Optimization of the ink removal in deinking plant

Abstract

Diplomityön tarkoituksena oli parantaa Stora Enso Sachsenin siistausprosessissa tuotetun uusiomassan vaaleuden kehitystä ja tutkia siihen vaikuttavia tekijöitä. Työn kirjallisessa osassa käsiteltiin uusiomassan kuidutusta ja vaahdotussiistausprosessia, sekä keräyspaperin ominaisuuksia ja käyttöä paperiteollisuuden raaka-aineena. Kokeellisessa osassa keskityttiin modifioidun natriumsilikaatin annostuksenoptimointiin ja vaikutuksiin laboratorio- ja prosessioloissa, sekä kesäefektin vaikutuksen tutkimiseen kuidutuksessa ja flotaation eri vaiheissa. Natriumsilikaatin laboratoriotutkimuksessa havaittiin, että korkein vaaleus suhteellisesti pienimmällä laboratorioflotaation häviöllä saavutettiin korkeimmalla tutkitulla natriumsilikaatin annostuksella, joka oli 1,1 %. Korkea natriumsilikaattiannostus yhdistettyinä korkeisiin vetyperoksidiannostukseen, 0,5 %, sekä korkeaan kokonaisalkaliteettiin, 0.33 %, johti korkeimpaan massan vaaleuteen ja pienimpiin häviöihin. Laboratoriotutkimuksen pohjalta modifioidulla natriumsilikaatilla suoritettiin koeajoja prosessissa. Noin 1 % natriumsilikaatin annostuksella havaittiin parempi pH:n bufferointikyky, pienempi kalsiumkarbonaatin määrä flotaation primäärivaiheissa, sekä lievästi parempi massan vaaleus verrattuna prosessissa aiemmin käytettyyn standardinatriumsilikaattiin. Kesäefektitutkimuksessa havaittiin, että kesäefektillä on suurin vaikutus esiflotaation primäärivaiheeseen, sillä primäärivaiheessa kuitujen osuus on huomattavasti suurempi kuin sekundäärivaiheissa. Esiflotaation primäärivaiheen uusiomassojen laboratorioflotaatioiden avulla saavutettujen maksimivaaleuksien ero kesän ja talven välillä oli noin 1,5 %ISO. Kesäefektin ei havaittu suuresti vaikuttavan flotaation sekundäärivaiheisiin.

The objective of this master's thesis was to optimize the development of the recycled pulp brightness of the deinking process of Stora Enso Sachsen and investigate the factors affecting to the brightness of the deinked pulp. The literature part of this work comprises the issues of defibration of recycled paper, flotation deinking, the characteristics of recycled paper and the use of recycled paper as raw material for paper industry. Based on the literature survey an experimental optimization work was made in order to find the best possible optimization model. The experimental part of this master's thesis concentrated on the optimization of the modified sodium silicate dosage and effects in laboratory and process scale, and to the investigation of the influence of summer effect in different stages of defibration and flotation. According to the laboratory research on modified sodium silicate, the highest ISO-brightness with relatively low flotation losses were reached with highest researched sodium silicate dosage of 1,1 %. The high sodium silicate dosage combined with high peroxide dosage of 0,5 % and with high total alkalinity of 0,33 % led to highest brightness of the deinked pulp and lowest flotation losses. Based on the laboratory research, process trial runs with modified sodium silicate were carried out. The modified sodium silicate dosage of 1 % gave better pH buffering ability, lower amount of calcium carbonate in primary stages of flotation, and slightly better brightness of the pulp compared to the previously used standard sodium silicate. The summer effect study showed that the summer has the greatest impact on the pre-flotation primary stage, because the amount of fibers is bigger in the primary stages than in the secondary stages. The difference of the maximum brightness's between the summer and the winter period, gained by laboratory flotation of the recycled pulp from the pre-flotation primary stage, was approximately 1,5 % ISO. The summer effect had no significant impact on the recycled pulp of the secondary stages.