DE102006008898B4 - Verfahren zur Rückgewinnung von Titandioxid aus Eisen enthaltender Makulatur der Dekorpapierherstellung nach der Blattbildung - Google Patents
Verfahren zur Rückgewinnung von Titandioxid aus Eisen enthaltender Makulatur der Dekorpapierherstellung nach der Blattbildung Download PDFInfo
- Publication number
- DE102006008898B4 DE102006008898B4 DE102006008898.0A DE102006008898A DE102006008898B4 DE 102006008898 B4 DE102006008898 B4 DE 102006008898B4 DE 102006008898 A DE102006008898 A DE 102006008898A DE 102006008898 B4 DE102006008898 B4 DE 102006008898B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- iron
- titanium dioxide
- extraction
- waste
- mineral acid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 48
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 25
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 239000010893 paper waste Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims abstract description 9
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 9
- 238000011084 recovery Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 39
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 7
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 claims description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 34
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 22
- 239000002585 base Substances 0.000 description 19
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000000047 product Substances 0.000 description 11
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 10
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 7
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 6
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L iron dichloride Chemical class Cl[Fe]Cl NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 5
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 5
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 4
- FBAFATDZDUQKNH-UHFFFAOYSA-M iron chloride Chemical compound [Cl-].[Fe] FBAFATDZDUQKNH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 150000002506 iron compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 3
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 3
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 2
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- JYIMWRSJCRRYNK-UHFFFAOYSA-N dialuminum;disodium;oxygen(2-);silicon(4+);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Na+].[Na+].[Al+3].[Al+3].[Si+4] JYIMWRSJCRRYNK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 2
- 201000009277 hairy cell leukemia Diseases 0.000 description 2
- 229910052595 hematite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011019 hematite Substances 0.000 description 2
- 239000001034 iron oxide pigment Substances 0.000 description 2
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- NGNBDVOYPDDBFK-UHFFFAOYSA-N 2-[2,4-di(pentan-2-yl)phenoxy]acetyl chloride Chemical class CCCC(C)C1=CC=C(OCC(Cl)=O)C(C(C)CCC)=C1 NGNBDVOYPDDBFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002588 FeOOH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000000184 acid digestion Methods 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 1
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 1
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 description 1
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005374 membrane filtration Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000011085 pressure filtration Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000012958 reprocessing Methods 0.000 description 1
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000003746 solid phase reaction Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 239000000454 talc Substances 0.000 description 1
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000012222 talc Nutrition 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 1
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000004846 x-ray emission Methods 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G23/00—Compounds of titanium
- C01G23/001—Preparation involving a liquid-liquid extraction, an adsorption or an ion-exchange
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G23/00—Compounds of titanium
- C01G23/04—Oxides; Hydroxides
- C01G23/047—Titanium dioxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G49/00—Compounds of iron
- C01G49/02—Oxides; Hydroxides
- C01G49/06—Ferric oxide [Fe2O3]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B34/00—Obtaining refractory metals
- C22B34/10—Obtaining titanium, zirconium or hafnium
- C22B34/12—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08
- C22B34/1204—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08 preliminary treatment of ores or scrap to eliminate non- titanium constituents, e.g. iron, without attacking the titanium constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
- C22B7/006—Wet processes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Paper (AREA)
Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung von Titandioxid aus der bei der Dekorrohpapier- und Dekorpapierherstellung anfallenden Makulatur.
- Der Begriff Makulatur steht in dieser Erfindung für solche Reste aus der Dekorrohpapier- und Dekorpapierherstellung, die nach der Blattbildung anfallen.
- Titandioxid ist ein wichtiges Additiv bei der Papierherstellung, das zur Opazifizierung von Papieren eingesetzt wird. Der Anteil an Titandioxid in Dekorrohpapieren ist besonders hoch und kann zwischen 15 und 55%, bezogen auf das Flächengewicht des Dekorrohpapiers, betragen. In Rohpapieren, die zu Fotobasispapieren weiterverarbeitet werden sollen, kann der Anteil an Titandioxid 5 bis 10 Gew.%, bezogen auf das Flächengewicht des Rohpapiers, betragen.
