DE2818320B2

DE2818320B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Holzhackschnitzeln

Info

Publication number: DE2818320B2
Application number: DE2818320A
Authority: DE
Inventors: Jonas Arne Ingvar Domsjoe Lindahl (Schweden)
Original assignee: MO OCH DOMSJOE OERNSKOELDSVIK (SCHWEDEN) AB
Current assignee: MO OCH DOMSJOE OERNSKOELDSVIK (SCHWEDEN) AB
Priority date: 1977-05-02
Filing date: 1978-04-26
Publication date: 1978-12-21
Also published as: NZ187004A; US4599138A; SE416481B; FR2389712B1; DE2818320A1; NO150806B; BR7802733A; SE7705073L; NO781509L; FR2389712A1; FI66925C; JPS53139801A; FI781289A; FI66925B; NO150806C; AU498867B1; JPS6231110B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Holzhackschnitzeln zwecks Entfernung von Schwermetallen und Harz aus dem Holzmaterial sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei der Herstellung von Stoff auf chemischem und/oder mechanischem Weg aus Lignozellulosemate rial, ζ. B. Holzhackschnitzeln, wirkt sich der Gehalt des Holzes an Schwermetallen, wie Fe, Mn und Cu auf den Herstellungsprozeß störend aus. Bei den erhöhten Temperaturen, die bei der Delignifierung, Defibrierung (Zerfaserung) und Raffinierung (Mahlung) angewendet werden, bewirkt die Anwesenheit von Schwcrmetallen den Abbau des Zellulosematerials sowie herabgesetzte Helligkeit und Festigkeit. Weiters wird der Zerfall von Peroxidbleichmitteln beschleunigt, und die Schwerme-IaIIe bilden mit Ligninkomponenten farbige Komplexe, Um diesen Nachteilen entgegenzuwirken ist es bekannt, dem Zellulosematerial Komplexbildner, wie Diäthylentriaminpentaessigsäure (DTPA), Äthylendiamintetraessigsäure (EDTA), Nitrilotriessigsäure (NTA), Magnesiumkomplexe und Phosphate zuzusetzen, welche Komplexbildner die Schwermetalle auffangen und zum größten Teil aus dem Zellulosematerial abgeschieden

werden können, indem sie in die im HerstellungsprozeB zirkulierenden Wasserlösungen übergehen. So beschreibt beispielsweise die amerikanische Patentschrift 30 23 140 eine Methode zur Herstellung von Hackschnitzelraffinatorstoff in mehreren Stufen, wobei Komplexbildner und Peroxidbleichmittel in einer oder mehreren der Mahlstufen zugesetzt werden. Der Zusatz von Komplexbildnern zum Lignozellulosematerial bringt jedoch oft den Nachteil mit sich, daß man stark verdünnte I ösungen von Komplexbildner:» erhält, die schwierig zu zerstören sind, beispielsweise durch biologische Reinigung vor dem Auslaß zum Rezipienteiv, was für sämtliche Stoffherstellungsmethoden gilt.

Die vorliegende Erfindung bezweckt die Beseitigung der obengenannten Nachteile. Demgemäß betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Behandlung von Holzhackschnitzeln zwecks Entfernung von Schwermetallen und Harz vor einer nachfolgenden Delignifierungs- oder Defibrierungsbehandlung, wobei die Hackschnitzel gewaschen, komprimiert, mit eventuellen Delignifierungschemikalien imprägniert und vor der Delignifierungs- und/oder Defibrierungsbehandlung erwärmt werden. Kennzeichnend für die Erfindung ist, daß die Hackschnitzel nach der Komprimierung mit einer Lösung imprägniert werden, die Komplexbildner sowie Alkali und ein Mittel zur Reduktion von Schwermetallionen enthält, und daß die genannte Lösung vom erwärmten Hackschnitzelmaterial vor der Delignifierungs- oder Defibrierungsbehandlung abgetrennt wird

Bei Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung ist es ferner besonders vorteilhaft, die Alkalimenge in der Imprägnierungslösung so zu regeln, daß der pH-Wert der ausgepreßten und abgetrennten Flüssigkeit im Bereich zwischen 4,0—9,5, vorzugsweise 5,0—7,5, zu liegen kommt, und daß die Menge an Komplexbildnern in der Imprägnierungslösung mindestens 0,05% des Trockengewichtes der Holzhackschnitzel beträgt.

Besonders vorteilhaft ist auch, wenn in der Imprägnierungslösung als Reduktionsmittel für Schwermetallionen SO₁ angewendet wird und die Menge an SO₂ dabei maximal 3% des Trockengewichtes der Holzhackschnitzel beträgt.

