CS241427B1

CS241427B1 - Granulation additive

Info

Publication number: CS241427B1
Application number: CS437983A
Authority: CS
Inventors: Borivoj Fiala; Zoltan Flander; Ivo Bures; Miroslav Kulhavy
Original assignee: Borivoj Fiala; Zoltan Flander; Ivo Bures; Miroslav Kulhavy
Priority date: 1983-06-16
Filing date: 1983-06-16
Publication date: 1986-03-13

Abstract

Řešení se týká granulační přísady pro mokrou granulffci technických sazí. Tato granulační přísada je tvořena 20 až 100 % hmot., s výhodou 100 % hmot. sulfitových výluhů z výroby buničiny, které byly neutralizovány do pH 5,0 až 6,5 kysličníkem vápenatým nebo hydroxidem alkalického kovu na pH 6,0 až 8,5 a s obsahem sušiny 23 až 56 % hmot., s výhodou 38 až 53 % hmot., přičemž případný zbytek tvoří jednoduché nebo složité cukry.The solution relates to a granulating additive for wet granulation of technical carbon black. This granulating additive is formed from 20 to 100% by weight, preferably 100% by weight, of sulphite liquors from pulp production, which have been neutralized to pH 5.0 to 6.5 with calcium oxide or alkali metal hydroxide to pH 6.0 to 8.5 and with a dry matter content of 23 to 56% by weight, preferably 38 to 53% by weight, with the possible remainder being simple or complex sugars.

Description

Vynález se týká granulační přísady pra mokrou granulaei technických sazí·The invention relates to a granulation additive for wet granulation of technical carbon black.

Granulaee neboli paletizace technických sazí je technologický proces, jehel cílen je zvýšení sypná hnotnoeti sazí a zlepšení nanlpulovatelnosti, Po stránce hygienická ná největší význam sníženi prašnosti výrobku, po stránce technologická zvýšení sypná hnotnoeti a honogenity výrobku, což podstatně zlepšuje transport ovát elnost a unožňuje použití automatických navažovaeích systémů u odběratelů. Technická saze se v zásadě granulují dvojím způsobem, jednak suchou granulaei, jednak mokrou granulaei, Limitujícím faktorem pro volbu způsobu granulaea je u olejových retortovýeh sazí je jich typ. Pokud provedeme rozdělení těchto sazi na saze měkká (FBF, GPF, SSF) a na saze tvrdá (SAP, ISAF, HAF), pak platí, že u sazí někkýeh ae bude volit suchý způsob granulaea, u tvrdých mokrý způsob. Nej jednodušším granulaěním postupem je granulaee sazí za sucha, obvykle v rotujících gramulaěních bubnech různého provedení. Tato granulaee probíhá ve dvou fázích, nejprve dochází k nabalování nezahuětěnýeh sazí na granulační centrum, t. zv. jádro, ve druhá fázi dochází k formování aglono* rátu na granule průměru eea 1 nm. Význam granulačního centra na proces granulaee je podstatný, protože doba potřebná na tvorbu těchto jader je značně vyšší, nežli doba nutná pro nabalení nezahuětěných sazí na jádru a jejich konečná formování. Protože v procesu dochází i k občasnému rozpadu granulí, slouží takováto odštěpná částice jako nová granulaěni centra, V praxi ee toho využívá tak, že granulační bubny nají proveden recykl části granulátu na vstup nezahuětěnýeh sazí. Je známou provozní skutečností, žs určitý typ sazí někdy granuluje snadno, jindy jsou značně potíže. Důvodem je charakter sekundární struktury sazi,Granulation or palletization of technical carbon black is a technological process, the aim of which is to increase the bulk density of carbon black and improve its pulverization. From a hygienic point of view, the greatest importance is to reduce the dustiness of the product, from a technological point of view, it is to increase the bulk density and homogeneity of the product, which significantly improves transportability and makes it possible to use automatic weighing systems at customers. Technical carbon black is basically granulated in two ways, firstly by dry granulation and secondly by wet granulation. The limiting factor for the choice of granulation method for oil retort carbon blacks is their type. If we divide these carbon blacks into soft carbon blacks (FBF, GPF, SSF) and hard carbon blacks (SAP, ISAF, HAF), then it is true that for some carbon blacks, the dry method of granulation will be chosen, and for hard carbon blacks, the wet method. The simplest granulation process is dry granulation of carbon black, usually in rotating granulation drums of various designs. This granulation takes place in two phases, first, the undensified carbon black is packed onto the granulation center, i.e. the core, in the second phase the agglomerate is formed into granules with a diameter of 1 nm. The importance of the granulation center for the granulation process is significant, because the time required for the formation of these nuclei is considerably higher than the time required for the packing of undensified carbon black onto the core and their final formation. Since the process also occasionally involves the disintegration of granules, such split particles serve as new granulation centers. In practice, this is used by the granulation drums to recycle part of the granulate to the input of undensified carbon black. It is a known operational fact that a certain type of carbon black sometimes granulates easily, at other times there are considerable difficulties. The reason for this is the nature of the secondary structure of the carbon black,