- Bei der Dekorrohpapierherstellung sind zur Einfärbung des Blatts neben dem Titandioxid weitere Pigmente, beispielsweise Eisenoxidpigmente, in der Blattbildung eingesetzten Stoffsuspension enthalten. Für den Markt werden Dekorrohpapiere in einer Vielzahl unterschiedlicher Färbungen eingesetzt. Diese Färbungen werden durch die zuvor genannten unterschiedlichen Eisenoxide erzeugt, die in den Farben rot bis purpur-violett, orangegelb bis braun und schwarz vorliegen. Durch Mischungen dieser Oxide können unterschiedliche Farbtöne in den Dekorrohpapieren erzeugt werden. Damit jede Dekorrohpapiercharge exakt den vom Kunden gewünschten Farbton besitzt, können nach der Blattbildung anfallende Produktionsreste aus einer Produktionscharge nicht in eine andere Charge rezyklisiert werden, sofern unterschiedliche Farbtöne in den Produkten beider Chargen gewünscht sind.
- Im NTIS-Report (1988, LIR/MS-1988/310 de. (US 1989, 89 (12), Abstr. No. 932 970) wird eine Flotationseinrichtung beschrieben, die mit Hilfe kationischer Flotationstenside Titandioxid aus Papierschlämmen abtrennt. Die hier eingesetzten Papierschlämme enthielten aber keine Farbpigmente.
- Die
DE 2 256 581 A1 beschreibt ein Verfahren zur Rückgewinnung von anorganischen Füllstoffmaterialien aus dem aus der Siebpartie abströmenden sogenannten weißen Wasser erhaltenen Schlamm. Zu diesem Zweck wird der Abfallschlamm mit einem Sauerstoff enthaltenden Gas bei einer Temperatur zwischen 160 und 375°C und einem derartigen Druck, dass die Hauptwassermenge der Aufschlämmung in flüssiger Phase verbleibt, erwärmt und die feste Phase abgetrennt. Auch bei diesem Verfahren sind in dem Abfallschlamm keine Farbpigmente, insbesondere keine Eisenoxidpigmente, enthalten. - Obwohl Dekorrohpapiere seit vielen Jahren unter Zusatz einer Reihe anorganischer Eisenoxide zum Papierrohstoff hergestellt werden, um verschiedene Brauntöne des Produkts zu realisieren, ist für solche Verfahren bisher keine Rückgewinnung des Titandioxids beschrieben worden. Die hier als Farbpigmente eingesetzten Eisenoxide lassen sich bei der Wiederaufbereitung oder Rückführung in den Produktionsprozess nicht zusammen mit den organischen Stoffen wie Cellulose oxidativ von Titandioxid abtrennen, denn dabei bildet sich das sehr schwer lösliche α-Fe2O3 (Hämatit). Das rezyklisierte Produkt bleibt braun gefärbt.
- Die
DE 10 2005 039 598 A1 beschreibt ein Verfahren zur Wiedergewinnung von Titandioxid aus mit Eisenoxid eingefärbten Dekorrohpapieren. - Insbesondere ist es nicht bekannt, imprägnierte oder bedruckte und imprägnierte Dekorrohpapiere zu rezyklisieren.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, aus nach der Blattbildung in der Papiermaschine anfallenden mit Tränkharz imprägnierten Resten Titandioxid, welches gemeinsam mit Eisenpigmenten vorliegt, derart rückzugewinnen, dass es für die weitere Dekorrohpapierherstellung und andere Einsatzzwecke wieder verwendbar ist.
- Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren nach Anspruch 1 zur Rückgewinnung von Titandioxid aus der Makulatur der Dekorpapierherstellung nach der Blattbildung, in dem man eine Imprägnierharz enthaltende Makulatur mit einer starken Base kocht und anschließend eine Extraktion der Makulatur mit einer wässrigen nicht oxidierenden Mineralsäure durchführt und den nach Abtrennung der flüssigen Phase erhaltenen organischen Rückstand durch Pyrolyse zu Kohlendioxid oxidiert. Dabei fällt ein weißer Rückstand an, der als Hauptbestandteil Titandioxid enthält.
