LAPPEENRANNAN TEKNILLINEN YLIOPISTO LUT School of Engineering Science Kemiantekniikan koulutusohjelma

LAPPEENRANNAN TEKNILLINEN YLIOPISTO LUT School of Engineering Science Kemiantekniikan koulutusohjelma Joni Myyryläinen ROOTTORIN VAIKUTUS SULPUN LÄPIVIRTAUSKAPASITEETTIIN SIHTIPINNALLA Työn tarkastajat: Professori Kaj Backfolk TkT Katriina Mielonen

TIIVISTELMÄ LAPPEENRANNAN TEKNILLINEN YLIOPISTO LUT School of Engineering Science Kemiantekniikan koulutusohjelma Tekijä: Joni Myyryläinen Roottorin vaikutus sulpun läpivirtauskapasiteettiin sihtipinnalla Diplomityö 2016 113 sivua, 49 kuvaa, 11 taulukkoa ja 10 liitettä. Tarkastaja: Ohjaaja: Hakusanat: Keywords: Professori Kaj Backfolk, TkT Katriina Mielonen DI Petri Harju Lajittelu, painelajittimet, kapasiteetti, roottorit, sulppu Screening, pressure screens, capacity, rotors, pulp Tässä tutkimuksessa tutkitaan roottorin vaikutusta sulpun läpivirtauskapasiteettiin sihtipinnalla. Aluksi kirjallisuusosassa luodaan yleissilmäys painelajitteluun ja tarkastellaan painelajittelun kapasiteetin määritelmää sekä epäpuhtauksien erottumista lajitteluteorioiden valossa. Teoria-osuudessa tarkastellaan myös kapasiteetin teoriaa ja raja-arvoja käsittäen erotustehokkuuden, kuitujen läpäisyn ja rejektin sakeutumisen, kuitujen selektiivisen läpäisyn, sekä toimintakäyrän suorituskyvyn arviointiin. Lopuksi selvitetään lajittelun laite- ja käyttöparametrien, sekä sulpun ominaisuuksien vaikutusta kapasiteettiin laskenta ja mittaus huomioiden. Kokeellisessa osuudessa kartoitetaan sihdin läpivirtauskapasiteettiin syntyviä muutoksia painelajittimen rakenne- ja prosessiparametrien vaikutuksesta. Prosessimuuttujia varioidaan lohkosuunnitelman perusteella. Roottoripalojen muuttujaparametreiksi valitaan olakkeen muoto ja pituus, palan pituus, leveys ja korkeus, keski-osan pituus, sekä portaan korkeus. Lajitinta ajetaan kahdessa sakeudessa, joissa roottoreilla ajetaan kapasiteettikäyrä eli tuotantoa nostetaan systemaattisesti niin kauan, kunnes sihti ajautuu tukkoon. Mittauksiin perustuvien kokeellisten mallien luonti on tärkeää prosessikehityksen kannalta. Prosmal- ja Matlab-ohjelmistoilla mallinnetaan laite- ja ajoparametrien vaikutusta valittuihin toiminta-arvoihin. Ajotulosten tulkintaa laajennetaan lineaarisella regressioanalyysillä ja tuloksista lasketaan ulos parametriyhdistelmiä, joilla kuvataan akseptin sakeutta, tehoa, rejektin sakeutumiskerrointa ja paine-eroa. Saatuja tuloksia voidaan hyödyntää uusien, tehokkaampien painelajittimien roottoreiden suunnittelussa ja rakentamisessa.

ABSTRACT LAPPEENRANTA UNIVERSITY OF TECHNOLOGY LUT School of Engineering Science Degree Programme in Chemical Engineering Author: Joni Myyryläinen Rotor s effect in furnish flow-through capacity on the screen surface Master s thesis 2016 113 pages, 49 figures, 11 tables and 10 appendices. Supervisor: Advisor: Keywords: Professor Kaj Backfolk, D.Sc. (Tech.) Katriina Mielonen M.Sc. Petri Harju Screening, pressure screens, capacity, rotors, pulp This research focuses on the effect of the rotor s flow through capacity of pulp on screen surface. At first, the literature part gives an overview on pressure screening. The definition of pressure screening capacity and separation of impurities in light of screening theories is considered. Related theory and limits of pressure screening capacity are introduced in the literature part focusing on separation efficiency, fiber passage and reject thickening, selective passage of fiber and operation curve for estimating performance. Finally screening equipment and operating parameters as well as pulp properties effect in capacity are viewed, including calculating and measuring. The changes caused by the structure and the process parameters in screen s flowthrough capacity are charted in an experimental part. The process variables are varied in the basis of a block plan. Front shape and length, total length, width and height, length of middle section and edge height were selected as rotor pieces variable parameters. Screener is driven in two consistencies, in which capacity curves are driven by rotors so that production was raised systematically until screen was plugged. Creating experimental models based on measurements is important in terms of process development. Equipment and operating parameters effect on the operating values are modelled with Prosmal and Matlab programs. The interpretation of drive results is extended by linear regression analysis. Own parameter combinations are calculated out of the data, by which accept consistency, power, reject thickening factor and pressure difference are described. The results can be used in planning and constructing new, more effective rotors for pressure screens.

ALKUSANAT Kemiantekniikan opinnot Lappeenrannassa tuntuivat aikanaan houkuttelevalta vaihtoehdolta. Luonnon ihmeitä tutkimalla voi jalostaa tekniikan keinoin monella tavalla kestäviä menestystarinoita. Usko tähän on vahva, edelleenkin. En kadu valintaani päivääkään. Työn ohessa, perheellisenä opiskelu on ollut toisinaan haastava retki, mutta tunnetusti maratonikin taittuu hitaasti kiiruhtaen (Stockholm 2010). Kiitän vaimoani Heidiä ja lapsiani Onnia, Mariaa ja Joonaa. Odotan avoimin mielin tulevaisuuden haasteita. Lappeenrannassa 6.11.2016 Joni Myyryläinen

SISÄLLYSLUETTELO 1 JOHDANTO... 11 1.1 Tavoitteet, tausta ja tutkimusprosessi... 11 1.2 Työn rajaukset... 12 1.3 Työn rakenne... 12 KIRJALLISUUSOSA... 14 2 PAINELAJITTELU... 14 3 PAINELAJITTELUN KAPASITEETTI... 15 3.1 Kapasiteetin määritelmä... 15 3.2 Sulpun epäpuhtauksien erottuminen lajitteluteorioiden valossa... 17 4 KAPASITEETIN TEORIAT JA RAJA-ARVOT... 19 4.1 Erotustehokkuus... 19 4.1.1 Lajittelu- ja puhdistustehokkuus... 19 4.1.2 Fraktioinnin tehokkuus... 23 4.2 Kuitujen läpäisy ja rejektin sakeutuminen... 27 4.3 Kuitujen selektiivinen läpäisy... 32 4.4 Toimintakäyrä suorituskyvyn arviointiin... 34 5 LAJITTELUPARAMETRIEN VAIKUTUS KAPASITEETTIIN... 36 5.1 Laiteparametrit... 36 5.1.1 Syöttökammio... 36 5.1.2 Sihtirumpu... 36 5.1.3 Roottori... 38 5.1.4 Rakenteiden kuluminen... 40 5.2 Käyttöparametrit... 40 5.2.1 Syötön sakeus... 40 5.2.2 Syöttövirtaama / paine-ero... 41 5.2.3 Rejektisuhde... 42 5.2.4 Akseptivirtaus... 44 5.2.5 Roottorin kehänopeus... 45 5.3 Sulpun ominaisuudet... 46 5.3.1 Kuituaines... 46 5.3.2 Epäpuhtaudet... 49 5.3.3 Lämpötila ja viskositeetti... 52 5.3.4 ph... 57 5.3.5 Ilma... 58 6 KAPASITEETIN LASKENTA JA MITTAUS... 60 KOKEELLINEN OSUUS... 61 7 TYÖN TARKOITUS JA SUUNNITTELU... 61 8 MATERIAALIT... 64 8.1 Koeajolaitteisto... 64

8.2 Koeajomassan valmistus ja käsittely... 67 9 MITTAUSMENETELMÄT... 68 9.1 Koeajot... 68 9.2 Toisto- ja erikoisajot... 70 9.3 Automaattiset prosessimittaukset... 71 9.4 Laboratoriomittaukset... 71 9.4.1 Sakeus... 72 9.4.2 CSF-luku... 72 9.4.3 ph... 73 9.4.4 Lämpötila... 74 10 MITTAUSTULOSTEN KÄSITTELY JA LUOTETTAVUUS... 74 10.1 Mittaustulosten käsittely... 75 10.2 Mittausten toistettavuus ja virhearvio... 76 11 MITTAUS- JA MALLINNUSTULOKSET... 78 11.1 Mittaustulokset... 78 11.2 Mallinnustulokset... 88 12.2.1 Akseptin sakeus... 89 12.2.2 Teho... 90 12.2.3 Rejektin sakeutumiskerroin... 90 12.2.4 Paine-ero... 91 12 TULOSTEN TARKASTELU... 91 12.1 Mittaustulosten tarkastelu... 91 12.2 Mallinnustulosten tarkastelu... 98 12.2.1 Akseptin sakeus... 98 12.2.2 Teho... 101 12.2.3 Rejektin sakeutumiskerroin... 102 12.2.4 Paine-ero... 103 13 JOHTOPÄÄTÖKSET... 103 13.1 Yhteenveto tutkimuksen prosessista... 103 13.2 Yhteenveto tulosten tarkastelusta... 104 13.3 Tutkimuksen luotettavuuden arviointi... 107 13.4 Jatkotutkimusehdotukset... 108 LÄHDELUETTELO... 110

SYMBOLILUETTELO Latinalaiset symbolit a, b, c, d sulpputyypistä riippuvia vakioita, - A O sihdin avoin pinta-ala, m 2 A W akseptiosuus, - c syötön sakeustavoite, % C annetun komponentin pitoisuus, % c A akseptin sakeus, g/m 3 c d uunikuivien epäpuhtauksien massapitoisuus, kg/kg c F, C f syötön sakeus, g/m 3 c F (l) akseptin konsentraatio kuitupituusvälillä [l, l + dl], % C I komponentin C pitoisuus fraktiovirrassa I, % C II komponentin C pitoisuus fraktiovirrassa II, % c R rejektin sakeus, g/m 3 c R (l) rejektin konsentraatio kuitupituusvälillä [l, l + dl], % c s sakeus sihtiaukon läpi menevässä virrassa, kg/m 3 C S lajittimen kapasiteetti, ADMT/d c tutk. virtaus tutkittava virtauksen sakeus, g/m 3 c u sakeus sihtiaukon yläpuolisessa virrassa, kg/m 3 c z elementtiin aksiaalisuunnassa saapuvan virran sakeus, kg/m 3 dc z elementtistä radiaalisuuntaan poistuvan virran sakeus, kg/m 3 dv z elemetistä radiaalisuuntaan poistuva tilavuusvirtaus, m 3 /h E C puhdistustehokkuus, % e(l) kuitujen erotusfunktio, - E L pitkien kuitujen e(l):n keskiarvo, - E R erotustehokkuus, % E S lyhyiden kuitujen e(l):n keskiarvo, - F kokonaisvirtaus, m 3 /s k cr rejektin sakeutumiskerroin, - l pitkäkuituosuus, - l 1 kuidun pituus, mm

m kaarna alussa kaarnan massa alussa, g m lisäkaarna m sellu m lisättävän kaarnan massa, g sellun massa, g massavirtaus, g/s m A akseptin massavirtaus, g/s m F syötön massavirtaus, g/s m l m R m s tietyn fraktion massavirtaus, g/s rejektin massavirtaus, g/s tikkumassan virtaus, g/s P läpäisysuhde, - P(l) kuitujen läpäisysuhde, - P 2 Teho, kw P c epäpuhtauksien läpäisysuhde, - P L pitkien kuitujen läpäisysuhde, - P P sulpun läpäisysuhde, - P S lyhyiden kuitujen läpäisysuhde, - Q laitekohtainen Q-indeksi (esimerkiksi Q N ), - Q N Nelsonin Q-indeksi, - Q K, FI Karnisin Q-indeksi, - R 2 yhteiskorrelaatiokerroin, - R W kokonaisvirtauksen rejektiosuus, - s tikkupitoisuus, - s 1 jäännöshajonta, - v rakonopeus, m/s V sulppu aluussa sulpun tilavuus alussa, dm 3 V sulppu lopussa sulpun tilavuus lopussa, dm 3 V vesi veden tilavuus, dm 3 V A akseptin tilavuusvirtaus, m 3 /s V F syötön tilavuusvirtaus, m 3 /s V R rejektin tilavuusvirtaus, m 3 /s V tutk. virtaus tutkittavan virtauksen tilavuusvirtaus, m 3 /s

V z elementtiin aksiaalisuunnassa saapuva kokonaistilavuusvirtaus, m 3 /h w i massaosuus, - w i,ulos aksepti- tai rejektivirtauksen massaosuus fraktiolle i, - w i,f syöttövirtauksen massaosuus fraktiolle i, - X conc mallinnusmuuttuja sakeudelle (X 1 liitteessä), % X ehight mallinnusmuuttuja roottoripalan portaan korkeudelle (X 4 ), mm X fshape mallinnusmuuttuja roottoripalan etuosan muodolle (X 7 ), - X I X II X lenght kuitu-ominaisuuden X keskiarvo fraktiovirrassa I kuitu-ominaisuuden X keskiarvo fraktiovirrassa II mallinnusmuuttuja roottoripalan pituudelle (X 5 ), mm X prod tuotanto (X 8 ), ADMT/d/m 2 X width mallinnusmuuttuja roottoripalan leveydelle (X 6 ), mm Y fraktioinnin saanto, - Z conc mallinnusmuuttuja sakeudelle: käsittelyvuorossa olevan sakeuden Z ehight Z flenght Z fshape Z glenght poikkeama sakeuksien keskiarvosta (Z 1 ), % mallinnusmuuttuja roottoripalan portaan korkeuksille: käsittelyvuorossa olevan portaan korkeuden poikkeama portaan korkeuksien keskiarvosta (Z 4 ), mm mallinnusmuuttuja roottoripalan etuosan pituudelle: käsittelyvuorossa olevan etuosan pituuden poikkeama etuosan pituuksien keskiarvosta (Z 2 ), mm mallinnusmuuttuja roottoripalan etuosan muodoille: käsittelyvuorossa olevan etuosan muodon poikkeama etuosan muotojen keskiarvosta (Z 7 ), - mallinnusmuuttuja roottoripalan keskiosan pituuksille: käsittelyvuorossa olevan keskiosan pituuden poikkeama keskiosan pituuksien keskiarvosta (Z 3 ), mm Z prod mallinnusmuuttuja tuotannolle: käsittelyvuorossa olevan tuotannon poikkeama tuotantojen keskiarvosta (Z 8 ), ADMT/d/m 2

Kreikkalaiset symbolit α fraktiointiparametri, - β sihtityypistä riippuva vakio, - β 1 laitekohtainen lajittelu-indeksi, - Δp paine-ero, bar θ X tikkuvirtauksen akseptiosuus, - λ sihtiaukon kokoon suhteutettu kokovakio, - μ kinemaattinen viskositeetti, kg/m s τ d leikkausjännitys, Pa Φ fraktiointi-indeksi, - Alaindeksit A aksepti F syöttö R rejekti I, II aksepti- ja rejektijakeet, joista fraktioon I sijoitetaan pienemmät numeeriset arvot Lyhenteet ADMT ilmakuiva sellutonni, johdettu massayksikkö bdt täysin kuiva tonni, johdettu massayksikkö CSF massan permeabiliteetin mittaustapa (Canadian standard freeness), ml CMC karboksimetyyliselluloosa CTMP kemikuumahierre DP polymeroitumisaste EOK energian ominaiskulutus, kwh/admt rpm pyörimisnopeus, kierrosta minuutissa (rounds per minute), - RR m massarejektisuhde, - RR V tilavuusrejektisuhde, - TMP kuumahierre

11 1 JOHDANTO 1.1 Tavoitteet, tausta ja tutkimusprosessi Tutkimusta ja tuotekehitystä arvostetaan, sillä tekniikkaa parantamalla voidaan saavuttaa tuotannollisia ja taloudellisia etuja. Painelajittimien osalta laitevalmistajat ovat keskittyneet viimeaikoina erityisesti sihtien ja roottorien tarkasteluun /1/. Työn tavoitteeksi muodostui siten roottoriteknologian kehittäminen. Saatuja tuloksia voidaan hyödyntää nykyisiä roottoreita tehokkaammin lajittelevien ja toimivien roottoreiden suunnitteluun ja rakentamiseen. Työssä kartoitetaan kokeellisesti erilaisten roottorien ja prosessiparametrien vaikutusta painelajittimen sihdin läpivirtauskapasiteettiin. Työn lähtökohtana toimii koesuunnitelma (liite 1). Koesuunnitelman pohjana käytetään lohkokaaviosuunnitelmaa, jonka alla prosessimuuttujia on varioitu systemaattisesti käyttäen apuna faktorikoesuunnitelmaa. Lohkokaaviosuunnitelmalla edetään järjestelmällisesti roottorimuuttujapareittain: terävä keula verrattuna pyöreään keulaan, iso halkaisija verrattuna pieneen halkaisijaan ja niin edelleen. Tarkkuutta pyrittiin lisäämään kaavioiden sisäisillä faktorikoesuunnitelmilla. Ajojen lopuksi selvitetään roottoreiden ajettavuutta mittaamalla sihdin tukkoonmenoaika tietyillä prosessiajoarvoilla. Tätä pidetään yhtenä lisävasteena kuvaamaan eri roottoreiden toimintaa silloin, kun muiden mittausvasteiden erot olisivat lähellä toisiaan. Koeajojen perusteella on muodostettu mallinnustaulukko (liite 5), josta on laskettu lineaarisella regressioanalyysillä mallit akseptin sakeudelle, teholle, rejektin sakeutumiskertoimelle ja paine-erolle roottoreiden toimivuuden arvioimiseksi. Koeajot on tehty Lappeenrannan Teknillisen Yliopiston kemiantekniikan osaston konehallissa Andritz Oy:n painelajitinsimulaattorilla. Mittaustulokset päädyttiin mallintamaan regressioanalyysiohjelmistolla, koska näin saatiin malliyhtälöt kapasiteetille, teholle, rejektin sakeutumiskertoimelle, sakeudelle ja paine-erolle eli tärkeimmille vasteisiin vaikuttaville riippumattomille muuttujille. Matemaattisten esitysten valossa on etsitty korkean kapasiteetin omaavia roottoreita.

12 Mitä kapasiteetilla ymmärretään painelajittelussa? Miten siihen vaikuttavat erilaiset sihdit, roottorit, prosessit ja ajotavat? Miten kapasiteettia voidaan laskea ja mitata? Näihin kysymyksiin haettiin vastausta kirjallisuudesta. 1.2 Työn rajaukset Tämä tutkimus keskittyy tutkimaan erityisesti roottorin vaikutusta painelajittimen kapasiteettiin. Erotustehokkuus on rajattu tutkimuksen ulkopuolelle, vaikkakin erotustehokkuuden arvot voidaan laskea jälkikäteen tietyistä koeajopisteistä valmistettujen arkkien ja optisen roskanlaskentaohjelman avulla. Lisäksi jokaisesta roottoripalasta rekisteröitiin paineanturilla tarkka painekuvaaja sihtipinnalla. Kuvaajien tulkinta rajattiin myös tutkimuksen ulkopuolelle. Todettakoon kuitenkin, että tulokset noudattavat teoriaosuudessa esitettyä Jokisen /2/ näkemystä, jonka mukaan roottorin painepulssi pienenee sakeuden kasvun myötä. Kaikki Prosmal-ohjelmalla matemaattisen mallinnuksen keinoin tarkastellut ilmiöt kuvattiin myös Matlabympäristössä piirrettyine kuvaajineen ja tunnuslukutulosteineen, mutta työn laajuudesta johtuen tutkimukseen sisällytettiin vain muutama esimerkki näistä tuloksista. Sulpun viskositeetti vaikuttaa teorian mukaan oletettavasti suoraan lajittimen kapasiteettiin, peräti ristiriitaisin tuloksin /1, 3, 4, 5/, mutta tutkimussuunnitelmaa tehtäessä tämä rajautui kuitenkin tutkimusalueen ulkopuolelle. Vaikka viskositeetin vaikutus olisi hyvä tietää, etenkin kun operoitiin alle 50 C lämpöalueella /4/, niin muut teemat olivat tämän tutkimuksen kannalta oleellisempia selvittää. Myös lämpötila, joka on yhteydessä viskositeettiin, vaikuttaa lajittimen kapasiteettiin /1, 3/. Koeajojen edetessä lämpötilat dokumentoitiin tarkasti ajopisteittäin (kappale 9.4.4 ja liite 3), mutta yksityiskohtaisempi analysointi rajattiin tutkimuksen ulkopuolelle.. 1.3 Työn rakenne Työ rakentuu seuraavasti. Johdannossa kuvataan työn tavoitteet, rajaukset, tausta ja rakenne. Työn kirjallisuusosa esitellään kappaleissa 2-5. Teoreettinen osuus rakentuu kappaleessa 2 siitä, miten painelajittelua on määritelty ja kappaleessa 3 lähestymistavoista painelajittelun kapasiteettiin. Kappaleessa 4 syvennytään

13 kapasiteettiin liittyviin teorioihin ja raja-arvoihin. Teoriakappaleessa 5 kuvataan erilaisten lajitteluparametrien vaikutusta kapasiteettiin. Kapasiteetin mittausta ja laskentaa käsitellään kappaleessa 6. Työn kokeellinen osuus alkaa kappaleesta 7, jossa kuvaillaan työn tarkoitusta, suunnitteluprosessia ja kokeellisen tutkimuksen asetelmaa. Kappaleessa 8 kuvataan työn käytetyt materiaalit ja kappaleessa 9 kuvataan työn suoritusta eli koeajoja ja toistokokeita. Kappaleessa 10 kuvataan työn mittaukset ja analyysimenetelmät eli automaattiset prosessimittaukset sekä laboratoriomittaukset. Kappaleessa 11 kuvataan mittaustulosten käsittelyä ja niiden luotettavuuden arviointia. Kappale 12 näyttää mittaus- ja mallinnustulokset. Kappaleessa 13 analysoidaan tutkimuksen tuloksia. Työn yhteenveto, johtopäätökset ja jatkotutkimusehdotukset esitellään kappaleessa 14.

14 KIRJALLISUUSOSA 2 PAINELAJITTELU Korkealaatuisten paperituotteiden valmistamisen perusedellytyksenä voidaan pitää hyvin toimivaa lajittelujärjestelmää. Lajittelulla tarkoitetaan prosessia, jossa hyvästä kuitumassasta erotetaan haitalliset epäpuhtaudet mahdollisimman tehokkaasti eli kohtuullisin kustannuksin ja vähäisin priimakuitutappioin /6/. Lajitteluvaiheessa hyväksytyn massan joukkoon päätyvä epäpuhtaus näkyy suoraan lopputuotteessa. Laadun heikentämisen ohella jokainen roska tai tikku on potentiaalinen ajettavuusongelmien aiheuttaja. Lajittelua voidaan edellisin perustein pitää yhtenä tärkeimmistä massa- ja paperiteollisuuden yksikköprosesseista. /7/ Roottorirakenne ja sihtilevyn geometria vaikuttavat painelajittimen toiminta-arvoihin. Painelajittimien kehitystyössä on keskitytty viime aikoina erityisesti uusien roottori- ja sihtilevyratkaisujen etsimiseen. Muutoksilla on saavutettu selvästi parantuntuneet tulokset kapasiteetin, puhdistustehokkuuden ja sakeutusalueiden osalta. Hyvältä painelajittimelta vaadittavia ominaisuuksia ovat: suuri kapasiteettialue lajittelupinta-alan suhteen, laaja sakeusalue (1 5 %), pieni energiankulutus ja kehittynyt huolto. /1/ Paperi- ja kartonkitehtaalla käytetään yleensä yhdestä kahteen konesihtiä lyhyessä kierrossa juuri ennen perälaatikkoa. Paperimassan valmistuksessa painelajittimet toimivat hienolajittelun päälinjassa. Primäärilajittelu toteutetaan joko reikä- tai rakorummuilla. Lajittelu on tavallisimmin jaettu kolmeen tai neljään vaiheeseen. Primäärivaiheen aksepti johdetaan lajitteluprosessissa eteenpäin ja rejekti puhdistetaan useammassa portaassa /1/. Mekaanisen massan valmistuksessa painelajittelu on tärkein erotuskeino /8/. Lajittimen malli on esitetty kuvassa 1 /6/.

15 SYÖTTÖ AKSEPTI F m m F Fl m Fs A W m m A Al F c F s F l F REJEKTI m Rs c R s R l R X m c Fs A m s A As l A R W F m R m Rl F kokonaisvirtaus m s tikkuvirtaus A W kokonaisvirtauksen akseptiosuus m l tietyn fraktion virtaus R kokonaisvirtauksen rejektiosuus c sakeus W X tikkuvirtauksen akseptiosuus s tikkupitoisuus m massavirtaus l pitkäkuituosuus Alaindeksit A, F ja R tarkoittavat akseptia, syöttöä ja rejektiä. Kuva 1: Syöttövirtaus jakautuu lajittimessa aksepti- ja rejektivirtaukseen /6/. 3 PAINELAJITTELUN KAPASITEETTI 3.1 Kapasiteetin määritelmä Painelajittelun kapasiteetilla tarkoitetaan sitä sulppumäärää, jonka lajitteluprosessi pystyy käsittelemään. Se on tärkeä suure päätettäessä sopivaa lajittamon laitteiden kokoa ja lukumäärää suhteessa investointikustannuksiin /2/. Kapasiteetilla C S on olennainen merkitys lajittimen käytön kannalta ja se voidaan ilmaista akseptiosuuden A W funktiona: F C S ( A W ) (1) Kyseinen riippuvuus voidaan määritellä kokeellisesti kaikille lajittimille. Kuvasta 2 havaitaan, kuinka akseptiosuutta A W lisäämällä kapasiteetti kasvaa ja lajittimen tukkeutumisvaara pienenee. Samalla akseptin epäpuhtausmäärä θ X kuitenkin kasvaa puhdistusfunktion mukaisesti (kuva 3). /6/

16 MASSAN SYÖTTÖ TUKKEUTUMINEN KAPASITEETTIRAJA KOKONAISVIRTAUKSEN AKSEPTIOSUUS, A W Kuva 2: Syöttömäärä kokonaisvirtauksen akseptiosuuden A W funktiona. Lajitin tukkeutuu kapasiteettirajaa suuremmalla virtauksella. /6/. Kuva rekonstruoitiin alkuperäisestä. 1,0 TIKKUVIRTAUKSEN AKSEPTIOSUUS, θx 0,5 0 0,5 1,0 KOKONAISVIRTAUKSEN AKSEPTIOSUUS, A W Kuva 3: Tyypillinen lajittimen puhdistusfunktio, jossa A W on kokonaisvirtauksen akseptiosuus ja θ X on tikkuvirtauksen akseptiosuus /6/. Kuva on entisöity. Tilavuusmääräistä virtausta ennemmin tarkastellaan yleensä sulpun kiintoaineen virtausta, vaikka hydraulinen kapasiteettikin täytyy ottaa huomioon. Täten lajittimen kapasiteettia voidaan yksinkertaisimmillaan kuvailla kuivan massan virtausnopeutena akseptivirrassa. Tässä muodossa kapasiteetti on lajittelun luonteesta riippumaton ja se lasketaan seuraavasti:

17 jossa m V c (2) A A A c A akseptin sakeus, g/m 3 m A akseptin massavirtaus, g/s V A akseptin tilavuusvirtaus, m 3 /s /2/. 3.2 Sulpun epäpuhtauksien erottuminen lajitteluteorioiden valossa Epäpuhtauksien erottuminen on todennäköisyystapahtuma eri jakeissa /9/. Massasulpun tikkupitoisuus kasvaa lajittimen syöttötilassa. Kuidut vastaavasti akseptoituvat lajittelutilassa rejektipäähän mentäessä. Erottelu ei ole selektiivistä, joten priimakuituja joutuu aina rejektiin ja epäpuhtauksia akseptiin. Erottumisen todennäköisyysluonteesta johtuen lajitin pystyy erottamaan vain tietyn, suhteellisen osan syöttömassan epäpuhtauksista. Täten syötön likaantuessa akseptistakin tulee likaisempaa, vaikka syötön tikkupitoisuuden kasvaessa erotuskyky paranee /1, 10/. Epäpuhtauksien erottamistodennäköisyyteen vaikuttavat: 1. epäpuhtauspartikkelin fysikaaliset ominaisuudet 2. syöttömassan ominaisuudet 3. lajittimen olosuhteet, syöttövirta, syöttösakeus, paine-ero, rejektin määrä 4. lajittimen toimintaperiaate ja rakenne. /1/ Höytälöitymisessä eli flokkauksessa hiutaleita muodostuu nesteeseen pienempien hiukkasten yhteenliittymisen seurauksena /11/. Partikkelien väliset vuorovaikutukset lisääntyvät syöttösakeutta nostettaessa /1/. Korkean syöttösakeuden seurauksena höytälöityminen ja kuitujen verkoston muodostus voimistuu /10/. Neste läpäisee tiheänkin kuitukudoksen, joten massa sakeutuu sihtilevyllä. Syöttösakeuden kasvattamista seuraa rejektisakeuden ja -suhteen nousu. Erottumistodennäköisyys pienenee, kun rejektisuhde palautetaan lähtöarvoon. Liian pienessä sakeudessa kuituverkkoa ei pääse syntymään. Tämän seurauksena roskamäärä akseptissa kasvaa /1/. Jokaiselle lajittelutapahtumalle on olemassa optimisakeus. Toimittaessa optimisakeuden alapuolella, akseptin puhtaus paranee sakeutta lisättäessä. Vastaavasti kapasiteetti ja

18 lajittelutehokkuus pienenevät sakeuden lisääntyessä optimisakeuden yläpuolelle. Optimisakeuteen vaikuttaa 1. lajittimen toimintatapa 2. sihtilevyn geometria 3. kuituominaisuudet 4. lämpötila /1, 8/ 5. vedentöitymisominaisuudet /10/. Kuvissa 4 ja 5 esitetään lajittimen toimintatavan ja rakenteen vaikutus kapasiteettiin. Ensimmäinen tapaus käsittelee sulpun sakeutumista sihtilevyllä, kun syöttösakeus on pieni ja kaikki laimennus on lisätty syöttömassaan. Rejektipäätä kohden mentäessä massasulppu sakeutuu. Sihtilevyn läpäisevä massamäärä pienenee jyrkästi kullekin tilanteelle ominaisen optimisakeuden jälkeen. Toisessa tapauksessa sulppu sakeutuu sihtilevyllä optimaalisella syöttömassan sakeudella. Optimisakeus ylläpidetään lisäämällä lajittelutilaan laimennusta. Sakeutuminen voidaan myös estää sopivilla roottori- tai sihtirumpurakenteilla. Ilmiön huomioon ottavalla lajitinrakenteella voidaan lisätä kapasiteettia yli 30 % verrattuna ensimmäiseen tapaukseen. Lisäksi lajittelutehokkuus on tällöin paras mahdollinen. /1, 10, 12/ Tapaus 1 Tapaus 2 Suhteellinen sakeus 3 2 1 Ominaiskapasiteetti Suhteellinen sakeus 3 2 1 Ominaiskapasiteetti Syöttö Rejekti Syöttö Rejekti Kuva 4: Tapaus 1: sulpun sakeutuminen sihtilevyllä, kun syöttösakeus on pieni ja kaikki laimennus on lisätty syöttömassaan. Tapaus 2: sulpun sakeutuminen sihtilevyllä syöttömassan ollessa optimisakeudessa /1, 12/.

19 Kuva 5: Sulpun sakeutuminen sihtilevyllä Ranhagenin sakeushypoteesin mukaan, jossa piste A kuvaa optimisakeutta /10/. 4 KAPASITEETIN TEORIAT JA RAJA-ARVOT 4.1 Erotustehokkuus Lajitteluoperaatioiden erotustehokkuutta määritetään muutamilla parametreilla. Yleisparametrit ovat usein riittäviä kuvaamaan epäpuhtauksien lajittelua. Hienovaraisempi lähestymistapa on tarpeen erityisesti fraktiointitarkoituksiin. /3/ 4.1.1 Lajittelu- ja puhdistustehokkuus Kubat ja Steenberg /13/ esittelivät vuonna 1955 yhtälön, joka kertoo todennäköisyyslajittelun tehokkuuden yhdellä parametrilla: /13/ - erotustehokkuus (removal efficiency tai screening efficiency), % E 1 R RR m (3) jossa RR m massarejektisuhde, - β 1 laitekohtainen lajittelu-indeksi, -.

20 Erotustehokkuudesta E R on tullut sittemmin yleisimmin käytetty menetelmä arvioitaessa epäpuhtauksien poistumista /2/. Erotustehokkuuden perusmääritelmä on: /3, 13, 14, 15/ E R epäpuhtauksien määrä rejektissä 100 % (4) epäpuhtauksien määrä syötössä Epäpuhtauksien määrä voidaan ilmaista partikkelien lukumääränä tai epäpuhtauksien massana selluyksikköä kohden /14/. Yhtälölle on olemassa joitakin rajoituksia. E R muuttuu rejektisuhteesta riippumatta yhdenmukaiseksi silloin, kun kaikki roskat rejektoidaan. Samaten yli nollan erotustehokkuuteen päästään jakamalla syöttövirta yksinkertaisesti kahtia /3/. Lisäksi prosessilla voi olla rejektisuhteesta riippuen korkea E R tapauksessa, jossa rejekti- ja syöttövirran pitoisuudet ovat samat eli selektiivistä lajittelua ei tapahdu lainkaan /2/. E R esitetäänkin yleensä rejektisuhteen funktiona voimakkaan keskinäisen vuorovaikutuksen johdosta. Erotustehokkuus ei ota huomioon roskien mukana rejektivirtaan tapahtuvaa priimakuituhäviötä /3/. Se ei täten ilmaise akseptin laatua tai lajittelun selektiivisyyttä. Erotustehokkuus on määritelty kirjallisuudessa usealla tavalla, joista yleisin on: /2/ jossa E R m m R F C C R F 100 % RR m C C R F 100 % C annetun komponentin pitoisuus, % m F syötön massavirtaus, g/s m R rejektin massavirtaus, g/s. (5) Puhdistustehokkuutta E C käytetään myös yleisesti lajittelutuloksen arviointiin. Se ei ole erotustehokkuuden tapaan suoraan riippuvainen rejektisuhteesta. Tätä voidaan pitää puhdistustehokkuuden etuna. Akseptin tarkastelu on hyödyllistä esimerkiksi silloin kun massavirtausta ei saada tarkkaan määritettyä ja lajittelutulosta arvioidaan yhtälöllä (4). E C määritellään seuraavasti: /2/ - puhdistustehokkuus (cleaning efficiency), % E C CF C A C A 100 % 1 100 % (6) C C F F Puhdistustehokkuus käsittää vain akseptin ja erotustehokkuus rejektin tarkastelun. Q- indeksi (Q-index) ottaa huomioon lajittimen molemmat jakeet ja on riippumaton

21 rejektisuhteesta /2/. Se luonnehtii lisäksi selektiivisyyttä asteikolla nollasta yhteen eli mitättömästä täydelliseen lajitteluun. Nelsonin /2/ esittämä Q-indeksi vertailee akseptija rejektivirtausten pitoisuuksia ja se voidaan määrittää ainoastaan kahdella analyysillä /2, 3/. Suureista suurempi sijoitetaan yhtälön nimittäjään negatiivisen indeksin välttämiseksi [vallitseva käytäntö myös yhtälössä (8)] /2/. Vertailussa komponentin C tilalla voidaan käyttää esimerkiksi massaosuutta w i tai uunikuivien epäpuhtauksien massapitoisuutta c d. /3, 13/. - Q-indeksi Nelsonin mukaan (Q-index by Nelson tai screening quotient, Q), - CI Q N 1 0 QN 1 (7) C II jossa C I komponentin C pitoisuus fraktiovirrassa I, % C II komponentin C pitoisuus fraktiovirrassa II, % /2/. Karnisin /2/ käyttämä Q-indeksi vertailee aksepti- ja rejektivirtausten ominaisuuksien, kuten kuitujen pituuksien tai Canadian standard freeneksen (CSF) keskiarvoa /2/. Hän on myös ehdottanut selektiivisyyden esittämistä yksittäisten fraktioiden sijaan kumulatiivisen käyrän muodossa /13/. - Q-indeksi Karnisin mukaan (Q-index by Karnis tai fractionation index, FI), - jossa X I Q K 1 0 QK 1 (8) X X I II kuitu-ominaisuuden X keskiarvo fraktiovirrassa I X II kuitu-ominaisuuden X keskiarvo fraktiovirrassa II /2, 13/. Nelson /15/ on esittänyt lajittimen massataseen pohjalta paljon teollisuudessa käytetyn yhtälön, jossa yhdistyvät erotustehokkuudelle seuraavat suureet: /2, 3, 13, 15/ E R RRm RRm Q Q RR 1 Q(1 RR ) (9) 1 m m jossa Q laitekohtainen Q-indeksi (esimerkiksi Q N ), -.

