PL214781B1 - Sposoby otrzymywania lepiszcza - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku są sposoby otrzymywania lepiszcza z odpadowych produktów powstających przy wytwarzaniu drewnopochodnych wyrobów spilśnionych.

W procesie otrzymywania masy celulozowej metodą siarczynową 50-52% suchej substancji drewna przechodzi pod działaniem mieszaniny wodorosiarczynu metali i amonu i kwasu siarkowego(IV) na zrębki drzewne w podwyższonej temperaturze, do roztworu ługu posiarczynowego, traktowanego jako produkt uboczny tej metody. Ług posiarczynowy (posulfitowy) to lepka, jasnożółta do ciemnobrunatnej ciecz, zawierająca 9-10% suchych substancji, w przeważającej ilości organicznych, zawierających 50-60% kwasów Iignosulfonowych oraz cukry i sole organiczne. Zatężony ług posiarczynowy wykorzystywany jest na wielką skalę jako lepiszcze do brykietowania rud metalonośnych i ich koncentratów. W polskim przemyśle hutniczym metali kolorowych powszechnie stosuje się ługi posulfitowe (ługi posiarczynowe), uznawane za dobry środek wiążący dla koncentratów rud metalonośnych.

Podaż ługów posulfitowych maleje ze względu na preferowaną obecnie w skali światowej siarczanową metodę produkcji celulozy. Zadecydowała o tym przewaga właściwości wytrzymałościowych masy celulozowej w porównaniu z procesem siarczynowym oraz jej przydatność dla wszystkich gatunków drewna.

W literaturze nie jest znane wykorzystanie odpadowych wód obiegowych z produkcji płyt pilśniowych zamiast ługów posulfitowych.

Celem wynalazku było wykorzystanie do brykietowania rud metalonośnych i ich koncentratów, odpadowych wód obiegowych z produkcji płyt pilśniowych zamiast ługów posulfitowych.

Nieoczekiwanie okazało się, że odpadowe wody obiegowe z produkcji płyt pilśniowych mogą być wykorzystane do uzyskania lepiszcza zamiast ługów posulfitowych.

Okazało się, że zawarte w wodach obiegowych z produkcji płyt pilśniowych substancje rozpuszczalne i nierozpuszczalne, nie posiadające właściwości wiążących, w wyniku reakcji ze związkami zawierającymi siarkę na + 4 stopniu utlenienia lub/i w mieszaninach zawierających siarkę na + 4 stopniu utlenienia wraz z siarką na - 2 stopniu utlenienia lub i na + 6 stopniu utlenienia, uzyskują właściwości klejące i pozwalają na sporządzanie brykietów z rud metalonośnych i ich koncentratów o wysokiej wytrzymałości mechanicznej i termicznej, porównywalnej z brykietami sporządzanymi z zastosowaniem ługu posulfitowego.

Sposób według wynalazku polega tym, że wody obiegowe wyprowadzone z układu produkcyjnego płyt pilśniowych wytwarzanych metodą mokrą zatęża się do zawartości suchej masy 30-80%, wprowadza się 2-40% związków zawierających siarkę na + 4 stopniu utlenienia i/lub siarkę na -2 stopniu utlenienia i/lub siarkę na + 6 stopniu utlenienia o stosunku wagowym 1-90:0-6:0:20, zawartość reaktora miesza się w temperaturze 10-100°C, przez 0,5-5 godzin.

Korzystnie jest, jeżeli wody obiegowe zatęża się do zawartości 50-70% wagowych substancji stałych.

Korzystnie jest, jeżeli związki zawierające siarkę wprowadza się w postaci roztworów wodnych. Korzystnie jest, jeżeli zawartość reaktora miesza się w temperaturze 70-100°C.

Sposób według wynalazku polega tym, że do wód obiegowych wyprowadzanych z układu produkcyjnego płyt pilśniowych wytwarzanych metodą mokrą, wprowadza się 0,2-4% związków zawierających siarkę na + 4 stopniu utlenienia i/lub siarkę na - 2 stopniu utlenienia i/lub siarkę na + 6 stopniu utlenienia o stosunku wagowym 1-90:0-6:0:20. całość ogrzewa się do łagodnego wrzenia i utrzymuje w takim stanie przez 0,5-5 godzin, jednocześnie zatężając roztwór do uzyskania zawartości suchej masy na poziomie do 30-80%.