- Erfindungsgemäß wird also ein saurer Aufschluss der Titandioxid und Eisenoxid enthaltenden Makulatur vorgenommen, wobei Eisenoxid als Eisenchlorid aus dem organischen Material herausgelöst wird. Nach Abtrennen der flüssigen Phase wird der feste Rückstand geglüht, wodurch das organische Material pyrolisiert wird und Titandioxid anfällt.
- Bevorzugte starke Basen sind Alkalimetallbasen. Vorzugsweise wird Natriumhydroxid eingesetzt. Die Konzentration der starken Base in der Behandlungsflüssigkeit kann 10 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise 12 bis 20 Gew.-%, betragen. Die Behandlung mit einer starken Base ist eine thermische Behandlung. Sie kann bei einer Temperatur von 70 bis 100°C, vorzugsweise beim Kochen der Behandlungsflüssigkeit vorgenommen werden. Je nach Konzentration der starken Base und Behandlungstemperatur kann die Behandlung 0,5 bis 1,5 Stunden dauern.
- Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht das Abtrennen von Eisenoxid, da die als Farbpigmente zugesetzten Eisenoxide nicht das schwer lösliche Hämatit bilden, sondern als Eisenchloride extrahierbar sind und extrahiert werden. Es ist bekannt, dass Eisenoxide bescheidene Löslichkeiten gegenüber Säuren aufweisen. Umso überraschender wurde festgestellt, dass trotz dieser mäßigen Löslichkeiten etwa 85% des Eisens, bezogen auf die eingesetzte Makulatur, durch das erfindungsgemäße Verfahren entfernt werden können, wenn Fe3O4 in der Makulatur enthalten ist. Ist kein Fe3O4 enthalten, kann sämtliches Eisen aus der Makulatur zu Eisenchlorid umgesetzt und abgetrennt werden. Bereits durch eine einmalige Extraktion mit Salzsäure wird ein akzeptables, d. h. für die Rezyklisierung geeignetes Produkt erhalten.
-
1 zeigt schematisch und beispielhaft die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Sie enthält zusätzlich die Abbildung eines Kreislaufs zur Rezyklisierung der Salzsäure. - Die erfindungsgemäß als Ausgangsmaterial eingesetzte Makulatur umfasst nach der Blattbildung anfallende Reststoffe. Diese enthalten eine Eisenverbindung und sind mit einem für die Herstellung von Dekorpapieren üblichen Imprägnierharz imprägniert. Diese Reststoffe können bedruckt sein. Die Reststoffe enthalten in jedem Fall Titandioxid und eine Eisenverbindung.
- Je nach herzustellendem Dekorrohpapier und, bezogen auf den Feststoff, kann der Anteil an Titandioxid 15 Gew.-% und mehr, beispielsweise 20 bis 50 Gew.-% Titandioxid, der Anteil an Eisenoxid 1 bis 3 Gew.-% und der Anteil an Zellstoff beispielsweise 70 Gew.-% betragen.
- Die Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt anschließend am Beispiel eines Dekorrohpapiers. In gleicher Weise können andere Titandioxid, Eisen und Zellstoff enthaltende Reststoffe aufgearbeitet werden.
- Erfindungsgemäß eingesetztes Extraktionsmittel ist eine wässrige nichtoxidierende Mineralsäure. Vorzugsweise wird Salzsäure eingesetzt. Die Konzentration der Salzsäure im Extraktionsmittel kann 15 bis 32%, vorzugsweise 20 bis 32%, betragen. Die Extraktion der Eisenoxide als Eisenchloride aus der Makulatur kann bei einer Temperatur von 40°C, 60°C oder 80°C bis vorzugsweise bei in etwa der Siedetemperatur des eingesetzten Extraktionsmittels, vorgenommen werden. Geringere Temperaturen als 40°C sind denkbar, dadurch kann sich die Extraktionsdauer aber erhöhen. Als besonders bevorzugt hat sich das Kochen unter Rückfluss erwiesen. Die Extraktion erfolgt vorzugsweise bei Atmosphärendruck, kann aber auch bei höherem Druck als dem Atmosphärendruck erfolgen.