V praxi je třeba počítat s tín, že se u určitého druhu sazíIn practice, it is necessary to take into account that a certain type of soot

241 427 někdy vyskytne forma hůře granulovatelná. Četnost výskytu špatně granulovatelné formy rosta ve sněru k tvrdým sazím. Proto suchá granulace je vhodná pouze pro měkká typy sazí· Poznatek# že předběžným promícháním sazí za mokra dojde k podstatnému zrychlení tvorky granulačníeh center# vedl ke klasické technologii mokré granulace. Předběžné prohnětení sazí a vodou se provádělo v různých aparátech# nakonec jako nojvhodnějěí ae ukázal hřeblový rotační podavač. Jeho funkce spočívá v tom# že zajistí tlakové promíchání nezahuětěaýeh sazí z určitým množstvím vody za vzniku granulačmích eanter a tuto eměe dopraví do sušicího graaulačního bubnu# kde probíhá další vznik granulí nabalováním a jejich formování# za současného vytušení granulátu. Spatná emáčitelnoet sazi ve vodě# používané k mokré granulaci# lze odstranit přídavkem povrchově aktivních látek. Rovněž lepivost povrchové vrstvičky vytvořeného granulačniho centra lze zvýšit přídavkem vhodného pojivá. Proto se začalo a dávkováním takových látek de ealého objemu granulační vody# které se současně chovají jako povrchově aktivní a zároveň zvyšují soudržnost granulí sazi. Mezi nejdéle používané granulační přísady# které mají popsané vlastnosti# patří substance obsahující sacharidy. Tak například US patent 4 047 896 předkládá použití melasy pro tyto účely, německý patent DAS 2 202174 použití škrobu. Novici se objevují literární zmínky a první provozní výsledky týkající se použití ligninsulfonové kyseliny a jejích solí jako přísady pro granulaci sazí. Použití těchto přísad je rovněž obsaženo v předmětech některých vynálezů, jako jsou například sovětské vynálezy chráněné autorskými osvědčeními 986 910, 887 604 a 493 121# US patent 4 308 073 a britský patent 1 442 672. Co se týká dosud užívaných nebo navrhovaných přísad na bázi lignosulfonátů# jejich nevýhodou je většinou jejich složitá a nákladná příprava. Navíc hlavní účinnou součástí výěe citovaných navrhovaných granulačníeh přísad jsou soli kyseliny ligninsulfonové s alkalickými kovy, nejčastěji sodné soli, přičemž obsah sodných iontů v navrhovaných přísadách se pohybuje od 1,5 do cca 14 % hmotnostních. Ukazuje se, že již 1 % hmotnostní snadno extrahovatelnýeh iontů alkalických kovů, nejčastěji sodíku je na závadu a snižuje kvalitu a životnost gumárenských výrobků. Nevýhodou dosud užívaných granulačníeh přísad obecně jsou poměrně vysoké náklady na jejich zajišťování ne- 3 241 427 bo velká biologická aktivita některých materiálů· Kvasnými a hnilobnými pochody je materiál znehodnocován, nebol se jednak vytvářejí úsady, jednak se snižuje obsah účinných složek z hlediska granulace· Dávkovaná množství je třeba nutno neúměrně zvyšovat, navíc s přihlédnutím ke zhoršující se homogenitě vznikají při dávkováni značné provozní netíže·241 427 sometimes a form that is less granulable occurs. The frequency of occurrence of poorly granulable forms increases in relation to hard carbon black. Therefore, dry granulation is suitable only for soft types of carbon black. The finding that pre-mixing of carbon black while wet significantly accelerates the formation of granulation centers led to the classic technology of wet granulation. Pre-kneading of carbon black and water was carried out in various devices, and finally the rotary rake feeder proved to be the most suitable. Its function is to ensure pressure mixing of unthickened carbon black with a certain amount of water to form granulation centers and transport this mass to the drying granulation drum, where further formation of granules occurs by wrapping and their formation, while simultaneously drying the granulate. Poor wettability of carbon black in water used for wet granulation can be eliminated by adding surfactants. Also, the stickiness of the surface layer of the formed granulation center can be increased by adding a suitable binder. Therefore, it was started by dosing such substances into the entire volume of granulation water# which simultaneously act as surface active agents and at the same time increase the cohesion of carbon black granules. Among the longest used granulation additives# which have the described properties# are substances containing carbohydrates. For example, US patent 4,047,896 presents the use of molasses for these purposes, German patent DAS 2,202,174 the use of starch. Recently, literary references and the first operational results regarding the use of lignin sulfonic acid and its salts as additives for carbon black granulation appear. The use of these additives is also included in the subject matter of some inventions, such as Soviet inventions protected by copyright certificates 986 910, 887 604 and 493 121# US patent 4 308 073 and British patent 1 442 672. As for the additives based on lignosulfonates used or proposed so far, their disadvantage is mostly their complex and expensive preparation. Moreover, the main effective component of the above-mentioned proposed granulation additives are salts of lignosulfonic acid with alkali metals, most often sodium salts, while the content of sodium ions in the proposed additives ranges from 1.5 to about 14% by weight. It turns out that even 1% by weight of easily extractable alkali metal ions, most often sodium, is detrimental and reduces the quality and service life of rubber products. The disadvantage of granulation additives used so far is generally the relatively high costs of their provision or the high biological activity of some materials. Fermentation and putrefactive processes degrade the material, as deposits are formed and the content of active ingredients is reduced from the point of view of granulation. The dosage amounts must be increased disproportionately, and in addition, taking into account the deteriorating homogeneity, significant operational difficulties arise during dosing.