22 Kuvassa 6 on esitetty eri Q:n arvoilla laskettuja lajittelutehokkuuksia massarejektisuhteen funktiona. Teoriassa toimintapiste liikkuu vakio Q-käyrillä, sillä lajittimen suorituskykyä kuvataan tietyllä Q-indeksillä. Tyypillinen Q:n arvo tikuille on 0,9. /3/ Kuva 6: Lajittelutehokkuus massarejektisuhteen ja Q-indeksin funktiona /3/. Gooding ja Kerekes /3/ ovat määrittäneet lajittelun tehokkuuden yhdistämällä yhtälöt (4) ja (19) käyttämällä tulppavirtausmalliaan: P E c R RR V (10) jossa P c epäpuhtauksien läpäisysuhde, - RR V tilavuusrejektisuhde, -. Kuvassa 7 on esitetty eri P c :n arvoilla laskettuja lajittelutehokkuuksia tilavuusmääräisen rejektisuhteen funktiona. Yksittäisen lajittimen suorituskyvylle on jälleen tunnusomaista määrätty arvo, jota tässä kuvaa P c. Täten lajittimen käyttöpiste liikkuu teoriassa vakio P c -käyrää pitkin. Tavanomaiset arvot tikuille ovat 0,1. /3/

23 Kuva 7: Lajittelun tehokkuus tilavuusmääräisen rejektisuhteen ja epäpuhtauksien läpäisysuhteen P c funktiona /3/. Kuvia 6 ja 7 vertailtaessa havaitaan, että pienellä rejektisuhteella vakio Q-käyrillä on jyrkempi kaltevuuskulma kuin vakio P c -käyrillä. Ero säilyy myös massarejektisuhteen ja tilavuusrejektisuhteen välisen tarkastelun jälkeen. Tulppavirtausmallin paremmuudesta sekoitusvirtausmalliin nähden voidaan päätellä yhtälön (10) kuvaavan lajittimen suorituskykyä yhtälöä (9) paremmin. /3/ Huomionarvoista on, että kaikki yhtälöistä (3) (5), (9) ja (10) lasketut arvot ovat nimenomaan epäpuhtauksien poistamista kuvaavia tehokkuuksia. Jokainen näistä antaa lajittelun tehokkuudeksi 100 % rejektisuhteen arvolla 1, eli teollisuudessa käyttökelvottomassa tapauksessa. Taloudellisuuden vaatimuksesta priimakuituhäviö rejektiin on pidettävä minimissä. Tästä johtuen kaikkia näillä yhtälöillä laskettuja epäpuhtauksien poiston tehokkuuksia tulee arvioida yhdessä priimakuitutappion kanssa. /3/ 4.1.2 Fraktioinnin tehokkuus Erotustehokkuuden perustapauksessa lajittelun saantoa voidaan käyttää fraktioinnin kuvaamiseen. Kuitujen erotusfunktio e(l) määritetään jakamalla kuitupituusvälin [l, l + dl] rejektivirtauksen kuitujen massa samanpituisten kuitujen massalla syöttövirrassa, eli

24 - kuitujen erotusfunktio (fiber removal function), - V e( l) V R F c c R F ( l) ( l) jossa c R (l) rejektin konsentraatio kuitupituusvälillä [l, l + dl], % c F (l) akseptin konsentraatio kuitupituusvälillä [l, l + dl], % (11) V F syötön tilavuusvirtaus, m 3 /s V R rejektin tilavuusvirtaus, m 3 /s. /3/ Mikäli virtauksen oletetaan noudattavan tulppavirtausmallia ja läpäisysuhteen ollessa vakio, yhtälö voidaan kirjoittaa muodossa P( l ) e( l) RR V (12) jossa P(l) kuitujen läpäisysuhde, -. Edellinen yhtälö fraktioi eli lajittelee kuidut pituuden mukaan. Vastaavalla tavalla voidaan arvioida myös muita sellun parametreja, kuten esimerkiksi kuitujen seinämän paksuutta, freenestä tai karheutta. Kuitufraktion saanto Y voidaan määrittää yleisessä muodossa aksepti- tai rejektivirralle tarkastelun kohteesta riippuen /3/. Esimerkiksi tutkittaessa kuitujen pituuksia, tarkastellaan lyhyitä kuituja aksepti- ja pitkiä rejektivirrassa /13/. Fraktioinnin saanto Y mille tahansa tutkittavalle ominaisuudelle määritellään seuraavasti: /3/ - fraktioinnin saanto (fractionation yield), - V Y tutkittava virtaus c V tutkittava virtaus F c F ( tutkittava ( tutkittava ominaisuus) ominaisuus) jossa V tutk. virtaus tutkittavan virtauksen tilavuusvirtaus, m 3 /s c tutk. virtaus tutkittavan virtauksen sakeus, g/m 3. F tutkittava virtaus (13)

25 Esimerkiksi tutkittaessa kuitufraktion i massaosuutta w i, tulee yhtälö (13) muotoon /13/: V ulos culos wi ulos m, i, ulos Y V (14) c w m F F i, F i, F jossa w i,ulos aksepti- tai rejektivirtauksen massaosuus fraktiolle i, - w i,f syöttövirtauksen massaosuus fraktiolle i, -. Fraktiointi-sovelluksissa on useimmiten tarkoituksena poistaa mahdollisimman paljon yhtä jaetta ja vastaavasti mahdollisimman vähän toista. Täten fraktioinnin laatua luonnehditaan molempien jakeiden erotuksen funktioina. Laadun määrittämiseen voidaan käyttää kuitujen fraktiointi-indeksiä Φ. Esimerkiksi pituuteen perustuvassa jaottelussa Φ määritetään siten, että poistetuista pitkistä kuiduista E L vähennetään lyhytkuitutappio E S. /3/ jossa - fraktiointi-indeksi (fractionation index), - EL E S (15) E L pitkien kuitujen e(l):n keskiarvo, - E S lyhyiden kuitujen e(l):n keskiarvo, -. Erotustehokkuudesta poiketen fraktiointi-indeksiä rangaistaan akseptiin kuuluvan jakeen poistamisesta. Edellä esitetyssä tapauksessa lyhyiden kuitujen fraktion osalta. Täydellisessä erottelussa Φ = 1, jolloin rejektivirta koostuu pelkästään pitkistä ja akseptivirta ainoastaan lyhyistä kuiduista. Vastaavasti tilanteessa Φ = 0 kuitujen pituusjakauma pysyy muuttumattomana eli erottelua ei esiinny lainkaan. /3/ Fraktiointi-indeksi kasvaa reikäkoon pienentyessä alle tavoitellun kuitupituuden. Indeksi heikkenee uudelleen reikäkoon laskiessa suunnilleen alle puoleen tavoitellusta kuitupituudesta. Samalla rejektin sakeutumisella reikäsihtien fraktiointi-indeksi on lähes kaksinkertainen rakosihteihin verrattuna. Fraktiointiparametri α saadaan tulppavirtausmallin perusteella seuraavasti: /3/

26 - fraktiointiparametri (fractionation parameter), - jossa P P L 1 (16) S P L pitkien kuitujen läpäisysuhde, - P S lyhyiden kuitujen läpäisysuhde, -. Fraktiointiparametri α heijastaa yksittäisen lajittimen suorituskykyä. Sitä voidaan käyttää rejektisuhteen vaihtamisen aiheuttamien muutosten ennakointiin, sillä läpäisysuhteet ovat rejektisuhteesta riippumattomia. Soveltamalla yhtälöä (10) pitkille ja lyhyille kuiduille ja eliminoimalla tilavuusrejektisuhde eli RR V, saadaan 1 L E S E (17) Kuvassa 8 on esitetty pitkien kuitujen poisto lyhytkuitutappion funktiona. Kuvaajaan on lisätty fraktiointi-indeksi ja fraktiointiparametri. Eri arvoilla laskettuja fraktiointiparametreja kuvaavat yhtenäisellä viivalla piirretyt käyrät, joita pitkin lajittimen käyttöpiste liikkuu. Lajittimen optimaalinen fraktiointipiste saadaan kohdasta, jossa vakio α-käyrä sijaitsee tangentiaalisessa asennossa vakio Φ-käyrän suhteen. Fraktiointiparametrin arvot vaihtelevat tavallisesti välillä 0,4 0,7 /3, 16/. Tällöin optimaalinen fraktiointi-indeksi sijaitsee kohdassa, jossa lyhytkuitutappio on luokkaa 15 25 %. Väitettä tukevat useat julkaisut /16, 17/.

27 Kuva 8: Lajittimen toimintakäyrät (kiinteät viivat, vakio α) ja fraktiointi-indeksi (katkoviivat, vakio Φ) sijoitettuna kuvaajaan, jossa on esitetty pitkien kuitujen poisto lyhytkuitutappion funktiona /3/. 4.2 Kuitujen läpäisy ja rejektin sakeutuminen Lajittelun keskeisimmät ilmiöt tapahtuvat roottoripalan ja sihtikorin välisessä raossa. Painelajittimen virtauskenttiä on kuvattu sekavirtaus- (mixed flow model) ja tulppavirtausmallilla (plug-flow model). Tulppavirtausmalli on näistä joustavampi ja vaikuttaa tarkemmalta painelajittimen virtausolosuhteiden kuvaamiseen (kuva 9) /3/. Duffy /15/ on kuitenkin varoittanut luokittelemasta massasulppua mihinkään tunnettuun reologiseen luokkaan /15/. Kuitusulpusta virratessaan ainutlaatuisen tekee siinä tällöin yhtä aikaa esiintyvät jopa neljä partikkelia eli kuidut, kuitukimput, flokit ja kuituverkot /18/.

28 Kuva 9: Lajittelutilan renkaanmuotoista ja dz-paksuista differentiaalielementtiviipaletta ympäröivät sakeudet ja virtaukset (lähteitä mukaillen) /3, 13/. Sulpun massatase renkaanmuotoiselle differentiaalielementille roottorin ja sihdin välisessä lajittelutilassa on tulppavirtausmallin mukaan /3, 13/: jossa V z cz dv z P cz ( V z dv z ) ( c dcz dv z ( P 1) c V V z z z z dc ) 0 z (18) elementtiin aksiaalisuunnassa saapuva kokonaistilavuusvirtaus, m 3 /h dv z elemetistä radiaalisuuntaan poistuva tilavuusvirtaus, m 3 /h P läpäisysuhde, - c z elementtiin aksiaalisuunnassa saapuvan virran sakeus, kg/m 3 dc z elementtistä radiaalisuuntaan poistuvan virran sakeus, kg/m 3. Tulppavirtausmalli olettaa roottorin ja sihtikorin välisen sekoituksen olevan ideaalia radiaalisuunnassa. Lisäksi oletetaan, ettei aksiaalisuuntaista takaisinsekoitusta tapahdu /3, 15/. Määritetään läpäisysuhde seuraavasti /3, 13, 15/:

29 - läpäisysuhde (passage ratio) jossa c s P (19) c u c s sakeus sihtiaukon läpi menevässä virrassa, kg/m 3 c u sakeus sihtiaukon yläpuolisessa virrassa, kg/m 3. Läpäisysuhde on jokaiselle lajittimelle ominainen tunnusluku. Siihen vaikuttavat monet muuttujat, kuten sihti, roottori, käyttöolosuhteet ja sulpun laatu. P on parasta määrittää yksilöllisesti kullekin lajittelusovellukselle kokeellisten mittausten pohjalta. Läpäisysuhteella P = 0 kaikki kiintoaines päätyy rejektiin. Vastaavasti arvolla P = 1 kaikkien kolmen virran sakeus on sama eli lajittumista ei tapahdu lainkaan. /13/ Läpäisysuhde oletetaan riippumattomaksi sakeudesta ja tilavuusvirtauksesta. Tällöin yhtälö (18) voidaan integroida suoraan koko sihdin pituudelle L /3, 13/: c c R F V V R F P 1 (20) Läpäisysuhdetta voidaan nimittää sulpun läpäisysuhteeksi (passage ratio of pulp) P P käytettäessä koko sulpun sakeuksia /3, 13/. Se voidaan määrittää myös erikseen jollekin tietylle jakeelle, kuten esimerkiksi tikuille. Tällöin saadaan kyseiselle jakeelle soveltuva läpäisysuhde /3/. Yhtälön (20) viitatessa sulpun sakeuksiin, tulppavirtausmalli antaa rejektin sakeutumiskertoimen k cr, läpäisysuhteen P ja tilavuusrejektisuhteen RR V väliseksi yhteydeksi /2, 3, 13, 15/: k (21) ( P 1) cr RR v Sakeutumista ilmenee kaikilla sulppua lajittelevilla laitteilla johtuen kiintoaineiden ja veden erilaisesta käyttäytymisestä. Sakeutuminen on lajittumisen edellytys, joten ilmiötä voidaan käyttää kapasiteetin ja selektiivisyyden vaihtelun mittarina. Yleensä sakeutumisen tihentyessä lajittelun kapasiteetti laskee ja selektiivisyys kasvaa. Kapasiteetteja vertailtaessa rejektin sakeutumiskertoimen käytön etu verrattuna yhtälöön (2) on täten k cr :n kyky kertoa samalla myös suhteellisesta selektiivisyydestä.

30 Rejektin sakeutumiskertoimen käyttöä suoriin kapasiteettivertailuihin rajoittaa vertailupisteiltä vaadittava yhtäläinen tilavuusvirtaus ja syötön sakeus. /2/ Sulpun läpäisysuhde P P ilmaisee lajittelun selektiivisyyttä, muttei ole k cr :n tapaan riippuvainen rejektin tilavuusvirtauksesta. Tämä vapaus on erittäin tärkeää, sillä tilavuusvirrassa esiintyy luonnollista vaihtelua mittauspisteiden välillä. Tilavuusvirran hajontaa aiheuttavat muutokset käyttö- tai laiteparametreissä, sekä laimennuksessa /2/. Eräs tapa laskea sulpun läpäisysuhde on /2, 13/: - sulpun läpäisysuhde (passage ratio of pulp) log RRm P P 0 PP 1 (22) log RR V P P ilmaisee lajittimen sakeuden vaihtelua ja on k cr :n ohella hyödyllinen suure kapasiteettien suhteellisten muutosten tutkimiseen. Rejektin sakeutumiskertoimen tavoin sulpun läpäisysuhde voi vain ilmaista kapasiteettia, eikä määrittää sitä täsmällisesti. Tähän tarvitaan lisäksi tarkat tiedot syötön tilavuusvirrasta ja sakeudesta. P P kuitenkin mahdollistaa kapasiteettivertailun mittauspisteiden välillä, joissa on käytetty eri laitteita tai vaihdeltu tilavuusrejektisuhdetta. Sulpun läpäisysuhde soveltuu myös erotusprosessin käyttöpisteen määrittämiseen, sillä se kertoo sulpun akseptoitumistodennäköisyyden. Läpäisytodennäköisyyden pienentyessä selektiivisyys lisääntyy ja fraktioiden välinen ero kasvaa. /2/ Sekavirtausmallissa painelajittimen sisällä vallitsee täydellinen sekoitus eli virtauksen oletetaan sekoittuvan myös aksiaalisuunnassa /3, 15/. Saapuva syöttö sakeudella c F sekoittuu välittömästi lajittimen sisältöön, jossa vallitsee rejektin sakeus c R. Kaikki aksepti läpäisee sihtiaukot sakeudella c A. Sulpun massatase tällaiselle systeemille on /3/: V c V c V c 0 (23) F F A A Sekavirtausmallin läpäisysuhteeksi saadaan täten /3/: c c R R R A P (24) Rejektin sakeutumiskerroin sekavirtaukselle lasketaan yhtälöstä /3, 15/: k cr P RR v 1 P RR v 1 P(1 RR ) RR v v (25)

31 Sekavirtausmalli vaikuttaa käyttökelpoiselta avointa roottorityyppiä edustaville lajittimille. Alhaisemmilla rejektisuhteilla tulppavirtausmalli kuvaa kuitenkin kutakuinkin kaikkia lajitinkokoonpanoja sekavirtausta paremmin /3/. Tulppavirtausmalli kehitettiin alun perin kuplaroottorille, mutta useat tutkijat ovat käyttäneet sitä menestyksekkäästi myös foili-tyyppisillä roottoreilla erilaisista sekoitusolosuhteista huolimatta /13/. Kuvassa 10 on vertailtu rejektin sakeutumiskäyttäytymistä sekavirtausja tulppavirtausmallin ennustamana. Rejektin sakeutuminen kiihtyy huomattavasti alle 10 %:n rejektisuhteella. Läpäisysuhteen pienentäminen johtaa myös yleensä sakeutumisen kasvuun /3/. Kuva 10: Sekavirtausmallin (mixed-flow model) ja tulppavirtausmallin (plug-flow model) mukainen rejektin sakeutuminen painelajittimessa vakioläpäisysuhteella P = 0,7 /3/. Kuitujen läpäisysuhteen ajateltiin aiemmin säilyvän vakiona koko lajittimen matkalla. Oletus perustui ajatukseen yksittäisten kuitujen välisen vuorovaikutuksen puuttumisesta. Käytännössä ehto toteutuu kuitenkin ainoastaan erittäin alhaisilla sakeuksilla, sekä tiettyyn rajaan asti olosuhteissa, joissa sulppu on turbulenttisessa tilassa ja alttiina voimakkaille leikkausvoimille. Kuva 11 osoittaa kuitujen läpäisysuhteen olevan suhteellisen vakio sulpun kuljettua matkan, joka vastaa yli kahta kolmasosaa sihdin pituudesta. Viimeisen kolmanneksen matkalla läpäisysuhde putoaa merkittävästi rejektipäätä lähestyttäessä. /3/

32 Kuva 11: Esimerkki kuitujen läpäisysuhteesta lajitinsihdin ja roottorityypin funktiona. Ajossa on käytetty kaupallisessa käytössä olevaa sileällä reikäsihdillä varustettua painelajitinta, eukalyptussellua ja 10 %:n tilavuusrejektisuhdetta /3/. Kuva 12 havainnollistaa painelajittimelle ominaista sakeusprofiilia. Akseptin sakeus säilyy melko muuttumattomana, kun taas lajittimen ohittavan sulppuvirran sakeus kasvaa epäsuhtaisesti lajittelutilan loppua kohden. Profiilista kuvastuu lajittimien taipumus tukkeutua rejektipäästä /3/. Kuva 12: Esimerkki sakeudesta lajittimen pituuden funktiona lajittelukokoonpanolla, jossa on käytetty sileää reikäsihtiä, rumpuroottoria, eukalyptussellua ja 10 %:n tilavuusrejektisuhdetta /3/. 4.3 Kuitujen selektiivinen läpäisy

33 Syöttövirran erilaisten kiintoaineiden valikoiva lajittelu on erittäin tärkeää kaikkien partikkeleita lajittelevien ja epäpuhtauksia poistavien sovellusten osalta. Barrieerilajittelussa sihdin valinta on oleellisin tekijä selektiivisyyden kannalta. Partikkeleiden valikoitu lajittelu on huomattavasti haasteellisempaa lajittelun määräytyessä todennäköisyysmekanismin mukaisesti. /3/ Useissa tutkimuksissa on tarkasteltu kuitupituuden vaikutusta kuidun kulkeutumiseen sihtiaukkojen lävitse. Läpäisysuhteen approksimointiin voidaan käyttää seuraavaa empiiristä yhtälöä jossa P l 1 l / e 1 (26) kuidun pituus, mm λ sihtiaukon kokoon suhteutettu kokovakio, - β sihtityypistä riippuva vakio, -. Vakio λ täytyy määrittää kokeellisesti erikseen jokaiselle lajittelusovellukselle. Vakio β:n arvo vaihtelee välillä 0,8-1,1 sileäpintaisilla reikäsihdeillä. Profiloiduille rakosihdeille β on 0,5. Kuvan 13 käyrät osoittavat reikä- ja rakosihtien läpäisysuhteiden muutosta kuitupituuteen verrattuna. Käyrien muodoista välittyy ero sihtien β vakioissa. /3/ Kuva 13: Esimerkki kuitujen läpäisysuhteesta kuitupituuden ja sihtityypin funktiona; sileä reikäsihti verrattuna profiloituun rakosihtiin, rumpuroottori ja havukuumahierre (TMP) /3/. Viime aikoina on kehitetty entistä paremmin toimivia laitteita lajittelutarkoituksiin. Niiden toiminta on kuitenkin edelleen ilmeisen kaukana ideaalista fraktioinnin suhteen

34 (kuva 14). Reikäsihtilajittelu johtaa kuitupituuden osalta parempaan jaottelutulokseen. Kuitujen läpäisysuhde laskee nopeammin tavoitellun kuitupituusalueen ulkopuolella ja lisäksi reikäsihdin profiili on lähempänä ideaalia. On toki muistettava, että P = 1 viittaa erittäin pienten kuitujen jakaumaan akseptin ja rejektin välillä kyseisten virtausten mukaisesti. Vastaavasti läpäisysuhteen lähestyessä nollaa erittäin pitkät kuidut konsentroituvat rejektivirtaan. /3/ Kuva 14: Tyypillinen kuitujen läpäisysuhde kuitupituuden funktiona. Vertailussa ideaali-, reikäsihti- (β = 0,5) ja rakosihtiprofiili (β = 0,5) normalisoituna kuitujen läpäisysuhteelle 0,5 ja kuitupituudelle 2 mm /3, 19/. Eräällä sihti, roottori ja sulppu yhdistelmällä on osoitettu kuitujen pituuteen perustuvan läpäisysuhteen olevan riippumaton rejektisuhteesta. Rakosihdeillä läpäisysuhde suurenee rakonopeutta kasvatettaessa. Reikäsihdeille läpäisysuhde on vastaavasti rakonopeudesta riippumaton. Tämä ominaisuus merkitsee reikäsihdille etua fraktioinnin kannalta, sillä se tekee fraktiointituloksen riippumattomaksi tuotantokapasiteetista. Painelajittimet fraktioivat kuituja pituuden lisäksi karheuden perusteella. /3, 19/ 4.4 Toimintakäyrä suorituskyvyn arviointiin Jokisen /2/ mukaan lajittimen toimintatila käytössä olevan sulpun osalta määräytyy valittujen suunnittelu- ja käyttöparametrien perusteella. Parametrien muutosten voidaan ajatella muodostavan sarjan toimintakäyriä. Käyrillä lajittelun selektiivisyys kasvaa sakeutumisen myötä, jonka seurauksena kapasiteetti vastaavasti alenee (kuva 15).

35 Jokaiselle tarkasteltavalle syöttösulpulle tai laatuominaisuudelle on olemassa luonnollisesti oma toimintakäyränsä. /2/ Kuva 15: Tietyn massaseoksen lajittelun toimintapiste Jokisen /2/ mukaan. Suunnittelu- ja käyttöparametrit vaikuttavat pisteen sijaintiin käyrällä. Jokainen sulppu muodostaa oman toimintakäyränsä /2/. Kuvan 15 toimintakäyrät osoittavat lajittelun olevan kapasiteetin ja lajittelun tehokkuuden välinen kompromissi. Käyrien avulla voidaan kuitenkin havaita onko esimerkiksi uudella laiteratkaisulla muutettu pelkästään lajittelun tilaa vai lisätty kapasiteettia ja selektiivisyyttä samanaikaisesti. Jälkimmäisessä tapauksessa uusi toimintakäyrä syntyy alkuperäisen yläpuolelle. /2/ Samaa sulppua käsiteltäessä kapasiteetin ja selektiivisyyden yhtäaikainen korottaminen on hankalaa, muttei mahdotonta. Toimintaparametrien muutos liikuttaa toimintapistettä yleensä käyrää pitkin muuttamatta sitä. Samanaikainen lisäys lajittimen rakenneparametreja muuttamalla onnistuu, mikäli ne aiheuttavat todellisen muutoksen lajittelumekanismiin, eikä pelkästään sakeutumiseen tai sulpun läpäisyyn. /2/

36 Näin tapahtuu esimerkiksi silloin, kun todennäköisyyslajittelusta siirrytään barrieerilajitteluun. Vaikeus piilee siinä, että kuitujen läpäisytodennäköisyyttä lisäävät parametrit tuppaavat lisäämään samalla myös rejektiin tarkoitettujen jakeiden akseptoitumista. Tällöin lajittelun tehokkuus laskee. Lajittelun toimintapisteessä olevien muuttujien vaikutusten ymmärtäminen on hyödyllistä lajittelun lopputuloksen hallinnan kannalta. /2/ 5 LAJITTELUPARAMETRIEN VAIKUTUS KAPASITEETTIIN 5.1 Laiteparametrit 5.1.1 Syöttökammio Syöttökammiolla on tärkeä merkitys lajittimen toiminnan kannalta. Siinä massa kiihtyy tarvittavaan tangentiaaliseen nopeuteen ennen sulpun ja sihtipinnan kohtaamista. Liian pienestä sihtikammiosta tai kammion kokonaan poisjättämisestä, kuten on mahdollista aksiaalisen syöttötavan osalta, seuraa liian pieni tangentiaalinen nopeus sihtipinnan alussa. Tästä johtuen sihdin alkuosa tukkeutuu ja siten lajittimen kapasiteetti alenee merkittävästi /20/. 5.1.2 Sihtirumpu Sihtirumpua luonnehditaan aukkojen koon, muodon ja välistyksen, sekä pinnan laadun mukaan. Perusvertailu suoritetaan reikä- ja rakosihtien välillä. Molempien rumpujen syötön puoleiset pinnat voidaan profiloida. Profiloinnin tarkoituksena on kasvattaa turbulenssia sihtiaukkojen lähellä ja siten lisätä kapasiteettia. /3/ Vain kiilalankoja käyttävät profiloidut sihdit ovat tehneet rakosihdeistä käytännölliset ja yleisesti hyväksytyt. Halkaisijaltaan noin 0,15 mm rei illä varustellut sihdit ovat uusimpia pienempien epäpuhtauksien poistamiseen suunnitelluissa sovelluksissa. Kiilalankasihdit rakentuvat vieri viereen asetetuista kiinteistä tangoista. Niiden väliin jäävät raot ulottuvat koko sihtikorin pituudelle. Koneistetut raot vastaavasti työstetään

37 suoraan kiinteään sihtikoriaihioon. Edellä mainituista kiilalankasihdeillä on huomattavat kapasiteettiedut johtuen suuremmasta avoimesta pinta-alasta. /3/ Reikäsihtejä on perinteisesti suosittu korkean kapasiteetin, toiminnan luotettavuuden ja vaihtelevissakin olosuhteissa helpon käytettävyyden vuoksi. Reikäsihtien vankka rakenne on eduksi poistettaessa suuria epäpuhtauksia. Tällöin reikien halkaisija on yleensä 4 10 mm välillä. Suurien partikkeleiden fraktiointiin käytetään halkaisijaltaan noin 1 mm reikiä. /3/ Kaikkein kriittisin muuttuja sihtien suunnittelussa on aukkojen koko. Lajittelutehokkuuden kannalta on edullista käyttää pieniä reikiä ja kapeita rakoja. Niiden koon perusteella määräytyy partikkelin rejektoituminen barrieeri- tai todennäköisyyslajittelun periaatteiden mukaisesti. Toisaalta pienet aukot tarkoittavat alhaisempaa kapasiteettia annetulla sihtipinnan alalla. /3/ Sihtipinnan profiloinnin syvyydellä on edellä mainitun kaltainen vaikutus sihdin toimintaan. Korkeammalla profiloinnilla aikaansaatu turbulenssilisäys tuottaa suuremman kapasiteetin, mutta vähentää samalla sihdin erotustehokkuutta. Mikäli aukkoja vuorostaan pienennetään menetetyn erotustehokkuuden palauttamiseksi, profiloidun sihdin kapasiteetti säilyy korkeammalla /3/. Kuvassa 16 havainnollistetaan sihtilankojen muotojen vaikutusta lajittelun kapasiteettiin pienellä virtauksella. Jokisen et al. /21/ mukaan kapasiteettia kasvattaa: - rakoleveyden suurentaminen, joskin vaikutus vähenee avoimen pinta-alan kasvaessa. - sihtilangan leveyden kasvattaminen - sihtilangan korkeuden vähentäminen - profiilin lisääminen - muotoilun optimointi.

38 Kuva 16: Sihtilangan geometrian vaikutus kapasiteettiin kuvaajassa, jossa on esitetty sihdin avoin pinta-ala akseptin sakeuden funktiona. Akseptivirtaus on vakioitu kaikille sihdeille virtaamaan 0,15 l/s /21/. On osoitettu, että rakojen välistys on tärkeää. Sihti alkaa tukkeutua, mikäli pitkien yksittäisten kuitujen molemmat päät ylettyvät yhtä aikaa sisään vierekkäisistä raoista. Täten pidemmät kuidut tarvitsevat lyhyempiä leveämmät rakovälit. Vastaaviin johtopäätöksiin on päädytty myös reikäsihtien osalta. /3/ 5.1.3 Roottori Painelajittimiin on tarjolla laaja valikoima erilaisilla erikoismuotoiluilla ja edistyneellä paikallissijoittelulla varustettuja rumpu- tai foiliroottoreita. Mallien yksilölliset edut vaihtelevat kapasiteetin, erotustehokkuuden tai energiankulutuksen osalta /3/. Lajittimen toiminta-arvoihin vaikuttavat rakenteen lisäksi roottorin kierrosnopeus ja etäisyys sihtirummusta /10/. Roottorin tuottaman painepulssin muoto riippuu syke-elementin konstruktiosta, kuten esimerkiksi foilin muodosta, pituudesta ja kulmasta tai kuplan (bump) muodosta ja pituudesta. Pulssin intensiteettiin eli voimakkuuteen vaikuttaa: - roottorimuoto - keulan nopeus

39 - sulpun sakeus - sellun ominaisuudet - syke-elementtien ja sihtikorin välys /3/. Kuvassa 17 on esitetty tyypillinen foiliroottorin (foil rotor) ja askelroottorin (step rotor) liikkeen aikaansaama painepulssi. Roottorielementin ylävirran suunnassa on yleensä positiivinen painepulssi. Negatiivinen pulssi syntyy välittömästi roottorin keulan ja sihdin kapeimman välin ohitettua sihtipinnan satunnaisen pisteen. Negatiivinen paine aiheuttaa takaisinvirtauksen sihtiaukoissa. /3/ a) b) Kuva 17: Esimerkki a) lyhyen foiliroottorin ja b) profiloidun rumpuroottorin (sroottori) painepulssin muodosta /3/. Painepulssien muoto vaihtelee paljon eri roottorimallien välillä, kuten edellisistä kuvistakin voidaan havaita. Kuplaroottorit ja lyhytfoiliset roottorit tuottavat lyhytkestoisen negatiivisen painesykkeen, joka pitää takaisinvirtauksen pienenä. Ne varmistavat samalla verrattain alhaisen varsinaisen rakonopeuden ja matalan kokonaissihtivastuksen. Askel- ja pitkäfoiliset roottorit synnyttävät pidempikestoisia negatiivisia painepulsseja. Niiden aikaansaama voimakkaampi takaisinvirtaus vähentää rejektin sakeutumista. Korkeammat syötön sakeudet vaativat pidempiä negatiivisia pulsseja, jotta lajittelutilan rejektipään sakeus saadaan pidettyä riittävän alhaisena sihdin tukkeutumisen välttämiseksi. Lajittimen kapasiteetti laskee negatiivisen painepulssin lisääntyneen voimakkuuden ja keston myötä. /3/ Syke-elementin ja sihtikorin välys vaihtelee jonkin verran roottoreittain. Useimmiten välys on suuruusluokkaa 3 10 mm. Etäisyyden pienentäminen johtaa hienoiseen

40 painepulssin voimakkuuden kasvuun /3/. Lajittimen kapasiteetti kasvaa välyksen pienentyessä ja roottorin pyörimisnopeuden kasvaessa. Samalla lajittimen erotuskyky saattaa kuitenkin heikentyä. Vallitseville olosuhteille ja kullekin konstruktiolle on olemassa optimaaliset rakenneparametrit /10/. 5.1.4 Rakenteiden kuluminen Sihdin suorituskyky heikkenee ajan kuluessa mikäli sulppu sisältää hankaavaa materiaalia, kuten hiekkaa. Erityisesti raskaasti profiloiduilla sihdeillä kuluminen laskee merkittävästi niin kapasiteettia kuin erotustehokkuuttakin /3/. Poikkeuksiakin on olemassa: joskus sihdin kuluminen voi kasvattaa merkittävästi avointa pinta-alaa ja muutamien roottorityyppien kuluminen on kasvattanut kapasiteettia. Kulumistapauksissa kapasiteetin lisäys on kuitenkin aina tapahtunut erotustehokkuuden kustannuksella /4/. 5.2 Käyttöparametrit 5.2.1 Syötön sakeus Syötön sakeus määrittää lipeämäärän, jonka täytyy kulkea sihdin läpi annetulla sellun tuotantokapasiteetilla. Painelajittimet voivat toimia 4 % tai 5 % kapasiteetilla. Jälkimäinen kuvastaa koivusellua joka tavallisesti sallii havusellua korkeampia syötön sakeuksia. Rejektin sakeutuminen määrittää katon käytetylle syötön sakeudelle. Lajittimen sellun kapasiteetti kasvaa syötön sakeuden kasvun myötä, kunnes saavutetaan piste, jossa se jyrkästi laskee liiallisen rejektin sakeutumisen aiheuttaman sihdin tukkeutumisen seurauksena. /3/ Korkealla syötön sakeudella toimiva lajittelusysteemi on tehokas tilankäytöltään ja tarvitsee vähemmän sähköenergiaa kuin matalasakeuksiset systeemit, sillä se vaatii vähemmän lipeän pumppausta lajittimeen. Korkeampaa sakeutta on kuitenkin vaativampaa käyttää, sillä se on lähempänä rejektin sakeutumisen kriittistä pistettä. Korkeammilla sakeuksilla tukkeutumista edesauttaa lisääntyneen kuitupartikkelimäärän

41 ohella vähentynyt takaisinvirtaus sihtiaukoissa. On osoitettu, että painepulssien intensiteetti pienenee huomattavasti syötön sakeuden kasvaessa. /3/ Läpäisysuhde pienenee syötön sakeuden kasvun myötä. Syötön sakeuden vaikutuksesta lajittelutehokkuuteen vallitsee eriäviä mielipiteitä. On todennäköistä, että näillä ei ole suurta keskinäistä vaikutussuhdetta. On kuitenkin havaittu, että laimeampi syöttö parantaa selvästi fraktiointitehokkuutta. /3/ Useat nykyaikaiset pesulaitteistot vaativat syötön sakeudeksi 3 4 %. Lajitin tarvitsee korkean syötön sakeuden riittävän akseptisakeuden aikaansaamiseksi, mikäli tällainen laitteisto asennetaan linjastoon lajittimen jälkeen. Peruslajittimen syötön sakeusalue 2,5 3,5 % on hyvä kompromissi lajittelun tehokkuuden, ajettavuuden ja energian kulutuksen kannalta, mikäli akseptin sakeus ei ole kriittinen tekijä. Alueen yläosa soveltuu koivu- ja alaosa havusulpulle. /3/ 5.2.2 Syöttövirtaama / paine-ero Painelajittimen läpi kulkeva virtausmäärä hallitaan syötön ja akseptin välisellä paineerolla. Siihen vaikuttavat 1. massalaji 2. syöttösakeus 3. syötön tilavuusvirta 4. sihtilevyn geometria /1, 10/. Yhteistä erilaisille havainnoille virtausmäärän vaikutuksesta lajittimen erotuskykyyn on erotuskyvyn selkeä heikkeneminen lähestyttäessä lajittimelle ominaista hydraulista kapasiteettia tai tukkeutumisrajaa. Ilmiöstä johtuen teollisessa tuotannossa suositellaan käytettävän hydraulisen kapasiteetin alapuolella. olevaa, mahdollisimman suurta syöttömäärää /1/.

42 5.2.3 Rejektisuhde Painelajittimen kaikkein tärkeimpänä käyttöparametrinä pidetään tutkimuksesta riippuen rejektisuhdetta /10, 3/ tai rakonopeutta /2/. Korkeampi rejektisuhde parantaa lajittelun tehokkuutta ja vähentää liiallisesta sihdin sakeutumisesta aiheutuvaa tukkeutumisvaaraa. Se on lisäksi ainoa parametri, joka todella vaikuttaa fraktioinnin tehokkuuteen (Kuva 18 ja 19). Kuva 18: Fraktiointi-indeksi massarejektisuhteen funktiona kaksivaiheisessa lajittelussa reikäsihdillä; fraktiointi pituuden perusteella; simuloinnin tulos /3, 22/. Kuva 19: Fraktioinnin tehokkuus massarejektisuhteen funktiona. Sileän reikäsihdin suorituskyky on merkittävästi parempi kuin profiloidun rakosihdin /22/.

