DE3045526A1

DE3045526A1 - Verfahren zur kieselsaeureentfernung aus einer pulpenlauge

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Publication number: DE3045526A1
Application number: DE19803045526
Authority: DE
Inventors: Elliot John 06880 Westport Conn. Roberts
Original assignee: Dorr Oliver Inc
Current assignee: Dorr Oliver Inc
Priority date: 1979-12-10
Filing date: 1980-12-03
Publication date: 1981-09-24
Also published as: ES8106950A1; EG14460A; GB2065188B; ES500104A0; IN154386B; GB2065188A; JPS5696983A; MX155270A; AU539450B2; ES8202081A1; ZA805709B; AU6219280A; PH17804A; ES495480A0; JPS6364559B2

Description

Verfahren zur Kieselsäureentfernung aus einer Pulpenlauge

Die Erfindung betrifft alkalische Kochverfahren für die Herstellung von Holzfaserbrei bzw. Pulpe, d.h. die Soda- und Sulfatverfahren, besonders solche, wo die verwendeten Rohmaterialien mit löslicher Kieselsäure verunreinigt sind.

Die alkalischen Holz- und Nichtholz-AufSchluß- bzw. Kochverfahren sind bekannt und bestehen in der Aufschlußbehandlung des Cellulosefasermaterials in Kochlaugen, die Ätznatron allein oder mit wesentlichen Mengen an Natriumsulfid als die hauptsächlichen Lignin zerstörenden Bestandteile der Laugen enthalten, wobei die Aufschlußbehandlung gewöhnlich bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck durchgeführt wird. Im allgemeinen ist das Sodaverfahren, das Natriumhydroxid allein verwendet, geeignet für die weicheren Nichthölzer und anderen Cellulosefasermaterialien, und das Sulfatverfahren, in dem Natriumhydroxid und Natriumsulfid verwendet werden, ist geeignet für Holz, wie Kiefern- oder Fichtenholz, Eichenholz oder Eukalyptusholz, und für dichte Nichthölzer, wie Bambus.

Allgemein gesagt verlangen die alkalischen Verfahren ein Kochen des Cellulosefasermaterials in einer alkalischen Kochlauge bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck, Abtrennung der bei dem Kochverfahren gebildeten Schwarzlauge von der Pulpe in Braunmaterialwäschern, Weiterführung der gewaschenen Pulpe zur weiteren Verarbeitung und überführung der

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Schwarzlauge in ein Gewinnungsverfahrenssystem, in dem die Schwarzlauge zunächst in Mehrwirkungsverdampfern konzentriert und die konzentrierte Lauge dann zu einem Ofen geführt wird, in welchem das organische Material verbrannt wird, wobei Natriumsalze, wie Natriumcarbonat, hinterbleiben. Die Natriumsalze aus dem Ofen werden in Waschlaugen gelöst, die verdünnte Kochlauge enthalten, wobei sich sogenannte Grünlauge bildet. Die Grünlauge wird mit Kalk in der Kaustifizierstufe umgesetzt, wobei sich Natriumhydroxid, das in das Verfahren zurückgeführt werden kann, und Calciumcarbonat, das unter Bildung von Kalk für die Rückführung in das Verfahren calciniert wird, bilden.

Einige in den alkalischen Verfahren verwendete Rohmaterialien, wie Bambus, Bagasse (rohe Zuckerrohrstengel, aus denen Zuckersirup extrahiert wurde), Weizen- und Reisstroh und Holzrinde, bringen verunreinigende lösliche Kieselsäure in das Verfahren. Lösliche Kieselsäure, die den Aufschlußbehälter erreicht, neigt dazu, sich in der Schwarzlauge zu lösen und die Schwarzlaugenviskosität zu erhöhen. In den Mehrwirkungsverdampfern scheiden sich kieselsäurehaltige Ablagerungen auf den inneren Oberflächen ab und vermindern dabei die Wirksamkeit der Anlagen, und in der Kaustifizierstufe bildet sich Calciumsilikat, das dort zurückgehalten und in das Kalkgewinnungsverfahren zurückgeführt wird. Diese Belastung mit Calciumsilikat in dem Gewinnungsverfahren muß schließlich beseitigt werden, indem dieser inerte Bestandteil aus dem Verfahren abgezogen wird. Das Calciumsilikat kann nicht unter Bildung von Kalk calciniert werden, und daher muß

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eine wesentliche Menge des verunreinigten Kalks aus dem Kreislauf entfernt werden, und für das Verfahren erforderlicher Kalk muß gekaufter frischer Kalk sein.

