DE1076485B - Process for the removal of silica from alkaline cellulose waste liquors rich in silicate, especially in continuous operation - Google Patents
Process for the removal of silica from alkaline cellulose waste liquors rich in silicate, especially in continuous operationInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung der Kieselsäure aus silikatreichen, alkalischen Zellstoffablaugen mittels löslicher Magnesiumverbindungen. The invention relates to a process for the removal of silica from high-silicate, alkaline acids Pulp waste liquor using soluble magnesium compounds.
Die Verknappung hochwertiger Faserrohstoffe zwingt ausnahmslos alle Zellstoff erzeugenden Länder zur verstärkten Nutzbarmachung von Einjahrespfknzen wie Weizen-, Roggen-, Reis- und Maisstroh sowie Bambus, Bagasse und Schilf.The shortage of high-quality fiber raw materials is forcing all pulp producing countries without exception for the increased utilization of annual plants such as wheat, rye, rice and corn stalks as well Bamboo, bagasse and reeds.
Diese Rohstoffe werden überwiegend nach dem alkalischen Sulfatverfahren aufgeschlossen, wodurch der in diesen Pflanzen vorliegende Anteil an SiO2 in Lösung gebracht wird und sich in den Schwarzlaugen wiederfindet. Im weiteren Verlauf der Ablaugenaufarbeitung führt der Kieselsäuregehalt zu erhebliehen Schwierigkeiten. So kommt es bei der Eindampfung zu Verkrustungen an den Heizflächen der Verdampfer und dadurch hervorgerufenen wärmewirtschaftlichen Verlusten und unerwünschten, durch Reinigungsperioden verursachten Stillständen. Ferner kann bei der Verbrennung der Ablaugen durch hohe Silikatgehalte der Schmelzen deren Fließpunkt erheblich erhöht werden und mitunter zu einem Mehrbedarf an Zusatzfeuerung führen. Große Schwierigkeiten ergeben sich vor allem auch während der Käustizierung; bei zu hohen SiO2-Gehalten wird der Schlamm gelartig, schließt mehr Alkali ein und sedimentiert schlecht. Unter besonders ungünstigen Bedingungen kann die Regeneration des Kaustizierschlammes durch SiO2-Anreicherung völlig unmöglich wenden.These raw materials are mainly digested using the alkaline sulphate process, which means that the SiO 2 content in these plants is dissolved and is found in the black liquor. In the further course of the waste liquor work-up, the silica content leads to considerable difficulties. During evaporation, encrustations occur on the heating surfaces of the evaporator and the resulting thermal losses and undesirable downtimes caused by cleaning periods. Furthermore, when the waste liquors are burned, the high silicate content of the melts can considerably increase their flow point and sometimes lead to an additional need for additional firing. Great difficulties arise especially during the causticizing; If the SiO 2 content is too high, the sludge becomes gel-like, includes more alkali and does not sediment well. Under particularly unfavorable conditions, the regeneration of the caustic sludge through SiO 2 enrichment is completely impossible.
Viele der bekannten Verfahren zur Kieselsäureentfernung aus Schwarzlaugen (deutsche Patentschriften 522 730 und 523 485; ungarische Patentschrift 143 291) beziehen sich auf die Einleitung von Kohlensäure bis zu bestimmten pH-Werten und eine dadurch bedingte Ausfällung von Kieselsäure in Gelform.Many of the known methods for silica removal from black liquor (German Patents 522,730 and 523,485; Hungarian patent specification 143 291) relate to the introduction of carbon dioxide, within certain p H values and a consequent precipitation of silicic acid in gel form.
Diese Verfahren kranken jedoch alle an den Schwierigkeiten, denen man bei der Abtrennung des gelförmigen Kieselsäureschlammes begegnet, und haben deshalb auch noch keinen Eingang in die Praxis gefunden. However, these procedures all suffer from the difficulties which one encounters when separating the gel-like silica sludge, and therefore have also not yet found its way into practice.
Die feinkolloide Natur der Abscheidung macht Filtrationen fast unmöglich, auch nimmt eine ohne Hilfsmittel durchgeführte einfache Sedimentation zuviel Zeit in Anspruch, ganz abgesehen davon, daß der geringe Unterschied von Lauge und Gel hinsichtlich der Dichte eine auf Ausnutzung von Zentrifugalkräften basierende Trennung nahezu aussichtslos erscheinen läßt. So wird zur Beseitigung dieses Hindernisses die recht kompliziert scheinendeDruckerhitzung der Niederschläge zur Überführung in eine gut filtrierbare Form vorgeschlagen (deutsche Patentschrift 522 730).The fine colloid nature of the separation makes filtrations almost impossible, even one takes without Aids carried out simple sedimentation too much time to complete, quite apart from the fact that the small difference between lye and gel in terms of density due to the use of centrifugal forces based separation seems almost hopeless. So will help remove this obstacle the seemingly complicated pressure heating of the precipitates in order to convert them into an easily filterable one Form proposed (German patent specification 522 730).