Korzystnie jest, jeżeli lepiszcze zatęża się do zawartości suchej masy 50-70% wagowych.

Korzystnie jest, jeżeli związki zawierające siarkę wprowadza się w postaci roztworów wodnych.

Zaletą sposobu według wynalazku jest wykorzystanie odpadowych, uciążliwych wód obiegowych z produkcji płyt pilśniowych, które są głównym składnikiem lepiszcza. W produkcji płyt pilśniowych wody obiegowe powinny być sukcesywnie odprowadzane z układu produkcyjnego, gdyż zawarte w nich związki obniżają wytrzymałość mechaniczną płyt. Usunięcie wód odpadowych oprócz wymiaru ekonomicznego ma również znaczenie ekologiczne, bowiem pozwala na całkowitą rezygnację lub znaczne ograniczenie stosowania żywic fenolowych, których zadaniem jest zwiększenie wytrzymałości mechanicznej wyrobów.

Termiczną stabilność handlowych ługów posulfitowych, dotychczas stosowanych do produkcji lepiszcza, bada się metodą termograwimetryczną, przyjmując jako miarę termicznej stabilności tempePL 214 781 B1 raturę spalenia połowy ilości utworzonego produktu zwęglonego - T%, w pomiarze realizowanym dla próbki analitycznej, w dynamicznej atmosferze powietrza (100 ml-min'), przy szybkości ogrzewania

24°C min' , dla 10-15 mg próbki analitycznej. Dla ługu posulfitowego o zawartości suchej masy 40-55°% uzyskuje się temperaturę „połówkowego” spalania produktu zwęglenia: T% = 670-750°C.

Temperatury T% spalania produktów zwęglenia uzyskane dla lepiszcz otrzymanych sposobami według wynalazku podane są w przykładach wykonania. Mieszczą się one w zakresie 695-712°C.

P r z y k ł a d 1 ₃

Do reaktora o pojemności 5 m³ wyposażonego w mieszadło mechaniczne, chłodnicę destylacyjną i odbieralnik wprowadza się 4000 kg wód obiegowych wyprowadzanych z układu produkcyjnego płyt pilśniowych wytwarzanych metodą mokrą, o zawartości 4,6% suchej masy. Przez 4 godziny, w temperaturze wrzenia prowadzi się odpęd wody, uzyskując 304 kg produktu zawierającego 60,5% suchej masy.

₃

Do mieszalnika o pojemności 120 dm³ wprowadza się mieszaninę soli: siarczku sodu, siarczynu sodu i siarczanu sodu o stosunku wagowym 3:87:10 i dodaje się wody, do uzyskania roztworu o stężeniu 25,0% wagowych. 53 kg tak przygotowanego roztworu wprowadza się do reaktora. Zawartość reaktora miesza się w temperaturze 80-85 0C przez 1 godzinę.

Otrzymany produkt o zawartości suchej masy 54,2% analizuje się metodą termograwimetryczną. Uzyskana temperatura spalania produktu zwęglenia: T% = 701°C.

P r z y k ł a d 2

Do 1000 g wód obiegowych zawierających 5,5% suchej masy dodaje się 280 g mieszaniny siarczku sodu i siarczynu sodu zmieszanych w proporcji wagowej 70:30 i rozpuszczonych w takiej ilości wody, aby końcowe stężenie soli wynosiło 25%. Mieszaninę ogrzewa się do łagodnego wrzenia i zatęża się do uzyskania zawartości suchej masy na poziomie 50%. Następnie produkt powoli schładza do temperatury otoczenia i bada stabilność termiczną. Uzyskuje się stabilny produkt do temperatury 710°C.

P r z y k ł a d 3

Do 5000 g zatężonych wód obiegowych z przykładu 1 wprowadza się 1250 g roztworu mieszaniny soli zawierającej siarczyn sodu oraz siarczan sodu zmieszanych w proporcji wagowej 20:80 i rozpuszczonych w takiej ilości wody aby końcowe stężenie soli wynosiło 45%. Całość ogrzewa się do łagodnego wrzenia i utrzymuje w takim stanie przez 130 minut. Następnie powoli schładza do temperatury otoczenia i bada stabilność termiczną według procedury przedstawionej w przykładzie 1. Stabilność termiczna uzyskanego produktu wynosi 712°C.

