DE2123201A1 - Verfahren zur Behandlung von Ab fallauge aus der Zellstoffherstellung - Google Patents

Description

DR. WALTER NIELSCH Patentanwalt

2 Hamburg 70 · Postfach 10914 Fernruf: 6529707

Sonoco Products Company, Hartsville, South Carolina 29550 {Vereinigte Staaten von Nordamerika)

Verfahren zur Behandlung von Abfallauge aus der Z ellstoffherst ellung

Diese Erfindung bezieht sich auf die Behandlung von Abfalllauge bei der Zellstoffherstelleng und hauptsächlieh auf ein Verfahren zum Behandeln verbrauchter Lauge aus einem auf Sodabasis arbeitenden Sulfitzellstoff-Aufschlußverfahren, um Natriumsulfit zwecks Wiederverwendung im Zeilstoff-Aufschlufiverfahren wiederzugewinnen und die übliche Verschmutzung der Gewässer zu vermeiden, die durch den Abfluß der Ablaugen verursacht wird.

Gemäß dieser Erfindung wurde gefunden, daß Abiaugenbehandlungsverfahren, die normalerweise die Verwendung von teuren Auskleidungen oder Glasoberflächen erfordern, wobei die Überführung des Natriums und des Schwefelgehaltes zu einer ge« schmolzerien "Sohmelze" erfolgt, vereinfacht werden kann und das Verfahren zufriedenstellend mit einer Ausrüstung ohne teure Oberflächenauskleidungen, wie einem Rotationsofen, ausgeführt werden kann. Die Erfindung beruht darauf, daß man den Natriumgehalt der Ablauge mit einem feststoffanteil von 25 bis 70$ mit Aluminiumoxyd oder Übnerde-Hydraifc in einem Verbrenf nungsverfahren umsetzt, um Natriumaluminat zu bilden und dabei genügende Mengen Natriumaluminat erhält, um die Ablauge einschließlich organischer Anteile und Wasser in einer festen stückigen, nicht klebrigen Form zu erhalten« Diese Form wird während des Trocknens und der Verbrennung bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes des Aluminates bei etwa I649⁰ C beibehalten·

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Das Natriumaluminat verhindert die übliche Überführung der Ablauge mit organischen Feststoffen in eine geschmolzene klebrige Schmelze und vermeidet.die Notwendigkeit einer teuren Anlage zur Durchführung desselben.

In einem bekannten Verfahren, bei dem die schon genannte Auskleidung der Arbeitskessel Verwendet wird, werden die Ablaugefestanteile zu einer klebrigen oder flüssigen Schmelze gemäß dem Verfahren, welches in der USA-Patentschrift 3 061 400 beschrieben ist, verarbeitet. Hierin wird vorgeschlagen, der Ablauge ein an Siliziumdioxyd und Aluminiumhydroxyd reiches Reaktionsmittel zuzusetzen, um eine Schmelze herzustellen. Jedoch wird in dieser Patentschrift noch in einer anderen Veröffentlichung die richtige Feststellung gemäß unserer Erfindung beschrieben, daß unter Verwendung von genügenden Mengen Natriumaluminat die Aus gangs ablaugenmas se in Form von nicht klebrigen einzelnen Teilchen oder Stücken zu erhalten sei und dabei vollständig die Bildung einer Schmelze oder eines klebrigen Reaktionsproduktes vermieden werde, welches nur schwierig zu handhaben sei und eine teure Auskleidung der Vorrichtungen erfordere.

Weiterhin wird bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung die stückige Form auch während des Eingangs in das Verbrennungsreaktionsverfahren bis zur endgültigen Natriumaluminatasche aufrechterhalten. Hierdurch wird die Aschengewinnung wesentlich vereinfacht und der Staubanfall sehr verringert.

In unserem Verfahren werden Oberflächen der fteaktionsteilnehmer geröstet oder erhitzt auf eine Temperatur unterhalb des^; Schmelzpunktes des Aluminats und die Arbeitsweise kann zufriedenstellend in solch©n «infachen Vorrichtungen wie einem Mehrkammerofen oder Rotationsofen ausgeführt werden. Tatsächlich kann jede . Type eines Ofens für das Verfahren dieser Erfindung Verwendung finden, dia gum Verbrennen brennbarer Stoffe bestimmt ist und

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mit einem Aschesammler ausgerüstet ist, wie mit Kohle oder Holz befeuerte Kessel, Flüssigbettröster, Veraschungsöfen und dergleichen.

