Un proceso para aumentar la velocidad de producción y/o reducir la energía específica de un refinador para una diana de refinado que comprende:

(a1) aplicar una solución lubricante a una cantidad de astillas de madera antes de suministrarlas al área de refinación; o (a2) aplicar una solución de vehículo/generador de fricción a una cantidad de astillas de madera antes de suministrarlas al área de refinación; y (b) suministrar las astillas de madera a un refinador

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a la industria de fabricación de papel. En particular, la presente invención se refiere a un proceso para mejorar la velocidad de producción de los refinadores y/o reducir el consumo de energía específica para una diana de refinado.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Por lo general, se usan tratamientos mecánicos y/o químicos de substancias de plantas celulósicas (por ejemplo, madera) en el proceso de fabricación de papel para generar la pulpa, la base y la materia prima para fabricar productos de papel. La pulpa se puede generar ya sea químicamente o mecánicamente retirando las fibras de celulosa de la matriz de madera, lo cual ocurre típicamente en un refinador. En el contexto de la industria del papel y de la pulpa, un "refinador" es una pieza de equipo usado para triturar la madera, típicamente astillas de madera, entre dos superficies que giran (por ejemplo discos giratorios) que tienen platos refinadores fijados al mismo. En particular, un refinador de disco utiliza dos platos refinadores para tratar la pulpa y las fibras de papel para desarrollar resistencia en el producto de papel fabricado a partir de tales fibras. Las fibras se hacen pasar entre dos platos, uno o ambos de los cuales giran y aplican presión a las fibras. Por lo tanto, la liberación de las fibras de una matriz de madera se conoce ordinariamente como "refinación".

El tratamiento químico de la madera, conocido también como reducción a pulpa química, utiliza esencialmente químicos en la digestión de la madera donde las soluciones de varios químicos eliminan o disuelven la lignina, materiales no fibrosos u otras impurezas, lo que da como resultado la generación de pulpa. El tratamiento mecánico, conocido también como reducción a pulpa mecánica, utiliza un mecanismo de molienda tal como el refinador de disco descrito anteriormente, para liberar las fibras de una matriz de madera, en la que se libera la pulpa por medio de fuerza mecánica en lugar de por medios químicos.

Los sistemas típicos de procesamiento mecánico consisten de varias etapas, que incluyen astillar y manipular la madera, clasificar mecánicamente las astillas de madera, lavar las astillas, precalentar o vaporizar (de forma atmosférica o presurizada) las astillas, 1ra etapa de refinación, una 2da etapa de refinación opcional (frecuentemente se utilizan múltiples etapas de refinación), retirada de latencia, cribado, blanqueo y almacenamiento antes que la pulpa se envíe a una máquina de papel.

Como se conoce en la técnica, los procesos de reducción a pulpa mecánica requieren el consumo de una cantidad significativa de energía. Existe un deseo dentro de la industria para reducir estos requisitos energéticos para generar la pulpa necesaria para la producción de papel y aditivos de papel. Se han hecho intentos en la técnica para reducir las demandas energéticas de los refinadores, como se describe en la Patente de Estados Unidos 4.388.148 (Yahrmarkt et al); en la Patente de Estados Unidos 5.007.985 (Engstrand et al); en la Patente de Estados Unidos

5.338.405 (Patt et al); en la Patente de Estados Unidos 5.454.907 (Hayashi) y en la Patente de Estados Unidos

6.159.335 (Owens et al).

Otro método para realizar ahorros energéticos es aumentar la velocidad de producción de un refinador sin aumentar el consumo de energía específica, como se ha especificado en el artículo técnico titulado "The Effect of Production Rate on Specific Energy Consumption in High Consistency Chip Refining", de Strand B.C et al. IMPG Conference, Oslo 1993, p 143-151. Por lo tanto, el refinador proporcionaría una mayor cantidad de pulpa sin un aumento simultáneo en el consumo de energía específica. Se han hecho intentos dentro de la industria para aumentar la velocidad de producción de un refinador, como se describe en la Patente De Estados Unidos 3.808.090 (Logan et al), sin embargo, tales intentos han demostrado ser infructuosos.

Adicionalmente, la industria ha señalado el uso de químicos y/o procesos secundarios para tratar las astillas de madera con el fin de facilitar el procesamiento, como se describe por ejemplo en la Patente de Estados Unidos

4.767.499 (Simonson et al); en la Patente de Estados Unidos 2.947.655 (Eberhardt); y en un artículo técnico titulado "Groundwood Mills use Specialty Chemicals to Solve Pitch Problems" Pulp & Paper, de Rying, S., marzo de 1978, p. 177-179.

