SE453521C - Behandling av peroxidavlutar foer utfaellning av silikater - Google Patents

Description

15 20 25 30 .behandlas med kaikmjölk, 'Musa-lm »mer w ,,»-.,v..-. v- v., man”. l...~...,\......_ 4sz s21 2 I en fabrik som exempelvis producerar 100 000 ton massa per år och som förbrukar 40 kg vattenglas (Na2Si03) per ton massa, blir mängden under ett år förbrukat vattenglas hela 4 000 ton, vilket representerar ett stort marknadsvärde.

Det är förut känt vid framställning av kemisk massa av kiselrika råvaror, sâsom_ bambu och bagass. enligt soda- -eller alkalimetoderna att befria den erhållna svartluten från kiselsyra genom tillförsel av C02-haltig gas sam- tidigt som lutens pH sänkes till under 10 på mindre än 30 minuter. Härvid utfälles kiselsyra, som avlägsnas frân svartluten antingen genom kokning (tryckupphettning) följd av filtrering eller genom indunstning följd av sedimente- ring - centrifugering. Ett liknande 2-stegsförfarande är också känt enligt vilket svartluten i ett första steg be- handlas med 002-gas tills ett visst pH uppnåtts och minst 75% av kiselsyran fällts ut, varefter luten i ett andra steg tills önskad renhet uppnåtts och kalciumsilikat avskiljts.

Vid slutning av blekerier är det vidare känt att mem- branfiltrera avluten före dess återföring till processen för avskiljning av icke önskvärda beståndsdelar.

Redogörelse för uppfinningen Tekniskt problem Användningen av vattenglas medför nackdelar av teknisk och ekonomisk art, önskvärda och okontrollerbara utfällningar i ledningar och ventiler, vilka kan orsaka produktionsstopp. Vattenglastill- satsen medför vidare, att det blir omöjligt att återvinna satsad natriumhydroxid genom indunstning och förbränning av avluten, eftersom vattenglaset därvid fälls ut och bildar en olöslig slagg, vilket också är en nackdel ur miljövårdssyn- eftersom man inte kan förbränna den organiska sub- Särskilt mar- stabiliseringsmedel såsom icke såsom punkt, stans, som utlöses vid massaframställningen. kanta är dessa nackdelar vid framställning av' högutbytes- massor av bambu och stråvâxter, såsom halm och esparto. 10 15 20 25 30 35 w-w, fw... ..<~.-«w,..-,.-.__ w-w-wwa-wn-afe--v-fli-yw--eww-,w-»fm~,.ww~_fl.f..,efimmmmñ..m.-t._._ , 3 455 521 De kända metoderna för kiselsyreavskiljning är endast tillämpbara vid framställning av kemisk massa genom alkalisk uppslutning av icke trähaltiga råvaror. De har vidare visat sig vara mycket oekonomiska genom att de är synnerligen tids-, energi- och utrustningskrävande.

Användning av membranfiltrering för avskiljning av kiselföreningar ur vattenglashaltiga avlutar inom cellulosa- industrin är icke möjligj eftersom dessa orsakar igensätt- ningar av filtermembranen.

Det vore därför önskvärt att finna en industriellt an- vändbar metod för avskiljning och eventuell återvinning av lösliga, från. vattenglas härrörande silikater i processav- lutar.

Lösningen Föreliggande uppfinning löser ovan beskrivna problem och avser ett förfarande för behandling av avlutar från peroxid- blekning av högutbytesmassor och returpappersmassor, vid vilken vattenglas använts som stabiliseringsmedel för per- oxiden under blekprocessen. Förfarandet kännetecknas av, att i avlutarna ingående lösliga, från det tillförda vatten- glaset härstammande silikat utfälles genom tillsats av en oorganisk förening innehållande en flervârd katjon och/eller ett organiskt flockningsmedel samtidigt som avlutens pH bringas till ett värde mellan 3.5 och 7.5, företrädesvis till mellan 4.0 och 6.0, att den erhållna silikatfällningen bringas att sedimentera, att 'det erhållna sedimentet av- skiljes och tillvaratages och att den från silikat befriade avluten återföres till processen.

