PL219250B1

PL219250B1 - Sposób utylizacji szlamu z ługu zielonego

Info

Publication number: PL219250B1
Application number: PL396148A
Authority: PL
Inventors: Krystian Eitner; Włodzimierz Urbaniak; Maciej Narożny; Weronika Czapara
Original assignee: Univ Im Adama Mickiewicza W Poznaniu
Priority date: 2011-08-31
Filing date: 2011-08-31
Publication date: 2015-03-31
Also published as: PL396148A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób utylizacji szlamu z ługu zielonego.

Zaletą siarczanowej metody wytwarzania chemicznej masy celulozowej jest możliwość praktycznie całkowitej regeneracji chemikaliów warzelnych i wprowadzenie ich do kolejnego cyklu. Jednakże odpady powstające w procesach regeneracji są już bardzo trudne do zagospodarowania. Należy do nich szlam z ługu zielonego. Ług zielony to jeden z alkaliów biorących udział w systemie regeneracji chemikaliów w celulozowni. Szlam z ługu zielonego powstaje w procesie regeneracji ługu zielonego i składa się głównie z siarczku i węglanu sodu oraz wapnia, a także resztkowych zanieczyszczeń popiołem i innymi zanieczyszczeniami organicznymi w produkcji papieru. Ze względu na wysokie pH (powyżej 11-12) szlam wykazuje właściwości żrące i stanowi odpad niebezpieczny, nienadający się do bezpośredniego zagospodarowania, a praktycznie jedynym powszechnie stosowanym sposobem unieszkodliwienia jest składowanie na specjalnie przygotowanych składowiskach.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu utylizacji szlamu z ługu zielonego tak aby zminimalizować szkodliwe działanie na ludzi i środowisko.

Szlam z ługu zielonego zmieszany z siarką w stosunku wagowym od 4:1 do 1:1 w przeliczeniu na suchą masę ogrzewany w zakresie temperatur 120°C - 300°C ulega przemianie do jednorodnego produktu, w którym nie można za pomocą metod fizycznych wyodrębnić fazy zawierającej elementarną siarkę. Powstający materiał charakteryzuje się znacznie niższą wymywalnością składników rozpuszczalnych zawartych w szlamie ługu zielonego, a także nie wykazuje właściwości żrących i może być klasyfikowany jako materiał drażniący, a nawet obojętny co znacznie zwiększa możliwości dalszego wykorzystania.

W sposobie według wynalazku szlam z ługu zielonego wysuszony do stałej masy miesza się z siarką rodzimą lub siarką odpadową w formie siarki elementarnej pochodzącej z różnych procesów przemysłowych, np. z procesów odsiarczania gazu ziemnego, biogazu lub ropy naftowej w stosunku od 4:1 do 1:1 i ogrzewa się w temperaturze od 120 do 300°C, korzystnie 150 - 250°C, aż do całkowitego zaniku wolnej, nie związanej siarki obserwowanej w początkowej fazie ogrzewania w postaci wyraźnych jasnych drobin siarki elementarnej i uzyskania jednorodnej ciemnoszarej barwy.

Uzyskany produkt schładza się i ewentualnie rozdrabnia.

Odmiana sposobu według wynalazku polega na zmieszaniu szlamu z ługu zielonego zawierającego do 85% wody w postaci wilgoci, z siarką rodzimą lub siarką odpadową w formie elementarnej, w stosunku wagowym od 4:1 do 1:1 w przeliczeniu na suchą masę szlamu, a następnie mieszaninę w celu całkowitego usunięcia wilgoci ogrzewa się do temperatury nie wyższej niż 120°C. Następnie temperaturę podnosi się do temperatury od 120 do 300°C, korzystnie 150 - 250°C, aż do całkowitego zaniku wolnej, nie związanej siarki obserwowanej w początkowej fazie ogrzewania w postaci wyraźnych jasnych drobin i uzyskania jednorodnej ciemnoszarej barwy.

Uzyskany produkt chłodzi się i ewentualnie rozdrabnia.

W wyniku przemiany chemicznej z obydwu surowców tzn. szlamu z ługu zielonego oraz siarki elementarnej odpadowej lub rodzimej, powstają m. in. wielosiarczki sodu, potasu oraz wapnia.

W celu oznaczenia pH przygotowano wyciąg wodny z wysuszonego szlamu z ługu zielonego oraz produktów uzyskany przez wytrząsanie 100 g wysuszonego szlamu z ługu zielonego lub wystudzonego i zmielonego produktu oraz 1000 g wody. Po wytrząsaniu z wodą przez 24 godziny faza wodna zawiera znacznie mniej składników rozpuszczonych niż mieszanina składników wyjściowych przed procesem ogrzewania, a w fazie stałej nie obserwuje się fragmentów siarki elementarnej. pH wyciągu wodnego od 8 do 10,5 świadczy o zmianie właściwości produktu ze „żrących” na obojętne lub co najwyżej „drażniące”.

Do utylizacji ługu zielonego stosuje się siarkę rodzimą lub siarkę odpadową w formie elementarnej, w szczególności z procesów odsiarczania gazu ziemnego, biogazu lub ropy naftowej.

Przykłady ilustrują ale nie ograniczają zakresu objętego wynalazkiem.

We wszystkich przykładach pH oznaczano dla wyciągu wodnego uzyskanego przez wytrząsanie 100 g oznaczanego substratu lub produktu i 1000 g wody.