Nach der Imprägnierung werden die Holzhackschnitzel gemäß der Erfindung zweckmäßigerweise in einem geschlossenen Reaktionsgefäß auf eine Temperatur von mindestens 5O⁰C und höchstens 57O°C während einer Zeit von 1 —60 Minuten erwärmt, worauf das erwärmte Hackschnitzelmaterial auf einen Trockengehalt von wenigstens 40% ausgepreßt wird, wobei die ausgepreßte Imprägiiierungsfliijsigkeit kontinuierlich abgeführt wird. Die dabei ausgepreßte Flüssigkeit enthält u. a. komplexgebundene Schwermetallionen, Harze und andere Extraklivstoffe, jedoch kein freies SO2, vorausgesetzt, daß der Zusatz an SO2 zur Imprägnierungslösung in Übereinstimmung mit dem Erfindungsverfahren optimiert worden ist.

Nach der Pressung auf einen Trockengehalt von wenigstens 40% kann das Hackschnitzelmaterial mit Vorteil in einem Druckgefäß (Kocher) bei einer Temperatur zwischen 20°C und 180⁰C während eines Zeitraumes von 1 — 15 Minuten, vorzugsweise 2—5 Minuten, mit Dampf und/oder Druckluft behandelt werden, bevor es zur Defibrierung und Raffinierung in einer Scheibenmühle oder in einem Schraubendefibrator weitertransportiert wird. Wenn zur Druckbeaufschlagung des Druckgefäßes lediglich Druckluft angewendet wird, kann 'ne Defibrierung' bei niedrigerer Temperatur durchgeführt werden, als dies bei Anwendung von Dampf möglich ist.

Alternativ können die auf eine Trockenheit von

wenigstens 40% ausgepreßten Holzhackschnitzel auch

-, direkt defibriert werden, ohne der obenerwähnten Behandlung im Druckgefäß unterworfen worden zu sein, was sich in gewissen Fällen als vorteilhaft erwiesen hat.

Nachdem die Holzhackschnitzel auf einen Trocken-

Ki gehalt von wenigstens 40% ausgepreßt worden sind und gleichzeitig die ausgepreßte Imprägnierungsflüssigkeit entfernt worden ist, können sie auf an sich bekannte Weise mit geeigneter Kochflüssigkeit, wie beispielsweise saure Sulfitkochsäure, Bisulfit- oder Sulfitkochsäure, Weißlauge für Sulfatkochung oder Natriumhydroxid zur Sauerstoffdelignifierung imprägniert oder gekocht werden. Die nach der Erfindung behandelten Holzhackschnitzeln können also mit anderen Worten nach jeder bekannten Technik gekocht werden.

.>(i Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ■./ird das im Druckgefäß mit Dampf und/oder Drucklu·; behandelte Material gleichzeitig mit der Defibrierungsbehandlung in einer Scheibenmühle gebleicht. Hierbei wird in der Scheiben-

r, mühle Bleichmittel zweckmäßigerweise auf solche Weise zugesetzt, daß dessen Vermischung mit dem Fasermaterial im Bereich des Umfanges der Mahlscheiben und mindestens in einem Abstand von deren Zentrum entsprechend Vj des Mahlscheibenradius

»ι erfolgt. Das Bleichmittel kann aus sogenannten ligninerhaltenden Bleichchemikalien bestehen, wie beispielsweise Peroxide in irgendeiner Form. Besonders zweckmäßig ist es, Wasserstoffperoxid zusammen mit Natriumhydroxid, Natriumsilikat und gegebenenfalls

η Magnesiumsulfat anzuwenden. Wenn Natriumsilikat zur Anwendung kommt, ist es besonders zweckmäßig, dieses beim Umfang der Mahlscheiben oder in einem Abstand von höchstens 200 mm von deren Umfang separat zuzuführen und die übrigen Blcichchemikalien

■in im Zentrum der Mahlscheiben oder im Abstand vom Zentrum entsprechend maximal 'Aides Mahlscheibenra-■jius zuzuführen. Hierdurch wird die eventuelle Bildung von harten Silikatbelägen auf der Oberfläche der Mahlscheiben begrenzt.

r, Bei Anwendung der vorliegenden Erfindung werden die eingangs erwähnten Nachteile, die mit bekannten Techniken verbunden sind, in hohem Grad reduziert. Ein besonderer Vorteil, der mit der vorliegenden Erfindung erreicht wird, besteht darin, daß das Volumen

1(1 der Komplexbildner und Extraktivstoffe enthaltenden Flüssigkeit wesentlich reduziert wird, was niedrigere Kosten für Umweltschutzmaßnahmen bedeutet. Ein weiterer Vorteil ist, daß man bei Bleichung von mechanischem und chemomechanischem Stoff kein