- Das Verhältnis Ausgangsmaterial zu Extraktionsmittel kann variieren. Es soll so gewählt sein, dass Eisenoxide entfernt werden und nach der Pyrolyse ein im Wesentlichen weißes Produkt vorliegt. In der Regel wird die 5 bis 25fache Menge an Mineralsäure, insbesondere Salzsäure, bezogen auf die Masse des Ausgangsmaterials eingesetzt. Bei höheren Salzsäurekonzentrationen kann die Mineralsäuremenge geringer sein als bei geringeren Säurekonzentrationen.
- Bei der Säureextraktion werden die verschiedenen Eisenoxide als Eisenchloride abgetrennt. Bei den Eisenoxiden kann es sich um α- und δ-Fe2O3, α- und δ-FeOOH und Fe3O4 handeln. Bei der Behandlung dieser Eisenoxide mit Salzsäure werden diese in Eisenchloride überführt und liegen im Extraktionsmittel in Form gelöster Salze vor. Die Extraktion kann beispielsweise 30 bis 60 Minuten lang erfolgen. Die Extraktionstemperatur kann dabei 75 bis 100°C betragen. Es kann nicht ausgeschlossen werden, dass durch geringe Mengen unlöslicher Eisenverbindungen dennoch eine schwache Restbraunfärbung verbleibt.
- Das Extraktionsmittel kann durch bekannte Trennverfahren von dem restlichen Ausgangsmaterial abgetrennt werden. Solche Trennverfahren umfassen Filtrationsverfahren, Sedimentation und Zentrifugieren. Vorzugsweise kann die Flüssigkeit unter Einsatz eines aschefreien, säurebeständigen Filtermaterials, beispielsweise Filterpapiers, abgenutscht werden. Der Rückstand kann gewaschen und anschließend in die zweite Aufbereitungsstufe überführt werden.
- In der zweiten Aufbereitungsstufe findet eine Pyrolyse des organischen Materials statt. Die Pyrolyse oder Oxidation des Rückstands nach der Extraktion erfolgt in einem Ofen oder in einem beheizbaren Reaktor bei einer Temperatur, bei der alle cellulosehaltigen Reststoffe vollständig rußfrei verbrannt, d. h. zu Kohlendioxid oxidiert werden. Man erhält dann ein rein weißes Produkt mit einem Titandioxidgehalt von mehr als 50% und einem Resteisengehalt von < 0,25%. Die weiteren Bestandteile des Pyrolyseprodukts sind abhängig von den dem Papierrohstoff zugesetzten Additiven und mineralischen Bestandteilen des Zellstoffs. Weitere Bestandteile können beispielsweise SiO2, MgO und Al2O3 sein.
- Die Temperatur, bei der die Oxidations- oder Pyrolysebehandlung durchgeführt wird, beträgt vorzugsweise 500 bis 600°C. Auch höhere Temperaturen sind denkbar, es kann dann aber zu nachteiligen Festphasenreaktionen kommen. Temperaturen von mindestens 500°C erscheinen erforderlich, um Ruß zu oxidieren. Rußrückstände führen zu einer unerwünschten Graufärbung des gebrannten Produkts. Das erhaltene Titandioxid kann für die verschiedensten Einsatzbereiche, insbesondere auch die Papierherstellung, wieder verwendet werden.
- Das bei der Fest/Flüssig-Trennung nach der Extraktionsbehandlung anfallende Eisenchlorid und Salzsäure enthaltende Extraktionsmittel kann einer HCL-Regenerierungsstufe zugeleitet werden. Die HCl-Aufbereitung kann durch dem Fachmann bekannte Verfahren erfolgen. Solche Verfahren umfassen die Membranfiltration, eine Behandlung mit einem Kationenaustauscher, eine Vakuumverdampfung, Auskristallisation bei 0 bis 20°C, Oxidation des Eisenchlorids mit Sauerstoff oder thermische Zersetzung und HCl-Absorption. Diese Verfahren sind bekannt. Die regenerierte Salzsäure kann der Extraktion der Makulatur erneut zugeführt werden.