Ein weiteres Entkieselungsverfahren (USA.-Patent-Verfahren zur Entfernung der Kieselsäure aus silikatreichen,Another decilification process (USA patent process for the removal of silica from silicate-rich,
alkalischen Zellstoffablaugen, insbesondere im kontinuierlichen Betriebalkaline pulp waste liquors, especially in continuous operation
Anmelder:Applicant:
Institut für Zellstoff und Papier, Heidenau (Sa.), Pirnaer Str. 37Institute for Pulp and Paper, Heidenau (Sa.), Pirnaer Str. 37
Horst Schmidt, Dresden, ist als Erfinder genannt wordenHorst Schmidt, Dresden, has been named as the inventor
schrift 2 628 155) wendet gebrannten Kalk im Überschuß an, und zwar in Mengen von 25 bis 50 g CaO pro Liter Ablauge, woraus ersichtlich ist, daß auch dieses Verfahren infolge zu hohen Kalkbedarfes nicht restlos befriedigen kann.script 2 628 155) uses quicklime in excess, namely in amounts of 25 to 50 g CaO per liter of waste liquor, from which it can be seen that this process is also not due to excessive lime requirement can completely satisfy.
Auch die Verwendung anderer schwer- bzw. unlöslicher Kalkverbindungen wie Ca S O4, Ca S O3 und CaS ist bekannt, benötigt aber infolge der zu geringen Dissoziation derartiger Verbindungen ebenso wie die erwähnte Entkieselung mit CaO zu große Mengen an Fällungsmittel. Der Ausweg, an Stelle schwerlöslicher Ca-Verbindungen lösliche, z.B. CaCl2, zu verwenden, scheitert daran, daß diese Verbindungen nicht nur mit der Kieselsäure, sondern vor allem auch mit den in großen Mengen gegenwärtigen Ligninkompo·- nenten der Ablauge unter Bildung von feinkolloiden, schwerfiltrierbaren Schlämmen reagieren.The use of other sparingly or insoluble lime compounds such as Ca SO 4 , Ca SO 3 and CaS is known, but requires too large amounts of precipitant due to the insufficient dissociation of such compounds and the above-mentioned decilification with CaO. The way out of using soluble Ca compounds, for example CaCl 2 , instead of sparingly soluble Ca compounds fails because these compounds not only with the silica, but above all with the lignin components of the waste liquor, which are present in large quantities, with the formation of fine colloids , difficult-to-filter sludges react.
Die Erweiterung der Reihe der entkieselnden Verbindungen (britische Patentschriften 381697 und 393 962) und Ausdehnung auf frischgefällte wasserunlösliche Oxyde und Hydroxyde des Magnesiums, Zinks und Aluminiums bringt nicht den gewünschten Erfolg. Auch für diese Stoffe gilt die Einschränkung, daß sie infolge ihrer zu geringen Dissoziation nur sehr mangelhaft entkieseln.The extension of the series of desiccating compounds (British patents 381697 and 393 962) and extension to freshly precipitated water-insoluble oxides and hydroxides of magnesium, Zinc and aluminum do not bring the desired success. The restriction also applies to these substances that because of their insufficient dissociation they decilitate only very poorly.
Es ist ferner bekanntgeworden (französische Patentschrift 1 064230), Kieselsäure aus heißen Silikatlösungen mit Kohlensäure bei Gegenwart löslicher Alkalichloride oder mit ersteren allein zu fällen, um ein Kieselsäurepigment zu erhalten, das durch Behandlung mit Mineralsäuren alkalifrei gemacht wird, wobei das Alkali auch durch Umsetzung mit Magnesiumchlorid ausgetauscht werden kann.- Mit diesem Verfahren wird allerdings keine Entkieselung von Zellstoffablaugen bezweckt, sondern lediglich ein Na-It has also become known (French patent specification 1 064230), silica from hot silicate solutions with carbonic acid in the presence of soluble ones To precipitate alkali chlorides or with the former alone in order to obtain a silica pigment which is rendered alkali-free by treatment with mineral acids, whereby the alkali can also be exchanged by reacting with magnesium chloride.- With this However, the method is not intended to remove silica from pulp waste liquor, but only to
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triumaustausch bzw. die Entfernung des Natriumions aus dem zuvor mit Kohlensäure gefällten Kieselsäurepigment. trium exchange or the removal of the sodium ion from the silica pigment previously precipitated with carbonic acid.