43 Rejektisuhteelle on olemassa taloudelliset puitteet, sillä suuret rejektisuhteet kasvattavat lajittelun tarvetta seuraavissa lajitteluvaiheissa, lisäten täten investointi- ja käyttökuluja. Painelajittimien tilavuusmääräiset rejektisuhteet liikkuvat yleensä välillä 10 25 %. /3/ Syöttö- ja rejektivirtausten vaihtelun perustella voidaan selittää yli 90 % akseptimassan puhtauden vaihtelusta. Rejektisuhteen kasvattaminen lyhentää kuitupartikkelin viipymäaikaa lajittimessa. Tämä johtuu siitä, että suhteen suurentaminen lisää sulpun aksiaalista nopeutta lajittelutilassa. Sihtirummun läpi kulkevan sulpun virtausnopeus pienenee samalla ja kaikkien hiukkaslajien erottumisen todennäköisyydet kasvavat. Lyhyt viipymäaika lajittimessa on täten edullista epäpuhtauksien erottumisen kannalta. Tehokkaamman epäpuhtauksien erottumisen ohella myös priimakuitua rejektoituu enemmän, joten viipymäajan lyhentäminen on aina näiden vaikutusten välinen kompromissi /1, 10/. Massapartikkelien yrityskertojen lukumäärällä akseptiin pääsemiseksi on sama riippuvuus kuin partikkelien keskimääräisellä viipymäajalla. Yrityskertojen lukumäärän kasvaessa lisääntyy myös viipymäaika lajittimessa. Puhtainta akseptia saadaan mahdollisimman pienellä määrällä yrityskertoja silloin, kun kuidulla ja epäpuhtauksilla on erilaiset todennäköisyydet päästä akseptiin yksittäisestä sihdin reiästä tai raosta. Tällöin rejektoituisi kuitenkin myös enemmän priimakuitua. /1/ Ajon aikana kapasiteetin lisääminen samalla akseptivirran puhtaustasolla onnistuu vain kasvattamalla rejektin määrää. Tietyn erotuskyvyn saavuttaminen vaatii tietyn yrityskertojen lukumäärän, joilla määräytyy kyseinen läpäisytodennäköisyys. Mikäli akseptin puhtauden halutaan säilyvän ennallaan, on rejektimäärää lisättävä syötön epäpuhtauspitoisuuden kasvaessa. Partikkelien yrityskertoja akseptiin pitää vähentää syötön muuttuessa likaisemmaksi. Näin saadaan aksepti riittävän puhtaaksi. Rejektimäärä kasvaa ja akseptoituvien partikkeleiden lukumäärä pienenee edellä mainittujen todennäköisyyksien perusteella. /1/

44 5.2.4 Akseptivirtaus Painelajittimen kapasiteetti annetaan akseptivirtauksena ja ilmaistaan usein rakonopeutena. Sitä pidetään monesti keskeisenä suunnitteluparametrina painelajittimen sihdille. Rakonopeus lasketaan yhtälöstä v V A (27) A O jossa v rakonopeus (aperture / passing velocity), m/s A O sihdin avoin pinta-ala (open area of the screen basket), m 2. Rakonopeuden kasvattaminen johtaa lajittelutehokkuuden heikkenemiseen. Kuvasta 20 havaitaan rakonopeuden hidastumisen pienentävän kuitujen läpäisysuhdetta. Tämän seurauksena rejektin sakeutuminen kärjistyy pienillä rakonopeuksilla ja samalla alhaisilla kapasiteeteilla. /3/ Kuva 20: Esimerkki kuitujen läpäisysuhteesta rakonopeuden funktiona; kokeellinen data, valkaistu havusulfaattisellu /3/. Painelajittimen käyttö ominaiskapasiteetin alapuolella voi nopeasti johtaa vakaviin käytettävyysongelmiin rejektin sakeutumisen vaikutuksesta (kuva 21). Kuitujen läpäisysuhteen riippuvuus kapasiteetista on voimakkaampaa rakosihdeillä kuin reikäsihdeillä. /3/

45 Kuva 21: Esimerkki painelajittimen rejektin sakeutumisesta akseptivirtauksen funktiona; 3000 L/min ominaiskapasiteetti, kokeellinen data, valkaistu havusulfaattisellu /3/. Yhtälöstä (27) laskettu kokonaisrakonopeus on merkitykseltään suppea. Aukkojen lävitse kulkeutuva todellinen virtausmäärä on monen tekijän summa. Tästä syystä rakonopeuden tarkoituksenmukaisuus kapasiteetin tai lajittelun tehokkuuden arviointiin on rajoitettu samanlaisen mekaanisen rakenteen omaaville systeemeille, sulpulle ja käyttöolosuhteille. Paineenpudotus sihdin yli on lineaarisesti riippuvainen akseptivirtauksen neliöön annetulla sihtigeometrialla, sulpulla ja sakeudella. Käyrän kulmakerroin määräytyy sihdin hydraulisen resistanssin perusteella. /3/ Rakosihtien optimaaliset fraktiointitasot ilmenevät alhaisilla rakonopeuksilla. Tällöin pitkien kuitujen läpäisysuhde säilyy alhaisena, mutta merkittävänä lyhyiden kuitujen osalta. Vastaavasti reikäsihtien fraktioinnin suorituskyky on laajalti riippumaton rakonopeudesta fraktiointiin tarkoitettujen reikäkokojen osalta. /3/ 5.2.5 Roottorin kehänopeus Roottorin tehtävänä on: - turbulenssin luominen - sulpun tangentiaalisen liikkeen tuottaminen sihtipinnan mukaisesti - sihtiaukkojen takaisinvirtauksen aikaansaaminen pulsaatiolla.

46 Korkeampi keulanopeus tarkoittaa suurempaa turbulenssia ja vahvempaa painepulssia. Pulssin profiili säilyttää käytännössä muotonsa. Pulssin intensiteetti kasvaa roottorin keulan nopeuden neliön suhteen. Suositellut käyttöalueet vaihtelevat suuresti eri roottorityyppien ja valmistajien välillä. Keulanopeudet ovat yleensä 10-40 m/s. /3/ Roottorin keulan nopeuden lisääminen parantaa lajittimen kapasiteettia ja mahdollistaa korkeampien syötön sakeuksien käytön. Toisaalta samalla kasvaa myös energiankulutus. Energian tarpeen on havaittu olevan suhteessa lieriön pinta-alaan ja keulanopeuden kuutioon. Roottorin kehänopeudella ei ole erityistä vaikutusta lajitteluja fraktiointitehokkuuksiin toimittaessa roottoritoimittajien tuotteitaan koskevien nopeussuositusten sisällä. /3/ 5.3 Sulpun ominaisuudet 5.3.1 Kuituaines Lajittelua koskien kuituja luonnehditaan muutamien fyysisten ominaisuuksien avulla, kuten - kuidun pituus - kuidun taipuisuus - freeness - kuituverkon leikkausjännitys. Nämä ominaisuudet määrittävät sulpun suorituskyvyn painelajittimessa yhdessä sakeuden kanssa. /3/ Läpäisysuhteen kannalta kuitujen taipuisuuden vaikutus on toisarvoista kuitujen pituuteen verrattuna. Taipuisuudella ei ole merkitystä niin kauan kuin kuidut ovat sihdin rakojen leveyttä tai reikien halkaisijaa lyhyempiä. Aukkoja leveämpien kuitujen osalta taipuisien kuitujen läpäisysuhteet ovat jäykkiä kuituja suurempia. Huomionarvoista on kuitujen jäykkyyden riippuvuus lämpötilasta. Kuidut muuttuvat taipuisammiksi lämpötilan noustessa. Kuva 22 havainnollistaa kuitujen läpäisysuhdetta kuitupituuden ja reikäkoon funktiona. /3/

47 Kuva 22: Esimerkki kuitujen läpäisysuhteesta kuitupituuden ja reikäkoon funktiona; sileä reikäsihti, kuplaroottori, TMP /3/. Pitkien havupuukuitujen ja lyhyiden koivupuukuitujen välillä on havaittavissa selvä ero kapasiteetin suhteen. Annetulla reikäsihdillä varustetulla painelajittimella kapasiteetti käytettäessä havusellua on 20 30 % korkeampi kuin koivusellulla. /3/ Kuitujen ominaisuudet ovat toinen tekijä, jolla on suurta vaikutusta lajittimen kapasiteettiin. Esimerkiksi muutoin samanlaisten olosuhteiden vallitessa koivusulfaattisellun ajokapasiteetti lajittimen läpi on karkeasti arvioiden kaksinkertainen verrattaessa havusulfaattiselluun /4/. Leislahti vastaavasti arvioi, että painelajittimella voidaan yleisesti ajaa lehtipuusellua 10 30 % enemmän kuin havupuusellua /23/. Kapasiteettiero selittyy sulpuissa olevien kuitukimppujen suhteellisilla voimakkuuksilla. Havupuun pidemmät kuidut muodostavat vahvempia flokkeja. Voimakkaasti sitoutuneita kuitukimppuja on vaikeampaa hajottaa, mistä seuraa lajittimen alhaisempi kapasiteetti /4/. Kuvassa 23 on esitetty erilaisten sellujen kuitupituus- ja -leveysjakaumia /2/. Taulukossa 1 on vertailtu sellukuitujen keskimääräisiä dimensioita ja kuitujen määrää /24/.

48 Kuva 23: Erilaisten sellumassojen, kuten lehtipuusellun, havupuusellun ja kemikuumahierteen (CTMP), kuidun pituus- ja -leveysjakaumat eroavat toisistaan huomattavasti. /2/. Taulukko I: Jauhamattoman sulfaattisellukuidun keskimääräisiä mittoja eri lähteiden pohjalta arvioituna /24/. Kuitulaji Mäntysellu, Suomi (kevät / kesä) Koivusellu, Suomi Eukalyptussellu, Portugali Haapasellu, Kanada Sekalehtipuusellu, Indonesia Akaasiasellu, Indonesia Kuidun pituus, mm Kuidun halkaisija, μm Seinämän paksuus, μm Kuituja, milj./g 2 20 / 30 4,5 / 2,5 1,5 0,9 18 3,5 8 0,75 16 3,5 13 0,7 17 3,0 14 0,9 20 4,0 6 0,7 16 3,0 18 Painelajittimen akseptituotantoon ja täten kapasiteettiin vaikuttaa myös keiton jälkeen massassa olevan ligniinin määrä eli kappaluku /1/. Sellun keittäminen huomattavasti aiottua alhaisempaan kappa-lukuun vaurioittaa kuitujen primäärisoluseinämää. Tällöin paljastuu spiraalimaisista fibrilleistä koostuva sekundääriseinämän uloin S1-kerros. Kuitujen ylimääräinen kiharainen pinta-ala lisää ja vahvistaa voimakkaasti kuitujen välistä sitoutumista. Samalla kuitukimput vahvistuvat ja lajittimen kapasiteetti alenee /4/. Massan kappaluvun pienentäminen tekee kuiduista myös notkeampia. Lajittimen kapasiteettia laskee matalakappaisempien massojen voimakkaampi huopautumistaipumus /1/.

49 5.3.2 Epäpuhtaudet Massasta poistettavia epäpuhtauksia on alkuperältään kolmenlaisia: puuperäisiä, puuraaka-aineen ulkopuolisia ja prosessissa syntyviä /25/. Oksat, tikut, kuoriroskat ja uuteroskat ovat peräisin puuraaka-aineesta /1/. Puusta syntyvien roskien erottaminen massavirrasta on usein hankalampaa kuin muiden epäpuhtauksien, sillä niiden ominaisuudet ovat lähempänä priimakuitua. Muita kuin puusta syntyneitä epäpuhtauksia ovat kumi, hiekka, kivet, noki, metalli, ruoste, muovi ja limakasaumat /1, 25/. Ne voidaan jakaa puuraaka-aineen mukaan joutuneisiin ja prosessissa syntyneisiin tai massan sekaan joutuneisiin epäpuhtauksiin /25/. Varhimon /25/ mukaan sulfaattisellun erityyppisten epäpuhtauksien jakauma ja määrä vaihtelee voimakkaasti esimerkiksi seuraavien tekijöiden vaikutuksesta: - puuraaka-ainepohja eli puulajijakauma, kuorinta-aste, metsähakkeen käyttö... - prosessiolot lähinnä keiton ja valkaisimon osalta - prosessilaitteisto, lähinnä lajittamo. Tämän vuoksi ei ole olemassa yleispätevää roskajakaumaa. Eri tutkimuksissa on kuitenkin havaittu valkaisemattoman mäntysulfaattimassan yleisimpien epäpuhtauksien olevan tavalliset kuitukimput, oksien kuitukimput ja kuoriroskat. Tavallisten kuitukimppujen osuus valkaistussa massassa on pienempi kuin valkaisemattomassa massassa niiden suhteellisen hyvän valkaistavuuden vuoksi. Valkaistussa massassa prosessissa syntyvien ja muiden kuin puuraaka-aineesta peräisin olevien epäpuhtauksien osuus voi kasvaa hyvin suureksi. /25/ Laite epäpuhtauksien poistamiseksi valitaan roskien luonteen perusteella. Kemiallisen massan valmistuksessa tämä on ylivoimaisesti yleisin lähtökohta lajitin- ja puhdistussovelluksille. Lajittelun kannalta kaikkein tärkeimmät epäpuhtauspartikkeleiden ominaisuudet ovat koko, muoto ja muodonmuuttuvuus. /3/ Pienemmät epäpuhtaudet tarvitsevat pienemmän rakokoon poistuakseen tehokkaasti lajittimesta. Järkevästi toteutetun lajittelun kannalta haasteelliseksi voivat muodostua epäsäännöllisen muotoiset epäpuhtaudet. Muotoaan muuttavat ja leikkausvoimien

50 vaikutuksesta hajoavat epäpuhtaudet ovat myös ongelmallisia /3/. Liuenneet epäpuhtaudet lisäävät sulpun viskositeettia ja laskevat täten kapasiteettia /4/. Oksat edustavat yleisesti laajaa valikoimaa keitosta tulevia epäpuhtauksia. Nämä kuituuntumatta jääneet puunosat ovat peräisin oksiston ja sydänpuun tiheistä alueista, sekä keskustastaan keittymättömistä ylisuurista hakepaloista. Oksat ovat melko tummia ja isokokoisia, yleensä epäpuhtauksista suurimpia. Oksamassan osuus massavirrasta on nykyisin 1 % modifioitujen keittojen ansiosta. Oksanerotus toteutetaan tavallisesti ennen pesua mahdollisimman varhaisessa vaiheessa keiton jälkeen, sillä oksat aiheuttavat pesuhäviötä ja voivat vaurioittaa sellutehtaan laitteistoa. /1, 3/ Oksanerottimena käytetään nykyisin puhdistussiivekkeillä ja sihtirummulla varustettuja painelajittimia, kuten esimerkiksi kapasiteeteiltaan noin 1600 t/d olevat Andritzin MODUSScreen C ja Valmetin Deltaknotter. Oksanerotuksen atmosfäärinen sekundäärilajitin erottelee hyvät kuidut oksien joukosta. Oksanerotusprosessit noudattavat barrieerilajittelun periaatetta. Nykyaikaisessa tehtaassa oksat palautetaan takaisin keittoon. /1, 3/ Tikut koostuvat keittymättömästä, raa aksi jääneestä puusta peräisin olevista kuitukimpuista. Ne ovat oksia pienempiä ja niiden poistaminen lajittimella on hankalampaa. Tikut aiheuttavat ajettavuusongelmia paperikoneelle. Ne ovat valkaistavissa päinvastoin kuin oksat, mutta kuluttavat kuituja enemmän valkaisukemikaaleja ja voivat silti jäädä tummemmiksi partikkeleiksi massaa likaamaan. Tällä perusteella tikut tulisi poistaa mahdollisimman tarkasti ennen valkaisua. /1, 3/ Tikkujen poistoon käytetään useamman painelajittimen järjestelmää. Sihtien rakokoko määrittää tikkujen poistumismekanismin. Kapearakoisten sihtien yleistyessä barrieerilajittelun osuus kasvaa todennäköisyyteen perustuvaan lajittumiseen verrattuna. Tikkurejekti palautetaan oksien ohella keittimeen. /1, 3/

51 Kuorikappaleet ovat eräs haastavimmista epäpuhtauksista. Ne jäävät prosessiin puun epätäydellisen kuorinnan jälkeen. Kuoriroskat ovat pieniä ja runsaslukuisina ne näkyvät tummina pisteinä heikentäen lopputuotteen laatua. Kuori murenee herkästi, sillä on kuitua vastaava tiheys ja usein myös koko, mikä hankaloittaa lajittelua. Sellun joukosta kuoren poistoon vihkiytynyttä menetelmää ei tavallisesti ole, joten kuori tulisi kerätä talteen ensisijaisesti puuvarastolla ennen haketusta. Jäljelle jäävä kuori poistetaan sellun seasta muiden epäpuhtauksien ohella lajittelun ja puhdistuksen yhteydessä Erityisesti koivulla tarkka kuorinta on tärkeää. /1, 3/ Kiviaines eli hiekka, kivet, kalkki ja sementti kulkeutuvat prosessiin lähinnä hakkeen mukana. Se voi olla peräisin myös laatoituksista tai sementtisäiliöistä. Kivinen materiaali kuluttaa laitteistoa ja voi aiheuttaa käyttöhäiriöitä, joten hiekan ja kivien poisto on parasta sijoittaa mahdollisimman varhaiseen vaiheeseen kuitulinjalle. /1, 3/ Puhdistimilla voidaan poistaa mitä tahansa kiviainesta, mukaan lukien hiekkaa. Erotus on suhteellisen helppoa lukuun ottamatta pieniä ja kovia hiukkasia. Isommat kivet erottuvat sulpun joukosta lajittimilla. Hiekka rejektoituu kapearakoisella sihdeillä barrieeriperiaatteen mukaisesti ja kulkeutuu sekundäärilajittelu-vaiheisiin. Tässä tapauksessa tarvitaan erikoistoimenpiteitä hiekan kertymisestä johtuvan kulumisen estämiseksi. /1, 3/ Muovi ja metallit voivat päätyä kuitulinjalle vahingossa, puun mukana tai irrottuaan laitteistosta. Puun ulkopuolisista epäpuhtauksista muoviroskia voidaan pitää kaikkein pahimpana ja ne on ehdottomasti pyrittävä eliminoimaan massavirrasta. Metallit voivat kivien tapaan rikkoa koneita, joten niistä täytyy hankkiutua eroon herkän laitteiston suojelemiseksi. Eräät muovilaadut hajoavat keitossa pieniksi, vaikeasti erotettaviksi hiukkasiksi, jotka haittaavat päällystyskoneen toimintaa. /1, 3/ Metallit saadaan helposti poistettua pyörrepuhdistimilla kuituihin nähden suuren tiheyseron ansiosta. Muoveja on yleisesti vaikeampi poistaa, mutta tietyt kuituja kevyemmät muovit voidaan erottaa massan joukosta käänteisellä pyörrepuhdistuksella.

52 Muoviroskien mukanaan tuomista laatuongelmista on kuitenkin päästy lähes kokonaan eroon valistuskampanjoiden ja lajittelun erikoismuovinerotustekniikoiden myötä. /1, 3/ Hiili ja noki voivat tarttua puuhun kuljetuksen tai varastoinnin aikana. Ne voivat olla myös suoraan puuraaka-aineesta peräisin. Erimuotoiset ja -kokoiset mustat roskat näkyvät epäpuhtautena lopputuotteessa. Hauras, hiiltynyt puu hajoaa lajittelussa lisäten roskapartikkeleiden lukumäärää. / 7/ Hartsi- ja pihkakasaumia ilmenee etenkin koivumassoilla. Ne ovat peräisin puun uuteaineista ja näkyvät hiilen ja noen tapaan tummina roskina valmiissa paperissa tai kartongissa. Kasautumien esto vaihtelee tehtaittain, eikä niitä voi yleensä hävittää mekaanisilla lajittelumenetelmillä. Se sijaan kemiallisin keinoin, kuten dispergointi- ja uuteainekemikaaleilla, voidaan vähentää hartsi- ja pihkakasaumien aiheuttamia ongelmia. Lisäksi hyvä koivupuun kuorinta on tärkeää uute-epäpuhtauksien vähentämiseksi. /1/ 5.3.3 Lämpötila ja viskositeetti Lajittamon lämpötila on kohonnut vesikiertojen sulkemisen seurauksena /10/. Massan lämpötila vaikuttaa lipeän ja kiintoainepartikkeleiden käyttäytymiseen ja sitä kautta lajittelutulokseen. Kuidut muuttuvat taipuisammiksi korkeammilla lämpötiloilla, kuten kappaleessa 5.3.1 mainittiin. Lisäksi lämpötilan noustessa nesteen viskositeetti eli kyky vastustaa virtaamista laskee (kuva 24), jolloin lajittelutilan turbulenssi paranee. Molemmat ilmiöt vaikuttavat edullisesti ajettavuuteen ja kasvattavat kapasiteettia. /1, 3/

53 Kuva 24: Veden ja laihamustalipeän kinemaattinen viskositeetti lämpötilan funktiona /4/. Lämpötila-asteikko on skaalattu Fahrenheit-asteista Celsius-asteiksi. Kapasiteetin kasvu on suhteellisen pientä yli 50 C lämpötiloilla, mutta 50 C alapuolella vaikutus on merkittävä. Huoneen lämpötilassa olevan sulpun kapasiteetti on karkeasti arvioiden puolet kuuman sulpun vastaavasta. Liuenneet kiintoaineet kasvattavat fluidin viskositettiä (kuva 24) ja laskevat täten kapasiteettia /4/. Viskositeetin nousun on myös havaittu vaikuttavan päinvastaisella tavalla, kapasiteettia kasvattaen. Paulin et al. /5/ mukaan - viskoosin nesteen käyttö parantaa sihdin läpäisykykyä ja lajittimen kapasiteettia - rejektin sakeutuminen vähenee korkeammilla viskositeeteilla - sakeutumisprofiili sihtipinnalla muuttuu - madaltunut paineen alenema sihdin ylitse vähentää pumppausenergian tarvetta - pitkät kuidut läpäisevät sihdin helpommin, joten kuitutappio vähenee - korkeampi kuitujen akseptoituminen on seurausta yksittäisten kuitujen käyttäytymisestä - lajittimen sisällä olevan suspension sekoitus on paljon parempaa korkeammilla viskositeettitasoilla

54 - lämpötilanmuutokset voivat vaikuttaa kuitujen ominaisuuksiin enemmän, kuin nesteen viskositeetti. Tutkimuksessa karboksimetyyliselluloosaa (CMC) ja sokeria lisättiin veden ja kuitujen seokseen. Kuvassa 25 vertaillaan sakeutumiskäyttäytymistä viskositeeteiltaan erilaisten suspensioiden välillä. Viskositeetin kasvaessa rejektin sakeutumista kuvaavat käyrät loivenevat ja muuttuvat entistä riippumattomammiksi rejektin tilavuusvirrasta. Rejektin sakeutuminen on lähes olematonta korkean viskositeetin omaavalla suspensiolla. /5/ Kuva 25: Rejektin sakeutumiskerroin rejektin virtaaman eli tilavuusvirran funktiona. Vertailussa ylimpänä on vettä ja kuituja sisältävä sulppu ja alempana kaksi CMC:tä sisältävää sulppua. Kuvassa P viittaa tulppavirtausmallin mukaiseen läpäisykertoimeen ja μ viskositeettiin centipoiseina (cp). Massana on käytetty valkaistua montereynmännystä (Pinus radiata) valmistettua sulfaattisellua noin 1,2 % sakeudessa /5/. Flokkikoon pieneneminen viskoosimmilla nesteillä alentaa painehäviötä sihtipinnan ylitse. Tämä ei kuitenkaan ole ensisijainen syy lisääntyneeseen kuitujen akseptoitumiseen, vaan muutos sulpun virtauskentässä sihtiaukon läheisyydessä. Viskositeetin noustessa jättökerroksen korkeus ja maksimi rakonopeus kasvavat akseptivirtauksen ja roottorin kehänopeuden ollessa vakioita. Parannuksia edistää lisäksi korkeampi fluidin virtaus, sekä suurempi luisto kiinteiden seinien ja kuitujen välillä. /5/

55 Flokkulaatio on yleinen vitsaus suurimmassa osassa paperinvalmistusprosesseista. Painelajittimessa kuituverkostot tukkivat sihtiä ja alentavat kapasiteettia. Perinteisesti ongelma on ratkaistu käyttämällä profiloitua sihtikoria, lisäämällä roottorin nopeutta tai vähentämällä sulpun sakeutta. Uutena ratkaisuna flokkulaation pienentämiseen voidaan käyttää viskositeetin kasvattamista, joka pienentää huomattavasti kuituverkon vahvuutta. /5/ Sulppuun lisätyn viskoosin sokeriliuoksen seoksen on havaittu vähentävän kuituverkon muodostumista ja leikkausvoimaa. Ilmiö on tulkittu kuitujen elastisen taivutusenergian häviöllä ennen kuin ne joutuvat kosketuksiin toistensa kanssa ja muodostavat vyyhtejä. Tiettyjen suurimolekyylimassaisten polymeeriliuosten on taas arveltu muodostavan nestemäisen, kestävän kalvon kuitujen ympärille. Kalvo silottaa kuitujen pintaa vähentäen samalla kitkaa ja korjaten koukkuja, joihin toiset kuidut voivat takertua. /5/ Taivutusenergian vähentäminen on vallitseva ilmiö suhteellisen matalassa sakeudessa, jossa kuiduilla on riittävästi tilaa suoristua. Kuitujen voitelusta tulee vastaavasti kuituverkoston pääheikentäjä korkeammilla sakeuksilla. Matalassa sakeudessa sekä sokerin, että CMC:n lisäämisen sulppuun on havaittu alentavan kuituverkon vahvuutta. Korkeammilla sakeuksilla vain CMC toimi todella tehokkaasti, joten tulokset vahvistavat edellä esitettyä tulkintaa vaikutusmekanismista. /5/ Kasvien selluloosasta saatava CMC on pitkäketjuinen anioninen polysakkaridi, joka veteen sekoitettuna muodostaa viskoosin liuoksen /26, 27/. Polymeroitumisasteella (DP) on huomattava vaikutus viskositeettiin. Viskositeetti lisääntyy nopeasti ketjunpituuden eli polymeroitumisasteen kasvaessa /27/. Kaupallisen CMC:n DP voi vaihdella välillä 150 1200 /28/ tai esimerkiksi 360 3200 lähteestä riippuen /29/. Jokinen et al. /30/ adsorboivat kuituihin aiempia tutkimuksia vähemmän CMClisäainetta sulkeakseen pois viskositeetin vaikutuksen ja selvittääkseen kuitujen pinnan muokkaamisen vaikutusta kapasiteettiin ja fraktiointiin. CMC vaikuttaa kuidun pinnan ominaisuuksiin kahdella tavalla. Kuituvoitelu vähentää kiitoaine-kiintoaine kontaktien kitkaa vähentäen kuituflokkien voimaa. Lisäksi CMC turvottaa mikrofibrillejä lisäten

56 jauhettujen kuitujen hydrodynaamista ominaispinta-alaa. Kuituvoitelumekanismin todettiin parantavan painelajittimen kapasiteettia. Samalla selektiivisyys laski todennäköisyysmekanismin mukaisessa lajittelussa. CMC-käsittely annostelulla 5 kg/fraktio voi hieman parantaa kapasiteettia heikentämättä kuitenkaan fraktioinnin tehokkuutta. /30/ Wakelinin ja Paulin /31/ mukaan lämpötilan nousu kasvattaa hieman kapasiteettia, mutta alentaa vastaavasti erotustehokkuutta. Ilmiöön vaikuttaa ennemmin kuitujen taipuisuuden, kuin fluidin viskositeetin muutos /31, 2/. Julien Saint Amandin et al. /32/ tulosten perusteella lämpötilan vaikutus kapasiteettiin on erittäin pieni, ellei jopa merkityksetön (kuva 26). Kuva 26: Lämpötilan ja rakonopeuden vaikutus sulpun läpäisyyn. Lankasihtikori, jossa rakoleveys 0,15 mm ja profiilin korkeus 1,2 mm. Epäpuhtautena hot-melt sideaine (D 170). Roottorissa neljä foilia ja kehänopeutena 15 ja 23 m/s. Sakeus 1,3 % /32/. Tutkimuksessa viskositeetti laski noin 60 % lämpötilavälillä 20 70 C, jonka katsotaan aiheuttavan kuitujen läpäisysuhteen lievän laskun. Viskositeetin laskiessa kuitujen ja nesteen välinen kitka pienenee. Vastaavasti kuitujen ja sihtipinnan välinen kitka suurenee lisäten kiintoaineiden välisiä kontakteja. Havainto tukee Paulin et al. /5/ tutkimustuloksia. /32/

57 Paul et al. /33/ tutkivat eri viskoosisten sulppujen leikkausominaisuuksia pyöreässä putkessa ja suorakulmaisessa kanavassa staattisluontoisella leikkausinstrumentilla. Tulosten perusteella kuitususpension viskositeetin kasvattamisella on sama vaikutus kuin sulpun sakeuden vähentämisellä. Sakeudella on kuitenkin viskositeettia suurempi vaikutus leikkausjännitykseen. Tutkimuksessa leikkausjännityksen, viskositeetin ja sakeuden välisen yhteyden selittäväksi malliksi saatiin c d ln( C ) b f a (28) d C f jossa τ d leikkausjännitys, Pa C f sakeus, % μ kinemaattinen viskositeetti, kg/m s a, b, c, d sulpputyypistä riippuvia vakioita, -. /33/ Mitä korkeampi viskositeetti, sitä enemmän sulppu pyrkii käyttäytymään homogeenisen nesteen tai jatkumon lailla. Viskositeetti vaikuttaa kanavavirtauksessa suuriin flokkeihin pieniä enemmän. Viskositeetin kasvun myötä keskimääräinen flokkikoko ja kuituverkon vahvuus pienenee. /33/ 5.3.4 ph Lajittimen ph:n täsmällisestä vaikutuksesta kapasiteettiin on olemassa vain vähän tutkimustietoa. Happamuuden suuri vaihtelu on epätavallista missään prosessissa, joten sen vaikutusta yksittäisenä muuttujana on hankala arvioida. On kuitenkin hyvin tunnettua, että kapasiteetti on selvästi pienempi happamissa, kuin vastaavasti emäksisissä olosuhteissa. Vaikutus on suhteellisen vähäinen ph:n ollessa alle 5 ja yli 9. Välillä 5-9 ph:n vaikutus kapasiteettiin on kuitenkin suuri /4/. Massan lipeäpitoisuus voi parantaa painelajittimen kapasiteettia huomattavasti. Ominaisenergian kulutus on lisäksi pienempi pesun yhteydessä tapahtuvassa lajittelussa kuin pestyä massaa lajiteltaessa /10/.

58 5.3.5 Ilma Massassa esiintyy sidottua ja kuplamaista ilmaa. Perusmuodoista jälkimmäinen voidaan jakaa vapaaseen ilmaan ja jäännösilmaan. Nesteeseen liuennutta tai kemiallisesta kuidun pintaan sitoutunutta ilmaa sanotaan sidotuksi ilmaksi. Nesteessä kuitujen välissä irrallaan liikkuvat ilmakuplat ovat vapaata ilmaa. Vapaa ilma dispergoituu mekaanisesti mm. jauhimessa jäännösilmaksi eli tiiviisti kuituihin tarttuneiksi mikroilmakupliksi. Veteen liuenneen ilman määrä riippuu prosessipaineesta ja lämpötilasta /34/. Liuennut ilma muuttuu herkästi takaisin kaasumaiseen olomuotoon, etenkin leikkausvoimien vaikutuksesta. Täten on syytä lähes aina olettaa painelajittimen sisältävän ilmakuplia /35/. Kuva 27 perehdyttää kaasumolekyylien kulkuun ensin kaasu-neste-rajapinnan lävitse nestefaasiin ja siitä edelleen kiintoaineen pinnalle /36/. Kuva 27: Sulpun kaasu-, neste- ja kiintoainefaasien väliset vuorovaikutukset /36/. Liuenneesta ilmasta muodostuneet kuplat ovat aluksi halkaisijaltaan 40 100 μm, mutta niillä on taipumusta yhdistyä suuremmiksi kupliksi ajan kuluessa. Mekaanisen dispersion vaikutuksesta muodostuneet kuplat ovat yleensä halkaisijaltaan 1 mm kokoluokkaa. Kuplan koko ja koon hajonta riippuu pääasiassa paineesta, nesteen pintajännityksestä ja leikkausvoimista. Painelajittimen syötön paineen alentaminen kasvattaa ilmakuplien kokoa. /35/

59 Yleisimpien teollisessa käytössä olevien painelajittimien osalta pieni tai kohtuullinen ilmamäärä ei vaikuta lajittimen erotuskykyyn /3/. Liukenematon ilma kuitenkin vähentää lajittimien kapasiteettia. Ilmiön vaikutusmekanismia ei toistaiseksi tarkalleen tiedetä /4/, mutta ilmakuplien merkitys sihtilajittelussa on samankaltainen kuin suodatuksessa /37/. Kuvassa 28 on esitetty kaasun sekoittumista sulppuun. Sekoittimen roottorin nopeuden lisääminen pienentää kuplakokoa /38/. Kuva 28: Kaasuvirtaustyyppejä sekoitettaessa ilmaa sulppuun vastapäivään suuritehosekoittimella /38/. Ajettavuusongelmia on aiheutunut niinkin pienillä, kuin 2-3 %:n ilmapitoisuuksilla. Toisenlaiset lajitinkokoonpanot vastaavasti sietävät ilmaa 10 % ilman havaittavia häiriöitä /4/. Sykesiivelliset roottorit voivat vatkata sulppuun ilmaa joissakin ajotilanteissa /37/. Ilma estää kuitujen vapaata liikkumista nestefaasissa, jolloin kuitujen on vaikeampi läpäistä lajitinsihdin aukkoja /4/. Sama mekanismi aiheuttaa lisäksi kasvavaa rejektin sakeutumista, jolloin sihti voi osittain tukkeutua. Tämä vastaavasti sysää kapasiteetin laskusuuntaan /3, 4/. Kapasiteetin laskun selitykseksi on myös esitetty ilman aiheuttamaa lisäystä tilavuusvirtaan /39/. Kuplamainen ilma syrjäyttää tilavuutensa verran kuituja ja vettä, josta seuraa sakeuden vaihtelua /34/. Ämmälä et al. /35/ tutkivat liukenemattoman ilman vaikutusta painelajitteluun. Tutkimuksen perusteella pieni tai kohtalainen ilmamäärä ei vaikuta sellun fraktiointiin tavanomaisissa lajitteluolosuhteissa, eli suhteellisen korkealla syötön paineella ja

60 rakonopeudella. Päinvastaisissa olosuhteissa ja runsaalla ilmamäärällä sellun jaottelu voi kuitenkin heiketä huomattavasti. Tämä voi myös johtaa sihdin tukkeutumiseen, mikäli lajitin toimii maksimikapasiteettinsa lähellä /35/. Stoor et al. /36/ päätyivät samaan johtopäätökseen. Ilmiö voi johtua kuplakoon muutoksesta yhdessä leikkausvoimien vaikutuksen kanssa /35/. 6 KAPASITEETIN LASKENTA JA MITTAUS Lajittimen kapasiteettia mitataan materiaalimassana, joka voidaan syöttää aikayksikössä lajittimen pintayksikköä kohti. On tärkeää huomioida, että kapasiteetti ja erotustehokkuus ovat vastakkaisia tekijöitä. Kapasiteetin täytyy olla pieni, jotta saavutetaan korkein mahdollinen erotustehokkuus. Vastaavasti korkea kapasiteetti voidaan saavuttaa ainoastaan erotustehokkuuden kustannuksella. Käytännön kannalta on toivottavaa saavuttaa järkevä tasapaino näiden kahden muuttujan välillä. /40/ Sihdin kapasiteettia säädetään yksinkertaisesti syöttövirtausta muuttamalla. Annetulla kapasiteetilla saavutettava erotustehokkuus riippuu lajitteluoperaation luonteesta. Sihtiraosta mahtuvan partikkelin akseptoituminen määräytyy yrityskertojen lukumäärän ja yksittäisen sihtikontaktin läpäisytodennäköisyyden funktiona. Ylikuormitetulla lajittimella (korkea sakeus) kontakteja syntyy vähän toisten partikkeleiden häirinnän seurauksena ja läpäisyn todennäköisyys pienenee. Erotustehokkuuden parantuminen kapasiteettia pienentämällä on seurausta partikkelin useammista kontakteista sihdin kanssa ja paremmasta läpäisytodennäköisyydestä jokaisella kontaktilla. /40/

61 KOKEELLINEN OSUUS 7 TYÖN TARKOITUS JA SUUNNITTELU Työn tavoitteena oli kartoittaa sihdin läpivirtauskapasiteettiin syntyviä muutoksia painelajittimen rakenne- ja prosessiparametrien vaikutuksesta. Kapasiteetilla tarkoitetaan suurinta mahdollista tuotantokykyä ja sähkökoneen pyörivää osaa nimitetään roottoriksi. Koeajot suoritettiin Andritz Oy:n painelajitinsimulaattorilla Lappeenrannan Teknillisen Yliopiston kemiantekniikan osaston konehallissa. Koelaitteella voidaan tutkia järjestelmällisesti roottorin ja sihdin kohtaamisen lainalaisuuksia. Koesuunnitelman rungoksi luotiin lohkosuunnitelma, jonka alla prosessimuuttujia varioitiin. Roottoripalojen muuttujaparametreiksi valittiin olakkeen muoto ja pituus, palan pituus, leveys ja korkeus, keski-osan pituus, sekä portaan korkeus. Lohkokaaviosuunnitelmalla edettiin systemaattisesti muuttujapareittain, esimerkiksi terävä keula vs. pyöreä keula tai iso halkaisija vs. pieni halkaisija jne. Tarkkuutta pyrittiin lisäämään kaavioiden sisäisillä faktorikoesuunnitelmilla. Prosessikehityksen kannalta on tärkeää luoda kokeellisia malleja mittauksiin perustuen. Prosmal- ja Matlab-ohjelmistoilla mallinnettiin laite- ja ajoparametrien vaikutusta toiminta-arvoihin. Lineaarisella regressioanalyysillä pyrittiin selkeyttämään ja laajentamaan ajotulosten tulkintaa. Datasta laskettiin ulos omia parametriyhdistelmiä, joilla painelajittimen ilmiöitä pyrittiin kuvaamaan. Yhdistelmäsuureiden ansiosta eri palat voitiin pelkistää eri roottoreiksi, vaikka niistä monet erosivat vain hieman toisistaan. Roottorien ajettavuuden määrittämiseksi otettiin aikaa siitä, kuinka kauan kestää sihdin tukkeutuminen eri prosessiajoarvoilla. Tämän ajateltiin olevan yksi lisävaste kuvaamaan eri roottorien toimintaa muiden mittausvasteiden ollessa lähellä toisiaan. Mittausten luotettavuuden selvittämiseksi tehtiin toistokokeita. Sulpusta suotautettiin arkkeja eri koeajopisteissä standardin SCAN-C 26:76 / SCAN-M 5:76 mukaisesti /41/. Arkeista tehtävä roskanlaskenta-analyysi erotustehokkuuksien selvittämiseksi rajattiin

62 tutkimuksen ulkopuolelle. Samoin paineanturilla rekisteröityjen painekuvaajien yksityiskohtaisempi analysointi jätettiin odottamaan tulevia palankehitysprojekteja. Koesuunnitelman periaate on kuvattu taulukossa I. Varsinainen koesuunnitelma on esitetty liitteessä 1. Koesuunnitelmana oli ajaa neliötuotantokäyriä eli vaihdella prosessiarvoja ja sulppupanoksien sakeuksia. Selvitettävinä muuttujina olivat palan muodon ja palatapahtumien lukumäärän vaikutus. Lisäksi tarkasteltiin rakonopeuden, sakeuden ja tuotannon välistä yhteyttä ja tutkittiin sakeutta ilmiönä sihtipinnalla. Taulukko I. Koesuunnitelman vaihtuvat muuttujat, joista muodostuu teoriassa enimmillään 20 x 3 x 7 = 420 koeajopistettä. Käytännössä koeajopisteitä ajettiin yhteensä 195 kpl. Lukumäärää vähentää sihdin aikainen tukkeutuminen alhaisilla neliötuotannoilla ja pumpun kapasiteetin riittämättömyys korkeimmalla 4,5 % sakeudella. Roottori [ ] Sakeus [%] Neliötuotanto [ADMT/d/m 2 ] 1 2,5 200 2 3,5 250 3 4,5 300 4 350 5 400 Maksimi 20 Tukkoon ajo Roottorirakenteet ajettiin eri sakeuksissa. Jokaisessa sakeudessa roottorilla ajettiin kapasiteettikäyrä eli tuotantoa nostettiin systemaattisesti niin kauan, kunnes sihti ajautui tukkoon. Pelkän palan tehonkulutusvaikutuksen arvioimiseksi ajettiin lisäksi palatonta rumpua ensin puhtaassa vedessä ja sitten sakeudeltaan 3,5 % sulpussa ohjelman mukaisilla tuotantotasoilla. Koesuunnitelman parametrit ja toiminta-arvot on esitetty taulukossa II.

