Magnesiumsulfaatin käyttöönotto kuitulinjalla

Abstract

Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli selvittää magnesiumsulfaatin vaikutus mäntysellun valkaisussa sekä optimoida valkaisun magnesiumsulfaatin sekä vetyperoksidin kemikaaliannokset Stora-Enson Imatran kaukopään Valkaisu 4:llä. Magnesiumsulfaatti syötettiin Kuitulinja 2:n Valkaisu 4:n D0-vaiheen rumpusuotimen repijäruuville sille rakennetulla putkilinjalla kuitulinja 3:n magnesiumsulfaatin sekoitussäiliöstä. Työssä tehtiin yhteensä kahdeksan koeajoa, joiden muuttujina toimivat magnesiumsulfaatin ja vetyperoksidin annokset. Koeajot olivat viikon mittaisia ja kaksi niistä oli referenssiajoja, joissa peroksidiannos palautettiin normaalin ajon mukaiseksi ja magnesiumsulfaattia ei syötetty. Magnesiumsulfaatin annokset vaihtelivat välillä 0,3 – 1kg/ADt. Vetyperoksidin annosta vaihdeltiin välillä 3-5kg/ADt. Valkaisu 4:n prosessia seurattiin ottamalla massa näytteitä jokaisen vaiheen rumpusuotimelta, suodosaltaasta sekä valkaisutornien syötöistä. Kirjallinen aineisto kerättiin Lappeenrannan yliopiston tieteellisenkirjaston kokoelmista, internetistä sekä kirjaston sähköisestä aineistosta. Työn tuloksena saatiin selville että magnesiuminsulfaatin lisäys prosessiin vähentää metallien katalysoimaa vetyperoksidin hajoamisreaktiota jolloin peroksidin valkaiseva vaikutus tehostuu. Peroksidivalkaisun tehostuminen mahdollistaa klooridioksidi annosten pienentämisen D0- ja D1-vaiheissa. Viskositeetti ei heikentynyt vaikka peroksidi annoksia nostettiin. Prosessin käyttäytymisestä tehtiin matemaattinen malli koeajamalla kemikaaliannosten eri tasoja monimuuttujakoeajossa. Mallin avulla muodostettiin optimiajomalleja, joista valittiin yksi konfirmaatiokoeajoon. Matemaattisen mallin mukaan kokonaiskemikaalikustannuksissa saadaan säästöä 0,9 – 2,7 %, keskimäärin 1,8 %. Myös mahdollinen koeajo kuitulinja 3:n Valkaisu 5:llä olisi suositeltavaa koivun korkeamman mangaanipitoisuuden takia.

The goal of this thesis was to find out the effects of magnesium sulphate on pinewood pulp during bleaching and optimize the hydrogen peroxide and magnesium sulphate doses at Stora Enso Kaukopää mills fiberline 2. Magnesium sulphate was introduced to the process via a pipeline from fiberline 3s magnesiumsuplhate mixing tank to fiberline 2 bleaching stage D0 drum washer. During the thesis there were eight test runs where two runs were used as reference. Material for this thesis was collected from Lappeenranta University of Technology library and from the online book database of the same library. Samples were taken from drum washers of the bleaching stages and filtrate water of the bleaching towers. Samples were tested in fiberline 3 laboratory and in Stora Enso research centre in Imatra. During the thesis it was found that adding magnesium sulphate to the process reduces the amount of unwanted hydrogen peroxide decomposition that is catalysed by other heavy metals such as iron, copper and manganese. By the use of magnesium sulphate it was possible to increase the bleaching affectivity of the EO stage and reduce the affectivity of D0 and D1 stages without negative effects on the whiteness of pulp or viscosity. Mathematical multistage model was made from the collected data. Five different kind of test runs were calculated from the model with the help Stora enso’s static mathematician. From the five test runs one was picked and used in the confirmation test. It would have been good to test other test runs but the time constraints were not favourable for that. According to the mathematical model possible savings the total chemical costs could be from 0,9% to 2.7% while the mean value would be 1,8%. In the future it could be useful to test the magnesium sulphate in the fiberline 3 bleaching 5 since birch has larger manganese content than pine. Also because the mixing tank is located in the Fiberline 3 it would be possible to make a simple extension from the current pipeline to fiberline 3 EO stage.