Auch besteht in unserem Verfahren der Teil der Ofenasche, die wieder zurückgeführt wird, größtenteils aus Natriumaluminat, das als einzigartiger und überraschend wirksamer Absorptionsträger wirkt, wenn es mit der Abfallauge vermischt wird. Dieser Träger bildet dichte, nicht blockende Teilchen, die la den schon genannten preiswerten Typen der Verbrennungs- oder Rotationsöfen leicht behandelt werden können.

Um die vorstehend beschriebenen wirtschaftlich wichtigen Effekte unseres Verfahrens zu erhalten, verwenden wir Aluminiumoxyd oder Tonerde^Hydrefe, um es mit dem Natriumgehalt der Ablauge umzusetzen, um Natriumaluminat zu bilden und unter genügender Rückführung zusätzliches Natriumaluminat als einen trockenen Absorptionsträger für die Ablauge zu erhalten. Das Reaktionsgemisch wird in einem Ofen bei einer Temperatur von mindestens

538° C und gewöhnlich in dem Hereich von 816° C bis 1093° C erhitzt. Die Temperatur in dem Ofen wird genügend niedrig während der Bearbeitung gehalten, so daß die Reaktionsmasse in keiner Stufe plastisch oder klebrig wird.

Nach der Ofenbehandlung wird ein Teil der Ofenasche in Wasser aufgelöst und die erhaltene Lösung wird mit saurer Sulfitlösung der Anlage vermischt. Hierdurch wird der Aluminiumgehalt veranlaßt, als Aluminiumhydroxyd oder als sein Hydrat auszufallen und läßt das Natrium als normales Sulfit zurück. Das hydratisierte Aluminiumhydroxyd und andere unlösliche Anteile werden abgetrennt und mit mehr Speiselauge vermischt. Die Sulfitlösung wird zurückgeführt zur Verwendung bei der Laugenanfertigung für den Aufschlußvorgang entweder für das saure Sulfit-, Bisulfit- oder neutrale Sulfit-Verfahren oder es kann gelagert werden zur künftigen Wiederverwendung oder zum Verkauf. Ein

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Teil der normalen Sulfitlösung wird in die Anlage zur Ausführung unseres Verfahrens zurückgeführt, um Schwefeldioxydgas aus den Verbrennungsgasen zu absorbieren und saures Sulfit mittels herkömmlicher Vorrichtungen zu bilden.

Um die wirtschaftlich wertvollen Ausführungen unseres vorstehend beschriebenen Verfahrens zu erhalten und im besonderen das Natriumaluminat-Absorptionsträgermaterial zu erhalten, wird ein molares Verhältnis von Na₂O zu Al₂Oo von etwa 1:1 bis 2i1 verwendet. Dieses Verhältnis kann unter Umständen, ^ falls erforderlich, auf etwa 3:1 erhöht werden. Bei jedem benutzten Verhältnis ist es jedoch wichtig, das anwesende Aluminiumoxyd oder Tonerde mit dem Natrium in einem solchen Ausmaß umzusetzen, daß die übliche Bildung von Natriumsulfid und die Bildung einer klebrigen oder geschmolzenen Schmelze vermieden wird.

Als verdeutlichendes, aber nicht beschränkendes Beispiel des Verfahrens unserer Erfindung wird dieses in der beigefügten Zeichnung als Fließschema dargestellt und mit den dargestellten Vorrichtungen in folgender Weise ausgeführt:

Verdünnte Abfallauge auf der Basis einer natriumhaltigen Sulfitlauge wird in Mehrfachverdampfern 1 eingeengt. Die konzentrierte Lauge wird durch die Leitung 2 zu 3inem kontinuierlichen Mischer 3 geführt, wo diese intensiv mit rückgeführtem Aluminiumhydroxyd-Hydrat aus der Leitung 4 und mit rückgeführter pulverisierter Natriumaluminatofenasche aus der Leitung 5 vermischt wird. Von der Mischstufe wird das Gemisch in Form von einzelnen Stücken durch eine Rohrleitung 6 zu einem Ofen 7 transportiert, z.B. in einen Rotationsofen, wo das stückige Gemisch verbrannt wird, um die organische Phase und den Schwefelgehalt in SO₂ und CO₂ zu vergasen, Wasserdampf zu erhalten und den Natriumgehalt mit dem Aluminiumoxyd umzusetzen, um Natriumaluminat zu bilden.