Särskilt lämpligt har visat sig vara, att utfälla i av- lutarna ingående silikat genom tillsats fav -en aluminium- förening, såsom aluminiumsulfat eller alun. Järn- och kal- ciumföreningar är andra lämpliga. flervärd katjon innehåll- ande oorganiska föreningar, vilka också ger väl sedimente- rande och lätt avskiljbara fällningar med de i avlutarna ifråga ingående silikaterna. Framför allt har då ferriklorid eller ferrisulfat respektive kalciumhydroxid eller kalcium- oxid visat sig lämpliga. 10 15 20 25 30 35 " 453 521 ~4 I vissa fall har det vidare visat sig fördelaktigt. att kombinera den katjoniska oorganiska fällningskemikalien med form av- en högmolekylär Ett orga- ett organiskt flockningsmedel i polyelektrolyt. företrädesvis en polyakrylamid. niskt flockningsmedel kan också i vissa fall användas ensamt och därvid ge en fullt tillfredsställande utflockning och utfällning av silikaterna. gl Vid utfällning av silikat med hjälp av ovan nämnda kemi~ kalier och.flockningsmedel är det i samtliga fall av vikt, att avlutens pH justeras till mellan 3.5 och 7.5 företrädes~ vis till mellan 4 och 6, om behov härav föreligger, dvs. om avlutens pH ligger utanför det angivna intervallet. För pH- -justering används lämpligen svavelsyra, natriumhydroxid eller soda.

Den efter tillsats av fällnings- och/eller flocknings- medel bildade silikatfällningen förs efter det att den brin- gats att sedimentera till en anordning för uppkoncentreríng. en centrifug eller en med dubbelvira försedd bandpress. Torkning av den uppkoncentrerade fällningen ut~ förs sedan lämpligen i en spruttork eller en paddeltork av den typ som tillverkas av Goudsche Hachinefabriek B.V..

Holland och som innehåller tvâ samverkande, med kilformade paddlar försedda. _§ngvärmda skruvar. Särskilt fördelaktigt har därvid visat sig vara, att genomföra torkningen sâ, att en torrsubstanshalt av minst 70 viktprocent uppnås hos den i varje särskilt fall erhållna produkten. Om så är önskvärt, kan den torkade fällningen även upphettas (röstas) så, att eventuellt ingående, medfällt organiskt material destrueras.

Speciellt fördelaktigt har också visat sig vara, att vidareförädla den sedimenterade silikatfällningen i syfte att ge den vissa önskvärda egenskaper. Sålunda kan man bi~ silikatfällningen ökade flamskyddande egenskaper genom tillsats av en oorganisk bor- eller fosforförening. företrädesvis borax eller kaliumdivätefosfat. Den därvid erhållna blandningen utsätts sedan för uppkoncentrering och torkning på något av de ovan beskrivna sätten. Alternativt exempelvis bringa 10 15 20 25 30 453 521 av silikatfällningen oorganiska allt beroende kan vid vidareförädlingen ammonium- eller halogenföreningar tillsättas, av hur och för vad den erhållna produkten skall utnyttjas.

Det har visat sig särskilt fördelaktigt, att den genom tillsats av en bor- eller fosforförening vidareförädlade silikatfällningen inblandas i cellulosamassasuspension och att den erhållna blandningen avvattnas och torkas. Där- vid erhålles ett flamresistent cellulosamaterial användbart GH för speciella ändamål.

Fördelar Vid behandling av vattenglas innehållande avlutar enligt uppfinningen uppnås flera fördelar. Sålunda möjliggör tillämpning av uppfinningen återvinning av brännbar organisk substans och kemikalier och indunstning och förbränning av avlutar utan att _någon slaggbildning av utfällda silikat- föreningar uppstår.

Uppfinningen gör det också möjligt att membranfiltrera silikathaltig blekavlut från ett peroxidbleksteg för att avskilja extraktivâmnen ur blekavluten. utan att filtermem- branen därvid blir igensatta av silikatutfällningar. Vidare möjliggörs återföring renad blekavlut till blekeriet eller något annat ställe i processen. En ytterligare fördel att genom avlägsnandet av extraktivâmnena utsläppet av aV är. miljöstörande ämnen minskar. .

