FI106641B - Process for separating foreign matter from lime sludge - Google Patents
Process for separating foreign matter from lime sludge Download PDFInfo
- Publication number
- FI106641B FI106641B FI962823A FI962823A FI106641B FI 106641 B FI106641 B FI 106641B FI 962823 A FI962823 A FI 962823A FI 962823 A FI962823 A FI 962823A FI 106641 B FI106641 B FI 106641B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- lime
- solution
- carbonate
- process according
- foreign matter
- Prior art date
Links
Landscapes
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Description
1 1066411 106641
MENETELMÄ VIERASAINEIDEN EROTTAMISEKSI MEESASTAMETHOD FOR THE EXTRACTION OF FOREIGN MATERIALS FROM MAN
Keksinnön kohteena on menetelmä vierasaineiden erottami-5 seksi sellutehtaan kemikaalien talteenottojärjestelmän yhteydessä, erityisesti siinä käytettävästä kalsiumpitoi-sesta aineesta, joita ovat pääasiassa meesa ja kalkki, sekä sen lipeäkierrosta.The present invention relates to a process for the extraction of foreign matter in connection with a chemical recovery system for a pulp mill, in particular from a calcium-containing substance used mainly therein, namely lime and lime, and from its lye cycle.
10 Vierasaineilla tarkoitetaan tässä hakemuksessa erilaisia sellunvalmistusprosessin kemikaalikierrossa rikastuvia ja eri raaka-ainelähteistä olevia haitallisia aineita kuten piitä, fosforia, vanadiinia, rikkiä. Vierasaineiden lähteitä ovat pääasiassa puuraaka-aine (fosfori), make-up 15 kalkki (pii) ja polttoöljy (vanadiini, rikki), jos sel laista käytetään meesauunin polttoaineena. Eräät sellumassan valmistukseen käytettävät raaka-aineet saattavat myös sisältää solukossaan runsaasti piidioksidia (Si02). Tavallisimpia näistä ovat yksivuotiset kasvit, 20 kuten bambu, sokeriruoko, riisi ja vehnä. Mutta on ha vaittu että myös jotkut trooppiset puulajit sisältävät piitä massan valmistusprosessin kannalta haitallisessa määrin.In the context of this application, contaminants refer to various hazardous substances, such as silicon, phosphorus, vanadium, sulfur, enriched in the chemical cycle of the pulp making process and from various sources of raw materials. The sources of contaminants are mainly wood raw material (phosphorus), make-up 15 lime (silicon) and fuel oil (vanadium, sulfur), if used as fuel for the lime kiln. Some of the raw materials used to make pulp may also contain high levels of silica (SiO 2) in their cellular tissue. The most common of these are annual plants 20 such as bamboo, sugar cane, rice and wheat. But it has been observed that some tropical wood species also contain silicon to an extent detrimental to the pulp production process.
25 Valmistettaessa sellua sulfaattimenetelmällä käytetty keittolipeä eli mustalipeä haihdutetaan, poltetaan ja saatu jäännös eli ns. soodasula liuotetaan veteen. Muodostunut viherlipeä kaustisoidaan uudeksi keittolipeäksi. Kaustisoinnissa viherlipeässä olevan natriumkarbonaatin 30 annetaan reagoida poltetun kalkin (CaO) kanssa seuraavasti. Ensin tapahtuu kalkin sammutus:25 In the manufacture of pulp, the cooking liquor used in the sulphate process, i.e. the black liquor, is evaporated, burned and the resulting residue, so-called. the soda melt is dissolved in water. The resulting green liquor is causticized into a new cooking liquor. In causticization, sodium carbonate 30 in green liquor is reacted with burnt lime (CaO) as follows. First the lime is extinguished:
CaO + H20 -> Ca(OH)2 (1) 35 Tämän jälkeen tapahtuu varsinainen kaustisointireaktio:CaO + H 2 O -> Ca (OH) 2 (1) 35 This is followed by the actual causticization reaction:
Ca(OH)2 + Na2C03 -> 2NaOH + CaC03 (2) 106641 2 Näin saatu natriumhydroksidia sisältävä valkolipeä ja kalsiumkarbonaatti (meesa) erotetaan ja valkolipeä kierrätetään sellun keittoon. Valkolipeän ja meesan erotus voidaan tehdä joko selkeyttimessä tai suodattamalla.Ca (OH) 2 + Na 2 CO 3 -> 2NaOH + CaCO 3 (2) 106641 2 The white liquor containing sodium hydroxide thus obtained and the calcium carbonate (lime juice) are separated and the white liquor is recycled to the pulp. The separation between white liquor and lime mud can be done either in the clarifier or by filtration.
