DE102007022754A1

DE102007022754A1 - Method for reducing the heavy metal content of lignocellulosic raw material

Info

Publication number: DE102007022754A1
Application number: DE200710022754
Authority: DE
Inventors: Hans-Ludwig Schubert; Esa-Matti Aalto
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2007-05-11
Filing date: 2007-05-11
Publication date: 2008-11-13
Also published as: WO2008138423A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verringern des Schwermetallgehalts von lignocellulosischem Rohstoff vor einem Aufschluss, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohstoff mit einer wässrigen Lösung eines Komplexbildners gewaschen wird.The invention relates to a method for reducing the heavy metal content of lignocellulosic raw material before digestion, characterized in that the raw material is washed with an aqueous solution of a complexing agent.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verringern des Schwermetallgehalts von lignocellulosischem Rohstoff vor einem Aufschluss.The The invention relates to a method for reducing the heavy metal content of lignocellulosic raw material before a digestion.

Lignocellulosische Rohstoffe, Holz und Einjahrespflanzen, die zur Faserherstellung aufgeschlossen werden sollen, sind mit Sand, Steinen und dergleichen verunreinigt. Das Eintragen dieser Verunreinigungen in die Anlagen zur Faserherstellung bewirkt hohen Verschleiß an Leitungen, Pumpen und Zerfaserungsaggregaten. Es ist daher Stand der Technik, den Rohstoff vor dem Aufschluss zu waschen, um diese Verunreinigungen zu entfernen.lignocellulosic Raw materials, wood and annual plants used for fiber production to be open-minded are with sand, stones and the like contaminated. The entry of these impurities in the plants for fiber production causes high wear on pipes, pumps and fiberizing aggregates. It is therefore state of the art, the raw material before digestion to wash to remove these impurities.

Häufig werden die Abwässer bzw. Filtrate von Bleichstufen, insbesondere von Peroxid-Bleichstufen (P-Stufe), zum Waschen vor der Herstellung von Hochausbeute-Faserstoffen eingesetzt. Bei bekannten Faser-Herstellungsverfahren wie CTMP, TMP, BCTMP oder der APMP sind solche Wäschen des Rohstoffs mit Abwasser oder Filtrat aus P-Stufen üblich. Sie enthalten unverbrauchtes Alkali, meist NaOH, und unverbrauchtes Peroxid. Das Alkali fördert die Erweichung und Quellung des Rohstoffs; Peroxid wirkt bleichend. Durch diese Verfahrensführung werden also neben der Wäsche weitere Effekte zum Vorteil der Faserstoff-Herstellung genutzt.Become frequent the wastewater or filtrates of bleaching stages, in particular of peroxide bleaching stages (P stage), used for washing prior to the production of high yield pulps. At acquaintances Fiber manufacturing methods such as CTMP, TMP, BCTMP or APMP are such washes of Raw material with wastewater or filtrate from P-stages usual. she contain unused alkali, mostly NaOH, and unused Peroxide. The alkali promotes the softening and swelling of the raw material; Peroxide has a bleaching effect. Through this procedure So next to the laundry used further effects to the advantage of pulp production.

Die Wäsche mit Bleichereifiltraten ist jedoch nicht für alle Aufschluss-Verfahren der Faserstoff-Herstellung geeignet. Insbesondere bei Aufschluss-Verfahren, die Sulfite einsetzen, können sich Reste von Peroxid, die mit dem gewaschenen Rohstoff eingeschleppt werden, nachteilig auswirken, indem sie das Sulfit oxidieren. Damit steht das Sulfit nicht mehr für den Aufschluss zur Verfügung. Der Aufschluss des Rohstoffs läuft also unter verschlechterten Bedingungen ab.The Laundry However, with bleach filtration rates is not for all digestion procedures suitable for pulp production. Especially in digestion procedures, can use the sulfites residues of peroxide, which are introduced with the washed raw material be detrimental by oxidizing the sulfite. In order to the sulphite is no longer available the digestion available. The digestion of the raw material is ongoing So under deteriorated conditions.