63 Taulukko II. Koesuunnitelman mukaiset massa- laite- ja ajoparametrit, sekä niistä saatavat toiminta-arvot. Massan parametrit x Laiteparametrit x Ajoparametrit = Toiminta-arvot Mitattavat: Vakiot: Mitattavat: Suora mittausdata: Syötön sakeus Sihtirumpu Syöttövirtaus (Aflow) Moottorin ottoteho (kw) Lämpötila Välys Rejektivirtaus (Rflow) Paine-ero (dp) CSF Pyörimisnopeus (rpm) Rejektin sakeus (Rcons) ph Akseptin sakeus (Acons) Muuttujat: Tunnuslukuja: Tunnuslukuja, laskennalliset, suorat: Roottori Virtausrejektisuhde (RR V ) Ominaisenergian kulutus (OEK) Tuotanto (PROD) Painelajittimen rummun kehänopeudeksi vakioitiin kaikille ajoille 22 m/s. Massarejektisuhteen tarkat arvot selvitettiin jälkikäteen koeajopisteiden sakeustulosten perusteella. Tutkimuksessa päätettiin käyttää noin 15 % massarejektisuhdetta, joten tilavuuteen perustuva rejektisuhde RR V vakioitiin tasolle 13 %. Ajoteknisistä syistä alkuperäistä suunnitelmaa jouduttiin kuitenkin muuttamaan ja tilavuusrejektisuhde nostamaan 15 %:iin 3,5 %:n sulpulle. Muutoksesta kerrotaan lisää kappaleen 11.2 lopussa. Rejektin sakeutumiskerroin k cr asetettiin erikseen kullekin syöttösakeustasolle sopivaksi taulukon III mukaisesti. Taulukko III. Rejektin sakeuskertoimet syöttösakeusalueittain. Sakeus [%] k cr [ - ] 2,5 1,2 3,5 1,3 4,5 1,4 Sulppueristä otettiin aksepti- ja rejektisakeusnäytteitä 250 ja 400 neliötuotantotasojen lisäksi ylimmästä ajettavissa olevasta mittauspisteestä. Syötön sakeusnäytteet otettiin ajojen alussa ja lopussa. Roskanlaskentaan valmistettiin neljä kappaletta arkkeja syöttöja akseptinäytteistä sakeusnäytteenottoa vastaavilla neliötuotantotasoilla.

64 Roottoreiden ajettavuutta tukkoonmenoherkkyyden osalta selvitettiin jokaisen roottoriajon lopuksi ajamalla sihti tukkoon. Tuotanto asetettiin tasolle 250 ADMT/d/m 2 ja suljettiin rejekti täysin. Mikäli sihti pysyi auki kolmen minuutin kuluttua rejektin sulkemisesta, lisättiin akseptin virtausta 0,1 l/s 15 sekunnin välien sihdin tukkeutumiseen asti. Kokeen päätösaika ja maksimiakseptivirtaus kirjattiin muistiin. Koeajopisteiden numeroinnissa ensimmäisenä on sakeus (1-3), sitten järjestyksessä roottorin numero (1-20) ja tuotantopiste (0-6). Sähköinen data paineen, virtausten ja roottoriposition osalta kerättiin koeajopisteen tunnisteella. 8 MATERIAALIT 8.1 Koeajolaitteisto Painelajitinsimulaattori on esitetty kuvassa 29. Simulaattorin sihtirumpu on samaa kokoluokkaa kuin pienimmät teollisessa käytössä olevat painelajittimet. Esiajojen perusteella sihdiksi valittiin PRO-AW489 0,2 mm lankasihti /42/. Sihdin ja kaikkien ajoissa käytettyjen kahdenkymmenen roottorin väliseksi lyhyimmäksi mahdolliseksi etäisyydeksi eli välykseksi vakioitiin 2 mm välyksensäätöpaloilla. Roottoreissa käytettiin kahta pinnanmuodoltaan tasalaatuista palaa vastakkaisilla puolilla toisistaan. Poikkeuksena tästä ajot, joissa käytettiin neljää ja kuutta palaa tasaisin välimatkoin asennettuna.

65 Aksepti Rejekti Syöttö PAINE- LAJITIN MASSA- SÄILIÖ Tyhjennys Puhdistusvesi Kuva 29: Koelaitteisto, jossa painelajitin, massasäiliö ja nuolien osoittamina putkistot. Massasulppupanos valmistettiin massasäiliössä kulloinkin käytössä olevaa sakeutta vastaavaksi. Massasäiliöstä sulppu pumpattiin keskipakopumpulla painelajittimeen. Rejekti ja aksepti ohjattiin sieltä takaisin massasäiliöön. Sakeusnäytteet ja arkkimassat saatiin linjastojen päistä avoimesta putkesta. Syötön sakeusnäyte otettiin rejektilinjasta akseptipuolen ollessa kiinni. Lämpötila mitattiin upottamalla analoginen lämpömittari massaan säiliön päältä vakiokohtaan. Näytteet analysoitiin LTY:n paperitekniikan laboratoriossa. Vesisäiliöstä puhdistusvesi johdettiin aksepti- ja rejektilinjojen puulauksen jälkeen tyhjennysputkeen, josta vesi poistettiin kanaaliin suodattimen läpi. Suodatinämpäriin jäänyt sellu palautettiin massasäiliöön. Laitteiston PI-kaavio on esitetty kuvassa 30. Paineita rekisteröitiin kolmella Kellerin valmistamalla PR-25/8735.2 anturilla ja virtausta kahdella Krohnen magneettisella Optiflux 4300 C virtausmittarilla. Antureista ja virtausmittareista saatiin reaaliaikainen data ja dokumentointi National Instrumentsin LabVIEW Signal Express ohjelmalla

66 näyttöpäätteelle. Data kerättiin National Instrumentsin NIcDAQ-9172 mittalaitteella, jossa käytettiin NI 9203 mittakorttia. Virtausmittareiden näytöistä voitiin lisäksi lukea virtausmäärä litroina sekunnissa yhden desimaalin tarkkuudella. Virtauksia hallittiin käsikäyttöisillä palloventtiileillä, jotka sijoitettiin lajittimesta poistuviin linjoihin heti virtausmittareiden jälkeen. Akseptipuolen paineanturin PE 2 ja kylkianturin PE 3 etäisyyttä ensimmäisellä sihdistä ja jälkimmäisellä roottoripalasta voitiin säätää manuaalisesti optimaalisen mittauspaikan löytämiseksi. Painelajittimen ABB:n valmistaman moottorin kierrosnopeutta säädettiin manuaalisesti ABB:n ASC-800 sarjan taajuusmuuntimella ja pumpun tuottamaa painetta invertterillä. M Rejekti Aksepti Ilmanpoisto T ph Näyte PE 1 Syöttö FI 1 VESI- SÄILIÖ MASSASÄILIÖ PE 2 Puhdistusvesi M M PE 3 Tyhjennys SIC EI SIC FI 2 Kuva 30: Painelajitinsimulaattorin PI-kaavio. Tummalla värjätyt käsiventtiilit pidettiin ajojen aikana kiinni. Tilavuudeltaan 460 l massasäiliö toimi sellun varastoinnin ohella pulpperina. Laitteiston tehokkaaseen puulaukseen ja puhdistukseen käytettiin tilavuudeltaan 280 l vesisäiliötä. Painelajittimen ABB Motorsin valmistaman moottorin maksimiteho on 15 kw. Oy Kolmeks AB Finlandin keskipakopumpun nopein pyörintätaajuus on 50 Hz.

67 8.2 Koeajomassan valmistus ja käsittely Koeajomassa valmistettiin Stora Enso Oyj:n Sunilan sulfaattisellutehtaan valkaistusta paalisellusta. Arkit otettiin samasta valmistuserästä tasalaatuisuuden varmistamiseksi. Sulpun seassa lajiteltavina epäpuhtauspartikkeleina käytettiin jauhettua ja kokoluokiteltua kaarnaroskaa. Aluksi massasäiliöön laskettiin 420 l vettä. Koesuunnitelman mukaisesti sulppu valmistettiin vuorollaan kolmeen sakeuteen: 2,5 %, 3,5 % ja 4%. Haluttuun sakeuteen tarvittava sellun lisäys määritettiin seuraavan yhtälön mukaisesti: m V c 100 1,07 sellu vesi (29) jossa m sellu sellun massa, g V vesi veden tilavuus, dm 3 c syötön sakeustavoite, % Numeroarvo 1,07 on tämän työn kokeisiin soveltuva empiirisesti havaittu korjauskerroin, johon vaikuttaa sellulaadun ohella säilytys- ja työskentelytilan ilmankosteus. Esimerkiksi ensimmäiseen sakeustavoitteeltaan 2,5 %:n massapanokseen pulpperoitiin 11,235 kg sellua. Sellu kostutettiin massasäiliön vedessä, revittiin käsin pieniksi paloiksi ja lisättiin säiliöön sekoittajan pyöriessä. Lajiteltavaa kaarnaroskaa lisättiin sulpun joukkoon yhteensä 42,875 g. Halkaisijaltaan pienempiä 0,25-0,5 mm:n kaarnapartikkeleita lisättiin 36,625g ja suurempia, halkaisijaltaan 2 4 mm lisättiin 6,250 g. Riittävän suurella epäpuhtauspartikkeleiden määrällä pyrittiin parantamaan roskanlaskennan tarkkuutta. Työn laajuudesta johtuen roskanlaskenta rajattiin tutkimuksen ulkopuolelle. Roskaa ja sellua lisättiin joka kolmannen ajetun roottorin jälkeen. Sellun lisäyksellä pyrittiin loiventamaan freeneksen laskua ja roskien lisäyksellä estämään rejektin poistosta aiheutuvaa partikkeleiden suhteellisen osuuden muutosta. Lisäys suhteutettiin näytteenotossa kulutetun sulpun mukaan tarkkailemalla massasäiliön pinnan laskemista.

68 Sellua ja vettä lisättiin siten, että pinta palautui alkuperäiseen korkeuteen käytetyn sakeuden muuttumatta. Kuorta lisättiin seuraavan yhtälön mukaisesti: m lisäkaarna Vsulppu lopussa mkaarna alussa 1 (30) V sulppu alussa jossa m lisäkaarna lisättävän kaarnan massa, g m kaarna alussa kaarnan massa alussa, g V sulppu lopussa sulpun tilavuus lopussa, dm 3 V sulppu alussa sulpun tilavuus alussa, dm 3 Valmista massaa sekoitettiin puoli tuntia ja jätettiin yön yli jäähtymään, jotta sulpun lämpötila ei nousisi liikaa, vaan pysyisi 20 50 C välillä koko ajojakson ajan. Massan tasalaatuisuuden varmistamiseksi sulppua kierrätettiin painelajittimen läpi 10 min aina ennen varsinaisten ajojen alkamista. 9 MITTAUSMENETELMÄT Koeajosakeudet ajettiin järjestyksessä pienimmästä suurimpaan. Syötön sakeus tarkistettiin aina ennen ajoja. Lämpötila tarkistettiin ennen ajoja, sakeusmääritysmittauspisteiden jälkeen, sekä ajojen lopuksi. Ajotapahtumat pyrittiin toteuttamaan mahdollisimman samankaltaisina päivästä toiseen vertailukelpoisuuden maksimoimiseksi. Varsinaisten koeajojen lopuksi ajettiin vielä toistokokeet työn luotettavuuden arvioimiseksi. 9.1 Koeajot Koeajo aloitettiin tyypillisesti roottorin vaihtamisella. Tämän jälkeen käynnistettiin massasäiliön staattinen sekoittaja. Virrat kytkettiin laitteisiin, säädettiin tiivisteveden paineeksi hieman alle 4 bar ja käynnistettiin Signal Express-ohjelman ajopohja. Seuraavaksi lajitin otettiin vesilastiin ja nostettiin pumpulla paine tasolle 1,5 bar. Käynnistettiin lajittimen moottori ja poistettiin ilma lajittelutilasta. Pyörimisnopeudeksi säädettiin tässä vaiheessa 900 kierrosta minuutissa (rpm).

69 Syöttökohde vaihdettiin vesisäiliöstä massasäiliöksi ja kierrätettiin massaa lajittimen läpi rejektin kautta viisi minuuttia. Tässä vaiheessa kokonaisvirtausmäärä pidettiin samalla tasolla kuin ensimmäisessä ajopisteessä. Syötön painetta kohotettiin haluttuun 2 bar:iin. Seuraavaksi moottorin pyörimisnopeus nostettiin ensimmäisen mittauspisteen tavoitearvoon 1050,4 rpm, joka vastaa ulkohalkaisijaltaan 400 mm rummun tapauksessa kehänopeutta 22 m/s. Rejektiä suljettiin ja akseptia vastaavasti avattiin minuutiksi, jotta sakeuspitoisuudet vakiintuisivat puulauksen jäljiltä kautta lajittimen. Kymmenen minuutin kuluttua painelajittimen käynnistämisestä rejekti säädettiin virtaamaan nopeudella 1,1 l/s. Rejektiputken päästä otettiin näyte syötön sakeutta varten, sammutettiin lajitin ja tarkistettiin sakeus. Sakeus säädettiin tarvittaessa kohdilleen yhtälön (29) mukaisesti, jonka jälkeen lajitinta ajettiin uudelleen kymmenen minuuttia edellä kuvatulla tavalla. Painekuvaajat käynnistettiin rekisteröitymään 5 khz frekvenssillä näyttöpäätteelle ja asetettiin virtaus- ja painedata tallentumaan SignalExpress:n lokiin 20 Hz:n taajuudella. Tässä vaiheessa kerättiin näytteet syötön sakeutta ja syöttöarkkien valmistusta varten. Seuraavaksi mitattiin massan lämpötila ja merkittiin painelajittimen moottorin teholukema muistiin. Sihti puhdistettiin lisäämällä rummun tavoitepyörimisnopeutta sadalla kierroksella minuutissa noin kymmeneksi sekunniksi. Tämän jälkeen säädettiin virtaukset vastaamaan ensimmäistä koeajopistettä rauhallisin liikkein. Lokiin tallennettiin toinen painekuvaaja ja käynnistettiin datankeruu ajotietokoneelle. Teholukema kirjattiin ylös, otettiin näytteet ja puhdistettiin sihti. Mittareista tarkistettiin virtaukset aina ennen ja jälkeen määritysten. Mikäli lukema oli vaihtunut, ajettiin koeajopiste uudelleen. Koeajopisteissä siirryttiin suunnitelman mukaisesti pienimmästä tuotannosta portaittain suurempaan. Tämän jälkeen putsattiin sihti ja asetettiin rejektivirtauksesi alun 1,1 l/s. Otettiin näyte syötön sakeuden määrittämiseksi, tarkistettiin loppulämpötila ja teholukema. Lajitinsimulaattorin pysäyttämisen jälkeen merkittiin muistiin massasäiliön pinnan korkeus. Täten ajoja jatkettaisiin oikeasta sakeudesta seuraavalla kerralla.

70 Koeajon lopuksi linjat puulattiin massasäiliöön ja puhdistettiin vedellä. Sulppu ohjattiin kanaaliin poistoputkea pitkin. Kuidut ja roskat palautettiin massasäiliöön putken päässä olevasta sihdistä. Pesua jatkettiin niin kauan, kunnes kuituja ei enää kerääntynyt sihtiin. Viikon lopuksi sihti putsattiin painepesurilla. Toimenpide suoritettiin useammin, mikäli aihetta ilmeni. Sihdin kunto tarkistettiin roottorinvaihdon yhteydessä. Lajitinsimulaattorin ajo-ohjeet on esitetty liitteessä 3. 9.2 Toisto- ja erikoisajot Varsinaisten koeajojen jälkeen tehtiin vielä toistokokeita työn luotettavuuden arvioimiseksi. Kyseiset koeajopisteet ajettiin samalla toimivaksi osoittautuneella roottorilla 11. Syötön sakeudeksi valittiin 3,5 % ja neliötuotantotavoitteeksi 250 ADMT/d/m 2. Koesuunnitelman mukaiset vakioidut muuttujat pidettiin ennallaan. Toistokokeet jakautuivat tasaisesti kahdelle päivälle siten, että molempina päivinä tehtiin viisi koeajoa. Lisäksi toistopisteiksi huomioitiin aiemmissa ajoissa samalla tavalla tehdyt kaksi identtistä koeajoa. Yhteensä toistokoepisteitä kertyi näin ollen 12 kpl. Myös toistokokeista valmistettiin arkit roskanlaskentaa varten. Toistokokeissa edellisessä kappaleessa kuvatun syötön sakeuden tarkistamisen jälkeen varmistettiin massan tasalaatuisuus kierrättämällä sulppua 2 min rejektin kautta virtausnopeudella 2,5 l/s. Tämän jälkeen säädettiin akseptivirtaukseksi 2,0 l/s ja rejektin puolelle 0,4 l/s. Neljän minuutin kuluttua aloituksesta tarkistettiin virtaukset ja käynnistettiin Signal Express automaattista datankeruuta varten. Seuraavaksi tallennettiin moottorin teholukema, otettiin sakeusnäytteet lajittimesta poistuvista virroista ja mitattiin sulpun lämpötila. Sihti puhdistettiin ajon lopuksi ja käynnistettiin uudelleen noin seitsemän minuutin kuluttua edellisestä ajosta. Työn aikana massan freeneksen vaihtelun havaittiin olevan melko suurta, enimmillään 205 ml. Vaikutusta päätettiin selvittää toistamalla kokonainen koeajo ajojen lopuksi. Toisessa erikoisajossa lajitinta ajettiin ilman roottoripaloja puhtaassa vedessä ja 3,5 %:n sulpussa pelkän palan tehonkulutusvaikutuksen arvioimiseksi. Ajoissa käytettiin samoja taulukossa I esitettyjä tuotantotasoja, poislukien luonnollisesti tukkoon ajo. Maksimituotannon määritteli kapasiteetti, jolla pumppu pystyi vielä tuottamaan 2 bar:in

71 syötön paineen. Sulpun lämpötila tarkistettiin jokaisen ajopisteen aikana. Palaton roottori 3,5 %:n sulpussa ei tuottanut lainkaan akseptivirtausta, joten tässä kokeessa avattiin pelkkä rejekti akseptin mukaisin virtauksin. Koe ei siis ole suoraan vertailukelpoinen muiden koeajopisteiden kanssa. Kyseinen testi päätettiin kuitenkin ajaa kahteen kertaan ja selvittää samalla sulpun lämpötilan vaikutusta lajittimen tehonkulutukseen. 9.3 Automaattiset prosessimittaukset Aksepti- ja rejektivirtaukset rekisteröitiin NI:n LabVIEW Signal Express-ohjelmalla. Painedata kerättiin syöttöputkesta hieman ennen lajitinta ja akseptikammiosta 15 mm:n etäisyydeltä sihdistä. Ensimmäisen sakeuden kymmenennestä roottorista alkaen painetta rekisteröitiin kuvaajia varten myös itse lajitintilasta. Tämä anturi sijoitettiin 3 mm:n päähän anturin kohdalta tangentiaalisesti kulkevasta roottorista. Ohjelmalla rekisteröitiin myös triggausdata roottorin aseman selvittämiseksi suhteessa painekuvaajiin (liite 8). Virtaus- ja painedata tallennettiin näytteiden oton ajalta 0,05 s välein. Tuloksiin kirjattiin ylös keskiarvot kolmestasadasta ensimmäisestä lukemasta eli 15 sekunnin ajalta. 9.4 Laboratoriomittaukset Massan ominaisuuksista sulpun sakeutta, freenestä, happamuutta ja lämpötilaa tarkkailtiin laboratoriomenetelmin. Mittausdata on esitetty liitteessä 2. Taulukossa IV on tarkasteltu massan ominaisuuksien vaihtelua. Taulukko IV. Massan laadun ominaisuuksia. CSF, ml ph, - T alussa, C T lopussa, C T yhteensä, C Mittauksia, kpl 23 23 48 48 96 Minimi 495 6 22,5 29,3 22,5 Maksimi 700 7,5 38 50 50 Vaihtelu 205 1,5 15,5 20,7 27,5 Keskiarvo 587 6,71 30,5 39 34,7 Keskihajonta 61 0,37 3,6 4,3 5,8

72 9.4.1 Sakeus Massasulpun sakeus on sulpusta suodattamalla erotetun kuivatetun kiintoaineen määrä sulpun tilavuusyksikköä kohti prosentteina. Sakeus määritettiin suodattamalla tunnettu tilavuus/määrä sulppua. Sulppu suotautettiin suodatinpaperille imupulloon liitetyssä Büchner-suppilossa. Lämpökaapissa kuivatetun suodatinpaperin kuivapaino määritettiin etukäteen. Kuivattamalla suodatusjäännös yhdessä suodatinpaperin kanssa saatiin punnitsemalla selville suodatetun sulpputilavuuden sisältämän kiintoaineen määrä. Peräkkäisten punnitustulosten poikettua toisistaan alle määritellyn punnitustarkkuuden 0,01 g, katsottiin vakiopaino saavutetuksi. Sakeuden määrittämiseen käytettiin standardin SCAN-M 1:64 ohjeistusta /41/. 9.4.2 CSF-luku CSF-luku (Canadian Standard Freeness) ilmaisee massan suotautumisnopeutta. Se on suhteellinen mitta, joka on määritelty mittauslaitteen rakenteen kautta. CSF-luku pienenee sitä mukaa, mitä hienompaa massa on ja mitä nopeammin suotautuminen hidastuu. Laitteen siivilälevylle muodostuva kuitukakku aiheuttaa suotautumisen hidastumisen. Tässä työssä käytettiin kuvan 31 mukaista Lorentzen & Wettren CSFlaitetta. Kuva 31: Lorentzen & Wettren CSF-laite /43/.

73 CSF-luvun määrittämisellä pyrittiin varmistumaan siitä, että massa pysyy tasalaatuisena eikä jauhaudu liikaa prosessissa. Uutta sellua ja roskaa lisättiin kolmen ajetun roottorin välein korvaamaan näytteisiin kulunutta sulppua. Toimenpiteellä pyrittiin lisäksi säilyttämään massasäiliön pinta tietyllä tasolla, jotta varmistettiin riittävä syötönpaine ja maltillinen sekoitus. Koeajonäytteen freeness määritettiin standardin SCAN C21:65 mukaisesti /41/. Laitteen siivilälevylle suotautettiin vapaasti 1 l sakeudeltaan 3 g/l olevaa sulppua. Näytettä otettiin suoraan mittalasiin rejektiputken suulta. Sulppua kierrätettiin tällöin rejektin kautta virtausnopeudella 1,1 l/s akseptin ollessa suljettuna. Määrä laskettiin tiedetyn syötön sakeuden perusteella, esimerkiksi 2,5 % massan sakeudella sulppua otettiin 120 ml. Tämän jälkeen mittalasiin lisättiin laimennusvettä 1 l asti. Samalla säädettiin CSF näytteen lämpötilaksi 20 ± 0,5 C. Vedenpoistokammio ja suppilo huuhdeltiin perusteellisesti samanasteisella vedellä ja asetettiin litran mittalasit laitteen sivu- ja poistoputken alle. Näyte sekoitettiin huolellisesti ja kaadettiin nopeasti tasaisena virtana vedenpoistokammioon. Suljettiin kammion kansi ja ilmahana, sekä avattiin alaluukku. Ilmahana avattiin 5 s kuluttua näytteen kaatamisen lopettamisesta. CSF-luku luettiin veden tippumisen lakattua suppilon sivuputken alle asetetusta mittalasista. Lukema ylitti 250 ml kaikissa tämän työn määrityksissä, joten mittaukset tehtiin 5 ml:n tarkkuudella. Suppilon siivilälevylle jäänyt kuitu kuivattiin pikakuivaimella ja punnittiin. Kakun kuivapainon perusteella freeness-lukuun tehtiin standardin mukainen sakeuskorjaus. Freeneksestä tehtiin kaksi rinnakkaista analyysiä, joista laskettiin keskiarvotulos. 9.4.3 ph Koeajomassan happamuus määritettiin ph-indikaattoripaperilla ja Metrohmin ph mittarilla (kuva 36 kappaleessa 11.1, jossa myös määritystulokset). Näyte kerättiin pieneen ämpäriin samoilla ajoasetuksilla, kuin mitä käytettiin freeneksen ja syötön sakeuden määrityksessä. Puolen litran massanäytteeseen upotettiin kaksi indikaattoripaperia. Tulos todettiin paperin värinmuutoksen loputtua noin 15 min kuluttua. Myös mittaria käytettäessä tehtiin kaksi määritystä tuloksen tarkkuuden parantamiseksi.

74 9.4.4 Lämpötila Lämpötila mitattiin upottamalla analoginen lämpömittari vakiokohtaan massasäiliössä. Tulos pyöristettiin lähimpään puolikkaaseen Celsius-asteeseen tavallisilla ajoilla. Viidessä erikoistapauksessa lämpötila mitattiin yhden desimaalin tarkkuudella. 10 MITTAUSTULOSTEN KÄSITTELY JA LUOTETTAVUUS Mittaustulokset mallinnettiin PROSMAL-ohjelmalla, joka on Lars Nyströmin koodaama prosessien kokeellisten mallien kehittämisympäristö /44/. Mallit laskettiin kapasiteetille, ominaisenergian kulutukselle, rejektisuhteelle, sakeudelle ja paine-erolle. Mallinnukseen käytettiin ohjelmistopaketteja ALIAS ja LREG. ALIAS kuvaa mallin muuttujien välistä riippuvuutta eli korreloituneisuutta. LREG on ohjelmisto lineaariselle regressioanalyysille. Lineaarinen regressioanalyysi on tilastomatemaattinen analyysimenetelmä, jossa aineistoon pohjautuen estimoidaan tarkasteltavan vastemuuttujan lineaarista riippuvuutta selittävistä muuttujista. Menetelmää sovelletaan lähestulkoon kaikilla empiiristä tutkimusta tekevillä tieteenaloilla. Aluksi LREG - ohjelmistolla luotiin analysoitava datatiedosto kokeellisista mittaustuloksista. Datatiedoista rakennettiin malli, jolle suoritettiin regressio. Ohjelman avulla mallia voitiin myös yksinkertaistaa tilastomatemaattisin perustein. Lopuksi luotua mallia ja residuaaleja tarkasteltiin visuaalisessa muodossa. Mallinnusta varten tehdyt mittaukset ja määritykset nimikkeineen on esitetty kuvassa 32.

75 Kuva 32: Mallinnusta varten tehdyt mittaukset, määritykset ja termistö. Numerointi viittaa mallinnussarakkeiden järjestykseen. Palasta mitattiin lisäksi sektorinsuuntainen pituus ja korkeus, sekä hännän pituus, leveys ja korkeus. Roottoripalojen pinnanlaatu on kaikilla sama. 10.1 Mittaustulosten käsittely Mittaustulokset ja laskentakaavat on esitetty liitteessä 2. Painelajittimen moottorin tehonkulutus luettiin manuaalisesti. Tilavuusvirtaukset ja paineet tallennettiin, laskettiin ja taulukoitiin ajotietokoneen automaattisesti rekisteröimästä datavirrasta. Sakeudet selvitettiin laboratorioanalyysillä. Freeness, happamuus ja lämpötila on esitetty liitteessä 3. Painekuvaajat on koottu liitteeseen 4. Mallinnusta varten tehtiin liitteen 5 taulukko, jossa riippumattomat muuttujat ja vastesuureet sijaitsevat omissa sarakkeissaan. Mittaustulostaulukossa harmaa korostus merkitsee poikkeusajoa. Koeajopisteen 164 ajossa syötön paine laski alle 1,5 bar:in, joten pistettä ei voitu ajaa. Ajo 167 keskeytettiin tilavuusvirtaukseen 3,8 l/s liian alhaisen syötön paineen johdosta eikä sihdin tukkeutumiseen, kuten oli tarkoitus. Pumppaustehon riittämättömyyden vuoksi sihdin tukkeutumis- ja maksimipiste tälle ajosarjalle jäi näin ollen saavuttamatta. Tästä syystä maksimiin ei päästy myöskään uusinta-ajossa 166 II. Ajojen 2111 2117 jälkeen virtaus- ja painedatan tallennustiedosto tuhoutui kokonaisuudessaan ohjelman

76 kaatumisen seurauksena, eikä sitä saatu palautettua edes ohjelmistovalmistajan tukipalvelun toimesta. Liitteen 2 virtaussarakkeisiin on täten merkitty näiden ajojen osalta virtaukset, jotka luettiin manuaalisesti suoraan mittarista. Kyseiset ajot uusittiin kokonaisuudessaan. Maksimiajopisteet 216, 226 ja 246 osoittautuivat sattumalta samoiksi kuin niitä edeltävät pisteet, joista oli myös otettu sakeusnäytteet. Kyseisten maksimiajojen osalta taulukkoon merkittiin pelkästään manuaalisesti luetut virtaukset. 10.2 Mittausten toistettavuus ja virhearvio Mittaustulosten hyvyys selvitettiin toistokokeilla laskemalla eri mittausten hajontalukuja. Keskihajonta ottaa huomioon kaikki mittaukset, joten sitä voidaan pitää hyvänä suorana mittana keskimääräiselle vaihtelulle /9/. Kuten luvussa 9.2 mainittiin, toistokokeet ajettiin roottorilla 11. Virtaukset säädettiin neliötuotantotavoitetta 250 ADMT/d/m 2 vastaaviksi ja syötön sakeudeksi valittiin 3,5 %. Toistokokeiden mittauspöytäkirja on esitetty liitteessä 7. Riippumattomien lähtösuureiden eli lajitteluprosessista mitattujen arvojen tilastollinen analyysi on koottu taulukkoon V. Taulukko V. Mittauspisteiden toistettavuuden arviointi. Vaihteluvälin pituus ilmaisee suurimman ja pienimmän mittauksen välisen erotuksen. Virtaus Sakeus Paine V F V A V R c F c A c R p F p A p rad [l/s] [l/s] [l/s] [%] [%] [%] [bar] [bar] [bar] Ajoja, lkm 12 12 12 4 12 12 12 12 12 Maksimi: 2,46 2,04 0,42 3,57 3,38 3,92 2,14 1,87 0,69 Minimi: 2,35 1,96 0,36 3,47 3,19 3,55 2,00 1,68 0,64 V.välin pituus, R 0,11 0,08 0,06 0,10 0,19 0,37 0,14 0,19 0,05 Keskiarvo, 2,40 2,01 0,39 3,54 3,28 3,76 2,06 1,78 0,67 Keskihajonta, s 0,03 0,02 0,02 0,04 0,05 0,11 0,05 0,06 0,02 Variaatiok., V 1,4 % 1,0 % 5,6 % 1,2 % 1,6 % 2,9 % 2,2 % 3,2 % 2,4 % 95 % luottamusv. ± 0,019 ± 0,011 ± 0,013 ± 0,025 ± 0,030 ± 0,062 ± 0,026 ± 0,032 ± 0,009 99 % luottamusv. ± 0,024 ± 0,015 ± 0,016 ± 0,033 ± 0,040 ± 0,082 ± 0,034 ± 0,043 ± 0,012 Toistokokeen suorista mittauksista laskettujen vastesuureiden tilastomatemaattisia tunnuslukuja on esitetty taulukossa VI. Toistokokeiden vastepisteistä suurin variaatiokerroin 7,1 % on syötön ja akseptin välisellä paine-erolla. Tulosta selittänee anturin sijainti mittausteknisesti vaativassa paikassa alttiina turbulenssille, sakeusvaihteluille ja sihdin hetkittäisille tukkeutumisille. Muut hajonnat ovat 1,5-3,2

77 % keskiarvosta eli melko pieniä. Hajonta on seurausta inhimillisistä virheistä, prosessihäiriöistä, laatuvaihtelusta ja määritysten rajallisesta tarkkuudesta. Taulukko VI. Lähtösuureista laskettujen vastesuureiden virhearviointi. Teho Kapasiteetti Energian ominaiskulutus Rejektin sakeutumiskerroin Paine-ero syöttöaksepti syöttörad. P 2 A 2 EOK kcr Δp 1 Δp 2 [kw] [ADMT/d/m 2 ] [kwh/admt] [-] [bar] [bar] Ajoja, lkm 12 12 12 12 12 12 Maksimi: 6,32 262,99 24,80 1,11 0,32 1,45 Minimi: 5,96 243,87 22,19 1,00 0,26 1,36 V.välin pituus, R 0,36 19,10 2,61 0,11 0,06 0,09 Keskiarvo, 6,18 252,93 23,46 1,06 0,28 1,40 Keskihajonta, s 0,09 5,85 0,75 0,03 0,02 0,03 Variaatiok., V 1,5 % 2,3 % 3,2 % 3,2 % 7,1 % 2,1 % 95 % luottamusv. ± 0,053 ± 3,309 ± 0,426 ± 0,019 ± 0,011 ± 0,017 99 % luottamusv. ± 0,069 ± 4,349 ± 0,560 ± 0,025 ± 0,015 ± 0,022 Virtausmittareiden käsisäätö on voitu tehdä vain yhden desimaalin tarkkuudella, mutta haluttua tuotantotasoa varten virtaukset on määritetty kahden desimaalin tarkkuudella. Esimerkiksi maksimikapasiteetista on saattanut tulla virheellisesti hieman todellista suurempi, mikäli rejektivirtaussäätö on osunut mittauksen alarajalle ja samalla akseptivirtaussäätö ylärajalle. Virtausmittausvirhettä on havainnollistettu tarkemmin kuvassa 33. Kuva 33: Mitatut 80 kpl neliötuotantotavoitteiden mukaista virtausmittauspistettä poislukien roottorikohtaiset maksimituotantopisteet. Suorakulmiot kuvaavat 0,05 x 0,05 l/s aluetta, jonka sisälle säätö on asetettu virtausmittarin näytön yhden desimaalin tarkkuuden puitteissa.

78 Kuvasta ja taulukosta V voidaan päätellä, että virtauksista rejektin säätäminen on ollut haasteellisempaa. Näyttöjä ei voitu seurata koko sakeusnäytteenoton ajan, joten virtausnopeus on voinut hetkellisesti muuttua hieman ja palata sitten takaisin vastaamaan alkuperäisiä asetuksia ennen tarkistusta. Tästä syystä mittaustarkkuus on ollut hieman huonompi kuin 0,05 l/s. Pyöristyksestä johtuen mittaustavoite on saattanut sijaita pahimmillaan tarkkuusalueen nurkassa eikä keskellä, jolloin käytännössä mittaustarkkuus on ollut hieman yli 0,1 l/s. 11 MITTAUS- JA MALLINNUSTULOKSET Mittauksiin perustuvien kokeellisten mallien luonti on tärkeää prosessikehityksen kannalta, kuten luvussa 7 todettiin. Koeajojen jälkeen laite- ja ajoparametrien vaikutusta toiminta-arvoihin mallinnettiin Prosmal- ja Matlab-ohjelmistoilla. Ajotulosten tulkintaa pyrittiin selkeyttämään ja laajentamaan lineaarisella regressioanalyysillä. Painelajittimen ilmiöitä pyrittiin kuvaamaan myös datasta lasketuilla parametriyhdistelmillä. Yhdistelmäsuureiden ansiosta eri palat voitiin vähäisistä eroavaisuuksista huolimatta pelkistää eri roottoreiksi. Mittaustulosten perusteella muodostettiin mallit akseptin sakeudelle, teholle, rejektin sakeutumiskertoimelle, syötön sakeudelle ja paine-erolle. 11.1 Mittaustulokset Massan havaittiin hitaasti jauhautuvan ajojen edetessä. Mahdollinen tekijä tähän lienee ollut massan sekoittaminen mekaanisesti suodatinämpärissä vedenpoiston nopeuttamiseksi lajittimen pesun yhteydessä. Toisaalta kyseinen liike ja siten kontaktimäärä kuituihin ei yllä lähellekään massasäiliön sekoittajan ja roottorin pyörimisvauhtia. Sekoittajan ei oltu aiemmin havaittu rikkovan kuituja, joskin tähän työhön sekoittajan varteen kiinnitettiin toinen sekoituselementti massan tasalaatuisuuden takaamiseksi. Elementin reunojen pyöristäminen olisi saattanut vähentää jauhautumista. Työssä käytettiin myös uusia roottoripaloja, joten niiden vaikutustakaan ei voida täysin pois sulkea. Todettakoon kuitenkin, että aiemmin testatut palat eivät olleet freeness-lukuun vaikuttaneet. Sulppujen freenekset on esitetty kuvassa 34.

