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Expo Pulpa

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by Mario Ocampo on 6 June 2013

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Transcript of Expo Pulpa

Contenido Resumen Metodología Resultados y Discusión Conclusiones Introducción Los fabricantes de papel y cartón actualmente están incrementando el uso de fibra reciclada OCC (Old Corrugated Containers), como fuente de fibra barata en sus procesos de manufactura. 1.Resumen
2.Introducción
3.Metodología
4.Resultados y Discusión
5.Conclusiones El reciclado de cartón corrugado (OCC), representa una fuente alterna de recursos fibrosos en la obtención de pulpa sin blanquear, semiblanqueada y blanqueada. Se utilizó fibra industrial procedente de cartón corrugado con alto contenido de lignina para su blanqueo mediante procesos ECF y lograr blancuras de +80% ISO. Para obtener pulpa papelera blanqueable fue necesario aplicar tratamientos deslignificantes con O2 en una, dos o tres etapas, y con PO. La deslignificación se mejoró aplicando tratamientos quelantes con DTPA (Q), o lavados ácidos (A) intermedios entre etapas con oxígeno. Con procesos de blanqueo de 7 a 9 etapas se logran blancuras de 82-84% ISO y mínima reversión. Los rendimientos globales fueron de 67 – 72%

Palabras clave: Deslignificación con Oxígeno, No. de Kappa, blanqueo ECF, fibra reciclada, cartón corrugado (OCC). aplicados Exposición Pulpa y Papel Materia prima
Celulósica Isabel Cristina Arango
Mario A.Alzate Ocampo
Diego Zambrano
Carlos Andres Vidal Tanto el papel liner como el papel corrugado medio en su producción reutilizan fibra de OCC como materia prima. Sin embargo, estas fibras obtenidas mediante el reciclado o provenientes del mercado de importación pueden considerarse como una alternativa viable para obtener celulosa semiblanqueada y blanqueada a ser usada en otras calidades de papeles. La ventaja del reciclado de cajas de cartón en la obtención de pulpa para papel, es que salva recursos fibrosos maderables y requiere menor energía total. En la fabricación del cartón corrugado se usan principalmente pulpas químicas kraft y pulpas mecánicas, ambas de alto rendimiento y con elevado contenido de lignina, por lo que para obtener blancura de +80% ISO, es necesario aplicar tratamientos deslignificantes efectivos en la eliminación de lignina. para lograrlo se han aplicado agentes de blanqueo oxidativos (oxígeno, ozono, peróxido de hidrógeno) y reductivos (hidrosulfito de sodio y ácido formamidin sulfinico (FAS). Fibra útil OCC industrial Pulpeo
(consistencia 5%) Depurador
(placa ranurada
de 0,15 mm) Centrifugada
y almacenada Etapas de blanqueo Lavado Determinación
de propiedades La pulpa es precalentada y colocada en baño
termostático (temp. 80 °C) durante 150 a 240
minutos. Para las etapas con dióxido de cloro
se mezcla la pulpa con la solución aplicando
factor Kappa entre 0.24 a 0.36 para Do y de 1.5%
como cloro activo en D1. Lavado ácido (A): se realizó con ácido sulfúrico (pH 2.0-2.5). Consistencia de 10% para el lavado ácido y para la etapa de quelación (Q). En ambas etapas la temperatura fue de 50°C y tiempo de 30 minutos. Quelación (Q): DTPA
(Dietilen Triamine Pentaacetic Acid) 0.2% bms . Tratamientos con oxígeno: reactor Quantum Mark V, con control de agitación mecánica, temperatura y tiempo de reacción. Blanqueo con peróxido: se mezclo la pulpa con 0.5% de sulfato de magnesio heptahidratado, luego con adición de sosa y peróxido de hidrógeno entre 0.5 a 1.0%, consistencia de 10%. Las pulpas resultantes fueron lavadas con agua destilada aplicando un factor de lavado de 9 m3/t. Se extrae una muestra de 100 mL de licor para medir pH resultante y determinar el reactivo residual. Se determinaron con los métodos estandarizados por TAPPI (Technical Association of Pulp and Paper Industry). Número de Kappa mediante la técnica (T 236 cm-85). La degradación de la celulosa se determinó con la viscosidad de las pulpas (T 230 om-94). La formación de hojas de laboratorio para los ensayos físico-mecánicos fue mediante la técnica (T 205 sp-95). Propiedades de resistencia: Resistencia a la tensión (T 404 cm-92), Resistencia a la explosión (T 403 om-97), y Resistencia al rasgado (T 414 om-98). Indirectamente indica 12% de Lignina Klason. Longitud de fibra corta (0.493 mm).

