partial autocausticizing of kraft smelt with sodium borates ......2001 tappi peer-reviewed...

16
2001 TAPPI PEER-REVIEWED PAPER/Solutions! for People, Processes and Paper SEPTEMBER 2001/VOL. 1: NO. 1 1 !"#$!!!%& '(#!& (&!$)&#!&*+!)!% &"!&'&*!#&!'& !" # $"!$%&'()*+,! ! " # ", -,.!&"!, '/01Α23/+,!4."4,,&.& 4!"""5-&,))(,!6-" !%"!,!, ,".",4,&""-,%& " 4 , ,- , , " " & , - - , ! , . . ." , "6 !" - !&.-,,", ! , ! -, , ! , !&,!$&!4., ,,-!4&,! ,!,--!",, "!,"&!! , %& 7 8 " 3 " !"!

Upload: others

Post on 23-Jan-2021

0 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Partial Autocausticizing Of Kraft Smelt With Sodium Borates ......2001 TAPPI PEER-REVIEWED PAPER/Solutions! for People, Processes and Paper SEPTEMBER 2001/VOL. 1: NO. 1 1 ˘ ˇˇˆ˙˝˛˚˜ˆ˙˚

2001 TAPPI PEER-REVIEWED PAPER/Solutions! for People, Processes and Paper SEPTEMBER 2001/VOL. 1: NO. 11

������������������� �������������������������������������������������������� �!"���#$�!���!��!%&���

���'(#��!&����������������� �����������������������������������

(&!$����)��&#!�&�*���+�!���)����!��%

��������������������� �� �

�&"�����!&�'�&�*��!#&����!'&���!������������������"����

#����������������

�������

�����$������"�������������������!����$������������%��&�'������()*+�,���!������������������!�������� ����������"������#�������� ���� ��� �� ��������� ���� ����"���,��������-�������������������,����.���������!�������&������"�����!����������,�����'��/�0�1Α23/�+�����,��!���4���.���"������4����������������,�������,��&������.�����&����4�����!�������"���"�"��5���-��&,����������)�)(���,���!6�������-���������"������!��������������������������%�������"���!����������,���������!����������,���������,����"���.���"��������,�����4�������,���������&���"��"������-�����,����������%��&���������� ��"��4������,�� ������� �,�-��,��� �,�� ��"�������"����������&� �,�� �����-����-���� ��� ���������� ���� �,��� !����� ,��� ��� ������� ������� ��� ����� .�������� ��������.����������������.���"��������������������,�������"�6����!��"������������-�����������������!������&�����������.��������-��,��,��������������� �����������"��,���!�����������,����������������!�����-��,����������������������,���������!�����,�������������������!����&��,��!����$���������&�!���4���.�������������������������,���������,��������,�-����������������������������������!�����4��&��,�������!������������,��!������������,���-���������������������������-������������!��"��,���������,�������������"�!�����������,������������������"��&���������!��!�����

��,����

�������%��&�� 7������� ������� ������� 8���� ������ �����"� 3��������� �����"�!������������"�!����

Page 2: Partial Autocausticizing Of Kraft Smelt With Sodium Borates ......2001 TAPPI PEER-REVIEWED PAPER/Solutions! for People, Processes and Paper SEPTEMBER 2001/VOL. 1: NO. 1 1 ˘ ˇˇˆ˙˝˛˚˜ˆ˙˚

2001 TAPPI PEER-REVIEWED PAPER/Solutions! for People, Processes and Paper SEPTEMBER 20012

� ������

� "���� ����� -��� ���������� ��� ��!��� ����� �� ����� �"����� ��� #�������� �����,���"!���� ������ ��� �� ������ ��� ���� ����"���,�� ��� ���� ��� ���"����-,��,�� �,�������������!���������,���,�"�������������������������������,����"�������"���������,�����4�������,������,��"������������,����������%��&�������������"��4������,�������-������ ��� �� "�6�� 7�9� ����������� ������4��� !�� �� ����� ����� ��� �������� �� ���!��������������%��&����,����&��������������������������������4����������&����������

���������������,�&,�����!���������-���������!�����������-��������"����������,����.�������"� ���� -���� ���,� �� ������������� �,��� ��� ����"����� !�� �,�� ���� ��� �,�"������������������������,����������-����"�����������&��,����������������������"�����,�����������!���������,����"���.���"����������"��"���������!�������������������"������,������������!�������������.��������"���� ����������� ���������������������"����������������������.���"�������������������,���������������

��� �,��� ������ -�� -���� �������� �,�� ��������� ��� �,�� ������� !����$������������%��&�������� �,�� ����� �������� ���� �������� �,�� ����������� -���� ������ "������ ��� �,���"!�����������,��!����$���������&�!���4���.�������,���������!�����������,������������ !����� ��������� ��������"������ �,�� �������� ��� !����� ��� ����� .�������� ���������������,��"��������������-����!�����������������������!����������

������������������������� �������

:������ ;<=� ��� <>11� ��&&������ �,��� �����"� !������ ������ !�� ����� ��� ��������%�� �"����������� ���4���� �������!��������,��?������������%��&@��������������!�����������!�������&� �����"� ��!������ '��/�(+� ��� �,�� "������ �"���� -��,� �����"� "���$!����'����/+������"��������"�!�����'��0�/�2+��-,��,���!��.������� ���,��������� ��� �,����������&����4������"������"�,��������'���3+���������&�����������/A