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Das Natriumaluminatprodukt tritt in Form einer ungeschmolzenen Asche aus dem Ofen durch die Leitung Ö aus, in der sein Strömen in zwei Teile unterteilt wird, wobei eine geeignete Menge der Asche durch die Leitung 9 zu einem Pulverisiergerät 10 und dann zurück zum Mischer 3 geführt wird. Der zurückbleibende Teil der Asche wird durch die Leitung 11 zu einem Lösebehälter %Z geführt; Wasser wird durch die Leitung 13 in die Lösebehälter 12 eingeleitet₄ um die Natriumalurainatasche aufzulösen. Die erhaltene Lösung wird mit ihren Spuren an unlöslichen Verunreinigungen durch die Leitung 14 zu einem Klärgerät 15 geführt, wo die unlöslichen Bestandteile entfernt werden.

Die geklärte Natriumaluminatlösung wird durch die Leitung 1Ö zu dem Reaktor 17 geführt. Im Reaktor wird die Natriumaluminatlösung mit NaHSOo von der Leitung 1Ö angesäuert, um Na₂SO, zu bilden und Aluminiurahydroxyd oder Hydrat auszufällen. Der Reaktionsbrei wird durch die Leitung 19 zu einem kontinuierlichen Filter 20 geführt, wo das hydratisier.te Aluminiuraoxyd entfernt, gewaschen und durch die Leitung 4 zurückgeführt wird. Ein Teil des NagSQo-Filtrats wird durch die Leitung 21 zum Absorptionsturm 22 geführt» Der verbleibende Teil der Na₂S0,-L8sung wird zu der Aufschlußanlage zur Wiederverwendung durch die Leitung 23 geführt·

Die Verbrennungsgase vom Ofen 7, welche SO₂, GO₂, inertes. Gas und Wasserdampf enthalten, werden durch die Leitung 24 zu einegi Zyklonabscheider 25 geführt, um mitgeführte Ofenaeche zu dem Löser oder Mischer zurückeuführen. Der gereinigte Gasstrom vom Zyklon strömt durch die Leitung 26 in den Abfallerhitungsboiler 27, wo Hitze ausgetauscht wird, um Dampf für die Verdampfer zu erzeugen. Die verbleibenden Gase mit einem SQ₂-Gehalt gehen durch die Leitung 2Ö in den Absorptionsturm 22. Im Absorptionsturm reagiert das SO₂ mit der Na₂SO«-Lösung von der Leitung 21, um NaHSO, für die Ansäuerungsreaktion im Reaktor 17 zu bilden.

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Claims (4)

1. Patentansprüche:

   Verfahren zur Behandlung von Abfallaugen aus einem Soda-Basis Aufschlußverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß die ' Lauge mit Aluminiumoxyd, Tonerde-Hydrat oder Aluminiumhydroxyd versetzt wird, um den Natriumgehalt in Natrium- · · aluminat zu überführen und dabei ausreichende Mengen Natriumaluminat zu bilden, um eine feste stückige Masse zu erhalten und diese bei einer Temperatur unter dem Schmelzpunkt des Natriumaluminats zu verbrennen, wobei das Schmelzen der Masse vermieden wird und ein ^eil des Natriumaluminat es rückgeführt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsstufe bei Temperaturen zwischen etwa 530° C bis 1093° G durchgeführt wird,
3. 3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Natriumaluminat mit einem Molarverhältnis von Na20 zu AlgO« von etwa 1 ii bis 2:1 gebildet wird·
4. 4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3j dadurch gekennzeichnet, daß die Ablauge bis zu einem Feststoff anteil- von etwa 25 bis 70$ vor der Vermischung mit Aluminiumoxyd, Tonerde-Hydrat, Aluminiumhydroxyd oder Natriumaluminat eingeengt wird,

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