Influence of sulfidity on kraft pulping process

O presente trabalho teve por objetivo avaliar a influência da sulfidez do licor branco sobre a eficiência do processo kraft de polpação e qualidade da polpa celulósica obtida, bem como determinar as condições ótimas de processo. Para realização deste trabalho utilizou-se cavacos industriais de Eucalyptus spp., que foram caracterizados tecnologicamente quanto à densidade básica e aparente, composição química e dimensões de fibras. O material foi submetido ao processo de polpação laboratorial com níveis de sulfidez variáveis, em condições previamente otimizadas, visando a obtenção de polpa com número kappa 18±0,9 e álcali efetivo residual entre 9 e 12 g.L-1 Foram avaliados nove níveis de sulfidez (tratamentos), a saber: 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35 e 40%. Todos os cozimentos foram realizados em triplicata. Visando atingir o nível de deslignificação especificado (expresso como número kappa), para cada nível de sulfidez, ajustou-se a temperatura máxima e a carga de álcali efetivo. Para cada cozimento foram determinados os rendimentos bruto e depurado, teor de rejeitos, número kappa, teor de ácidos hexenurônicos e viscosidade da polpa; no licor negro determinou-se o pH, as concentrações residuais de álcali efetivo, sulfidez e os teores de sólidos orgânicos, inorgânicos e totais dissolvidos. Com bases nos resultados obtidos calculou- se o número kappa corrigido, seletividade do processo de polpação, consumo específico de madeira, concentrações de álcali efetivo e sulfeto de sódio consumido, consumo específico de álcali efetivo e teor de sólidos gerados por tonelada de polpa produzida. Os resultados foram analisados estatisticamente visando a obtenção de modelos matemáticos (regressões) de forma a determinar o nível ótimo de sulfidez para o processo kraft de polpação de eucalipto. Todos os cozimentos atenderam as premissas propostas. Ao final de todos os cozimentos obteve-se o mesmo grau de (9 e 12 g.L-1). A variação de sulfidez no licor branco influenciou desde as condições de polpação empregadas até os resultados obtidos. O consumo específico de madeira apresentou comportamento distinto para as regiões de baixa (S <= 19,52%) e de alta sulfidez (S ? 19,52%) e para se atingir as premissas deste trabalho, tornou-se necessário o emprego de condições de polpação variáveis. Sendo que, dentre todos os tratamentos, a condição S=0% exigiu o maior fator H (1645) e o emprego de maior carga de álcali efetivo (20% como NaOH), o que resultou na menor seletividade (47,4). Nos tratamentos em que se empregou baixa sulfidez no licor branco todo o sulfeto de sódio foi consumido durante o processo de polpação, apresentando maior consumo específico de álcali efetivo. Os tratamentos com maior teor de sulfidez inicial apresentaram maior concentração de ácidos hexenurônicos na polpa marrom. A geração de sólidos por tonelada de polpa produzida manteve-se praticamente constante na região de alta sulfidez (1,12 ±0,1 tss. t as-1 ) e apresentou comportamento decrescente nos processos de baixa sulfidez, sendo a maior geração de sólidos (1,34 tss. t as-1 ) obtida na condição S=0%. Pode-se dizer que para a obtenção de polpa celulósica de eucalipto deve-se utilizar em torno 20% de sulfidez no licor branco, tendo o consumo específico de madeira como parâmetro de definição. deslignificação (número kappa 18 ± 0,9) e o álcali efetivo residual se manteve na faixa pré- estabelecida.The present work aimed to evaluate the influence of sulfidity of white liquor on the pulping process and pulp quality, as well as to determine the ideal pulp conditions. To perform this work, industrial chips from Eucalyptus spp. were used and technologically characterized in terms of basic and apparent density, chemical composition and fiber dimensions. The material was submitted to laboratorial pulping processes with different sulfidity levels under optimized conditions to a kappa number of 18 ± 0.9 and residual effective alkali between 9 and 12 g.L-1. Nine sulfidity levels (treatments) were specified, 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35 and 40%. All cooks were performed in triplicate. In order to achieve the specified delignification level (expressed as kappa number), for each sulfidity level, the maximum temperature and the effective alkali charge were adjusted. For each cooking process were determined the pulp yield, rejects content, kappa number, hexenuronic acids content and pulp viscosity; in the black liquor it was determined the pH, residual alkali content, sulfidity and residual content of organic, inorganic and total solids. Based on the results obtained, the corrected kappa number, the pulping process selectivity, the specific wood consumption, concentration of effective alkali and sulfidity, and solids generated were calculated per ton of pulp produced. The results were statistically analyzed using mathematical models (regressions) to determine the optimum sulfidity level for the eucalyptus pulping kraft process. All cookings met the proposed premises. At the end of all selected cooks the same degree of delignification (kappa number 18 ± 0.9) and residual effective alkali was kept in the targeted range of 9 to 12g.L-1). The variation of sulfidity in white liquor influenced the pulping conditions employed to the obtained results. The specific wood consumption presented a distinct behavior for regions of low (S <= 19.52%) and high sulfidity (S ? 19.52%) and to reach the premises of this work, it was necessary to use variable pulping conditions. Among all the cooks, the condition of S = 0% represented the highest factor H (1645) and the use of the highest effective alkali charge (20% as NaOH) resulted in the lowest selectivity (47.4). In the pulping treatments procedures that were used low sulfidity in white liquor, all sodium sulfide was consumed during pulping processes, being considered the largest specific effective alkali consumption. The treatments with the highest initial sulfidity levels resulted in high hexenuronic acid content in brown pulp. The generation of solids content per ton of pulp remained practically constant in the high sulfidity region (1,12 ±0,1 tss. t as -1) and shows a decreasing behavior in the low sulfidity process, being the largest solids generation (1,34 tss. t as-1), in the condition of S = 0%. It can be stated that to obtain eucalyptus pulp should be used around 20% of sulfidity in white liquor, having the specific wood consumption as a defining parameter