79 Kuva 34: Freeneksen muuttuminen eri massapanoksilla ajojen aikana. Uusien sulppujen suurimmat ja pienimmät freenekset on merkitty kuvaajaan. Kuvasta 35 havaitaan syötön sakeudet massasulpuittain ajojärjestyksessä. Syötön sakeus vaikuttaa suoraan lajittimen kapasiteettiin, joten sen säätäminen mahdollisimman lähelle tavoitetasoa oli tärkeää. Suurimman ja pienimmän syötön sakeuden välinen ero 2,5 %:n tavoitesakeudessa oli 0,13 prosenttiyksikköä eli 5,2 %. Sakeammalla 3,5 %:n massalla ero oli 0,16 prosenttiyksikköä eli 4,6 %. Massan säätö onnistui varsin hyvin, joskin vertailtaessa kapasiteetiltaan samansuuruisia roottoreita on koeajossa vallinneeseen syötön sakeuteen syytä kiinnittää huomiota.

80 Kuva 35: Massapanosten syötön sakeudet ajokerroittan. Tavoitesakeuksien suurimmat ja pienimmät arvot on merkitty kaavioon. Vesiajon sakeus on luonnollisesti 0 %. Kuvassa 36 on esitetty koeajomassan ph. Koeajomassan happamuus sijoittui välille, jolla voisi olla merkitystä lajittimen kapasiteettiin. Merkitystä on tutkittu kuitenkin vain vähän, kuten kappaleessa 5.3.4 todettiin. Tutkimusten perusteella kapasiteetti on suurempi emäksisissä olosuhteissa /4/. Massan havaittiin olevan happaminta alussa ja emäksisyys yleensä kasvoi ajojen edetessä ennen seuraavan massan valmistusta. Täten uuden massan alussa ajetut roottorit ovat saaneet kapasiteettietua etenkin juuri ennen massan vaihtoa ajettuihin roottoreihin verrattuna.

81 Kuva 36: Ajokerroittain järjestellyt massojen ph-arvot. Suurimmat ja pienimmät arvot on merkitty kuvaajaan kunkin uuden massan osalta. Happamuutta seurattiin kuvan vasemmassa alakulmassa näkyvällä Metrohmin 744 phmittarilla /45/. Aloitus- ja lopetuslämpötilat on esitetty kuvassa 37. Erään tutkimuksen mukaan yli 50 C lämpötiloilla kapasiteetin kasvu on havaittu suhteellisen pieneksi, mutta vaikutus on merkittävä tätä alemmilla lämpötiloilla (ks. kappale 5.3.3) /4/. Vastakkaista näkemystä edustavan tutkimuksen perusteella taas lämpötilan vaikutus kapasiteettiin on todettu lähes merkityksettömäksi tai ainakin hyvin pieneksi. Kyseisessä tutkimuksessa lämpötilan vaihteluväli oli 20 70 C /32/. Tässä työssä koeajojen lämpötilat sijoittuivat välille 22,5 50 C. Lämpötilan mahdollinen vaikutus pyrittiin minimoimaan ajamalla lajitinta maksimissaan yhden roottorin päivävauhtia, sekä noudattamalla täsmällistä ajorutiinia. Korkeampaan aloituslämpötilaan on vaikuttanut jäähdytysajan ohella sakeuden säätämiseen tarvittu lajittimen pyöritysaika ennen varsinaisten kokeiden aloitusta. Aloituslämpötilat olisi ollut hyvä saada vielä yhtenevämmiksi, joskin kapasiteettivaikutuksen merkittävyydestä ei vallitse yhteisymmärrystä. Koesuunnitelmassa olisi voinut määrittää esim. 30 C tavoitelämpötila kokeiden aloitukselle. Loppulämpötilaan on vaikuttanut roottorin toimivuus eli se, miten pitkään palalla pystyttiin ajoja jatkamaan kapasiteettia asteittain nostaen ennen sihdin tukkeutumista.

82 Kuva 37: Aloitus- ja lopetuslämpötilat ajojärjestyksessä. Työlle luonteenomaisesti aloituslämpötila on aina alin arvo ja lopetuslämpötila ylin arvo. Harmaat palkit edustavat toisto- ja erikoisajoja. Näistä kaksi ensimmäistä ajettiin ilman roottoripaloja: ajo 40 vesilastissa ja ajo 41 sakeudeltaan 3,5 %:n massasulpulla. Ajo 46 on toistoajo 31:stä. Toistokoepisteet ajettiin kahtena viimeisenä ajopäivänä. Ylin ja alin lämpötila on merkitty kaavioon. Syötön ja akseptin sakeuksien osalta rinnakkaismäärityksissä havaittiin vain vähän poikkeamaa (kuva 38). Samaan päätelmään päädyttiin myös rejektin sakeuksien osalta muutamaa poikkeusta lukuun ottamatta. Näistä kolmen suurimman eroavaisuuden osalta rejektivirtaus oli pienimmillään kaikista ajoista eli vain 0,2 l/s. Kyseisillä ajoilla 236, 286 ja 296 hidas virtaus lienee aiheuttanut sakeuden epätasaisuutta rejektiputkessa. Lisäksi kyseessä oli maksimimittauspiste, joka roottorilla saatiin ajettua. Yleisesti ottaen vaihtelu on muutoinkin suurinta rejektilinjassa, sillä esimerkiksi syötön sakeuden heilahtelu voimistuu lajittimessa rejektiin mentäessä.

83 Kuva 38: Kaikki 460 kpl massapanoksista tehtyä sakeusmääritystä ajojärjestyksessä. Syötön sakeusmäärityksiä tehtiin 188 kpl. Suurimpien sakeusvaihteluiden mittauspisteet on numeroitu kuvaajaan. Taulukkoon VII on koottu sakeusmääritysten tilastomatemaattinen tarkastelu, jossa on käytetty standardin mukaisesti rinnakkaismääritysten keskiarvoja. Tunnusluvut on laskettu Excel-taulukkolaskentaohjelmalla. Tarkastelu on jaettu sakeusmuuttujakohtaisesti. Yksittäistä ajoa 4 %:n sakeudessa, sekä toisto- ja erikoisajoja ei huomioitu tässä. Varsinaisten ajojen syötönsakeuksien keskiarvot asettuivat kahden desimaalin tarkkuudella tavoitteeseen. Laimeammalla tavoitesakeudella hajonta oli vähäisempää kuin prosentin tiheämmällä sakeudella. Molemmissa sakeuksissa syötön keskihajonta oli vähäisintä ja rejektin suurinta.

84 Taulukko VII. Sakeuksia kuvaavia tilastomatemaattisia tunnuslukuja. Keskihajonta ilmaisee, kuinka paljon arvot poikkeavat (tässä aritmeettisesta) keskiarvosta. Variaatiokerroin ilmaisee hajonnan keskiarvon suhteen, eli mahdollistaa eri suuruusluokkaa olevien muuttujien hajontojen vertailun. Luottamusväli on arvojoukon keskiarvon ylä- ja alapuolelle ulottuva vaihteluväli. Sakeus, [%] 2,5 3,5 syöttö aksepti rejekti syöttö aksepti rejekti Ajoja, lkm 29 29 30 34 42 42 Maksimi: (roottori) 2,58: (15) 2,44: (5) 3,23: (6) 3,59: (4) 3,38: (11) 4,70: (3) Minimi: (roottori) 2,45: (4) 2,18: (6,13) 2,69: (20) 3,43: (17) 2,66: (10) 3,55: (11) Keskiarvo, 2,50 2,33 2,94 3,50 3,19 3,96 Keskihajonta, s 0,03 0,06 0,16 0,04 0,15 0,26 Variaatiokerroin, V 1 % 3 % 6 % 1 % 5 % 7 % 95 % luottamusväli ± 0,011 ± 0,022 ± 0,060 ± 0,012 ± 0,045 ± 0,080 99 % luottamusväli ± 0,015 ± 0,029 ± 0,078 ± 0,016 ± 0,059 ± 0,105 Taulukossa VIII on esitetty tilastomatemaattinen tarkastelu paineiden osalta. Tarkasteluun ei otettu mukaan ajoa 165 II, jossa liian alhainen pumppausteho esti syötön paineen nostamisen riittävän lähelle 2 barin tavoitetta. Muutoin syötön paineen asettaminen onnistui melko hyvin, vaikka kohdistus tehtiin silmämääräisesti reaaliaikaisesta ja siten taajuudeltaan vaihtelevasta painekuvaajasta. Kaikkien ajojen syötön paineiden keskiarvoksi saatiin 2,01 ± 0,1 bar. Taulukko VIII. Tilastomatemaattinen tarkastelu paineiden osalta. Paine, [bar] syöttö aksepti radiaalinen Paine-ero, [bar] syöttöaksepti syöttöradiaalinen Ajoja, lkm 124 124 104 124 104 Maksimi: (roottori) 2,20: (7) 2,04: (18) 0,70: (19) 0,53: (20) 1,50: (2) Minimi: (roottori) 1,63: (6) 1,30: (6) 0,59: (1) 0,13: (18) 1,23: (14) Keskiarvo, 2,01 1,70 0,65 0,31 1,38 Keskihajonta, s 0,10 0,13 0,02 0,09 0,04 Variaatiokerroin, V 5 % 8 % 4 % 28 % 3 % 95 % luottamusväli ± 0,018 ± 0,023 ± 0,005 ± 0,015 ± 0,009 99 % luottamusväli ± 0,023 ± 0,031 ± 0,006 ± 0,020 ± 0,011 Lajitin ei lajittele sulppua, mikäli rejektin sakeutumiskerroin k cr on alle yhden. Rejektin jatkokäsittely vastaavasti hankaloituu merkittävästi yli kahden kertoimella. Käytännössä

85 vaihteluväliä 1,2 1,6 on pidetty hyvänä alueena rejektin sakeutumiskertoimelle. Lajittelu on kuitenkin teknisesti sitä onnistuneempi, mitä pienempi arvo on /9/. Rejektin sakeutuminen ja akseptin laimeneminen liittyvät ilmiöinä suoraan toisiinsa. Akseptin laimeneminen on kuitenkin vähäisempää suuremman virtausmäärän johdosta /47/. Työssä käytettiin taulukossa III esitettyjä syöttösakeuksittain vakioituja rejektin sakeutumiskertoimia. Taulukossa IX on esitetty tilastomatemaattinen analyysi kaikista rejektin sakeutumis- ja akseptin laimennuskertoimista, pois lukien yksittäinen ajo 4,0 %:n syöttösakeudessa. Yhdessä syöttösakeudeltaan 3,5 %:n ajossa rejektin sakeutumiskertoimeksi saatiin tasan 1,00 käytettäessä roottoria 12. Muutoin k cr :n arvot olivat yli yhden ja suurimmillaan 1,33 välissä. Alemmalla sakeudella päästiin oletettuun rejektin sakeuskertoimeen 1,2. Ylemmällä sakeudella vastaavasti rejektin sakeuskertoimien keskiarvo meni jopa alle alemman sakeuden k cr :ien keskiarvon, vaikka virtauksien asettelussa oletuksena oli korkeampi k cr 1,3. Taulukko IX. Tilastomatemaattinen tarkastelu rejektin sakeutumis- ja akseptin laimennuskertoimista. Rejektin sakeutumiskerroin k cr, [ - ] Akseptin laimennuskerroin k ca, [ - ] Syötön sakeus, [%] 2,5 3,5 2,5 3,5 Ajoja, lkm 29 29 42 42 Maksimi: (roottori) 1,31: (6) 1,33: (3) 0,96: (2,5) 0,96: (11) Minimi: (roottori) 1,06: (20) 1,00: (11) 0,89: (19,13,6) 0,76: (9,10) Keskiarvo, 1,17 1,13 0,93 0,91 Keskihajonta, s 0,07 0,08 0,02 0,04 Variaatiokerroin, V 6 % 7 % 2 % 5 % 95 % luottamusväli ± 0,025 ± 0,023 ± 0,006 ± 0,012 99 % luottamusväli ± 0,033 ± 0,030 ± 0,008 ± 0,016 Taulukossa X tarkastellaan tilavuusrejekti- ja massarejektisuhdetta tilastollisin tunnusluvuin esitettynä. Koesuunnitelman virtausasettelussa tilavuusrejektisuhteeksi vakioitiin 13 %, jotta massarejektisuhteeksi muodostuisi noin 15 %. Massarejektisuhteet selvitettiin jälkikäteen sakeustulosten perusteella. Ennakkoasetelma toteutui hyvin 2,5 % sulpulla, joskin hajonta muodostui melko suureksi. Tilavuusrejektisuhteeksi saatiin keskimäärin 12,95 ± 1,28 % ja massarejektisuhteeksi 15,16 ± 1,53 %. Alkuperäisenä

86 ajatuksena oli vakioida myös 3,5 %:n sulpun tilavuusrejektisuhteeksi 13 %. Tällöin ensimmäisessä mittauspisteessä rejektivirtaukseksi olisi pyritty asettamaan 0,23 l/s eli käytännössä 0,2 l/s virtausmittarin tarkkuudesta johtuen. Näin hidas virtaus osoittautui kuitenkin erittäin haasteelliseksi vakauttaa ja ylläpitää korkeammalla sakeudella. Tilavuusrejektisuhdetta päätettiin täten nostaa 15 %:iin, jolloin ensimmäisen mittauspisteen rejektivirtaustavoitteeksi saatiin 0,28 l/s eli käytännössä 0,3 l/s. Sakeammalla sulpulla tilavuusrejektisuhteeksi muodostui keskimäärin 15,81 ± 1,27 % ja massarejektisuhteeksi 17,81 ± 1,89 %. Neljän prosentin sakeudella ajettiin yksi roottori ja siinäkin vain maksimimittauspiste. Tilavuusrejektisuhteeksi muodostui 14,31 % ja massarejektisuhteeksi 17,78 %. Taulukko X. Tilastomatemaattinen tarkastelu tilavuusrejekti- ja massarejektisuhteen osalta. Tilavuusrejektisuhde RR V, [ % ] Massarejektisuhde RR m, [ % ] Syöttösakeus, [%] 2,5 3,5 2,5 3,5 Ajoja, lkm 29 42 29 42 Maksimi: (roottori) 15,18: (10) 18,75: (3) 19,01: (8) 24,93: (3) Minimi: (roottori) 9,70: (18) 11,71: (9) 12,34: (18) 14,68: (9) Keskiarvo, 12,95 15,81 15,16 17,81 Keskihajonta, s 1,28 1,27 1,53 1,89 Variaatiokerroin, V 10 % 8 % 10 % 11 % 95 % luottamusväli ± 0,47 ± 0,38 ± 0,56 ± 0,57 99 % luottamusväli ± 0,61 ± 0,50 ± 0,73 ± 0,75 Mikäli sihdin hydraulisen kuormitettavuuden maksimi ylitetään, sihti tukkeutuu osittain ja kuitujen virtaus sihdin läpi vähenee. Haluttu akseptivirtaus voidaan kuitenkin saavuttaa, sillä neste pääsee virtaamaan kuituverkon lävitse akseptiin. Akseptin sakeudet kuitenkin pienenevät alentaen samalla tuotantoa /46/. Sakeuden nostaminen ja maksimikoeajopisteiden etsiminen yhdistettynä sihdin pieneen pinta-alaan lienee johtanut sihdin osittaiseen tukkeutumiseen joissakin mittauksissa. Tästä on seurannut aiottua laimeampi sakeusmääritys ja sitä kautta alhaisempi neliötuotanto. Kuvissa 39 ja 40 on esitetty kaikkien roottoreiden maksimikapasiteetit järjestyksessä 2,5 %:n ja 3,5 %:n sakeudessa. Lisäksi kuvissa näkyvät 250 ADMT/d/m 2 tuotantotasot

87 roottoreilla, joilla niihin päästiin. Muutamalla roottorilla maksimikapasiteetin virtausasettelu osui sattumoisin kyseiseen mittauspisteeseen. Tilavuusvirtauksen, tehon ja sakeuksien mittaustulokset on koottu liitteeseen 2. Taulukkoon koottiin myös mittausten perusteella laskettu energian ominaiskulutus ja rejektin sakeutumiskerroin laskentakaavoineen. Kuva 39: Akseptin sakeus neliötuotannon funktiona syötön sakeudella 2,5 %. Kuva 40: Akseptin sakeus neliötuotannon funktiona syötön sakeudella 3,5 %.

88 11.2 Mallinnustulokset Prosmal-mallinnusympäristön LREG-aliohjelma osaa hyödyntää vastemuuttujien hajontoja matemaattisen mallin kehittämisessä. Mallissa on siten huomioitu luonnollinen kohina, joka liittyy näytteenottoon, mittaamiseen ja prosessiin /9/. Mallilaskenta voi sivuuttaa mahdolliset outlierit eli virhepisteet laskuista, kun mittaustuloksia ei pidetä absoluuttisina arvoina /47/. Mittaustuloksista on näin ollen mahdollista muodostaa joustavammat ja realistisemmat mallit /9/. Kyseistä ominaisuutta käytettiin myös tämän työn Prosmal-mallinnuksessa. Mallinnuksessa käytetty mittaustulostaulukko on esitetty liitteessä 5. Ohjelman tuottamat mallinnustulokset on kerätty liitteeseen 6. Prosmal-ohjelman tuottamien mallien tulkinnan helpottamiseksi ja tulosten syventämiseksi mallinnus tehtiin myös Matlab-ohjelmalla. Aluksi lineaarinen regressio suoritettiin samalla liitteen 5 taulukolla, kuin mitä Prosmal-ohjelmassakin käytettiin. Ohjelmien mallit todettiin identtisiksi, jonka jälkeen Matlab ohjelmoitiin laskemaan muutamia keskeisiä mallin hyvyyttä kuvaavia tunnuslukuja erilliseen tekstitiedostoon. Ohjelma koodattiin myös tuottamaan kuvaajia, joilla mallia voitiin verrata visuaalisesti todellisiin arvoihin. Matlab-mallin hyvyyttä parannettiin poistamalla mittausdatan joukosta todennäköiset outlierit. Lisäksi tuotettiin erilaisia malleja pilkkomalla mittausdataa pienempiin kokonaisuuksiin. Tällä pyrittiin vähentämään ja jopa poistamaan selvästi hallitsevimpien ominaisuuksien eli sakeuden ja tuotannon vaikusta malliin ja siten ymmärtämään muuttujiin vähemmän vaikuttavia roottoripalan ominaisuuksia paremmin. Työn laajuudesta johtuen kaikkien tutkittujen ilmiöiden Matlab-tarkastelu päätettiin rajata diplomityön ulkopuolelle muutamaa esimerkkiä lukuun ottamatta.

89 12.2.1 Akseptin sakeus Akseptin sakeus mallinnettiin kaikkien valittujen riippumattomien muuttujien suhteen, jolloin akseptin sakeustulokset selittäväksi malliksi (31) saatiin: X Z (31) 2 c A X conc prod prod 0,033 0,87 0,071-0,034 2 2 % % ADMT / d / m ADMT / d / m jossa X conc sakeus X prod tuotanto Z prod poikkeama tuotantojen keskiarvosta 2,08. Kapasiteetin malliyhtälön sopivuutta havaintoaineistoon kuvaava yhteiskorrelaatiokerroin R 2 on 0,98. Jäännöshajonta s 1 on 0,097 ja se kuvaa mitatun ja lasketun tuloksen keskimääräistä poikkeamaa. Ohjelma järjestää muuttujat automaattisesti siten, että muuttujan merkittävyys pienenee siirryttäessä vasemmalta oikealle. Toinen akseptin sakeustulokset selittävä malli (32) muodostettiin mallintamalla akseptin sakeus kaikkien valittujen riippumattomien muuttujien suhteen pois lukien etuosan muoto: c % A2 X X conc prod 0,23 0,86 0,077 mm ADMT / d / m Z concz prod 0,072-3,0 10 2 %( ADMT / d / m ) 2-3 Z -3 flenghtz prod 7,2 10 3 ADMT / d / m X Z Z width -3 glenght prod - 3,4 10 mm ADMT / d / m 3 (32) jossa X width leveys Z conc poikkeama sakeuden keskiarvosta 3,06 Z glenght poikkeama keskiosan pituuksien keskiarvosta 55,22 Z flenght poikkeama etuosan pituuden keskiarvosta 32,54. Akseptin sakeuden toisen malliyhtälön yhteiskorrelaatiokertoimeksi tuli 0,98 ja jäännöshajonnaksi 0,097.

90 12.2.2 Teho Teho mallinnettiin kaikkien valittujen riippumattomien muuttujien suhteen, jolloin tehotulokset selittäväksi malliksi (33) muodostui: P 2 kw X X X width lenght 6,2 0,035-0,017-0,59 mm mm X ehight X prod 0,11-0,13 2 mm ADMT / d / m fshape X 0,34 % conc Z - 0,012 glenght Z mm 2 ehight (33) jossa X lenght pituus X fshape etuosan muoto Z ehight poikkeama portaan korkeuksien keskiarvosta 3,50 X ehight portaan korkeus. Tehon malliyhtälön yhteiskorrelaatiokerroin on 0,90 ja jäännöshajonta 0,28. 12.2.3 Rejektin sakeutumiskerroin Rejektin sakeutumiskerroin mallinnettiin kaikkien valittujen riippumattomien muuttujien suhteen. Tällöin rejektin sakeutumiskertoimen tulokset selittäväksi malliksi (34) saatiin: k cr 1,1 1,3 10-3 X lenght mm X - 0,066 fshape Z - 0,038 ehight Z mm fshape (34) jossa Z fshape poikkeama etuosan muotojen keskiarvosta 1,29. Yhteiskorrelaatiokerroin rejektin sakeutumiskertoimen malliyhtälölle on 0,74 ja jäännöshajonta 0,054.

91 12.2.4 Paine-ero Paine-erojen tulokset selittävä malli (35) laskettiin mallintamalla paine-ero kaikkien valittujen riippumattomien muuttujien suhteen: p bar X prod,19 0,056 ADMT / d / m 0 2 Z - 0,097 conc Z % fshape (35) Paine-eron malliyhtälön yhteiskorrelaatiokerroin on 0,66 ja jäännöshajonta 0,075. 12 TULOSTEN TARKASTELU Työssä tutkittiin sihdin läpivirtauskapasiteettiin syntyviä muutoksia painelajittimen prosessi- ja rakenneparametrien vaikutuksesta. Prosessiolosuhteista muutettiin sakeutta ja tuotantoa. Lajittimessa käytettiin yhteensä kahtakymmentä erilaista roottorirakennetta. Roottoripalojen muuttujaparametreiksi valittiin olakkeen muoto ja pituus, palan pituus, leveys ja korkeus, keski-osan pituus, sekä portaan korkeus. Prosessimuuttujia varioitiin koesuunnitelman rungoksi tehdyn lohkosuunnitelman mukaisesti (taulukko I). Tarkempi koesuunnitelma on esitetty liitteessä 1. Koeajojen perusteella muodostettiin mallinnustaulukko (liite 5), josta laskettiin lineaarisella regressioanalyysillä mallit akseptin sakeudelle, teholle, rejektin sakeutumiskertoimelle ja paine-erolle roottoreiden toimivuuden arvioimiseksi. Koeajot tehtiin Lappeenrannan Teknillisen Yliopiston kemiantekniikan osaston konehallissa Andritz Oy:n painelajitinsimulaattorilla. 12.1 Mittaustulosten tarkastelu Roottoripalan keskiosan pituuden vaikutusta tutkittiin roottoripareilla 3, 9 ja 10, sekä 8 ja 16. Roottorin 9 keskiosa oli kolmikosta lyhyin. Roottorin 3 keskiosa oli sitä 13 mm pidempi ja roottoriin 10 verrattuna pituuseroa kertyi 28 mm, muuten palat olivat samanlaisia. Jälkimmäisessä, kokonaispituudeltaan pidemmässä parissa, keskiosan pituuseroa oli 16 mm roottorin 16 eduksi. Matalammassa sakeudessa roottorit 9 ja 10 tuottivat täsmälleen saman akseptin sakeuden 2,32 %, joten hienoinen kapasiteettiero

92 roottorin 9 eduksi selittyy sen 0,07 l/s nopeammalla akseptivirtauksella. Kolmikosta keskimmäinen tuotti parhaan kapasiteetin 22,88 ADMT/d/m 2 :n eli 11,3 %:n erolla seuraavaan. Roottorit 8 ja 16 olivat vielä lähempänä toisiaan tässä sakeudessa. Akseptin sakeus oli molemmilla 2,29 % ja akseptivirtaus ainoastaan 0,003 l/s suurempi roottorilla 16. Korkeammassa sakeudessa keskiosaltaan lyhyempi roottori 9 tuotti 2,92 ADMT/d/m 2 eli 2,4 % suuremman kapasiteetin, kuin roottori 10. Ero mahtuu kuitenkin selvästi toistokokeilla määritellyn kapasiteetin keskihajonnan 5,85 ADMT/d/m 2 sisään. Roottori 3 hävisi tällä kertaa kapasiteettivertailun 9,69 ADMT/d/m 2 :n eli 7,9 %:n erolla roottoriin 9. Pidemmässä parissa keskiosaltaan lyhyempi roottori 8 tuotti 14,02 ADMT/d/m 2 (9,4 %) paremman kapasiteetin. Akseptivirtaus oli vain 0,2 l/s suurempi, mutta akseptin sakeus peräti 3,25 %, kun vastaavasti roottorilla 16 saavutettiin 3,00 %:n sakeus. Toistokokeessa akseptin sakeuden vaihteluväli oli pienempi eli 0,19 prosenttiyksikköä, joten ero on tässä suhteessa merkittävä. Roottoripalan portaan korkeuden vaikutusta tutkittiin kolmella roottorilla (kuva 41). Kokeeseen valittiin aiempien ajojen perusteella lupaavaksi osoittautunut roottori 14. Roottorin keulasta työstettiin ensin 2 mm pois (roottori 19) ja sitten vielä toiset 2 mm (roottori 20). Molemmissa sakeuksissa suunta on kapasiteettia kasvattava. Laimeammalla sulpulla kapasiteetti nousi ensin 4,60 ADMT/d/m 2 (1,4 %) ja siitä vielä 13,24 ADMT/d/m 2, eli neliötuotanto parani 4 mm työstöllä yhteensä 17,85 ADMT/d/m 2 (5,4 %). Sakeammalla sulpulla kasvu oli ensin 16,66 ADMT/d/m 2 (4,8 %) ja sitten 3,89 ADMT/d/m 2, eli yhteensä 20,55 ADMT/d/m 2 (5,9 %) matalaportaisimpaan roottoriin verrattuna. Tulokset ovat kiehtovia sikäli, että matalammassa sakeudessa kapasiteetin kasvupyrähdys tapahtuu vasta 2 4 mm välillä ja korkeammassa sakeudessa jo 0 2 mm välillä. Toki molemmissa sakeuksissa korkein porras eli roottori 20 tuotti suurimman kapasiteetin, mutta korkeuden vaikutus näyttäisi lievenevän sakeutta nostettaessa. Toisin sanoen portaan korkeudella vaikuttaisi olevan sakeuskohtainen optimikorkeus. Työssä tutkittiin myös kahta erityyppistä täysin portaatonta roottoria, jotka sijoittuivat kapasiteettivertailussa keskikastiin.

93 400 350 Tuotanto, ADMT/d/m 2 300 250 200 150 100 50 0 Roottori 14, sakeus 2,5 % Roottori 14, sakeus 3,5 % Roottori 19, sakeus 2,5 % Roottori 19, sakeus 3,5 % Roottori 20, sakeus 2,5 % Roottori 20, sakeus 3,5 % 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Portaan korkeus, mm Kuva 41: Vertailussa roottoripalan korkeuden vaikutus tuotantoon, jossa maksimituotantojen ohella mittaustarkkuutta havainnollistava ensimmäinen tavoitetuotantotaso 250 ADMT/d/m2. Roottorin pituuden vaikutusta tutkittiin kahdella roottoriparilla. Näistä roottori 3 oli 25 mm roottoria 8 lyhyempi ja roottori 10 oli 24 mm roottoria 16 lyhyempi. Mittaustuloksista ilmeni kapasiteetin kannalta mielenkiintoinen keikaus alkuasetelmista. Lyhyemmillä roottoreilla 3 ja 10 saavutettiin järjestyksessä 49,59 ADMT/d/m 2 (28,2 %) ja 20,38 ADMT/d/m 2 (11,6 %) korkeampi neliötuotanto 2,5 % sakeudessa. Tilanne muuttui dramaattisesti 3,5 % sakeudessa. Pidemmät roottorit peittosivat parinsa siten, että 8 tuotti 35,79 ADMT/d/m 2 (31,6 %) paremman kapasiteetin. Roottorilla 16 kapasiteetinlisäystä kertyi 15,00 ADMT/d/m 2 (12,5 %). Roottorit olivat muuten samantyyppisiä, mutta jälkimmäinen pari oli keskiosaltaan pidempi. Edellisestä voidaan päätellä, että roottorin pituudella on selkeä vaikutus kapasiteettiin siten, että lyhyempi roottori toimii paremmin matalammassa ja pidempi korkeammassa sakeudessa. Keskiosaa pidentämällä voidaan vaikutusta lieventää. Roottoripalan etuosan pituuden vaikutuksen tarkasteluun ei ollut käytössä muilta osin täysin samanlaisia roottoripaloja. Vaikutusta ei siis voitu suoraan tutkia. Roottorien etuosan pituudet vaihtelivat välillä 0 40 mm viidessä eri mittaluokassa. Muilta osin lähimpänä toisiaan olivat roottorit 14 ja 15. Roottorin 14 etuosa oli 6 mm lyhyempi ja

94 keskiosa oli 5 mm pidempi. Selvästi hallitsevin eroavaisuus oli kuitenkin kokonaispituus: roottori 15 mitattiin 18 mm pidemmäksi. Roottorilla 14 saavutettiin kapasiteettiherruus molemmissa sakeuksissa. Matalammassa sakeudessa ero oli 12,35 ADMT/d/m 2 (3,9 %) ja sellun lisäyksen jälkeen 11,01 ADMT/d/m 2 (3,3 %). Roottorit edustivat eri muotoa kuin edellisessä kappaleessa kokonaispituuden tutkimiseen käytetyt palat. Kenties tästä ja muista eroista johtuen tällä kertaa pidempi roottori ei toiminutkaan paremmin 3,5 % sakeudessa. Olisiko sakeuden nostaminen muuttanut tilannetta? Valitettavasti etuosan pituuden vaikutuksesta ei saatu suoraa näyttöä tässä tutkimuksessa. Roottorin leveyden vaikutuksen tutkimiseen ei valmistettu suoraan roottoriparia, joista olisi muutettu pelkästään kyseistä ominaisuutta. Paloja oli kolmea eri leveyttä, joista kapeimmalla tutkittiin palojen lukumäärän vaikutusta kapasiteettiin. Leveintä versiota edusti ainoastaan roottori 6. Ensimmäinen ajo 2,5 % sakeudessa leveimmällä palalla jouduttiin keskeyttämään, kun syötön painetta ei saatu nostettua tavoiteltuun kahteen bar:iin. Massasäiliön pinta oli laskenut näytteidenoton seurauksena, joten roottoria päätettiin kokeilla uudelleen tuoreella massalla. Valitettavasti pumpun teho ei riittänyt tälläkään kerralla maksimikapasiteetin saavuttamiseen. Virtausmäärien suurentaminen lopetettiin viidennessä koeajopisteessä, jossa akseptivirtaukseksi mitattiin 4,26 l/s ja rejektivirtaukseksi 0,54 l/s. Ajopisteen kapasiteetista 374,66 ADMT/d/m 2 tuli suurin kaikista roottoreista tällä sakeudella, joskin syötön paine 1,21 bar jäi ainoana ajona kauas tavoitteesta. Roottorilla saavutettiin kuitenkin dummy variable eli rejektin ollessa kiinni sihti tukkeutui akseptivirtauksella 4,3 l/s. Tukkeumakokeiden perusteella voidaan päätellä, että saavutettu piste on lähellä maksimia. Korkeammassa sakeudessa ajo onnistui paremmin. Maksimipisteessä syötön paineeksi saatiin sattumoisin koko kokeiden keskiarvo 2,01 bar ja tässä sakeudessa kaikkien roottoreiden kolmanneksi korkein neliötuotanto 357,49 ADMT/d/m 2. Tukkeumakokeessa saavutettiin akseptivirtaus 2,6 l/s, kun taas maksimipisteessä aksepti virtasi 0,3 l/s nopeammin. Muista paloista 40 % kapeampi ja keskiosaltaan 12 mm lyhyempi roottori 10 oli lähimpänä roottoria 6. Tuotantovertailussa leveämpi roottori toimii ylivoimaisesti paremmin roottorin 10 kuuluessa heikoimpaan kolmannekseen. Roottorilla 6 saavutetaan parempi kapasiteetti myös seuraavaksi lähimpänä oleviin roottoreihin 1 ja 3

95 verrattuna, joista roottori 6 erosi leveyden ohella pidemmällä keskiosallaan. Vaikka täysin suoraa näyttöä ei saatu ja kokeessa ilmeni teknisiä ongelmia, käytetyn mallisen palan leventämisellä voidaan todeta olevan selvästi sulpun läpivirtausta parantava vaikutus. Erot ovat ainakin huomattavasti suuremmat kuin mitä pelkän keskiosan pituuden havaittiin vaikuttavan. Keulan muodon vaikutusta läpivirtauskapasiteettiin tutkittiin kolmen roottoriparin voimin: 2 vs. 3, 11 vs. 7 ja 13 vs. 14. Pareista ensin mainittu pala edustaa muotoa 2 ja jälkimmäinen keularatkaisua 1. Silmiinpistävän selvästä fyysisestä erosta huolimatta tulokset olivat tällä kertaa yllättävän ristiriitaisia. Ensin ajetulla parilla roottorit tuottivat lähes saman kapasiteetin matalammassa sakeudessa. Muotoon 1 työstetyn roottorin 3 lievä tuotantoetumatka 6,71 ADMT/d/m 2 (3,1 %) vaihtui murskatappioon sakeutta nostettaessa. Keulamuotoa 2 edustavalla roottorilla 2 saavutettiin peräti 141,06 ADMT/d/m 2 (124,7 %) suurempi tuotanto 3,5 % sakeudessa. Voimasuhteet säilyivät ennallaan seuraavaksi tutkitulla parilla. Keulamuodon 2 roottori 11 tuotti alemmassa sakeudessa 16,68 ADMT/d/m2 (6,1 %) ja korkeammassa sakeudessa 35,73 ADMT/d/m 2 (12,3 %) roottoria 7 suuremman kapasiteetin. Osat kuitenkin vaihtuivat hämmästyttävästi viimeisessä parissa. Ensin 1-keulainen roottori 14 tuotti 28,21 ADMT/d/m 2 (9,4 %) suuremman kapasiteetin. Tuotantoero 2-keulaiseen roottoriin 13 verrattuna kasvoi lukemaan 76,13 ADMT/d/m 2 (27,9 %) sakeutta nostettaessa. Keulan muodon vaikutuksen tutkintaan käytetyistä roottoreista ensimmäinen pari oli selvästi pisin ja muotoilultaan erilainen kuin kaksi jälkimmäistä. Keskimmäinen pari poikkesi ensimmäisestä lisäksi muutaman millimetrin lyhyemmän keskiosalla. Viimeinen pari oli tutkituista roottoreista lyhyin. Keulavertailun pareista poiketen se oli lisäksi matalaportaisempi, lyhytkeulaisempi ja keskiosaltaan pisin. Nämä merkittävät erot saattavat selittää täyskäännöksen ennakkokaavailuista. Palojen lukumäärän vaikutusta tutkittiin kolmella muita kapeammalla roottorilla (kuva 42). Roottoriin 5 asennettiin tavanomaiset kaksi palaa, roottoriin 17 neljä ja roottoriin 18 kuusi palaa. Kyseessä on samalla paremmuusjärjestys kapasiteetin osalta laimeammalla sulpulla. Kahden palan tuotanto oli 9,85 ADMT/d/m 2 (5,4 %) neljää palaa suurempi. Neljällä palalla taas saavutettiin 44,93 ADMT/d/m 2 (33,0 %) kuutta

96 palaa korkeampi neliötuotanto. Paremmuusjärjestys vaihtui sellun lisäyksen jälkeen. Neljä palaa tuotti selvästi parhaan kapasiteetin päihittäen kahden palan roottorin 58,52 ADMT/d/m 2 (41,4 %) tuotannolla. Kuuden palan roottori oli jälleen pahnan pohjimmainen 8,12 ADMT/d/m 2 (5,8 %) erolla kahden palan roottoriin. Roottoripaloilla näyttäisi olevan sakeudesta riippuva optimilukumäärä. 250 200 Tuotanto, ADMT/d/m 2 150 100 50 0 Roottori 5, sakeus 2,5 % Roottori 5, sakeus 3,5 % Roottori 17, sakeus 2,5 % Roottori 17, sakeus 3,5 % Roottori 18, sakeus 2,5 % Roottori 18, sakeus 3,5 % 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Palojen lukumäärä Kuva 42: Palojen lukumäärän vaikutus tuotantoon sakeuksissa 2,5 % ja 3,5 %. Edellä mainittujen roottorien lisäksi sulpun läpivirtausta tutkittiin vielä kolmella yksilöllisellä ratkaisulla. Näistä roottorit 4 ja 12 olivat portaattomia ja roottorissa 1 käytettiin tasapainokoloja, sekä erilaista pinnan muotoilua. Portaattomat roottorit olivat sattumalta kapasiteeteiltaan melko lähellä toisiaan, vaikka ne olivat eripituisia ja muotoisia. Neliötuotantovertailussa molemmat sijoittuivat keskikastiin. Merkillepantavaa on kuitenkin se, että ne pystyivät kasvattamaan kapasiteettia siirryttäessä 3,5 %:n sakeuteen. Roottorilla 4 tuotanto parani kaikkein parhaiten eli 46,41 ADMT/d/m 2 (22,3 %). Roottorilla 12 lisäystä kertyi 15,19 ADMT/d/m 2 (7,1 %). Roottori 1 oli fyysisiltä mitoiltaan erittäin lähellä roottoria 10. Kokoerona oli vain jälkimmäisen 2 mm pidempi keskiosa ja 4 mm suurempi kokonaispituus. Silti roottorilla 1 saavutettiin merkittävästi paremmat kapasiteetit molemmissa sakeuksissa. Eron suuruutta kuvastavat hyvin myös tukkeumakokeiden tulokset. Roottorilla 1 varustettuna

97 sihti pysyi avoimena molemmilla massoilla yli 1 l/s nopeammalla akseptivirtauksella. Painekuvaajia vertailemalla havaitaan roottorin 1 aiheuttavan selvästi suuremman painepiikin kulkiessaan sihdin editse (kuva 43). Paine-ero edistää sihdin pysymistä pidempää puhtaana samalla kun tuotantoa kasvatetaan. 1 0,8 Painekuvaaja, R1 Painekuvaaja, R10 Roottorin sijainti Paine, [bar] 0,6 0,4 0,2 0 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 Aika, [s] Kuva 43: Roottorien 1 ja 10 painekuvaajat 3,5 % sakeudessa ensimmäisen mittauspisteen mukaisilla asetuksilla. Eräs mielenkiintoinen näkökulma palavertailuun on tarkastella kapasiteetin muutosta sakeuden noston jälkeen. 2,5 % sakeudessa korkeimmat kapasiteetit saavutettiin roottoreilla 6, 20 ja 19 (kuva 39). Korkeammassa 3,5 % sakeudessa suurimmat kapasiteetit saavutettiin samoilla roottoreilla suuruusjärjestyksessä 20, 19 ja 6 (kuva 40). Roottoreilla 19 ja 20 kapasiteetti kasvoi sakeuden noston jälkeen, toisin kuin roottorilla 6. Tutkituista roottoreista kapasiteetti parani eniten paloilla 4, 11 ja 2. Kolmikosta potentiaalisimmalta muodolta vaikuttaa roottori 11, joka tuottaa molemmissa sakeuksissa parhaan kapasiteetin. Roottorit 19 ja 20 sijoittuivat neljänneksi ja viidenneksi tässä vertailussa. Roottorin 19 kapasiteetti kasvoi kaksikosta lähes 10 ADMT/d/m 2 enemmän, joten kapasiteettipotentiaali vaikuttaisi suuremmalta sakeutta nostettaessa. Tämän selvittäminen vaatisi kuitenkin lisämittauksia korkeammilla syötön sakeuksilla. Roottorien kapasiteettivertailu eri sakeuksissa on esitetty taulukossa XI.