Diese Form der Rohstoff-Wäsche ist zudem nicht geeignet, den Schwermetall-Gehalt des Rohstoffs zu verringern. Da Schwermetalle im Rohstoff einen übermäßigen, unerwünschten Verbrauch von Peroxid und anderen Prozesschemikalien verursachen, ist die Verringerung des Schwermetallgehalts des Rohstoffs geboten.These Form of raw material washing is also not suitable, the heavy metal content of the raw material to reduce. Because heavy metals in the raw material have an excessive, unwanted Cause consumption of peroxide and other process chemicals, it is necessary to reduce the heavy metal content of the raw material.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Verringern des Schwermetallgehalts des lignocellulosischen Rohstoffs vorzuschlagen.It It is therefore an object of the invention to provide a method for reducing the To suggest heavy metal content of the lignocellulosic raw material.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Rohstoff mit einer wässrigen Lösung eines Komplexbildners gewaschen wird. Die Komplexbildner, beispielsweise EDTA, DTPA und DPMPA oder andere, inhibieren die Schwermetalle. Es ist als Vorteil dieses Verfahrens anzusehen, dass die Schwermetalle bereits vor Beginn des Aufschlusses minimiert werden. Auf diese Weise kann der Aufschluss und auch eine nachfolgende Bleiche hinsichtlich des Chemikalieneinsatzes unter optimalen Bedingungen durchgeführt werden. Das Waschen mit einer wässrigen Lösung eines Komplexbildners ist auch deshalb effizient, weil der lignocellulosische Rohstoff meist in zerkleinerter Form eingesetzt und gewaschen wird. Durch das Zerkleinern haften auf der Oberfläche des Rohstoffs noch Schwermetalle, die von den Zerkleinerungs-Werkzeugen (Hacker, Sägen etc.) stammen. Sie werden durch die Wäsche mit einem Komplexbildner wirksam entfernt.According to the invention this Task solved by that the raw material with an aqueous solution of a Chelating agent is washed. The complexing agents, for example EDTA, DTPA and DPMPA or others inhibit the heavy metals. It is to be regarded as an advantage of this method that the heavy metals be minimized already before the beginning of the digestion. To this Way, the digestion and also a subsequent bleaching in terms the use of chemicals under optimal conditions. Washing with an aqueous solution a complexing agent is also efficient because of the lignocellulosic raw material usually used in crushed form and washed. By the crushing adhere to the surface of the raw material nor heavy metals, the from the shredding tools (Hackers, saws etc.). You will be through the laundry with a complexing agent effectively removed.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die wässrige Lösung des Komplexbildners nicht extra für die Wäsche des lignocellulosischen Rohstoffs hergestellt. Vielmehr wird das Filtrat bzw. die Ablauge einer Komplexbildner-Stufe (Q-Stufe) verwendet, um den Rohstoff zu waschen. In der Q-Stufe werden Komplexbildner oder reduzierende Chemikalien wie EDTA, DTPA und/oder DPMPA eingesetzt, um durch Komplexierung oder Reduzierung der Schwermetalle deren Gehalt im Rohstoff zu senken oder um die Schwermetalle zu binden. Der Rest-Gehalt an Komplexbildner im Filtrat der Q-Stufe ist ausreichend, um den Schwermetall-Gehalt des lignocellulosischen Rohstoffs signifikant zu senken. Der ursprüngliche Zweck der Wäsche, das Entfernen von Sand, Feinstoffen und anderen Verschmutzungen, wird ebenfalls bei einer Wäsche mit dem Filtrat der Q-Stufe erfüllt.To a particularly advantageous embodiment of the method according to the invention becomes the watery solution the complexing agent is not extra for the washing of lignocellulosic Produced raw material. Rather, the filtrate or waste liquor a complexing agent (Q-stage) used to the raw material to wash. In the Q-stage, complexing or reducing Chemicals such as EDTA, DTPA and / or DPMPA are used to complex or reduction of heavy metals to lower their content in the raw material or to bind the heavy metals. The residual content of complexing agent in the filtrate of the Q-stage is sufficient to the heavy metal content significantly lower the lignocellulosic raw material. The original purpose the laundry, the removal of sand, fines and other contaminants, is also at a laundry met with the filtrate of the Q-stage.

Da Schwermetalle auf Grund des Zerspanungsvorgangs bei der Hackschnitzelerzeugung auch vermehrt an der Oberfläche des Rohstoffs zu finden sind, hat sich die Wäsche mit Komplexbildnern als besonders effizient erwiesen. Um die gleichen Schwermetalle nach dem Aufschluss aus dem Faserstoff zu entfernen ist -aufgrund der breiteren Verteilung der Schwermetalle und der höheren Verdünnung des Faserstoffs- ein höherer Einsatz an Komplexbildnern erforderlich. Die Wäsche kann jedoch nur einen, wenn auch wesentlichen Teil, der Schwermetalle austragen oder komplexieren. Es hat sich deshalb als besonders wirtschaftlich erwiesen, eine Q-Stufe zu Beginn der Bleiche durchzuführen, mit der die während der Wäsche noch nicht ausgetragenen oder komplexierten Schwermetalle erreicht werden. Das Abwasser dieser Q-Stufe wird dann bevorzugt wie vorbeschrieben eingesetzt. Auf diese Weise werden die Komplexbildner besonders wirtschaftlich eingesetzt.There Heavy metals due to the cutting process in the wood chip production also increased at the surface of the raw material can be found, the laundry with complexing agents as particularly efficient. After the same heavy metals after to remove the pulp from the pulp is due to wider distribution of heavy metals and higher dilution of pulp higher Use of complexing agents required. The laundry can only be one, albeit essential part of carrying off or complexing heavy metals. It has therefore proved to be particularly economical, a Q-stage to perform at the beginning of bleaching, with the during the the laundry reached not yet discharged or complexed heavy metals become. The effluent of this Q stage is then preferred as previously described used. In this way, the complexing agents become special used economically.