Zur Klärung von Grünlaugen wurde neben Stärke und Leimprodukten auch schon MgCl2 verwendet (J.P.Casey: »Pulp and Paper« 1952). Grünlauge enthält aber im Gegensatz zur Schwarzlauge keinerlei organische Substanzen, dafür aber große Mengen anorganischer Salze wie NaOH, Na2S und Na2CO3. Wird zu dieser Lauge MgCl2 zugegeben, dann bildet sich Mg(OH)2, welches beim Absitzen suspendierte Teilchen, um die es sich hier nur handeln kann, wie Kohle, Kalk und Silikate mitreißt. Es ist dies also ein physikalischer Sedimentationsvorgang und keine Ausfällung gelöster Kieselsäure, die in Grünlauge auch nicht in nennenswerten Mengen auftritt.In addition to starch and glue products, MgCl 2 has also been used to clarify green liquor (JPCasey: "Pulp and Paper" 1952). In contrast to black liquor, green liquor does not contain any organic substances, but large amounts of inorganic salts such as NaOH, Na 2 S and Na 2 CO 3 . If MgCl 2 is added to this lye, then Mg (OH) 2 is formed which, when it settles, entrains suspended particles such as coal, lime and silicates. So this is a physical sedimentation process and no precipitation of dissolved silica, which does not occur in any significant quantities in green liquor.
Die Erfindung eröffnet nun einen neuen Weg zur kontinuierlichen Entfernung der Kieselsäure aus silikatreichen, alkalischen Zellstoffablaugen und ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß der 80 bis 90° C heißen Schwarzlauge leichtlösliche Magnesiumsalze wie Magnesiumchlorid oder -sulfat entsprechend der Laugenzusammensetzung und der zu entfernenden Kieselsäuremenge zugesetzt werden und die einige Zeit mit dem Fällungsmittel gut durchmischte Lauge einem Absetzbehälter, vorzugsweise Klärtrichter, dessen oberer Ablauf aus kieselsäurearmer Lauge und dessen unterer Ablauf aus Kieselsäureschlamm besteht, zugeführt und letzterer über eine beliebige Separationseinrichtung, z. B. Saugzellenfilter, von der überschüssigen Lauge unter möglichst geringer Waschwasseranwendung abgetrennt wird.The invention now opens up a new way for the continuous removal of silica from silicate-rich, alkaline pulp waste liquors and is essentially characterized in that the 80 to Black liquor has a temperature of 90 ° C, and easily soluble magnesium salts such as magnesium chloride or sulfate are correspondingly hot the lye composition and the amount of silica to be removed and the some Time with the precipitant well mixed liquor a settling tank, preferably a clarifier, its upper outlet made of low-silica lye and the lower outlet of silicic acid sludge, fed and the latter via any separation device, e.g. B. suction cell filter, from the excess caustic is separated with the least possible use of washing water.
Die der Erfindung vorausgegangenen experimentellen Forschungen ergaben die durchaus nicht vorauszusehende Erkenntnis, daß Magnesiumsalze primär mit dem Natriumsilikat reagieren und nicht mit den organischen Substanzen, die daneben in großer Menge vorliegen, wie das bei Anwendung löslicher Ca-Salze der Fall ist. Der pH-Wert der Schwarzlaugen erfährt durch die Zugaben von Mg-Salzen eine nur geringe Erniedrigung, weshalb auch die Gefahr der Ausfällung organischer Laugenbestandteile im Gegensatz zur Kohlensäurefällung weitaus geringer ist.The experimental research that preceded the invention resulted in the unpredictable finding that magnesium salts react primarily with the sodium silicate and not with the organic substances, which are also present in large quantities, as is the case with the use of soluble Ca salts. The pH value of the black liquor undergoes through the additions of Mg salts only a small degradation, and therefore also the risk of precipitation of organic liquor ingredients in contrast to the carbonic acid precipitation is much less.
Die erzielten Kieselsäureabscheidungen weisen im Vergleich zu den mit Kohlensäure erhältlichen erheblich günstigere Eigenschaften auf; sie sedimentieren sehr viel schneller, lassen sich besser filtrieren und sind technologisch bedeutend einfacher zu erhalten, so daß eigentlich erst durch vorliegende Erfindung eine kontinuierlich arbeitende, gangbare Entkieselung möglich geworden ist.The silica deposits achieved are considerable in comparison to those obtainable with carbonic acid more favorable properties; they sediment much faster, are easier to filter and are technologically significantly easier to obtain, so that actually only through the present invention a continuously working, practicable desilification has become possible.