/�����/�B���/�(��→����0�/�2�B��/� 7��������<

��0�/�2��B�3/��→�/����3�B�/�����/ 7��������/

�,����������-�����������������,������-���������������3������������&������.�����,�����"������&��,�������������4������������%��������,����"��4�����3�-������,������$������"���"������������ :�����C����������-������� ��������������� ��� �,������������� �� ��&��"��������!���������,����.���������'����"�����������/�������������������������"������ ���3� ��� �,�� ��.��� �����"+� ���� �,�� ��-� ,�����&� ������ ���� ,�&,� ���������� ��� �,��������&�!����$���������&�!���4���.���;/�(�0=�

�������������!������������;2=�����-����������,��������"�!������'��/�0�1���������/+����������������-��,�"��������/�(� ���������������5��"���� ����� ��&�� �,���(� ��

Page 3: Partial Autocausticizing Of Kraft Smelt With Sodium Borates ......2001 TAPPI PEER-REVIEWED PAPER/Solutions! for People, Processes and Paper SEPTEMBER 2001/VOL. 1: NO. 1 1 ˘ ˇˇˆ˙˝˛˚˜ˆ˙˚

2001 TAPPI PEER-REVIEWED PAPER/Solutions! for People, Processes and Paper SEPTEMBER 20013

��"���$�����"�!����� '(��/��•��/�(�����(��(+�� �������&� ���7���������(�����0�� ��-�������(��(�,�����%��������"����3���������&�����������/�'7��������(+�

��/�0�1��B�2���/�(���→��0���(��(�B�2��/ 7��������(

����/�B���/�(���→����(��(�B��/ 7��������0

��(��(��B�3/��→�/����3�B�����/ 7��������2

�,���� ������&�� ���� ��� �-�� �"������� ������������� ������ ��(��(� ��� �,�� "���� ��������������������,������"�����������/� ��� �.����� ��������������"����������3� ��� �,���.��� �����"� '7�������� 2+�� ��"����� ��� �,�� �.���"���� ��� ����"���� ��� ����/� ��"���� ��� ���3� !�� :�����C�� �������� '7�������� /+�� �,��� 2)*� ��������� ��� !�����.���"������&�������������-����,��!���4���.��������������������������,��������������������������!����&��.�������������!������D��,�"����������7���������(�����0���������������������5��"��������� ��&���,���(�� ��� ��������!����������������������������%���/�(� ��� �,�� �������!�����-��,� �� �"���� �"����� ��� !������ ���� �,��� ��"������ �,���������%��&� ��� �,�� �"�����&���/�(� ��� �,�� ������� ������-��,� �� ������� �"����� ����"����,����������������������%��&���������������������������������������4����"��������,����,����!���"�����-,�������"��������������%��&�������"��4�����������������������

���������-��,��������

�,����!���"������������>E)�"����������������5�������!����,���4�����������,��"���,��� �� <>1/�� ��-$������ ��!���4� �� F������ ������� !������ -,��,� -��� ��&����� !�G�����4������<>H>�������������,��!���4���.�������&������������"��,����&���������&������� ��� (�<�"������� �!�5�� ��� ��� ������� ��� 0�/�"������� �!�5��� � �,����&����� !����� ���.�������-��,���D��4�����!����"���������������������������������&�����:������!����"������������ �,�� ��"�� 4���� ��� �� <<�2C� �� ())C� D�I�� �"���,� ����� �.������� -��,� ���������������� ���� ��������� &��� ���!!��� �,�� ��������%��&������� ��������� ��� ��� J���� ���4������ ��������%���� �-�� J�"��� ������� �������� ��� J�"��� ��"�� "��� -��,��� �-�� &�����.���������������&������.�����&�����4�������-��J�"���-,������.������������������"���� ��� �,�� ��������&� �.���"���� ��� ��� ��&����� ����&��� -,��,� -��� ��� EH)� ��� ����"��5����� �,��"���� ,��� ,��� ����������� ��� 4�����&� ���-��,� �,�� �������� ���"��� ���-����� ������� !�� �,�� ��������� !���4� ��.��� ����&� ������� ��� ���������� ���� ��� �,�� ���"��,������� ������������� �,�� ��"��4���� �������� �� ��&���"�������� ���,� ��"��,���!���������� ��� "�������� ��"�� ���������� �,���� ��!��"�� ������ �������� ��� ���� "��-��,��&����-�4�����,��&,��������,�&,���"���������������������

�����$������"���������-����,����������������������"��������,��������������!���������,��,�"����� ������� ������ ������ ������ ��"�� �����"������ ���� ,���� ���������� �,���������%��&���!��"��

Page 4: Partial Autocausticizing Of Kraft Smelt With Sodium Borates ......2001 TAPPI PEER-REVIEWED PAPER/Solutions! for People, Processes and Paper SEPTEMBER 2001/VOL. 1: NO. 1 1 ˘ ˇˇˆ˙˝˛˚˜ˆ˙˚

2001 TAPPI PEER-REVIEWED PAPER/Solutions! for People, Processes and Paper SEPTEMBER 20014

�������������

��7 �J� 99�����

�����"� ����!����� �����,������ '��/�0�1Α23/�+� -��� ����� ��� �� ������ ��� �����"!����� ����&� �,�� ������ �,�� �,�"������ ��������� ��� �,��"���� ��� �� <))$���� ������� -�������"$��"������"��,���������������������������-,������-����������������,��D��4���,����4�'�#'.!���+���,��!����������,�������-����,�����������������,��!���4���.��"��� ���4� -,��� �,��� -��� "����� -��,� �,�� !���4� ��.��� ���� �,�� ����� ��"� �,�� :��������������9�������,�����4���������������,����"�������������,��!��������������-��������������������5����!�������������������&���"�)����1/��,�������5������,���!����,��&�������������������������������-����������������!����������������������,����.������&��,�������

�������� �� ����������� ��� ��������� ����������������������������� ������� ����������

9��������,�������������������,��!������������������-����-��,���������������3�-�������-����,��&,���,���������,��!������������������,������,�������������������������������-�����!��������������!���%���,�������"�����,���,�"�����-�������������,��&������.����&�����4������������!���4���.���"������4���,��������&����������-����,��&���������-��4��������,������������,��!��������"���������"����"���,���

Page 5: Partial Autocausticizing Of Kraft Smelt With Sodium Borates ......2001 TAPPI PEER-REVIEWED PAPER/Solutions! for People, Processes and Paper SEPTEMBER 2001/VOL. 1: NO. 1 1 ˘ ˇˇˆ˙˝˛˚˜ˆ˙˚

2001 TAPPI PEER-REVIEWED PAPER/Solutions! for People, Processes and Paper SEPTEMBER 20015

0.00

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

B/N

a W

eigh

t Rat

io

0 10 20 30 40 50

% Autocausticizing

��7 �J���J��7 ��������I�# �7�

�,�� ������������� ��� !����� ��� �,�� ��.��� �����"� ��� �������� ������� ��� �,�� *������������%��&���&�����!���,��"���������,�����������������������,��*�������������%��&���������������,��*������/�(�����,���"���� ���!����������%���!��!����� ����,��������!������ -,���� �,�� �������� ����������� ��� �������� ��� �,�� *� ��� ��"�������� ��� �,�������������%��&� ��������� '7��������� (� ���� 0+� ������&� ��� �,�� ������� !������ �,�,�&,�� �,��*�������������%��&� ���5�� �,�� ��-�� �,�� �������� ������������ �,�� ��&�� �,��"��������!������������

�,�� !����� ������������� ��� �,�� ��.��� �����"� ���� !�� ����"����� !����� ��� �,�� �"�����"��������������,��"��������������������#'.!��/��,�-���,��!������������������� ���,��-,���� ��.��������!�������� ������������*�������������%��&���,���������������-��!��������<))*��������������������� �� �,�� ���������/)� ���()*�������������%��&� ��&��������&� �,�� ������ �,�� �.������5���-��&,�� ����� ��� �,��-,���� ��.��� ��� )�)/0� ��� )�)(E��,����5���-��&,��������������������������,�����!���,����"������,�������,��!���4���.����"�������&������.�����&����������-,���!������������������������,�������"�

�������� � ���� ������������������ ��������������������������� ��������������������������� !������ �!�����""#��� ����������������

�#'.!�� 0� �,�-�� �,���5���-��&,�� ����� ��� �,��-,���� ��.��� ����&� �,�� ������ �,�� ���������� ��� �,�� ��������� ����� !����� ��� �,�� ����"������ �,��� �,�� !����� ����� -��� /�2*�-,���� �,������� ������� ��� �������"�����"������ ���,� �,�� �������������� ��� �� ������-�������"�����!�����"����!��������������"����� ���,��!�&�����&�����,���������,����"��� �!�������� �����%�� ��� �,�� "���� -��� ���� ������!��K� ��"����� -��� ����� ��� �-�

Page 6: Partial Autocausticizing Of Kraft Smelt With Sodium Borates ......2001 TAPPI PEER-REVIEWED PAPER/Solutions! for People, Processes and Paper SEPTEMBER 2001/VOL. 1: NO. 1 1 ˘ ˇˇˆ˙˝˛˚˜ˆ˙˚

2001 TAPPI PEER-REVIEWED PAPER/Solutions! for People, Processes and Paper SEPTEMBER 20016

��""������ ��!�������� ��� �����"� '��+� ���� !���� '�+� ���������� ����� �,�� ���"���!�������������%��-�����������,��������������������-���������������$,�����!��"�������������J������ ��� �� �,��������� ��"�"�������"!�� ���"���9���"!�� <>>H�� �,���������� �5���-��&,�� ����� -��� ��� &���� �&��"���� -��,� �,�� "������� ������� �,��&��"����-��������������������������"�"���D�!����<>>>���-���-,����,��!���������������������

F,��� �,�� !����� ����� -��� ����"��� ��� !�� ���,�� /�0*� �� /�E*�� �,�� ��������� ���"��������5���-��&,��������-������������!������������&�����&��"�������-,����,������-�������"������!��/�2*����������,������!�������������,����,���,�"��������������&�,�������-����!����/�2*�����,��������!���������������,��"����

D�&���(�������,�-���,����,����&�����������������%��&�������-�����,������-��,���2���������� �,�� ����� !�&���� �� �,��� ������ ��-���� ���,��&,� �,��"�4���� !����� �.����� ��"�������� �,�� ��&����� ������-��� ����� �,��� 0� �,��� ����5���� �����/�0�1Α23/��� ���-�������� ��� ��"��,�,�&,�� ����� ()� ��� EE� �,��� ����5����� ����� ����� ������� ������ �,������������&����������,���5���-��&,��������������-������

�,�� ����� -��� ��&������� �������� ��� ����� ��� ���� -��4�� ������&� �����"!�� /H�� <>>H�3�-����� ����"����� ������� �!������� ��� �,�� ���� ��� �,�� ���$-��4� ������ -��������������� ������&��&� �,��� �� ��������� -��� "���� ��� �����&� �,�� ����� ������ "��D�!����� ���,�����"����,��!��������������-����������������-��&��,���,�"��������!����&����������������,�������"������������������,��"�����������"��������&������,������-��4���� ����<>>>���,��!�����!����������������,�-�����D�&���(�

�������$ %�� ����������� ����������������������������������� �

0.00

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

B/N

a W

eigh

t Rat

io Lab A

Calculated

Cariboo

Lab B

Oct Nov Dec Jan Feb Mar MayApr

199 199

Page 7: Partial Autocausticizing Of Kraft Smelt With Sodium Borates ......2001 TAPPI PEER-REVIEWED PAPER/Solutions! for People, Processes and Paper SEPTEMBER 2001/VOL. 1: NO. 1 1 ˘ ˇˇˆ˙˝˛˚˜ˆ˙˚

2001 TAPPI PEER-REVIEWED PAPER/Solutions! for People, Processes and Paper SEPTEMBER 20017

�7JI �J9��7��IJ8�

9���&� �,�� !����� ������ �,���-��� �������"�6�� ������������ ���� ��� �������� ���$�,����-�������,��"��������������������"������!��"�����������&A

�,��!�����-�����&�&��� ��������"���� ����&� ����� �,��� ���������-��4����� ��� �,�!����� ������ �,�� ����&� ���������� -��� �����!���� �������&� ��� ��.����� �"���� �����!���4�&������.�������&,��&�����,���������-�����-,��,�������������������"��������������������������������&������&����"���������&��������������������,��������&����&����������"�&�����!���4���.���&�����%%����������&���� ���������,����.�����������,��!������������ �,��� ����������,��!����� �����-���������������� �,����"����"��� ��-��� ���� �����!��� ��� ����"���� -,��,� ���� ������� �,�� �����!������ ��� �,�� ����&���������������,����-���������

�������!��/1�,���,��!�����"�4����-�������������,��&������.�����&�����4�����&�,���������&��������,��"����������"�����,���"����������,���������,�������������"�4���,��� �,��&��-���!����������������� ���������� ��.�������&,��&���� �,��!����-����� �,��� "��� ,���� !���� ������� ��� �,�� ���"���� ����&� ������ ���� �,�� ���������������� -��,� �� ��������� ��� ���$����� �,�� �,�"����� ��� �,�� D��4�� ��,� ���4�� ������"!��<(�,�������������-���"���������"�������,�����"��������&�������������,�!����������-�����"������

�������!��<0�,���-����!�����4��-�������������������������,������������K��,�!�����-������� ��.��� �����.������� ��� �-������� ��� ����� �,�� ��!���� �,�� ���4�-���������!����!��"������,��!������,���-����������������,��!�������������������������������&��&��&�����,������,�������!���������,��������,�-����,����,���-�������&�������!���,�����&��������������6����������,�����4��&���!���

�������������

9������� �,�� �!���� ������������ ��� �,�� "����� �,�� ����� -��� �� ��������� �,�� ��"������"������-�����-���������������������,���-������������������������!�������������� �.���"���� ���� "���� ����������� �,�� ����� ��!��"� ����������� -��� �,����������������!������&�����������.��������-��,��,��������������� �����������"��,����������,����������������!�����-��,��������������������

JDDJ������8�II���J7 �����

7����������������

9���&��,�� ���$"���,�������!��-��������!��<)��<>>H�����D�!����<)��<>>>�-,���,���5���-��&,�����������,��-,������.�������&����!����)�)/0�'�����&�!��-����)�)/���� )�)(� ��� �,�-�� ��� D�&��� (+�� �,�� ��"�� ���&�� ����&��� �!���� /�0� �!���5��(� &���

Page 8: Partial Autocausticizing Of Kraft Smelt With Sodium Borates ......2001 TAPPI PEER-REVIEWED PAPER/Solutions! for People, Processes and Paper SEPTEMBER 2001/VOL. 1: NO. 1 1 ˘ ˇˇˆ˙˝˛˚˜ˆ˙˚

2001 TAPPI PEER-REVIEWED PAPER/Solutions! for People, Processes and Paper SEPTEMBER 20018

��.���� �,��� �"����� ��� �!���� <H*� ��-�� �,��� �,�� ����&�� �"����� ��� ��"��� /�>2� I!��5��(�&������.�������������&��,�����$"���,���������������,�������

����,�����!���������,�������&��,���������,������&��-,������.�������,������-����!���(/*����"�-,�����-���,����,�������&��,�����$"���,�������!������,��������(2*���������-� ����,������ ��.���������"��� ��"�� ��� ��������%�� �,���,�&,� ����,������ ��.����� �,���"���,�&������&��,�������-�����,����!����/�(�I!���5��(�&������.���,����,����.������,������!����"�������������(2*���,���"������,����,�����������������������"���,�&�����&��,�������-����!����/)*�� ���"�������������-������������������,��"������-����,����������������

��������� �,�� ��������,��� ���D�&���/��-,��,�����"���<))*��������� ������������ �,��*������������%��&�����������&���5���-��&,����������)�)/E��������"��������!���!����/)*��,��������,���������������"���.���"������������������������!���!����/)*��-,��,��������� ��� �,�� �!������ ������ ��� /)*�� �,�� ������ ��&&����� �,��� �,�� ����������� ��� �,�������������%��&�����������,��������������,���������!�����-�������>)*�

�,�������������������&�����������"���������-��������-��������!������"���������,����"���������� �������� �� ��&��������� ����� ��� ��"�� ��"� �,�� 4���� ������ �,�� "��� ���-� -���������������,����"�������-,������.���-���"���

��,��8�������������

������������������-����!����������,�����������������&��������������������4��������������%�����,�������.�������-��������,��&�����,��!�����������������������"��"���������������"��-���������������������,���<1)���"�����/2)���"�������"��������������!��"�� ��� �,�� ��"��4������,��!����������������� ��� �,��"���� �������������,�&��-��������,���2���"��-����!���-��,�����������������2H���"�

�,���-�������"�6����!��"����������������&��,��������,���������"��������&��9����� �,�� ����&� �3� !������&� ������� ��� �����"� "���$!������ �,�� �������� ��� !������������� -��,� �,�� ��������� ���������� ��� �,�� ������������� �,��$������ ��������� ����"��,���' �������"��,��+��������"����&��,��-,������.������������� �������������������������� ��� �!����� �������� ������� ��� �,�� ������ ������!��� ��4����� ������� ��4����� �����������4����� ����,������� ���� ��������%��&� ����������� -��,���� ��"�� "������������ ��� �,���������

��� ������������� ��� �,�� ������� ��� !������ �� ����$������ ��������� �9J� �����"��,���-������������ ���� ����� ����&� �,�� ������ F,���� �,�� "�������� ����� "��,��� ���������������������!��������������-�����!���������"�$�����"��&�'(����0���"������&���,����,���&����� �������"��,��+������ �,���-������������������,��"����"���� �,����������� ����������,�����4��!��������J �����2$"�������"����������&����������������������,���������"��� ����!��� ���� �������� ����������� "��,��� ��� �����"�� �,�� ����������� ��!��"�������!��!�����,���!��������������

Page 9: Partial Autocausticizing Of Kraft Smelt With Sodium Borates ......2001 TAPPI PEER-REVIEWED PAPER/Solutions! for People, Processes and Paper SEPTEMBER 2001/VOL. 1: NO. 1 1 ˘ ˇˇˆ˙˝˛˚˜ˆ˙˚

2001 TAPPI PEER-REVIEWED PAPER/Solutions! for People, Processes and Paper SEPTEMBER 20019

JDDJ���������IJ7���J7 ����

����4�I�.����"!����!�����

���!������������-���������������������,��������������"�����,������������!��������,�� !���4� ��.��� ��"!����!������� ����4� ��.��� ��"�����-��� ������� ��� �� ��""�������!�������������������F�����,������"��,����!���"����-����������-��,�����,����-,���� ��.���� �,��� ������������������"��������� �����"�"���$!����� '����/+� ��� �,���,�� �������&� !���4� ��.��� -����� ,���� �� �5��� -��&,�� ����� ��&��&� ��"� )� ')*������������%��&+����)�<)�'�!����<))*�������������%��&+�

�,����"!�������������-����������������L!�� 4���"�� ������������4���D��������!�"�������������&������������"!�������"��,�����,��������������""��%�������&+$����J�����������"����M/��-,��,������"���������!�,������������������"���,����"�����!����$���������&� ��.�����-������"��,� ����� �,����,���-��,����!����K� �,����"!��������"��'���������������,��!����&+�-������&�K������,��,�����&����������������-��,��������������!���������������,�����������&&�������,����,��������������!�����-�������������"�4���,��!���4���.���,�����&���������-��!���-����������"�4�����"���������������!���

Sample No. #1 #2 #3 #4Elemental Analysis, wt% d.s.

C 36.0 34.9 35.0 31.3H 3.6 3.4 3.3 3.4N 0.05 0.05 0.05 0.05

Na 18.9 19.2 19.7 20.5S 4.4 4.4 4.1 3.8K 0.07 0.06 0.06 0.06Cl 0.33 0.35 0.29 0.33B 0 0.23 0.68 2.01

B/Na 0 0.012 0.035 0.098Estimated equivalent % Autocausticizing 0 12 35 98Heating Value, Btu/Lb 6360 6370 6170 5340Maximum Swelling, cm3/g BLd.s. 16.3 22.3 9.3 9.7Combustion time, second 6.6 6.3 9.0 9.1

& ����� '������������ ��������!�� �������� ��������� ����������� �����������&� � ������ ����������������"�!�����(��� � ��)""*����� ��

����������"����

9������� �,�� �������!��� �������� �!������ ��� �,�� ��!������ ������� �,�� ������� !���������������,���������!��"�-��,�!����&�!����$���������&�!���4���.��������,�����$"���,��������������&+$��/���""��%����,������&��!������������&����"���������&

Page 10: Partial Autocausticizing Of Kraft Smelt With Sodium Borates ......2001 TAPPI PEER-REVIEWED PAPER/Solutions! for People, Processes and Paper SEPTEMBER 2001/VOL. 1: NO. 1 1 ˘ ˇˇˆ˙˝˛˚˜ˆ˙˚

2001 TAPPI PEER-REVIEWED PAPER/Solutions! for People, Processes and Paper SEPTEMBER 200110

�,�� ����� ���$"���,�������-,����,���5���-��&,������� ��� �,��-,���� ��.�������&���!����)�)/0������,��������,�����$"���,���������������,�������������&����������,��&�-����!��������,����"!������������"�����������&��,�������-���<)ND���-���������,��-����� ��"���-,���� �,�� ����"����������� �����������,�����-��� ��-���� ���&,�������"�!�����������,�������������!���4���.����&����$��$���&�����������������������!��������������

Before During Change As-fired black liquor Flow rate, USGPM 380 380 Same Dry solids concentration, % 65.5 65.8 Insignificant Firing load, million Lbs d.s./day 4.1 4.1 Same Temperature, oF 225 226 Slightly higher Header pressure, psi 26 26 Same Combustion Air Flow Primary air, 1000 LB/hr 287 290 1% higher Secondary air, 1000 LB/hr 410 415 1% higher Tertiary air, 1000 LB/hr 172 168 2% lower Total air, 1000 LB/hr 869 873 Insignificant Temperature, oF 110 100 10oF lower Excess O2, % 2.3 2.3 Same Steam Production Steam flow rate, 1000 Lb/hr 649 640 Slightly lower Final Production rate, Lb/Lb BLds 3.80 3.75 Slightly lower Temperature, oF 765 755 10oF lower Pressure, psi 710 710 Same Steam enthalpy, Btu/Lb 1380 1376 Slightly lower Flue Gas Economizer outlet temperature (east), oF 600 600 Same Economizer outlet temperature (west), oF 520 520 Same Emissions Stack smoke opacity, % 50 (30 - 70) 40 (20 – 60) Lower SO2, ppm <5 (0 - 50) <5 (0 - 50) More erratic TRS, ppm 6 (0 - 25) 4 (0 – 25) Lower CO, ppm 0 - 800 0 - 800 Same NOX**, ppm 55 - 70 45 - 75 Insignificant NH3 ** in dissolving tank vent gas, ppm 200 - 700 50 - 170 Insignificant NH3 in old slaker stack gas, ppm 200 - 400 550 - 1200 Insignificant NH3 in new slaker stack, ppm 600 - 1200 300 – 550 Insignificant Note: * Average values based on the mill’s computer output ** NOx was measured using a portable gas analyzer, NH3 was measured using a dragger tube gas tester.

& ����� +�������� ������� �(�� ����� � �� ��� ,� ������� �-(���� .� /�(��!���� �00)�� ����������1��������"���00)�.������ ����"���000��������� ������ �

Page 11: Partial Autocausticizing Of Kraft Smelt With Sodium Borates ......2001 TAPPI PEER-REVIEWED PAPER/Solutions! for People, Processes and Paper SEPTEMBER 2001/VOL. 1: NO. 1 1 ˘ ˇˇˆ˙˝˛˚˜ˆ˙˚

2001 TAPPI PEER-REVIEWED PAPER/Solutions! for People, Processes and Paper SEPTEMBER 200111

�"����D��-�,�����������

�,���"�������-��,��&,��"����������������������!���"���,������&��,���������,���-�������!���� ��� !����� ������ ��� ��"� ��������� -��,� �"���� ��"��������� "�4��&� �,�� �"���"����������D��,�"�������������������&����������,����,����%����"�����������"������,�� ������ ���&,��������� ���!�� ������ ��� �"���� �,������������� ������������ ����!�&���������,����!���������

J"�������

�,������4��"�4����������'������������������,������������������������"�������+�����������"� �� ������ ��� �!���� 2)*� !����� �,�� ����� ��� �!���� 0)*� ����&� �,�� ������ �,��� /)*��������� ��� ����4� �������� ��� ����������� -��,� �,�� ����������� ����������� ����&� �,�"������������,����-����� ����<>>>K�!��,��,��:�������D��4��������������-�����������!��"��,���������,�����������,����-���"�����������������,��������������-��������!������������&��,��������,��������"�!�������"�������,������"��,���-��������������,�����/�(�;2=K��,����,���"����,����!�����������"�����������"���!����������������������������4������"�������

��� �������!��� �,��&��� ��� �7��� ��/�� ���� ���� �� �"�������� -��� ������ '��!��� /+�F,���� �,�� ��/� ������������� ��� �,�� ����4� &��� ���� ���� �,��&��� ,�&,� ��/� ����������������� ��� ����� ��"�-,��� "��� ��.������� ����&� �,�� ������ �,�� �""����� '�3(+������������������� ��"�2)� ���1)���"� ��� �,�����������&� ���4������� ���� ��"�())� ��</))���"�����,�����4������4���,�����������-����!�����,����"������,������4���!�����,�������

�����������9�����"��������

�,����"������������������������������������������!���������������������,�������,�-�,�� !����� -��� ��������� ����������� -��,� ������� ��� ����&� ����������� ��� �,�� ��-���������7�����������,���,�"�����������������/H��������"�����������������������������"������&��,��������,�-��������&����������,��&������������"���������-��,�!���������������,����!��������������-�����-���!����/�<�•�<�(�-�*�(����&&�����&��,����,��!�����-���������������-�!�����"���������-,��,�-�������"�!�����������,������&�����,����-$�������!���4���.�����,���,������������������"����������������������-����!����/�)�•)�<�-�*�������(�H�•�)�(�-�*�O��-,��,�-�������,����-��������"���������,���������,�"�������,��!�������������-����!����)�<E�•�)�)1�-�*���

�#'.!�� 1� �,�-�� �,�� �5���-��&,�� ����� ��� ����������� ����� ���� �,��� ��� !���4� ��.����"����� ���� ������� ��������� ���������� ����&� ��� ��$������� ��!�� �������� ��� �,�����,����� ��� �,�� !�������� ����������� �� ���������� ������� �,�� �5��� ������ ������,����� ���������� �"���� ���� !���4� ��.��� -��� �,�� ��"��� �!���� )�)//�� �,�� �5�����������,��������,�-�����-���"��,���-����!����)�))2���,�����&&������,���!�����-����������,�������,�������

Page 12: Partial Autocausticizing Of Kraft Smelt With Sodium Borates ......2001 TAPPI PEER-REVIEWED PAPER/Solutions! for People, Processes and Paper SEPTEMBER 2001/VOL. 1: NO. 1 1 ˘ ˇˇˆ˙˝˛˚˜ˆ˙˚

2001 TAPPI PEER-REVIEWED PAPER/Solutions! for People, Processes and Paper SEPTEMBER 200112

0

0.01

0.02

0.03

0.04

B/N

a W

eig

ht

Rat

io

Dust CarryoverDeposit

Smelt

n = 28

n = 5

n = 2n = 7

BlackLiquor

�������2 %34 ��������� ��� ����(����(�� ������ ���� ����������(� �� �� !���� ����� �������� �4���5� � �������� ��(� �� � ����� ���������� � ���� �� ��.������� (�����6(� ��� ��� ���� �(���� ���� � ��������� �� ���������� �7���8���!������� !(�� � ��9���

�,�� ���$����,"���� ��� !����� ��� ������� �,�-�� ��� �#'.!�� 2�� -,��,� ��"����� �,�����,"���� ������� ��� �,������ '�+�� ��������"� 'O+� ���� !����� '�+� ��� �,�� ���������������� �,�� ����,"���� ������ ��� �,������ -��� ��������������� �������� ��;�5'��BO+=9���5;�5'��BO+=�"����� -,��� ;�5'��BO+=9���� ��� �,�� �$��$'��BO+� "�������� ��� �,�� ����� ���� ;�5'��BO+=�"���� ��� �,��� ��� �,�� �"����� ��"������� �,�� ����,"���������� �����������"�����!�����-�������������� ;O5'��BO+=9���5;O5'��BO+=�"��� ���;�5'��BO+=9���5;�5'��BO+=�"����� ������������� �� ���������� �,�� ����,"���� ������� ���,������ ���� ��������"�-��� &����� �,��� <� '������������ (�H� ���� <�1+� !������� ��� �,�,�&,�����������������������O����,������,"�������������!������,�-�����-���"��,�"����� �,���<� '�!����)�(+���,��������&�-��,� �,���!������������ ����� ��"�5����� ��"������&��,����������&&������,����,���"��������!��������������,����"���,����,��&,��,��������!���������4�-���"���"���

Page 13: Partial Autocausticizing Of Kraft Smelt With Sodium Borates ......2001 TAPPI PEER-REVIEWED PAPER/Solutions! for People, Processes and Paper SEPTEMBER 2001/VOL. 1: NO. 1 1 ˘ ˇˇˆ˙˝˛˚˜ˆ˙˚

2001 TAPPI PEER-REVIEWED PAPER/Solutions! for People, Processes and Paper SEPTEMBER 200113

0

1

2

3

4

En

rich

men

t F

acto

r

Chloride Potassium Borate

Enrichedd

Notenriched

�������: '�����!���� � ���� � ��� ���������� (�� ��!� ��� ��� ��� ��� (����(�� ���� �� ��������������� �

D�����&��������&&��&

��-��,��,���������������"�����,��"������"����������,�������������!���������,���������"���,������������������,���������������������"���������������!��������&&��&������������,������������,���"�������������������,���������!�����-���"�����������&� ��� ��$���������!�� �������� ��� �,�� ����,����� �&�������� �,�� !���������8���,��� ���� ������ -��� ������ ���� ��� �,�� !�&�����&� ��� �,�� ������ �,�� ������� �,�-��� ����&��������� ���������� ��� �,�� �"����� ��� ������� ����"������� ��� �,�� ��!�� ��� �,�!����������������������,��!���4���.�����������������������������������,��!�����!�����,�� -���-��,� ����&� �,�� ���� <>>>� �,����-�� ����� �,�-��� ��� ��&��������� �������!����$����������,�������!����3�-������,�����������������������,������,�����"���!�"��������&���������,��!�����,�������!�����������&����&�����&,�'�������������������������!����!��"���,���-����������������,������+������������������������������������,������������!�����

������

��,��&,� �,�� ��!�� ���4� ���������� �,��� ������� ����&� �,�� ����� -��� ���� ������� !�!�������,���-�������&���"����������������,������������!������������,������������!������� ��� �,�� ���������� ������� ��� !����� ��� �,�� ���������� ��� �������� "�����&��"�������� � ��!������ ������-��� �,������ ���������� ��� ���"���� ���,� ��� ��������,�� ����� "�����&� ��"������� '�,�� ��"������� ��� -,��,� �� ��.���� �,���� !�&���� �������+� ��� "������� ��� ���� �,�"������� ����������� ������� ����,����� ��������� ���

Page 14: Partial Autocausticizing Of Kraft Smelt With Sodium Borates ......2001 TAPPI PEER-REVIEWED PAPER/Solutions! for People, Processes and Paper SEPTEMBER 2001/VOL. 1: NO. 1 1 ˘ ˇˇˆ˙˝˛˚˜ˆ˙˚

2001 TAPPI PEER-REVIEWED PAPER/Solutions! for People, Processes and Paper SEPTEMBER 200114

�"����-��,�����-��,����!�����-�������"�����!���,��"��,��������������������,�"��������������������������������������

����""��%�������&+$��0��������������,����,������������!���������,���������������"�����&��"�������-�������&�����������,�������"�����&���"�����������,����!����"����-��,!�����-��� �!���� 2))N� '>()ND+�� �,�� ��"�� ��� �,��� ��� �"���� �,��� ���������� ��� !����������� �,�� ��!��� ������� !����� �������� ��� �� "��,� ��-�� ����,������ ����"��"�������� �!���� 0))N� '12)ND+�� �,�� ������� ��� !����� ��� ����,����� �������� ��������������!������&���������

MixtureNo.