Die Kieselsäure, die die Schwierigkeit in den Papierstoffverfahren verursacht, ist die lösliche Kieselsäure, nicht Kieselsäure in der unlöslichen Form, d.h. Sand oder Quarz. Die lösliche Kieselsäure ist die Kieselsäure, die von der Pflanze bei ihrem Wachstum absorbiert wird und die sich manchmal in lokalisierter Konzentration in der Pflanze findet, wie beispielsweise in den Knoten der Bambuspflanze.

Es wurde in der Literatur berichtet, daß CO₂, MgSO₄ oder Al₂(SO.)- verwendet wurden, um eine Kieselsäureentfernung aus Schwarzlauge von Bambuskraftpulpe zu bewirken (Chemical Abstracts, 1968, Band 68, Seite 8536). Al₂(SO₄J₃ wird in diesem Bericht als besser gegenüber MgSO₄ oder CO₃ für die Anwendung zur Kieselsäureentfernung angesehen, doch die Rückgewinnung und Wiederverwendung des Al₂(SO₄).. wird vom Standpunkt der Wirtschaftlichkeit als wesentlich angesehen. Tatsächlich ist Al₂(SO₄J₃ anfangs so teuer, daß es die Kieselsäureentfernung mit diesem Mittel unpraktikabel macht, und außerdem beinhaltet die wesentliche Rückgewinnung der Verbindung für eine Wiederverwendung Verfahrensstufen, die sowohl kapitalintensiv als auch energiekostenintensiv sind.

Es ist klar, daß ein Bedarf für ein Verfahren besteht, das in der Lage ist, lösliche Kieselsäure zu entfernen, bevor dessen nachteilige Wirkungen auf das Verfahren auftreten.

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Es ist demnach ein Ziel der Erfindung, eine Methode in den alkalischen Pulpeverfahren zur Entfernung von Kieselsäure in einer frühen Stufe der Verarbeitung zu bekommen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein verbessertes alkalisches Aufschlußverfahren bei der Herstellung von Pulpe zu bekommen, das mit Kieselsäure verunreinigte Rohmaterialien benutzen kann.

Noch ein anderes Ziel der Erfindung besteht darin, eine relativ einfache und wirtschaftliche Methode zur Entfernung von löslicher Kieselsäure in einem alkalischen Aufschlußverfahren für die Pulpeherstellung bzw. Papierstoffherstellung zu bekommen.

Andere Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung offenbar. In der Zeichnung bedeutet

Fig. 1 ein Fließbild, das ein alkalisches Pulpeherstellungsverfahren betrifft, auf das die Erfindung angewendet werden kann,

Fig. 2 eine Modifizierung eines Teils des Fließbildes von Fig. 1, die eine andere Ausfuhrungsform der Erfindung zeigt, und

Fig. 3 eine modifizierte Form eines Teils des Fließbildes von Fig. 1, die noch eine andere Ausführungsform der Erfindung zeigt.

Die folgenden Definitionen von in der Pulpe- und Papierindustrie verwendeten Ausdrücken werden in der nachfolgenden Beschreibung verwendet:

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Schwarzlauge - Flüssigkeit, die organische Stoffe, welche aus dem Aufschluß von rohem cellulosehaltigem Pflanzenmaterial stammen, zusammen mit Restalkali, Na₃CO₃ und NaHS, enthält.

Grünlauge - Flüssigkeit, die gelöstes Na₃CO₃ enthält, wobei das NaCO₃ ein Produkt (Schmelze oder Pellets) der Verbrennung von Schwarzlauge ist.

