LAVAGEM DA POLPA CELULÓSICA

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- Identificar os mecanismos de lavagem da polpa celulósica;

- Compreender as características de uma lavagem eficiente;

- Identificar os tipos de equipamentos destacando o mais eficaz.

LAVAGEM DA POLPA CELULÓSICA

As grandes transformações físico-químicas que ocorrem durante a produção de celulose usam água para separar, transportar impurezas e conduzir as fibras nos processos.

O processo de lavagem consiste em uma operação na qual uma mistura heterogênea de um fluido e partículas de sólidos são separados por um meio filtrante que favorece a passagem do fluido. A lavagem destina-se a separar da polpa os elementos que constituem matéria solúvel e insolúvel presente no licor de cozimento. (Figura 1).

Licor preto é separado da polpa na lavagem

[pic 3][pic 4]

Figura 1 – Processo de lavagem da polpa

A lavagem da polpa é necessária na produção de polpa marrom e na produção de polpa branqueada. As principais metas da lavagem são:

- A recuperação dos constituintes da madeira dissolvidos no licor para utilizá-los como combustível;

- A utilização da mínima quantidade de água limpa ou recirculada do processo

- A remoção máxima da quantidade de:

- Materiais orgânicos dissolvidos da madeira;

- Materiais inorgânicos solúveis do licor de cozimento misturados com a polpa ao final do cozimento

De acordo com ROGERS et al (1995), a lavagem da polpa marrom é uma das mais importantes operações unitárias no processo de produção da polpa celulósica. De um modo geral, o resultado da lavagem envolve muitas variáveis, tais como a quantidade de água usada, a consistência da polpa, reagentes utilizados entre outros. As variáveis estão relacionadas entre si e uma melhoria em alguma variável pode muito bem favorecer ou não o desempenho do processo.

Os processos industriais de larga escala usavam métodos de lavagem em estágio simples e descartavam a água, causando um grande consumo de água por tonelada de polpa produzida e alguns impactos ao meio ambiente. Esse método persistiu até os anos 90, levando ao desenvolvimento tecnológico da lavagem de polpas com forte benefício para a eficiência operacional e para o meio ambiente.

Este avanço significou a mudança da lavagem para contra corrente (água e polpa procedendo em sentidos contrários), desta forma o processo tornou-se mais eficiente e com menor consumo de água.

Quanto ao volume de água adicionada ao sistema, deve ser o menor possível pelo fato de que o licor preto diluído deve ser evaporado e queimado para recuperar os sais de sódio. Uma lavagem deficiente acarreta em excessiva perda de sódio, afetando assim o balanço térmico da fábrica, bem como exigindo um maior consumo de reagentes no branqueamento. Além de aumentar a DBO e DQO no efluente.

Os sistemas de lavagem atuais buscam a eficiência em fechamento do circuito para que haja economia e sejam minimizados os problemas com o tratamento de efluentes.

As fibras possuem cavidades (lúmen), que ajudam no transporte de nutrientes necessários para o crescimento da árvore, o lúmen não é solido e encontra-se cheio de liquido. Devido este fato, pode haver o transporte de substâncias do licor de dentro da fibra para fora, bem como a ação contrária.

PRINCÍPIOS DE LAVAGEM

Cada sistema de lavagem possui um tipo de configuração, porém, os mecanismos essenciais de transporte dos elementos orgânicos ou inorgânicos do licor restante na polpa para o licor preto fraco, são difusão e deslocamento. Pode ocorrer a predominância de um destes, porém, ambos são usados e equilibram-se mutuamente.

Os princípios de lavagem podem ser divididos em dois níveis: micromecanismo e macromecanismo.

No nível micro ocorre o transporte do licor de dentro para fora da fibra e isto pode acontecer de três maneiras: por difusão, por compressão e por inchamento.

Difusão

Dentro da fibra há aproximadamente 1,5 a 2,5 m3 de licor por tonelada de polpa. Este licor residente dentro da fibra não pode ser deslocado por adição de água de lavagem à suspensão fibrosa, sendo que o único meio de se remover as substâncias orgânicas dentro da fibra é através da difusão.

A lavagem por difusão foi inicialmente aplicada em digestores contínuos para a remoção do licor dos cavacos antes da sua descarga, onde o licor de lavagem é admitido pelo fundo do digestor contínuo sentido vertical para cima, contrário ao movimento da coluna de cavacos e líquidos, ou seja, lavagem contra corrente. Essa lavagem no próprio digestor permite uma redução nos números de lavadores rotativos.

De acordo com experimentos, os cavacos amolecidos ainda conservam sua forma no final do cozimento estando, porém, embebidos com o licor de cozimento.

Para uma lavagem eficiente dos cavacos no próprio digestor é necessário que os materiais solúveis migrem até a superfície dos cavacos e se misturem com o licor de lavagem mais diluído. O aspecto mais importante nessa lavagem é a difusão dos materiais solúveis para a superfície.

O processo de lavagem por difusão é causado pelo movimento molecular, no qual ocorre a movimentação dos íons do licor de cozimento através da água, causado por uma gradiente de concentração (ver figura 2). Alguns fatores afetam a velocidade com que a difusão ocorre: Diferença de concentração; temperatura; espessura do filme de licor ao redor da fibra e o tamanho dos compostos da difusão.

A difusão ocorre de forma mais rápida quando há uma grande diferença de concentração entre o licor retido dentro da fibra e o licor externo, ou seja, quando há duas soluções de diferentes concentrações separadas pela parede da fibra a tendência é a solução mais concentrada deslocar-se para a menos concentrada, buscando igualar as concentrações.

No que diz respeito à temperatura, a difusão ocorre de forma mais rápida em altas temperaturas.

Comunicação entre o licor interno e