5 Valkolipeäsuotimina käytetään tavallisesti kynttiläsuoti- mia tai rumpu- tai kiekkosuotimia, jotka ovat joko paine-tai vakuumisuotimia. Meesa pestään alkalin poistamiseksi siitä. Meesa sakeutetaan meesasuotimessa polttoa varten kalsinointilaitteessa, kuten meesauunissa, missä meesa 10 regeneroidaan kalsiumoksidiksi palautettavaksi takaisin kaustisointiin. Tätä kalkin kiertoprosessia kutsutaan kalkkikierroksi.5 White liquor filters are usually candle filters or drum or disk filters which are either pressure or vacuum filters. The honey is washed to remove alkali from it. The honey is thickened in a lime filter for incineration in a calciner, such as a lime kiln, where the lime 10 is regenerated into calcium oxide for return to causticization. This lime cycle is called the lime cycle.
Sellutehtaan kemikaalien talteenottojärjestelmässä edellä 15 kuvattu ainevirta puhdistuu osittain siten, että soo-dasulan liuottamisessa liukenematta jäävä ns. viherli-peäsakka poistetaan. Tällä tavalla saadaan ei-toivottuja aineita poistetuksi prosessista.In the pulp mill's chemical recovery system, the material stream described above 15 is partially purified so that the so-called solids are insoluble in leaching the melt. the green bean deposit is removed. In this way, unwanted substances can be removed from the process.
20 Ongelmana prosessissa on se, että tietyt vierasaineet poistuvat huonosti, sillä ne eivät ole riittävän niukka-liukoisia ja jäävät siten suuressa määrin liuokseen. Tällaisia aineita ovat fosfori-, pii- ja vanadiini- sekä monet muut yhdisteet. Näillä yhdisteillä on taipumus 25 saostua kaustisoinnissa meesaan ja siten rikastua kalkki-kiertoon. Esimerkiksi silikaatit saostuvat kalsiumhy-drosilikaatteina kaustisoinnissa käytettävän kalkin joukkoon. Täten vierasaineet rikastuvat meesaan ajan mittaan, so. meesa likaantuu. Fosfori puolestaan pyrkii rikastu-30 maan meesauunin lentopölyyn ja se on pyritty poistamaan mieluiten nimenomaan tässä muodossa. Lentopölyä on joissain paikoin käytetty fosforipitoisena maanparannusaineena.The problem with the process is that certain contaminants are poorly removed as they are not soluble enough and thus remain largely in solution. Such substances include phosphorus, silicon and vanadium and many others. These compounds have a tendency to causticize in lime mud and thus enrich the lime cycle. For example, silicates precipitate as calcium hy drosilicates among the lime used for causticization. Thus, contaminants are enriched in lime over time, i. the man gets dirty. Phosphorus, on the other hand, tends to concentrate in the fly dust of the lime kiln of the enriched-30 countries, and it is this form that is preferred to remove it. Fly dust has in some places been used as a phosphorous soil conditioner.
35 Meesan likaantumisesta aiheutuu erilaisia ongelmia, kuten kerrostumarenkaiden ja -pallojen syntyminen meesauuniin, valkolipeän suodatuksen vaikeutuminen ja poltetun kalkin 106641 3 passivoituminen eli sitoutuminen ei-reaktiivisiin yhdisteisiin. Tästä syystä ainakin osa meesasta täytyy vaihtaa aika ajoin, so. osa meesasta on jatkuvasti poistettava ja kalkkikiertoa on siten jossakin laajuudessa pidettävä 5 avoimena.35 Honey fouling causes various problems, such as the formation of stratification rings and spheres in the lime kiln, the difficulty in filtering white liquor and the passivation of burnt lime 106641 3, ie binding to non-reactive compounds. For this reason, at least some of the lime must be changed from time to time, i.e. part of the lime must be continuously removed and the lime cycle must therefore be kept open to some extent.
Edelleen ongelmana on se, että poistettava meesa joudutaan ajamaan joko kaatopaikalle tai käyttämään massan happamien valkaisuvesien neutralointiin, jolloin fosforia 10 ja muita epäpuhtauksia joutuu vesistöihin.A further problem is that the lime sludge to be removed has to be either landfilled or used to neutralize the acidic bleaching waters of the pulp, whereby phosphorus 10 and other impurities are released into the waterways.
