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Substituição do hidróxido
de sódio nos estágios
alcalinos de branqueamento
de polpa kraft de eucalipto
Luciana Souza, Yoni Robles, Wander Reggiane, Eli do Bem
Celulose Nipo-Brasileira S.A.
• Extração alcalina
• Celulose ECF
• Custo do hidróxido de sódio
• Uso do MgO e Mg(OH)2
– 1kg Mg(OH)2 substitui 1,37 kg NaOH
– 1 kg de MgO substitui 2 kg NaOH (Thakore et al, 2004; Gibsson e Wajer, 2003)
• Uso do MgSO4
Celulose Nipo-Brasileira S.A. Introdução
Celulose Nipo-Brasileira S.A. Objetivo
Avaliar o efeito da substituição parcial ou total do hidróxido de sódio pelo MgO e Mg(OH)2 nos estágios EOP e P na branqueabilidade da polpa de celulose ECF.
• Coleta e caracterização da polpa D0
–#kappa, alvura, viscosidade, DQO,
metais
• Branqueamento da polpa (EOP)D1P até
90%ISO
• Os filtrados gerados foram caracterizados
quanto a DQO e DBO5
Celulose Nipo-Brasileira S.A. Metodologia
Celulose Nipo-Brasileira S.A. Metodologia
Número Kappa 4,68
DQO, kg/tsa 5,67
Viscosidade, mPa.s 20,76
Alvura, %ISO 69,70
Característica da polpa origem - D0
Celulose Nipo-Brasileira S.A. Metodologia
Parâmetros (EOP) D1 D1 D1 P
Tempo, min 15+55 160 160 160 160
Temp., oC 80 75 75 75 75
O2, kg/tsa 3,0 - - - -
NaOH, kg/tsa 10,0 - 1,0 1,4 3,0
H2O2, kg/tsa 5,0 - - - 3,0
ClO2, kg/tsa - 6 10 14 -
Condições de Branqueamento
• Substituição no estágio EOP
– 0, 25, 50 e 75% de substituição pelo MgO
– 0, 25, 50 e 75% de substituição pelo Mg(OH)2
• Substituição no estágio P
– 0, 25, 50, 75 e 100% de substituição pelo
MgO
– 0, 25, 50, 75 e 100% de substituição pelo
Mg(OH)2
Celulose Nipo-Brasileira S.A. Metodologia
Substituição do NaOH pelo MgO ou Mg(OH)2
no estágio EOP – Alvura no EOP
Celulose Nipo-Brasileira S.A. Resultados e Discussão
79,0
80,379,4
78,779,0
77,7
75,5
72,2
70
72
74
76
78
80
82
Ref. 25% 50% 75%
Alv
ura
, %
ISO
MgO Mg(OH)2
# kappa 3,8 e 4,2
Celulose Nipo-Brasileira S.A. Resultados e Discussão
11,5 11,5
10,8
10,2
11,5 11,511,2
10,0
6
7
8
9
10
11
12
Ref. 25% 50% 75%
pH
MgO Mg(OH)2
Substituição do NaOH pelo MgO ou Mg(OH)2 no
estágio EOP – pH e consumo de oxidante EOP
100 99,092,8
76,9
100 99,2 99,4 99,4
0
20
40
60
80
100
Ref. 25% 50% 75%
Co
ns
um
o d
e o
xid
an
te, %
MgO Mg(OH)2
Celulose Nipo-Brasileira S.A. Resultados e Discussão
16,88
17,78
18,60
17,76
15,9715,63
15,32 15,32
15,00
16,00
17,00
18,00
19,00
Ref 25% 50% 75%
Vis
co
sid
ad
e, m
Pa
S
MgO Mg(OH)2
Substituição do NaOH pelo MgO ou Mg(OH)2 no
estágio EOP – viscosidade no EOP
Celulose Nipo-Brasileira S.A. Resultados e Discussão
88,7
89,289,4
90,1
90,8
88,5
89,3
90,0
88,8
89,4
89,9
87,5
86,0
87,0
88,0
89,0
90,0
91,0
92,0
D1(6)P D1(10)P D1(14)P
Alv
ura
, %
IS
O
Ref. Subst. 25% EOP com MgO
Subst. 50% EOP com MgO Subst. 75% EOP com MgO
Substituição do NaOH pelo MgO ou Mg(OH)2
no estágio EOP – Alvura da polpa branqueada
Redução no consumo de ClO2 !
88,7
89,289,0
90,2
90,7
87,8
88,7
89,6
86,4
87,4
88,3
87,5
86,0
87,0
88,0
89,0
90,0
91,0
92,0
D1(6)P D1(10)P D1(14)P
Alv
ura
, %
IS
O
Ref. Subst. 25% EOP com Mg(OH)2
Subst. 50% EOP com Mg(OH)2 Subst. 75% EOP com Mg(OH)2
Celulose Nipo-Brasileira S.A. Resultados e Discussão
98,4
87,684
91,398,4
85,679
84,5
0
20
40
60
80
100
Ref. 25% 50% 75%
Co
ns
um
o d
e o
xid
an
te, %
MgO Mg(OH)2
Captura de metais pela ação do Mg Maior eficiência na
reação do H2O2 com os cromóforos
Relação Mg/Mn da polpa origem = 28:1
Celulose Nipo-Brasileira S.A. Resultados e Discussão
Captura de metais pela ação do Mg Maior eficiência na
reação do H2O2 com os cromóforos e sem redução do pH na
extração
Outra polpa: Relação Mg/Mn da polpa origem = 70:1
Referência MgSO4
Consumo de oxidante EOP, % 84,1 82
Consumo de oxidante P, % 79,5 75,4
Viscosidade, mPas 11,5 14,9
Reversão, %ISO 2,1 2,0
Redução no consumo de ClO2 em 1,4 kg/tsa para um alvura de 90%ISO!
