Kalkkikierto

Kaustisointi ja meesanpoltto muodostavat yhdessä kalkkikierron. Prosessissa kalkki on kiertävä apukemikaali,  jota käytetään soodakattilalta tulevan viherlipeän muuttamiseen valkolipeäksi. Kaustisoinnissa kalsiumoksidi ja natriumkarbonaatti reagoivat keskenään muodostaen kalsiumkarbonaattia ja nathiumhydroksidiä, joka on valkolipeän aktiivinen kemikaali. Meesanpoltossa tavoitteena on muuttaa syntynyt kalsiumkarbonaatti eli meesa takaisin uudelleenkäytettäväksi kalsiumoksidiksi.

Edellä mainitussa reaktiossa kalkki ensin sammutetaan, jolloin saadaan kalsiumhydroksidia, edelleen kalsium hydroksidi reagoi natriumkarbonaatin kanssa, jolloin syntyy natriumhydroksidia ja kalsiumkarbonaattia. Meesauunissa syntynyt kalsiumkarbonaatti poltetaan korkeassa lämpötilassa(1100 astetta) jolloin saadaan kalsiumoksidia, jota voidaan uudelleen käyttää prosessissa.

meesanpoltto voidaan jakaa seuraaviin osaprosesseihin:

1. Meesan syöttö sisältäen meesan pumppauksen meesasuotimelle ja edelleen meesan hihnakuljettimella meesan kuivatukseen ja uuniin.
2. Meesan kuivatus - kuivatusputkeen syötetty meesa kuivuu lähes 100 %:n kuiva-aineeseen - syklonissa meesa erotetaan savukaasuista ja syötetään uuniin.
3. Meesauuni käsittäen kalsiumkarbonaatin (meesan) polton meesauunissa kalsiumoksidiksi eli poltetuksi kalkiksi.
4. Maakaasun käsittely eli maakaasun syöttö meesauunin polttimelle.
5. Polttoöljyn käsittely eli polttoöljyn syöttö meesauunin polttimelle.
6. Metanolin käsittely eli metanolin syöttö meesauunin polttimelle.
7. Poltetun kalkin käsittely eli poltetun kalkin jäähdytys sektorijäähdyttimessä, poltetun kalkin kuljetus meesauunilta kaustisoinnin ostokalkkisiiloon tai meesakalkkisiiloon.
8. Savukaasujen käsittely eli meesauunin savukaasujen käsittely sähkösuodattimilla, savukaasujen tuhkan palauttaminen sähkösuotimista uuniin ja SO2:n käsittely venturipesurilla.

Meesauunin toiminnan olennaisin piirre on, että uunin läpi kulkevan materiaalin viipymäaika on pitkä, n. 4-5 tuntia kierrosluvusta riippuen. Tämä on ehkä tärkein tekijä, joka uunin ajossa ja säädössä on muistettava. Koska uunin syöttöpäässä tapahtuva häiriö vaikuttaa polttopäässä vasta tämän ajan kuluttua, on perusteltua vaatia meesauunin toimivuuden yhdeksi tärkeimmistä edellytyksistä syötön hallittavuutta ja tasaisuutta. Tämä asettaa kovat vaatimukset edeltävän laitteiston, meesasuodattimen ja kuivurin toiminnalle.

Vaatimus koskee seuraavia tekijöitä:

        uunille tulevan meesan kuiva-ainevirta pidetään vakiona

        uunille tulevan meesan kosteus pidetään vakiona

        meesan sisältämä liukoinen alkali pidetään vakiona

Kolmas vaatimus, alkalitaso, ei ole yhtä tärkeä kuin kaksi ensimmäistä. Yleensä voidaan sanoa, että uuni toimii hyvin, jos meesasuodatin toimii siten, että edellä mainitut vaatimukset tulevat täytettyä. Muutokset syötössä ja kosteudessa on oltava hallittuja, ja niiden on oltava edeltäkäsin tiedossa. Uunin toimintaan liittyvät meesasuodattimelta lähtöisin olevat vaikeudet koskevat yleensä muutoksia, jotka eivät ole hallittuja eivätkä ennakoituja.

Kaustisointireaktion täydellisyyttä mitataan laskemalla kaustisointiastetta. Viherlipeän kokonaisalkalipitoisuus pidetään yleensä tasolla 165-175 g NaOH/l, jolloin voidaan maksimissaan saavuttaa kaustisointiaste 85...88 %. Natriumsulfidi hidastaa kaustisointireaktiota. Natriumsulfidi hajoaa liuoksessa reaktion mukaan. Muodostunut natriumhydroksidi siirtää kaustisointireaktion tasapainon vasemmalle.

Kaustisoinnin jälkeen saatu valkolipeä sisältää sulfaattikeittoon tarvittavat aktiiviset kemikaalit. Siitä on kuitenkin erotettava reaktion aikana muodostunutta kalsiumkarbonaattia, meesaa. Meesa erotetaan valkolipeää selkeyttämällä. Selkeytyksen jälkeen valkolipeä on valmis sulfaattikeittoon.

Regenerointiprosessiin liittyy vielä meesan pesu ja meesanpoltossa tehtävä kalkin regenerointi. Meesa pestään natriumhäviöiden pienentämiseksi. Pesu on välttämätön myös meesan polton kannalta.

Kaikki pesunesteet (meesan pesusta ja viherlipeäsakan pesusta) kerätään yhteiseen nk. laihavalkolipeäsäiliöön. Laihavalkolipeää käytetään sulan liuottamisessa ja tiheyden säädössä.

Kaustisointi on jaettu seuraaviin osaprosesseihin:

1. Sulan liuotus laihavalkolipeään.
2. Viherlipeän käsittely. Viherlipeän käsittelyllä on tarkoituksena poistaa viherlipeästä siinä oleva sakka selkeyttämällä tai suodattamalla. Ennen sakan poistoa viherlipeä pumpataan liuottajalta viherlipeän tasaussäiliöön, jossa viherlipeän virtauksen, tiheyden ja lämpötilan vaihtelut tasoittuvat. Ennen sammuttimeen viemistä säädetään viherlipeän tiheys ja lämpötila halutuiksi.
3. Sakan pesu. Viherlipeästä erotetusta sakasta otetaan natrium talteen sakan pesussa.
4. Kalkin sammutus. Sakan erotuksen jälkeen viherlipeä pumpataan kalkin sammuttimeen, johon tulee myös poltettu kalkki CaO, joka sammuu kiivaasti viherlipeässä olevaan veteen muodostaen sammutettua kalkkia Ca(OH)2.
5. Kaustisointi. Kaustisointisäiliöissä sammutettu kalkki kalsiumhydroksidi (Ca(OH)2) reagoi viherlipeän natriumkarbonaatin kanssa, jolloin syntyy keitossa tarvittavaa natriumhydroksidia.
6. Valkolipeän erotus ja meesan pesu. Kaustisoinnin jälkeen valkolipeä sisältää kaustisointireaktion aikana syntynyttä kalsiumkarbonaattia eli meesaa, joka erotetetaan selkeyttämällä. Erotettu meesa pestään ja viedään meesanpolttoon, jossa se muutetaan kalsiumoksidiksi (CaO), joka kalkin sammutuksessa muutuu kalsiumhydroksidiksi (Ca(OH)2).