Lisäksi, koska sellutehtaan vesikierto pyritään nykyään saamaan suljetuksi ja valkaisuvedet palauttamaan prosessiin, kemikaalikierron vierasainekuormitus kasvaa ja 15 haitat kasvavat entistä suuremmiksi.In addition, as the pulp mill's water cycle is now being closed and the bleaching waters reintroduced into the process, the contaminant load in the chemical cycle is increasing and the disadvantages are increasing.
Epäpuhtaan kalkin hävittämisen asemesta on ehdotettu piidioksidin erottamista jo mustalipeästä alentamalla ·. : lipeän pH:ta hiilidioksidin avulla alueelle noin 9.1- < * < 20 10.2. Mustalipeään ionimuodossa, enimmäkseen HSi043' jaInstead of destroying contaminated lime, it has been proposed to reduce silica already from black liquor by reducing. : pH of the lye with carbon dioxide to about 9.1- <* <20 10.2. Black liquor in ionic form, mostly HSi043 'and
Si033~, liuenneen piidioksidin liukoisuus pienenee ja se saostuu kolloidisena piihappogeelinä. United Nations Industrial Development Organization1in (UNIDO) and Swedish International Development Authority1 n (SIDA) kehit-25 tämässä menetelmässä heikkomustalipeästä (6 g Si02/1) on ilmoitettu saatavan jopa 90 % silikaatista erotettua. Tällöin hiilidioksidia kuplitetaan kuplitusreaktorissa mustalipeään, jonka jälkeen saostunut piidioksidi erotetaan suodattamalla. Samankaltaisia ratkaisuja ovat 30 kehittäneet CPPRI ja Lurgi.In SiO33, the solubility of the dissolved silica decreases and precipitates as a colloidal silica gel. In a method developed by the United Nations Industrial Development Organization1 (UNIDO) and the Swedish International Development Authority1 (SIDA), low black liquor (6 g SiO 2/1) has been reported to yield up to 90% of silicate. The carbon dioxide is then bubbled into the black liquor in a bubbling reactor, after which the precipitated silica is filtered off. Similar solutions have been developed by CPPRI and Lurgi 30.
Samalla tavalla kuin mustalipeästä piidioksidi voidaan erottaa viherlipeästä hiilidioksidin avulla. Viherlipeä saattaa sisältää silikaattia noin 10-20 g Si02/1 riippuen 35 käytettävästä raaka-aineesta - joskus enemmänkin - mikä on huomattavasti enemmän kuin vastaavassa heikkomustali-peässä, jolloin voidaan olettaa päästävän parempaan saan- 4 106641 toon. Piihapposakan erottaminen viherlipeästä ei myöskään ole niin ongelmallista kuin mustalipeästä viherlipeästä puuttuvan orgaanisen aineksen takia. Tämän menetelmän eräs haitta on hajua aiheuttavien rikkiyhdisteiden, esim. 5 rikkivedyn, vapautuminen, kun sulfaattilipeää käsitellään hiilidioksidilla.In the same way as black liquor, silica can be separated from green liquor with the help of carbon dioxide. Green liquor may contain about 10-20 g SiO2 / l silicate, depending on the raw material used - sometimes more - which is significantly more than the corresponding low black liquor, which can be expected to achieve a better yield. Also, separating the silica precipitate from the green liquor is not as problematic as the black liquor due to the lack of organic material. One disadvantage of this process is the release of odorous sulfur compounds, e.g. 5 hydrogen sulfide, when sulfate broth is treated with carbon dioxide.