- So können beispielsweise Salzsäure und Eisenoxid aus dem Extraktionsmittel durch das Verfahren der
DE 2 013 667 A gewonnen werden, indem man in das verbrauchte Extraktionsmittel Verbrennungsgase einführt, die mit dem Extraktionsmittel unter Bildung hydratisierter Kristalle reagieren, wobei das Extraktionsmittel zu Eisenoxidagglomeraten und Chlorwasserstoffgas zersetzt wird, das Eisenoxid entfernt und die gasförmigen Produkte verflüssigt werden. In diesem Verfahren findet die folgende Reaktion statt: 2FeCl2 + 2H2O + 0,5O2 → Fe2O3 + 4HCl. Durch die Hitze wird das freie Wasser verdampft, und es bilden sich hydratisierte Kristalle auf den Teilchen eines Feststoffbetts, durch welches die Verbrennungsgase geleitet und auf das die Extraktionsflüssigkeit aufgebracht wird. Durch diese Kristallisation findet eine Zersetzung zu Eisenoxid und HCl-Gas statt. - Ein weiteres geeignetes Verfahren zur Rückgewinnung von Salzsäure und Eisenoxid durch Verdampfen der Säure und Eisenchlorid enthaltenden Flüssigkeit und pyrolytische Spaltung in Säure und Eisenoxid ist in der
DE 100 06 990 A1 beschrieben. Dazu kann das Extraktionsmittel über einen zentralen Düsenstock in den Reaktor eingesprüht und in der Brennerzone des Reaktors das gebildete Oxid bei einer Temperatur von 550 bis 800°C geröstet werden. Die Abgase einer Temperatur von 110 bis 400°C, die auch die dampfförmigen Säuren enthalten, werden mit Regenerat in einer ersten Strahlwäscherstufe aus Strahlwäscher und Regeneratpumpe abgekühlt und Staub und Säuredämpfe größtenteils ausgewaschen. Ein Teilstrom des Regenerats wird in einen Sammelbehälter für das Ausgangsmaterial als Extraktionsmittel geführt. Die Abgase aus dem Strahlwäscher werden einer adiabatischen Absorptionskolonne zugeführt und die verbliebenen Säuren weitgehend absorbiert. Die Säurekonzentration wird mittels Pumpe und Regelventil für den Kreislauf der Absorptionsflüssigkeit eingestellt. Das Abgas wird in einem zweiten Strahlwäscherkreislauf weiter gereinigt. Eine letzte Reinigung kann in der Abgasleitung erfolgen. - Die Pyrolyse kann in Muffelöfen, Rostöfen, Wanderrostöfen oder Drehöfen erfolgen. Andere Öfen, die Temperaturen von 500 bis 600°C ermöglichen, können ebenfalls geeignet sein.
- Unter Bezugnahme auf die beispielhafte Darstellung einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der
1 wird dieses Verfahren noch einmal erläutert. Die Extraktion der Makulatur kann in einem beheizbaren mit einem Rührer, Einlassmitteln für die Makulatur und das Extraktionsmittel versehenen Reaktor1 erfolgen. Der Reaktor1 muss aus einem säurefesten und temperaturbeständigen Material gebildet sein. Er wird vorzugsweise aus Edelstahl oder geeigneten Glassorten bestehen. Dieser wird vorzugsweise mit einem Rückflusskühler ausgestattet sein. Solche Kocher sind bekannt und auf dem Markt erhältlich. - Nach der Extraktion wird die flüssige Phase vom Feststoffanteil getrennt. Dies erfolgt in einer Fest/Flüssig-Trennvorrichtung
3 . Die Trennung kann durch Filtration erfolgen. Geeignete Filtrationsmethoden sind die Druck- und Saugfiltration. Die flüssige Phase enthält Salzsäure, in Lösung befindliches Eisenchlorid und kann gelöstes FeO und Fe2O3 enthalten. Der Feststoffanteil enthält organisches Material wie Zellstoff und im Extraktionsmittel unlösliche anorganische Stoffe. Der Feststoffanteil wird anschließend einer pyrolytischen Behandlung in einem Ofen5 unterzogen. Dabei werden Titandioxid und gegebenenfalls andere, zuvor dem Papierbrei zugesetzte anorganische Additive erhalten. Die aus der Fest/Flüssig-Trennung erhaltene Flüssigkeit kann einer Salzsäureaufbereitungsstufe7 zugeführt werden. Als Produkt werden Salzsäure und Eisenoxide sowie je nach gewählter HCL-Aufbereitung auch noch Eisenchloride erhalten. - Das folgende Beispiel dient der weiteren Erläuterung der Erfindung.
