The Optimization of Flotation Process Parameters in the Deinking Plant

Abstract

Tämän diplomityön tavoitteena oli sekundäärisen esiflotaation optimointi Stora Enso Sachsen GmbH:n tehtaalla. Optimoinnin muuttujana käytettiin vaahdon määrää ja optimointiparametreinä ISO-vaaleutta, saantoja sekä tuhkapitoisuutta. Lisäksi tutkittiin flotaatiosakeuden vaikutusta myös muihin tehtaan flotaatioprosesseihin.

Kirjallisuusosassa tarkasteltiin flotaatiotapahtumaa, poistettavien partikkeleiden ja ilmakuplien kontaktia, vaahdon muodostumista sekä tärkeimpiä käytössä olevia siistausflotaattoreiden laiteratkaisuja.

Kokeellisessa osassa tutkittiin flotaatiosakeuden pienetämisen vaikutuksia tehtaan flotaatioprosesseihin tuhkapitoisuuden, ISO-vaaleuden, valon sironta- ja valon absorpiokerrointen kannalta. Sekundäärisen esiflotaation optimonti suoritettiin muuttamalla vaahdon määrää kolmella erilaisella injektorin koolla, (8 mm, 10 mm ja 13 mm), joista keskimmäinen kasvattaa 30 % massan tilavuusvirtaa ilmapitoisuuden muodossa. Optimonnin tarkoituksena oli kasvattaa hyväksytyn massajakeen ISO-vaaleutta, sekä kasvattaa kuitu- ja kokonaissaantoa sekundäärisessä esiflotaatiossa.

Flotaatiosakeuden pienentämisellä oli edullisia vaikutuksia ISO-vaaleuteen ja valon sirontakertoimeen kussakin flotaatiossa. Tuhkapitoisuus pieneni sekundäärisissä flotaatioissa enemmän sakeuden ollessa pienempi, kun taas primäärisissä flotaatiossa vaikutus oli päinvastainen. Valon absorptiokerroin parani jälkiflotaatioissa alhaisemmalla sakeudella, kun taas esiflotaatioissa vaikutus oli päinvastainen. Sekundäärisen esiflotaation optimoinnin tuloksena oli lähes 5 % parempi ISO-vaaleus hyväksytyssä massajakeessa. Kokonaissaanto parani optimoinnin myötä 5 % ja kuitusaanto 2 %. Saantojen nousu tuottaa vuosittaisia säästöjä siistauslaitoksen tuotantokapasiteetin noustessa 0,5 %. Tämän lisäksi sekundäärisessä esiflotaatiossa rejektoituvan massavirran pienentyminen tuottaa lisäsäästöjä tehtaan voimalaitoksella.

The objective of this thesis is to optimize secondary preflotation in Stora Enso Sachsen Mill GmbH. Variable is the amount of foam. Optimization parameters are ISO-brightness, yields and ash content. Another objective is to evaluate effects of consistency to flotation processes used in the investigated mill.

In the literature part the theory of flotation process and used flotation equipment is studied. Also effect of air bubbles to removal particles are studied.

In the experimental part is examined the effect of lower flotation consistency to ash content, ISO-brightness, light absorption- and scattering coefficients in flotation stages. In the optimization of secondary preflotation is accomplished with different diffuser sizes (8 mm, 10 mm and 13 mm). These create different amounts of foam; 10 mm diffuser increases 30 % of volume flow as form of air content. The objective of optimization is to increase ISO-brightness of accept and to increase fiber- and total yield in secondary preflotation.

Lower consistency did affect favorable to ISO-brightness and light scattering coefficient in every flotation stages. Ash content was decreased more in secondary stages with lower consistency. In the primary stages, this was opposite. Light absorption coefficient was better with lower consistency in the postflotations. In the preflotations, higher consistency leaded to advantageousness of light absorption coefficient. The optimization of secondary preflotation increased 5 % ISO-brightness of accept. Total yield increased 5 % and fiber yield 2 %. Increase of yield produces annual savings in the form of 0,5 % increased productivity of deinking plant. Minor reject flow to power plant produces additional savings.