Eräs toinen tunnettu tapa piin poistamiseksi viherlipeästä on lisätä viherlipeään kalkkia (CaO tai Ca(OH)2), 10 jolloin pii saostuu kalkin mukana ja tämä runsaasti piitä sisältävä kalkki voidaan poistaa. On ehdotettu että vi-herlipeän kaustisointi tehdään kaksivaiheisena, jolloin ensimmäiseen vaiheeseen lisätään osa kaustisointiin tarvittavan kalkin kokonaismäärästä. Pii saostuu tällöin 15 muodostuvan meesan mukana kalsiumsilikaattina, mikä pii-rikas meesaerä heitetään pois. Loppu kalkista lisätään toisessa vaiheessa, mikä kalkki kierrätetään prosessissa. Tämän menetelmän rajoituksena on se, että korkea piin-poistoaste saadaan vain, kun viherlipeän piipitoisuus on 20 korkea, esim. yli 12 g/kg H20.Another known way of removing silicon from green liquor is to add lime (CaO or Ca (OH) 2) to the green liquor, whereby the silicon is precipitated with the lime and this high silicon lime can be removed. It has been suggested that the causticization of the vi-lime liquor be carried out in two stages, with the first stage adding a portion of the total amount of lime needed for the causticization. The silicon then precipitates with the lime slurry formed as calcium silicate, which silicon-rich batch of lime is discarded. The rest of the lime is added in a second step, which lime is recycled in the process. A limitation of this process is that a high degree of silicon removal is obtained only when the green liquor has a high silicon content, e.g., greater than 12 g / kg H 2 O.
Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä mainitut epäkohdat.It is an object of the present invention to overcome the above drawbacks.
25 Erityisesti keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin menetelmä haitallisten vierasaineiden erottamiseksi sellutehtaan kemikaalikierrosta, erityisesti kalkkikierrosta.It is a particular object of the invention to provide a method for separating harmful contaminants from the chemical cycle of a pulp mill, in particular from the lime cycle.
Edelleen keksinnön tarkoituksena on pidentää selluproses-30 sissa meesan käyttöikää.A further object of the invention is to extend the lifetime of lime slurry in the pulp process.
Edelleen keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin menetelmä, jonka avulla selluprosessissa hyödylliset kemikaalit voidaan ottaa entistä tarkemmin talteen ja saada käytet-35 tyä uudelleen.Erityisesti kiinnitetään huomiota siihen, että em. epäpuhtaudet ovat helposti erotettavassa muodos- 5 106641 sa ja ne voidaan poistaa tämän epäpuhtauden suhteen laimeista liuoksista.It is a further object of the invention to provide a process by which chemicals useful in the pulp process can be more accurately recovered and reused. In particular, it is noted that the above impurities are readily separable and can be removed with respect to this impurity. dilute solutions.
Lisäksi keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin menetelmä, 5 jonka avulla selluprosessin kemikaalikierto voidaan muodostaa mahdollisimman suljetuksi.It is a further object of the invention to provide a method by which the chemical cycle of the pulp process can be made as closed as possible.
Keksinnölle tunnusomaisten seikkojen osalta viitataan patenttivaatimuksiin.As regards the features characterizing the invention, reference is made to the claims.
1010
Keksintö perustuu siihen suoritetuissa tutkimuksissa tehtyyn yllättävään havaintoon, että liottamalla kalkkipitoista ainesta, kuten meesaa karbonaatti- tai vetykar-bonaattiliuoksessa, edullisesti väkevässä karbonaatti-15 tai vetykarbonaattiliuoksessa, vaikeasti erotettavat anionit saadaan liukenemaan ja siten erotettua meesasta tai kalkista. Keksinnössä täten hyödynnetään liu-koisuusarvoja ja -tuloja ao. olosuhteissa uudella tavalla.The invention is based on the surprising observation made in the studies performed that by leaching a lime-containing substance such as lime in carbonate or bicarbonate solution, preferably concentrated carbonate or bicarbonate solution, the hardly separable anions are dissolved and thus separated from the lime or lime. The invention thus utilizes Liuosity values and yields in a new way under the circumstances.
20 Tämän keksinnön yhteydessä kalkilla tarkoitetaan kal-siumoksidia (CaO) tai kalsiumhydroksidia (Ca(OH)2) sisältävää ainesta, jota käytetään tehtaalla esimerkiksi kaus-tisointireaktioiden suorittamiseksi. Meesalla tarkoite-25 taan kalsiumkarbonaattia (CaC03) sisältävää materiaalia.In the context of the present invention, lime refers to calcium oxide (CaO) or calcium hydroxide (Ca (OH) 2) containing material which is used at the factory, for example, to carry out causticization reactions. Honey is intended to be a material containing calcium carbonate (CaCO3).