Weißlauge oder Kochlauge - Flüssigkeit, die NaOH enthält, welches durch Umsetzung der Grünlauge mit Kalk (CaO) nach der folgenden Gleichung erhalten wurde:

Na₂CO₃ + CaO + H₃O > 2NaOH + CaCO₃^

Pulpenlauge - Weißlauge oder Kochlauge oder verbrauchte Schwarzlauge.

Allgemein gesprochen, befaßt sich die Erfindung mit einer Verbesserung von alkalischen Aufschlußverfahren oder Kochverfahren für die Herstellung von Pulpe bzw. Papierstoff aus mit Kieselsäure verunreinigten Rohmaterialien, worin eine Menge Aluminiumoxid und besonders Bauxiterz (welches aus hydratisierten Aluminiumoxiden und Verunreinigungen besteht), in ausreichender Menge, um mit in dem Verfahren vorhandener Kieselsäure und vorhandenem Natriumhydroxid zu reagieren, in die Pulpenlauge eingeführt wird, um die Kieselsäure als Sodalith auszufällen. Hydratisierte Aluminiumoxide sind leicht löslich in der vorhandenen NaOH und umfassen das Monohydrat, Al₂O₃-H₂O (Diaspor) oder das Trihydrat, Al₃O₃.3H₂O (Gibbsit), wobei letzteres stöchiometrisch 2Al(OH)₃ äquivalent ist. Der Klarheit halber wird der Ausdruck "Aluminiumoxid" hier be-

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nutzt, um die hydratisierten Aluminiumoxidverbindungen zu bezeichnen.

Bauxiterz (hydratisiertes Aluminiumoxid) kann der Weißlauge zugesetzt werden, um die Oxidzwischenverbindung Na₃O-Al₂O., zu erzeugen, die in NaOH löslich ist und die Kieselsäure als einen Sodalith ausfällt.

Spezieller wurde gefunden, daß es mehrere Punkte in dem Pulpeherstellungsverfahren gibt, an denen die Bauxitzugabe erfolgen kann, nämlich folgende:

a) Bauxit kann direkt zu der Schwarzlauge entweder vor den Verdampfern oder in einer Zwischenstufe der Verdampfung zugesetzt werden.

b) Bauxit kann in der Weißlauge gelöst werden. Die Weißlauge mit dem so gebildeten Natriumaluminat wird dann dem Aufschlußbehälter zugesetzt.

Es ist verständlich, daß die Sodalithausfällung gewöhnlich an dem Punkt der Einführung des Bauxit beginnt.

Bei der Ausführung der Erfindung ist es bevorzugt, daß das in dem Bauxiterz enthaltene Aluminiumoxid in der Form eines Trihydrates (Al₂O₃-SH₂O) vorliegt, da, obwohl das Monohydrat (Al₂O₃-H₂O) die erwünschte Funktion ausübt, letzteres im allgemeinen weniger leicht löslich ist.

Bauxiterz ist eine billige Quelle für das Aluminiumoxid. Wie er in der Natur vorkommt, ist Bauxit manchmal ein Gemisch des Tri- und Monohydrates und wurde von einigen Autoren als

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Al₂O-.2H-O bezeichnet. In diesem Licht würde Bauxit, der Al₂O^.211-0 enthält, auch innerhalb des Erfindungsgedanken kommen.

Wie oben ausgeführt wurde, erfolgt die Entfernung von löslicher Kieselsäure durch Ausfällung der Kieselsäure als Sodalith durch die Zugabe von Bauxit (Aluminiumoxid). Die folgende beispielhalber aufgeführte Gleichung erläutert diese Umsetzung:

3SiO₂ + 4NaOH + 3Al(OH)₃ > Na₄Al₃ (SiO₄) ₃0H.2 ,4H₃Oi- + 3,6H₃O

Die genaue Formel des Sodalith kann je nach der Chemie der in dem Verfahren verwendeten Rohmaterialien und anderen Faktoren variieren. Beispielsweise kann das OH teilweise durch 1/2C0- ersetzt werden, und der Hydratationsgrad braucht nicht genau 2,4H₂O zu sein.

