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Verfahren zur Herstellung von Zellstoff nach dem Sulfitkochverfahren
Zur Zeit erfolgt der Aufschluß des Holzes zur Gewinnung von Zellstoff ganz allgemein
nach dem Sulfitverfahren unter Verwendung von Caloiumbisulfitlaugen, die aus Kalkstein
und Schwefeldioxyd hergestellt werden. Die Vorschläge, Bisulfite der Alkalien, ;insbesondere
auch des Ammoniums sowie des Magnesiums zu verwenden, haben eine praktische Anwendung
kaum gefunden. Die Magnesiumbisulfitlaugen bieten den Vorteil, nach dem Aufschluß
aus den Ablaugen die Chemikalien Magnesiumoxyd und schweflige Säure durch thermische
Zersetzung ziemlich vollständig wiedergewinnten zu können. Geeignete Rohstoffe zur
Gewinnung des Magnesiumoxyd@s stehen jedoch nicht ohne weiteres überall zur Verfügung,
und die Reduktion von Magnesiumsulfat zu Magnesium oxyd und schweflige Säure erfordert
immerhin Temperaturen von mindestens 6oo° und eine verhältnismäßig umfangreiche
und erhebliche Kosten verursachende Anlage. Unter der Einwirkung von Luftsauerstoff
bildet sich aus den Kochlaugen und auch aus den Ablaugen unerwünschterweise Magnesiumsulfat,
und schon die Gegenwart geringer Mengen vonCalcium beeinträchtigt dieRegeneration
der Ablauge empfindlich.
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Es ist nun gefunden worden, daB eine Reihe weiterer Kationen mit schwefliger
Säure für den AufschluB von Holz zu Zellstoff geeignete Kochlaugen ergeben. So kann
man z. B. durch Auflösen von Eisen, Kadmium, Mangan, Nickel u. dgl.
Metalle
bzw. der Hydroxyde oder Carbonate dieser Metalle in wäßriger schwefliger Säure Lösungen
herstellen, die unter ähnlichen ,Bedingungen, wie sie für den Aufschluß von Holz
mit Calciumbisulfitlauge bekannt sind, Holz zu Zellstoff mit guten technischen Eigenschaften
und guter Ausbeute aufzuschließen gestatten.
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Besonders günstig haben sich nun Lösungen von Aluminium in überschüssiger
schwefliger Säure erwiesen. Aluminiumlösungen ergeben nämlich unter normalen Bedingungen
sowohl aus Fichtenholz wie auch aus Buchen- und Pappelholz in guter Ausbeute recht
aschearme Zellstoffe mit hohem a-Cellulosegehalt, die schon an sich sehr hell sind
und sich leicht zu einem weißen Zellstoff bleichen lassen. Aus den Ablaugen der
Aluminiumbisulfitkochlaugen kann man schon beim Entgasen des Kochers 2o % des S
02-Gehaltes wiedergewinnen. Laie Laugen können in bekannter Weise vergoren werden,
und die dann entstehenden Abfallaugen zersetzen sich nach dem Eindampfen beim Erhitzen
im Luftstrom auf 50o bis 60o° praktisch vollständig unter Abgabe. ihres SO.-Gehaltes
und Bildung von rückständigem A1203 unter gleichzeitiger Verbrennung der enthaltenen
organischen Substanzen.
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Beispiel 320 g Fichtenholz.in Form von Hackspänen (absolut
trocken gerechnet) wurden mit 2240 g einer Lösung mit o,i8% A1 und 54% S02 @in einem
verbleiten Autoklaven von etwa 31 Fassungsvermögen innerhalb von 4 Stunden auf r30
° gebracht und 8 Stunden auf dieser Temperatur gehalt,n.
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ach dem Entgasen und Abtrennen der Ablauge wurde ein Zellstoff von
89,70/0 a-Cellulose und einem Aufschlußgrad von 47 nach J o h n s e n -N o 1 1 und
einem Aschengehalt von o,ro% in einer Ausbeute von 48%, bezogen auf atro Holz, erhalten.
Die Ablauge hatte einen Trockengehalt von 8,81 %, der Schwefelgehalt betrug 9,9r
%, bezogen auf atro Substanz, der Zuckergehalt nach Schwabe-Hahn 29,95%, Asche 4,94%.
Beim Eindampfen wurden bereits 2,63% Schwefel als SO, abgegeben. Es sei darauf hingewiesen,
daß beim Eindampfen auch im technischen Umfang keinerlei Verkrustungsgefahr besteht.
Die trockne Ablauge wurde nun in einem Röhrenofen unter langsamem Luftdurchleiten
auf 500° erhitzt, dabei wurde .die organische Substanz verbrannt und 6,70% des Schwefels
als SO, ausgetrieben. Der S02-Gehalt des Gases betrug am Anfang etwa 8%, am Schluß
noch 4,5%, die Erhitzungsdauer betrug etwa r Stunde. Der Rückstand war im wesentlichen
A1203, der Schwefelgehalt betrug noch 0,5%, er löst sich glatt in wäßriger schwefliger
Säure. Es ergibt sich demnach, daß die Ablaugen von Holzverkochungen mit Aluminiumbisulfitlaugen
in einer bisher nicht möglich gewesenen weitgehenden Art die Wiedergewinnung der
schwefligen Säure und des Aluminiumoxyds gestatten. Als Rohstoff für dä.s Aluminiumoxyd
kann Kaolin verwendet werden, wie er schon jetzt in der Papierindustrie als Füllstoff
in größtem Umfang benutzt wird. Bei Behandlung von Kaolin mit wäßriger schwefliger
Säure bei Temperaturen von 5o bis 70° gehen je nach ,der Behandlungsdauer und der
Konzentration der schwefligen Säure wechselnde Mengen von Aluminiumoxyd in Lösung.
Maximal kann man 20g A1203 im Liter Lösung auflösen und hat es durch Wahl
der Bedingungen in der Hand, die für die Kochung erforderliche verhältnismäßig geringe
Konzentration von dreiwertigen Aluminiumionen zu erzeugen. Der bei dieser Arbeitsweise
sich ergebende Kaolinrückstand kann noch als Papierfüllstoff Verwendung finden,
und seine Farbe wird durch das beschriebene Verfahren sogar noch aufgehellt, so
daß sich für den Kaolin eine Qualitätsverbesserung mitergibt.
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Die hergestellten Aluminiumbisulfitkochlaugen können für zwei Kochungen
verwendet werden, so daß sich in den Ablaugetn eine höhere Zuckerkonzentration für
Vergärungszwecke ansammelt und höhere Alkoholkonzentrationen bei der Vergärung unter
geringem Dampfverbrauch erzielt werden. Bei der Eindampfung der Laugen ergibt sich
nicht die unangenehme Verkrustung, die beim Eindampfen von Calciumbisulfitablaugem
die Ei.ndampfungskosten in unangenehmer Weise erhöht.