98 Taulukko XI. Roottorien kapasiteettivertailu eri sakeuksissa. Syötön sakeus 2,5 % Syötön sakeus 3,5 % Kapasiteetin muutos Roottori Kapasiteetti Roottori Kapasiteetti Roottori Kapasiteetti [ ] [ADMT/d/m 2 ] [ ] [ADMT/d/m 2 ] [ ] [ADMT/d/m 2 ] 1. 6 374,66 20 369,25 4 46,41 2. 20 347,59 19 365,36 11 37,72 3. 19 334,35 6 357,49 2 35,55 4. 14 329,74 14 348,70 19 31,02 5. 15 317,39 15 337,69 20 21,66 6. 13 301,53 11 326,26 15 20,30 7. 11 288,54 7 290,53 14 18,96 8. 1 287,70 13 272,57 7 18,67 9. 7 271,85 4 254,39 17 18,54 10. 3 225,31 2 254,16 12 15,19 11. 2 218,60 1 252,28 18-3,17 12. 12 214,76 12 229,95 6-17,17 13. 4 207,98 17 199,71 8-26,84 14. 9 202,43 8 148,89 13-28,96 15. 10 196,75 5 141,19 1-35,43 16. 5 191,02 16 134,86 16-41,50 17. 17 181,17 18 133,07 5-49,83 18. 16 176,37 9 122,78 10-76,89 19. 8 175,73 10 119,86 9-79,65 20. 18 136,24 3 113,09 3-112,22 12.2 Mallinnustulosten tarkastelu Tekijät mainitaan mallinnustulosten tarkastelussa merkitsevyysjärjestyksessä. Selvyyden vuoksi mallinnustuloskuviin valittiin kaikki koeajot, joissa malleille saatiin vähintään kaksi niitä vastaavaa mittauspistettä. Kuvan 44 neljän prosentin syötön sakeus on tästä poikkeus. Malli esitettiin, vaikka mittauksia kertyi vain yksi maksimituotantopisteessä. 12.2.1 Akseptin sakeus Prosmal-ohjelman tuottamassa akseptin sakeuden mallissa syötön sakeus ja tuotanto havaittiin selvästi hallitsevimmiksi ominaisuuksiksi mallia luotaessa. Kuten kuva 44 osoittaa, syötön sakeuden kasvattaminen lisää myös akseptin sakeutta. Tuotannon vaikutus on sen sijaan alaspäin aukeavan paraabelin muotoinen. Tuotannon lisäys johtaa aluksi akseptin sakeuden kasvamiseen, mutta maksimipisteen jälkeen akseptin sakeus alkaa vähentyä.

99 Kuva 44: Ensimmäinen mallinnus akseptin sakeudelle malleineen ja niitä vastaavine mittauspisteineen. Kuvaajassa akseptin sakeus on esitetty tuotannon funktiona. Roottoripalan eri ominaisuuksien vaikutus jäi niin alhaiseksi, että niillä ei ollut mallin perusteella merkittävää vaikutusta akseptin sakeuteen. Työssä kuitenkin tutkittiin erityisesti roottorin vaikutusta kapasiteettiin. Akseptin sakeudella on suora yhteys kapasiteettiin, kuten yhtälöstä (2) voidaan todeta. Tästä syystä myös sitä mallinnettiin kokeiluluontoisesti uudelleen Matlab-ympäristössä. Uudessa tarkastelussa lineaarisen regression lähtökohdaksi otettiin alkuperäinen liitteen 5 mukainen taulukko. Mallinnusta parannettiin poistamalla ensin silmämääräisesti havaitut outlierit eli potentiaaliset mittausvirheet. Malliin otettiin aluksi mukaan kaikki riippumattomat muuttujat. Niitä pudotettiin mallista pois yksi kerrallaan itseisarvoltaan pienimmän t-arvon eli vaikuttavuuden perusteella. Lopulliseen malliin hyväksyttiin kaikki muuttujat, joiden t -arvoksi saatiin yli 3. Tällöin termiä voidaan pitää yleensä riittävän luotettavana /48/. Palaominaisuuksien vaikutuksesta akseptin sakeuteen ei kuitenkaan tälläkään kertaa saatu merkitsevää näyttöä mallintamisen kautta. Matlabmallinnus on esitetty kuvassa 45.

100 5 4 Mallinnus Mitattauspisteet Mittauspisteiden projektio Akseptin sakeus, % 3 2 1 0 0 1 2 Sakeus, % 3 Kuva 45: Akseptin sakeuden Matlab-mallinnustulokset ja mittauspisteet kolmiulotteisessa kaaviossa. Akseptin sakeustulokset selittävä malli tehtiin uudelleen koemielessä ilman etuosan muodon vaikutusta, jotta saatiin selville siihen mahdollisesti vaikuttavien muiden palaelementtien tärkeysjärjestys. Uuden mallin perusteella akseptin sakeutta kasvattaa voimakkaimmin luonnollisesti syötön sakeuden kasvattaminen. Akseptin sakeutta nostaa lisäksi edelleen tuotannon lisääminen. Akseptin sakeuteen vaikuttavat mallin perusteella myös seuraavat ristitulot: poikkeama etuosan pituuden keskiarvosta ja poikkeama tuotantojen keskiarvosta, sekä poikkeama sakeuden keskiarvosta ja poikkeama tuotantojen keskiarvosta. Akseptin sakeutta näyttäisi alentavan palan leveys. Ristitulo tekijöinään poikkeama keskiosan pituuden keskiarvosta ja poikkeama tuotantojen keskiarvosta voi sakeuttaa tai laimentaa akseptin sulppua tulon etumerkistä riippuen. Toinen malli akseptin sakeudelle on esitetty kuvassa 46. 4 5 0 1 2 3 Tuotanto, ADMT/d/m 2 *10-2 4 5 6

101 Kuva 46: Toinen malli akseptin sakeudelle, jossa akseptin sakeus on esitetty tuotannon funktiona. 12.2.2 Teho Mallin perusteella vaikuttavin tekijä tehon suhteen on palan leveys, jonka kasvattaminen nostaa tehon kulutusta. Tehon tarvetta vaikuttaisi laskevan palan pituuden kasvattaminen ja etuosan toisen muodon käyttäminen. Sakeuden nostaminen luonnollisesti kasvattaa tehon tarvetta. Tehoa alentaa tai nostaa ristitulo, jonka tekijöinä ovat keskiosan pituuksien poikkeama keskiarvosta ja portaan korkeuksien poikkeama keskiarvosta. Yksittäisenä tekijänä portaan korkeuden kasvattaminen lisää tehon kulutusta ja mallin perusteella tutkituista muuttujista viimeisenä merkitsevänä tekijänä tuotannon lisäys pienentää tehoa. Tehon mallinnus on esitetty kuvassa 47.

102 Kuva 47: Tehon kulutus palan pituuden funktiona. kuvaajassa, jossa on mukana tehon mallit ja niitä vastaavat mittauspisteet. 12.2.3 Rejektin sakeutumiskerroin Roottoripalan pituus kasvattaa rejektin sakeutumiskerrointa mallinnuksen perusteella, kuten kuvasta 48 havaitaan. Muodon numero 2 käyttäminen vaikuttaisi pienentävän rejektin sakeutumiskerrointa. Ristitulo tekijöinään poikkeama etuosan korkeuden keskiarvosta ja poikkeama etuosan muotojen keskiarvosta on viimeinen mallin perusteella rejektin sakeutumiskertoimeen vaikuttava tekijä. Kuva 48: Rejektin sakeutumiskerroin palan pituuden funktiona.

103 12.2.4 Paine-ero Syötön ja akseptin välistä paine-eroa kasvattaa mallin perusteella tuotannon lisääminen. Paine-eroon vaikuttaa lisäksi ristitulo, jonka tekijöinä on poikkeama sakeuden keskiarvosta ja poikkeama keulan muotojen keskiarvosta. Muilla tutkituilla muuttujilla ei havaittu mallin perusteella merkittävää vaikutusta paine-eroon. Paine-eron mallinnusta havainnollistetaan kuvassa 49. Kuva 49: Paine-ero tuotannon funktiona malleineen ja mittauspisteineen. 13 JOHTOPÄÄTÖKSET 13.1 Yhteenveto tutkimuksen prosessista Työn tavoitteena oli selvittää sihdin läpivirtauskapasiteettiin syntyviä muutoksia painelajittimen rakenne- ja prosessiparametrien vaikutuksesta. Prosessikehityksessä kokeellisiin mittauksiin perustuvat mallit ovat tärkeitä. ja tämä tutkimus perustuikin juuri kokeellisten mallien luomiseen mittausaineiston perusteella. (ks. myös luku 7, 12.2) Tutkimuksessa tietoa tuotettiin hyödynnettäväksi painelajittimien roottoriteknologian kehittämiseksi. Saatuja tuloksia voidaan hyödyntää nykyisiä roottoreita tehokkaammin lajittelevien ja toimivien roottoreiden suunnitteluun ja

104 rakentamiseen. Tutkimusprosessissa nousi lisäksi tarkempia tutkimuksia vaativia aihioita ja ehdotuksia uusiksi tutkimusasetelmiksi, joita esitellään tässä luvussa. Työn lähtökohtana toimi koesuunnitelma (liite 1). Koeajojen perusteella muodostettiin mallinnustaulukko (liite 5), josta laskettiin lineaarisella regressioanalyysillä mallit akseptin sakeudelle, teholle, rejektin sakeutumiskertoimelle ja paine-erolle roottoreiden toimivuuden arvioimiseksi. Koeajot tehtiin Lappeenrannan Teknillisen Yliopiston kemiantekniikan osaston konehallissa Andritz Oy:n painelajitinsimulaattorilla. Työssä kartoitettiin kokeellisesti erilaisten roottorien ja prosessiparametrien vaikutusta painelajittimen sihdin läpivirtauskapasiteettiin. Kokeet pohjautuivat lohkokaaviosuunnitelmaan, jonka alla prosessimuuttujia varioitiin systemaattisesti käyttäen apuna faktorikoesuunnitelmaa. Lohkokaaviosuunnitelmalla edettiin järjestelmällisesti roottorimuuttujapareittain: terävä keula verrattuna pyöreään keulaan, iso halkaisija verrattuna pieneen halkaisijaan ja niin edelleen. Tarkkuuden lisäystä tavoiteltiin kaavioiden sisäisillä faktorikoesuunnitelmilla. Ajojen lopuksi selvitettiin roottoreiden ajettavuutta mittaamalla sihdin tukkoonmenoaika määrätyillä prosessiajoarvoilla. Tätä pidettiin yhtenä lisävasteena kuvaamaan eri roottoreiden toimintaa silloin, kun muiden mittausvasteiden erot olisivat lähellä toisiaan. Teoriaosuudessa keskityttiin siihen, mitä kapasiteetilla ymmärretään painelajittelussa, miten siihen vaikuttavat erilaiset sihdit, roottorit, prosessit ja ajotavat, sekä miten kapasiteettia voidaan laskea ja mitata. Tunnettua oli, että roottorirakenne ja sihtilevyn geometria vaikuttavat painelajittimen toiminta-arvioihin ja siten myös kapasiteettiin. 13.2 Yhteenveto tulosten tarkastelusta Tuloksia tarkastellaan kappaleessa 12 ja liitteessä 2. Tarkastelussa olivat sihdin läpivirtauskapasiteettiin syntyvät muutokset painelajittimen prosessi- ja rakenneparametrien vaikutuksesta. Prosessiolosuhteista muutettiin sakeutta ja tuotantoa. Lajittimessa käytettiin yhteensä kahtakymmentä erilaista roottorirakennetta. Roottoripalojen muuttujaparametreiksi valittiin olakkeen muoto ja pituus, palan pituus, leveys ja korkeus, keski-osan pituus, sekä portaan korkeus. Prosessimuuttujia varioitiin

105 koesuunnitelman rungoksi tehdyn lohkosuunnitelman mukaisesti (ks. kappale 7, taulukko I). Taulukossa XI esitettiin roottorien kapasiteettivertailua eri sakeuksissa. Roottoripalan keskiosan vaikusta tutkittiin kahdella eri roottoriparilla, joista toisessa käytettiin kahta ja toisessa kolmea roottoria. Kahden roottoriparin kokeessa ei havaittu kapasiteetin osalta merkittävää eroa kummassakaan tutkitussa sakeudessa. Kolmen roottorin kokeessa havaittiin sen sijaan mahdollinen sakeuskohtainen optimipituus. Matalammassa sakeudessa lyhyin ja pisin keskiosan pituus tuotti lähes saman kapasiteetin keskimmäisen pituuden päädyttyä merkittävästi korkeampaan neliötuotantoon. Ero kutistui korkeammassa sakeudessa. Kolmen roottoripalan kokeen perusteella keskiosan pituudelle vaikuttaisi olevan sakeuskohtainen optimaalinen mitta. Tutkitut roottorit olivat kuitenkin melko lähellä verrokkejaan, mistä kertoo myös vähäiset erot tukkeumakokeissa. Mallinnuksessa kapasiteettiin havaittiin vaikuttavan tulo, jonka tekijöinä olivat poikkeama roottorin keskiosan pituuden keskiarvosta ja poikkeama tuotantojen keskiarvosta. Portaan korkeuden vaikutusta selvitettiin kolmella roottorilla. Molemmissa tutkituissa sakeuksissa korkein porras siivitti lajittimen parhaaseen kapasiteettiin. Korkeuden vaikutus lievenee sakeutta nostettaessa. Portaan korkeudella näyttäisi täten olevan sakeuskohtainen optimikorkeus. Kahdella erilaisella täysin portaattomalla roottorilla saavutettiin tutkittujen roottorien joukossa keskivaiheille sijoittunut kapasiteetti. Roottorin pituuden vaikutusta tutkittiin kahdella roottoriparilla. Lyhyemmät roottorit osoittautuivat kapasiteettia tarkasteltaessa paremmiksi syötön sakeudella 2,5 %, kun taas vastaavasti pidemmät roottorit olivat tuotteliaampia sakeudessa 3,5 %. Pituudella todettiin olevan selkeä vaikutus, jota voidaan kuitenkin lieventää pidentämällä palan keskiosaa. Kahden erityyppisen täysin portaattoman roottorin osalta kapasiteettitulokset jäivät hieman keskimääräistä heikommiksi. Muilta osin täysin samanlaisia roottoripaloja ei ollut käytössä roottoripalan etuosan pituuden vaikutuksen tarkasteluun. Tätä ominaisuutta ei voitu näin ollen suoraan tutkia. Mallinnuksen perusteella akseptin sakeuteen havaittiin vaikuttavan ristitulon, jossa

106 tekijöinä olivat poikkeama etuosan pituuden keskiarvosta ja poikkeama tuotantojen keskiarvosta. Myöskään pelkästään leveyden vaikutuksen tutkimiseen ei valmistettu roottoriparia. Tutkittuja paloja oli yhteensä kolmea eri leveyttä, joista levein oli molemmissa sakeuksissa kapasiteetiltaan parhaiden roottorien joukossa. Kapein roottori jäi vastaavasti molemmissa sakeuksissa heikoimpaan kolmannekseen. Tämän perusteella palan leventäminen voisi vaikuttaa kapasiteettia parantavasti, vaikka suoraa näyttöä vaikutuksesta ei saatukaan. Levein roottori erosi nimittäin verrokeistaan myös hieman pidemmällä keskiosallaan. Huomionarvoisaa on kuitenkin, että leveyden aiheuttamat erot osoittautuivat merkittävästi suuremmiksi kuin pelkän keskiosan pituuden vaikutus kapasiteettiin. Tärkeää on myös havaita, että leveimmällä roottorilla kapasiteetti itse asiassa laski sakeutta nostettaessa (taulukko XI). Seikka, joka osaltaan selittänee yllättävän mallinnustuloksen, jonka perusteella palan leventämisellä voisi olla myös akseptin sakeutta ja siten kapasiteettia pienentävä vaikutus. Varmaa on ainakin leveyden merkityksellisyys, sillä mallinnuksen perusteella se oli ainoa itsenäisenä palatekijänä akseptin sakeuteen vaikuttava muuttuja etu- ja keskiosan pituuden vaikuttaessa ristituloina tuotannon kanssa. Keulan muodon vaikutusta kapasiteettiin selvitettiin kolmella roottoripalaparilla. Ensimmäisessä parissa muoto 1 osoittautui hieman paremmaksi matalammassa sakeudessa, kun taas vastaavasti sakeuden noston jälkeen muoto 2 tuotti selvästi paremman kapasiteetin. Toisessa parissa muoto 2 osoittautui paremmaksi, kun taas kolmannessa parissa muoto 1 oli jälleen tuotteliaampi. Tulokset osoittautuivat ristiriitaisiksi. Tästä voidaan päätellä, että erot tutkittujen parien muiden fyysisten dimensioiden osalta vaikuttivat kapasiteettiin keulan muotoa enemmän. Roottoripalojen lukumäärän vaikutusta tutkittiin kolmella roottorilla. Käytetyt palat olivat keskenään samankaltaisia. Kokeet tehtiin kahdella, neljällä ja kuudella roottoripalalla. Roottoripaloilla vaikuttaisi tutkimuksen perusteella olevan sakeudesta riippuva optimilukumäärä, jolla voidaan saavuttaa korkein mahdollinen kapasiteetti vallitsevissa olosuhteissa.

107 Mittaustulokset mallinnettiin lineaarisella regressioanalyysiohjelmistolla. Lineaarinen regressioanalyysi on tilastomatemaattinen analyysimenetelmä, jota sovelletaan lähes kaikilla empiirisen tutkimuksen tieteenaloilla. Sitä voidaan pitää myös tähän tutkimukseen sopivana, sillä menetelmässä estimoidaan tarkasteltavan vastemuuttujan lineaarista riippuvuutta selittävistä muuttujista kerätyn aineiston perusteella. Näin saatiin malliyhtälöt akseptin sakeudelle, teholle, rejektin sakeutumiskertoimelle ja paine-erolle eli eräille tärkeimmistä vasteisiin vaikuttavista riippumattomista muuttujista. Matemaattisten esitysten valossa etsittiin erityisesti roottorin vaikutusta kyseisiin käyttöparametreihin. Tässä tutkimuksessa akseptin sakeutta mallinnettiin kahteen otteeseen. Ensimmäisen analyysi osoitti sakeuden ja tuotannon vaikuttavan akseptin sakeuteen niin voimakkaasti, että roottorin vaikutus jäi merkityksettömäksi. Mallinnus ilman palan muodon vaikutusta osoitti sakeuden ja tuotannon ohella palan leveyden ja etu- ja keskiosien pituuden vaikuttavan akseptin sakeuteen. Roottoripalan leveydellä on suurin ja pituudella toiseksi suurin vaikutus tehon kulutukseen mallin perusteella. Myös etuosan muoto vaikuttaa tehon kulutukseen ennen sulpun sakeutta. Tämän jälkeen keskiosan pituus ja portaan korkeus vaikuttavat ennen neliötuotantoa. Lineaarisen regressioanalyysin perusteella merkittävää vaikutusta rejektin sakeutumiskertoimeen oli roottoripalan pituudella, etuosan muodolla ja portaan korkeudella. Tuotannon ja sakeuden ohella roottorin ominaisuuksista ainoastaan etuosan muodon havaittiin vaikuttavan syöttökammion ja akseptin väliseen paine-eroon sihdin molemmin puolin. 13.3 Tutkimuksen luotettavuuden arviointi Tämä tutkimus on tilattu ja osin salainen tapaustutkimus, joka hyödyttää ennen kaikkea kaupallista toimeksiantajaansa. Tutkimusta voi arvioida pätevyyden eli validiteetin ja luotettavuuden eli reliabiliteetin toisin sanoen tiedon perusteltavuuden osalta. Tutkimuksessa hyödynnettiin aiempaa kirjallisuutta, kokeellista tutkimusta ja lisäksi valittuja kokeellisia tuloksia mallinnettiin matemaattisesti lineaarisen regressioanalyysin keinoin. Tutkimus pyrkii olemaan validi niin, että mittaustulokset antavat olennaista tietoa tutkitun ilmiön kannalta.

108 Tutkimus pyrkii reliabiliteettiin tarkalla kuvauksella, laajoilla mittauksilla, toistokokeilla ja tuottamalla rinnakkaismääritysten keskiarvoja. Kappaleessa 10.2 on kuvattu mittausten toistettavuutta ja virhearvioita. Tarkkuutta selvitettiin laskemalla hajontalukuja eri mittauksille toistokokeiden perusteella. Koeolosuhteet pyrittiin vakioimaan mittausten aikana. Kokeet ovat sellaisia, että ne voidaan toistaa. Tuloksiin vaikutusta voisi olla kuitenkin käytetyllä selluerällä, vallitsevalla ilmankosteudella ja kokeiden tekijällä inhimillisen mittausvirheen muodossa. Tässä tutkimuksessa nousi useita tuloksia, joista voidaan vetää johtopäätöksiä vain laajentamalla aineistoa. Tutkimuksessa on huomioitava myös sitä, että vaikka sulpun ominaisuudet pyrittiin vakioimaan, siinä ei täysin onnistuttu. Freeneksen laskun perusteella voidaan todeta, että kuidut jauhautuivat työn edetessä. Freeneksen lasku vaikuttaa kapasiteettiin. Jälkikäteen voidaan todeta, että tuoretta sellua olisi pitänyt lisätä sulppuun enemmän. Lisäys olisi voitu tehdä tasalaatuisuuden parantamiseksi jokaisen ajetun roottorin jälkeen. Tällöin tosin ajopäivä olisi pidentynyt tavoitesakeuden säätämisen verran ja sulpun loppulämpötila kasvanut. Aiemmissa tutkimuksissa ei ollut yhtenevää näkemystä lämpötilan merkittävyydestä lajittimen kapasiteetin kannalta /1, 3, 4, 31, 32/. Potentiaalista epätarkkuutta olisi voinut kuitenkin ehkäistä määrittämällä koeajojen aloituslämpötilaksi esimerkiksi 30 C. Massan ph vaihteli kapasiteettiin vaikuttavalla alueella. Emäksisemmissä olosuhteissa ajetut roottorit ovat saaneet tästä kapasiteettihyötyä /4/. 13.4 Jatkotutkimusehdotukset Roottorilla 1 havaittu kapasiteetin huomattava parantuminen herättää kysymyksen, olisivatko tulokset parantuneet vastaavilla pintamuutoksilla myös muilla roottoreilla? Vaikutuksen voimakkuus ainakin antaisi aihetta jatkotutkimukselle. Samoin perustein myös roottorin leveyden vaikutusta tulisi tutkia enemmän. Tässä tutkimuksessa roottoripalat oli työstetty jo ennalta valmiiksi portaan korkeuden tarkasteluun käytettyä lukuun ottamatta. Jatkossa olisi kuitenkin tärkeää leventää esimerkiksi viidessä portaassa myös muita, toimivammaksi havaittuja palamalleja ja löytää siten toimivin palaleveys.

109 Lähempää tarkastelua jatkossa vaatisi mielestäni optimaalinen portaan korkeus tyypin 14 roottorille. Oliko 4 mm pudotus paras, vai olisiko lisätyöstämisellä saatu vielä kapasiteettia parannettua? Samaa olisi voitu kokeilla myös toiselle kahden parhaan roottorin joukossa olleelle roottorille 6. Olisiko tässä tapauksessa päästy korkeampaan kapasiteettiin, kuin roottoreilla 19 ja 20? Ei liene mahdotonta valmistaa tulevaisuudessa roottoria, jonka palojen portaan korkeus on säädeltävissä olosuhteisiin nähden optimaaliseksi painelajittelun aikana. Entä mihin pystyisi peräkkäin kaksinkertaisesti porrastettu roottori? Roottoripalan muodon vaikutus osoittautui ristiriitaiseksi ja mahdollisen paremmuuden selvittämiseen olisi tarvittu laajempaa sakeusskaalaa ja suurempaa tutkimusaineistoa. Tutkittujen keulan muotojen paremmuudesta ei voida tehdä selvää johtopäätöstä. Jollain roottorilla muodon 2 käyttäminen parantaa kapasiteettia ja toisella roottorilla tapahtuu päinvastoin. Muotoilua kannattanee kuitenkin käytännössä kokeilla, sillä vaikutus on kuitenkin olemassa ja mittausten perusteella se vieläpä kasvaa sakeutta nostettaessa. Kuten jo kappaleissa 12.1 ja 13.2 todettiin, roottoripalojen lukumäärällä vaikuttaisi olevan sakeudesta riippuva optimilukumäärä. Oletettavasti roottorin kehänopeuden kasvattamisella on tiettyyn rajaan asti hieman samankaltainen vaikutus kuin palojen lukumäärän lisäämisellä. Olisiko tavoitesakeudelle optimaalisen palalukumäärän löytäminen kuitenkin energiatehokkaampaa? Oletettavasti kuuden palan roottori olisi herännyt eloon sakeutta nostettaessa, vaikka tätä ei saatukaan todettua työn rajauksesta johtuen. Olisikin kiinnostavaa tutkia jatkossa olisiko näin todella käynyt. Lopuksi jatkotutkimusaiheina esitetään roskanlaskenta-analyysiä työssä valmistetuille arkeille, koska näin saataisiin vertailupohjaa kapasiteetin ohella roottoreiden erotustehokkuuksille. Tässä tutkimuksessa paineanturilla kerättiin paljon tietoa erilaisten roottorien painekuvaajista. Kuvaajat on esitelty liitteessä neljä ja niiden tarkempi analysointi voisi syventää tietämystä roottorin vaikutuksesta sulpun läpivirtauskapasiteettiin sihtipinnalla.

110 LÄHDELUETTELO 1. Seppälä, M.J. (ed.), Paperimassan valmistus, Kemiallinen metsäteollisuus 1, Gummerus Kirjapaino Oy, Saarijärvi, 2002, s. 112 120 2. Jokinen, H., Screening and cleaning of pulp a study to the parameters affecting separation, Väitöskirja, Oulun Yliopisto, Prosessi- ja ympäristötekniikan osasto, Oulu, 2007, 102 s. 3. Krotscheck, A.W., Pulp Screening, Cleaning and Fractionation, Handbook of Pulp, Sixta, H. (ed.), Straus GmbH, Mörlenbach 2006, s. 561 608 4. Gallagher, B.J., Pressure screening, TAPPI 2005 Improving screening and cleaning efficiencies short course, Orange Beach, Alabama, April 6-8, 2005, s. 39 41 5. Paul, S.T., Duffy G.G., Chen, X.D., Viscosity control as a new way to improve pressure screen performance, Tappi Journal, 83(2000)9, s. 61 6. Tienvieri, T., Lajittamon teoria, lajittelun toimintakriteerien määritys ja lajittelutuloksen arvostelu, 1985, INSKO, Julkaisu 60 85, Kemiallisen massan lajittelu, 21 s. 7. VTT Tuotteet ja tuotanto, Prowledge Oy, KnowPap 13.0 - Paperitekniikan ja automaation oppimisympäristö, [LTY: n Intranetissä], [Viitattu 9.2.2016], Saatavissa: Intranet LTY:n sisäisessä käytössä, vaatii käyttäjätunnuksen 8. Manner, H., Paperitekniikan aineopintojakso, Luentokalvot, Mekaanisen massan valkaisu ja lajittelu, 2007, 44 s. 9. Harju, P., Sellun jälkilajittelun kehittäminen, Diplomityö, LTKK, Kemiantekniikan osasto, Lappeenranta, 2002, 95 s. 10. Pikka, O., Painelajittimet, 1985, INSKO, Julkaisu 60 85, Kemiallisen massan lajittelu, 51 s. 11. Tieteen kansallinen termipankki (TTP) [tietokanta], [Viitattu 29.7.2016], Saatavilla http://tieteentermipankki.fi/wiki/nimitys:höytälöityminen 12. Laine A., Pikka, O., Simola, M., A revolution in pulp screening recent experiences, Paperi ja Puu Paper and Timber, 77(1995)5, s. 295 296 13. Ämmälä, A., Fractionation of thermomechanical pulp in pressure screening. An experimental study on the classification of fibres with slotted screen plates, Väitöskirja, Oulun Yliopisto, Prosessi- ja ympäristötekniikan osasto, Oulu, 2001, 102 s.

111 14. Schauman, H.-C., The effect of rotor piece characteristics on pressure screen performance, Master s Thesis, LUT, Department of Chemical Technology, Lappeenranta, 2000, 70 s. 15. Lappalainen, J.T.J., Paperin- ja kartonginvalmistusprosessien mallinnus ja dynaaminen reaaliaikainen simulointi, Espoo 2004, Otamedia Oy, VTT Tuotteet ja tuotanto, VTT Publications 518, 144 s. 16. Gooding, R., Olson, J.A., Roberts, N., Parameters for assessing fiber fractionation and their application to screen rotor effects, 22 nd International Mechanical Pulping Conference, Helsinki, June 4-7, 2001 17. Olson, J., Allison, B., Roberts, N., Fibre length fractionation caused by pulp screening. Smooth-hole screen plates, Journal of Pulp and Paper Science, 26(2000)1, s. 12 16 18. Duffy, G., Measurements, mechanisms and models: Some important insights into the mechanisms of flow of fibre suspensions, Annual transactions of the Nordic Rheology Society, 14(2006), s. 19 31 19. Olson, J.A., Fibre length fractionation caused by pulp screening, slotted screen plates, Journal of Pulp and Paper Science, 27(2001)8, s. 255 261 20. Ämmälä, A., Dahl, O., Kuopanportti, H., Niinimäki, J., The role of back flow in an axially fed pressure screen, Paperi ja Puu Paper and Timber, 81(1999)3, s. 210 215. 21. Jokinen, H., Ämmälä, A., Niinimäki, J., Virtanen, J.A., Lindroos, K., Effect of bar geometry on screen plate performance A Laboratory study on pressure screening, Nordic Pulp & Paper, 21(2006)4, s. 451 459 22. Friesen, T., Bourdet, N., Tuomela, P., Allison, B., Olson, J.A., Pressure screen system simulation for optimal fractionation, Pulp & Paper Canada, 104(2003)4, T94 99 23. Leislahti, J., Kemiallisten massojen lajittelu, Puumassan valmistus, Suomen Paperi-insinöörien Yhdistyksen oppi- ja käsikirja II osa 1, 2. painos, Oy Turun Sanomat, Turku, 1983, s. 707 777 24. Häggblom-Ahnger, U., Komulainen, P., Paperin ja kartongin valmistus, Kemiallinen metsäteollisuus 2, Gummerus Kirjapaino Oy, Jyväskylä 2003, s. 31, s. 128 25. Varhimo, A., Sulfaattisellun epäpuhtaudet ja niiden analyysimenetelmät, 1985, INSKO, Julkaisu 60 85, Kemiallisen massan lajittelu, 14 s. 26. Davis, R.M., Carboxymethylcellulose, Coatings Technology Handbook, 3. pianos, Tracton, A.A., CRC Press, 2005, s. 67.1 67.4

112 27. Ketola, H., Andersson, T., Dry-strenght additives, Papermaking chemistry, Papermaking Science and Technology, Book 4, Neimo, L. (ed.), Fapet Oy, Jyväskylä, 1999, s. 268 287 28. Riistama, K. (ed.), Laitinen, J. (ed.), Vuori, M. (ed.), Suomen kemianteollisuus, Chemas Oy, Tampere, 2003, s. 129 29. Biesterfeld Silcom [kotisivu], [Viitattu 20.2.2016], Saatavilla http://www.bisi.cz/cmsres.axd/get/cms$7cvwrhc3usvqgzxkkf96gi$2bchnr XcTq$2BOUz0Xj7EmggLlJILTc$2BnjT05VW4kCumkdM 30. Jokinen, H.M., Niinimäki, J., Ämmälä, A.J., The effect of an anionic polymer additive on fractionation of paper pulp, Appita Journal, 59(2006)6, s. 459-464 31. Wakelin, R.F., Paul, S.T., Effects of some process variables on screen fractionator performance, Appita Journal, 54(2001)4, s. 357 363 32. Julien Saint Amand, F., Perrin, B., Delagoutte, T., Gooding, R., Huovinen, A., Heederik, P., Pahl, A., Haar, W., Gonera, H., Dabrowski, J., Mik, T., Hamann, L., Cordier, O., Asendrych, D., Favre-Marinet, M., Optimisation of screening and cleaning technology to control deinking pulp cleanliness, October 2005, CTP AFT ADJ ICP PTS LEGI, ScreenClean Final technical report, 182 s. 33. Paul, S.T., Duffy G.G., Chen, X.D., New insights into the flow of pulp suspensions, Solutions!, 1(2001)1, s. 94 34. Gustafsson, H., Surakka, J., Huuskonen, J., Lankinen, M., Matula, J., Massan puhdistus ja ilmanpoisto, Paperin valmistus, Suomen Paperi-insinöörien Yhdistyksen oppi- ja käsikirja III osa 1, 2. painos, Oy Turun Sanomat, Turku, 1983, s. 497 524 35. Ämmälä, A., Rautjärvi, H., Niinimäki, J., Effect on entrained air on the performance of a pressure screen, Tappi Journal, 83(2000)9, s. 62 76 36. Stoor, T., Air in pulp and papermaking processes, Väitöskirja, Oulun Yliopisto, Prosessi- ja ympäristötekniikan osasto, Oulu, 2006, 68 s. 37. Kokkonen, K., Kuoha- ja ilmaongelmat sellunvalmistuksessa, 1985, INSKO, Julkaisu 60 85, Kemiallisen massan lajittelu, 23 s. 38. Bennington, C.P.J., Mixing gases into medium-consistency pulp suspensions using rotary devices, Tappi Journal, 76(1993)7, s. 77 86 39. Heindel, T.J., A Review of Gas Flows in Fiber Suspensions, 2003 TAPPI Spring Technical Conference, Chicago, May 11-15, 2003

113 40. McCabe, W.L., Smith, J.C., Harriot, P., Unit operations of chemical engineering, 7. painos, McGraw-Hill, Singapore, 2005, 1140 s. 41. Turku, K., LUT:n Kuitu- ja paperitekniikan laboratorion massa- ja arkkitestausohjeita, LTY, Kemiantekniikan laitos, Kuitu- ja paperitekniikan laboratorio, Aalef Oy, Lappeenranta, 2009, 58 s. 42. Myyryläinen, J., Sulpun läpivirtauskapasitekniikka sihtipinnalla, Fiber and Paper Technology; Personal Assignment, LTY, LUT Kemiantekniikka, Kuitu- ja paperitekniikan osasto, 2015, 72 s. 43. Lorentzen & Wettre Group [kotisivu], [Viitattu 2.5.2016], Saatavilla http://l-w.com/produkt/lw-csf-tester/ 44. Nyström, L., PROSMAL prosessien kokeellisten mallien kehittämisympäristö, PC/DOS version ohjeet, Lappeenrannan teknillinen yliopisto, 1994 45. Shanghai 17 [nettimyyntikatalogi], [Viitattu 2.5.2016], Saatavilla http://www.shanghai17.com/uploads/products/20081007104315.jpg 46. Mankki, A., Lajittumisen dynamiikka epäpuhtauksien ja kuitujen painelajittelussa, Diplomityö, LTY, Kemiantekniikan osasto, Lappeenranta, 2007, 97 s. 47. Kiero, S., Painelajittimen toimintasakeuden nostaminen havupuusellun lajittelussa, Diplomityö, LTY, Kemiantekniikan osasto, Lappeenranta, 2007, 78 s. 48. Kauranne, T., Modelling methodology in process engineering, Luentokalvot, Regression models, 2010, 102 s.