Las realizaciones del proceso proporcionadas por la presente invención abarcan las necesidades de la industria de fabricación de papel debido al mejoramiento de la velocidad de producción de los refinadores y/o la reducción de la energía específica necesaria para una diana de refinado. Las realizaciones de la presente invención proporcionan ahorro de costes con respecto al número de refinadores necesarios en un proceso dado para producir un tonelaje particular de pulpa por día así como una reducción potencial en el consumo energético para el proceso de refinación.

Adicionalmente, las realizaciones de la presente invención son ventajosas puesto que no poseen riesgos para la salud de los operarios del refinador, ya que no se utilizan substancias altamente alcalinas y toxicas tales como el aluminato sódico.

**(Ver fórmula)**

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Las realizaciones de la presente invención utilizan una solución lubricante, o como alternativa, utilizan una solución de vehículo/generador de fricción para aumentar la velocidad de producción de un refinador con respecto a las astillas de madera y/o reducir el consumo de energía específica para una diana de refinado.

Una realización del proceso comprende:

(a1) aplicar, por impregnación y/o pulverización, una solución lubricante a una cantidad de astillas de madera antes de suministrarlas a un área de refinación; o

(a2) aplicar, por impregnación y/o pulverización, una solución de vehículo/generador de fricción a una cantidad de astillas de madera antes de suministrarlas a un área de refinación; y

(b) suministrar las astillas de madera a un refinador.

Una realización alternativa de la presente invención comprende (1) suministrar una cantidad de astillas de madera a un refinador; y (2) aplicar, por impregnación y/o pulverización, una solución de vehículo/generador de fricción a una cantidad de astillas de madera en el área de refinación.

La etapa (a1) implica aplicar una solución lubricante acuosa a una cantidad de astillas de madera, en la que la solución lubricante contiene aproximadamente el 0,04% en peso a aproximadamente el 15% en peso del lubricante, preferiblemente la solución contiene aproximadamente el 0,06% en peso a aproximadamente el 9,0% en peso del lubricante; más preferiblemente, aproximadamente el 0,06% en peso a aproximadamente el 2% en peso, y más preferiblemente, la solución es una solución lubricante acuosa de aproximadamente el 1% en peso.

La solución lubricante de la etapa (a1) se puede aplicar a las astillas de madera mediante cualquiera de los métodos conocidos en la técnica. En general para cualquiera de los métodos de aplicación por impregnación o pulverización o combinaciones de los mismos, la dosificación de lubricante debe estar en el intervalo de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 2,72 kilogramos (0,1 a aproximadamente 6 libras) de lubricante por tonelada de astillas de madera, que varía preferiblemente de aproximadamente 0,11 a aproximadamente 1,81 kilogramos (0,25 a aproximadamente 4 libras) de lubricante por tonelada de astillas de madera; y más preferiblemente aproximadamente 0,23 kilogramos (0,5 libras) de lubricante por tonelada de astillas de madera.

La solución lubricante de la etapa (a1) puede comprender goma de guar catiónica, almidón catiónico, poliacrilamida catiónica, óxido de polietileno no iónico, mezclas que contienen goma de xantano y al menos otro lubricante (preferiblemente goma de guar catiónica); y/o varias combinaciones o mezclas de los lubricantes descritos anteriormente.

La etapa (a2) implica aplicar una solución de vehículo/generador de fricción acuosa a una cantidad de astillas de madera mediante cualquiera de los métodos conocidos en la técnica, tales como impregnación, pulverización y combinaciones de los mismos. La solución de vehículo/generador de fricción se aplica a las astillas de madera, en la que la solución contiene aproximadamente... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para aumentar la velocidad de producción y/o reducir la energía específica de un refinador para una diana de refinado que comprende:

(a1) aplicar una solución lubricante a una cantidad de astillas de madera antes de suministrarlas al área de refinación; o

(a2) aplicar una solución de vehículo/generador de fricción a una cantidad de astillas de madera antes de suministrarlas al área de refinación; y

(b) suministrar las astillas de madera a un refinador.

2. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la solución lubricante en la etapa (a1) se aplica a las astillas de madera por impregnación, pulverización, o una combinación de los mismos.

3. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la solución lubricante en la etapa (a1) comprende goma de guar catiónica, almidón catiónico, poliacrilamida catiónica, óxido de polietileno no iónico, mezclas de goma de xantano y al menos otro lubricante; y mezclas de los mismos.