P r z y k ł a d 4

Do 25 kg zatężonych wód obiegowych z przykładu 1 zawierających 60,5% suchej masy, wprowadza się 6,5 kg mieszaniny siarczynu sodu i siarczanu sodu zmieszanych w proporcji wagowej 20:80 i rozpuszczonych w takiej ilości wody, aby końcowe stężenie tych soli wynosiło 40%. Mieszaninę ogrzewa się do łagodnego wrzenia i utrzymuje w takim stanie przez 150 minut. Następnie powoli schładza do temperatury otoczenia i bada stabilność termiczną. Stabilność termiczna uzyskanego produktu wynosi 695°C.

Lepiszcze otrzymane sposobami według wynalazku może być wykorzystane do brykietowania rud metalonośnych i ich koncentratów, do brykietowania miału węglowego oraz do produkcji mieszanek uplastyczniających do betonu, dyspergatorów dla przemysłu włókienniczego oraz jako środek przeciwpylny.

Do brykietowania rozdrobnionej rudy metalonośnej, lepiszcze stosuje się następująco: Do 1000 g rozdrobnionej rudy metalonośnej lub jej koncentratów zawierających od 10 do 35% Cu, wprowadza się przy ciągłym mieszaniu 120 g lepiszcza w czasie od 3 do 120 minut.

Uzyskaną mieszaninę suszy się w temperaturze 80°C do uzyskania zawartości wilgoci 4-15% masowych a następnie brykietuje. Uzyskane brykiety posiadają wymaganą odporność mechaniczną oraz termiczną.

Lepiszcze, jako domieszkę uplastyczniającą i upłynniającą do betonu, zwłaszcza przy produkcji kostki brukowej stosuje się w proporcjach. Domieszka zawiera produkt polikondensacji kwasu naftalenosulfonowego z formaldehydem o zawartości suchej masy do 40% w ilości 1 0-50% wagowych, lepiszcze według wynalazku w ilości 5-15% wagowych, benzoesan sodowy w ilości 0,01-0,1% wagowych, wodorotlenek potasowy w ilości 0.05-0,5% wagowych oraz mieszaninę produktów etoksylacji alkilofenoli w ilości 0,05-0,5% wagowych oraz wodę w uzupełnieniu.

Claims (7)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób otrzymywania lepiszcza, znamienny tym, że wody obiegowe wyprowadzone z układu produkcyjnego płyt pilśniowych wytwarzanych metodą mokrą zatęża się do zawartości suchej masy 30% - 80%, wprowadza się 2-40% związków zawierających siarkę na + 4 stopniu utlenienia i/lub siarkę na - 2 stopniu utlenienia i/lub siarkę na + 6 stopniu utlenienia o stosunku wagowym 1-90:0- 6:0:20, zawartość reaktora miesza się w temperaturze 10-100°C przez minimum 0,5 godziny.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wody obiegowe zatęża się do zawartości 30-70% wagowych substancji stałych.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że związki zawierające siarkę wprowadza się w postaci roztworów wodnych.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że zawartość reaktora miesza się w temperaturze 70-100°C.
5. 5. Sposób otrzymywania lepiszcza, znamienny tym. że do wód obiegowych wyprowadzanych z układu produkcyjnego płyt pilśniowych wytwarzanych metodą mokrą, wprowadza się 0,2-4% związków zawierających siarkę na + 4 stopniu utlenienia i/lub siarkę na - 2 stopniu utlenienia i/lub siarkę na + 6 stopniu utlenienia o stosunku wagowym 1-90:0-6:0:20, całość ogrzewa się do łagodnego wrzenia i utrzymuje w takim stanie przez minimum 0,5 godzin, jednocześnie zatężając roztwór do uzyskania zawartości suchej masy na poziomie do 30-70%.
6. 6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że lepiszcze zatęża się do zawartości 30-70% wagowych substancji stałych.
7. 7. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że związki zawierające siarkę wprowadza się w postaci roztworów wodnych.