Mechanical compression of lime mud
Kärki, Tatu (2021)
Diplomityö
2021
School of Engineering Science, Kemiantekniikka
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2021080241888
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2021080241888
Tiivistelmä
Aim of this master’s thesis was to study changes in properties of lime mud during mechanical compression. Changes in properties of lime mud have effect on kraft pulp mills white liquor plant and chemical recovery cycle. The density of lime mud had effect on transportation and solid content had effect on energy consumption of lime kiln.
The literature part of this master thesis includes a brief review of kraft pulp mill and chemical recovery cycle, introductions to rheology and compression and also chapter of properties of lime mud. Rheology and compression chapters are focused to powder form materials in addition to the general review. Chapter of properties of lime mud focuses on impurities, particle size and previous rheological studies.
In experimental part rheological properties of lime mud were measured. Viscosity- and flow curves were measured at different solid contents of lime mud. Loss factor experiments were done also for lime mud at different solid contents. Compression tests were performed with hydraulic press and screw press. Saturation, porosity, density, solid content and particle size changes were measured during compression experiments.
The rheological properties changed based on solid content of lime mud in all rheological experiments. Compression influenced particle size and density during experiments. In the screw press experiments the changes in particle size of lime mud were remarkable which effected density changes significantly with solid content. Tässä diplomityössä on tutkittu meesan ominaisuuksia ja niissä tapahtuvia muutoksia puristamisen yhteydessä. Muutokset meesan ominaisuuksissa vaikuttavat sellutehtaan valkolipeälaitoksen toimintaa ja kemikaalikiertoon. Meesan tiheys vaikuttaa muun muassa sen kuljettamiseen ja meesan kiintoainepitoisuus meesauunin energian kulutukseen.
Kirjallisuusosassa on lyhyt läpikäynti sulfaattisellutehtaasta ja sen kemikaalikierrosta. Tämän jälkeen työssä käydään läpi reologiaa ja puristumisen teoriaa keskittyen jauhemaisiin materiaaleihin. Kirjallisuusosan lopussa käsitellään vielä meesan keskeisimpiä ominaisuuksia kuten epäpuhtauksia, partikkelikokoa ja aiempia reologisia mittaustuloksia.
Kokeellisessa osassa on tutkittu meesan reologisia ominaisuuksia kiintoainepitoisuuden muuttuessa. Viskositeetti- ja virtauskäyrät sekä häviötekijä kokeita suoritettiin meesalle. Häviötekijä kokeessa mitattiin voimaa, jossa meesan käytös muuttuu elastisesta viskoottiseksi eri kiintoainepitoisuuksissa. Puristuskokeita tehtiin prässillä sekä ruuvipuristimella. Puristuskokeissa mitattiin muutoksia meesan kiintoainepitoisuudessa, partikkelikoossa sekä tiheydessä puristuksen yhteydessä.
Reologisten ominaisuuksien havaittiin muuttuvan kiintoainepitoisuuden muuttuessa kaikissa kokeissa. Puristaminen vaikutti meesan tiheyteen ja partikkelikokoon. Ruuvipuristinkokeissa havaittiin huomattavaa partikkelikoon pienenemistä, mikä vaikutti meesan tiheyden muutoksiin kiintoainepitoisuuden kanssa.
The literature part of this master thesis includes a brief review of kraft pulp mill and chemical recovery cycle, introductions to rheology and compression and also chapter of properties of lime mud. Rheology and compression chapters are focused to powder form materials in addition to the general review. Chapter of properties of lime mud focuses on impurities, particle size and previous rheological studies.
In experimental part rheological properties of lime mud were measured. Viscosity- and flow curves were measured at different solid contents of lime mud. Loss factor experiments were done also for lime mud at different solid contents. Compression tests were performed with hydraulic press and screw press. Saturation, porosity, density, solid content and particle size changes were measured during compression experiments.
The rheological properties changed based on solid content of lime mud in all rheological experiments. Compression influenced particle size and density during experiments. In the screw press experiments the changes in particle size of lime mud were remarkable which effected density changes significantly with solid content.
Kirjallisuusosassa on lyhyt läpikäynti sulfaattisellutehtaasta ja sen kemikaalikierrosta. Tämän jälkeen työssä käydään läpi reologiaa ja puristumisen teoriaa keskittyen jauhemaisiin materiaaleihin. Kirjallisuusosan lopussa käsitellään vielä meesan keskeisimpiä ominaisuuksia kuten epäpuhtauksia, partikkelikokoa ja aiempia reologisia mittaustuloksia.
Kokeellisessa osassa on tutkittu meesan reologisia ominaisuuksia kiintoainepitoisuuden muuttuessa. Viskositeetti- ja virtauskäyrät sekä häviötekijä kokeita suoritettiin meesalle. Häviötekijä kokeessa mitattiin voimaa, jossa meesan käytös muuttuu elastisesta viskoottiseksi eri kiintoainepitoisuuksissa. Puristuskokeita tehtiin prässillä sekä ruuvipuristimella. Puristuskokeissa mitattiin muutoksia meesan kiintoainepitoisuudessa, partikkelikoossa sekä tiheydessä puristuksen yhteydessä.
Reologisten ominaisuuksien havaittiin muuttuvan kiintoainepitoisuuden muuttuessa kaikissa kokeissa. Puristaminen vaikutti meesan tiheyteen ja partikkelikokoon. Ruuvipuristinkokeissa havaittiin huomattavaa partikkelikoon pienenemistä, mikä vaikutti meesan tiheyden muutoksiin kiintoainepitoisuuden kanssa.