4. El proceso de acuerdo con la reivindicación 3, en el que la solución lubricante en la etapa (a1) comprende goma de guar catiónica.

5. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la solución lubricante en la etapa (a1) contiene de aproximadamente el 0,04% en peso a aproximadamente el 15% en peso de un lubricante.

6. El proceso de acuerdo con la reivindicación 5, en el que la solución lubricante en la etapa (a1) contiene de aproximadamente el 0,06% en peso a aproximadamente el 9% en peso del lubricante.

7. El proceso de acuerdo con la reivindicación 6, en el que la solución lubricante en la etapa (a1) contiene de aproximadamente el 0.06% en peso a aproximadamente el 2% en peso del lubricante.

8. El proceso de acuerdo con la reivindicación 7, en el que la solución lubricante en la etapa (a1) contiene aproximadamente el 1% en peso del lubricante.

9. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las astillas de madera de la etapa (a1) tienen una dosificación de lubricante de aproximadamente 0,045 a aproximadamente 2.73 kilogramos (0,1 a aproximadamente 6 libras) de lubricante por tonelada de astillas de madera después de la aplicación de la solución lubricante.

10. El proceso de acuerdo con la reivindicación 9, en el que la dosificación de lubricante varía de aproximadamente 0,114 kg a aproximadamente 1,82 kg (0,25 a aproximadamente 4 libras) de lubricante por tonelada de astillas de madera después de la aplicación de la solución lubricante.

11. El proceso de acuerdo con la reivindicación 10, en el que la dosificación de lubricante varía de aproximadamente 0.225kg (0,5 libras) de lubricante por tonelada de astillas de madera después de la aplicación de la solución lubricante.

12. El proceso de acuerdo con la reivindicación 2, en el que las astillas de madera de la etapa (a1) se impregnan durante un periodo que varía de aproximadamente 1 segundo a aproximadamente 10 minutos.

13. El proceso de acuerdo con la reivindicación 12, en el que las astillas de madera de la etapa (a1) se impregnan durante aproximadamente 30 segundos a aproximadamente 5 minutos.

14. El proceso de acuerdo con la reivindicación 13, en el que las astillas de madera de la etapa (a1) se impregnan por aproximadamente 1 minuto.

15. El proceso de acuerdo con la reivindicación 3, en el que las mezclas de goma de xantano y al menos otro lubricante diferente tienen una proporción en peso que varía de aproximadamente 10:1 a aproximadamente 1:10.

16. El proceso de acuerdo con la reivindicación 15, en el que la proporción en peso varía de aproximadamente 5:1 a aproximadamente 1:5.

17. El proceso de acuerdo con la reivindicación 16, en el que la proporción en peso es de aproximadamente 1:1.

18. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la solución de vehículo/generador de fricción en la etapa (a2) se aplica a las astillas de madera por impregnación, pulverización o una combinación de los mismos.

19. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la solución de vehículo/generador de fricción en la etapa (a2) contiene un vehículo que comprende goma de guar catiónica, goma de guar aniónica, goma de guar no iónica, goma de guar anfoterica, almidón catiónica, poliacrilamida catiónica, poliacrilamida aniónica, poliacrilamida no

iónica, óxido de polietileno no iónico, goma de xantano, mezclas de goma de xantano y al menos otro vehículo; y mezclas de los mismos.

20. El proceso de acuerdo con la reivindicación 19, en el que la solución de vehículo/generador de fricción en la etapa (a2) contiene un vehículo que comprende goma de guar catiónica, goma de guar aniónica, goma de guar no iónica, goma de guar anfotérica, y mezclas de las mismas.

21. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la solución de vehículo/generador de fricción en la etapa (a2) comprende un generador de fricción que comprende óxido de aluminio, piedra pómez, metasilicato cálcico, nefelina sienita, sílice, feldespato, trihidrato de aluminio, microesferas de vidrio, cuarzo, arcilla y mezclas de los mismos.

22. El proceso de acuerdo con la reivindicación 21, en el que el generador de fricción comprende piedra pómez y metasilicato cálcico.

23. El proceso de acuerdo con la reivindicación 22, en el que el generador de fricción comprende piedra pómez.

24. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la solución de vehículo/generador de fricción en la etapa (a2) comprende un generador de fricción que tiene una dureza MOHS que varía de aproximadamente 1 a aproximadamente 9.

25. El proceso de acuerdo con la reivindicación 24, en el que la dureza MOHS varía de aproximadamente 2 a aproximadamente 7.

