Korkeakappa-massan suotatuvuus

Abstract

Työn tarkoituksena oli tutkia korkeakappa-massan suotautuvuutta sekä etsiä uusia analyysimenetelmiä korkeakappa-massan karakterisoimiseksi. Työssä pyrittiin määrittämään tekijöitä, jotka vaikuttavat korkeakappa-massan suotautumiseen.

Työn kirjallisessa osassa tarkasteltiin aluksi yleisesti keiton teoriaa, minkä jälkeen käsiteltiin jauhatusta ja tarkemmin korkeakappa-massan hienovaraisempaa jauhatusta eli kuidutusta. Seuraavaksi käsiteltiin suodatusta ja sen teoriaa sekä suodatukseen vaikuttavia tekijöitä. Massan pesusta esitettiin perusteet ja teoriaa. Lopuksi tarkasteltiin massan karakterisointia eri lähestymistavoilla sekä kuitujen perusominaisuuksia.

Kokeellisessa osassa verrattiin LTY:n koesuodatuslaitteistolla tehdyillä suodatuskokeilla korkeakappa-massaisen sellukakun suotautuvuutta eri paine-eroilla, suodoksen eri hienoainepitoisuuksilla sekä ennen ja jälkeen sellutehtaallatapahtuneen kuidutuksen. Savonlinnassa sijaitsevalla laitteistolla tehtiin syrjäytystestejä ennen ja jälkeen kuidutusta otetuilla sellumassoilla. Lisäksi ennenja jälkeen kuidutusta otettuja sellumassanäytteitä karakterisoitiin mm. kuituanalysaattorilla, huokoskoko- ja ominaispinta-ala-analyyseillä sekä SEM-kuvilla.

Suodatuskokeissa hienoainepitoisuudella ei ollut merkitystä permeabiliteettiin mitattujen suodosvirtausten perusteella. Kuten Darcyn lain perusteella voitiin olettaa, kakun paine-eron kasvaessa permeabiliteetti kasvoi. Vaikutus ei ollut kuitenkaan lineaarinen paine-eroon verrattuna vaan kakun permeabiliteetti kasvoi enemmän tietyllä paine-erovälillä. Tämä paine-eroväli vaihteli hieman riippuen oliko sellumassa otettu ennen vai jälkeen kuidutusta. Lappeenrannassa tehdyissä suodatuskokeissa ei ennen ja jälkeen kuidutusta otetuilla näytteillä ollut selvää eroa permeabiliteeteissa, mutta Savonlinnan syrjäytystesteissä ero syrjäytymisnopeudessa oli selvä.

Ennen ja jälkeen kuidutusta otettujen sellumassojen kuituanalysaattorituloksissa ja SEM-kuvissa ei havaittu eroa näytteiden välillä, mutta massojen huokoskoko muuttui kuidutuksen vaikutuksesta.

The aim of this thesis was to study filtration of high-kappa number pulp and to search new methods to characterize of high-kappa number pulp. Also the factors influencing filtration performance were attempted to define.

In the literature part first cooking of pulp was briefly discussed, then theory of beating and more accurately beating of high-kappa number pulp also known as defibration. The following section includes the basics and the theory of filtration and also the factors influencing filtration performance. Theory and basics of pulp washing were discussed. The last section describes characterization of pulp and basic fiber properties.

In the experimental section filtrations with high-kappa number pulp cake where performed with LUT's vacuum filter. Filtrations were made at different pressures and different fine contents with samples taken before and after the defibration. From samples taken before and after the defibration the displacement of the cake was also tested. Samples taken before and after the defibration werealso tried to characterize at with a fiber analyzer, surface area and pore sizeanalyzer and SEM-pictures.

In the filtration tests fine content did not affect permeability. As according to Darcy's law, an increase in thepressure difference over the cake increases the cake permeability. The correspondence of the cake permeability on the pressure difference was non-linear. This specific pressure difference range where permeability increased faster varied depending on either the sample was taken before or after the defibration. Permeability difference in Lappeenranta tests was barely noticeable, but displacement speed difference in Savonlinna tests was noticeable between samples taken before and after the defibration.

There was no difference between samples taken before and after the defibration in SEM-pictures or in fiber analyzer results, but pore size distribution of pulp differed because of defibration.