Niukkaliukoisten aineiden liukoisuutta ilmaistaan usein liukoisuustulon avulla seuraavasti:The solubility of sparingly soluble substances is often expressed by the solubility product as follows:
Lm.«» = [Me]" [X]n (3) 30 jossa Me on jokin metalli-ioni; X on jokin anioni, joka muodostaa niukkaliukoisen suolan kyseisen metalli-ionin • . « kanssa; m ja n ovat kokonaislukuja; sulut [] ilmaisevat konsentraatiota ja L on liukoisuustulo, joka tietyillä edellytyksillä on vakio.Lm. «» = [Me] "[X] n (3) where Me is a metal ion; X is an anion which forms a sparingly soluble salt with that metal ion; m and n are integers; brackets [] represent the concentration and L is the solubility product which is constant under certain conditions.
Liukoisuustulo on todellisuudessa vakio ainoastaan laimeissa liuoksissa, missä ionivahvuus eli kaikkien ionien 35 6 106641 summakonsentraatiota ilmaiseva suure on alhainen. Jos liuoksessa on paljon suoloja liuenneina, eli ionivahvuus on suuri, yhtälö (3) pätee ainoastaan jos konsentraatiot vaihdetaan aktiviteetteihin. Aktiviteetin ja konsentraa-5 tion välinen yhteys on: a = f [A] (4) missä a on aineen aktiviteetti; [A] sen konsentraatio ja f aktiviteettikerroin. Liukoisuustulo on silloin: L»uZn = 3-lIe 3* (5) 10 Aktiviteettikertoimia ei usein ole saatavilla konsentroiduille ja koostumukseltaan monimutkaisille liuoksille. Niiden tunteminen ei kuitenkaan ole tarpeellista keksinnön mukaisen menetelmän toimivuuden toteamiseksi.The solubility product is, in fact, only constant in dilute solutions, where the ionic strength, that is, the sum expressing the sum of all ions, is low. If the solution contains a large amount of salts in solution, i.e. a high ionic strength, equation (3) applies only if the concentrations are changed to activities. The relationship between activity and concentration is: a = f [A] (4) where a is the activity of the substance; [A] is its concentration and f is the activity factor. The solubility product is then: L »u Zn = 3-Li 3 * (5) 10 Activity coefficients are often not available for concentrated solutions of a complex composition. However, their knowledge is not necessary to determine the functionality of the method according to the invention.
15 Jos anioni X on karbonaatti, sen aktiviteetin kohottaminen aiheuttaa kaikkien niukkaliukoisia karbonaatteja muodostavien metal li-ionien aktiviteettien läskiin vastaavasti liukoisuustulon pysyessä vakiona. Tämä edellyttää, että ne esiintyvät riittävässä pitoisuudessa liuoksessa 20 ollakseen tasapainossa kiinteän karbonaatin kanssa.If the anion X is a carbonate, increasing its activity will cause the activity of all the metal ions which form the sparingly soluble carbonates to fall, respectively, while the solubility product remains constant. This requires that they be present in sufficient concentration in solution 20 to be in equilibrium with the solid carbonate.
Me voi olla mikä tahansa metalli-ioni, joka täyttää nämä edellytykset. Karbonaattiaktiviteetti voidaan kohottaa helppoliukoisella suolalla, kuten natriumkarbonaatilla. 25 Kun metalli-ionien aktiviteetit laskevat, siitä seuraa yhtälön (5) mukaan, että muut anionit X kuin karbonaatti, jotka myös muodostavat niukkaliukoisia yhdisteitä samojen metallien kanssa ja jotka esiintyvät saostuneina meesas-sa, liukenevat, eli anionien aktiviteetit liuoksessa 30 kohoavat.We can be any metal ion that fulfills these conditions. The carbonate activity may be increased by a readily soluble salt such as sodium carbonate. As the activities of metal ions decrease, it follows from equation (5) that anions X other than carbonate, which also form sparingly soluble compounds with the same metals and which are precipitated in lime, dissolve, i.e., the activities of the anions in solution 30 increase.
Metallit, jotka muodostavat vaikealiukoisia karbonaatteja kyseisissä olosuhteissa ja joiden aktiviteettia liuoksessa voidaan alentaa, ovat ensisijaisesti kalsium, barium, 35 rauta, mangaani, magnesium, jne. Anionit, joiden aktivi teettia liuoksella tällä menetelmällä voidaan kohottaa, ovat ensisijaisesti P043', Si032‘, V043', S042', jne.The metals which form the sparingly soluble carbonates under these conditions and whose activity in the solution can be reduced are primarily calcium, barium, iron, manganese, magnesium, etc. The anions whose activity can be increased by the solution by this process are primarily P043 ', Si032', V043 ', S042', etc.