Motsvarande fördelar erhålles även vid behandling enligt uppfinningen av avlutar från framställning och blekning av IQÉUIPÖPPQISNGSSOI.

Figurbeskrivning Figur l visar ett flödesschema för en försöksanläggning för behandling av avlut enligt uppfinningen. 10 15 20' 25 30 453 521 6 Bästa utföringsform Uppfinningen belyses 'närmare i nedan följande exempel, vilka representerar föredragna utföringsformer av det upp- funna förfarandet. É Exempel 1 A _ Från en fabrik för framställning av peroxidblekt slip- massa uttogs varm avlut med en temperatur av 60°C från blek- steget. Den uttagna blekavluten hade följande egenskaper: Kemisk syreförbrukning (COD) mg 02/liter 3.050 Halt av vattenglas (Na2Si03) g/liter 0.6 Surhetsgrad pH 8.8 Temperatur °C “ 60 Från blekavuten i fråga uttogs tre prover om vardera en liter, vilka betecknades A, B och C.

Till provet A sattes 2.0 g aluminiumsulfat (Al2(S04)3) och till provet B sattes, förutom 2.0 g aluminiumsulfat även svavelsyra tills ett pH av 4.5 erhölls.

Till provet C sattes likaledes 2.0 g aluminiumsulfat samt dessutom, efter justering pH till 4.5, 0.25 g kaliumdivâtefosfat (KHZPO4) flamskyddsmedel. Vid försiktig omröring av proven erhölls i samtliga en flockig fällning, som sedimenterade relativt snabbt mot förvarings- Temperaturen i kärlen uppmättes till 57°C. som be- av dess såsom kärlens bottnar.

Efter några timmars sedimentering sögs den vätska, fann sig ovanför sedimentet av så, att det endast kvarstod en fâllning på kärlens botten. På de avsugna vätskorna be- stâmdes COD, varvid följande värden erhölls; COD(mg 02/liter) Prov A 1950 Prov B _1800 Prov C 1790 10 15 20 25 30 . m. Wwvnflwlwnnwßw 7 455 521 Jämfört med obehandlad blekavlut erhölls 1 de olika pro- ven en kraftig reducering av mängden syreförbrukande sub- Som framgår hade COD med »i Detta är _en överraskande positiv effekt, StäIISGI. PIOVQIIS IIQÖUCQIÉäCS genomsnitt 39.5%. vilken anmärkningsvärt nog uppnåtts genom ett förfarande för återvinning av vattenglas ur blekavluten. Helt klart är alltså, att i detta fall organiska substanser följt med vid utfällning av silikaterna, vilket positivt påverkat renings- graden hos den behandlade blekavluten.¶ Sedlmenten från proverna A och B indunstades därefter och torkades till vattenfritt tillstånd. Sedimentet från provet C blandades däremot med oblekt slipmassa vid en massakoncentration av 6%. Efter inblandningen förtjockades massasuspensionen till 42% torrhalt, varefter den för- tjockade massan torkades till 94% torrhalt.

