Korkean kappaluvun vaikutus mustalipeän ominaisuuksiin

Abstract

Tämän opinnäytetyön tilaaja oli Suomen soodakattilayhdistys ry, joka on soodakattilalaitoksien häiriöihin ja niiden turvallisuuden kehittämiseen erikoistunut yhdistys. Työn tilaaja on teettänyt 1990- ja 2010-luvuilla tutkimuksia mustalipeiden ominaisuuksista ja niiden sisältämistä aineista, mutta lipeiden ominaisuudet ovat hiukan muuttuneet metsäteollisuuden kehityttyä aikojen saatossa. Tilaajalla oli tavoitteena saada uutta tutkimustietoa korkean kappaluvun mustalipeiden ominaisuuksista ja niiden käyttäytymisestä kemikaalikierrossa. Lisäksi työn tilaajaa kiinnosti korkeakapan keitosta syntyvä ruskeamassa ja sen vaikutukset.

Opinnäytetyössä perehdyttiin ensin perusasioihin tekemällä selvitystä matalan kappaluvun keiton mustalipeän ominaisuuksista ja valmistusprosesseista. Tämän jälkeen etsittiin taustatietoa korkeakapan lipeisiin ja niihin vaikuttaviin tekijöihin sekä ruskeanmassan valmistukseen. Työhön kerättiin paljon taustatietoa monista eri lähteistä, joista osa saatiin työn tilaajalta, esimerkiksi korkeakapan keiton analyysit a-, b- ja c- tehtaista. Korkeakapan keittoon tutkimustietoa kerättiin myös englanninkielisistä verkkolähteistä, joista saatiin tietoa esimerkiksi korkeakapan lipeiden poltto-ominaisuuksiin sekä ruskeanmassan valmistukseen liittyen. Tuloksien käsittelyyn kerättiin tutkimustietoa työntilaajalta, joiden perusteella tehtiin diagrammeja ja kuvaajia. Tuloksissa perehdyttiin korkeakapan lipeiden vertailuun matalakapan lipeiden kanssa.

Työn tulokseksi saatiin kattava alkuainetutkimus korkeakapan lipeistä verrattuna matalakapan lipeisiin. C-tehtaan välilipeän viskositeetin havaittiin kasvavan nopeammin kuiva-ainepitoisuuden kasvaessa verrattuna muihin korkeakappatehtaisiin. Orgaanisen ja epäorgaanisen aineen suhteessa polttolipeässä huomattiin 10 % ero matala- ja korkeakapan lipeiden välillä. Korkeakappa keitossa polttolipeän viskositeetin huomattiin olevan korkeampi, kuin matalakapan keitossa. Alkuaineiden korkeampien pitoisuuksien osalta havaittiin, että korkeakapalla natrium, rikki ja kalium olivat laskusuunnassa verrattuna matalakapan keittoon, tähän keskeisenä selittävänä tekijänä oli annosteltavan valkolipeän määrä ruskeanmassan valmistamisessa. Klooria ja kaliumiakin työssä analysoitiin, mutta niiden pitoisuuksien huomattiin pudonneen merkittävästi, johtuen valkaisun puuttumisesta korkeakapan lipeillä sekä suljetummasta jätevesien kierrosta. Matalammista alkuaineiden pitoisuuksista huomattiin, että piin pitoisuus oli edelleen koholla c-tehtaan lipeillä, mutta puolittunut matalakapan lipeisiin verrattuna, johtuen valkolipeän pienemmästä annostelusta. Korkeakapan osalta magnesiumin, kalsiumin ja fosforin kohdalla pitoisuudet olivat myös puoliintuneet verrattuna matalakapan tehtaisiin d, e ja f. Alumiinin ja mangaanin pitoisuuksien ei havaittu tutkimuksissa poikkeavan tehtaiden välillä. C-tehtaassa havaittiin viskositeetin poikkeama kuvaajassa, jonka selittää enimmäkseen jäännösalkali.