Vi Kapital in eine besondere Bleicherei zu investieren braucht. Die Anwendung der vorliegenden Erfindung ermöglicht weiter die Herstellung eines hellen und starken Stoffes bei niedrigerem Energieverbrauch als dies mit bereits bekannten Verfahren möglich gewesen

mi ist. Der hergeuellte Stoff hat sich außerdem bei der Papierherstellung als äußerst gut verarbeitbar erwiesen, u. z. in Form einer guten Entwässerung, guten Bogenformation und guten Oberfläjhengleichmäßigkeit. Die Vorteile hinsichtlich Helligkeit, Festigkeit und

hi Energieverbrauch durch die nach der Erfindung vorgenommenen Maßnahmen sind außerdem ühe:.aschend.
Zweckmäßige Chemikalien für die Imprägnierungslö-

sung nach der vorliegenden Krfindung sind Reduktionsmittel vom Typ Bisulfit und/oder Sulfit sowie Alkali, wie beispielsweise Natrium- oder Kaliumhydroxid. Auch Reduktionsmittel wie Natrium- oder Zinkditionit, Borhydrid, Tioglykolsäure, Äthanolamin und Hydroxylamin können angewendet werden. Zweckmäßige Komplexbildner sind DTPA, EDTA und NTA sowie Magnesiumsalzkomplexe und Phosphate. Auch Natriumglukonat, Natriumheptonat oder heterozyklische Amine, wie beispielsweise Dipicolylamin (DPA) können als Komplexbildner angewendet werden.

Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Die wesentliche Funktion der Vorrichtung geht aus der Figur sowie der Beschreibung in Beispiel I hervor.

Die Beschreibung wird durch folgende Ausführungsbeispiele erläutert.

Beispiel 1

In einer Versuchsanlage, die in Fig. I schematisch dargestellt ist, wurden Fichtenknüppel zu Hackschnitzeln gehackt, deren mittlere Länge ca. 25 mm, mittlere Breite ca. 20 mm und mittlere Dicke ca. 3 mm betrug. Die Hackschnitzel wurden in einem Hackschnitzelwäscher 1 mit Wasser bei ca. 85°C gewaschen. Nach dem Hackschnitzelwäscher 1 wurden die Schnitzel zu einem Hackschnitzelbunker 2 transportiert, dessen unteres Ende mit einem Schneckenförderer 3 verbunden ist. Der Schneckenförderer 3 kann mit einer kontinuierlich arbeitenden Schneckenpresse verglichen werden. Beim Durchgang der Hackschnitzel durch den Schneckenförderer 3 werden die Hackschnitzel komprimiert, so daß der Überschuß an Flüssigkeit durch Perforierungen und das Rohr 4 des Schneckenförderers ausgepreßt wird. Die Austrittsseite des Schneckenförderers steht mit einem vertikalen Imprägnierungsgefäß 5 mit zwei Schnecken 6 zum Transport der Hackschnitzel in Verbindung. Beim Versuch wurden durch eine Leitung 7 in das Imprägnierungsgefäß 0.2% DTPA, 1% NaHSO₃ und 0,5% NaOH zugesetzt. Die Chemikalien sind als 100%ig gerechnet, und die jeweilige Dosierung ist in Prozent vom absolut trockenen Holz angegeben. Bei der Expansion der Hackschnitzel im Imprägnierungsgefäß absorbierte jedes Kilogramm trocken gedachte Hackschnitzel ca. 1 Liter Lösung. Weiter folgten ca. 0,3 Liter Imprägnierungsfiüssigkeit an der Oberfläche der Holzhackschnitzeln mit. Die Konzentrationen (g/l) der angegebenen Chemikalien in den Lösungen waren auf solche Weise angepaßt, daß die oben angegebenen Gehalte von den Hackschnitzeln absorbiert wurden. Die imprägnierten Hackschnitzel wurden darauf in ein Reaktionsgefäß 8 überführt, in dem die Temperatur bei ca. 90^cC gehalten wurde, u. z. mit Hilfe eines Dampfmantels 22. Nach 10 Minuten wurden die behandelten Hackschnitzel zu einem weiteren Schnekkenförderer 9 geführt der zu einem Druckgefäß 11 hin einen trichterförmig ausgebildeten Auslaß aufweist und dessen Förderschnecke eine zum genannten Auslaß hin zunehmende Steigung aufweist, so daß ein gegen den Überdruck im Druckgefäß 11 abdichtender Pfropfen aus Hackschnitzelmaterial gebildet wird. Weiter ist der Schneckenförderer 9 mit einem konisch ausgebildeten, mit Hilfe eines Hydraulikzylinders 21 durckbelasteten Stempel zur Abdichtung und Zusammenpressung des Hackschnitzelmaterials versehen. Beim Durchgang durch den Schneckenförderer 9 wurden ca. Um³ Flüssigkeit pro Tonne Hackschnitzel ausgepreßt, welche Flüssigkeit durch die Leitung 10 abgeführt wurde. Die Flüssigkeit enthielt Produkte, die be Reaktionen zwischen zugesetzten Chemikalien und organischen und anorganischen Substanzen des Holze« gebildet wurden. Vor allem wurden komplexgebundenc ~> Schwermctallionen ausgepreßt, was auch deutlich au! nachstehendem Vergleich (Tabelle I) zwischen nach der Erfindung behandelten Hackschnitzeln und überhaupt nicht behandelten Hackschnitzeln hervorgeht. Die durch die Leitung 10 austretende Flüssigkeit hatte einer in pH-Wert von 7,9, und es konnte keinerlei Gehalt ar freiem Schwefeldioxid festgestellt werden.