Aus führung s beispielExecution s example
Zu 500 ml Schwarzlauge eines Schilf auf Schlusses, enthaltend 5,6 g/l SiO2 und 118,8 g/l GesamtfeststofEe, werden bei 80 bis 900C 0,61 g MgSO4 in Gestalt lOü/oiger Lösung unter Rühren vorsichtig zugetropft. Nach gründlicher Durchmischung wird die Probe in ein graduiertes, trichterförmiges Meßglas gefüllt und der Sedimentation überlassen. Nach 10 Minuten haben sich aus der Lauge 150 ml SiO2-Schlamm abgeschieden, die 1,425 g SiO2 enthielten, was einem Entkieselungseffekt von 2,85 g/l Si O2 entspricht. Ausgedrückt als SiO2/MgO ergibt sich ein Wert von 4,67.To 500 ml of black liquor of a reed on circuit containing 5.6 g / l of SiO 2 and 118.8 g / l GesamtfeststofEe, at 80 g to 90 0 C 0.61 MgSO 4 in the form of lO o / cent solution while stirring gently added dropwise. After thorough mixing, the sample is filled into a graduated, funnel-shaped measuring glass and left to sediment. After 10 minutes, 2 slush have separated out from the liquor 150 ml SiO, which contained 1.425 g of SiO 2, which corresponds to a Entkieselungseffekt of 2.85 g / l Si O 2 corresponds. Expressed as SiO 2 / MgO, the result is a value of 4.67.
Die über dem Niederschlag stehende Flüssigkeit konnte, zu 51 % von Kieselsäure befreit, leicht durch Dekantation und Filtration von der Kieselsäure abgetrennt werden.The liquid standing above the precipitate, 51% freed from silica, could easily pass through Decantation and filtration are separated from the silica.
Wird im Gegensatz zu dieser Arbeitsweise in 500 ml Schwarzlauge CO2 in der Hitze bis zu einem Pj1-Wert von etwa 9,9 eingeleitet, was dem bisherigen Stand der Technik entspricht, dann hat sich nach 10 Minuten noch nicht das geringste Sediment ausgebildet, sondern das gesamte Laugenvolumen hat Gelcharakter angenommen und läßt sich demzufolge auch nicht filtrieren.In contrast to this procedure, if CO 2 is introduced into 500 ml of black liquor in the heat up to a Pj 1 value of about 9.9, which corresponds to the prior art, then not the slightest sediment has formed after 10 minutes, Instead, the entire volume of the lye has taken on the character of a gel and can therefore not be filtered.
Nach 35 Minuten hat das Geil sein Volumen auf 400 ml verringert, und erst nach 6 Stunden ist der Absitzeffekt der erstbeschriebenen Probe erreicht. InAfter 35 minutes, the horn has reduced its volume to 400 ml, and only after 6 hours is it Settling effect of the first described sample achieved. In
ίο umfassenden Versuchsreihen konnte auch das chemische Prinzip der Mg-Salz-Entkiesekmg geklärt werden.ίο comprehensive test series could also the chemical The principle of Mg-Salt-Entkiesekmg clarified will.
Mit Rücksicht darauf, daß in der Schwarzlauge ein sehr komplexes System vorliegt, welches neben HoIzabbauprodukten mannigfaltigster Art auch noch Restmengen der Aufschluß chemikalien (NaOH, Na2S und Na2CO3) sowie die Alkalisalze organischer Säuren enthält, wurde zunächst angenommen, daß sich primär eine unlösliche Magnesiumverbindung (Hydroxyd, Sulfid, Karbonat) bildet, die erst sekundär SiO2 abbindet.In view of the fact that there is a very complex system in the black liquor which, in addition to various types of wood degradation products, also contains residual amounts of the digestion chemicals (NaOH, Na 2 S and Na 2 CO 3 ) and the alkali salts of organic acids, it was initially assumed that primarily forms an insoluble magnesium compound (hydroxide, sulfide, carbonate), which only secondarily binds SiO 2 .
Die Prüfung der Entkieselungswirkung von frischgefälltem Magnesiumhydroxyd und -karbonat ergab aber deren fast völlige Inaktivität im Vergleich zumThe examination of the silicification effect of freshly precipitated magnesium hydroxide and carbonate showed but their almost complete inactivity compared to the
as löslichen Magnesiumsalz. Erst als frischgefälltes Magnesiumsilikat, das etwa der Zusammensetzung MgO-SiO2 entsprach, angewendet wurde, erreichte man die Wirkung des löslichen Magnesiumsalzes.as soluble magnesium salt. Only when freshly precipitated magnesium silicate, which roughly corresponded to the composition MgO-SiO 2 , was used, was the effect of the soluble magnesium salt achieved.
