Factors affecting on fines aggregation and flocculation

Abstract

Tämän työn tavoitteena oli hahmottaa eri tekijöiden tärkeyttä, jotka osaltaan vaikuttavat hienoaineen käyttäytymiseen massasuspensiossa. Tarkoituksena oli myös hyödyntää eri menetelmiä flokkautumisilmiön tutkimisessa. Oletuksena oli myös, että yhdysvaikutuksia saattaa esiintyä tekijöiden välillä.

Työssä käytettiin DIP massan hienoainetta ja neljää eri kemikaalia, kahta tärkkelystä ja kahta polymeeriä. Kalsiumkarbonaattia käytettiin täyteaineena. DIP massa fraktioitiin laboratoriolaitteistolla ja hienoaines tai lyhytkuitufraktio kerättiin talteen. Työssä käytetyt menetelmät olivat valon käyttäytymiseen suspensioissa perustuvat mittaukset (TurbiScan ja LasenTec) sekä adsorptioisotermi. Myös koesuunnittelu ja tilastollinen analysointi suoritettiin tuloksista.

Kokeissa käytetyt parametrit olivat kemikaaliannos ja -tyyppi, täyteaineannos, kontaktiaika, sakeus, leikkausvoima, ominaispinta-ala. Jokainen koesarja suunniteltiin 2k-faktorikokeeksi halutuin faktorein, joita voitiin käyttää kyseisellä menetelmällä. Flokkautumisindeksi laskettiin TurbiScan ja LasenTec tuloksista, joka ilmaisee kokonaisflokkautumisen tiettynä ajan jaksona. Adsorptioisotermeille määritettiin saturaatiokohta graafisesti.

Kemikaaliannos yhdessä leikkausvoiman kanssa näyttävät selvimmät, mutta vastakkaiset vaikutukset flokkautumiselle. Isossa mittakaavassa kemiallisten vuorovaikutusten ja mekaanisten rasitusvoimien summa siis näyttää ohjaavan flokkautumisen etenemistä.

Ominaispinta-ala osoittaa kohtalaista vaikutusta flokkautumiselle. Tämä johtuu sen hyvästä adsorptiokyvystä ja on siksi tärkeä aspekti paperikoneen kokonaistehokkuutta harkittaessa. Erillisellä käsittelyllä hienoaineelle ja täyteaineelle voidaan saavuttaa merkittäviä kustannussäästöjä vähentyneen kemikaalikulutuksen kautta, mutta myös parantuneen retention ja parantuneiden paperin ominaisuuksien kautta.

Valon transmission hyödyntäminen flokkautumistutkimuksissa on käypä, mutta silti flokkautuminen on niin nopea reaktio, että se asettaa tiettyjä rajoituksia mittauksille. Esimerkiksi kaikki tulokset ovat kokonaisflokkautumisarvoja, mutta vielä hyväksyttäviä paperin valmistuksen kehittämisessä.