DE2123201B2 - Verfahren zur behandlung von abfallauge aus der zellstoffherstellung - Google Patents

Description

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

In der DT-PS 96 467 ist ein Verfahren zur Regenerierung der Alkalien aus den Ablaugen der Sulfit- und SuI-fat Zellstoffabrikation mittels Tonerde oder tonerdehaltiger Materialien (z. B. Bauxit) beschrieben, wobei den Ablaugen neben der Tonerde ein dem Schwefelgehalt der Laugen entsprechender Zusatz von Kalk u. dgl. gegeben wird. Nachteilig ist, daß die behandelten Ablaugen beim Eindampfen klebrige Massen ergeben, die beim Calcinieren verklumpen. Be. der Aufarbe.tung des Calcinats durch Wasserbehandlung verbleiben die Schwefelverbindungen im Rückstand und die Lösung enthält das Natriumaluminat. Beim Verfahren der vorliegenden Erfindung werden keine Calciumverbindungen als Zusätze verwendet und außerdem fallen hierbei keine klebrigen Massen bzw. Klumpen an.

Außerdem zeichnet sich das Verfahren der vorliegenden Erfindung dadurch aus, daß es in technisch fortschrittlicher Weise gestattet, aus der Abfallauge sowohl die Schwefelverbindungen in Form von gasförmigem SO2 als auch die Natriumverbindungen in Form von Natriumaluminat wiederzugewinnen.

Gemäß dieser Erfindung wurde gefunden, daß Ablaugenbehandlungsverfahren, die normalerweise die Verwendung von teuren Auskleidungen oder Glasoberflächen erfordern, wobei die Überführung des Natriums und des Schwefelgehaltes in eine Schmelze 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 Aluminiumoxid oder Tonerde-Hydrat in einem Verbrennungsverfahren umsetzt, um Natriumaluminat zu bilden und dabei genügende Mengen Natriumaluminat erhält, um die Ablauge einschließlich organischer Anteile und Wasser in einer festen stückigen nicht k'lebrigen Form zu erhalten. Diese Form wird während des Trocknens und der Verbrennung bei Tetnperaturen unterhalb des Schmelzpunktes des Aluminats bei etwa 1649°C beibehalten.

Das Natriumaluminat verhindert die übliche Überführung der Ablauge mit organischen Feststoffen in eine 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 Abiaugefestanteile zu einer klebrigen oder flüssigen Schmelze gemäß dem Verfahren, welches in der USA.-Patentschrift 30 61 408 beschrieben ist, verarbeitet. Hierin wird vorgeschlagen, der Ablauge ein an Siliziumdioxid und Aluminiumhydroxid reiches Reaktionsmittel zuzusetzen, um eine Schmelze herzustellen. Jedoch wird weder in dieser Patentschrift noch in einer anderen Veröffentlichung die richtige Feststellung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben, daß unter Verwendung von genügenden Mengen Natriumaluminat die Ausgangsablaugenmasse in Form von nicht klebrigen einzelnen Teilchen oder Stücken zu erhallen 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

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endgültigen Natriumaluminatasche aufrechterhalten. Hierdurch wird die Aschengewinnung wesentlich vereinfacht und der Staubanfall sehr verringert.
. In unserem Verfahren wurden Oberflächen der Reaktionsteilnehmer geröstet oder erhitzt auf eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Aluminats und die Arbeitsweise kann zufriedenstellend in solchen einfachen Vorrichtungen wie einem Mehrkammerofen oder Rotationsofen ausgeführt werden. Tatsächlich kann jede Type eines Ofens für das Verfahren dieser Erfindung Verwendung finden, die zum Verbrennen brennbarer Stoffe bestimmt ist und mit einem Aschesammler ausgerüstet ist, wie mit Kohle oder Holz befeuerte Kessel, Flüssigbettröster, Veraschungsöfen u.dgl.

Auch besteht in unserem Verfahren der Teil der Ofenasche, die wieder zurückgeführt wird, größtenteils aus Natriumaluminat, das als e^;nzigartiger und überraschend wirksamer Absorpüonsträger wirkt, wenn es mit der Abfallauge vermischt wird. Dieser Träger bildet dichte, nicht blockende Teilchen, die in 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 Aluminiumoxid oder Tonerde-Hydrat, um es mit dem Natriumgehalt der Ablauge umzusetzen, um Natriumaluminat zu bilden und unter genügender Rückführung zusätzliches Natriumalunrinat 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 Bereich von 816 bis 1093⁰C 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 Aluminiumhydroxid oder als sein Hydrat auszufallen und läßt das Natrium als normales Sulfit zurück. Das hydratisierte Aluminiumhydroxid und andere unlösliche Anteile werden abgetrennt und mit mehr Speiselauge vermischt. Die Sulfitlösung wird zurückgeführt zur Ver-Wendung 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 Teil der normalen Sulfitlösung wird in die Anlage zur Ausführung unseres Verfahrens zurückgeführt, um Schwefeldioxidgas 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-Absorptionsirägermaterial zu erhalten, wird ein molares Verhältnis von Na2O zu AbOj von etwa 1:1 bis 2 : 1 verwendet. Dieses Verhältnis kann unter Umständen, falls crforderlich, auf etwa 3 : 1 erhöht werden. Bei jedem benutzten Verhältnis ist es jedoch wichtig, das anwesende Aluminiumoxid oder Tonerde mit dem Natrium in einem solchen Ausmaß umzusetzen, daß die übliche Bildung von Natriumsulfid und die Bildung einer klebrigen Schmelze vermieden wird.

Als verdeutlichendes Beispiel des Verfahrens unserer Erfindung wird dieses in der 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 einem kontinuierlichen Mischer 3 geführt, wo diese intensiv mit rückgeführtem Aluminiumhydroxid-Hydrat aus der Leitung 4 und mit rückgeführter pulverisierter Natriunialuminatofenasche 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 Rotatiofisofen, wo das stückige Gemisch verbrannt wird, um die organische Phase und den Schwefelgehalt in SO und CO2 zu vergasen, Wasserdampf zu erhalten und den Natriumgehalt mit dem Aluminiumoxid umzusetzen, um Natriumaluminat zu bilden.

Das Natriumaluminatprodukt tritt in Form einer ungeschmolzenen Asche aus dem Ofen durch die Leitung 8 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 dei Asche wird durch die Leitung 11 zu einem Lösebehälter 12 geführt; Wasser wird durch die Leitung 13 in die Lösebehälter 12 eingeleitet, um die Natriumaluminatasche 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 16 zu dem Reaktor 17 geführt. Im Reaktor wird die Natriumaluminatlösung mit NaHSOj von der Leitung 18 angesäuert, um Na>SO3 zu bilden und Aluminiumhydroxid oder Hydrat auszufällen. Der Reaktionsbrei wird durch die Leitung 19 zu einem kontinuierlichen Filter 20 geführt, wo das hydratisierte Aluminiumoxid entfernt, gewaschen und durch die Leitung 4 zurückgeführt wird. Ein Teil des Na2SO3-Filtrats wird durch die Leitung 21 zum Absorptionssturm 22 geführt. Der verbleibende Teil der Na2SO3-Lösung wird zu der Aufschlußanlage zur Wiederverwendung durch die Leitung 23 geführt.

Die Verbrennungsgase vom Ofen 7, welche SO2. CO2, inertes Gas und Wasserdampf enthalten, werden durch die Leitung 24 zu einem Zyklonabscheider 25 geführt, um mitgeführte Ofenasche zu dem Löser oder Mischer zurückzuführen. Der gereinigle Gasstrom vom Zyklon strömt durch die Leitung 26 in den Abfallerhitzungsboiler 27, wo Hitze ausgetauscht wird, um Dampf für die Verdampfer zu erzeugen. Die verbleibenden Gase mit einem SO2-Gehalt gehen durch die Leitung 28 in den Absorptionsturm 22. Im Absorptionsturm reagiert das SO2 mit der Na2SOi-Lösung von der Leitung 21, um NaHSOi für die Ansäuerungsreaktion im Reaktor 17 zu bilden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Behandlung von Ablaugen aus einem alkalischen Natronaufschlußverfahren für Zellstoff, wobei aluminiumhydroxidhaltiges Material in einer solchen Menge zugesetzt wird, daß aus dem Natriumgehalt Natriumaluminat gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die konzentrierte Lauge mit Aluminiumoxid, Tonerdehydrat oder Aluminiumhydroxid und rückgeführter Natriumaluminatasche als trockenem Absorptionsträger für die Ablauge zu einem festen, stückigen Reakiionsgemisch vermischt wird, welches bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Natriamaluminats verbrannt wird, wobei ein Teil der Natriumaluminatasche zur Ausbildung der stückigen Masse zurückgeführt wird und der Rest der Natriumaluminatasche in Wasser gelöst wird und mit Saurer Natriumsulfitlösung, welche durch Absorption des bei d^r Verbrennung abgegebenen SO2 in einer Natriumsulfitlösung erhalten wurde, so zusammengebracht wird, daß der Aluminiumgehalt als Aluminiumoxid, Tonerdehydrat oder Aluminiumhydroxid wiedergewonnen wird und die Natriumsulfitlösung, welche dabei erhalten wird, zur Absorption von weiterem SO2 zurückgeführt oder aber in das Soda-Basis-Aufschlußverfahren zurückgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsstufe bei Temperatüren zwischen 538 und 1093⁰C durchgeführt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Natriumaluminat mit einem Molverhältnis von Na2Ü zu AI2O3 von etwa 1 :1 bis 2 :1 gebildet wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablauge zu einem Feststoffanteil von 25 bis 70% vor der Vermischung mit Aluminiumoxid, Tonerdehydrat, Aluminiumhydroxid oder Natriumaluminat eingeengt wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß diese aus Mehrfachverdampfern (1) für verdünnte Abfallauge auf der Basis einer natriumhaltigen Sulfitlauge, einem kontinuierlichen Mischer (3) zur Vermischung der konzentrierten Lauge mit rückgeführtem Aluminiumhydroxid-Hydrat und rückgeführter pulvrisierter Natriumaluminatofenasche zur Bildung eines stückigen Gemisches, einem Ofen (7), einem Pulverisiergerät für die stückige Ofenasche, einem Lösebehälter (12), einem Klärapparat (15), einem Reaktor (17), einem kontinuierlichen Filter (20), einem Absorptionsturm (22), einem Zyklonabscheider (25) für die Verbrennungsgase vom Ofen (7) und einem Abhitzeboiler (27) besteht.