Branqueamento curto O-ECF de pasta kraft de Eucalyptus globulus

Abstract

O objectivo deste trabalho consistiu na identificação e comparação das sequências de branqueamento mais recentemente implementadas em fábricas de pasta kraft com pré-deslenhificação por oxigénio e na avaliação laboratorial de um determinado conjunto de sequências de modo a seleccionar aquela com maior potencial de implementação na Fábrica de Pasta da Portucel em Setúbal. Após caracterização sumária da evolução dos processos de branqueamento, realizou-se um levantamento das sequências de branqueamento adoptadas em fábricas novas ou resultantes de alterações em fábricas existentes, dando ênfase à situação escandinava e às principais fábricas que processam madeira de eucalipto no Brasil e na Península Ibérica. O levantamento revelou uma apreciável diversidade de alternativas O-ECF e O-TCF, envolvendo a aplicação de peróxido de hidrogénio, ozono, quelantes, hidrólise ácida e, de forma menos comum, ácido peracético e enzimas. As sequências ECF constituem a opção preferida, nomeadamente as sequências ECF “light”, caracterizadas por um reduzido número de estágios e por baixos consumos de dióxido de cloro. Compararam-se casos de implementação industrial de sequências O-ECF e O-TCF com peróxido de hidrogénio e/ou ozono, focando-se também a questão do circuito de filtrados. Para avaliação laboratorial seleccionou-se um conjunto de sequências O-ECF com peróxido pressurizado utilizando pasta kraft de Eucalyptus globulus: O-D0-EOP-D1, O-D0-EOP-D1-D2, O-D0-E1-D1-EOP e, como referência experimental, O-D0-E1-D1-D2. Definiu-se como objectivo de brancura 90 %ISO e compararam-se os consumos de dióxido de cloro e peróxido de hidrogénio, os custos dos químicos e de investimento e a qualidade da pasta obtida nas diversas sequências. Seleccionou-se a sequência O-D0-EOP-D1-D2 por apresentar maior potencial para a redução dos custos dos químicos, mesmo para um objectivo de brancura de 91 %ISO. Este resultado deveu-se, essencialmente, ao posicionamento da fase EOP no início da sequência, à minimização da carga de dióxido na fase D0 e de peróxido na fase EOP e à distribuição do dióxido no branqueamento final por duas fases, D1 e D2. Testou-se o desempenho da sequência seleccionada em condições de operação mais próximas das da Fábrica de Pasta de Setúbal. As alterações de temperatura e tempo de reacção nas fases de dióxido tiveram como efeito mais significativo um aumento do consumo deste químico, agravado nos ensaios com supressão da fase D2. A utilização de pasta mix (com mistura de madeira de eucalipto de espécie diferente de E. globulus) resultou num acréscimo importante do consumo de químicos, mas a eficiência de branqueamento e de deslenhificação não revelaram diferenças significativas face à pasta de E. globulus. Realizou-se um estudo de lavagem da pasta com recirculação de filtrados em contra-corrente, com base na sequência seleccionada. Os objectivos foram a avaliação do efeito da lavagem em contra-corrente e a comparação de dois esquemas alternativos de lavagem: Esquema 1 - lavagem em contra-corrente dos estágios ácidos e separação do filtrado da extracção alcalina (HW ? D2 ? D1 ? D0 ? efluente ácido; HW ? EOP ? efluente alcalino); Esquema 2 - lavagem em contra-corrente de todos os estágios, com excepção da D0 (HW ? D2 ? D1 ? EOP ? efluente alcalino; HW ? D0 ? efluente ácido). A comparação dos dois esquemas efectuou-se na perspectiva da carga enviada para esgoto, da possibilidade de fecho acrescido de circuitos e das alterações sobre a qualidade da pasta. Os dois esquemas distinguem-se, essencialmente, pelo isolamento da lavagem das fases EOP (Esquema 1) ou D0 (Esquema 2), onde o líquido de lavagem é água quente (HW) e não filtrado recirculado, o que resulta numa redução dos níveis de CQO e de metais nos filtrados destes estágios. O Esquema 1 apresenta-se potencialmente vantajoso relativamente à recirculação do efluente alcalino (EOP) para a lavagem da pasta crua e para a recuperação de químicos e energia, bem como no que se refere à recirculação de filtrados dentro do branqueamento. O efluente ácido (D0) deverá ser enviado para tratamento na ETAR. Uma possível desvantagem deste esquema é a ocorrência de depósitos de carbonato de cálcio na fase EOP. Em ambos os esquemas, a lavagem em contra-corrente conduziu a uma diminuição da brancura final da pasta e ao aumento do teor de metais na pasta da fase D0 , porém sem consequências visíveis sobre a eficiência do peróxido no estágio EOP seguinte.

The purpose of this work was to identify and compare bleaching sequences recently implemented in kraft pulp mills with oxygen pre-delignification and to perform a laboratory evaluation of selected sequences in order to recommend a new bleaching sequence for Portucel Setúbal Pulp Mill. After a brief characterization of the evolution of pulp bleaching, a survey of new bleaching sequences is presented, pointing out those implemented in Scandinavia and in eucalyptus pulp mills in Brazil, Portugal and Spain. As this survey showed, there are many different O-ECF and O-TCF alternatives using hydrogen peroxide, ozone, chelants, acid hydrolysis and, less frequently, peracetic acid and enzymes. Most mills prefer ECF sequences, particularly ECF “light”, which are short and have low chlorine dioxide consumption. Mill cases were compared concerning O-ECF and O-TCF sequences with hydrogen peroxide and/or ozone. The filtrate recovery systems were also analysed. A set of O-ECF sequences with a pressurized peroxide stage was chosen for laboratory trials using Eucalyptus globulus kraft pulp: O-D0-EOP-D1, O-D0-EOP-D1-D2, O-D0-E1-D1-EOP and, as a reference, O-D0-E1-D1-D2. The sequences reaching the brightness target 90 %ISO were compared considering chlorine dioxide and hydrogen peroxide consumption, chemical's and investment costs and pulp quality. O-D0-EOP-D1-D2 was selected due to its higher potential for chemical’s costs reduction, even at 91 %ISO. This result can be explained by the EOP position at the beginning of the sequence, the minimal charge of chlorine dioxide in D0 and hydrogen peroxide in EOP and the final bleaching with two dioxide stages. Additional tests were done on the selected sequence bringing closer laboratory and Setúbal Mill conditions. As a result of changing temperature and reaction time in D stages there was an increase in chlorine dioxide consumption, especially when D2 was eliminated. Using mix pulp (E. globulus mixed with another eucalyptus species) led to an increase of chemical consumption, but bleaching and delignification efficiency were similar to E. globulus pulp.