DE1954267C3

DE1954267C3 - Verfahren zur Behandlung von aufgeschlossenem cellulosehaltigen Materialien mit Alkali und Luft

Info

Publication number: DE1954267C3
Application number: DE19691954267
Authority: DE
Inventors: Sture Erik Örnsköldsvik; Samuelson Hans Olof Göteborg; Noreus (Schweden)
Original assignee: Mo Och Domsjö AB, Örnsköldsvik (Schweden)
Priority date: 1968-10-29
Filing date: 1969-10-28
Publication date: 1976-05-20

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von mechanisch oder chemisch teil- oder ganz aufgeschlossenen cellulosehaltigen Materialien mit Alkali unter Einleitung von Luft oder Sauerstoffgas in Gegenwart von Magnesiumsalz.

Es sind bereiis Verfahren bekannt, in denen /ur Auflösung von Lignin und beim Bleichen von chemischen und halbchemischen Cellulosepulpen die Pulpe in einem alkalischen Medium in Gegenwart von Bariumcarbonat. Calcium carbonai. Magnesiumearbonat oder /inkcarbonat in einer Menge von etwa 0.5 bis etwa 3 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der Pulpe, mit Sauerstoff behandelt wir«). Derartige Verfahren sind beispielsweise in der schwedischen Patentschrift 319 682, in den norwegischen Patentschriften 20 794 und 107 171. in den französischen Patentschriften 1 387 853 und 1 404 605 sowie in den LJSA.-Patenischriften 1987 195. 2 487 114

2 703 297. 2 811518, 2 862 784, 3 023 140. 3 069 309

3 088 861, 3 25! 73!, '^; 296 064, 3 382 149 und 3 384 53." beschrieben.

Im Falle der Verwendung von Magnesiumcarbonat mit dem die besten Ergebrisse erzielt wurden, wurdcr bei Zugabe von e'.wa 1 "/„optimale Ergebnisse erhalten Dieses Verfahrer ist jedoch verhällnismäßig teuer um hat den Nachteil, daß ein pulverförmiges Materia zugesetzt und mil der Cellulosepulpe vermischt werdei muß. Das gilt auch für die anderen obengenannter Verfahren, wobei die Verwendung von Calciumcarbo nat wegen seiner geringen Wirksamkeit ebenfalls nichi zu empfehlen ist

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 02"7 174 ist eil Verfahren zum Machbehandeln von ganz oder teilweisi gebleichten Fasern bzw. Fasererzeugnissen bekannt bei dem das mit üblichen Bleichmitteln vorbehandeln Bleichgut mit Lösungen anorganischer oder organischer Komplexbildner nachbehandelt wird. Fii solches Verfahren kommt aber für die großtechnische Bleichung von 7e!lstoff ebenfalls nicht in Frage, wei es nicht ökonomisch und die dabei eingeseiztei Komplexbildner nicht sa leicht zugänglich sind

/iel der vorliegenden Erfindung ist demnach eil Verfahren zur Behandlung von cellulosehaltiger Materialien anzugeben, das die vorstehend geschilderte! Nachteile der bekannten Verfahren nicht aufweist

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren de eingangs geschilderten Art, das dadurch gekennzeichne ist. daß es in Anwesenheit von einem Magnesiumsal; und einem komplexbildcnden Mittel für Magnesium ionen durchgeführt wird.

/Ms Magnesiumsal/c und komple.xbildende Mitte für Magncsiumioiie 1 können in dem crlindungsgemä Ben verfahren beispielsweise Salze der Hydroxy carbonsäuren und/oder Magnesiumkomplexsalze vor wendet werden. Fs wurde festgestellt, daß das ert'in dung-gemäße Verfahren insbesondere in Verbinduii: mit der alkalischen Behandlung \on ligninhaltige !!(^/ccllulnse in Gegenwart vor. Suuewoflgas (nde Luft) 'ur teilweise!! I ntfcrnuiii; von 1 i;:nin. also Ic

dem sogenannten Sauer.vtolTgas-Bleichvcrl'ahien, besonders große Vorteile bietet. Dabei ist es erlindungsgemäß möglich, auf einfache und wirtschaftliche Art und Weise den Ligningehuh in einer Stute um mehr als 50° „ herabzusetzen, ohne daß dabei die Cellulose in unerwünschter Weise abgebaut wird. Daserlindungssemäße Verfahren kann auf ungebleichte Cellulosepulpen (unter dem Ausdruck »Pulpe« wird nachfolgend Holzstoff, Papiermasse verstanden), z. B. Sulfulpulpen. Sulfitpulpen und halbchemische Pulpen, angewendet werden und ist insbesondere dann \on Vierteil, wenn ein Abbau der Cellulose verhindert weiden soll (was für die meisten Papierpulpensorten zutrifft) und wenn ein einheitlicher, geregelter Abbau erwünscht ist, beispielsweise bei der Herstellung \on Viskosepulpen mit einer bestimmten Viskosität.

Eine besonders vorteilhafte Eigenschaft der in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Magnesiumkomplexsalze ist die, daß dadurch der Angriff des Sauerstoffs auf die Kohlehydrate \erhindert oder xcrmindcrt wird, ohne daß dabei die Oxydation des Lignins und dessen Lösung während des Verfahrens beeinträchtigt wird. Diese Schutzwirkung ist insbesondere gegenüber dem Angriff \on Sauerstoff auf die Cellulosemoieküle und hauptsächlich im Hinblick auf den Angriff entlang dieser Moleküle gegeben, was daraus zu ersehen ist. daß hei Abwesenheit \on Mannesiumkomplexverbindungen beispielsweise die Viskosität der Pulpe sehr schnell abnimmt.

Bei einer speziellen Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Verfahren auf Cellulose angewendet, die in bekannter Weise gebleicht oder teilweise gebleicht worden ist. In Fällen, in denen das Ausgangsmaterial frei ist oder nur einen geringen Ligningehalt aufweist, wird das crfindungsgemilße Verfahren angewendet, um Hemicellulose zu entfernen und die Oxydation der Endgruppen der Cellulose bei geregelter Herabsetzung der Viskosität derselben zu bewirken. In diesem Falle haben die in dem erfindungsgcmäßcn Verfahren eingesetzten Komplexverbindungen hauptsächlich den Zweck, die Cellulosemoleküle gegen einen unkontrollierten Abbau zu schützen.

Erfindungsgemäß verwendbare komplexbildende Mittel für Magnesium sind beispielsweise aliphatischc Hydroxysäuren mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen und 1 bis 10 Hydroxylgruppen, z. B. Glycolsäure, Milchsäure, Dihydiroxybuttcrsäure. Zuckersäuren und Aldonsäuren, wie Gluconsäure und Mannonsäure. Es können auch andere organische Säuren mit zwei oder mehr Carboxylgruppen, z. B. Oxalsäure. Weinsäure. Zitronensäure, oder anorganische komplexbildende Mittel, z. B. Polyphosphorsäuren, verwendet werden. Die erfindungsgemäß verwendeten komplexbildenden Mittel können in reiner Form vor oder während des Verfahrens zugeführt werden. Fs ist jedoch von besonderem Vorteil, wenn solche Säuren komplexbildender Art verwendet werden, die in Ablaugen von der alkalischen Behandlung der cellulosehaltigen Materialien vorhanden sind. Solche für das erfindungsgemäße Verfahren geeigneten komplexbildenden Säuren werden nämlich in einer Anzahl von verschiedenen Arten an Celluloseablauge!! gefunden, wie /. B. in Laugen aus der Behandlung der Cellulose mit heißem Alkali, Laugen von Siilfitkochvcrfahren und Laugen von Sulfatkochverfahren. Fs können auch Laugen von alkalischen Sauerstoffblcichverfahren oder alkalischen Pcroxydblcichverfahren verwendet weiden, wobei diese Art der Zuführung von komplexbildendcn Mitteln als besonders vorteilhaft festgestellt wurde. In diesem Fall kann die Alkalilauge im Anschluß an die Sauersioffbehandlungsstufe oder während des tatsächlichen Behandlungsverfahrens entnommen werden.
^s Die als kompicxhildende Mitte! verwendete Ablauge wird erfindungsgemäß vor der Einführung in das Verfahrenssysiem zweckmäßig mit den Magresiiimsalzen zusammengegeben, obwohl es auch möglich ist. das Magnesiumsalz der Pulpe zuzufügen und diim

ίο die Pulpe mit den komplexbildenden Mitteln in Kontakt zu bringen. Eriindungsgemäß ist es auch möglich, zuerst das komplexbildende Mittel mit der Pulpe zusammenzubringen und dann die Magnesiumionen hinzuzufügen, wenn auch dieses Verfahren in der Praxis oft weniger vorteilhaft ist. Ein hoher Gehalt an Magnesiumverbindungen, z. B. 1 "/„, berechnet als MgO, bezogen auf das Gewicht der Pulpe, beeinträchtigt das Verfahren nicht, obwohl es natürlich .tus wirtschaftlichen Gründen wünschenswert ist. sowenig Magnesium wie möglich zu verwenden. Line sehr gute Wirkung wird erreicht, wenn Magnesium in Mengen, die etwa 0,005°,, MgO. bezogen auf das Trockengewicht der Pulpe, entsprechen,, verwendet w rd. Normalerweise werden etwa 0,01 bis 0,5°/,,, berechnet als MgO. bezogen auf das Trockengewicht der Pulpe, veiwc.idct.

Bei Anwendung einer Ausführungsform, bei welcher Ablauge von einem Teil des Sauerstoffbehaiidlungssystems zurückgeführt und für weiteres Bleichen der Pulpe einer neuen Beschickung verwendet wurde, war der Verbrauch an Magnesiumsalz besonders niedrig. Auf diese Weise gelangte ein großer Teil der Magnesiumverbindungen in das Behandlungssystem zurück. Bei Pulpen, die besonders reich an Magnesiuniionen sind, z. B. bei einer ungebleichten Pulpe, die durch Aufschlämmung von Holz mit Magnesiumbisulfit oder Magnesiumsulfat hergestellt wurde, ist eine besondere Zugabe von Magnesiumverbindungen in der Rege) nicht nötig, jedoch müssen die in der Pulpe verbleibenden Magnesiumione in Anwesenheit e nes komplexbildenden Mittels einen ausreichenden Schutz gegen einen schädlichen Angriff auf die Pulpe gewährleisten. Magnesiumverbindungen müssen aber normalerweise auch dann zugefügt werden, wenn Lauge aus dem Verfahrenssystem zurückgeführt wird, damit ein ausreichender Schutz gegen oxydaüven Abbau der Cellulose erhalten wird. Aus praktischer Erwägung ist es der einfachste Weg. wasserlösliche Magnesiumsalze als Quelle füflvyUignesiuniionen, wie z. B. MgSO₁.

MgCIo oder Mg(NO_;i)_;, zu verwenden. Damit jedoch die Lauge vorteilhaft nach dem Eindampfen zurückgewonnen werden kann, ist es besonders günstig. Magnesiumsulfat zu verwenden. Gegen die Verwendung von Magnesiumverbindungen, die nicht leicht in Wasser gelöst werden, wie z.B. MgO, Mg(OH)₂ oder MgCO;,. ist nichts einzuwenden, falls man diesen genügend Zeit läßt, sich mit dem komplexbildendcn Mittel umzusetzen. be»ordie Umsetzung mit Luft oiler Sauerstoffgas begonnen wird.

Um eine schnelle iJmsetzung zwischen dem cellulosehaltigen Material und dem in das System eingeführten Sauerstoffgas (oder Luft) zu erreichen, sollte der Pariiakliiick des Sauerstoffs zu Beginn der Behandlung wenigstens etwa 1 ata sein. Niedrigere Drücke sind jedoch auch möglich. Bei Verwendung von reinem Sauerstoffgas kann das Verfahren bei etwa atmosphärischen Drücken durchgeführt werden, während bei Verwendung von Luft überatmosphärische Drücke

angewendet werden sollten. FQr die Behandlung mit Sauerstoffgas lieg: eine praktische obere Grenze bei Drücken von etwa 20 aiii, während die praktische tJrenze bei Verwendung von Luft etwa 60 aiii betragt. Je höher die Drücke sind, :m so schneller erfolgen «lic chemischen Reaktionen. Normalerweise wird ein Sauerstoff gasdruck \on etwa 2 bis 12atü bevorzugt. Hs ist oft zweckmäßig, das Sauerstoffes oder die Luft während des Verfahrens zuzufügen und mit inertem Gas angereicherte Luft während des Verfahrens abzuziehen.

Bei Betrieb bei niedrigen Temperaturen, z. B. 50 C. hind die Umsetzungen langsam, und ein groiSes Reaktionsgefäß ist erforderlich. Um kurze Reaktionszeiten zu erreichen, wird die Behandlung normalerweise bei einer Temperatur von etwa 80 bis 130 C durchgeführt. Wenn eine beträchtliche Herabsetzung der Viskosität der Pulpe gewünscht wird, kann eine etwas höhere Temperatur angewendet werden, z. B. im Bereich von 140 C. Bei Sulfat-Papierpulpen wird die Behandlung vorteilhaft /wischen etwa 90 und 100 C durchgeführt.

Bei der Behandlung von Sulfat-Papierpulpen wird eine niedrigere Temperatur angewendet, wenn eine Reduzierung des Hemioellulosegehaltcs nicht gewünscht wird. Die Temperatur kann während des Verfahrens stufenweise oder kontinuierlich geändert werden. Dabei ist es zweckmäßig, bei einer niedrigen Temperatur zu beginnen. Dies ist insbesondere füi den Fall zutreffend, wenn Pulpen behandelt werden, die Hemicellulose enthalten, welche in nicht oxydiertem Zustand durch Alkali angegriffen werden, wie z. B. SulfU-Papierpulpen und halbchemische Pulpen.

Die Konzentration des Cellulosematerials kann innerhalb eines weiten Bereichs variieren, ohne die Reaktion zu gefährden, z. B. zwischen etwa 3 und 45%. Es wurde jedoch festgestellt, daß die Behandlung vorteilhaft mit einer Konzentration über 10°/„ an Cellulosematerial, vorzugsweise zwischen etwa 15 und 35%, durchgeführt werden kann. Wenn Pulpen hoher Konzentration behandelt werden, sollte die Pulpe nach der Zugabe der Chemikalien gleichzeitig mit dieser mechanisch zerkleinert werden.

Gemäß einer Ausführungsform, welche sehr einheitliche Ergebnisse lieferte, wird das cellulosehaltige Material mit einer wäßrigen Lösung von Magnesiumkomplexsalzen oder wäßrigen Lösungen von solchen Komponenten, die beim Zusammenmischen zur Bildung von Magnesiumkomplexsalzen führen, imprägniert, bevor es mit Luft oder Sauerstoff behandelt wird. In diesem Fall ist es oft von Voneil, einen Teil der Lösung, z. B. durch Filtern und/oder Pressen, zu entfernen, bevor mit Luft oder Sauerstoff behandelt wird. Die entfernte Lösung wi^rd zum Imprägnieren von frischem Material, gegebenenfalls nach einer weiteren Zugabe von Chemikalien, verwendet.

Die für das Verfahren erforderliche Menge an Alkali ist von der Menge an Lignin und Hemicellulose, die entfernt werden sollen, abhängig. Normalerweise beträgt die Alkalibeschickung (als NaOH berechnet) 0,5 bis 10°/(,, bezogen auf das Gewicht des zugeführlen cellulosehaltigen Materials. Zugaben innerhalb eines Bereichs von etwa 7 bis 12% sind nur anwendbar, wenn große Mengen an Lignin und/oder Hemicellulose während des Behandlungsverfahrens on!lernt werden sollen. Wenn Pulpen mit einem niedrigen Ligningehalt behandelt werden sollen, werden Mengen von etwa 0.5 bis 7% verwendet. Dabei sollte berücksichtig werden, daß die Lösung der Hemicellulose hei verminderter Alkalizugnbe verringern wird. Cs kann voileilhal' sein, nur einen Teil der Alkalimep-e /u Beuiiin des Prozesses zu/ul'ügen und wekeres Alkali im"Verlauf des Verfahrens. Auf solche Weise im e·, möelich. die Cellulose und Hemicellulose schonend zu behandeln, wenn es erforderlich ist. Die gev. ün^liio Beschaffenheit der Pulpe kann somit durch die Art. in welcher das Alkali dem System zugegeben wird. und durch die Höhe der Zugabe bestimmt werden.

Die iiesamte Alkalimenge oder ein Teil davon kann der Pulpe entweder vor, während oder nach der Einführung des komplexbildenden Mittels für die Magnesiumionen oder der die Magnesiumkomplexe entha tenden Lösung dem System zugefügt werden. I)₁^ Vermischen kann bei der gewählten Bchandlungstemperatur oder bei einer niedrigeren Tem pe,mm durchgeführt werden, was oft günstiger ist.

Wenn bei hohem SauersiofTgasdruck und hoher Temperatur gearbeitet wird, können sehr kurze Reaktionszeiten, z. B. 5 Minuten, angewendet werden. Das Verfahren ist einfach zu regeln, denn die Umsetzung hört praktisch auf, wenn die Alkalimengc aufgebraucht ist. Um ein Arbeiten bei hohem Druck zu vermeiden, ist es z. B. möglich, Sauerstoffes bei atmosphärischem Druck zu verwenden, wobei Behandlungszeiien von 10 Stunden und mehr angewendet werden können. Die normalen Umsetzungszeiten liegen im Bereich zwischen etwa 10 und 120 Minuten.

Die erfindungsgemäß behandelte Pulpe kann nach bekannten Verfahren weiterbearbeitet, wie 1. B. mil Chlor, Chloral und/oder Chlordioxyd gebleicht und gegebenenfalls einer kontinuierlichen Raffinierung nach bereits bekannten Verfahren unterzogen werden.

Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Ungebleichte Kiefernsulfatpulpe mit einem Kappa-Wert von 35,9 und einer Viskosität von 1258 cm³/g nach SCAN (177 cP nach TAPPI) wurde in der folgenden Weise behandelt:

Die Holzmasse wurde in einem Stabzerklcinercr bei 30 °/„ Trockenstoff gehalt fein zerteilt, worauf Wasser und Natriumhydroxyd zugefügt wurden, so daß eine 3%ige Pulpenkonzentration erhalten wurde. Die Pulpensuspension wurde mit einem Propellcrrührwerk heftig gerührt und die Zusätze wie nachstehend beschrieben zugegeben.

Die Pulpe wurde durch Filtration abgelaugt und dann auf einen Trockenstoffgehall von 24% gepreßt. Die Sauerstoff gasbehandlung wurde mit einem Sauerstoffgasdruck von 9 kp/cm² und bei einer Temperatur von 100^: C für die Dauer von 15 Minuten durchgeführt, worauf die Pulpe entfernt und mit Wasser gewaschen wurde.

Im Versuch 1, welcher ohne Zusätze mit Ausnahme von Wasser und NaOH durchgeführt wurde, enthielt die Pulpe 3,89% NaOH, bezogen auf die trockene Pulpe während der Sauerstoffgasbehandlung, wovon 0,40%, beziigen auf die Pulpe nach der Behandlung, zurückblieben, was durch Titration mil Salzsäure auf pH 9 bestimmt wurde.

Im Versuch 2 wurde unter Anwendung des in der Einleitung erwähnten bekannten Verfahrens auch MgCO;, zusammen mit Natriumhydroxyd und Wasser zugefügt, so daß die Pulpe 1 % MgCO₃, bezogen auf

die trockene Pulpe, und 4,56% Natriumhydroxyd während der SaucrstofTgasbehandlung enthielt. 0,49% Nalriumhydroxyd blieben nach dem Behandlungsverfahren zurück.

Im Versuch 3 und den nachfolgenden Versuchen wurde unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens Magnesiumsulfat der aus der Pulpe gepreßten Ablauge zugesetzt, wobei die Pulpe nach Versuch 1 mit Sauerstoffgas behandelt worden war. Der Preßvorgang wurde vor dem Waschen der Pulpe durchgeführt. Die Ablauge, welcher Magnesiumsulfat zugesetzt worden war und die verwendet wurde, um V₅ der zugesetzten Wassermengc im Versuch 1 zu ersetzen, wurde mit Wasser und Natriumhydroxyd in der Pulpe vermischt, worauf der Versuch in derselben Weise wie im Versuch 1 und 2 durchgeführt wurde. Während der Sauerstoffbchandlung enthielt die Pulpe 4,75% Nalriumhydroxyd. wovon 0,58% nach der Behandlung zurückblieben. Während der Behandlung enthielt die Pulpe 0,02% MgO, bezogen so auf die Pulpe.

Versuch 4 wurde in der gleichen Weise wie Versuch 3 durchgefühlt, mit der Ausnahme, daß die aus der Pulpe gepreßte Ablauge mit Wasser auf '/io der im Versuch 3 verwendeten Menge verdünnt wurde. Während der Sauerstoffgasbehandlung enthielt die Pulpe 4,71% Natriumhydroxyd, wovon 0,57% nach Beendigung der Behandlung zurückblieben. Die Pulpe enthielt 0,33% MgO während des Verfahrens.

Versuch 5 wurde in der gleichen Weise wie Versuch 4, jedoch mit 0,17% MgO während des Behandlungsverfahrens, durchgeführt.

Versuch 6 wurde in der gleichen Weise wie Versuch 4, jedoch mit zusätzlicher Verdünnung der Ablauge (V3 Ablauge und % Wasser) durchgeführt. Während des Sauerstoffbehandlungsverfahrens enthielt die Pulpe 4,95% Natriumhydroxyd, von welchem 0,59 % nach der Behandlung zurückblieben. Die Pulpe enthielt 0,46% MgO während der Behandlung.

Versuch 7 wurde in der gleichen Weise wie Versuch 5, jedoch mit 0,20% MgO während des Behandlungsverfahrens, durchgeführt.

Versuch 8 wurde in der gleichen V~ise wie Versuch 5, jedoch mit 0,05% MgO während des Behandlungsverfahrens, durchgeführt.

50

55

60

Wie aus Beispiel 1 ersichtlich, wird bei Behandlung mit Sauerstoffgas in Abwesenheit von Magnesiumverbindungen eine starke Verminderung des Ligningehalts und dementsprechend eine Verminderung des Kappa-Werts von 35,9 auf 15,7 erhalte. ■ jleichzeiiig tritt eine starke Lösung der Hemicellulose sowie ein bedeutender Abbau der Cellulose, der sich in einem niedrigen VisWositätswert zeigt, auf. Die Festigkeit s-

Ver such	Kappa- Wert	V iskos cm'/g	ität cP	MgO °/o bezogen auf
		(SCAN)	(TAPPI)	die Pulpe
1	15,7	890	55,5
2.	16,8	1011	84,3	0,48
3	16,0	998	80,4	0,02
4	18,0	1035	91,5	0,33
5	17,3	996	79,8	0,17
6	18,1	1043	94,2	0,46
7	17,0	1032	90,6	0,20
3	18,3	996	79,8	0,05

eigenschaften des aus der Pulpe hergestellten Papiers waren schlecht.

In Versuch 2. der in der Anwesenheil von Mamiesiumkarbonat nach bekannten Verfahren durchgeführt wurde, lag das Ausmaß, in dem Lignin gelöst wurde, nur gering unter dem von Versuch 1, während weniger Hemicellulose gelöst wurde und die Abnahme der Viskosität beträchtlich niedriger war. Ein Nachteil dieses Verfahrens sind die hohen Kosten von Magnesiumkarbonat. Ein weiterer Nachteil ist der, daß der Mischvorgang von pulverigem Material in dem System das Verfahren erschwert.

Weitere Versuche wurden nach dem erfindungjgemäßen Verfahren durchgeführt, und wie aus der Tabelle ersichtlich ist, sind die erhaltenen Ergebnisse mit denen der Sauerstoffbleichbehandlung mit 1% Magnesiumkarbonat vollkommen vergleichbar. Es wurden besonders gute Festigkeitseigenschaften erziel;. Aus der Tabelle ist ebenfalls ersichtlich, daß nur äußerst geringe Mengen an Magnesiumkomplexverbindungcn anwesend zu sein brauchen, um dem Angriff auf die Cellulose wirksam entgegen zu treten. In Anbetracht dessen, daß ein Teil der Magnesiumverbindungen beim fortgesetzten Bleichen von frischer Pulpe verwendet werden kann, ist der Verbrauch an Magnesium sehr niedrig.

Beispiel 2

Es wurden die folgenden Versuche mit der Absicht durchgeführt, die Wirkung von rückgeführter Magnesium enthaltender Ablauge aus dem Sauerstoffbleichvcrfahrenssystem zu untersuchen, wenn diese fortlaufend für erneutes Sauersioffbleichen von frischen Beschickungen der gleichen ungebleichten Pulpe verwendet wird, ohne daß neue Zugaben von Magnesiumverbindungen erfolgen.

Die Versuche wurden mil der gleichen ungebleichten Kiefern-Sulfatpulpe, wie sie im Beispiel 1 verwendet wurde, durchgeführt. Im Anschluß an die Behandlung der Pulpe in Übereinstimmung mit Versuch 4 wurde diese mit Wasser auf eine Pulpenkonzentration von 3% verdünnt. Die Pulpe wurde durch Filtration entfernt unJ auf eine Pulpenkonzentration von 25% gepreßt. Die rückgewonnene verdünnte Ablauge wurde im Sauerstoffgas-Bleichverfahren ohne weitere Zusätze von Magnesiumsalz verwendet, jedoch erfolgte eine Angleichung des Natriumhydroxydgehalts, so daß dieser dem im Versuch 4 verwendeten entsprach. Die Bedingungen waren in jeder anderen Beziehung die gleichen wie im Versuch -4. Zur Sauerstoffbleichstufe wurde Ablauge weitere zweimal zurückgeführt, ohne daß Magnesiumsalze zugegeben wurden. Nach dieser wiederholten Rückführung von Ablauge wurde eine Pulpe mit dem gleichen Kappawert wie irr Versuch 4 des Beispiels 1 erhalten. Die Viskosität wai etwas niedriger (993 cm^s/g SCAN bzw. 78,9 cP nacl TAPPI). Bei Zugabe von Magnesiumsulfat, die cinei Zugabe von 0,1% MgO, bezogen auf das Trocken gewicht der Pulpe entsprach, wurde mit einer öfter: verwendeten Ablauge die gleiche Viskosität erhaltet wie mit einer Ablauge, die nur einmal verwende worden war. Das Beispiel zeigt, daß Ablauge vorteil haft mehrere Male in das System rückgeführt werdei kann.

Beispiel 3

L'ngebleichie Kiefernsulfatpulpe mit einem Kappa Wert von 32,7 und einer Viskosität von 1179 cm³/

nach SCAN (168 cP nach TAPPl) wurde in einer Chlorierungsstufe unter den folgenden Bedingungen behandelt:

Temperatur 20 C

Zeit, Minuten 60

Konsistenz der Pulpe 3,5 %

Chlorzugabe 7.9 % der Pulpe

Die Pulpe wurde nach der Chlorierungsstufe mit einem Alkali behandelt. Die Alkalibehandlung erfolgte an einem Teil der Probe bei niedrigen Temperaturen unter den folgenden Bedingungen. \on denen man sagen kann, daß sie industriellen Betriebsbedingungen entsprechen:

Temperatur 50 C

Zeit, Minuten 120

Konsistenz der Pulpe 8 %

Alkalizugabe 3,0%

Die genannte Behandlung wurde an einem anderen Teil der Probe bei hohen Temperaturen unter erhöhtem Druck der Luft durchgeführt. Die folgenden Bedingungen wurden angewendet:

Temperatur 100" C

Zeit, Minuten 60

Konsistenz der Pulpe 6%

Luftdruck, kp/cm² 12

Natriumhydroxydzugabe 5,3 ■'/„ der Pulpe

Magnesiumsulfatzugabe (als

MgO, bezogen auf die Pulpe) 0 bzw. 0,2%

Magnesiumsulfat wjrde mit einer Flüssigkeil vermischt, die von einer vorangegangenen Behandlung chlorierter Pulpe mit Luft unter unterschiedlichen Bedingungen erhalten worden war, wobei Magnesiumkomplexsalze gebildet winder,.

Nach diesen Behandlungen wiesen die Pulpen die folgenden Werte auf:

Behandlung in der
Alkalistufe

K;ipp;t-

I Wen

50 C

100 ColineMaynesiumkomplex

100 C mit Magnesiumkomplex

6.1
2.0

cnv'./g (SCAN)

Viskosität

c P (TAPFI)

1189

937

1079

176

109

Aus diesen Werten ist ersichtlich, daß die Alkalibehandlung in Anwesenheit von Luft unter Druck eine stärkere Verminderung des Ligningehalts in der Pulpe verursacht, wodurch es möglich ist, eine Pulpe von großer Helligkeit während des fortgesetzten Bleichens zu erhalten. Die Behandlung bewirkt jedoch auch, daß die Viskosität der Pulpe stark abnimmt, was zu einer Verschlechterung der Festigkeitseigenschaften der Pulpe führt. Wenn die Behandlung erfindungsgemäß in Anwesenheit des Magnesiumkomplexes durchge-

führt wird, kann die Abnahme der Viskosität im großen Ausmaß verhindert werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Behandlung von mechanisch oder chemisch teil- oder ganz aufgeschlossenen cellulosehaltigen Materialien mit Alkali unter Einleitung von Luft oder Sauerstoff gas in Gegenwart von Magnesiumsalz, dadurch g e k e η nzeichnet, daß das Verfahren in Anwesenheit von einem Magnesiumsalz und einen: !komplexbildenden Mittel für Magncsiumioneri durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß als cellulosehaliiges Material ligninhaltige Holzeellulose eingesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als komplexbildendes Mittel eine Ablauge von dem bekannten Aufschluß eines cellulosehaltigen Materials mit Alkali verwendet wird. ao

4. Verfahren nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Ablauge von einem beliebigen Teil des Behandlungsverfahrens nach Anspruch 1 verwendet wird, vorzugsweise, nachdem dieser vor Rückführung η das Verfahrenssystem ein Magnetiumsalz zugegeben worden ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Partialdruck an Sauerstoff zu Beginn der Behandlung \on etwa 1 ata oder mehr angewendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung bei einer Temperatur von etwa XO bis 130 C durchgeführt \vird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bs 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung bei einer Konzentration des Cellulosematerials über etwa 1 ()"■'„, vorzugsweise zwischen etwa 15 und 35°/„. durchgeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das cellulosehallige Material vor der Behandlung mit Luft oder Sauerstoff mit einer wäßrigen Lösung \on einem Magncsiumkomplcxsalz oder einer wäßrigen Lösung von solchen Komponenten, die beim Mischen Magnesiumkomplexsalze bilden, imprägniert wird, wobei gegebenenfalls ein Teil der Lösung vor der Behandlung mit Luft oder Sauerstoff entfernt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Alkalimenge (als NaOH berechnet) von etwa 0,5 bis 10°;_u, bezogen auf das Trockenstoffgewicht des dem Verfahrenssystem zugeführten cellulosehaltigen Materials, tierwendet wird.

10. Verfahren nach Anspruch I Ms 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Quelle für die Magncsiumioncn MgSO₁. MgO. MgCI.,. Mg(OH),,. MgCO, und (iiler Mg(NO₁,);, \erwendet wird.

11. Verfahren nach Anspruch I bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Magnesiumgehalt während der Behandlung von wenigstens etv*a 0,005'';,„ vorzugsweise zwischen etwa 0.01 und 0.5% (als MgO berechnet), bezogen auf ti ns Trockenstoffgewicht der Pulpe, \erwendct wird.

12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11. dadurch gekennzeichnet, daß als komplexbildendes Mittel für Magnesium eine aliphaiNche Hydroxvsäiire mit ciwa 2 bis 12 kohlenMolTatoir.en und elwa 1 bis 10 Hydroxylgruppen, vorzugsweise Glykolsäure. Milchsäure, Dihydroxybuticrsäure, Zuckersäuren, Aldonsäuren, Weinsäure oder Oxalsäure oder Polyphosphorsäuren \crweiulel wird.