Vid torkningen av sedimenten från proverna A och B er- hölls en pulverliknande produkt bestående av små kristaller, varvid från vardera provet erhållen mängd produkt bestämdes genom Vägning. Resultaten framgår nedan: 2.8 g kristallpulver 3.1 g kristallpulver Prov A: Prov B: Summerar man halten i blekavluten ingående vattenglas och mängden i respektive prov A och B tillsatta kemikalier (aluminiumsulfat). fås en teoretisk totalmängd för vardera provet på 2.6 gram. De utvunna mängderna är alltså i bägge fallen större än de teoretiska, troligen beroende på att kristallpulvren innehåller medfälld organisk substans. Detta bekräftas även av ovan påvisad reduktion av den kemiska syreförbrukningen hos de renade blekavlutsproven. som impregnerats med sedimentet från provet C, Trots upp- Hassan, testades med avseende på sin flambeständighet. repade försök var det icke möjligt att få massan att fatta eld. Vid motsvarande försök med oimpregnerad massa, fattade denna gmedelbart eld. k. y "MW “Awvw "WMI 10 15 20 25 30 '”""“f°"""$WY7"!F"1wcu~w-|nwnfwvuw~n- ,-- “vw/v w.. “www . ,. , ' ' W "v" 'f '”' ~ ^ ”L '-*^="~¥"«"*-I»*flwwwrvw-nr-wmw-wvmw~v~awh..a...~....~........-__..,. 453 521 a Exempel 2 Vid de i detta exempel beskrivna försöken användes en försöksanläggning med ett flödesschema enligt Figur l för återvinning av vattenglas ur blekavlut. Försöksanläggningen var installerad i en fabrik, som framställde peroxidblekt slipmassa. A Den i fabriken efter blekningen erhållna massasuspen- sionen pressades till en torrhalt av 40%, och en del av den avpressade blekavluten fördes till försöksanläggningen via en ledning l och då till en tank 2, i vilken varje liter avlut blandades med 2.5 g aluminiumsulfat tillförd via en ledning 3. För justering av avlutens pH till 4.5 tillfördes svavelsyra via en ledning 4. Avluten blandades effektivt med de tillförda kemikalierna med hjälp av en omrörare 5, vilken installerats vid den sida 6 i-tanken, där blekavluten till- fördes. Vid tankens motsatta sida 7 fanns en längs bottnen placerad utmatningsskruv 8, som kontinuerligt förde i tanken bildad och på bottnen sedimenterad fällning till en ledning 9. Klarnad blekavlut fördes via en upptill i tanken in- stallerad ledning 10 till ett avlopp ll. Den i ledningen 10 erhållna, klarnade blekavluten kan, om så är önskvärt, åter- föras till massafabriken. Med fördel sker återföringen där- vid via ett membranfilter, eftersom risken för igensâttning av filtermembranen eliminerats genom avlägsnandet av silikat ur avluten.

En del av den genom ledningen 9 utmatade, fällningen fördes vidare genom en ledning 12 till en centri- fug 13 samtidigt som en annan del av fällningen fördes via en ledning 14 till en tank 15. I centrifugen 13 uppkoncen- trerat sediment fördes till en spruttork 16, där allt vatten avdunstades så, att en helt torr produkt erhölls. _ sedimenterade 10 15 20 25 30 453 521 Till den del av fällningen, som förts till tanken 15, sattes per liter fällning 0.3 g kaliumdivätefosfat, vilket tillfördes via en ledning 17. Dessutom tillfördes till nämn- da tank via en ledning 18 en massasuspension i sådan mängd, att halten kemikalier (fällning + KHZPO4) per ton massa blev 60 kg. Den sålunda erhållna, med kemikalier blandade massasuspensionen fördes via en ledning 19 till en» skruv- där den urvattnades från en massakonsistens av 6% till en konsistens av 45%. Den urvattnade massan fördes där- efter via en ledning 21 till en flingtork 22, där den ut- sattes för torkning till en torrhalt av 92%. Filtratet från skruvpressen 20 fördes via en ledning 23 till ett avlopp 24.

Analys av filtratet gav vid handen, att det endast innehöll spår av silikat.

En analys av kiselhalten i den i ledningen 10 erhållna, klarnade blekavluten visade, att endast spår av silikat fanns i denna avlut. Vid provning av massan från flingtorken att denna massa var helt press 20, 22 kunde man vidare konstatera, flambeständig. Sådan massa kan exempelvis med fördel an- vändas för isoleringsändamâl. Det finns många användnings- områden för de med hjälp av uppfinningen återvunna produk- terna och det torkade silikatsedimentet kan, t.ex. användas som fyllmedel vid framställning av kartong och papper eller som tillsatsmedel inom cement- och betongindustrien.