Tabelle

(ichult ;in Metallen in
Fichtenholz

Nicht Behandelt

behandelt nach der
I rfiiiduni;

Ie, gem. SCAN-C 13 : 62
(mg/kg)

Mn, gem. SCAN-C 14 : 62
r. (mg/kg)

Cu, gem. SCAN-C 12 : 62
(mg/kg)

120

77 2

58 32

in Wie ersichtlich, resultierte die Behandlung nach der Erfindung in einer starken Reduktion des Schwermetallgehaltes in den Hackschnitzeln. Restliche Schwermetallionen in den Hackschnitzeln warer außerdem komplexgebunden. Der Auslaß des Schnek-

Γι kenförderers 9 ist wie obenerwähnt mit dem Druckgefäß 11 verbunden, in welchem die Hackschnitzel mil gesättigtem Dampf 12 bis 95"C während ca. 3 Minuter erwärmt wurden. Zur Regelung der Temperatur wurde durch eine Leitung 19 Druckluft zugesetzt. Im Boden

in des Druckgefäßes sind Transportschnecken 13 angeordnet, welche die Hackschnitzel zum Zentrum des Mahlgehäuses einer Scheibenmühle 14 transportieren In der Scheibenmühle 14 wurden die Hackschnitzel defibriert und gemahlen, so daß einzelne Fasern

■r> erhalten wurden. In einem Abstand vom Zentrum der Scheiben, der dem halben Radius entspricht, wurden über eine Leitung 15 Bleichchemikalien zugesetzt, welche aus 3% H₂O₂, 5% Na₂SiO₃ (42° Be), 0,03% MgSO* sowie 1% NaOH bestanden. Die Mengen

-,<> entsprechen Prozenten des trocken gedachten Stoffes. Der Energieverbrauch bei der Defibrierung wurdp mit 0,8 MWh pro Tonne fertigem Stoff gemessen. Zur weiteren Bearbeitung des Stoffes wurde dieser in einer zweiten Scheibenmühle 16 behandelt. In dieser Stufe wurden 0,6MWh pro Tonne Stoff verbraucht Der gemahlene Stoff wurde eine Stufe in einem Drucksieb 17 und zwei Stufen in einem Wirbelreiniger 18 (Hydrozyklone) gesiebt Der fertige Stoff wurde im Hinblick auf Helligkeit Metallgehalt und Papiereigen-

M) schäften getestet Die Ergebnisse wurden in Tabelle 2 zusammengestellt die nach Beispiel 4 angeführt ist

Beispiel 2 Thermomechanischer Stoff wurde nach bekannter

b5 Technik in einer modifizierten Anlage hergestellt, die im wesentlichen die gleiche Ausführung wie nach F i g. 1

hatte. Bei diesen Versuchen wurde das gleiche

Hackschnitzelsortiment wie bei Beispiel 1 angewendet

Nach dem Haekschnitzelwiischer I wurden die Hack schnitzel dem Reaktionsgefäß 8 mittels des Schneckenförderers 9 zugeführt. Die I lackschnitzcl wurden darauf auf die gleiche Weise wie bei Beispiel I bearbeitet, jedoch mit der Ausnahme, daß keine Bleichchemikalien in der ersten Dcfibricrungs- und Mahlstufc 14 zugesetzt wurden. Weiter wurde bei der Vorwärmung der Hackschnitzel auf I25T während 3 Minuten im Druckgefäß 11 lediglich Dampf 12 angewendet.

Energieverbrauch und Analysenresultate wurden in Tabelle 2 zusammengestellt.