LIITTEET Liite 1 Liite 2 Liite 3 Liite 4 Liite 5 Liite 6 Liite 7 Liite 8 Liite 9 Liite 10 Koesuunnitelma Mittaustulokset Massan ominaisuuksia Painekuvaajat Mallinnustaulukko Mallinnustulokset Toistettavuus LabView Signal Express ajopohjat Lajitinsimulaattorin ajo-ohjeet Arkkien neliömassat

ANDRITZ OY KF P. HARJU Liite 1, 1(2) KUVAUS Andritz Oy on kehittänyt painelajittelua simuloivan koelaitteen, jossa voidaan systemaattisesti tutkia painelajittelun perustapahtumia sihtiroottori-kohtaamispinnalla. Työssä kartoitetaan painelajittimen rakenne- ja prosessiparametrien muutoksen vaikutus sihdin läpivirtauskapasiteettiin. KOESUUNNITELMA Ajetaan neliötuotantokäyrät: sulppupanoksia eri sakeuksissa eri prosessiarvoilla. Palan muodon, palatapahtumien lukumäärän vaikutus. Rakonopeuden, sakeuden ja tuotannon yhteys. Sakeus ilmiönä sihtipinnalla. KOE NO ROOTTORI SAKEUS ADMT/d/m2 1 1 2,5 200 2 2 3,5 250 3 3 300 4 4 350 5 5 400 6 6 max 7 7 8 8 9 9 10 10 11 11 12 12 13 13 14 14 15 15 16 16 17 17 18 18 19 19 20 20 OHJEET: ajetaan kehänopeudella 22 m/s, käytetään AW489 0.2 mm sihtiä, käytetään noin 15 % massarejektisuhdetta eli Rv:tä 13 %. Asetellaan kullakin syöttösakeustasolla oma kcr taulukon mukaisesti Asetellusta sulppuerästä (sakeus ja roskajakauma - lisätään soj oppien mukaan (TEE ARVIO KULUTUKSESTA) otetaan määritellyistä koeajopisteistä aksepti- ja rejektisakeusnäytteet ja tehdään arkkit 4 kpl:tta syötöstä akseptiin. Seurataan säännöllisesti syöttösakeutta.

Liite 1, 2(2) näytteet otetaan neliötuotantotasoilla 250 ja 400 (tai/lisäksi ajettavissa olevalla ylimmällä tasolla) 2,5 % sakeudessa ajetaan kaikki roottorit, päätetään myöhemmin muotoiltavat palat keulan osalta. Valitaan palat, jotka ajetaan korkeammissa sakeuksissa näiden ajojen perusteella. kunkin roottoriajon lopuksi tiputetaan tuotanto 250 ja suljetaan rejekti kokonaan - kello käymään kauanko kestää tukkoon meno. Jos ei 3 min tukkoon, avataan akseptia kunnes laite menee tukkoon: kellotetaan tukkoon meno tietyillä akseptilitroilla eli akseptivirtaus myös ko pisteessä ylös. Kerätään sähköinen data koeajopisteen tunnisteella (paineet, virtaukset, venymä yms.) KOEAJOPISTEET: Numeroidaan koeajopisteet koesuunnitelman mukaisesti ja käytetään niitä tunnisteina niin Excel:ssä kuin muissakin.

Liite 2, 1(5) Mittaustulokset Laskentakaavat: A1 0, 96 V A c A A1 A2 2 0,025 m P1 P 2 15 kw 100 % h P2 24 EOK d A c kcr c R F 1 Mittaus Syötön sakeustavoite Roottori Mittauspiste Neliötuotantotavoite Tilavuusvirtaus, syöttö Tilavuusvirtaus, aksepti Tilavuusvirtaus, rejekti Teho, mitattu Teho, laskettu Akseptikapasiteetti Akseptikapasiteetti Energian ominaiskulutus Sakeus, syöttö, ka. Sakeus, aksepti Sakeus, rejekti Rejektin sakeutumiskerroin Paine, syöttö Paine, aksepti Paine, radiaalinen mt c rt mp nt VF VA VR P1 P2 A1 A2 EOK cf ca cr kcr pf pa prad % ADMT/d/m 2 l/s l/s l/s % kw ADMT/d ADMT/ d/m 2 kwh/ ADMT % % % - bar bar bar 2,5 1 0 1,10 0,0 1,1 36,12 5,42 2,48 111 2,5 1 1 200 2,40 2,15 0,25 36,21 5,43 2,48 2,12 1,91 112 2,5 1 2 250 3,04 2,67 0,37 35,44 5,32 5,77 230,77 22,11 2,48 2,25 2,99 1,21 1,92 1,68 113 2,5 1 3 300 3,60 3,14 0,45 35,22 5,28 2,48 1,74 1,41 116 2,5 1 6 Max. 3,69 3,20 0,49 34,29 5,14 7,19 287,70 17,16 2,48 2,34 2,78 1,12 1,91 1,61 117 2,5 1 7 Dum. var. 3,20 3,2 0,0 2,48 2,5 1 8 1,10 0,0 1,1 32,57 4,89 2,48 2,5 2 0 1,04 0,00 1,05 33,71 5,06 2,50 1,96 1,93 121 2,5 2 1 200 2,49 2,20 0,29 34,24 5,14 2,50 2,01 1,79 126 2,5 2 6 Max. 2,73 2,38 0,35 32,91 4,94 5,47 218,60 21,68 2,50 2,39 2,92 1,17 1,91 1,60 127 2,5 2 7 Dum. var. 2,60 2,6 0,0 2,50 2,5 2 8 1,10 0,0 1,1 31,55 4,73 2,50 2,5 3 0 1,10 0,0 1,1 38,42 5,76 2,48 131 2,5 3 1 200 2,49 2,18 0,31 38,83 5,82 2,48 2,19 2,01 136 2,5 3 6 Max. 2,93 2,53 0,40 37,64 5,65 5,63 225,31 24,06 2,48 2,32 2,99 1,20 2,15 1,88 137 2,5 3 7 Dum. var. 2,40 2,4 0,0 2,48 2,5 3 8 1,10 0,0 1,1 34,17 5,13 2,48 2,5 4 0 1,10 0,0 1,1 34,49 5,17 2,45 141 2,5 4 1 200 2,52 2,23 0,30 34,44 5,17 2,45 2,10 1,88 146 2,5 4 6 Max. 2,74 2,37 0,37 33,86 5,08 5,20 207,98 23,44 2,45 2,28 2,87 1,17 2,05 1,79 147 2,5 4 7 Dum. var. 2,60 2,6 0,0 2,45 2,5 4 8 1,10 0,0 1,1 31,83 4,77 2,45 2,5 6 0 1,09-0,01 1,10 46,82 7,02 2,54 2,02 2,00 161 2,5 6 1 200 2,47 2,15 0,32 47,15 7,07 2,54 1,66 1,44 162 2,5 6 2 250 3,11 2,73 0,38 46,62 6,99 6,13 245,34 27,36 2,54 2,34 2,89 1,14 1,72 1,42 163 2,5 6 3 300 3,65 3,17 0,48 46,24 6,94 2,54 1,63 1,30 164 2,5 6 4 350 4,20 3,6 0,6 2,54 <1,5 167 2,5 6 7 Dum. var. >3.8 0,0 2,54

Liite 2, 2(5) mt c rt mp nt VF VA VR P1 P2 A1 A2 EOK cf ca cr kcr pf pa prad % ADMT/d/m 2 l/s l/s l/s % kw ADMT/d ADMT/ d/m 2 kwh/ ADMT % % % - bar bar bar 2,5 6 8 1,10 0,0 1,1 44,21 6,63 2,54 2,5 6 0 II 1,10 0,0 1,1 47,38 7,11 2,46 161 II 2,5 6 1 II 200 2,53 2,25 0,28 48,21 7,23 2,46 1,92 1,72 162 II 2,5 6 2 II 250 3,05 2,71 0,34 47,72 7,16 5,68 227,18 30,25 2,46 2,18 3,23 1,31 1,86 1,65 163 II 2,5 6 3 II 300 3,67 3,20 0,48 47,51 7,13 2,46 1,80 1,55 164 II 2,5 6 4 II 350 4,38 3,76 0,62 47,64 7,15 2,46 1,72 1,38 165 II 2,5 6 5 II 400 4,80 4,26 0,54 48,08 7,21 9,37 374,66 18,48 2,46 2,29 2,89 1,17 1,21 0,79 166 II 2,5 6 6 II Max. - - 2,46 167 II 2,5 6 7 II Dum. var. 4,30 4,3 0,0 2,46 2,5 6 8 II 1,10 0,0 1,1 44,57 6,69 2,46 2,5 7 0 1,10 0,0 1,1 44,17 6,63 2,49 171 2,5 7 1 200 2,51 2,23 0,29 45,72 6,86 2,49 1,99 1,82 172 2,5 7 2 250 3,08 2,70 0,38 45,04 6,76 6,00 239,88 27,04 2,49 2,32 3,16 1,27 1,87 1,66 173 2,5 7 3 300 3,69 3,21 0,47 44,85 6,73 2,49 1,89 1,58 176 2,5 7 6 Max. 3,50 2,98 0,52 42,68 6,40 6,80 271,85 22,61 2,49 2,38 2,81 1,13 2,20 1,76 177 2,5 7 7 Dum. var. 3,30 3,3 0,0 2,49 2,5 7 8 1,10 0,0 1,1 39,82 5,97 2,49 2,5 8 0 1,10 0,0 1,1 36,73 5,51 2,51 186 2,5 8 6 Max. 2,35 2,00 0,35 37,13 5,57 4,39 175,73 30,43 2,51 2,29 3,22 1,29 1,93 1,72 187 2,5 8 7 Dum. var. 2,00 2,0 0,0 2,51 2,5 8 8 1,10 0,0 1,1 35,75 5,36 2,51 2,5 9 0 1,10 0,0 1,1 37,68 5,65 2,51 191 2,5 9 1 200 2,51 2,19 0,32 38,81 5,82 2,51 2,14 1,91 196 2,5 9 6 Max. 2,57 2,27 0,30 36,84 5,53 5,06 202,43 26,21 2,51 2,32 3,09 1,23 2,12 1,83 197 2,5 9 7 Dum. var. 2,40 2,4 0,0 2,51 2,5 9 8 1,10 0,0 1,1 35,07 5,26 2,51 2,5 10 0 1,15-0,01 1,16 38,73 5,81 2,51 1,99 1,98 0,63 1101 2,5 10 1 200 2,53 2,17 0,36 39,52 5,93 2,51 1,97 1,71 0,62 1106 2,5 10 6 Max. 2,60 2,21 0,39 38,80 5,82 4,92 196,75 28,40 2,51 2,32 3,03 1,21 1,97 1,67 0,61 1107 2,5 10 7 Dum. var. 2,00 2,0 0,0 2,51 2,5 10 8 1,10 0,0 1,1 37,37 5,61 2,51 2,5 11 0 1,11 0,00 1,12 39,44 5,92 2,52 1,95 1,95 0,63 1111 2,5 11 1 200 2,44 2,16 0,29 40,53 6,08 2,52 1,99 1,75 0,63 1112 2,5 11 2 250 3,07 2,69 0,38 40,34 6,05 6,01 240,39 24,16 2,52 2,33 2,98 1,18 1,95 1,64 0,62 1113 2,5 11 3 300 3,66 3,19 0,48 40,32 6,05 2,52 1,91 1,46 0,61 1116 2,5 11 6 Max. 3,65 3,17 0,48 39,77 5,97 7,21 288,54 19,85 2,52 2,37 2,70 1,07 1,91 1,46 0,61 1117 2,5 11 7 Dum. var. 3,40 3,4 0,0 2,52 2,5 11 8 1,10 0,0 1,1 37,52 5,63 2,52 2,5 12 0 1,07 0,00 1,07 36,99 5,55 2,50 1,88 1,88 0,60 1121 2,5 12 1 200 2,50 2,21 0,29 37,29 5,59 2,50 2,04 1,77 0,63 1126 2,5 12 6 Max. 2,79 2,41 0,39 37,31 5,60 5,37 214,76 25,02 2,50 2,32 2,79 1,12 2,05 1,75 0,64 1127 2,5 12 7 Dum. var. 2,30 2,3 0,0 2,50 2,5 12 8 1,10 0,0 1,1 34,97 5,25 2,50 2,5 13 0 1,10 0,00 1,10 39,98 6,00 2,46 1,97 1,94 0,64 1131 2,5 13 1 200 2,52 2,21 0,31 41,16 6,17 2,46 1,95 1,70 0,62 1132 2,5 13 2 250 3,09 2,69 0,40 40,97 6,15 5,64 225,78 26,13 2,46 2,18 2,95 1,20 1,99 1,69 0,63 1133 2,5 13 3 300 3,69 3,21 0,48 41,21 6,18 2,46 1,88 1,54 0,61 1136 2,5 13 6 Max. 4,02 3,43 0,59 41,19 6,18 7,54 301,53 19,67 2,46 2,29 2,70 1,10 2,01 1,60 0,64 1137 2,5 13 7 Dum. var. 3,70 3,7 0,0 2,46 2,5 13 8 1,10 0,0 1,1 39,55 5,93 2,46 2,5 14 0 1,07-0,01 1,07 42,16 6,32 2,49 1,81 1,84 0,60 1141 2,5 14 1 200 2,45 2,22 0,24 43,15 6,47 2,49 2,05 1,82 0,66 1142 2,5 14 2 250 3,18 2,72 0,46 43,33 6,50 6,11 244,59 25,51 2,49 2,35 3,11 1,24 1,96 1,68 0,63 1143 2,5 14 3 300 3,77 3,25 0,52 43,21 6,48 2,49 1,82 1,48 0,59 1144 2,5 14 4 350 4,38 3,76 0,61 43,33 6,50 2,49 1,96 1,43 0,62 1146 2,5 14 6 Max. 4,26 3,68 0,58 42,64 6,40 8,24 329,74 18,62 2,49 2,33 2,78 1,12 2,01 1,57 0,65 1147 2,5 14 7 Dum. var. 3,80 3,8 0,0 2,49 2,5 14 8 1,10 0,0 1,1 40,71 6,11 2,49 2,5 15 0 1,07-0,01 1,08 41,53 6,23 2,58 2,07 2,06 0,67 1151 2,5 15 1 200 2,52 2,24 0,28 42,84 6,43 2,58 2,02 1,78 0,64 1152 2,5 15 2 250 3,12 2,71 0,41 42,33 6,35 6,25 249,86 24,40 2,58 2,40 2,93 1,14 2,09 1,76 0,65 1153 2,5 15 3 300 3,64 3,16 0,48 42,32 6,35 2,58 1,99 1,65 0,63 1156 2,5 15 6 Max. 3,95 3,46 0,49 41,71 6,26 7,93 317,39 18,92 2,58 2,39 2,76 1,07 2,10 1,62 0,66 1157 2,5 15 7 Dum. var. 3,30 3,3 0,0 2,58 2,5 15 8 1,10 0,0 1,1 39,95 5,99 2,58 2,5 16 0 1,03 0,01 1,03 36,92 5,54 2,51 1,86 1,86 0,60 1166 2,5 16 6 Max. 2,29 2,01 0,29 37,13 5,57 4,41 176,37 30,32 2,51 2,29 3,19 1,27 2,02 1,76 0,64 1167 2,5 16 7 Dum. var. 1,90 1,9 0,0 2,51 2,5 16 8 1,10 0,0 1,1 35,97 5,40 2,51 2,5 5 0 1,12 0,00 1,12 34,83 5,22 2,55 2,00 1,96 0,63

Liite 2, 3(5) mt c rt mp nt VF VA VR P1 P2 A1 A2 EOK cf ca cr kcr pf pa prad % ADMT/d/m 2 l/s l/s l/s % kw ADMT/d ADMT/ d/m 2 kwh/ ADMT % % % - bar bar bar 156 2,5 5 6 Max. 2,32 2,04 0,28 34,52 5,18 4,78 191,02 26,02 2,55 2,44 2,96 1,16 2,00 1,68 0,63 157 2,5 5 7 Dum. var. 2,00 2,0 0,0 2,55 2,5 5 8 1,10 0,0 1,1 33,35 5,00 2,55 2,5 17 0 1,15 0,01 1,14 42,02 6,30 2,50 1,99 2,00 0,65 1176 2,5 17 6 Max. 2,24 2,01 0,24 42,53 6,38 4,53 181,17 33,80 2,50 2,35 3,01 1,20 2,03 1,78 0,64 1177 2,5 17 7 Dum. var. 2,00 2,0 0,0 2,50 2,5 17 8 1,10 0,0 1,1 40,54 6,08 2,50 2,5 18 0 1,10 0,01 1,09 45,33 6,80 2,48 2,08 2,07 0,68 1186 2,5 18 6 Max. 1,70 1,53 0,16 47,01 7,05 3,41 136,24 49,69 2,48 2,31 3,16 1,27 1,98 1,81 0,64 1187 2,5 18 7 Dum. var. 1,50 1,5 0,0 2,48 2,5 18 8 1,10 0,0 1,1 45,42 6,81 2,48 4,0 1 0 1,17 0,01 1,17 39,82 5,97 4,07 1,99 1,99 0,63 316 4,0 1 6 Max. 1,47 1,26 0,21 44,45 6,67 4,37 174,95 36,59 4,07 3,61 5,05 1,24 1,89 1,47 0,59 317 4,0 1 7 Dum. var. 0,90 0,9 0,0 4,07 4,0 1 8 1,10 0,0 1,1 36,37 5,46 4,07 3,5 2 0 1,16 0,00 1,17 34,99 5,25 3,49 2,02 1,97 0,63 221 3,5 2 1 200 1,82 1,56 0,27 36,65 5,50 3,49 2,17 1,93 0,67 222 3,5 2 2 250 (Max.) 2,42 2,06 0,36 36,15 5,42 6,35 254,16 20,48 3,49 3,22 3,75 1,07 2,07 1,78 0,64 226 3,5 2 6 Max. 2,40 2,0 0,4 3,49 227 3,5 2 7 Dum. var. 1,70 1,7 0,0 3,49 3,5 2 8 1,10 0,0 1,1 33,81 5,07 3,49 3,5 1 0 1,12-0,01 1,13 38,73 5,81 3,51 2,01 2,01 0,64 211 3,5 1 1 200 1,85 1,58 0,27 39,72 5,96 3,51 2,02 1,74 0,63 212 3,5 1 2 250 (Max.) 2,38 2,00 0,38 38,69 5,80 6,31 252,28 22,08 3,51 3,28 3,76 1,07 2,06 1,58 0,64 216 3,5 1 6 Max. 2,40 2,0 0,4 3,51 217 3,5 1 7 Dum. var. 1,90 1,9 0,0 3,51 3,5 1 8 1,10 0,0 1,1 35,39 5,31 3,51 3,5 3 0 1,13 0,01 1,12 39,04 5,86 3,54 2,03 2,00 0,65 236 3,5 3 6 Max. 1,24 1,01 0,23 43,91 6,59 2,83 113,09 55,91 3,54 2,92 4,70 1,33 1,95 1,73 0,60 237 3,5 3 7 Dum. var. 0,70 0,7 0,0 3,54 3,5 3 8 1,10 0,0 1,1 37,59 5,64 3,54 3,5 4 0 1,10 0,01 1,09 34,31 5,15 3,59 1,95 1,96 0,62 241 3,5 4 1 200 1,87 1,58 0,29 37,47 5,62 3,59 1,93 1,74 0,61 242 3,5 4 2 250 (Max.) 2,37 1,97 0,40 35,64 5,35 6,36 254,39 20,17 3,59 3,36 3,99 1,11 1,99 1,64 0,62 246 3,5 4 6 Max. 2,40 2,0 0,4 3,59 247 3,5 4 7 Dum. var. 1,60 1,6 0,0 3,59 3,5 4 8 1,10 0,0 1,1 32,44 4,87 3,59 3,5 6 0 1,08-0,01 1,09 46,61 6,99 3,52 2,04 2,01 0,65 261 3,5 6 1 200 1,86 1,58 0,28 50,15 7,52 3,52 2,01 1,77 0,63 262 3,5 6 2 250 2,41 1,99 0,41 48,82 7,32 6,06 242,26 29,02 3,52 3,17 4,57 1,30 1,96 1,71 0,62 263 3,5 6 3 300 2,78 2,39 0,39 48,07 7,21 3,52 2,03 1,68 0,62 264 3,5 6 4 350 3,33 2,83 0,50 47,72 7,16 3,52 2,00 1,66 0,63 266 3,5 6 6 Max. 3,40 2,90 0,50 47,57 7,14 8,94 357,49 19,16 3,52 3,21 4,26 1,21 2,01 1,55 0,63 267 3,5 6 7 Dum. var. 2,60 2,6 0,0 3,52 3,5 6 8 1,10 0,0 1,1 45,13 6,77 3,52 3,5 7 0 1,06-0,01 1,07 44,31 6,65 3,51 2,02 2,00 0,65 271 3,5 7 1 200 1,87 1,55 0,32 46,43 6,96 3,51 2,03 1,72 0,65 272 3,5 7 2 250 2,37 1,96 0,42 45,89 6,88 5,99 239,72 27,57 3,51 3,19 4,13 1,18 2,09 1,76 0,67 273 3,5 7 3 300 2,76 2,37 0,39 45,15 6,77 3,51 2,05 1,60 0,65 276 3,5 7 6 Max. 2,70 2,33 0,37 44,39 6,66 7,26 290,53 22,00 3,51 3,25 4,09 1,17 2,07 1,66 0,66 277 3,5 7 7 Dum. var. 2,30 2,3 0,0 3,51 3,5 7 8 1,10 0,0 1,1 41,57 6,24 3,51 3,5 8 0 1,10 0,01 1,09 35,49 5,32 3,49 2,09 2,07 0,65 286 3,5 8 6 Max. 1,39 1,19 0,19 36,45 5,47 3,72 148,89 35,25 3,49 3,25 4,17 1,20 1,94 1,74 0,60 287 3,5 8 7 Dum. var. 0,70 0,7 0,0 3,49 3,5 8 8 1,10 0,0 1,1 34,99 5,25 3,49 3,5 9 0 1,09-0,01 1,10 39,10 5,87 3,56 2,03 1,99 0,64 296 3,5 9 6 Max. 1,35 1,19 0,16 45,33 6,80 3,07 122,78 53,16 3,56 2,69 4,46 1,25 2,10 1,92 0,67 297 3,5 9 7 Dum. var. 0,80 0,8 0,0 3,56 3,5 9 8 1,10 0,0 1,1 38,15 5,72 3,56 3,5 10 0 1,11 0,00 1,11 37,73 5,66 3,51 2,06 2,03 0,65 2106 3,5 10 6 Max. 1,40 1,18 0,22 44,54 6,68 3,00 119,86 53,51 3,51 2,66 4,42 1,26 2,02 1,83 0,63 2107 3,5 10 7 Dum. var. 0,80 0,8 0,0 3,51 3,5 10 8 1,10 0,0 1,1 36,52 5,48 3,51 3,5 11 0 1,10 0,0 1,1 40,32 6,05 3,47 2111 3,5 11 1 200 1,90 1,6 0,3 45,28 6,79 3,47 2112 3,5 11 2 250 2,40 2,0 0,4 43,42 6,51 6,04 241,69 25,87 3,47 3,15 3,92 1,13 2113 3,5 11 3 300 2,80 2,4 0,4 42,68 6,40 3,47 2116 3,5 11 6 Max. 3,10 2,6 0,5 41,22 6,18 7,96 318,31 18,65 3,47 3,19 3,97 1,14 2117 3,5 11 7 Dum. var. 2,70 2,7 0,0 3,47

Liite 2, 4(5) mt c rt mp nt VF VA VR P1 P2 A1 A2 EOK cf ca cr kcr pf pa prad % ADMT/d/m 2 l/s l/s l/s % kw ADMT/d ADMT/ d/m 2 kwh/ ADMT % % % - bar bar bar 3,5 11 8 1,10 0,0 1,1 38,97 5,85 3,47 3,5 11 0 II 1,18 0,00 1,18 39,78 5,97 3,47 2,08 2,08 0,67 2111 II 3,5 11 1 II 200 1,91 1,56 0,35 43,43 6,51 3,47 2,04 1,70 0,64 2112 II 3,5 11 2 II 250 2,35 1,99 0,36 42,11 6,32 6,11 244,52 24,80 3,47 3,19 3,81 1,10 2,00 1,68 0,64 2113 II 3,5 11 3 II 300 2,80 2,42 0,38 41,33 6,20 3,47 1,99 1,57 0,63 2116 II 3,5 11 6 II Max. 3,11 2,65 0,46 40,81 6,12 8,16 326,26 18,01 3,47 3,21 3,82 1,10 1,97 1,51 0,62 2117 II 3,5 11 7 II Dum. var. 2,60 2,6 0,0 3,47 3,5 11 8 II 1,10 0,0 1,1 38,61 5,79 3,47 3,5 12 0 0,98 0,02 0,96 35,35 5,30 3,49 1,77 1,78 0,56 2121 3,5 12 1 200 1,89 1,60 0,28 37,55 5,63 3,49 2,02 1,73 0,64 2126 3,5 12 6 Max. 2,20 1,89 0,31 36,54 5,48 5,75 229,95 22,88 3,49 3,17 3,75 1,07 2,11 1,73 0,66 2127 3,5 12 7 Dum. var. 1,50 1,5 0,0 3,49 3,5 12 8 1,10 0,0 1,1 34,27 5,14 3,49 3,5 13 0 1,04-0,01 1,05 42,44 6,37 3,47 1,98 1,98 0,64 2131 3,5 13 1 200 1,86 1,56 0,30 46,14 6,92 3,47 2,05 1,76 0,66 2132 3,5 13 2 250 2,41 2,04 0,37 44,76 6,71 6,30 251,82 25,60 3,47 3,22 3,69 1,06 2,13 1,75 0,67 2136 3,5 13 6 Max. 2,60 2,23 0,37 43,75 6,56 6,81 272,57 23,11 3,47 3,18 3,88 1,12 2,04 1,63 0,66 2137 3,5 13 7 Dum. var. 1,60 1,6 0,0 3,47 3,5 13 8 1,10 0,0 1,1 40,02 6,00 3,47 3,5 14 0 1,12 0,00 1,12 45,23 6,78 3,46 2,03 2,02 0,67 2141 3,5 14 1 200 1,85 1,59 0,25 48,79 7,32 3,46 2,04 1,72 0,66 2142 3,5 14 2 250 2,40 2,00 0,40 47,13 7,07 6,08 243,33 27,89 3,46 3,17 3,95 1,14 2,02 1,76 0,65 2143 3,5 14 3 300 2,82 2,42 0,40 46,54 6,98 3,46 2,06 1,69 0,66 2144 3,5 14 4 350 3,31 2,80 0,51 45,87 6,88 3,46 1,98 1,57 0,64 2146 3,5 14 6 Max. 3,39 2,87 0,52 45,15 6,77 8,72 348,70 18,65 3,46 3,16 3,93 1,13 2,08 1,62 0,66 2147 3,5 14 7 Dum. var. 2,70 2,7 0,0 3,46 3,5 14 8 1,10 0,0 1,1 43,38 6,51 3,46 3,5 15 0 1,07-0,02 1,09 42,48 6,37 3,47 2,07 2,05 0,66 2151 3,5 15 1 200 1,89 1,58 0,32 45,61 6,84 3,47 2,13 1,81 0,67 2152 3,5 15 2 250 2,45 2,04 0,41 44,47 6,67 6,16 246,25 26,00 3,47 3,14 3,84 1,11 2,04 1,71 0,65 2153 3,5 15 3 300 2,87 2,45 0,42 43,25 6,49 3,47 2,06 1,65 0,64 2156 3,5 15 6 Max. 3,17 2,70 0,47 42,53 6,38 8,44 337,69 18,14 3,47 3,26 3,87 1,11 2,01 1,55 0,64 2157 3,5 15 7 Dum. var. 2,60 2,6 0,0 3,47 3,5 15 8 1,10 0,0 1,1 39,58 5,94 3,47 3,5 16 0 1,10-0,01 1,10 38,58 5,79 3,49 2,00 2,00 0,64 2166 3,5 16 6 Max. 1,38 1,17 0,21 41,64 6,25 3,37 134,86 44,46 3,49 3,00 4,55 1,30 2,15 1,94 0,68 2167 3,5 16 7 Dum. var. 0,80 0,8 0,0 3,49 3,5 16 8 1,10 0,0 1,1 37,79 5,67 3,49 3,5 5 0 1,12 0,00 1,12 35,02 5,25 3,50 2,13 2,11 0,67 256 3,5 5 6 Max. 1,42 1,19 0,23 37,29 5,59 3,53 141,19 38,03 3,50 3,09 4,11 1,17 2,08 1,78 0,65 257 3,5 5 7 Dum. var. 0,60 0,6 0,0 3,50 3,5 5 8 1,10 0,0 1,1 34,55 5,18 3,50 3,5 17 0 1,13 0,00 1,14 40,54 6,08 3,43 2,06 2,04 0,67 2176 3,5 17 6 Max. 2,01 1,66 0,35 42,43 6,36 4,99 199,71 30,59 3,43 3,14 3,96 1,15 2,11 1,92 0,68 2177 3,5 17 7 Dum. var. 0,90 0,9 0,0 3,43 3,5 17 8 1,10 0,0 1,1 39,73 5,96 3,43 3,5 18 0 1,13-0,01 1,14 46,15 6,92 3,48 2,07 2,10 0,68 2186 3,5 18 6 Max. 1,31 1,12 0,19 47,73 7,16 3,33 133,07 51,65 3,48 3,10 4,07 1,17 2,16 2,04 0,69 2187 3,5 18 7 Dum. var. 0,80 0,8 0,0 3,48 3,5 18 8 1,10 0,0 1,1 44,03 6,60 3,48 Vesi 0 9 0,00 0,0 0,0 25,57 3,84 Vesi 0 9 II 0,00 0,00 0,00 25,33 3,80 2,00 2,01 0,63 Vesi 0 0 1,09-0,01 1,09 25,02 3,75 2,06 2,05 0,64 Vesi01 Vesi 0 1 1,92 1,60 0,32 25,15 3,77 2,08 2,05 0,65 Vesi 0 0 II 1,08 0,00 1,09 25,24 3,79 2,00 1,96 0,62 Vesi02 Vesi 0 2 2,41 1,99 0,42 25,31 3,80 2,01 1,93 0,62 Vesi03 Vesi 0 3 2,85 2,41 0,44 25,45 3,82 2,02 1,91 0,62 Vesi04 Vesi 0 4 3,32 2,80 0,51 25,50 3,83 1,95 1,85 0,60 Vesi05 Vesi 0 5 3,72 3,12 0,59 25,56 3,83 1,96 1,81 0,59 Vesi06 Vesi 0 6 3,81 3,23 0,58 25,58 3,84 1,90 1,76 0,58 Vesi 0 9III 0,00 0,00 0,00 25,57 3,84 2,05 2,05 0,64 3,5 0 0 1,10-0,01 1,11 22,79 3,42 3,51 2,10 0,86 0,64 201* 3,5 0 1* 1,61 0,00 1,61 22,60 3,39 3,51 1,99 0,13 0,61 202* 3,5 0 2* 2,05 0,00 2,04 22,22 3,33 3,51 2,02 0,23 0,61 203* 3,5 0 3* 2,40-0,01 2,41 22,24 3,34 3,51 2,05 0,23 0,61 204* 3,5 0 4* 2,74 0,00 2,75 22,43 3,36 3,51 2,02 0,22 0,61 205* 3,5 0 5* 3,01 0,01 3,00 22,27 3,34 3,51 2,06 0,23 0,62 3,5 0 0II* 1,11 0,01 1,10 21,45 3,22 3,51 2,08 0,28 0,64 201 II* 3,5 0 1II* 1,70-0,01 1,71 20,88 3,13 3,51 2,06 0,30 0,62

Liite 2, 5(5) mt c rt mp nt VF VA VR P1 P2 A1 A2 EOK cf ca cr kcr pf pa prad % ADMT/d/m 2 l/s l/s l/s % kw ADMT/d ADMT/ d/m 2 kwh/ ADMT % % % - bar bar bar 202 II* 3,5 0 2II* 1,93-0,01 1,94 20,79 3,12 3,51 2,06 0,26 0,62 203 II* 3,5 0 3II* 2,41 0,00 2,41 20,82 3,12 3,51 2,01 0,25 0,61 204 II* 3,5 0 4II* 2,81-0,01 2,82 20,65 3,10 3,51 2,05 0,23 0,61 205 II* 3,5 0 5II* 3,09 0,01 3,09 20,64 3,10 3,51 2,08 0,25 0,63 3,5 0 8II* 1,10 0,01 1,10 20,44 3,07 3,51 1,90 0,24 0,58 3,5 19 0 1,11 0,01 1,11 46,71 7,01 3,48 2,05 2,03 0,67 2191 3,5 19 1 200 1,91 1,59 0,32 49,53 7,43 3,48 2,02 1,71 0,66 2192 3,5 19 2 250 2,42 2,01 0,41 48,22 7,23 6,21 248,60 27,93 3,48 3,22 3,90 1,12 2,01 1,74 0,65 2193 3,5 19 3 300 2,84 2,42 0,42 47,33 7,10 3,48 2,01 1,67 0,65 2194 3,5 19 4 350 3,31 2,78 0,53 46,62 6,99 3,48 1,96 1,55 0,64 2196 3,5 19 6 Max. 3,44 2,91 0,53 46,31 6,95 9,13 365,36 18,25 3,48 3,27 3,94 1,13 1,97 1,52 0,63 2197 3,5 19 7 Dum. var. 2,70 2,7 0,0 3,48 3,5 19 8 1,10 0,0 1,1 44,82 6,72 3,48 2,5 19 0 1,08 0,00 1,08 43,93 6,59 2,51 2,04 2,02 0,68 1191 2,5 19 1 200 2,53 2,23 0,31 44,47 6,67 2,51 2,05 1,88 0,68 1192 2,5 19 2 250 3,09 2,70 0,40 44,37 6,66 6,11 244,51 26,13 2,51 2,36 2,90 1,16 2,08 1,78 0,67 1193 2,5 19 3 300 3,72 3,24 0,48 44,44 6,67 2,51 1,98 1,64 0,65 1194 2,5 19 4 350 4,38 3,76 0,61 44,15 6,62 2,51 2,14 1,72 0,70 1196 2,5 19 6 Max. 4,44 3,89 0,55 43,98 6,60 8,36 334,35 18,94 2,51 2,24 2,71 1,08 2,10 1,65 0,69 1197 2,5 19 7 Dum. var. 4,00 4,0 0,0 2,51 2,5 19 8 1,10 0,0 1,1 41,91 6,29 2,51 2,5 20 0 0,98-0,01 0,99 46,12 6,92 2,53 1,96 1,97 0,65 1201 2,5 20 1 200 2,52 2,21 0,31 47,50 7,13 2,53 2,05 1,84 0,67 1202 2,5 20 2 250 3,10 2,69 0,41 47,14 7,07 6,09 243,52 27,88 2,53 2,36 2,88 1,14 2,02 1,78 0,66 1203 2,5 20 3 300 3,71 3,19 0,52 47,11 7,07 2,53 2,02 1,70 0,66 1204 2,5 20 4 350 4,43 3,84 0,59 46,74 7,01 2,53 1,98 1,53 0,65 1206 2,5 20 6 Max. 4,43 3,80 0,63 45,28 6,79 8,69 347,59 18,76 2,53 2,38 2,69 1,06 1,99 1,46 0,64 1207 2,5 20 7 Dum. var. 4,00 4,0 0,0 2,53 2,5 20 8 1,10 0,0 1,1 43,08 6,46 2,53 3,5 20 0 1,13-0,01 1,14 45,88 6,88 3,53 2,05 2,05 0,68 2201 3,5 20 1 200 1,92 1,58 0,34 49,11 7,37 3,53 2,09 1,80 0,68 2202 3,5 20 2 250 2,35 1,97 0,38 48,24 7,24 6,13 245,28 28,32 3,53 3,24 3,84 1,09 2,11 1,83 0,69 2203 3,5 20 3 300 2,80 2,40 0,40 47,29 7,09 3,53 2,09 1,74 0,69 2204 3,5 20 4 350 3,26 2,81 0,45 46,88 7,03 3,53 2,07 1,66 0,68 2206 3,5 20 6 Max. 3,45 2,92 0,53 46,58 6,99 9,23 369,25 18,17 3,53 3,30 3,93 1,11 2,05 1,59 0,67 2207 3,5 20 7 Dum. var. 2,60 2,6 0,0 3,53 3,5 20 8 1,10 0,0 1,1 44,90 6,74 3,53 3,5 11 0 III 1,12 0,00 1,11 39,55 5,93 3,57 2,01 2,01 0,66 2111 III 3,5 11 1 III 200 1,85 1,59 0,27 42,33 6,35 3,57 2,12 1,83 0,69 2112 III 3,5 11 2 III 250 2,40 2,02 0,38 41,51 6,23 6,35 253,85 23,55 3,57 3,27 3,76 1,05 2,08 1,78 0,68 2113 III 3,5 11 3 III 300 2,80 2,40 0,40 40,82 6,12 3,57 2,08 1,75 0,67 2116 III 3,5 11 6 III Max. 3,08 2,61 0,47 40,41 6,06 8,25 330,11 17,63 3,57 3,30 3,86 1,08 2,06 1,62 0,67 2117 III 3,5 11 7 III Dum. var. 2,60 2,6 0,0 3,57 3,5 11 8 III 1,10 0,0 1,1 37,85 5,68 3,57 3,5 11 0 IV 1,14-0,01 1,15 39,02 5,85 3,56 2,06 2,04 0,67 2112.1IV 3,5 11 2.1IV 250 2,38 2,00 0,38 41,34 6,20 6,30 252,13 23,61 3,56 3,28 3,55 1,00 2,05 1,76 0,66 2112.2IV 3,5 11 2.2IV 250 2,36 1,96 0,40 41,41 6,21 6,10 243,87 24,45 3,56 3,24 3,64 1,02 2,03 1,76 0,66 2112.3IV 3,5 11 2.3IV 250 2,41 2,00 0,42 41,27 6,19 6,23 249,14 23,85 3,56 3,25 3,76 1,06 2,03 1,73 0,65 2112.4IV 3,5 11 2.4IV 250 2,38 2,01 0,37 40,81 6,12 6,27 250,79 23,43 3,56 3,26 3,91 1,10 2,10 1,81 0,67 2112.5IV 3,5 11 2.5IV 250 2,45 2,02 0,42 39,73 5,96 6,44 257,78 22,19 3,56 3,32 3,64 1,02 2,02 1,73 0,65 3,5 11 8 IV 1,10 0,0 1,1 36,51 5,48 3,56 3,5 11 0 V 1,13 0,01 1,13 39,61 5,94 3,54 2,00 2,01 0,66 2112.6IV 3,5 11 2.6IV 250 2,46 2,04 0,42 41,62 6,24 6,40 256,15 23,40 3,54 3,27 3,81 1,08 2,04 1,77 0,66 2112.7IV 3,5 11 2.7IV 250 2,41 2,01 0,39 41,54 6,23 6,51 260,57 22,96 3,54 3,37 3,72 1,05 2,05 1,76 0,66 2112.8IV 3,5 11 2.8IV 250 2,37 2,00 0,37 41,43 6,21 6,25 249,88 23,88 3,54 3,25 3,76 1,06 2,12 1,84 0,69 2112.9IV 3,5 11 2.9IV 250 2,40 2,03 0,37 41,02 6,15 6,57 262,99 22,46 3,54 3,38 3,92 1,11 2,14 1,87 0,69 2112.10IV 3,5 11 2.10IV 250 2,41 2,00 0,41 40,44 6,07 6,34 253,48 22,97 3,54 3,29 3,84 1,08 2,11 1,85 0,68 3,5 11 8 V 1,10 0,0 1,1 36,95 5,54 3,54