- Beipiel
- Als Ausgangsmaterial wurden die Makulaturen 1, 2 und 3 eingesetzt. Makulatur 1 ist eine Mischprobe aus weißem Dekorrohpapier, braun eingefärbtem Dekorrohpapier und bedrucktem Dekorpapier. Makulatur 2 ist ein dunkelbraun eingefärbtes Dekorrohpapier. Makulatur 3 ist ein imprägniertes Dekorrohpapier. Diese Makulaturen wurden wie nachfolgend dargestellt behandelt. Makulatur 1 (Vergleich):
1,5 g weißes Dekorrohpapier (70 g/m2) 1,5 g braunes Dekorrohpapier (70 g/m2) 1,5 g bedrucktes Dekorpapier (190 g/m2) - Das oben dargestellte Gemisch wurde mit 150 ml einer wässrigen 15%igen HCl-Lösung vermischt, in einen mit Rührer- und Rückflusskühler versehenen Kolben gegeben, erwärmt und der Inhalt eine Stunde lang bei einer Temperatur von etwa 100°C unter Rückfluss gehalten. Anschließend wurde die im Kolben befindliche Flüssigkeit durch eine Porzellannutsche mit einem Filterpapier MN 640 m (von Machery-Nagel) für mittelfeine Niederschläge abgenutscht und so von den darin suspendierten Feststoffen getrennt. Die Rückstände wurden einmal mit 30 ml demineralisiertem Wasser gewaschen und anschließend in einen Keramiktiegel überführt.
- Anschließend wurde der Tiegel mit dem Rückstand eine Stunde lang in einem Muffelofen bei einer Temperatur von etwa 800°C gehalten. Der Aschegehalt betrug 19,6 Gew.-%.
- Makulatur 2 (Vergleich):
- 4 g dunkelbraun eingefärbtes Dekorrohpapier wurde in einen mit Rührer- und Rückflusskühler versehenen Kolben gegeben und darin mit 100 ml einer wässrigen 15%igen HCl-Lösung eine Stunde lang unter Rückfluss gehalten. Anschließend wurde wie zuvor beschrieben filtriert, getrocknet und bei 800°C geglüht. Es wurde ein Aschegehalt von 9,2% erhalten.
- Makulatur
3 (Erfindung): - 1,7 g bedrucktes Vorimprägnat wurde in einem mit Rührer- und Rückflusskühler versehenen Kolben gegeben und mit 30 ml einer 15%igen NaOH-Lösung eine Stunde lang unter Rückfluss gehalten. Anschließend wurde der Kolbeninhalt mit einem Ultraturrax T25 eine Minute lang bei einer Lehrlaufdrehzahl/(Min–1) von 9500 behandelt und anschließend bis zum Erreichen eines neutralen pH-Werts mit demineralisiertem Wasser gewaschen. Anschließend wurden 50 ml einer wässrigen 15%igen HCl-Lösung zugesetzt und der Inhalt des Kolbens eine Stunde lang unter Rückfluss gehalten. Es wurde filtriert und der Rückstand bis zum Erreichen eines neutralen pH-Werts mit demineralisiertem Wasser gewaschen, anschließend wie zuvor beschrieben getrocknet und bei 800°C geglüht. Es wurde ein Aschegehalt von 13,2 Gew.-% erhalten.
- Die Behandlungsprodukte der Makulaturen 1 und 2 wurden einer Elementaranalyse durch Röntgenfluoreszenzspektroskopie (RFA) unterzogen. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle dargestellt:
Muster TiO2 (%) Clay (%) Talkum (%) FexOy (%) Bemerkungen Makulatur 1 75 18,5 4 2,5 Makulatur 1 aufgeschlossen 85 10 3 < 0,1 ca. 2% Silica (z. B. Zeolex, Kieselgur) Makulatur 2 aufgeschlossen 47 30 13 < 0,1 ca. 10% Silica (z. B. Zeolex, Kieselgur) - Die zuvor in der Tabelle dargestellten Ergebnisse zu den behandelten Proben zeigen beim Vergleich der Makulaturen 1 (nach Glühen von Makulatur 1) und 1 aufgeschlossen, dass der Anteil an Eisenoxiden deutlich verringert worden ist. Dasselbe gilt für die Makulatur 2. Diese zeigt nach der Behandlung denselben geringen Wert für Eisenoxid.