26. El proceso de acuerdo con la reivindicación 25, en el que la dureza MOHS varía de aproximadamente 3 a aproximadamente 6.

27. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la solución de vehículo/generador de fricción en la etapa (a2) comprende un generador de fricción que tiene un tamaño de partícula de aproximadamente 1 a aproximadamente 200 micras.

28. El proceso de acuerdo con la reivindicación 27, en el que el tamaño de partícula del generador de fricción varía de aproximadamente 50 aproximadamente 150 micras.

29. El proceso de acuerdo con la reivindicación 28, en el que el tamaño de partícula del generador de fricción es de aproximadamente 70 micras.

30. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la solución de vehículo/generador de fricción en la etapa (a2) contiene de aproximadamente el 0,04% en peso a aproximadamente el 15% en peso de un vehículo.

31. El proceso de acuerdo con la reivindicación 30, en el que la solución de vehículo/generador de fricción en la etapa (a2) contiene de aproximadamente el 0,06% en peso a aproximadamente el 9% en peso del vehículo.

32. El proceso de acuerdo con la reivindicación 31, en el que la solución de vehículo/generador de fricción en la etapa (a2) contiene de aproximadamente el 0,06% en peso a aproximadamente el 2% en peso del vehículo.

33. El proceso de acuerdo con la reivindicación 32, en el que la solución de vehículo/generador de fricción en la etapa (a2) contiene aproximadamente el 0,5% en peso del vehículo.

34. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la solución de vehículo/generador de fricción en la etapa (a2) contiene de aproximadamente el 0,3% en peso a aproximadamente el 30% en peso de un generador de fricción.

35. El proceso de acuerdo con la reivindicación 34, en el que la solución de vehículo/generador de fricción en la etapa (a2) contiene de aproximadamente el 0,3% en peso a aproximadamente el 10% en peso del generador de fricción.

36. El proceso de acuerdo con la reivindicación 35, en el que la solución de vehículo/generador de fricción en la etapa (a2) contiene de aproximadamente el 1% en peso a aproximadamente 8% en peso del generador de fricción.

37. El proceso de acuerdo con la reivindicación 36, en el que la solución de vehículo/generador de fricción en la etapa (a2) contiene aproximadamente el 3% en peso del generador de fricción.

38. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la solución de vehículo/generador de fricción en la etapa (a2) contiene aproximadamente el 0,5% en peso de un vehículo y aproximadamente el 3% en peso de un generador de fricción.

39. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el vehículo/generador de fricción contiene un vehículo y un generador de fricción en una proporción en peso de aproximadamente 1:20 a aproximadamente 1:3.

40. El proceso de acuerdo con la reivindicación 39, en el que la proporción en peso varía de aproximadamente

**(Ver fórmula)**

**(Ver fórmula)**

1:10 a aproximadamente 1:5.

41. El proceso de acuerdo con la reivindicación 40, en el que la proporción en peso es de aproximadamente 1:6.

42. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las astillas de madera de la etapa (a2) tienen una dosificación de vehículo/generador de fricción de aproximadamente 0,045 Kg a aproximadamente 4,54 Kg (de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 10 libras) por tonelada de astillas de madera después de la aplicación de la solución de vehículo/generador de fricción.

43. El proceso de acuerdo con la reivindicación 42, en el que las astillas de madera de la etapa (a2) tienen una dosificación de vehículo/generador de fricción de aproximadamente 0,045 kg a aproximadamente 2,73 kg (de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 6 libras) por tonelada de astillas de madera después de la aplicación de la solución de vehículo/generador de fricción.

44. El proceso de acuerdo con la reivindicación 43, en el que la dosificación de vehículo/generador de fricción es de aproximadamente 0,114 kg a aproximadamente 1,82 kg (de aproximadamente 0,25 a aproximadamente 4 libras) por tonelada de astillas de madera después de la aplicación de la solución de vehículo/generador de fricción.

45. El proceso de acuerdo con la reivindicación 44, en el que la dosificación de vehículo/generador de fricción es de aproximadamente 1,589 kg (3,5 libras) por tonelada de astillas de madera, después de la aplicación de la solución de vehículo/generador de fricción.

46. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las astillas de madera de la etapa (a2) se impregnan durante un periodo que varía de aproximadamente 1 segundo a aproximadamente 10 minutos.

47. El proceso de acuerdo con la reivindicación 46, en el que las astillas de madera de la etapa (a2) se impregnan durante aproximadamente 30 segundos a aproximadamente 5 minutos.