Uvedené nedostatky řeší zavedení granulační přísady podle vynálázu· Tato granulační přísada je tvořena 20 až 100 % hmotnostními, a výhodou 100 % hmotnostními sulfitovýeh výluhů z výroby buničiny, které byly neutralizovány do pH 5,0 až 6,5 kysličníkem vápenatým nebo hydroxidem alkalického kovu na pH 6,0 až 8,5 a cm s obsah sušiny 23 až 56 % hmotnostních· s výhodou 38 až 53 % hmotnostních^ přičemž případný zbytek tvoří jednoduché nebo složité cukry.The above-mentioned shortcomings are solved by the introduction of a granulating additive according to the invention. This granulating additive consists of 20 to 100% by weight, and preferably 100% by weight, of sulphite liquors from pulp production, which have been neutralized to pH 5.0 to 6.5 with calcium oxide or alkali metal hydroxide to pH 6.0 to 8.5 and with a dry matter content of 23 to 56% by weight, preferably 38 to 53% by weight, with the possible remainder consisting of simple or complex sugars.

Granulační přísada podle vynálezu je snadno dostupná, náklady na její opatřování jaou nízké· Výhodou je nízká biologická aktivita, nebol podíl zkvasitelaých cukrů je vesměs nižší než jedna pětina celkového obtahu účinných složek· Dávkování granulační přísady nepřináší žádných obtíží a její skladování je bez problémů· Vysoký obsah kyseliny ligninsulfonové působí v gumárenských sazích jako účinné antioxidační a stabilizační aditivum, rovněž zvýšený obsah vápenatých iontů na úkor snadněji extrahovatelnýeh iontů sodných zvýhodňuje saze granulované a použitím granulační přísady podle vynálezu při jejich uplatnění pro gumárenské výrobky·The granulating additive according to the invention is easily available, the costs of its procurement are low. The advantage is low biological activity, since the proportion of fermentable sugars is generally lower than one fifth of the total content of active ingredients. The dosage of the granulating additive does not cause any difficulties and its storage is without problems. The high content of ligninsulfonic acid acts in rubber carbon black as an effective antioxidant and stabilizing additive, and the increased content of calcium ions at the expense of more easily extractable sodium ions also favors granulated carbon black and the use of the granulating additive according to the invention when applied to rubber products.