Claims (7)
- Verfahren zur Rückgewinnung von Titandioxid aus Eisen enthaltender Makulatur der Dekorpapierherstellung nach der Blattbildung, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Imprägnierharz enthaltende Makulatur mit einer starken Base kocht und anschließend eine Extraktion der Makulatur mit einer wässrigen nichtoxidierenden Mineralsäure durchführt und den nach Abtrennung der flüssigen Extraktionsmittelphase erhaltenen organischen Rückstand pyrolytisch zu CO2 oxidiert.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Extraktion mit der nichtoxidierenden Mineralsäure bei einer Temperatur von mehr als 50°C, insbesondere mehr als 75°C, durchführt.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man die Extraktion mit der nichtoxidierenden Mineralsäure bei etwa der Siedetemperatur des Extraktionsmittels durchführt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man als nichtoxidierende Mineralsäure Salzsäure einsetzt.
- Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man eine mindestens 15%ige Salzsäure einsetzt.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man die Oxidation des organischen Rückstands der Makulatur bei einer Temperatur von 500°C bis 850°C durchführt.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man das Mineralsäure enthaltende Extraktionsmittel nach dem Abtrennen von dem Rückstand der Extraktion einer Mineralsäure-Aufbereitungsstufe zuführt und die regenerierte Mineralsäure wieder der Extraktionsstufe zuführt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102006008898.0A DE102006008898B4 (de) | 2006-02-27 | 2006-02-27 | Verfahren zur Rückgewinnung von Titandioxid aus Eisen enthaltender Makulatur der Dekorpapierherstellung nach der Blattbildung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102006008898.0A DE102006008898B4 (de) | 2006-02-27 | 2006-02-27 | Verfahren zur Rückgewinnung von Titandioxid aus Eisen enthaltender Makulatur der Dekorpapierherstellung nach der Blattbildung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102006008898A1 DE102006008898A1 (de) | 2007-08-30 |
DE102006008898B4 true DE102006008898B4 (de) | 2016-01-07 |
Family
ID=38319857
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102006008898.0A Expired - Fee Related DE102006008898B4 (de) | 2006-02-27 | 2006-02-27 | Verfahren zur Rückgewinnung von Titandioxid aus Eisen enthaltender Makulatur der Dekorpapierherstellung nach der Blattbildung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102006008898B4 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111570470A (zh) * | 2020-05-13 | 2020-08-25 | 崔锦霞 | 一种数码产品加工回收装置 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005039598A1 (de) * | 2005-08-19 | 2007-02-22 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Rückgewinnung von Titandioxid aus Reststoffen |
-
2006
- 2006-02-27 DE DE102006008898.0A patent/DE102006008898B4/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005039598A1 (de) * | 2005-08-19 | 2007-02-22 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Rückgewinnung von Titandioxid aus Reststoffen |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102006008898A1 (de) | 2007-08-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2218464C3 (de) | Verfahren zum Aufbereiten des bei der Tonerdeherstellung nach Bayer anfallenden Rotschlammes | |
DE60113716T2 (de) | Wiedergewinnung von titaniumdioxid aus tio2-reichen rohstoffen wie schlacken der stahlherstellung | |
DE2343344C3 (de) | Verfahren zur Gewinnung von reinem Titandioxid aus Titanerzen | |
DE102019007087B3 (de) | Verfahren, um Vanadium aus Sekundärrohstoffen zu entfernen | |
DE3390076T1 (de) | Verfahren zur Herstellung von wasserfreiem Aluminiumchlorid | |
DE2652352A1 (de) | Verfahren zur grosstechnischen gewinnung von magnesiumoxid hoher reinheit | |
EP3218308B1 (de) | Verfahren zur reduktion von sechswertigem chrom in oxidischen feststoffen | |