106641 7106641 7
Anionin tarkkaa muotoa, kuten esim. SO*2' vs. S032' tai VO*2' vs V2Os2' ei ole välttämättä tunnettava, kuten ei myöskään sitä, minkä metallin kanssa se on saostunut. Keksinnön mukaisen menetelmän edellytyksenä on vain, että anionit 5 ja kationit ovat tasapainossa kiinteän faasin kanssa yhtälön (5) mukaisesti.The exact form of the anion, such as SO * 2 'vs. S032' or VO * 2 'vs V2Os2', may not be known, nor is the metal with which it is precipitated. The process of the invention only requires that the anions 5 and cations are in equilibrium with the solid phase according to equation (5).
Esimerkkejä niukkaliukoisista yhdisteistä, joiden anionit voivat liueta metalli-ionin aktiviteetin laskiessa, ovat 10 seuraavat:Examples of sparingly soluble compounds whose anions can dissolve as the metal ion activity decreases are as follows:
Lc*3 (po*)2 = ac.3. aP0*2 kalsiumfosfaatti l>c«sio3 = ac..aSio3 kalsiummetasi likaat ti LCaso* = ac«.a8o42 kalsiumsulfaatti l<ca3 <vo*)2 — aca3 · avo42 kalsiumvanadaatti 15 Lc«bvo4 = aca3 - aHvo* kalsiumvetyvanadaatti tpa3(po4)2 — ar«3.3po42 rautafosf aatti LBaS0* = aBa.aS04 bariumsulfaattiLc * 3 (after *) 2 = ac.3. aP0 * 2 calcium phosphate l> c «sio3 = ac..aSio3 calcium methate dirt LCaso * = ac« .a8o42 calcium sulfate l <ca3 <vo *) 2 - aca3 · avo42 calcium vanadate 15 Lc «bvo4 = aca3 - AHvo * calcium pa po4) 2 - ar «3.3po42 ferric phosphate LBaS0 * = aBa.aS04 barium sulfate
Keksinnön mukaisessa menetelmässä meesaa liotetaan sopi-20 vasti väkevässä karbonaatti- tai vetykarbonaattiliuoksessa, esim. kalium-, natrium- tai ammoniumkarbonaatti- tai -vetykarbonaattiliuoksessa. Korotettu karbonaatti- tai vetykarbonaattipitoisuus painaa liuoksen kalsiumpitoisuutta alas liukoisuustulon edellyttämällä tavalla. Sa-25 moin tapahtuu muille kationeille, jotka muodostavat niuk- kaliukoisia karbonaatteja tai vetykarbonaatteja. Kun kalsiumin ja muiden kationien pitoisuudet laskevat, niiden kanssa niukkaliukoisia suoloja muodostavien muiden anionien, kuten fosfaatin, silikaatin, vanadaatin, sul-30 faatin, sulfiitin ym. liukoisuus kohoaa vastaavasti suo lojen liukoisuustulojen edellyttämällä tavalla. Nämä meesaan saostuneet anionit saadaan siten liukenemaan. Liotuksen jälkeen meesa ja liuos, so. liuenneet vierasaineet erotetaan toisistaan millä tahansa sinänsä tunne-35 tulla tavalla.In the process of the invention, the lime slurry is suitably soaked in a concentrated solution of carbonate or bicarbonate, e.g. potassium, sodium or ammonium carbonate or bicarbonate. The increased concentration of carbonate or hydrogen carbonate depresses the calcium content of the solution as required by the solubility product. Sa-25 also occurs for other cations which form sparingly soluble carbonates or bicarbonates. As the concentrations of calcium and other cations decrease, the solubility of other anions such as phosphate, silicate, vanadate, sulphate, sulfite, etc., which form sparingly soluble salts, increases correspondingly with the solubility yields of the salts. Thus, these anions precipitated in the lime are dissolved. After soaking, the lime and the solution, i.e. solubilized foreign matter is separated from each other in any way known as such.