Beispiel 3

Bei einem modifizierten Verfahren nach der Erfindung wurden die Hackschnitzel vor dem Schneckenförderer 3 zum Schnitzclbunkcr 2 transportiert. Die Hackschnitzel wurden darauf auf gleiche Weise wie bei Beispiel 1 behandelt, jedoch mit der Ausnahme, daß lediglich 0,5% NaOH über die Leitung 7 im Imprägnicrungsgefäß 5 zugesetzt wurden.

Die Resultate wurden in Tabelle 2 zusammengestellt.

Beispiel 4

Bei einem weiteren modifizierten Verfahren nach der Erfindung wurde der Versuch nach Beispiel 3 kopien, jedoch mit der Ausnahme, daß außer 0,5% NaOH auch 1% Bisulfit über die Leitung 7 im Imprägnierungsgefäß 5 zugesetzt wurden.

Die Resultate wurden in nachstehender Tabelle 2 zusammengestellt.

Tabelle 2

Versuelisresultate von Beispiel I

Energieverbrauch (MWh/t)

Stufe I

Stufe 2

Ercen.ss gem. CSE (ml)
Splittergehalt, ungesiebter Stoff ("..) gem. Sommervillc (Schlitzbrcite 0.15 mm) Helligkeit (%) gem. SCAN-C I : 62 Extraktgchalt (DKM "/;.) gem. SCAN-C 7 : 62

Zugindex (kNm/kg)

Reibindex (Nm/kg)

Lichtstreuungskoenizicnt (m/kg) Eisen (Ee) (mg/kg) gem. SCAN-C 13 : 62 Mangan (Mn) (mg/kg)

lieispiel Nr.	2	.1	4	0,8 0,6
1	Thermomcch. Stoff gem. hck. Technik		Modifiziertes Verfahren gem. Erfindung mit NaOI! NaOII + Bisulfit	290
lievor/uyles Verfall rc η μοηι. Ε! rf.	1,1 0.7	0.9 0.7	0,30
0.8 0.6	275	305	73
300	0.65	0.43	0,60
0.30	60	72	41
76	1,20	0.68	9,8
0,55	30	39	59
42	7.0	9,5	56
10.0	60	59	43
58	101	89
37	69	61
18

Auf Basis der erhaltenen Werte kann festgestellt werden, daß der Energieverbrauch überraschenderweise bei Vorbehandlung mit Alkali, Bisulfit und Komplexbildnern gegenüber der Herstellung von gewöhnlichem thermomechanischem Stoff (Beispiel 2) um ca. 22% reduziert worden ist. Ferner kann festgestellt werden, daß die papiertechnischen Eigenschaften der Stoffe wesentlich verbessert worden sind. Die Wirkung der Vorbehandlung mit Komplexbildnern geht besonders deutlich bei einem Vergleich der Helligkeiten der Stoffe hervor. Der Zusatz an Komplexbildnern hat somit die Heiligkeit im Vergleich mit Zusatz von lediglich NaOH und NaHSO₃ um drei Einheiten erhöht Besonders überraschend ist der niedrige Extraktgehalt, der bei Behandlung der Hackschnitzel gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten wird. Das Verfahren ist somit besonders wertvoll zur Herstellung von Stoffen, die für absorbierende Produkte, wie beispielsweise Weichpapier und aufgelockerten Zellstoff angewendet werden sollen. Die Flüssigkeit nach der Imprägnierung kann auf übliche Weise rückgewonnen werden oder es können auch ausgelöste Extraktivstoffe auf gleiche Weise wie bei der Kiefernölgewinnung ausgenützt werden.

Beispiel 5

Um auch die Resultate mit gebleichtem thermomechanischem Stoff zu vergleichen, wurde der in Beispiel 2 beschriebene Versuch wiederholt. Hierbei wurden sowohl Bleichchemikalien als auch Komplexbildner in der Mahlstufe 16 zugesetzt. Die Ergebnisse des Vergleiches sind nachstehend angeführt, wobei auch die bei der Herstellung von Stoff nach einer bevorzugten Form der vorliegenden Erfindung erhaltenen Resultate angegeben wurden.