Exempel 3 Vid de i detta exempel beskrivna försöken användes en med en membranfilteranläggning kompletterad försoksanlägg- ning med ett flödesschema enligt figuren för återvinning av vattenglas ur blekeriet. Försöksanläggningen hade därvid installerats i en fabrik, som framställde peroxidblekt kemi- mekanisk massa. 10 15 20 25 30 453 521 10 Den i fabriken efter blekningen erhållna massasuspen- sionen pressades till en torrhalt av 40%, varvid den därvid .erhållna blekavluten fördes vtill försöksanläggningen via ledningen l. Den via ledningen l 1 anläggningen inkommande blekavluten fördes till tanken 2 i vilken varje liter avlut blandades med 2.5 g aluminiumsulfat tillförd via ledningen 3. För justering av avlutens pH till 4.5 tillfördes svavel- syra via ledningen 4. Avluten blandades effektivt med de tillförda kemikalierna med hjälp av omröraren 5,avilken in- stallerats vid den sida 6 i tanken, där blekavluten till- .fördes. Vid tankens motsatta sida 7 fanns en längs bottnen placerad utmatningsskruv 8, som kontinuerligt förde i tanken bildad och mot bottnen sedimenterad fällning till ledningen 9. Behandlàg och genom sedimentering från fällning avskiljd, klarnad blekavlut fördes via den upptill i tanken installe- rade ledningen lO och vidare via en nytillsatt ledning 25 till en membranfilteranläggning 26. I membranfilteranlägg- ningen avskiljdes överskott av extraktivämnen, som vid för- söket fördes genom en ledning 27 till avloppet ll. Vid kontinuerlig drift är det lämpligt att nyttja extraktivämnen som bränsle eftersom denna substans har ett bränslevârde i paritet med vanlig brännolja. Den från silikat och extrativ- ämnen befriade blekavluten fördes genom en ledning 28 åter till massafabriken. I massafabriken kan den peroxidhaltiga blekavluten innehållande endast spår av silikat nyttjas för exempelvis tvättning av massan efter massans silning eller för tvättning av blekt massa.

Den genom ledningen 9 utmatade, fördes vidare genom ledningen 12 till centrifugen 13. trifugen 13 uppkoncentrerat sediment fördes till fläkttorken 16, där allt vatten avdunstades så, att en helt torr produkt sedimenterade fällningen I cen- erhölls.

Claims (6)

10 15 20

1. ,,“H25 30

2. förfarande enligt krav l, 11 453 521 PATENTKRAV l. Förfarande för behandling av' avlutar från peroxidblek- ning av högutbytesmassor och returpappersmassor, vid vilken vattenglas använts såsom stabiliseringsmedel för peroxiden under blekprocessen, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att 1 avlutarna ingående lösliga, från det tillförda vatten- glaset härstammande silikat utfälles genom tillsats av en oorganisk förening innehållande en fleëvârd katjon och/eller ett organiskt flockningsmedel samtidigt som avlutens pH bringas till ett värde mellan 3.5 och 7.5. företrädesvis till mellan 4.0 och 6.0, att den erhållna silikatfällningen bringas att sedimentera, att det därvid erhållna sedimentet avskiljes och tillvaratages samt att den från silikat be- friade avluten återföres till processen. k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att den tillsatta, flervärd katjon innehållande oorganiska föreningen är en aluminiumíörening, såsom alu- miniumsulfat eller ett dubbelsalt av aluminium såsom alun.

3. förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att den tillsatta, flervård katjon innehållande oorganiska föreningen är en järnförening, såsom ferriklorid eller ferrisulfat.

4. förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n ant d“ä r a v, att den tillsatta flervård katjon innehållande oorganlska föreningen är en kalciumförening, såsom kalcium- hydroxid eller kalciumoxid.

5. förfarande enligt krav 1. k ä n n e t e c K n a t d ä r a v, att det tillsatta organiska flockningsnedlet är en högmolekylär polyelektrolyt, företrädesvis en polyakryl- amid_ 453 521 12

6. förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att den sedlmentezade silíkatfällningen vidare- förädlas genom tillsats av en oozganisk bor- eller fosfor- förening. företrädesvis borax eller kaliumdivätefosfat, var- efter den erhållna blandningen utsätts för uppkoncentrering och tørkning.