Kehrt man nun zu Fig. 1 zurück, die ein Fließbild für ein herkömmliches Soda- oder Sulfatverfahren mit bestimmten Zusätzen betrifft, so sieht man, daß das Aufschlußgerät 11 mit Holzschnitzeln oder anderen cellulosehaltigen Fasern durch Leitung 3 beschickt wird. Schwarzlauge wird durch Leitung 7 und Weißlauge durch Leitung 9 dem Aufschlußbehälter zugeführt, während durch Leitung 5 dem Aufschlußbehälter Wasserdampf zugeführt wird, um ihn zu erhitzen und unter Druck zu setzen. Die Kochlauge in dem Aufschlußbehälter 11 löst das meiste Lignin aus dem Holz mit relativ geringer Wirkung auf Cellulose, so daß letztere in einer für die anschließende Umwandlung in Papier geeigneten Form zurückbleibt. Die akti-

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ORIG/NAL INSPECTED

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ven Bestandteile der Kochlauge in dem Sulfatverfahren sind Natriumhydroxid und Natriumsulfid. Der Aufschlußbehälter arbeitet vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 165 bis 177° C (etwa 330 bis 350° F) und vorzugsweise bei einem Druck im Bereich von 100 bis 150 psi. Die Schwarzlauge und das Pulpeprodukt des Aufschlußbehälters 11 werden noch unter Druck durch Leitung 13 in den Blasbehälter 14 überführt, wodurch der Druck im wesentlichen auf Umgebungsdruck reduziert wird. Die Flüssigkeit und Pulpe aus dem Blasbehälter müssen getrennt werden, um verbrauchte Chemikalien für die anschließende Wiedergewinnung zu entfernen. In den Braunmaterialwäschern 18, zu denen die Pulpe und die Schwarzlauge durch Leitung 15 befördert wurden, erfolgt diese Trennung, wobei die gewaschene Pulpe durch Leitung 20 für eine weitere Verarbeitung entfernt wird, wie beispielsweise zu einem Siebraum und/oder zu einer Bleichanlage oder einer Papiermühle. Wasser wird mit Hilfe der Leitung 17 in die Braunmaterialwäscher 18 eingeführt, um das Waschverfahren durchzuführen, und ein verdünnter Schwarzlaugestrom wird durch Leitung 19 zu dem Rückgewinnungssystem des Verfahrens entfernt. In dem Rückgewinnungssystem werden folgende Stufen angewendet:

a) Konzentrierung der Schwarzlauge

b) Verbrennung von konzentrierter Schwarzlauge

c) Auflösung der festen Verbrennungsprodukte in schwachen Waschlaugen

d) Kaustifizierung des gelösten Produktes mit Kalk unter Bildung von Kochlauge

e) Calcinierung des Kalkschlammes für die Wiederverwendung in der Kaustifizierung

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In den MehrwirkungsVerdampfern 22 wird genug Waser aus dem durch Leitung 19 eingeführten Schwarzlaugenstrom entfernt, um ihn effizient verbrennen zu können. Die konzentrierte Schwarzlauge, die das Produkt der Mehrwirkungsverdampfer 22 ist und die zu dem Rückgewinnungsofen 26 durch Leitung 23 befördert wird, enthält organische Materie in Lösung sowie Natriumverbindungen. Die konzentrierte Flüssigkeit wird in dem Ofen autogen verbrannt. Nach der Verbrennungsstufe, die in dem Gewinnungsofen 26 durchgeführt wird, verbleibt ein Rückstand von Natriumcarbonat, unverbranntem Kohlenstoff und unverbrennbarer anorganischer Materie aus dem Holz oder anderem cellulosehaltigen! Fasermaterial. Dieses Produkt des Rückgewinnungsofens, das eine "schwarze Asche", eine Schmelze oder Granalien sein kann, wird über Leitung 27 zu dem Auflösebehälter 30 geschickt. In dem Auflösebehälter wird die Schmelze oder das andere Produkt aus dem Wiedergewinnungsofen in schwacher Waschlauge aufgelöst, die durch Leitung 33 von der Kalkschlammwaschung, einer nachfolgenden Stufe in dem Verfahren eingeführt wird, wobei man eine Lösung bekommt, die primär Natriumcarbonat umfaßt. Das Kaustifizierungsverfahren besteht in einer Umwandlung des Natriumcarbonates aus der gelösten Schmelze in Ätznatron (Natriumhydroxid) durch Behandlung mit Kalk, wobei die Reaktionen folgende sind:

CaO + H₀O > Ca(OH)₉

Ca (OH) ₂ + Na₃CO₃ > CaCO₃^ + 2NaOH

So wird in dem Kaustifizierungssystem 34 die Grünlauge, die durch Leitung 31 ihm zugeführt wird, behandelt, um NaOH zu er-

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zeugen, das dann als Weißlauge durch Leitung 9 zu dem Aufschlußbehälter zurückgeführt wird. Der Kalkschlamm aus dem Kaustifiziersystem 34 wird, wie durch Leitung 35 angedeutet ist, zu einer Calciniereinrichtung 38 geführt, um den Kalk wieder zu brennen. In der Calciniereinrichtung wird das Calciumcarbonat auf eine erhöhte Temperatur erhitzt, Kohlendioxid wird ausgetrieben, und der gebrannte Kalk (CaO) wird durch Leitung 39 zu dem Kaustifiziersystem zurückgeführt.

Ein System des gerade beschriebenen Typs wurde an vielen verschiedenen Stellen in der ganzen Welt erfolgreich installiert. Ein Problem tritt jedoch dann auf, wenn die Rohmaterialien mit löslicher Kieselsäure verunreinigt sind. Eine solche Verunreinigung wird hauptsächlich an Orten beobachtet, wo Materialien, wie Bagasse, Weizen- und Reisstroh, Alfagras und Bambus in der Pulpeherstellung verwendet werden, da für die Pulpeherstellung geeignetes Holz rar ist oder fehlt.

Wenn die Kieselsäure einmal in dem Verfahren ist, löst sie sich in den Anfangsstufen der Behandlung und wird mit der Schwarzlauge in die Verdampfungsstufe und mit der Schmelze und der Grünlauge in das Kaustifiziersystem transportiert. Wie oben angegeben, erhöht die Kieselsäure die Viskosität der Schwarzlauge und führt zur Bildung von Krusten in den Verdampfern und zu einem Kalkverlust in dem Kaustifiziersystem.

Gemäß der Erfindung fällt die Einführung von Bauxit (Aluminiumoxid) in die Pulpenlauge die Kieselsäure als einen Sodalith aus. Die Sodalithausfällung kann aus der Schwarzlauge durch

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Absitzenlassen und Filtration entfernt werden. So besteht in dem Verfahren von Fig. 1 das Ziel darin, die Kieselsäure mit sich führende Flüssigkeit mit dem Bauxit in Berührung zu bringen. Eine Alternativmöglichkeit ist die, den Bauxit (Aluminiumoxid) zu der Weißlauge zuzusetzen, die in Leitung 9¹ (welche die Leitung 9 ersetzt) aus dem Kaustifiziersystem zu dem Aufschlußbehälter 11 fließt. Eine Reaktions-Auflösstufe ist vorgesehen, in welcher der durch Leitung 90 zugeführte Bauxit mit der durch Leitung 9' zugeführten Weißlauge vermischt wird, und darauf folgt eine Trennungsstufe 92, um Verunreinigungen, wie Fe₃O₃, zu entfernen.