Composition FMT

#1 NaBO2 + Na2CO3

(Na/B molar ratio = 2)570oC (1058oF)

#2 50 wt% #1 + 50 wt% Na2SO4 570oC (1058oF)#3 90 wt% #1 + 10 wt% KCl 520oC (968oF)#4 90 wt% #1 + 10 wt% NaCl 528oC (982oF)#5 90 wt% #2 + 10 wt% KCl 512oC (954oF)#6 Precipitator dust 528oC (982oF)#7 50 wt% #1 + 50wt% precipitator dust 553oC (1027oF)#8 Superheater deposit from Cariboo Pulp with

borate (B/Na weight ratio = 0.025)520oC (968oF)

#9 Smelt from kraft mill with no borate 500oC (932oF)#10 Smelt from Cariboo Pulp with borate

(B/Na weight ratio = 0.025)500oC (932oF)

Notes:Mixtures #1 - #7: FMT determined by differential thermal analysis.Mixtures #8 - #10: FMT determined by electrical conductivity method

& ����$ '������������ ��������� ��!���������!(�� ��������&�������(� ��

���������������&��,�� ����<>>>�"������������,����-���,�-��������&���������,������������� �"������� ��!��� ������ ��"��� ��� ������ !���4� ��.��� &��� ������ �"���������������������!�� ���&�����,�����������4��&���!��"��-��� ��������� �,�� ��-��������� ���4���,��!�����������������������D����������<>1>�;/=������&�-,��,��,�����������������,����&��-����������������������&�����������'����������������������������,��� ,��� ������� ��"�-,��� ��� �,�� ������� ������+�� �,�� ���� �������� ��� �,�� ��&�����&��,��������-��������,��&���

���� �

� ����$������"���� ����� ��� ������� !����$������������%��&� '��� ��� ()*+�-��� ���������������������������!�������������������"���,����,����������,�-��,��A

Page 15: Partial Autocausticizing Of Kraft Smelt With Sodium Borates ......2001 TAPPI PEER-REVIEWED PAPER/Solutions! for People, Processes and Paper SEPTEMBER 2001/VOL. 1: NO. 1 1 ˘ ˇˇˆ˙˝˛˚˜ˆ˙˚

2001 TAPPI PEER-REVIEWED PAPER/Solutions! for People, Processes and Paper SEPTEMBER 200115

�,����"�������"������-�����-���������������K

�,���������!�����,��������������������!����&��,��!����$���������&�!���4���.����,��� �������� ��� !�� ����� ��"�5����� &�������� ����&� �,�� ������ �,�� ��������������������������������!����K

�,�����������������,��������������%��&��������������,���������!�����-����!����>)*K

�,��!����������-����!����/�2*�����,��������!���������������,�������"K

�������������������������������!�����4��&�-�������������,���������!������,������!������������!����K

��� ������� �������� ��� ����� .�������� ��������� .�������� ������� �.���"���� �������������-��������K����

�,�������"�6����!��"�-����,�����������������!������&�����������.����������������,����������������!�����-��,������������������������,�� �����������"��,���

�� ������ ��

� ����$������ "���� ����� ��� �,��� "�&������� �.����� �� ��&�� ��"!�� ��� �������� �,�������������������������������"��������,���������&�������������������,���������������������,��������������,����6����� "��&��,�"�-�������������������� �������%������ ������������������O��,����,������� �,�� �������������������� :��4���"���������"�����������&���,�"���8��G���������8��G�����"������7������8��������,�"������������������������������"��������������,������������������������,����������������!����������������"�����

������ ��

<� :�������:���?�,�� ������ �������������� �4����������4��&����������,��&�P�����<���? ��-� �����,����I�.���G������������� �4�������@��������� �����2>� 'E$1+A� � 0/2$0()�'<>11+�

/� :������� :�� ���� ,����������� ?8���� ������ 9������"���� ��� �,�� �����$������ O���������&�������@����������&����� �,�� �������������,�"�����7������������������ 5����������/)2$/<)�'<>H<+�

(� :������� :�� ���� ����,6��"�� ?�,�� ���������� ��� �����$��������&� ����4� I�.��@���������������������7�����,�:����������/��<)1$<<)�'<>HH+�

0� G��������8���? ��J���������������$�������������������%��&����,����&�����O���,�"�����7������@��7���������� ���&����7��������8�"!�������,�������������������,�"������:������()��<>><�

Page 16: Partial Autocausticizing Of Kraft Smelt With Sodium Borates ......2001 TAPPI PEER-REVIEWED PAPER/Solutions! for People, Processes and Paper SEPTEMBER 2001/VOL. 1: NO. 1 1 ˘ ˇˇˆ˙˝˛˚˜ˆ˙˚

2001 TAPPI PEER-REVIEWED PAPER/Solutions! for People, Processes and Paper SEPTEMBER 200116

2� �����3�����8����Q����"�����:��������������8���? �����������%��&�7�������������"����-��,������"������@��������������������������<))�����H�����(2$0)�'<>>>+�

7�������A�������"!��</��<>>> �������A��8��,�E��/))<

�,��� �����-��� ��������� ��� �!�������&� ��� �,�� �����"!�� /))<� ������ ����� ������� ������� ����������������������������!��������������������������������������������