Optimisation of brightness at constant yield in preflotation

Abstract

Rhein Papier changed its collector chemical to a silicon derivative in 2007. The change was successful but a potential for improvement remained. The objective of this master's thesis was to optimise the brightness increase in the preflotation, particularly its secondary step, at constant yield. In order to calculate the yield, balance areas had to be created for the preflotation, postflotation and entire stock preparation. The inverse of yield, mass reject rate, was calculated for these balance areas via mass balances and ash contents. The mass balance calculation proved to be a reliable tool.

The properties of silicon derivatives are not yet all known due to its relatively recent appearance on the market. The secondary preflotation was modelled in trials with a Delta25 laboratory flotation cell, in order to understand the effect that several factors have on the flotation procedure with said collector. The laboratory flotations were evaluated with selectivity graphs invented by Voith. The results of the flotations show that the silicon derivatives collecting effect is improved by the decrease of energy consumption.

The printing ink removal seems to be impaired by the high shear forces in a flotation ceil. This result needs to be verified in mill scale trials. If it can be replicated, it means that the flotation efficiency with silicon derivatives can be increased simultaneously as the energy costs are decreased. It may also have an effect on future injector design.

A sodium silicate mill scale trial was run over a period of six weeks. A 20 % increase of silicate dosage resulted in decreased mass reject rates in the entire stock preparation and slightly improved brightness gain.

Rhein Papier on vaihtanut kollektorikemikaalinsa vuonna 2007 silikonijohdannaiseen. Vaihto oli onnistunut, mutta parannuksen varaa jäi etenkin esiflotaation sekundääriasteessa. Tämän diplomityön tarkoitus oli parantaa vaaleutta kyseisessä prosessissa luopumatta tavoitetusta saantotasosta. Saannon selvittämistä varten luotiin tasealueet esi- ja jälkiflotaatiolle sekä siistauslaitokselle. Näille tasealueille laskettiin saannon vastakohta, hävikki, massataseiden sekä tuhkapitoisuuksien avulla. Massataseet osoittautuivat käytännössä merkittävästi luotettavammaksi menetelmäksi.

Silikonijohdannaisen kaikkia ominaisuuksia kollektorikemikaalina ei vielä tunneta, koska se ei ole ollut markkinoilla kuin lyhyen ajan. Esiflotaation sekundääriastetta mallinnettiin Delta25 laboratoriokennolla, jotta erinäisten parametrien vaikutusta flotaatioprosessiin voitiin tutkia, kun käytössä on kyseinen kollektori. Laboratorioflotaatioiden tulokset osoittavat, että vähentämällä energiankulutusta voidaan sekundääriflotaatiossa saavuttaa suurempi vaaleus.

Flotaatiokennoissa vallitsevat korkeat leikkausvoimat vaikuttavat haittaavan musteenpoistoa silikonijohdannaista käytettäessä. Nämä tulokset tulee todentaa myös tehdasmittakaavan sekundääriflotaatiokennoissa. Mikäli tulokset pitävät niissäkin paikkansa, niin silikonijohdannaisten käyttö kollektorina voi mahdollistaa energiakuluissa säästämisen flotaatiotuloksen parantamisen yhteydessä. Tämä voidaan saavuttaa pienentämällä massan tulovirran nopeutta flotaatiokennoon tai muuttamalla kennossa olevaa injektoria.

Vesilasin annostelumäärän vaikutusta tutkittiin kuusiviikkoisessa koeajossa. Vesilasin annostelua nostettiin 20 % tälle ajalle, minkä ansiosta siistauslaitoksen saanto sekä vaaleuden nousu paranivat.