In Fig. 2 ist eine andere Alternativmöglichkeit für die Einführung von Bauxit in das Verfahren erläutert. In diesem Fall sind ein Reaktionsbehälter 181 und eine Trenneinrichtung 182 zwischen den Braunmaterialwäschern 18 und den Verdampfern 22 eingeschaltet. Verdünnte Schwarzlauge aus den Braunmaterialwäschern 18 geht in den Reaktionsbehälter 181 durch Leitung Bauxit wird durch Leitung 70 in den Reaktionsbehälter 181 geführt. In dem Reaktionsbehälter 181 reagiert das Aluminiumoxid des Bauxits mit der verdünnten Schwarzlauge, und die Kieselsäure wird als Sodalith ausgefällt. Der Inhalt des Reaktionsbehälters 181 wird zu der Trennvorrichtung 182 durch Leitung 191 geführt, und die Schwarzlauge wird darin von dem Sodalithniederschlag getrennt. Der abgetrennte Sodalith wird aus dem Verfahrensstrom durch Leitung 193 entfernt, und die Schwarzlauge wird zu der nächsten Stufe des Verfahrens, den Verdampfern 22 und danach zu dem Rückgewinnungsofen 26 durch Leitung 23 überführt.

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In Fig. 3 ist noch ein anderer Punkt in dem Verfahren gezeigt, an dem der Bauxit eingeführt werden kann, nämlich eine Zwischenverdampfungsstufe. In diesem Fall wird verdünnte Schwarzlauge aus den Braunmaterialwäschern 18 in den Verdampfer 220 der ersten Stufe eingeführt. In dieser frühen Stufe der Verdampfung sind weder eine Krustenbildung noch eine Viskositätssteigerung besonders nachteilig. Die teilweise konzentrierte Schwarzlauge wird mit Hilfe einer Leitung in den Reaktionsbehälter 221 überführt, wo eine Umsetzung mit dem Aluminiumoxid des Bauxits, der in den Reaktionsbehälter 221 durch Leitung 80 eingeführt wird, erfolgt. Aus dem Reaktionsbehälter werden die Reaktionsprodukte durch Leitung 196 zu der Trenneinrichtung 222 überführt, in der der Sodalithniederschlag von der Schwarzlauge abgetrennt und durch Leitung 198 aus dem Verfahrensstrom entfernt wird. Die Schwarzlauge wird durch Leitung 197 zu zusätzlichen Verdampfungsstufen 223 und nach der Verdampfung zu dem Rückgewinnungsofen 26 durch Leitung 23 überführt.

Obwohl in den Fig. 2 und 3 nicht erläutert, kann unmittelbar vor dem Rückgewinnungsofen 26 eine Endtrennungsstufe vorgesehen sein, um Sodalith zu entfernen, der in verzögerter Weise während der Konzentrierung der Schwarzlauge ausgefallen ist.

Da Bauxit relativ billig ist, kann der Sodalithniederschlag weggeworfen werden, statt einem Verfahren zur Rückgewinnung von Reagens unterzogen zu werden.

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Die Bauxitzugabe über Leiung 9', wo das Al₃O- aus dem Bauxit vor der Zugabe zu dem Aufschlußbehälter 11 aufgelöst wird, ist besonders für jene Fälle geeignet, in denen der Bauxit schädliche unlösliche Stoffe enthält, wie sehr fein verteiltes Fe-O₃, das in den Reinigungs- oder Bleichstufen nicht entfernt werden kann. Auf die Reaktions-Auflösstation 91 folgt daher in Leitung 9' die Trenneinrichtung 92, in der Fe-O₃ und/oder anderes unlösliches Material abgetrennt und durch Leitung 93 entfernt werden- Die klare Weißlauge, die das Al₃O₃ als Na-O.Al-O enthält, geht von der Trenneinrichtung 92 zu dem Aufschlußbehälter 11. In diesem Fall braucht eine Entfernung des Sodaliths aus der Pulpe nicht erforderlich zu sein, da Verfärbungen und andere Verunreinigungen in der Trenneinrichtung 92 entfernt wurden.

Der Erläuterung der Vorteile der Erfindung für den Fachmann dienen die folgenden Beispiele:

Beispiele - Verfahren

Eine von Pflanzenmark befreite Bagasse wurde aus einer Bagasepulpenmühle erhalten. Die Bagasse enthielt 76,0 % Feuchtigkeit, und die bei der Verbrennung bei 550° C erhaltene Asche war 4,02% der ofengetrockneten (O.D.) Bagasse. 75,1 % der Asche entstanden aus SiO-.

