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Keywords:

  • Chemimechanical pulp refining;
  • design of experiments;
  • optimization;
  • pulp quality;
  • energy reduction

Abstract

A series of pilot scale refining trials has been conducted to study the impact of refining conditions on the energy efficiency of the process and on the handsheet quality of a chemimechanical pulp. Black spruce (Picea mariana) chips, cooked to a yield of 90% and a sulphonate content of 1.4%, were refined in two atmospheric stages. Plate gap and consistency in each stage was controlled according to a central composite design. Statistical models of refiner performance were constructed from these experimental results and a non-linear optimization of process conditions was conducted. Optimization results were verified with plant trials which indicate that increasing the ratio of specific energy applied in the first stage leads to a reduction of approximately 15% in the total energy required. Inversely, this strategy can be used to obtain significant increases in pulp quality for a given energy input. The results also indicate that the largest proportion of energy must be applied to the fibres at high consistency.

On a effectué une série d'essais de raffinage à l'échelle pilote afin d'étudier l'impact des conditions de raffinage sur l'efficacité énergétique du procédé et sur la qualité de la feuille de papier d'une pâirc;te chimico-mécanique. Des copeau d'épinette noire (Picea marianà), cuits pour un rendement de 90% et une teneur en sulphonate de 1,4% ont été raffinés dans deux étages atmosphériques. L'intervalle entre les plateaux et la consistence ont été contrôlés pour chaque étage à l'aide d'une plan composite centré. On a construit des modèles statistiques de performance des raffineurs à partir de ces résultats expérimentaux et on a réalisé une optimisation non linéaire des conditions de procédé. Les résultats de l'optimisation ont été vérifiés par des essais en usine qui indiquent qu'une augmentation du taux d'énergie spécifique dans le premier étage entraîine une réduction d'approximativement 15% de l'énergie totale requise. Inversement, cette stratégie peut servir à obtenir des augmentations significatives de la qualité de la pâte pour un apport d'énergie donnée. Les résultats indiquent également que la plus forte proportion d'énergie doit être appliquée aux fibres à consistance élevée.