Praktické sestavení granulačních přísad podle vynálezu předkládají následující příklady·The following examples illustrate the practical composition of granulation additives according to the invention.

Příklad 1Example 1

Úpravou sulfitovýeh výluhů byla získána granulační přísada charakterizovaná následujícími parametry:By treating sulfite leachates, a granulation additive characterized by the following parameters was obtained:

měrná hmotnost specific gravity 1,11 1.11 g/c·³ g/c· ³ pH pH 6,8 6.8 obsah suěiny content of the waste 26,8 26.8 % hmotnostních % by weight obsah popela ash content 5,0 5.0 % hmotnostních % by weight obsah CaO CaO content % hmotnostní % by weight obsah Na₂0 content On ₂ 0 0,1 0.1 % hmotnostní % by weight

- 4 241 427 obsah kyseliny ligninsulfonové 17,0 % hmotnostních- 4,241,427 lignin sulfonic acid content 17.0% by weight

Použitím této granulační přísady v množství 19,5 g sušiny na 1 kg sazí byly získány granulovaná saze o pevnosti granulí, vyjádřená otěrem, 1,72 % hmotnostních·Using this granulation additive in an amount of 19.5 g of dry matter per 1 kg of carbon black, granulated carbon black with a granule strength, expressed by abrasion, of 1.72% by weight was obtained.

Příklad 2 opravou sulfitových výluhů byla získána granulační přísada, jejíž parametry byly následující:Example 2: By rectifying sulfite leachates, a granulation additive was obtained whose parameters were as follows:

měrná hmotnost specific gravity 1,24 g/cm^J 1.24 g/ ^cm² pH pH 7,2 7.2 obsah sušiny dry matter content 49,2 % hmotnostních 49.2% by weight obsah popela ash content 7,7 % hmotnostních 7.7% by weight obsah CaO CaO content 2,1 % hmotnostních 2.1% by weight obsah Ka₂0 content Ka ₂ 0 0,3 % hmotnostních 0.3% by weight obsah kyseliny ligninsulfonové ligninsulfonic acid content 32,1 % hmotnostních 32.1% by weight

Při použití táto granulační přísady v množství 18,7 g sušiny na 1 kg sazí, mály granule sazí pevnost, vyjádřenou otšrem, 1,66 % hmotnostních·When using this granulating additive in an amount of 18.7 g of dry matter per 1 kg of carbon black, the carbon black granules had a strength, expressed as otsrem, of 1.66% by weight.

Příklad 3Example 3

K 70 % hmotnostním upravených sulfitových výluhů podle příkladu 2 bylo přidáno 30 % melasy· Takto modifikovaná granulační přísada o parametrech:To 70% by weight of the sulfite liquors treated according to Example 2, 30% molasses was added. Thus modified granulation additive with the parameters:

měrná hmotnost 1,28 <z«·³ specific gravity 1.28 <z«· ³

7,4 7.4 50,5 50.5 % % hmotnostních massive 5,2 5.2 % % hmotnostních massive 1,7 1.7 % % hmotnostních massive 0,1 0.1 % % hmotnostních massive 21,8 21.8 % % hmotnostních massive

pH obsah sušiny obsah popela obsah CaO obsah Na₂0 obsah kyseliny ligninsulfonové byla použita v množství 17,5 g sušiny na 1 kg sazí, přičemž výsledná pevnost granulí, vyjádřená otěrem, činila 1,63 % hmotnostních.pH dry matter content ash content CaO content Na ₂ 0 content lignin sulfonic acid content was used in an amount of 17.5 g dry matter per 1 kg of carbon black, with the resulting strength of the granules, expressed by abrasion, being 1.63% by weight.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

241 427

Granulating additive for wet granulation of industrial carbon black based on lignosulfonates, characterized in that it consists of 20 to 100% by weight, preferably 100% by weight, of calcium sulphite neutralized with calcium oxide and / or calcium hydroxide solution to pH 5.0 to 6.5, neutralized an alkali metal hydroxide to a pH of 6.0 to 8.5, and a dry matter content of 23 to 56% by weight, preferably 38 to 53% by weight, with the possible remainder being simple or non-commercial sugars.