Alto contenido de finos (45.7%). FQA (Fiber Quality Analyzer) Los finos consumen mayores cantidades de reactivos químicos para la deslignificación y el blanqueo, sin aportar fibras con calidad aceptable para ser incorporadas en la fabricación de papel. Debido al alto numero de kappa, la deslignificación extensiva es la mejor alternativa para mejorar la calidad de las fibras de cartón OCC, sin embargo debido a su composición fibrosa y naturaleza química muy diversa se dificulta un poco este proceso ya que se buscan blancuras de +80% ISO. Se aplicaron etapas de lavado ácido y de quelación con el interés de controlar la presencia de iones metálicos y de favorecer la limpieza del material fibroso Las secuencias de blanqueo probadas en pulpa OCC integral fueron a base de compuestos oxigenados (oxígeno y peróxido) en etapas simples o combinadas de manera secuencial. Variables seleccionadas para determinar las condiciones de cada etapa de blanqueo: Rendimiento
Numero de Kappa
blancura
Color 1 etapa, la deslignificación fue de 53.8%
2 etapa, la deslignificación fue de 72.2%
3 etapa, la deslignificación fue de 80.1% Numero de kappa bajo de 79.9 a 15.9 Viscosidad bajo de 7.9 mPa.s. a 4.5 mPa.s. 3 etapas de oxigeno secuencial. Van Tran (2002), encontró que con tres etapas de oxígeno de forma secuencial sin pretratamiento aplicadas a los rechazos del OCC obtuvo un 52.8% de deslignificación (Número de Kappa de 51.1 a 24.1). Y con un lavado ácido previo a la primera etapa de oxígeno aplicada al OCC sin fraccionar logró una remoción del 69.4% de lignina después de tres etapas oxidativas (Número de Kappa de 82.8 a 25.3). En este caso, a pesar de lograr una deslignificación excelente, la pulpa reciclada no respondió favorablemente al blanqueo aplicado en las siguientes etapas. Después de usar un alto factor Kappa de 0.36 para la etapa de dióxido (Do), no se logró alcanzar los 80% ISO de blancura. Aún después de 7 etapas aplicadas, la blancura fue de 76.6% ISO, con una viscosidad final de 4 unidades, esto como consecuencia del fuerte ataque químico a la pulpa durante el proceso de deslignificación oxidativa. Posteriormente, se modificó la secuencia iniciando con solo dos etapas de oxígeno e incorporando una etapa de quelación previa a la tercera deslignificación con oxígeno, enseguida se sometió a un tratamiento con dióxido de cloro (factor Kappa de 0.3), aplicado para eliminar la mayor cantidad de lignina previa a someterse a una cuarta etapa con oxígeno (tabla 4). La viscosidad es bastante baja a causa del ataque de la celulosa con oxigeno. Posteriormente se experimentó una etapa con dióxido y otra con peróxido, como etapas finales de la secuencia de blanqueo logrando superar la blancura de 80% ISO, alcanzando 82 a 83% ISO. Los resultados indican que este sistema de tratamiento resultó ser bastante efectivo en la deslignificación de la pulpa OCC, aunque fueron requeridas 6 etapas para remover el 98.1% de la lignina inicial, valor basado en los Números de Kappa antes y después de los tratamientos realizados. una deslignificación de tres etapas de oxígeno con lavado ácido intermedio, logró remover la lignina en un 78.6% (Número de Kappa de 17.1 unidades).

La pulpa fue blanqueada aplicando un factor Kappa de 0.36 en la primera etapa de dióxido. Con las etapas Do(PO)D1, se logró blancura de 83.5% ISO (tabla 5).

Se buscó mejorar la blancura lograda aplicando una etapa final con peróxido o una extracción alcalina entre dos etapas de dióxido de cloro la cual no resulto favorable.

El rendimiento global del proceso de blanqueo con 8 etapas fue del 72.6%. El valor de viscosidad después de la etapa de peróxido fue 6.4 mPa.s, lo que indica que con esta secuencia la celulosa fue menos afectada químicamente. En otra secuencia se usaron tres etapas con oxígeno previamente sometidas a un lavado ácido para manejar adecuadamente la presencia de iones metálicos en la pulpa, además de causar un cambio de pH con lo que se esperaba mejorar la activación de la lignina y su reactividad al posterior tratamiento alcalino con oxígeno.