Versuche wurden in einem 4 1-Autoklaven durchgeführt, in welchen 180 g Bagasse (O.D.-Basis) mit Soda-Weißlauge gekocht wurden.

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Beim Kochen wurden in jedem Fall 750 g feuchte Bagasse mit 306 ml Weißlauge behandelt, die 71,3 g/l NaOH und 8,6 g/l Na₃CO₃ enthielt. 500 ml Wasser wurden dem Aufschlußbehälter zugesetzt. Der Kochkreislauf wurde 4 Minuten zur Einstellung der Temperatur und des Druckes (171° C, 110 psig), 10 Minuten Kochen und 6 Minuten zur Kühlung auf 100° C durchgeführt. Die gekochte Pulpe wurde dann filtriert und gewaschen, und die Schwarzlauge und Pulpe wurden analysiert.

Vergleichsprobe

In diesem Fall wurde die mit Kieselsäure verunreinigte Bagasse wie oben beschrieben gekocht, um die in den gelösten Feststoffen der Schwarzlauge enthaltene Kieselsäuremenge zu bestimmen. Es wurde gefunden, daß die Schwarzlauge insgesamt 6,85 % gelöste Feststoffe enthielt, und von dieser Gesamtmenge bestanden 0,1707 % entsprechend 2,5 % der gesamten gelösten Feststoffe aus Kieselsäure. Die 1350 g Schwarzlauge, die durch Kochen der Bagasse erzeugt worden waren, enthielten 2,3 g lösliche Kieselsäure. Diese Kieselsäuremenge in der Schwarzlauge ist genug, um ernsthafte Krustenbildungsprobleme in der Verdampfungsstufe, nachteilige Erhöhung der Viskosität derSchwarzlauge und wesentlichen Kalkverlust in der Rekaustifizierungsstufe hervorzurufen.

Beispiel 1

In einem Test, der ein Verfahren stimulierte, in welchem Bauxit zu Weißlauge zugesetzt wird (siehe Leitung 90, Fig. 1), die Weißlauge zur Entfernung von restlichem Bauxit geklärt

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und dann zu dem Aufschlußbehälter gepumpt wird, um mit der löslichen Kieselsäure zu reagieren, wurden 4,38 g hydratisiertes Natriumaluminat in der Weißlauge gelöst. Die Weißlauge enthielt 1,95 g Al₃O₃, was das stöchiometrische Äquivalent zu 2,29 g SiO₂ ist. Unter Verwendung des oben beschriebenen Kochzyklus und Waschens enthielt die Schwarzlauge ingesamt 7,06 % gelöste Feststoffe, die 0,011 % SiO₂ und 0,063 % Al₃O₃ enthielten. Die Behandlung war insofern wirksam, als die Kieselsäure auf 0,16 % der gesamten gelösten Feststoffe von dem in der Vergleichsprobe erhaltenen Wert von 2,5 % vermindert wurde.

Eine etwas geringere Al₂0₃-Dosierung ist ebenfalls wirksam. Beispielsweise bei Verwendung des stöchiometrischen Anteils von 0,0243 % Al₂O₃ lag der Wert für SiO₃ bei 0,0286 %.

Beispiel 2

5,3 g Bauxit von -65 Maschen wurden der Weißlauge zugesetzt, unmittelbar bevor die Lauge der Bagasse in dem Aufschlußbehälter zugegeben wurde. Der Bauxit hatte die gleiche Zusammensetzung wie in dem vorausgehenden Test. Er enthielt 4,25 g Al₃O₃, was 85 % mehr ist als erforderlich, um mit der Kieselsäure in der Bagasse zu reagieren (unter Vernachlässigung des SiO₂ im Bauxit). Die 6,6 % gesamten gelösten Feststoffe der Schwarzlauge enthielten 0,0277 % SiO₂ und 0,0301 % Al₃O₃. Die Bauxitdosierung ist so gesehen etwas im Überschuß. Für ein stöchiometrisches Verhältnis von Al₃O₃ zu SiO₂ sollte das Al₃O₃ 0,0266 % und das SiO₃ 0,0312 % in der Schwarzlauge sein.

