所述表面清洁的所述器件包括布置在所述反应器(10)的内侧离所述反应器(10)的壁有一定距离的至少一个电极杆(16)、位于所述反应器(10)的壁的表面上的至少一个其它电极(20)，以及用于控制用于清洁所述表面的所述器件的器件(18)。
20.根据权利要求19所述的反应器，其特征在于，用于清洁所述表面的所述控制器件(18)包括电源和控制系统。
21.根据权利要求19或权利要求20所述的反应器，其特征在于，所述电极杆(16)通过臂(14，14’)支承在所述反应器(10)的壁上。
22.根据权利要求19或权利要求21所述的反应器，其特征在于，所述电极杆(16)与用作所述反应器(10)的所述流管(12)隔离开。
23.根据权利要求19至权利要求22中任一项所述的反应器，其特征在于，所述电极杆(16)在所述反应器(10)中基本上沿中心布置。
24.根据权利要求18至权利要求23中任一项所述的反应器，其特征在于，所述二氧化碳或石灰乳引入器件(24，24’，24")同时地用作用于将所述二氧化碳或所述石灰乳混合到所述目标悬浮液中的设备。
25.根据权利要求24所述的反应器，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")为喷射混合器。
26.根据权利要求18至权利要求25中任一项所述的反应器，其特征在于，所述二氧化碳或所述石灰乳的引入器件为沿中心布置在所述反应器(10)中的管(42)，所述管(42)的端部设有用于二氧化碳或石灰乳的至少一个开口(44)。
27.根据权利要求26所述的反应器，其特征在于，所述管(42)同时地用作用于所述机械混合器(40)的所述轴。
28.根据权利要求18所述的反应器，其特征在于，用于清洁所述表面的所述器件为围绕所述反应器(10)布置的永磁体或电磁体(50)。
29.根据权利要求28所述的反应器，其特征在于，所述电磁体(50)由围绕所述反应器(10)卷绕且连接到控制系统(18)上的电导体(52)形成。
30.根据权利要求18至权利要求29中任一项所述的反应器，其特征在于，所述反应器(10)设有至少一个测量设备(22)，借助于所述测量设备(22)有可能监测、控制或调整例如所述反应器(10)中的结晶反应的传播。
31.根据权利要求30所述的反应器，其特征在于，设在所述反应器(10)中的所述至少一个测量设备(22)为层析成像设备、测量所述pH值的传感器或测量所述电导率的传感器。
32.根据权利要求30所述的反应器，其特征在于，两个传感器布置在所述反应器的内侧用于测量所述PH值，其中一个传感器位于任一种化学制品的引入点之前的所述反应器(10)中，而另一个位于所述反应带的端点中或位于其后。
33.根据权利要求18所述的反应器，其特征在于，所述反应器(10)由所述碳酸钙晶体不会紧固到其上的材料制成或涂布有所述材料。
34.根据权利要求18至权利要求33中任一项所述的反应器，其特征在于，用于保持所述反应器(10)清洁的所述设备定位在所述后一种化学制品的引入点的下游的所述反应器(10)的内侧，且所述设备基本上延伸至所述反应带的整个长度。
35.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，反应器由两个类似的并联连接的反应器(10’ ,10")构成，其中主要仅一个反应器用于在一定时间来生产PCC。
36.根据权利要求18至权利要求35中任一项所述的反应器，其特征在于，所述PCC反应器(10，10’，10")定位成与专用反应器循环(10，64)中的所述网下白水槽(66)相连，所述反应器循环(10，64)从所述网下白水槽(66)开始且在所述网下白水槽(66)结束。
37.根据权利要求36所述的反应器，其特征在于，所述反应器循环(10，64)还包括泵(70)，借助于所述泵(70)使以下的至少一种在所述反应器循环(10，64)中循环纯净浆料悬浮液(长纤维浆料、短纤维浆料、机械浆料、化学机械浆料、化学浆料、微纤维浆料、纳米纤维浆料)、再循环的浆料悬浮液(再循环浆料、废弃物、来自于纤维回收过滤器的纤维部分)、添加剂悬浮液和含有固体的滤液。
38.根据权利要求36或权利要求37所述反应器，其特征在于，所述反应器循环(10,64)在朝所述纤维网机器泵送纤维浆料的所述泵(72)处结束，所述泵布置成与所述网下白水槽(66)相连。
全文摘要
本发明涉及一种用于将碳酸钙在线生产到目标悬浮液流中的方法和反应器。根据本发明的方法和反应器适用于将石灰乳和二氧化碳引入和混合到目标悬浮液流中，以便不允许在它们反应期间形成的碳酸钙晶体沉淀到反应器(10)的壁(12)上，因为反应器设有用于防止碳酸盐晶体附接到位于反应带中的结构的表面上的器件(16,18,20)。
文档编号D21H17/70GK103025957SQ201180023333
公开日2013年4月3日 申请日期2011年3月9日 优先权日2010年3月10日
发明者O.英波拉, E.库卡马基, J.马图拉, P.索利斯马 申请人:芬欧汇川集团公司, 韦坦德科技公司