Celulose Nipo-Brasileira S.A. Resultados e Discussão
1,70
3,80 3,90
4,80
2,80
3,20
4,10
0,50
1,50
2,50
3,50
4,50
25% 50% 75%
Revers
ão
de a
lvu
ra,
%IS
O
Ref. MgO Mg(OH)2
Substituição do NaOH pelo MgO ou Mg(OH)2 no
estágio EOP – reversão de alvura p/ 89%ISO
Celulose Nipo-Brasileira S.A. Resultados e Discussão
10,00
12,00
14,00
16,00
18,00
20,00
22,00
Ref. 25% 50% 75%
Cu
sto
re
laiv
o R
$/t
sa
MgO Mg(OH)2
Alvura final 89%ISO
Apesar de ter ocorrido redução de custo,
a reversão de alvura foi no mínimo maior
que 1,0 unidade
Celulose Nipo-Brasileira S.A. Resultados e Discussão
89,2
90,890 89,9
89,2
90,789,6
88,3
70
75
80
85
90
95
Ref. 25% 50% 75%
Alv
ura
, %
ISO
MgO Mg(OH)2
11
14,4
13,2
15,1
11
14,6
15,7
16,3
9
10
11
12
13
14
15
16
17
Ref. 25% 50% 75%
Vis
co
sid
ad
e, m
Pa.s
MgO Mg(OH)2
1,7
2,6
3,9
4,6
1,7
2,3
3,2
4,1
0
1
2
3
4
5
6
Ref. 25% 50% 75%
Revers
ão
de A
lvu
ra, %
ISO
MgO Mg(OH)2
Mesma carga de ClO2
Celulose Nipo-Brasileira S.A. Resultados e Discussão
Mesma carga de ClO2
18,00
18,50
19,00
19,50
20,00
20,50
21,00
Ref. 25% 50% 75%
Cu
sto
re
laiv
o R
$/t
sa
MgO Mg(OH)2
GANHO
3,6 unidades em viscosidade
1,5 unidades em alvura
PERDA
0,6 unidade em reversão
Substituição do NaOH pelo MgO ou Mg(OH)2
no estágio P
Celulose Nipo-Brasileira S.A. Resultados e Discussão
89,2
89,7
90,1
90,3
90,5
89,2 89,2
89,889,9
89,4
88
89
90
91
Ref. 25% 50% 75% 100%
Alv
ura
, %
ISO
MgO Mg(OH)2
10,9 10,9
10,6
9,9
9,5
10,9
10,6
9,3
8,5
8,0
7
8
9
10
11
Ref. 25% 50% 75% 100%
pH
MgO Mg(OH)2
Celulose Nipo-Brasileira S.A. Resultados e Discussão
Substituição do NaOH pelo MgO ou Mg(OH)2
no estágio P
98 96
81
6860
98 98
86
72
60
0
20
40
60
80
100
Ref. 25% 50% 75% 100%
Co
nsu
mo
de o
xid
an
te, %
MgO Mg(OH)2
11,011,2
11,5
12,0
12,7
11,0
13,1
12,0
10,9
9,5
8,0
9,0
10,0
11,0
12,0
13,0
14,0
Ref. 25% 50% 75% 100%
Vis
co
sid
ad
e,
mP
as.s
MgO Mg(OH)2
Celulose Nipo-Brasileira S.A. Resultados e Discussão
Substituição do NaOH pelo MgO ou Mg(OH)2
no estágio P
0,60,6
0,7 0,70,8
0,7
0,6
0,8
0,6
0,8
0,0
0,1
0,2
0,3
0,40,5
0,6
0,7
0,8
Nú
mero
de
perm
an
gan
ato
Ref. 25% 50% 75% 100%
Grau de substituição
MgO Mg(OH)2
1,7 1,72,0 1,9
2,5
2,1
2,5
2,92,7
3,0
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
Revers
ão
de a
lvu
ra,
%IS
O
Ref. 25% 50% 75% 100%
Grau de substituição
MgO Mg(OH)2
Celulose Nipo-Brasileira S.A. Resultados e Discussão
Caracterização do efluente – DQO e DBO5
16,22
12,112,89
16,22
14,9 14,66
8
10
12
14
16
18
Ref. 25% 50%
Grau de substituição no EOP
DQ
O,
mg
/L
MgO Mg(OH)2
3,923,54
3,08
3,923,54 3,6
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
Ref. 25% 50%
Grau de substituição EOP
DB
O,
mg
/L
MgO Mg(OH)2
Celulose Nipo-Brasileira S.A. Conclusão
• Houve redução no consumo de ClO2, ganho de
viscosidade para uma mesma alvura final. Porém, a
reversão de alvura fica afetada significativamente;
• Entretanto, para o mesmo consumo de ClO2, o custo das
seqüências com substituição de 25% do NaOH no EOP pelo
MgO ou Mg(OH)2 e a referência foi o mesmo mantendo a
mesma reversão de alvura. Além disso, houve ganho de
viscosidade e alvura;
•Redução da DQO dos efluentes do branqueamento;
• O custo da seqüência com substituição no estágio P foi
maior que a referência para uma mesma carga de ClO2
aplicada, além de ter tido aumento na reversão de
alvura;
• Entretanto, houve ganho na viscosidade, principalmente
na substituição de 25 e 50% pelo Mg(OH)2, sem afetar
significativamente a reversão de alvura.
Celulose Nipo-Brasileira S.A. Conclusão
OBRIGADA !
Celulose Nipo-Brasileira S.A.