P r z y k ł a d y 1 - 6

400 g szlamu z ługu zielonego w przeliczeniu na suchą masę o wilgotności 75% zawierającego węglany i siarczki sodu i wapnia o pH = 12 zmieszano z „n” g siarki z procesu odsiarczania gazu w postaci pyłu o uziarnieniu 0,05 - 2 mm. Następnie mieszaninę doprowadzono do temperatury 150°C w ciągu 15 minut i ogrzewano przez 2 h w temperaturze 150°C aż do usunięcia wilgoci oraz przez 3 h

PL 219 250 B1 w temperaturze T°C. Po schłodzeniu otrzymany produkt rozdrobniono w moździerzu. W wyciągu wodnym z produktu nie wyodrębnia się siarka elementarna. W tabeli 1 zestawiono dane dotyczące ilości użytej siarki „n”, temperatury „T” oraz pH wyciągu wodnego.

P r z y k ł a d y 7 - 12

200 g szlamu z ługu zielonego, wysuszonego 2 h w temperaturze 110°C o pH = 11,6 zmieszano z „n” g siarki z procesu odsiarczania gazu w postaci pyłu o uziarnieniu 0,05 - 2 mm. Tak przygotowaną mieszaninę doprowadzono do temperatury T°C w ciągu 15 minut i ogrzewano przez 3 h w temperaturze T°C. W wyciągu wodnym z produktu nie wyodrębnia się siarka elementarna. W tabeli 1 zestawiono dane dotyczące ilości użytej siarki „n”, temperatury „T” oraz pH wyciągu wodnego.

T a b e l a 1. pH wyciągów wodnych produktu o różnym stosunku szlamu z ługu zielonego oraz siarki odpadowej z odsiarczania gazu, ogrzewanych w różnych temperaturach.

Przykład	n [g]	T [°C]	PH
1	50	120	10,6
2	100	150	9,7
3	200	150	8,1
4	50	300	9,5
5	100	200	9,0
6	200	300	8,0
7	50	150	10,1
8	100	300	8,6
9	200	200	8,1
10	50	250	9,7
11	100	250	8,7
12	200	250	8,1

P r z y k ł a d y 13 - 18

400 g szlamu z ługu zielonego w przeliczeniu na suchą masę o wilgotności 50% wody zawierającego węglany i siarczki sodu i wapnia o pH = 12 zmieszano z „n” g siarki elementarnej technicznej w postaci proszku. Następnie mieszaninę doprowadzono do temperatury 150°C w ciągu 15 minut i ogrzewano przez 2 h w temperaturze 150°C aż do usunięcia wody oraz przez 3 h w temperaturze T°C. Po schłodzeniu otrzymany produkt rozdrobniono. W wyciągu wodnym z produktu nie wyodrębnia się siarka elementarna. W tabeli 2 zestawiono dane dotyczące ilości użytej siarki „n”, temperatury „T” oraz pH wyciągu wodnego.

P r z y k ł a d y 19 - 24

200 g szlamu z ługu zielonego (wysuszonego 2 h w temperaturze 110°C o pH = 11,6 wyciągu wodnego) zmieszano z „n” g siarki elementarnej technicznej w postaci proszku. Tak przygotowaną mieszaninę ogrzano w ciągu 15 minut do temperatury T°C i ogrzewano przez 3 h w temperaturze T°C. Po schłodzeniu otrzymany produkt rozdrobniono w moździerzu. W wyciągu wodnym z produktu nie wyodrębnia się siarka elementarna. W tabeli 2 zestawiono dane dotyczące ilości użytej siarki „n”, temperatury „T” oraz pH wyciągu wodnego.

T a b e l a 2. pH wyciągów wodnych produktu o różnym stosunku szlamu z ługu zielonego oraz siarki technicznej, ogrzewanych w różnych temperaturach.

Przykład	n [g]	T [°C]	PH
1	2	3	4
13	50	120	11,1
14	100	150	9,8
15	200	150	8,6
16	50	300	10,2

PL 219 250 B1 cd. tabeli 2

1	2	3	4
17	100 g	200	9,4
18	200 g	300	8,2
19	50 g	150	10,7
20	100 g	250	9,1
21	200 g	200	8,4
22	50 g	300	10,0
23	100 g	300	8,9
24	200 g	250	8,4

Zastrzeżenia patentowe

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób utylizacji szlamu z ługu zielonego powstającego w produkcji papieru, znamienny tym, że mieszaninę wysuszonego szlamu z ługu zielonego miesza się z siarką w stosunku od 4:1 do 1:1, a następnie mieszaninę poddaje się ogrzewaniu w temperaturze od 120°C do 300°C do czasu zaniku wolnej siarki, a następnie uzyskany produkt chłodzi się.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ogrzewanie prowadzi się w temperaturze od 150°C do 250°C.
3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że stosuje się siarkę rodzimą.
4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że stosuje się siarkę uzyskaną w procesach odsiarczania.
5. Sposób utylizacji szlamu z ługu zielonego powstającego w produkcji papieru, znamienny tym, że szlam z ługu zielonego o zawartości do 85% wody miesza się z siarką w stosunku od 4:1 do 1:1, w przeliczeniu na suchą masę szlamu, a następnie mieszaninę suszy się do czasu całkowitego usunięcia wody, a następnie mieszaninę poddaje się ogrzewaniu w temperaturze od 120°C do 300°C do czasu zaniku wolnej siarki, a następnie uzyskany produkt chłodzi się.
6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że ogrzewanie prowadzi się w temperaturze od 150°C do 250°C.
7. Sposób według zastrz. 5 albo 6, znamienny tym, że stosuje się siarkę rodzimą.
8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że stosuje się siarkę elementarną uzyskaną w procesach odsiarczania.