Das Prinzip der Mg-Salz-Entkieselung ist also kurz wie folgt zu formulieren:The principle of Mg-salt decilification is to be briefly formulated as follows:
Lösliche Magnesiumsalze reagieren bei Einbringung in Schwarzlauge primär mit dem Natriumsilikat zu MgO-SiO2, das sich sofort bei Gegenwart weiterer SiO2-Mengen in MgO · (SiO2)3_5 umsetzt.Soluble magnesium salts react when introduced into black liquor primarily with the sodium silicate to MgO-SiO 2, immediately in 2 amounts MgO · (SiO 2) 3 _ 5 reacts in the presence of further SiO.
Störend wirkt sich eine zu große Restmenge an freiem NaOH in den Schwarzlaugen aus, da das Mg-SaIz, bevor es mit dem Natriumsilikat reagiert, erst das Hydroxyd zu Mg(OH)2 umsetzt. Je mehr NaOH zugegen ist, um so mehr Mg-SaIz benötigt man.Too large a residual amount of free NaOH in the black liquor has a disruptive effect, since the Mg salt converts the hydroxide into Mg (OH) 2 before it reacts with the sodium silicate. The more NaOH is present, the more Mg salt is required.
Na2 C O3 wirkt sich dagegen nicht hemmend aus, da es in der Reaktionsreihenfolge erst nach dem Na2 O · Si O2 rangiert. Es liegt also nahe, störendes NaOH durch CO2-Einleitung in Na2 C O3 umzuwandeln.On the other hand, Na 2 CO 3 does not have an inhibiting effect, since it only ranks after Na 2 O · Si O 2 in the reaction sequence. It therefore makes sense to convert disruptive NaOH into Na 2 CO 3 by introducing CO 2.
Die zugegebene Mg-Menge findet sich vollständig im Niederschlag wieder.The amount of Mg added is completely found in the precipitate.
Allgemein ist hierzu noch zu sagen, daß der im Beispiel angegebene Entkieselungseffekt durch gesteigerte Mg-Salzzugaben verbessert werden kann, z. B. in der Weise, daß eine Erhöhung der MgS O4-Zugabe von 1,22 auf 1,83 g/l eine Verbesserung des Entkieselungseffektes von 2,85 auf 3,55 g/l und .somit 63°/oige SiO2-Beseitigung bewirkt.In general, it should also be said that the decilification effect given in the example can be improved by increasing the addition of Mg salt, e.g. B. in such a way that an increase in the addition of MgS O 4 from 1.22 to 1.83 g / l an improvement in the silica removal effect from 2.85 to 3.55 g / l and .somit 63% SiO 2 -Eliminate causes.
Der Anstieg der ausgefällten Kieselsäuremenge mit wachsender Zugabe von Mg-SaIz ist in diesen Bereichen annähernd linear und läßt sich durch einen zwischen 4,5 und 5,0 liegenden Quotienten aus Si O2/Mg O charakterisieren.The increase in the amount of precipitated silica with increasing addition of Mg salt is approximately linear in these ranges and can be characterized by a SiO 2 / Mg O quotient between 4.5 and 5.0.
Es ist ratsam, bei der Abtrennung der abgeschiedenen Kieselsäure durch Filtration die zur Entfernung adsorbierter Laugenbestandteile nötige Wäsche mit möglichst wenig Wasser zu bewerkstelligen, da die Kieselsäureabscheidung eine beträchtliche Löslichkeit in Wasser aufweist. " "It is advisable, when separating the deposited silica by filtration, to remove it adsorbed lye constituents to accomplish the necessary washing with as little water as possible, since the Silica deposition has considerable solubility in water. ""
So wurden z. B. im Rahmen einer Laboratoriumsuntersuchung bei Anwendung von 150 ml Wasser 820 mg SiO2 erhalten, während bei Wäsche mit 500 ml nur 470 mg SiO2 zurückblieben; 350 ml Wasser haben also 350 mg SiO2 gelöst.So were z. B. in the context of a laboratory test, when 150 ml of water were used, 820 mg of SiO 2 were obtained, while washing with 500 ml of only 470 mg of SiO 2 remained; So 350 ml of water have dissolved 350 mg of SiO 2.
Dies ist jedoch kein spezieller Nachteil des Verfahrens, sondern eine allgemeine Eigenschaft vonHowever, this is not a specific disadvantage of the method, but a general property of
Si (^-Niederschlägen und trifft auf das Kohlensäureverfahren ebenso zu.Si (^ precipitates and meets the carbonic acid process as well.