	Gemäß	Raffinator-
b0	Erfindung	gebleichter
	(Beispiel I)	thermomech.
		Stoff
.. Energieverbrauch:
"" Stufe 1 (MWh/t)	0.8	0,9
Stufe 2 (MWh/t)	0,6	0,7
Freeness, CSF (ml)	300	310

I hi isi'l/iint!	(icniiilt	K.illliiiitor-
	Ι-ιΤιικΙιιημ	.uelileichlcr
	(lieispiel I)	thumiomcch
		SlC)Il
	0,30	0,45
Splittergeha!', ungcsiebtcr
Stoff gem. Sommerville
(%) (Schlitzbrcite
0,15 mm)	76	71
Helligkeit. SCAN-C I : 62	42	37
/ugindex (kNm/kg)	10,0	9.2
Reibindex (Nm'/kg)	58	S 9
l.ichtslreiinnyskoelliyicnl

(nrVkg)

i^liSCn ii'C/ .j^nn-v. .) ι

13 : 62 (mg/kg)

Mangan (Mn) SCAN-C 18

14 : 62 (mg/kg)

49

Wie aus obigem Vergleich hervorgeht, hat sich überraschend gezeigt, daß der gemäß vorliegender Erfindung hergestellte Stoff bedeutend fester und vo. allem bedeutend heller als raffinatorgebleichter thermomechanischer Stoff wird. Es kann somit nicht nur auf den Zusatz von Bleichchemikalien in der ersten Defibrierungs- und Mahlstufe zurückzuführen sein, daß der Stoff die bei Herstellung gemäß der Erfindung erhaltene Festigkeit und Helligkeit bekam. Irgendeine sichere Erklärung für das überraschende Resultat kann derzeit nicht gegeben werden. Eine wahrscheinliche Ursache kann jedoch sein, daß die Hackschnitzel bei ihrem Durchgang durch zwei Schneckenförderer einer Art von Vordefibrierung ausgesetzt werden, was in einem festeren Stoff resultiert. Eine Erklärung für die hohe Helligkeit kann sein, daß der Zusatz an Reduktionsmitteln und Komplexbildnern in Kombination mit der Auspreswng den Zerfall des Peroxids reduziert hat, was seinerseits zu einer höheren Helligkeit des Stoffes beitrug.

Beispiel 6

Fichtensulfitstoff wurde einerseits gemäß herkömmlicher Technik und andererseits gemäß dem Verfahren nach der Erfindung hergestellt. Hierbei wurde in Zusammenhang mit dem Versuch nach Beispiel 1 von der in F i g. 1 schematisch dargestellten Anlage teils lediglich zu Hackspänen gehacktes Holz und teils Hackschnitzeln entnommen, die mit Komplexbildnern, Alkali und Bisulfit gemäß der vorliegenden Erfindung behandelt worden sind. Die so behandelten Hackschnitzel wurden durch ein Mannloch 20 des Druckgefäßes 11 entnommen. Bei der Entnahme der behandelten Hackschnitzel wurde die Dampfzuführung 12 zum Druckgefäß 11 gedrosselt

Die entnommenen Hackschnitzelpartien wurden darauf in einem Laboratoriumskocher mit 25 1 Volumen einer Sulfitkochung unterworfen. Zuerst wurden die unbehandelten Holzhackschnitzel gekocht, Kochung A, und dann jene Hackschnitzel, die nach der Erfindung behandelt worden sind, Kochung B. Für jede Kochung wurden 3 kg trocken gedachte Hackschnitzel eingewogen.

Sämtliche Hackschnitzel wurden in der Flüssigkeitsphase unter folgenden Bedingungen gekocht:

— Verhältnis Flüssigkeit (einschließlich Hol/.fcuchtigkeit)zu trockenem Holz = 4,5 : I

— Die Kochsäure wurde so zusammengesetzt, daß der Zusatz an Na;O 4% und der Zusatz an SO₂ 24% wurde, jeweils auf absolut trockenes FIoIz gerechnet.

Vor dem Zusatz von Kochsäure bei jeder Kochung wurden die Hackschnitzel mit gesättigtem Dampf unter Atmosphärendruck JO Minuten lang behandelt.

Hackschnitzel und Kochsiiiire wurden durch Umwälzung der Kochsäurc durch einen Wärmeaustauscher erwärmt. Der Kocherinhalt wurde auf diese Weise während einer Zeitperiode von 45 Minuten auf 95°C erwärmt und weiter von 95 C bis I 10"C während drei Stunden, worauf die Temperatur während einer Zeitperiode von 60 Minuten auf 145'C erhönt wurde. Die Hackschnitzel wurden sodann bei 145°C drei Stunden lang gekocht, worauf der Überdruck im Kocher schrittweise während einer Zeit von 20 Minuten auf Atmosphärendruck reduziert wurde.

Die aufgeschlossenen Hackschnitzel wurden in einem Laboratoriumssieb vom Typ Wennberg mit einer Schlitzbreite von 0,25 mm gesiebt, worauf der gesiebte Stoff in einer Zentrifuge auf einen Trockengehalt von ca. 30% entwässert sowie, vor der Trocknung während 16 Stunden bei 35°C, in kleine Stücke gerissen wurde. Die Stoffausbeute und andere Eigenschaften der Stoffe von Kochung A und B sind nachstehend angegeben.