Liite 3, 1(1) Massan ominaisuuksia Syötön sakeustavoite Roottori Sakeus, syöttö, ka. Freeness, ka. Happamuus, ka. Lämpötila ajon alussa Lämpötila ajon lopussa c rt cf CSF ph T a T l % % ml - O C O C 2,5 1 2,48 645 6,3 31,0 50,0 Uusi 2,5 % massa 2,5 2 2,50 30,0 44,5 2,5 3 2,48 22,5 41,5 2,5 4 2,45 28,0 40,5 2,5 6 2,54 510 7,5 35,0 49,5 2,5 6 II 2,46 685 6,0 24,5 43,5 Uusi 2,5 % massa 2,5 7 2,49 26,5 39,5 2,5 8 2,51 27,0 34,0 2,5 9 2,51 619 6,3 30,5 38,0 2,5 10 2,51 26,0 32,5 2,5 11 2,52 30,0 40,5 2,5 12 2,50 592 6,5 32,0 36,5 2,5 13 2,46 695 6,72 26,0 35,5 Uusi 2,5 % massa 2,5 14 2,49 31,0 41,0 2,5 15 2,58 26,5 35,5 2,5 16 2,51 628 6,42 31,5 36,5 2,5 5 2,55 30,0 34,5 2,5 17 2,50 30,5 35,5 2,5 18 2,48 609 6,65 26,0 32,5 4,0 1 4,07 633 6,32 32,5 41,0 Uusi 4,0 % massa lisäämällä sellua 2,5 % massaan 3,5 2 3,49 595 6,79 34,0 39,5 Uusi 3,5 % massa vähentämällä sellua 4,0 % massasta 3,5 1 3,51 33,0 41,0 3,5 3 3,54 26,5 34,0 3,5 4 3,59 565 6,64 32,5 39,0 3,5 6 3,52 27,0 38,5 3,5 7 3,51 33,5 41,5 3,5 8 3,49 531 6,50 33,5 36,5 3,5 9 3,56 700 6,37 29,0 38,0 Uusi 3,5 % massa 3,5 10 3,51 27,5 32,5 3,5 11 3,47 30,0 38,5 3,5 11 II 3,47 629 6,65 32,5 38,0 3,5 12 3,49 32,5 37,0 3,5 13 3,47 31,5 40,0 3,5 14 3,46 603 6,77 28,5 38,0 3,5 15 3,47 31,5 40,0 3,5 16 3,49 31,0 35,5 3,5 5 3,50 575 6,83 31,5 34,5 3,5 17 3,43 34,0 38,5 3,5 18 3,48 34,5 39,0 Vesi 0 0,00 22,7 29,3 3,5 0 3,51 554 6,63 37,1 42,4 3,5 19 3,48 546 6,79 27,0 37,5 2,5 19 2,51 528 7,00 32,0 44,0 Uusi 2,5 % massa vähentämällä sellua 3,5 % massasta 2,5 20 2,53 526 7,18 34,5 46,0 3,5 20 3,53 525 7,02 28,5 40,5 Uusi 3,5 % massa lisäämällä sellua 2,5 % massaan 3,5 11 III 3,57 510 7,14 35,3 41,5 3,5 11 3,56 495 7,34 38,0 45,5 3,5 11 3,54 36,5 44,0

Liite 4, 1(5) Painekuvaajat Painekuvaaja 1100 Painekuvaaja 1110 1 0,8 Painekuvaaja Roottorin sijainti 1 0,8 Paine, [bar] 0,6 0,4 0,2 0 0,65 0,67 0,69 0,71 0,73 0,75 Aika, [s] Paine, [bar] 0,6 0,4 0,2 0 0,68 0,7 0,72 0,74 0,76 0,78 0,8 0,82-0,2 Aika, [s] Painekuvaaja 1120 Painekuvaaja 1130 1 0,8 1 0,8 Paine, [bar] 0,6 0,4 0,2 0 0,35 0,37 0,39 0,41 0,43 0,45 Aika, [s] Paine, [bar] 0,6 0,4 0,2 0 0,05 0,07 0,09 0,11 0,13 0,15-0,2 Aika, [s] Painekuvaaja 1140 Painekuvaaja 1150 1 1 Paine, [bar] 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,45 0,47 0,49 0,51 0,53 0,55 Aika, [s] Paine, [bar] 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,34 0,36 0,38 0,40 0,42 0,44 Aika, [s] Painekuvaaja 1160 Painekuvaaja 150 1 1 Paine, [bar] 0,8 0,6 0,4 0,2 Paine, [bar] 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,20 0,22 0,24 0,26 0,28 0,30 Aika, [s] 0 0,20 0,22 0,24 0,26 0,28 0,30 Aika, [s]

Liite 4, 2(5) Painekuvaaja 1170 Painekuvaaja 1180 Paine, [bar] 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 1,05 1,07 1,09 1,11 1,13 1,15 Aika, [s] Paine, [bar] 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 1,25 1,27 1,29 1,31 1,33 1,35 Aika, [s] Painekuvaaja 310 Painekuvaaja 210 Paine, [bar] 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 1,03 1,05 1,07 1,09 1,11 1,13 Aika, [s] Paine, [bar] 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 1,19 1,21 1,23 1,25 1,27 1,29 Aika, [s] Painekuvaaja 220 Painekuvaaja 230 Paine, [bar] 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 1,28 1,30 1,32 1,34 1,36 1,38 Aika, [s] Paine, [bar] 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,43 0,45 0,47 0,49 0,51 0,53 Aika, [s] Painekuvaaja 240 Painekuvaaja 260 Paine, [bar] 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,79 0,81 0,83 0,85 0,87 0,89 Aika, [s] Paine, [bar] 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,66 0,68 0,70 0,72 0,74 0,76 Aika, [s]

Liite 4, 3(5) Painekuvaaja 270 Painekuvaaja 280 Paine, [bar] 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 Aika, [s] Paine, [bar] 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,44 0,46 0,48 0,50 0,52 0,54 Aika, [s] Painekuvaaja 290 Painekuvaaja 2100 Paine, [bar] 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,01 0,03 0,05 0,07 0,09 0,11 Aika, [s] Paine, [bar] 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,36 0,38 0,40 0,42 0,44 0,46 Aika, [s] Painekuvaaja 2110 Painekuvaaja 2120 Paine, [bar] 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 Aika, [s] Paine, [bar] 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 1,00 1,02 1,04 1,06 1,08 1,10 Aika, [s] Painekuvaaja 2130 Painekuvaaja 2140 Paine, [bar] 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,44 0,46 0,48 0,50 0,52 0,54 Aika, [s] Paine, [bar] 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 1,12 1,14 1,16 1,18 1,20 1,22 Aika, [s]

Liite 4, 4(5) Painekuvaaja 2150 Painekuvaaja 2160 Paine, [bar] 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,01 0,03 0,05 0,07 0,09 0,11 Aika, [s] Paine, [bar] 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,42 0,44 0,46 0,48 0,50 0,52 Aika, [s] Painekuvaaja 250 Painekuvaaja 2170 Paine, [bar] 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,85 0,87 0,89 0,91 0,93 0,95 Aika, [s] Paine, [bar] 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,28 0,30 0,32 0,34 0,36 0,38 Aika, [s] Painekuvaaja 2180 Painekuvaaja 200 Paine, [bar] 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,18 0,20 0,22 0,24 0,26 0,28 Aika, [s] Paine, [bar] 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,72 0,74 0,76 0,78 0,80 0,82 Aika, [s] Painekuvaaja 2190 Painekuvaaja 1190 Paine, [bar] 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,85 0,87 0,89 0,91 0,93 0,95 Aika, [s] Paine, [bar] 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,11 0,13 0,15 0,17 0,19 0,21 Aika, [s]

Liite 4, 5(5) Painekuvaaja 1200 Painekuvaaja 2200 Paine, [bar] 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,94 0,96 0,98 1,00 1,02 1,04-0,2 Aika, [s] Paine, [bar] 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,15 0,17 0,19 0,21 0,23 0,25 Aika, [s]

Liite 5, 1(2) Mallinnustaulukko X1 CONC X2 FLENGTH X3 GLENGTH X4 EHIGTH X5 LENGTH X6 WIDTH X7 FSHAPE X8 PROD X9 POWER % X10 POWER kw 2,48 40,00 63,00 4,00 173,00 60,00 1,00 1,00 36,21 5,43 2,48 40,00 63,00 4,00 173,00 60,00 1,00 2,00 35,44 5,32 2,48 40,00 63,00 4,00 173,00 60,00 1,00 3,00 35,22 5,28 2,48 40,00 63,00 4,00 173,00 60,00 1,00 3,00 34,29 5,14 2,50 40,00 54,00 4,00 175,00 60,00 2,00 1,00 34,24 5,14 2,50 40,00 54,00 4,00 175,00 60,00 2,00 1,70 32,91 4,94 2,48 40,00 50,00 4,00 175,00 60,00 1,00 1,00 38,83 5,82 2,48 40,00 50,00 4,00 175,00 60,00 1,00 2,00 37,64 5,65 2,45 25,00 37,00 0,00 158,00 60,00 1,00 1,00 34,44 5,17 2,45 25,00 37,00 0,00 158,00 60,00 1,00 1,70 33,86 5,08 2,54 40,00 77,00 4,00 179,00 100,00 1,00 1,00 47,15 7,07 2,54 40,00 77,00 4,00 179,00 100,00 1,00 2,00 46,62 6,99 2,54 40,00 77,00 4,00 179,00 100,00 1,00 3,00 46,24 6,94 2,46 40,00 77,00 4,00 179,00 100,00 1,00 1,00 48,21 7,23 2,46 40,00 77,00 4,00 179,00 100,00 1,00 2,00 47,72 7,16 2,46 40,00 77,00 4,00 179,00 100,00 1,00 3,00 47,51 7,13 2,46 40,00 77,00 4,00 179,00 100,00 1,00 4,00 47,64 7,15 2,46 40,00 77,00 4,00 179,00 100,00 1,00 5,00 48,08 7,21 2,49 40,00 47,00 4,00 137,00 60,00 1,00 1,00 45,72 6,86 2,49 40,00 47,00 4,00 137,00 60,00 1,00 2,00 45,04 6,76 2,49 40,00 47,00 4,00 137,00 60,00 1,00 3,00 44,85 6,73 2,51 40,00 52,00 4,00 200,00 60,00 1,00 1,00 37,13 5,57 2,51 40,00 37,00 4,00 177,00 60,00 1,00 1,00 38,81 5,82 2,51 40,00 37,00 4,00 177,00 60,00 1,00 1,70 36,84 5,53 2,51 40,00 65,00 4,00 177,00 60,00 1,00 1,00 39,52 5,93 2,51 40,00 65,00 4,00 177,00 60,00 1,00 1,00 38,80 5,82 2,52 40,00 48,00 4,00 136,00 60,00 2,00 1,00 40,53 6,08 2,52 40,00 48,00 4,00 136,00 60,00 2,00 2,00 40,34 6,05 2,52 40,00 48,00 4,00 136,00 60,00 2,00 3,00 40,32 6,05 2,50 40,00 40,00 0,00 129,00 60,00 1,00 1,00 37,29 5,59 2,50 40,00 40,00 0,00 129,00 60,00 1,00 1,70 37,31 5,60 2,46 20,00 57,00 2,00 110,00 60,00 2,00 1,00 41,16 6,17 2,46 20,00 57,00 2,00 110,00 60,00 2,00 2,00 40,97 6,15 2,46 20,00 57,00 2,00 110,00 60,00 2,00 3,00 41,21 6,18 2,46 20,00 57,00 2,00 110,00 60,00 2,00 3,30 41,19 6,18 2,49 20,00 59,00 2,00 110,00 60,00 1,00 1,00 43,15 6,47 2,49 20,00 59,00 2,00 110,00 60,00 1,00 2,00 43,33 6,50 2,49 20,00 59,00 2,00 110,00 60,00 1,00 3,00 43,21 6,48 2,49 20,00 59,00 2,00 110,00 60,00 1,00 4,00 43,33 6,50 2,58 26,00 54,00 2,00 128,00 60,00 1,00 1,00 42,84 6,43 2,58 26,00 54,00 2,00 128,00 60,00 1,00 2,00 42,33 6,35 2,58 26,00 54,00 2,00 128,00 60,00 1,00 3,00 42,32 6,35 2,58 26,00 54,00 2,00 128,00 60,00 1,00 3,30 41,71 6,26 2,51 40,00 68,00 4,00 201,00 60,00 1,00 1,00 37,13 5,57 2,55 30,00 46,00 4,00 150,00 40,00 1,00 1,00 34,52 5,18 2,50 30,00 46,00 4,00 150,00 40,00 1,00 1,00 42,53 6,38 2,48 30,00 46,00 4,00 150,00 40,00 1,00 0,70 47,01 7,05 4,07 40,00 63,00 4,00 173,00 60,00 1,00 1,00 44,45 6,67 3,49 40,00 54,00 4,00 175,00 60,00 2,00 1,00 36,65 5,50 3,49 40,00 54,00 4,00 175,00 60,00 2,00 2,00 36,15 5,42 3,51 40,00 63,00 4,00 173,00 60,00 1,00 1,00 39,72 5,96 3,51 40,00 63,00 4,00 173,00 60,00 1,00 2,00 38,69 5,80 3,54 40,00 50,00 4,00 175,00 60,00 1,00 0,50 43,91 6,59 3,59 25,00 37,00 0,00 158,00 60,00 1,00 1,00 37,47 5,62 3,59 25,00 37,00 0,00 158,00 60,00 1,00 2,00 35,64 5,35

Liite 5, 2(2) 3,52 40,00 77,00 4,00 179,00 100,00 1,00 1,00 50,15 7,52 3,52 40,00 77,00 4,00 179,00 100,00 1,00 2,00 48,82 7,32 3,52 40,00 77,00 4,00 179,00 100,00 1,00 3,00 48,07 7,21 3,52 40,00 77,00 4,00 179,00 100,00 1,00 4,00 47,72 7,16 3,52 40,00 77,00 4,00 179,00 100,00 1,00 4,20 47,57 7,14 3,51 40,00 47,00 4,00 137,00 60,00 1,00 1,00 46,43 6,96 3,51 40,00 47,00 4,00 137,00 60,00 1,00 2,00 45,89 6,88 3,51 40,00 47,00 4,00 137,00 60,00 1,00 3,00 45,15 6,77 3,49 40,00 52,00 4,00 200,00 60,00 1,00 0,50 36,45 5,47 3,56 40,00 37,00 4,00 177,00 60,00 1,00 0,50 45,33 6,80 3,51 40,00 65,00 4,00 177,00 60,00 1,00 0,50 44,54 6,68 3,47 40,00 48,00 4,00 136,00 60,00 2,00 1,00 45,28 6,79 3,47 40,00 48,00 4,00 136,00 60,00 2,00 2,00 43,42 6,51 3,47 40,00 48,00 4,00 136,00 60,00 2,00 3,00 42,68 6,40 3,47 40,00 48,00 4,00 136,00 60,00 2,00 3,30 41,22 6,18 3,47 40,00 48,00 4,00 136,00 60,00 2,00 1,00 43,43 6,51 3,47 40,00 48,00 4,00 136,00 60,00 2,00 2,00 42,11 6,32 3,47 40,00 48,00 4,00 136,00 60,00 2,00 3,00 41,33 6,20 3,47 40,00 48,00 4,00 136,00 60,00 2,00 3,30 40,81 6,12 3,49 40,00 40,00 0,00 129,00 60,00 1,00 1,00 37,55 5,63 3,49 40,00 40,00 0,00 129,00 60,00 1,00 2,00 36,54 5,48 3,47 20,00 57,00 2,00 110,00 60,00 2,00 1,00 46,14 6,92 3,47 20,00 57,00 2,00 110,00 60,00 2,00 2,00 44,76 6,71 3,47 20,00 57,00 2,00 110,00 60,00 2,00 2,30 43,75 6,56 3,46 20,00 59,00 2,00 110,00 60,00 1,00 1,00 48,79 7,32 3,46 20,00 59,00 2,00 110,00 60,00 1,00 2,00 47,13 7,07 3,46 20,00 59,00 2,00 110,00 60,00 1,00 3,00 46,54 6,98 3,46 20,00 59,00 2,00 110,00 60,00 1,00 4,00 45,87 6,88 3,46 20,00 59,00 2,00 110,00 60,00 1,00 4,20 45,15 6,77 3,47 26,00 54,00 2,00 128,00 60,00 1,00 1,00 45,61 6,84 3,47 26,00 54,00 2,00 128,00 60,00 1,00 2,00 44,47 6,67 3,47 26,00 54,00 2,00 128,00 60,00 1,00 3,00 43,25 6,49 3,47 26,00 54,00 2,00 128,00 60,00 1,00 4,00 42,53 6,38 3,49 40,00 68,00 4,00 201,00 60,00 1,00 0,50 41,64 6,25 3,50 30,00 46,00 4,00 150,00 40,00 1,00 0,50 37,29 5,59 3,43 30,00 46,00 4,00 150,00 40,00 1,00 1,00 42,43 6,36 3,48 30,00 46,00 4,00 150,00 40,00 1,00 0,50 47,73 7,16 3,48 20,00 59,00 4,00 110,00 60,00 1,00 1,00 49,53 7,43 3,48 20,00 59,00 4,00 110,00 60,00 1,00 2,00 48,22 7,23 3,48 20,00 59,00 4,00 110,00 60,00 1,00 3,00 47,33 7,10 3,48 20,00 59,00 4,00 110,00 60,00 1,00 4,00 46,62 6,99 3,48 20,00 59,00 4,00 110,00 60,00 1,00 4,20 46,31 6,95 2,51 20,00 59,00 4,00 110,00 60,00 1,00 1,00 44,47 6,67 2,51 20,00 59,00 4,00 110,00 60,00 1,00 2,00 44,37 6,66 2,51 20,00 59,00 4,00 110,00 60,00 1,00 3,00 44,44 6,67 2,51 20,00 59,00 4,00 110,00 60,00 1,00 4,00 44,15 6,62 2,51 20,00 59,00 4,00 110,00 60,00 1,00 4,20 43,98 6,60 2,53 20,00 59,00 6,00 110,00 60,00 1,00 1,00 47,50 7,13 2,53 20,00 59,00 6,00 110,00 60,00 1,00 2,00 47,14 7,07 2,53 20,00 59,00 6,00 110,00 60,00 1,00 3,00 47,11 7,07 2,53 20,00 59,00 6,00 110,00 60,00 1,00 4,00 46,74 7,01 3,53 20,00 59,00 6,00 110,00 60,00 1,00 1,00 49,11 7,37 3,53 20,00 59,00 6,00 110,00 60,00 1,00 2,00 48,24 7,24 3,53 20,00 59,00 6,00 110,00 60,00 1,00 3,00 47,29 7,09 3,53 20,00 59,00 6,00 110,00 60,00 1,00 4,00 46,88 7,03 3,53 20,00 59,00 6,00 110,00 60,00 1,00 4,20 46,58 6,99 3,57 40,00 48,00 4,00 136,00 60,00 2,00 1,00 42,33 6,35 3,57 40,00 48,00 4,00 136,00 60,00 2,00 2,00 41,51 6,23 3,57 40,00 48,00 4,00 136,00 60,00 2,00 3,00 40,82 6,12 3,57 40,00 48,00 4,00 136,00 60,00 2,00 4,00 40,41 6,06 3,56 40,00 48,00 4,00 136,00 60,00 2,00 2,00 41,34 6,20 3,56 40,00 48,00 4,00 136,00 60,00 2,00 2,00 41,41 6,21 3,56 40,00 48,00 4,00 136,00 60,00 2,00 2,00 41,27 6,19 3,56 40,00 48,00 4,00 136,00 60,00 2,00 2,00 40,81 6,12 3,56 40,00 48,00 4,00 136,00 60,00 2,00 2,00 39,73 5,96 3,54 40,00 48,00 4,00 136,00 60,00 2,00 2,00 41,62 6,24 3,54 40,00 48,00 4,00 136,00 60,00 2,00 2,00 41,54 6,23 3,54 40,00 48,00 4,00 136,00 60,00 2,00 2,00 41,43 6,21 3,54 40,00 48,00 4,00 136,00 60,00 2,00 2,00 41,02 6,15 3,54 40,00 48,00 4,00 136,00 60,00 2,00 2,00 40,44 6,07

Liite 6, 1(5) Mallinnustulokset Akseptin sakeus --------------------------------------------------------------------------------------------------------- F-total = 465. RESIDUAL ST.DEV =.9688E-01, 64 D.F. R-multiple =.9778 21.4 % of Y-total.4519 Conf.% 99. --------------------------------------------------------------------------------------------------------- jm_kap.txt MSc JMYY Mallinnusdata muut Y-calc = X12 Aconc t #el ============================================================= B 0 3.3169E-02 37.1 B 1.8679 X1 CONC 5.5 B 8 7.1198E-02 X8 PROD 4.2 B 9-3.4120E-02 Z8^2 PROD 2.5-6 B 6 0. X6 WIDTH 1.5-5 B 5 0. X5 LENGTH.8-4 B 2 0. X2 FLENGTH.7-3 B 4 0. X4 EHIGTH.4-2 B 7 0. X7 FSHAPE.1-1 B 3 0. X3 GLENGTH FROM TO EFFECT FOR --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 2.41 3.31 2.86 X12 Aconc --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 2.63 3.64.8730 X1 CONC 1.03 3.11.1481 X8 PROD -.59 2.76 -.1143 Z8^2 PROD 48.87 73.49 0. X6 WIDTH 118.68 172.76 0. X5 LENGTH 25.36 42.11 0. X2 FLENGTH 2.29 4.77 0. X4 EHIGTH.87 1.81 0. X7 FSHAPE 44.04 63.70 0. X3 GLENGTH R2 =.95610 *********************************************** Q2 =.94708 *********************************************** CORRELATION MATRIX OF COEFFICIENTS B- 1 B- 8 B- 9 B- 1 1.000.035 -.052 B- 8.035 1.000 -.495 B- 9 -.052 -.495 1.000

Liite 6, 2(5) Akseptin sakeus ilman etuosan muodon vaikutusta --------------------------------------------------------------------------------------------------------- F-total = 287. RESIDUAL ST.DEV =.9656E-01, 38 D.F. R-multiple =.9797 21.6 % of Y-total.4473 Conf.% 99. --------------------------------------------------------------------------------------------------------- jmdat_m1.txt MSc JMYY Mallinnusdata ilman muotoa Y-calc = X10<0.07> aconc t #el ============================================================= B 0.2272 40.5 B 1.8585 X1 CONC 6.5 B 7 7.7305E-02 X7 PROD 5.3 B 9 7.1897E-03 Z2*Z7 FLENGTH!PROD 3.9 B 8 7.2484E-02 Z1*Z7 CONC!PROD 3.7 B 6-3.0103E-03 X6 WIDTH 3.4 B 10-3.4380E-03 Z3*Z7 GLENGTH!PROD 1.6-3 B 5 0. X5 LENGTH 1.1-4 B 2 0. X2 FLENGTH.6-1 B 4 0. X4 EHIGTH.6-2 B 3 0. X3 GLENGTH FROM TO EFFECT FOR --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 2.31 3.19 2.75 X10<0.07> aconc --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 2.51 3.54.8895 X1 CONC.77 3.17.1852 X7 PROD -13.50 6.59.1444 Z2*Z7 FLENGTH!PROD -.65.57.8809E-01 Z1*Z7 CONC!PROD 46.68 76.88 -.9090E-01 X6 WIDTH -8.77 18.23 -.9282E-01 Z3*Z7 GLENGTH!PROD 121.49 181.04 0. X5 LENGTH 23.91 40.71 0. X2 FLENGTH 2.04 4.89 0. X4 EHIGTH 44.47 67.13 0. X3 GLENGTH R2 =.95975 *********************************************** Q2 =.93504 ********************************************** CORRELATION MATRIX OF COEFFICIENTS B- 1 B- 6 B- 7 B- 8 B- 9 B- 10 B- 1 1.000 -.049.144.062.302 -.138 B- 6 -.049 1.000 -.458.121 -.289.049 B- 7.144 -.458 1.000 -.288.436 -.495 B- 8.062.121 -.288 1.000.027.199 B- 9.302 -.289.436.027 1.000 -.512 B- 10 -.138.049 -.495.199 -.512 1.000

Liite 6, 3(5) Teho --------------------------------------------------------------------------------------------------------- F-total = 333. RESIDUAL ST.DEV =.2794, 117 D.F. R-multiple =.9009 44.7 % of Y-total.6254 Conf.% 99. --------------------------------------------------------------------------------------------------------- jmteho4.txt MSc JMYY Mallinnusdata tehon laskentaan ver04 Y-calc = X10<0.13> POWER kw t #el ============================================================= B 0 6.191 32.4 B 6 3.5444E-02 X6 WIDTH 31.2 B 5-1.6824E-02 X5 LENGTH 20.8 B 7 -.5848 X7 FSHAPE 20.8 B 1.3404 X1 CONC 12.5 B 9-1.2178E-02 Z3*Z4 GLENGTH!EHIGTH 10.4 B 4.1089 X4 EHIGTH 10.1 B 8 -.1260 X8 PROD 2.2-1 B 3 0. X3 GLENGTH 2.2-2 B 2 0. X2 FLENGTH FROM TO EFFECT FOR --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 5.77 7.02 6.40 X10<0.13> POWER kw --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 49.96 76.44.9387 X6 WIDTH 114.79 169.55 -.9213 X5 LENGTH.84 1.74 -.5296 X7 FSHAPE 2.55 3.57.3455 X1 CONC -11.06 19.53 -.3725 Z3*Z4 GLENGTH!EHIGTH 2.15 4.86.2950 X4 EHIGTH.97 3.19 -.2799 X8 PROD 44.94 65.51 0. X3 GLENGTH 23.55 41.54 0. X2 FLENGTH R2 =.81165 **************************************** Q2 =.78529 *************************************** CORRELATION MATRIX OF COEFFICIENTS B- 1 B- 4 B- 5 B- 6 B- 7 B- 8 B- 9 B- 1 1.000 -.091.053.046 -.234.008 -.061 B- 4 -.091 1.000 -.179 -.086.111 -.078.548 B- 5.053 -.179 1.000 -.486.072.477 -.069 B- 6.046 -.086 -.486 1.000.016 -.444 -.180 B- 7 -.234.111.072.016 1.000.030.293 B- 8.008 -.078.477 -.444.030 1.000.056 B- 9 -.061.548 -.069 -.180.293.056 1.000

Liite 6, 4(5) Rejektin sakeutumiskerroin --------------------------------------------------------------------------------------------------------- F-total = 29.5 RESIDUAL ST.DEV =.5407E-01, 64 D.F. R-multiple =.7358 69.3 % of Y-total.7803E-01 Conf.% 99. --------------------------------------------------------------------------------------------------------- jm_kap.txt MSc JMYY Mallinnusdata muut Y-calc = X13<0.05> kcr t #el ============================================================= B 0 1.051 5.5 B 5 1.2990E-03 X5 LENGTH 5.0 B 7-6.6438E-02 X7 FSHAPE 3.0 B 9-3.7862E-02 Z4*Z7 EHIGTH!FSHAPE 2.2-6 B 8 0. X8 PROD 2.1-5 B 1 0. X1 CONC 1.8-4 B 6 0. X6 WIDTH.4-3 B 4 0. X4 EHIGTH.2-2 B 2 0. X2 FLENGTH.1-1 B 3 0. X3 GLENGTH FROM TO EFFECT FOR --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1.07 1.23 1.15 X13<0.05> kcr --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 118.68 172.76.7024E-01 X5 LENGTH.87 1.81 -.6286E-01 X7 FSHAPE -.45.53 -.3705E-01 Z4*Z7 EHIGTH!FSHAPE 1.03 3.11 0. X8 PROD 2.63 3.64 0. X1 CONC 48.87 73.49 0. X6 WIDTH 2.29 4.77 0. X4 EHIGTH 25.36 42.11 0. X2 FLENGTH 44.04 63.70 0. X3 GLENGTH R2 =.54146 *************************** Q2 =.48462 ************************ CORRELATION MATRIX OF COEFFICIENTS B- 5 B- 7 B- 9 B- 5 1.000.288 -.031 B- 7.288 1.000 -.064 B- 9 -.031 -.064 1.000

Liite 6, 5(5) Paine-ero 1 --------------------------------------------------------------------------------------------------------- F-total = 47.5 RESIDUAL ST.DEV =.7481E-01, 122 D.F. R-multiple =.6618 21.6 % of Y-total.9899E-01 Conf.% 99. --------------------------------------------------------------------------------------------------------- jm_dp.txt MSc JMYY Mallinnusdata tehon laskentaan vermu Y-calc = X11 dp t #el ============================================================= B 0.1871 9.3 B 8 5.6080E-02 X8 PROD 3.1 B 9-9.6992E-02 Z1*Z7 CONC!FSHAPE 1.8-6 B 3 0. X3 GLENGTH 1.6-8 B 4 0. X4 EHIGTH 1.5-7 B 6 0. X6 WIDTH 1.4-5 B 1 0. X1 CONC 1.0-4 B 7 0. X7 FSHAPE.6-3 B 10 0. Z3^2 GLENGTH.3-2 B 2 0. X2 FLENGTH.3-1 B 5 0. X5 LENGTH FROM TO EFFECT FOR ---------------------------------------------------------------------------------------------------------.20.40.30 X11 dp ---------------------------------------------------------------------------------------------------------.97 3.19.1245 X8 PROD -.16.27 -.4216E-01 Z1*Z7 CONC!FSHAPE 44.94 65.51 0. X3 GLENGTH 2.15 4.86 0. X4 EHIGTH 49.96 76.44 0. X6 WIDTH 2.55 3.57 0. X1 CONC.84 1.74 0. X7 FSHAPE -43.04 254.49 0. Z3^2 GLENGTH 23.55 41.54 0. X2 FLENGTH 114.79 169.55 0. X5 LENGTH R2 =.43798 ********************* Q2 =.41044 ******************** CORRELATION MATRIX OF COEFFICIENTS B- 8 B- 9 B- 8 1.000 -.025 B- 9 -.025 1.000

Liite 7, 1(1) Toistettavuus Mittaus Syötön sakeustavoite Roottori Mittauspiste Neliötuotantotavoite Tilavuusvirtaus, syöttö Tilavuusvirtaus, aksepti Tilavuusvirtaus, rejekti Teho, mitattu Teho, laskettu Akseptikapasiteetti Akseptikapasiteetti Energian ominaiskulutus Sakeus, syöttö, ka. Sakeus, aksepti Sakeus, rejekti Rejektin sakeutumiskerroin Paine, syöttö Paine, aksepti Paine, radiaalinen mt c rt mp nt VF VA VR P1 P2 A1 A2 EOK cf ca cr kcr pf pa prad % ADMT/d/m 2 l/s l/s l/s % kw ADMT/d ADMT/ d/m 2 kwh/ ADMT % % % - bar bar bar 2112 II 3,5 11 2 II 250 2,35 1,99 0,36 42,11 6,32 6,11 244,52 24,80 3,47 3,19 3,81 1,10 2,00 1,68 0,64 2112 III 3,5 11 2 III 250 2,40 2,02 0,38 41,51 6,23 6,35 253,85 23,55 3,57 3,27 3,76 1,05 2,08 1,78 0,68 2112.1IV 3,5 11 2.1IV 250 2,38 2,00 0,38 41,34 6,20 6,30 252,13 23,61 3,28 3,55 1,00 2,05 1,76 0,66 2112.2IV 3,5 11 2.2IV 250 2,36 1,96 0,40 41,41 6,21 6,10 243,87 24,45 3,24 3,64 1,02 2,03 1,76 0,66 2112.3IV 3,5 11 2.3IV 250 2,41 2,00 0,42 41,27 6,19 6,23 249,14 23,85 3,56 3,25 3,76 1,06 2,03 1,73 0,65 2112.4IV 3,5 11 2.4IV 250 2,38 2,01 0,37 40,81 6,12 6,27 250,79 23,43 3,26 3,91 1,10 2,10 1,81 0,67 2112.5IV 3,5 11 2.5IV 250 2,45 2,02 0,42 39,73 5,96 6,44 257,78 22,19 3,32 3,64 1,02 2,02 1,73 0,65 2112.6IV 3,5 11 2.6IV 250 2,46 2,04 0,42 41,62 6,24 6,40 256,15 23,40 3,27 3,81 1,08 2,04 1,77 0,66 2112.7IV 3,5 11 2.7IV 250 2,41 2,01 0,39 41,54 6,23 6,51 260,57 22,96 3,37 3,72 1,05 2,05 1,76 0,66 2112.8IV 3,5 11 2.8IV 250 2,37 2,00 0,37 41,43 6,21 6,25 249,88 23,88 3,54 3,25 3,76 1,06 2,12 1,84 0,69 2112.9IV 3,5 11 2.9IV 250 2,40 2,03 0,37 41,02 6,15 6,57 262,99 22,46 3,38 3,92 1,11 2,14 1,87 0,69 2112.10IV 3,5 11 2.10IV 250 2,41 2,00 0,41 40,44 6,07 6,34 253,48 22,97 3,29 3,84 1,08 2,11 1,85 0,68

Liite 8, 1(2) LabView Signal Express ajopohjat

Liite 8, 2(2)

Liite 9, 1(2) Lajitinsimulaattorin ajo-ohjeet KF / WSB R&D Petri Harju +358408605198 petri.harju@andritz.com (1/2) LAJITINSIMULAATTORIN AJO-OHJEET A) MASSAN VALMISTUS 1 pulpperoi säiliöön massa: 2 sekoitus päälle (varmista staattisen sekoittimen pyörimättömyys) 3 lisää roskat ja värjätyt kuidut (esipulpperoi eli liuota isompaan mittaastiaan) 4 anna massan sekoittua 5 min B) YLÖSAJO 1 laitteen vesitäyttö (venttiilit kiinni) 2 tiivistevesi (< 4 bar / 2 5 L/min) 3 moottori käy (resetoi virheilmoitus enkooderi 7301: laitteessa on pulssianturisovite mutta ei kytketty, herjaa sitä) [ref-napilla aktivoit mahdollisuuden muuttaa pyörimisnopeutta, nuolilla muutat ja enter_llä hyväksyt, vihreä käy ja punainen seis] 4 rejekti auki 5 pumppu päälle 6 aksepti kiinni muuten paitsi kuvattaessa 7 venttiileillä sopivat virtaukset kuvauskohteesta riippuen KOESUUNITELMA MUKAAN 8 ajoa, mittausta ja kuvausta HUOM!! 1) seuraa moottorin kuormaa, ei saa ylittää 100 % (teho rpm:n suhteen potenssiin 3), parempi pysyä alle 80 %!!!, tarkista välykset ei mekaanista kontaktia 2) moottorin virtakytkin invertteristä aina pois päältä, kun operoit roottoritilassa hätä seiskin päälle. Ajo ohjeet