Sulfaattisellutehtaan kemikaalikierron vierasainetasot ja kalkkikierron aukaisu.

Abstract

Työssä selvitettiin sulfaattisellutehtaan kemikaalikierron eräiden virtojen vierasainepitoisuudet. Tavoitteena oli myös laatia kaustisoinnin ja meesauunin vierasainetaseet sekä arvioida kalkkikierron aukaisun vaikutusta kierron vierasainetasoihin. Kirjallisuusosassa on tarkasteltu sulfaattisellutehtaan kemikaalikiertoa ja sen osaprosesseja. Kirjallisuusosassa on keskitytty tarkastelemaan eri vierasaineiden käyttäytymistä kemikaalikierrossa. Lisäksi kalkkikierron prosesseja sekä kalkkikierron taselaskentaa on tarkasteltu. Kokeellisessa osassa määritettiin Metsä-Botnia Oy:n Joutseno Pulpin sulfaattisellutehtaan kemikaalikierron vierasainetasot ja verrattiin niitä muiden tehtaiden vierasainetasoihin. Kokeellisessa osassa selvitettiin myös ne prosessin kohdat, joihin vierasaineet rikastuvat. Lisäksi laadittiin kaustisoinnin ja meesauunin vierasainetaseet sekä tehtiin arvio kalkkikierron vierasainetasojen ja kalkkikierron aukaisun välisestä korrelaatiosta. Tehtyjen määritysten perusteella Joutseno Pulpin sulfaattisellutehtaan eräiden prosessivirtojen vierasainetasot ovat selvästi muiden Metsä-Botnian tehtaiden tasoja korkeammalla. Etenkin valkolipeän kaliumpitoisuus ja meesan fosforipitoisuus ovat korkeita. Kloridi rikastuu voimakkaasti soodakattilan lentotuhkaan ja fosfori rikastuu meesauunin sähkösuodinpölyyn. Laadittujen taseiden perusteella vierasaineista fosfori ja magnesium rikastuvat selvästi kalkkikiertoon. Niiden määrät kalkkikierrossa ovat huomattavasti suuremmat kuin muiden vierasaineiden määrät. Kalkkikierron fosforitasoa voidaan alentaa poistamalla kierrosta meesauunin sähkösuodinpölyä ja korvaamalla poisto make-up kalkilla. Tällöin muiden vierasaineiden määrä kalkkikierrossa kuitenkin kasvaa.

The concentrations of non-process elements in certain streams of the recovery cycle of a kraft pulp mill were studied in this thesis. Another objective was to draw up the non-process element balances of the causticizing and lime kiln processes as well as to evaluate what effect the opening of the lime cycle has on the non-process element levels. The kraft pulp mill’s recovery cycle and its processes are examined in the theoretical part of this thesis. The theoretical section focuses on behaviour of various non-process elements in the recovery cycle and, in addition, balance calculation as well as the lime kiln processes are also addressed. For the empirical section, the non-process element levels in the recovery cycle at Metsä-Botnia’s Joutseno kraft pulp mill were determined and the results compared to the values for other mills. The points of the process at which non-process elements are enriched were also studied in the empirical section. In addition, the non-process element balances of the causticizing and lime kiln processes were drawn up and the correlation between non-process element levels and the opening of the lime cycle estimated. The settings used in this thesis showed that the concentration of non-process elements in certain process streams at the Joutseno kraft pulp mill are clearly higher than at Metsä-Botnia’s other mills. In particular, the concentration of potassium in white liquor and that of phosphorus in lime mud are high. Chlorine becomes strongly enriched in recovery boiler fly ash and phosphorus enriched in the electrostatic precipitator flue-dust of the lime kiln. On the basis of the non-process element balances, it can be observed that phosphorus and magnesium become clearly enriched in the lime cycle. The amounts of these elements in the lime cycle are considerably greater than the amounts of the other non-process elements. The level of phosphorus in the lime cycle can be reduced by removing the lime kiln’s electrostatic precipitator flue-dust from the cycle and then compensating for this removal with make-up lime. This, however, leads to increases in the levels of other non-process elements.