Als weitere Tatsache verdient hervorgehoben zu werden, daß mit steigendem SiO2-Gehaltder Schwarzlaugen auch die ausfällbare Kieselsäuremenge ansteigt. So wurde gefunden, daß bei einem Gehalt von 2,7 g SiCyi durch IMgO 2,75 SiO2 ausgefällt werden, während bei einer Lauge mit 5,6 g/l SiO2 das Verhältnis 1:4,78 betrug. Es kann also die Frage nach dem optimalen Entkieselungseffekt nur bei Kenntnis der Laugenzusammensetzung beantwortet werden.Another fact that deserves to be emphasized is that as the SiO 2 content of the black liquor increases, the amount of silica that can be precipitated also increases. It was found that with a content of 2.7 g SiCyi by IMgO 2.75 SiO 2 are precipitated, while with an alkali with 5.6 g / l SiO 2 the ratio was 1: 4.78. So the question of the optimal decilification effect can only be answered if the lye composition is known.
Ein nennenswerter Verlust von aktivem Alkali ist bei den praktizierten Zusätzen nicht feststellbar, desgleichen sind größere Verluste an organischen Substanzen nicht zu befürchten. Eine kurze Wäsche des Schlammes während der Separation wird anhaftende Reste beider Substanzen leicht entfernen.A significant loss of active alkali cannot be ascertained with the additives used, likewise larger losses of organic substances are not to be feared. A quick wash of the Sludge during the separation will easily remove adhering residues of both substances.
Je nach den wirtschaftlichen Verhältnissen wird man bestrebt sein, das eingesetzte Magnesium zu regenerieren und praktisch einen Mg-Kreislauf zu verwirklichen. Dies geschieht am einfachsten dadurch, daß der abgesaugte Kieselsäureschlamm in heiße verdünnte Mineralsäure eingetragen wird, und zwar bis zur vollständigen Umsetzung derselben. Hierdurch wird der Mg-Anteil des Schlammes in Lösung gebracht und kann nach Filtration sofort wieder zur Entkieselung eingesetzt werden, während gleichzeitig damit ein ziemlich reines Siliziumdioxyd, das mannigfaltigen Verwendungszwecken zugeführt werden kann, anfällt. Es empfiehlt sich, vorzugsweise mit MgSO4 zu arbeiten und folglich mit H2 S O4 zu regenerieren, da Mg Cl2 wegen des bei Umsetzung mit dem Na2 SiO3 entstehenden NaCl unter Umständen in der Schmelze zu Komplikationen führen kann.Depending on the economic situation, efforts will be made to regenerate the magnesium used and to practically implement a magnesium cycle. The easiest way to do this is to introduce the extracted silica sludge into hot, dilute mineral acid until it has completely reacted. As a result, the Mg content of the sludge is dissolved and can be used again immediately after filtration for decilification, while at the same time a fairly pure silicon dioxide, which can be used for a variety of purposes, is obtained. It is advisable to work preferably with MgSO 4 and consequently to regenerate with H 2 SO 4 , since Mg Cl 2 can lead to complications in the melt due to the NaCl formed during reaction with the Na 2 SiO 3.
Im Verlaufe der Untersuchungen hat sich eine weitere wichtige Variante des Verfahrens ergeben, insofern nämlich, als gefunden wurde, daß die erfmdungsgemäßen Zusätze von löslichen Mg-Salzen — natürlich in geringeren Mengen — bei dem eingangs erwähnten Kohlensäureverfahren den hierbei abgeschiedenen Kieselsäuregelen Eigenschaften verleihen, die ein einfaches Sedimentationsverfahren möglich machen. Um dies zu erreichen, gibt man zu der heißen Schwarzlauge vor der CO2-Emleitung unter Rühren geringe Mengen leichtlöslicher Mg-Verbindungen wie MgCl2 und Mg S O4 zu und betreibt erst dann unter Rühren die bekannte Absäuerung mit CO2 bis zu pH-Werten von etwa 9,9.In the course of the investigations, a further important variant of the process has emerged, namely in that it has been found that the additions of soluble Mg salts according to the invention - naturally in smaller amounts - give the silica gels deposited in the above-mentioned carbonic acid process properties that give a make simple sedimentation processes possible. To achieve this, is added to the hot black liquor prior to the CO 2 -Emleitung stirring small amounts of easily soluble magnesium compounds such as MgCl 2 and Mg SO 4 to, and then operates only while stirring the known acidification with CO 2 to p H - Values of about 9.9.
Der Erfolg äußert sich darin, daß das Gel, welches ohne Zusätze, wie bereits im Ausführungsbeispiel erwähnt wurde, erst in 6 Stunden von 500 auf 150 ml sedimentiert, diesen Effekt nunmehr bereits nach 15 Minuten erreicht.The success is expressed in the fact that the gel, which is without additives, as already mentioned in the embodiment was, sedimented only in 6 hours from 500 to 150 ml, this effect is now already after 15 minutes reached.
Dies bedeutet die Ermöglichung eines kontinuierlich arbeitenden S edimentationsverfahrens.This means that a continuously operating sedimentation process is made possible.