DE2611667A1 (de) | Verfahren zur gewinnung von chlor und eisenoxid aus verunreinigten eisen(ii)-chloridhaltigen chloridgemischen, welche bei der chlorierung titanhaltiger rohstoffe anfallen | |
EP0302514A2 (de) | Verfahren zur Gewinnung von wasserfreiem Magnesiumcarbonat | |
DE102006008898B4 (de) | Verfahren zur Rückgewinnung von Titandioxid aus Eisen enthaltender Makulatur der Dekorpapierherstellung nach der Blattbildung | |
DE2914823C2 (de) | ||
DE2849082A1 (de) | Verfahren zur gewinnung von titanverbindungen | |
DE2542054A1 (de) | Verfahren zum aufschluss von chromerzen | |
DE102005039598B4 (de) | Rückgewinnung von Titandioxid aus Reststoffen | |
DE2005832C2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Titandioxidkonzentrats | |
EP0038322B1 (de) | Verfahren zur Rückgewinnung von Metallen aus Metallsalzlösungen | |
EP0411162A1 (de) | Verfahren zur Entfernung von Chlor aus Abgasen | |
DE3521092A1 (de) | Verfahren zur trennung von metallverbindungen durch reduktion | |
DE3033771A1 (de) | Verfahrn zur herstellung eines im wesentlichen eisenfreien aluminiumoxidprodukts | |
DE2107844B2 (de) | Verfahren zur großtechnischen Herstellung von Magnesiumoxyd hoher Reinheit | |
DE2516735C3 (de) | Verfahren zur Abtrennung des Eisens aus eisenhaltigen AluminiummineraUen | |
CH670625A5 (de) | ||
DE2810878A1 (de) | Verfahren zur rueckgewinnung von aetzalkali aus verbrauchter alkalilauge | |
DE3490369T1 (de) | Verfahren zur Herstellung von wasserfreiem Aluminiumchlorid aus wasserhaltigem Aluminiumoxid | |
DE4124547A1 (de) | Verfahren zur isolierung von titananteilen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: COHAUSZ & FLORACK PATENT- UND RECHTSANWAELTE P, DE Representative=s name: COHAUSZ & FLORACK PATENT- UND RECHTSANWAELTE PARTN |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: WELLER, FRANZ, DE Free format text: FORMER OWNER: TECHNOCELL DEKOR GMBH & CO. KG, RECAN GMBH, , DE Effective date: 20120328 Owner name: SCHOELLER TECHNOCELL GMBH & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNERS: TECHNOCELL DEKOR GMBH & CO. KG, 49086 OSNABRUECK, DE; RECAN GMBH, 73432 AALEN, DE Effective date: 20120328 Owner name: WELLER, FRANZ, DE Free format text: FORMER OWNERS: TECHNOCELL DEKOR GMBH & CO. KG, 49086 OSNABRUECK, DE; RECAN GMBH, 73432 AALEN, DE Effective date: 20120328 Owner name: RECAN GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: TECHNOCELL DEKOR GMBH & CO. KG, RECAN GMBH, , DE Effective date: 20120328 Owner name: SCHOELLER TECHNOCELL GMBH & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: TECHNOCELL DEKOR GMBH & CO. KG, RECAN GMBH, , DE Effective date: 20120328 |
|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: COHAUSZ & FLORACK PATENT- UND RECHTSANWAELTE P, DE Effective date: 20120328 Representative=s name: COHAUSZ & FLORACK PATENT- UND RECHTSANWAELTE PARTN |
|
R016 | Response to examination communication | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: SCHOELLER TECHNOCELL GMBH & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: RECAN GMBH, SCHOELLER TECHNOCELL GMBH & CO., , DE Effective date: 20130516 Owner name: WELLER, FRANZ, DE Free format text: FORMER OWNER: RECAN GMBH, SCHOELLER TECHNOCELL GMBH & CO., , DE Effective date: 20130516 Owner name: WELLER, FRANZ, DE Free format text: FORMER OWNERS: RECAN GMBH, 73432 AALEN, DE; SCHOELLER TECHNOCELL GMBH & CO. KG, 49086 OSNABRUECK, DE Effective date: 20130516 Owner name: SCHOELLER TECHNOCELL GMBH & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNERS: RECAN GMBH, 73432 AALEN, DE; SCHOELLER TECHNOCELL GMBH & CO. KG, 49086 OSNABRUECK, DE Effective date: 20130516 |
|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: COHAUSZ & FLORACK PATENT- UND RECHTSANWAELTE P, DE Effective date: 20130516 |
|
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |