Inkruster och utfällningar inom pappers- och massaindustrin

Inom pappers- och massaindustrin förekommer ofta problem med olika utfällningar som stör processen och kan ge stort produktionsbortfall. RISE har en unik kompetens och experimentell utrustning för att utreda orsaker och lösningar för dessa problem, där två exempel är utfällningar i svartlutsindunstare och fiberlinjen.

RISE experimentreaktor för indunstnings- och löslighetsförsök.

Inkruster och utfällningar i svartlutsindunstare

Bildningen av inkruster eller utfällningar vid indunstning av svartlut räknas som en av de mest allvarliga driftsproblemen i de moderna sulfatmassabruken. Utfällningarna delas ofta upp i olösliga och lösliga inkruster, där de olösliga (mestadels kalciumkarbonat) kräver ett komplicerat avlägsnande, vanligen med syra eller högtryckstvätt. De lösliga utfällningarna består vanligtvis av dubbelsalter av Na-CO₃-SO₄ (ex. burkeit eller dikarbonat) eller av natriumoxalat. Även om de senare är lättare att tvätta bort, kan de bildas i sådana stora mängder att indunstningskapaciteten kraftigt sänks trots ihärdigt tvättande. I båda fallen kan inkrusterna kraftigt minska kapaciteten och energiprestanda samt orsaka dyra driftstopp för bruket. Det är därför viktigt att förstå hur inkrusteringen bildas och hur den kan minskas.

Indunstningsexperiment på RISE

RISE har en lång erfarenhet av att studera salters löslighet vid svartlutsindunstning. Till vår hjälp har vi en omrörd reaktor på 3,75 L (se bild) där indunstningen kan genomföras på ett kontrollerat sätt i labbskala. Prover av svartlut och utfällningar kan erhållas vid olika torrhalter och grundligt analyseras. Vår experimentella utrustning är särskilt lämplig för att undersöka utfällningen av dubbelsalter av Na-CO₃-SO₄ typ. Beroende på svartlutssammansättningen produceras då utfällningar med olika sammansättning, kristallin struktur och inkrusteringsbeteende, där de mest kända är burkeit och (natriumsulfat) dikarbonat. RISE har en gedigen erfarenhet av modellering av denna typ av salter.

Indunstningsexperiment kan kombineras med analys av partikelbildning med hjälp av FBRM® (Focused Beam Reflectance Measurement), vilken gör det möjligt att studera nukleering och kristalltillväxt. Reaktorn är också lämplig för andra typer av experiment, särskilt de med kontrollerad utfällning (t.ex. lignin) eller högtemperaturbehandling, till exempel uppgradering av bioslam.

Inkruster och utfällningar i fiberlinjen

Utfällningar av måttligt lösliga salter, såsom kalciumoxalat, bariumsulfat och kalciumkarbonat, kan kraftigt minska tillgängligheten av processutrustning i fiberlinjen. Risken för utfällningar beror mestadels på den totala tillförseln av processfrämmande grundämnen (PFG), men även processlösningarna. Återvinning av processvatten minskar vattenkonsumtionen men kan också leda till en ansamling av PFG och därmed ökad utfällningsrisk. Det är därför mycket viktigt att förstå de tekniska förhållanden där utfällningarna uppstår.

Löslighetsexperiment hos RISE

Ett filtrat från fiberlinjen på ett sulfatmassabruk är ett mycket speciellt kemiskt system där metalljoner interagerar med komplexa organiska föreningar. RISE har många års erfarenhet av att studera sådana system, under vilka vi har utvecklat en kemisk jämviktsmodell för bildning av måttligt lösliga salter. Denna modell kan användas i samband med processimulering för att uppskatta risken för utfällningar i blekstegen och testa olika metoder för att minimera det.

RISE kan också utföra löslighetsexperiment med filtrat från ert bruk för att bedöma risken för utfällningar i era procesströmmar. En typiska studie inkluderar utfällning av de vanligaste måttligt lösliga salter som finns i fiberlinjen, dvs kalciumkarbonat, kalciumoxalat och bariumsulfat, men även andra föreningar kan undersökas vid behov. Temperatur, pH, jonstyrka och COD-nivåer är bara några av de parametrar vars effekt kan utvärderas. Resultaten kan därefter jämföras med RISE databas och implementeras i en simuleringsmodell.