Zur Erzielung dieser sedimentations fördernden Wirkung sind Zugaben von 0,5 bis 0,6 g MgS O4 bzw. MgCl2, also erheblich weniger, als zur Vollentkieselung notwendig wäre, pro Liter Schwarzlauge erforderlich. Es ist dafür zu sorgen, daß nach Zugabe des sedimentationsfördernden Mittels die C O2-Einleitung unter gründlicher Durchmischung vorgenommen wird, damit ein guter Einschluß der aktiven Substanzen in das ausflockende Gel gewährleistet ist.To achieve this sedimentation-promoting effect, additions of 0.5 to 0.6 g of MgS O 4 or MgCl 2 are required per liter of black liquor, i.e. considerably less than would be necessary for complete decilification. It must be ensured that after the addition of the sedimentation- promoting agent, the introduction of CO 2 is carried out with thorough mixing, so that good inclusion of the active substances in the flocculating gel is ensured.
Die Wirkung der beschriebenen, erfindungsgemäßen sedimentationsfördernden Zusätze kann mit einiger Wahrscheinlichkeit so erklärt werden, indem man annimmt, daß die Zugaben bzw. die aus ihnen entstehenden Stoffe bei ihrem Einschluß in das anschließend ausfallende Gel die physikalisch-chemische Natur desselben infolge partieller Polysilikatbildung und Wirksamwerden adsorptiver Kräfte derart vorteilhaft verändern, daß das Absitzvermögen um ein Vielfaches verbessert wird.The effect of the described, inventive sedimentation-promoting additives can with some probability be explained by assuming that that the additions or the substances resulting from them when they are included in the subsequent precipitating gel the physico-chemical nature of the same as a result of partial polysilicate formation and becoming effective Change adsorptive forces so advantageously that the sedimentation is many times over is improved.
Die Technologie des erfindungsgemäßen Verfahrens gestaltet sich denkbar einfach und erfordert nur wenig apparativen Aufwand.The technology of the method according to the invention is very simple and requires little equipment expenditure.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist in der Zeichnung in zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert.The method according to the invention is explained in more detail in the drawing in two exemplary embodiments.
ίο Der Beschreibung sei ein Sulfatzelletoffwerk mit einer Tagesproduktion von 120 t und demgemäßetn Anfall von 1000 m3 Schwarzlauge, deren SiO2-Gehalt von 5,8 auf 2,5 g/l erniedrigt werden soll, zugrunde gelegt.ίο The description is based on a sulphate cellulose plant with a daily production of 120 t and accordingly an accumulation of 1000 m 3 of black liquor, the SiO 2 content of which is to be reduced from 5.8 to 2.5 g / l.
Nach Fig. 1 wird die etwa 80 bis 90° C heiße Schwarzlauge 1 in einem Mischgefäß 2 fortlaufend mit MgS O4-Lösung 3 versetzt. Die Größe des Mischbehälters soll so bemessen sein, daß eine Verweilzeit von 1 bis 2 Minuten garantiert ist, also etwa 2 m3.According to FIG. 1, the 80 to 90 ° C. hot black liquor 1 is continuously mixed with MgS O 4 solution 3 in a mixing vessel 2. The size of the mixing container should be such that a residence time of 1 to 2 minutes is guaranteed, that is about 2 m 3 .
ao Der tägliche Mg S O4-Verbrauch würde sich nach obiger Grundlage auf 1,25 t Mg S O4 belaufen.ao The daily Mg SO 4 consumption would amount to 1.25 t Mg SO 4 on the basis above.
Die gründlich mit dem Fällungsmittel durchmischte Lauge fließt gleichmäßig dem Sedimentationstrichter 4 zu und hat dort bei 20 bis 30 Minuten Verweilzeit (etwa 20 bis 25 m3 Fassungsvermögen) Gelegenheit zur Sedimentation.The lye, thoroughly mixed with the precipitating agent, flows evenly to the sedimentation funnel 4 and has the opportunity to sediment there after a residence time of 20 to 30 minutes (approximately 20 to 25 m 3 capacity).
Kieselsäurearme Schwarzlaoge fließt ständig über den Trichterrand 5 ab, während kieselsäurereicher Schlamm kontinuierlich aus der Trichterspitze 6 abgezogen und vom Laugenüberschuß, z. B. durch Filtration im Schlammfilter 7 bei geringer Wasserwäsche getrennt wird. Der separierte Schlamm 8 wird gegebenenfalls zur Regenerierung nach einem der erwähnten Verfahren zum Zwecke der Gewinnung einer wieder einsatzfähigen Magnesiumverbindung bzw. einer vielseitig verwertbaren Kieselsäure behandelt. Die SiO2-freie Lauge 9 wird den Eindampfern zugeleitet. Low-silica black liquor constantly flows over the funnel edge 5, while silica-rich sludge is continuously withdrawn from the funnel tip 6 and removed from excess lye, e.g. B. is separated by filtration in the mud filter 7 with little water washing. The separated sludge 8 is optionally treated for regeneration by one of the processes mentioned for the purpose of recovering a re-usable magnesium compound or a versatile silicic acid. The SiO 2 -free lye 9 is fed to the evaporators.
Nach Fig. 2 durchfließen 90° C heiße Schwarzlauge 1 und der erfindungsgemäße sedimentationsfordernde Zusatz 3 gemeinsam eine Mischrinne 10 und gelangen in einen Reaktor 11, in den fortlaufend C O2-haltige Gase 12 eingedrückt werden, und zwar unter gründlicher Durchmischung des gesamten Materials und unter Wahrung eines zwischen 9,7 und 10,0 liegenden pH-Wertes.According to Fig. 2, 90 ° C hot black liquor 1 and the inventive sedimentation-promoting additive 3 together flow through a mixing channel 10 and enter a reactor 11, into which CO 2 -containing gases 12 are continuously injected, with thorough mixing of all the material and below maintaining a lying 9.7 to 10.0 p H -value.
Für einen 60- bis 70°/»igen Entkieselungseffekt würden sich bei vorerwähnten Laugenmengen 0,5 bis 0,6 t MgCl2 bzw. MgSO4 als täglich benötigte, Sedimentationsbeschleunigende Zusätze ergeben.For a 60 to 70% decilification effect, 0.5 to 0.6 t of MgCl 2 or MgSO 4 would result as sedimentation-accelerating additives required daily with the aforementioned amounts of caustic.
Die Verweilzeit des Gemisches im Reaktor soll zweckmäßig 2 bis 3 Minuten betragen, weshalb dieser in obigem Beispiel ein Fassungsvermögen von 2,5 bis 3 m3 besitzen soll. Die auf den gewünschten pH-Wert gebrachte Mischung wird fortlaufend abgezogen und einem Sedimentationstrichter 5 zugeführt, der seinerseits für 30 Minuten Verweilzeit ausgelegt werden und demzufolge etwa 25 tn3 fassen soll. Aus dem Trichter fließt in bereits beschriebener Weise kontinuierlich entkieselte Lauge 5 ab, während aus der Trichterspitze 6 täglich 200 bis 300 m3 Kieselsäureschlamm 8 abgezogen und über ein Filter 7 bei möglichst geringer Waschwasser an Wendung abgesaugt werden. Die SiO2-freie Lauge 9 wird den Eindampfern zugeleitet.The residence time of the mixture in the reactor should expediently be 2 to 3 minutes, which is why it should have a capacity of 2.5 to 3 m 3 in the above example. , Brought to the desired pH value mixture is continuously withdrawn and a sedimentation funnel 5, respectively, of itself be designed for 30 minutes residence time and, consequently, about 25 to grasp tn. 3 From the funnel, de-silicified liquor 5 flows continuously in the manner already described, while 200 to 300 m 3 of silica sludge 8 are drawn off daily from the funnel tip 6 and sucked off through a filter 7 with as little washing water as possible at the turn. The SiO 2 -free lye 9 is fed to the evaporators.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist im besonderen darin zu erblicken, daß die Abscheidung des größten Teiles der Kieselsäure in leicht sedimentierbarer Form erfolgt, wobei der erfindungsgemäße Zusatz bzw. das aus ihm in der Lauge entste-The advantage of the method according to the invention can be seen in particular in the fact that the deposition of the greater part of the silica takes place in easily sedimentable form, the inventive Additive or that arises from it in the lye
hende Polysilikat dem nachträglich durch Kohlensäure ausgefällten Kieselsäuregel derartige physikalischchemische Eigenschaften verleiht, daß sein Sedimentationsvermögen, bezogen auf die Zeit, um ein Vielfaches steigt und somit eine bisher nicht gekannte einfache kontinuierliche Entkiesekmg ermöglicht.The existing polysilicate gives the silica gel subsequently precipitated by carbonic acid such physico-chemical properties that its sedimentation capacity, in relation to time, increases many times over and is therefore an unprecedented one simple continuous descaling enables.
Claims (3)
Deutsche Patentanmeldung A18276 IVa/55 bConsidered publications:
German patent application A18276 IVa / 55 b
britische Patentschriften Nr. 381 697, 393 962.230;
British Patent Nos. 381 697, 393 962.
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- 1958-01-29 DE DEI14333A patent/DE1076485B/en active Pending
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Also Published As
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