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Beispiel 3

5,6 g Bauxit von -65 Maschen wurden zu der dem Aufschlußbehälter zugeführten Weißlauge zugesetzt. Die 6,25 % gesamten gelösten Feststoffe der Schwarzlauge enthielten nur 0,0161 % und das Al₉O- in einer Menge bis zu 0,0606 %.

Die obigen Beispiele demonstrieren eindeutig, daß eine Kieselsäur eent f ernung aus mit Kieselsäure verunreinigter Pulpenlauge einfach und wirtschaftlich erreicht werden kann, indem man Aluminiumoxid in der Form von hydratisiertem Aluminiumoxid und speziell, das natürlich vorkommende Aluminiumerz Bauxit zugibt.

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Claims

Dr. Dieter Weber Klaus Seiffert

IMpl.-Uhem. Dr. Dieter Weber . IMpl.-Fhye. Klaus Seiffert PoRtfnoh 6146 . Θ3ΟΟ Wiesbaden

Deutsches Patentamt Zweibrückenstr.

8000 München 2 G-1986

Paten tan walte

D-6200 Wiesbaden I

Guetav-Freytajt-Struße 2B Telefon O öl 81 / 87 37 SO

Telegramroiidroaso ι Willpatent Telex: 4-186247

I'ostnoheokl Krnnkfurt/Meln

Bank: Dreedner Bank ACJ. Wloetmdon,

Konto-Nr. 870807 (BI^Z SK)HOO(M))

Datum 1. Dezember 1980 We/Wh

Dorr Oliver Incorporated, 77 Havemeyer Lane, Stamford, Conn. 06904,

USA

Verfahren zur Kieselsäureentfernung aus einer Pulpenlauge

Priorität: Serial No. 101 468 vom

10. Dezember 1979 in USA

Patentansprüche

.1. Verfahren zur Kieselsäureentfernung aus einer mit Kieselsäure

verunreinigten Pulpenlauge, die in einem alkalischen Pulpe-

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bzw. Papierstoffherstellungsverfahren erzeugt wurde, bei dem Cellulosefasermaterial mit natriumhydroxidhaltiger Weißlauge aufgeschlossen wird, die resultierende Schwarzlauge von der Pulpe abgetrennt wird, die Schwarzlauge in Mehrwirkungsverdampfern konzentriert wird, die konzentrierte Schwarzlauge unter Bildung von schwarzer Asche, Schmelze oder Granalien konzentriert wird und die schwarze Asche, Schmelze oder Pellets unter Gewinnung von Natriumhydroxid in der Form von Weißlauge, die zur Aufschlußstufe zurückgeführt wird, behandelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) Bauxiterz in die Weißlauge einführt und so das Zwischenprodukt Natriumaluminat für die Umsetzung mit der Kieselsäure erzeugt, mit dem Bauxiterz eingeführte feste Verunreinigungen abtrennt, diese Verunreinigungen aus dem Verfahren entfernt und die Weißlauge-Natriumaluminatlösung zu der Aufschlußstufe überführt oder

b) Bauxiterz indie Schwarzlauge einführt und so das Zwischenprodukt Natriumaluminat für die Umsetzung mit der Kieselsäure in der Schwarzlauge unter Bildung eines SodalithniederSchlages erzeugt, den Sodalithniederschlag abtrennt und aus dem Verfahrensstrom entfernt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Aluminiumoxid als Trihydrat in der Form von Bauxit zusetzt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man bei a) Fe-CU als feste Verunreinigung in den Trenn- und Entfernungsstufen abtrennt und entfernt.

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4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man bei b) das Bauxiterz vor der Konzentrierungsstufe der Schwarzlauge zusetzt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man bei b) das Aluminiumoxid der Schwarzlauge in einer Verdampfungszwischenstufe zusetzt.

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