48. El proceso de acuerdo con la reivindicación 47, en el que las astillas de madera de la etapa (a2) se impregnan durante aproximadamente 1 minuto.

49. El proceso de acuerdo con la reivindicación 19, en el que las mezclas de goma de xantano y al menos otro lubricante diferente están en una proporción en peso que varía de aproximadamente 10:1 a aproximadamente 1:10.

50. El proceso de acuerdo con la reivindicación 49, en el que la proporción en peso varía de aproximadamente 5:1 a aproximadamente 1:5.

51. El proceso de acuerdo con la reivindicación 50, en el que la proporción en peso es de 1:1.

52. Un proceso para reducir la energía específica de un refinador para una diana de refinado que comprende:

(1) suministrar una cantidad de astillas de madera a un refinador; y

(2) aplicar una solución de vehículo/generador de fricción a una cantidad de astillas de madera en un área de refinación.

53. El proceso de acuerdo con la reivindicación 52, en el que la solución de vehículo/generador de fricción se aplica a las astillas de madera por impregnación, pulverización o una combinación de los mismos.

54. El proceso de acuerdo con la reivindicación 52, en el que la solución de vehículo/generador de fricción contiene un vehículo que comprende goma de guar catiónica, goma de guar aniónica, goma de guar no iónica, goma de guar anfotérica, almidón catiónico, poliacrilamida catiónica, poliacrilamida aniónica, óxido de polietileno no iónico, goma de xantano, mezclas de goma de xantano y al menos otro vehículo; y mezclas de los mismos.

55. El proceso de acuerdo con la reivindicación 52, en el que la solución de vehículo/generador de fricción comprende un generador de fricción que comprende óxido de aluminio, piedra pómez, metasilicato cálcico, nefelina sienita, sílice, feldespato, trihidrato de aluminio, microesferas de vidrio, cuarzo, arcilla y mezclas de los mismos.

56. El proceso de acuerdo con la reivindicación 52, en el que la solución de vehículo/generador de fricción comprende un generador de fricción que tiene una dureza MOHS que varía de aproximadamente 1 a aproximadamente

9.

57. El proceso de acuerdo con la reivindicación 52, en el que la solución de vehículo/generador de fricción comprende un generador de fricción que tiene un tamaño de partícula de aproximadamente 1 a aproximadamente 200 micras.

58. El proceso de acuerdo con la reivindicación 52, en el que la solución de vehículo/generador de fricción contiene de aproximadamente el 0,04% en peso a aproximadamente el 15% en peso de un vehículo.

59. El proceso de acuerdo con la reivindicación 58, en el que la solución de vehículo/generador de fricción contiene

aproximadamente el 0,5% en peso del vehículo.

60. El proceso de acuerdo con la reivindicación 52, en el que la solución de vehículo/generador de fricción contiene de aproximadamente el 0,3% en peso a aproximadamente el 30% en peso de un generador de fricción.

**(Ver fórmula)**

61. El proceso de acuerdo con la reivindicación 60, en el que la solución de vehículo/generador de fricción contiene 5 aproximadamente el 3% en peso del generador de fricción.

62. El proceso de acuerdo con la reivindicación 52, en el que la solución de vehículo/generador de fricción contiene aproximadamente el 0,5% en peso de un vehículo y aproximadamente el 3% en peso de un generador de fricción.

63. El proceso de acuerdo con la reivindicación 52, en el que el vehículo/generador de fricción contiene un vehículo y un generador de fricción en una proporción en peso de aproximadamente 1:20 a aproximadamente 1:3.

10 64. El proceso de acuerdo con la reivindicación 52, en el que las astillas de madera tienen una dosificación de vehículo/generador de fricción de aproximadamente 0,045 kg a aproximadamente 4,54 kg (de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 10 libras) por tonelada de astillas de madera después de la aplicación de la solución vehículo/generador de fricción.

65. El proceso de acuerdo con la reivindicación 64, en el que la dosificación de vehículo/generador de fricción es de aproximadamente 1,589 kg (3,5 libras) por tonelada de astillas de madera después de la aplicación de la solución de vehículo/generador de fricción.

66. El proceso de acuerdo con la reivindicación 52, en el que las astillas de madera se impregnan durante un periodo que varía de aproximadamente 1 segundo a aproximadamente 10 minutos.

67. El proceso de acuerdo con la reivindicación 52, en el que las mezclas de goma de xantano y al menos otro 20 lubricante diferente tienen una proporción en peso que varía de aproximadamente 10:1 a aproximadamente 1:10.