Después de estas tres etapas oxidativas, se logró una alta eliminación de lignina alcanzando una deslignificación del 83.3% y la viscosidad fue de 5 mPa.s.

La blancura de +80% ISO, se logró después de aplicar la etapa de peróxido reforzado con oxígeno (PO). Después de 8 etapas de tratamiento, un blanqueo final con dióxido de cloro, alcanzó blancura de 82.6% ISO, resultado bastante aceptable.

El rendimiento global del proceso oscila del orden del 67.1%, ligeramente mas bajo que el obtenido con las secuencias de blanqueo anteriores discutidas. Tabla 6. Condiciones y resultados de la secuencia AOAOAODo(PO)D1 Para comparar el efecto del blanqueo sobre las diferentes propiedades fisicoquímicas, se realizaron curvas de refinación a dos pulpas blanqueadas; las secuencias fueron:

OOQODoOD1, con blancura de 83% ISO
AOAOAODo(PO)D1, con blancura: 82.6% ISO En general, las resistencias en el papel se deben a:
b) Enlaces de hidrógeno formados entre moléculas de celulosa, dentro de fibras y entre fibras, las cuales son las responsables de las resistencias del papel.

La celulosa tiene gran capacidad de formar enlaces de hidrógeno y como resultado, tiene una gran afinidad por el agua. Tabla 7. Propiedades fisicomecánicas de pulpa OCC integral sin blanquear. Los resultados se compararon entre ambas pulpas blanqueadas y las propiedades de la pulpa OCC integral sin blanquear. Los resultados indican que se puede incrementar un poco la resistencia a la tensión
al ser refinada la pulpa en el molino Jokro.
Una razón de esta mejoría podría deberse al posible incremento de la capacidad de las fibras a unirse entre si, debido en parte por la remoción de la lignina hidrofóbica lograda mediante el tratamiento con oxígeno.

Sin embargo, los niveles de refinación obtenidos muestran una pulpa muy susceptible al tratamiento mecánico de batido, haciéndose mucho más notorio después del blanqueo en ambas pulpas. Esto señala en realidad, que el material blanqueado no requiere propiamente dicho una etapa de refinación, siendo suficiente como queda después del blanqueo. Tabla 8. Propiedades fisicomecanicas de las pulpas blanqueadas (OOQODoOD1) y (AOAOAODo(PO)D1) Lo mas interesante que se encontró respecto al comportamiento en las propiedades de resistencia de las pulpas sin blanquear y blanqueadas, es que independientemente de que fueron requeridas entre 7 a 9 etapas de tratamiento en las secuencias de blanqueo para lograr el nivel deseado de blancura (82 – 84% ISO), los resultados encontrados señalan que aunque la pulpa inicial presenta resistencias mecánicas muy pobres, éstas no sufrieron mayores variaciones con el proceso de blanqueo aplicado. Sería conveniente que en el sistema de procesamiento de esta pulpa se realizará una acción mecánica muy suave, para mejorar levemente algunas de sus propiedades, sobre todo para incrementar la flexibilidad en las fibras y aumentar un poco la resistencia a la tensión y explosión en las pulpas blanqueadas. Más aún se logró mejorar levemente la resistencia a la tensión, principalmente como consecuencia del mejoramiento de la flexibilidad. Las secuencias OOQODoOD1 y AOAOAODo(PO)D1 aplicadas a pulpa OCC mejoraron levemente las propiedades de tensión y explosión como resultado del incremento en la flexibilidad de las fibras por el proceso secuencial de deslignificación con oxígeno en medio fuertemente alcalino. Las pulpas OCC blanqueadas no requieren de tratamiento mecánico de refinación para el desarrollo de las propiedades de las fibras. Mediante los procesos de deslignificación con oxígeno y blanqueo libre de cloro elemental es factible obtener pulpa blanqueada del cartón OCC. Para lograr blancuras de +80% ISO, se requieren secuencias con 7 a 9 etapas, lo que conduce a un bajo rendimiento global del proceso y un mayor costo del blanqueo. En pulpa reciclada obtenida del OCC integral, se encontró que para eliminar lignina hasta alcanzar los valores de pulpas químicas blanqueables es necesario aplicar de 3 a 5 etapas deslignificantes. Las etapas de lavado ácido (A) y/o tratamiento con DTPA (Q) mejoran el tratamiento de deslignificación oxidativa.
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