Als Vorteil ist weiter anzusehen, dass das Filtrat der Q-Stufe beim Waschen des lignocellulosischen Rohstoffs abgekühlt wird, so dass es besser aufbereitet oder entsorgt werden kann. Gleichzeitig wird der Rohstoff erwärmt, so dass zum Aufschluss weniger Prozessenergie erforderlich ist. Nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung weist die wässrige Lösung eines Komplexbildners eine Temperatur von bis zu 40°C, bevorzugt von bis zu 60°C, besonders bevorzugt von bis zu 80°C auf. Dies lässt sich, wie vorbeschrieben, besonders einfach umsetzen, wenn das Filtrat bzw. die Ablauge einer Q-Stufe zum Waschen des Rohstoffs eingesetzt wird.An advantage is further to be considered that the filtrate of the Q-stage is cooled during washing of the lignocellulosic raw material, so that it can be better treated or disposed of. At the same time, the raw material is heated so that less process energy is required to digest it. After a advantageous embodiment of the invention, the aqueous solution of a complexing agent has a temperature of up to 40 ° C, preferably up to 60 ° C, more preferably up to 80 ° C. This can be, as described above, particularly easy to implement when the filtrate or the spent liquor of a Q-stage is used for washing the raw material.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere gut geeignet, um lignocellulosischen Rohstoff unter Einsatz von Sulfit aufzuschließen. Die durch den gewaschenen Rohstoff ggf. eingeschleppten Komplexbildner treten nicht in Wechselwirkung mit Sulfit, so dass der nachfolgende Aufschluss nicht gestört wird. Eine sich etwa anschließende Bleiche wird durch den geringen Gehalt des Rohstoffs an Schwermetallen ebenfalls positiv beeinflusst. Wird der Bleiche eine Q-Stufe vorgeschaltet, ist die Wirkung dieser Stufe gegenüber einem nicht mit Komplexbildner gewaschenen Rohstoff verbessert.The inventive method is particularly well suited to lignocellulosic raw material below Use of sulfite to catch up. The complexing agents introduced by the washed raw material may be introduced do not interact with sulfite, so the following Digestion not disturbed becomes. An approximately subsequent Bleaching is due to the low content of the raw material in heavy metals also positively influenced. If the bleaching is preceded by a Q-stage, is the effect of this stage over one not with complexing agent improved washed raw material.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann für jeden lignocellulosischen Rohstoff eingesetzt werden. Der Schwermetallgehalt von Holz und/oder Einjahrespflanzen kann in jedem Fall wirksam reduziert werden, wenn vor dem Aufschluss eine Wäsche mit einer wässrigen Lösung eines Komplexbildners erfolgt.The inventive method can for everyone lignocellulosic raw material. The heavy metal content of wood and / or annual plants can be effectively reduced in any case, if a wash before digestion with an aqueous solution a complexing agent takes place.

Details der Erfindung werden im Folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.details The invention will be described below with reference to an embodiment explained in more detail.

Eine Tonne Fichten-Hackschnitzel werden mit 4.000 l Flüssigkeit gewaschen. Die eingesetzte Waschflüssigkeit ist das Filtrat einer Q-Stufe. Es enthält weniger als 0,1 Komplexbildner. Als Komplexbildner wurde DTPA eingesetzt. Der pH-Wert des Filtrats beträgt 6,5. Das Filtrat weist zu Beginn der Wäsche eine Temperatur von 65°C auf. Nach der Wäsche wird die Temperatur des Filtrats mit 30°C gemessen.A Ton of spruce wood chips are used with 4,000 l of liquid washed. The washing liquid used is the filtrate of a Q stage. It contains less than 0.1 complexing agent. As a complexing agent DTPA was used. The pH of the filtrate is 6.5. The filtrate has a temperature of 65 ° C at the beginning of the wash. To the laundry the temperature of the filtrate is measured at 30 ° C.

Der Gehalt der Fichten-Hackschnitzel an Schwermetallionen, hier Mangan (Mn) wird vor der Wäsche mit dem Q-Stufen-Filtrat mit 82 ppm gemessen. Nach der Wäsche liegt der Gehalt an Schwermetallionen mit 54 ppm deutlich darunter.Of the Content of spruce wood chips to heavy metal ions, here manganese (Mn) will be before the wash measured with the Q-stage filtrate at 82 ppm. After the laundry lies the content of heavy metal ions at 54 ppm significantly lower.

Claims

A method for reducing the heavy metal content of lignocellulosic raw material prior to digestion, characterized in that the raw material is washed with an aqueous solution of a complexing agent.

Method according to claim 1, characterized in that that the watery solution the complexing agent, the filtrate from a complexing agent stage of Bleaching is.

Method according to claim 1, characterized in that that the watery solution a complexing agent a temperature of up to 40 ° C, preferably from up to 60 ° C, more preferably up to 80 ° C having.

Method according to claim 1, characterized in that the digestion is carried out using sulphite.

Method according to claim 1, characterized in that that wood and / or annual plants as lignocellulosic raw material be used.