	Koch u Iiμ Λ	Kochunu It
	gemäß	gemiil.i
	konven	l-rllndung
	tioneller
	Technik
StolTausbeute (%)	46,2	47,3
Splittergehalt (%)	0,83	0,36
Kappazahl gem. SCAN-C	6,7	5.8
1 : 59
Extraktgehalt gem.	1,33	0,61
SCAN-C 7 : 62 (DKM %)
Viskosität gem. SCAN-C	41,8	56,5
1 5 : 62 (Tappi cP)
Fe gem. SCAN-C 13 : 62	14	12
(mg/kg)
Mn gem. SCAN-C 14 : 62	8	5
(mg/kg)

« Wie aus den obigen Resultaten hervorgeht, hat die Kochung B, die gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt worden ist, in einem Stoff mit wesentlich niedrigerem Extraktgehalt und etwas niedrigerem Gehalt an Schwermetallionen resultiert. Oberraschen-

bo derweise hat die Kochung B nach der Erfindung auch eine höhere Stoffausbeute und einen niedrigeren Splittergehalt bei vergleichbaren Kappazahlen als die herkömmliche Kochungstechnik ergeben. Irgendeine sichere Erklärung für dieses überraschende Ergebnis

_b5 kann derzeit nicht gefunden werden. Eine Erklärung kann jedoch sein, daß bei der Vorbehandlung mit u. a. Alkali Natriumionen in die Hackschnitzel eingeführt werden, welche wahrscheinlich einen positiven Effekt

be'; der Kochung gehabt haben, Eine andere Erklärung kann sein, daß bei der Vorbehandlung der Hackschnitzel eine Glukomannanstabilisierung erhalten worden ist, was zur Erhöhung der Stoffausbeute beigetragen hat. Eine dritte mögliche Erklärung ist, daß die Hackschnitzel beim Durchgang durch die Schneckenförderer einer mechanischen Bearbeitung ausgesetzt worden sind, die in Rißbildungen und Bruchansätzen resultiert hat, welche sodann bei der Kochung das Eindringen der Kochsäure in die Hackschnitzelstücke erleichtert haben und dabei eine homogenere Sulfonierung ergaben, als dies bei Kochung von nicht vorbehandelten Hackschnitzeln erreicht werden kann. Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung kann somit auch mit Vorteil zur Herstellung von chemischem Stoff ausgenützt werden. Dabei ist es nicht immer notwendig, die Hackschnitzel vor der Imprägnierung gemäß vorliegender Erfindung zu waschen. Es kann ausreichend sein, die Hackschnitzel zu dämpfen und darauf der Förderschnecke 3 zuzuführen, die mit dem Imprägnierungsgeläß 5 verbunden ist. Bei kontinuierlicher Kochung kann die Imprägnierungsflüssigkeit mit komplexgebundenen Schwermctallen im wesentlichen durch Auspressung im Schneckenförderer 9 des Kochers entfernt werden.

Bei Herstellung von Hochausbeutezellstoff gemäß der Erfindung können auch weitere Komplexbildner dem Prozeß an anderen Stellen zugeführt werden, wie beispielsweise im Raffinator 14, und ferner ist die Temperatur nicht auf jene Werte begrenzt, die bei den durchgeführten Versuchen angegeben worden sind. Die Temperatur kann somit zwischen 20⁰C und 170⁰C variieren. Zur Regelung der Temperatur kann mit Vorteil Druckluft angewendet werden, wie dies im schwedischen Patent .3 18 178 beschrieben ist. Die Erfindung ist auch nicht auf den Bleichchemikalienzusatz in der ersten Defibiierungs- und Mahistufe bei der Herstellung von Hochausbeutestoffen beschränkt. Bleichchemikalien können somit auch sehr wohl in einer späteren Mahlstufe zugesetzt werden. Weiters kann die Bleichung in einer separaten Stufe durchgeführt werden, wobei die Restchemikalien in Übereinstimmung mit der schwedischen Patentschrift 3 63 650 zur ersten Defibrierungsstufe zurückgeführt werden kön-

Hicrzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

J. Verfahren zur Behandlung von Holzhackschnitzeln zwecks Entfernung von SchwermetaJlen und Harz vor einer nachfolgenden Deügnifierungs- oder Defibrierungsbehandlung, wobei die Hackschnitzel gewaschen, komprimiert, mit eventuellen Delignifierungschemikaiien imprägniert und vor der Delignifierungs- und/oder Defibrierungsbehandlung erwärmt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Hackschnitzel nach der Komprimierung mit einer Lösung imprägniert werden, die Komplexbildner sowie Alkali und ein Mittel zur Reduktion von Schwerrnetallionen enthält, und daß die genannte Lösung vom erwärmten Hackschnitzelmaterial vor der Deügnifierungs- oder Defibrierungsbehandlung abgetrennt wird.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert der ImprägnierungslöEuag durch Zusatz von Alkali so geregelt wird, daß der pH-Wert der abgeschiedenen Lösung im Bereich zwischen 4,0—9,5, vorzugsweise 5,0—7,5, zu liegen kommt
3. Verfahren nach Patentanspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an Komplexbildnern in der Imprägnierungslösur.j mindestens 0,05% des Trockengewichtes der Holzhackschnitzel beträgt.
4. Verfahren nach Patentanspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Reduktionsmittel in der Imprägnierungslösung von SO₂ gebildet wird und daß die M-.ige an SO2 maximal 3% des Trockengewichtes der Holzhackschnii'-el beträgt.
5. Verfahren nach Patentanspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das imr ägnierte Hackschnitzelmaterial auf eine Temperatur von mindestens 50 und höchstens 170⁰C während einer Zeit von 1 bis 60 Minuten erwärmt wird.
6. Verfahren nach Patentanspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das imprägnierte und erwärmte Hackschnitzelmaterial auf einen Trockengehalt von wenigstens 40% ausgepreßt wird.
7. Verfahren nach Patentanspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das gesamte über die Imprägnierungslösung zugeführte SO2 mit dem Hackschnitzelmaterial bei dessen Kontakt mit der Lösung zur Reaktion gebracht wird.
8. Verfahren nach Patentanspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das erwärmte und gepreßte Hackschnitzelmaterial in einem Druckgefäß mit Dampf und/oder Druckluft bei einer Temperatur zwischen 20°C und 180⁰C während einer Zeit von 1 bis 15 Minuten, vorzugsweise 2 bis 5 Minuten, vor der Defibrierung und Mahlung behandelt wird.
9. Verfahren nach Patentanspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Hackschnitzelmaterial nach Erwärmung und Pressung umgehend einer Defibrierungsbehandlung unterworfen wird.
10. Verfahren nach Patentanspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Defibrierungsbehandlung in einer Scheibenmühle unter gleichzeitiger Bleichung des Fasermaterials durchgeführt wird, wobei Bleichmittel auf solche Weise der Scheibenmühle zugeführt wird, daß dessen Mischung mit dem Fasermaterial im Bereich des Umfanges der Mahlscheiben oder in einem Abstand vom Zentrum der Mahlscheiben erfolgt, der mindestens ca. '/3 von deren Radius entspricht.
11. Verfahren nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleichung mit sogenanntem ligninerhaltendem Bleichmittel, vorzugsweise Wasserstoffperoxid, durchgeführt wird, wobei die Bleich- chemikalien der Scheibenmühle an zwei Stellen zugeführt werden, so daß Wasserstoffperoxid, Natriumhydroxid und gegebenenfalls Magnesiumsulfat im Zentrum der Mahlscheiben oder in einem Abstand von maximal ca. '/4 von deren Radius vom ίο Zentrum zugeführt werden, und daß Natriumsilikat der Scheibenmühle beim Umfang der Mahlscheiben oder innerhalb eines Abstandes von höchstens 200 mm von deren Umfang zugeführt wird.
12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens r> nach den Patentansprüchen 1 bis 8, umfassend einen Hackschnitzelwäscher, einen Hackschnitzelbunker, dessen Boden mit einer Schneckenpresse zur Komprimierung und Zuführung des Hackschnitzelmaterials zu einem vertikalen, innenseitig mit

2(i vertikalen Transportschnecken versehenen Imprägnierungsgefäß fest verbunden ist, ein Reaktionsgefäß, das mit einem mit Anschlußleitungen für sowohl Dampf als auch Druckluft zur Regelung von Druck und Temperatur versehenen Druckgefäß fest ver-

2't bunden ist, sowie einen am Boden angeordneten Schneckenförderer zum Transport des Hackschnitzelmaterials i'iter Druck vom Boden des Druckgefäßes zu einer Defibrierungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsgefäß (8) ausge-

iii führt ist, um unter Überdruck arbeiten zu können, und daß das genannte Reaktionsgefäß (8) bei seinem Boden mit dem Druckgefäß (II) über einen flüssigkeitsauspressenden Schneckenförderer (9) zur Abtrennung von Imprägnierungsflüssigkeit verbun-

r> den ist.
13. Vorrichtung nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssigkeitsauspressende Schneckenförderer (9) so ausgebildet ist, daß er einen gegen Überdruck im Druckgefäß (11) dichten-

4(i den Pfropfen aus Hackschnitzelinaterial bildet.