Zeta potential in lime mud evaluation
Laurikainen, Toni (2019)
Diplomityö
Laurikainen, Toni
2019
School of Engineering Science, Kemiantekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019121648401
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019121648401
Tiivistelmä
Aim of this master’s thesis was to study applicability of zeta potential measurement in lime mud evaluation and overliming detection. Overliming in causticizing has been linked to a number of operational problems throughout a pulp mill, notably increased lime kiln fuel consumption, lime mud filter plugging and lime kiln ring formation.
In the literature review filtration, settling and zeta potential theory have been studied. Factors affecting calcite zeta potential have been identified, including physical and chemical properties of lime which affect causticizing and slaking reactions. Previous works paving the way for overliming detection in causticizing were also reviewed.
In the experimental part, the objective was to replicate findings from previous studies and confirm them. Additionally, the effect of lime mud washing on lime mud zeta potential and streaming potential measurements were studied. Slaking and causticizing reactions were performed using synthetic green liquor and reburned lime samples from different pulp mills in Finland. Settling and filtration tests were performed on lime mud samples, afterwards zeta and streaming potentials were measured.
Finding in previous studies were confirmed. Zeta potential could be utilized as a mean to detect overliming in causticizing. Lime mud washing had a negligible effect on measured zeta potential. Based on the results on this study, streaming potential cannot be utilized in overliming detection. However, further studies are required to confirm these results. Diplomityön tarkoitus oli tutkia zetapotentiaalimittausten soveltuvuutta meesan laskeutumis- ja suotautumisominaisuuksien ennustamiseen, sekä ylikalkittumisen havaitsemiseen. Ylikalkittuminen liitetään usein moniin käyttöongelmiin sellutehtailla kuten meesauunin kohonneeseen polttoaineen kulutukseen, viirojen tukkiutumiseen suodatuksessa, sekä renkaiden muodostumiseen meesauunissa.
Kirjallisuusosassa käsiteltiin laskeutumisen, suodatus- ja zetapotentiaalin teoriaa. Kalsiitin zetapotentiaaliin vaikuttavat tekijät on esitetty, mukaanlukien kalkin fyysiset ja kemialliset ominaisuudet jotka vaikuttavat kalkin sammumis- ja kaustisointireaktioihin. Aiempia töitä liittyen zetapotentiaalin hyödyntämiseen ylikalkittumisen havainnointiin on tarkasteltu.
Kokeellisessa osassa tarkoituksena oli toistaa ja varmistaa aiemmissa töissä esitettyjä tuloksia. Tämän lisäksi tarkasteluun otettiin meesan pesun vaikutus zetapotentiaalin mittaustuloksiin, sekä virtauspotentiaalin soveltuvuus ylikalkittumisen havainnointiin. Kaustisointikokeet tehtiin käyttämällä synteettistä viherlipeää ja poltettuja kalkkinäytteitä, jotka toimitettiin suomalaisilta sellutehtailta. Meesanäytteille suoritettiin laskeutus- suodatuskokeet joiden jälkeen näytteiden zetapotentiaalit mitattiin.
Edellisten töiden tulokset varmistuivat. Zetapotentiaalia voidaan hyödyntää ylikalkittumisen havainnointiin. Meesan pesulla todelliin olevan mitätön vaikutus mitattuun zetapotentiaaliin. Tämän työn tulosten perusteella virtauspotentiaalimittaus ei sovellu ylikalkittumisen havainnointiin, mutta tulosten todentaminen vaatii lisätutkimusta.
In the literature review filtration, settling and zeta potential theory have been studied. Factors affecting calcite zeta potential have been identified, including physical and chemical properties of lime which affect causticizing and slaking reactions. Previous works paving the way for overliming detection in causticizing were also reviewed.
In the experimental part, the objective was to replicate findings from previous studies and confirm them. Additionally, the effect of lime mud washing on lime mud zeta potential and streaming potential measurements were studied. Slaking and causticizing reactions were performed using synthetic green liquor and reburned lime samples from different pulp mills in Finland. Settling and filtration tests were performed on lime mud samples, afterwards zeta and streaming potentials were measured.
Finding in previous studies were confirmed. Zeta potential could be utilized as a mean to detect overliming in causticizing. Lime mud washing had a negligible effect on measured zeta potential. Based on the results on this study, streaming potential cannot be utilized in overliming detection. However, further studies are required to confirm these results.
Kirjallisuusosassa käsiteltiin laskeutumisen, suodatus- ja zetapotentiaalin teoriaa. Kalsiitin zetapotentiaaliin vaikuttavat tekijät on esitetty, mukaanlukien kalkin fyysiset ja kemialliset ominaisuudet jotka vaikuttavat kalkin sammumis- ja kaustisointireaktioihin. Aiempia töitä liittyen zetapotentiaalin hyödyntämiseen ylikalkittumisen havainnointiin on tarkasteltu.
Kokeellisessa osassa tarkoituksena oli toistaa ja varmistaa aiemmissa töissä esitettyjä tuloksia. Tämän lisäksi tarkasteluun otettiin meesan pesun vaikutus zetapotentiaalin mittaustuloksiin, sekä virtauspotentiaalin soveltuvuus ylikalkittumisen havainnointiin. Kaustisointikokeet tehtiin käyttämällä synteettistä viherlipeää ja poltettuja kalkkinäytteitä, jotka toimitettiin suomalaisilta sellutehtailta. Meesanäytteille suoritettiin laskeutus- suodatuskokeet joiden jälkeen näytteiden zetapotentiaalit mitattiin.
Edellisten töiden tulokset varmistuivat. Zetapotentiaalia voidaan hyödyntää ylikalkittumisen havainnointiin. Meesan pesulla todelliin olevan mitätön vaikutus mitattuun zetapotentiaaliin. Tämän työn tulosten perusteella virtauspotentiaalimittaus ei sovellu ylikalkittumisen havainnointiin, mutta tulosten todentaminen vaatii lisätutkimusta.