„ 106641 Käytettäessä meesan liotusliuoksena esim. natriumkarbonaatin liuosta, natrium puhdistetaan ja käytetään uudelleen tai se palautetaan keittokemikaalien valmistukseen. Natriumkarbonaatin erottaminen kiteyttämällä on siksi 5 edullista, sillä vierasainekonsentraattiin jäävä natrium-karbonaattipitoisuus jää silloin mahdollisimman pieneksi (ks. taulukko 1 natriumkarbonaatin liukoisuus veteen).'106641 When used as a soaking solution of lime mud, for example, a solution of sodium carbonate, the sodium is purified and reused or recycled for the preparation of cooking chemicals. Separation of sodium carbonate by crystallization is therefore advantageous since the concentration of sodium carbonate remaining in the contaminant concentrate is then minimized (see Table 1 solubility of sodium carbonate in water).
Valitsemalla meesan liotuksessa sopiva karbonaattipitoi- 10 suus, sopiva kiteytyslämpötila ja viemällä kiteyttäminen sopivan pitkälle, voidaan säätää poistettavan vie- rasainekonsentraatin tilavuutta. Sopiva karbonaattipitoi- suus esim. natriumkarbonaatti käytettäessä on n. 5 g/1 - kyllästetty liuos, edullisesti n. 200-400 g/1. Kidevedel- 15 linen natriumkarbonaatti, jossa on 7 tai 10 kidevettä, sitoo suuren määrän vettä, ja vierasaineet voidaan siten konsentroida pieneen nestetilavuuteen. Rajoituksena on vierasaineiden liukoisuudet. Jos ne ylitetään, vierasai- \ * neet saostuvat natriumkarbonaatin kanssa ja kiteytyksen » 20 puhdistustehokkuus alenee. Tarpeen vaatiessa voidaan käyttää karbonaattien liuotusta veteen ja uudelleenkitey-tystä, jolloin karbonaatin kanssa takaisin liotukseen kulkeutuvien vierasaineiden määrää voidaan vähentää.By selecting a suitable carbonate concentration for leaching the lime slurry, a suitable crystallization temperature and advancing the crystallization well, the volume of the effluent concentrate to be removed can be adjusted. A suitable concentration of carbonate, e.g. when using sodium carbonate, is about 5 g / l to a saturated solution, preferably about 200-400 g / l. Crystalline liquid sodium carbonate having 7 or 10 crystalline water binds a large amount of water, and foreign matter can thus be concentrated to a small volume of liquid. The limitation is the solubility of the contaminants. If they are exceeded, the foreign matter precipitates with sodium carbonate and the purification efficiency of the crystallization »20 decreases. If necessary, dissolution of the carbonates in water and recrystallization can be used, whereby the amount of impurities transported back to the carbonate for leaching can be reduced.
25 Taulukko 1 ~T Kiinteä g mooli/ Na2C03/ Tiheys Höyryn- 1000 g HjO 100 (g/g) paine25 Table 1 ~ T Solid g mol / Na2CO3 / Density Steam - 1000 g HjO 100 (g / g) pressure
HjO Sat.Soi Hg -2.10 Na2C03 * 10H20 + Ice 0.575 6.10 5.75 1.056 0 " .66 7.0 6.54 - . 5 " .84 8.90 8.2 10 " 1.14 12.1 10.8 15 " 1.55 16.4 14.1 1.1515 12.3 20 " 2.09 22.2 18.1 1.1941 16.9 25 " 2.77 29.4 22.7 1.2416 21.4 30 " 3.70 39.2 28.2 1.342 26.8 9 106641 32.00 Na2CO3-10H2O + 4.28 45.4 31.2 - 29.0HjO Sat.Soi Hg -2.10 Na2C03 * 10H20 + Ice 0.575 6.10 5.75 1.056 0 ".66 7.0 6.54 -. 5" .84 8.90 8.2 10 "1.14 12.1 10.8 15" 1.55 16.4 14.1 1.1515 12.3 20 "2.09 22.2 18.1 1.1941 16.9 25 "2.77 29.4 22.7 1.2416 21.4 30" 3.70 39.2 28.2 1.342 26.8 9 106641 32.00 Na2CO3-10H2O + 4.28 45.4 31.2 - 29.0
Na2C03 * 7H20 ‘32.96 Na2C03 · 10H20 + 4.71 49.9 33.3 - 29.5Na 2 CO 3 * 7H 2 O '32 .96 Na 2 CO 3 · 10H 2 O + 4.71 49.9 33.3 - 29.5
Na2C03 * H20 ‘30 Na2C03 *H20 4.78 50.7 33.6 35.37 Na2C03 · 7H20 + 4.67 49.5 33.1 34.0Na2CO3 * H2O '30 Na2CO3 * H2O 4.78 50.7 33.6 35.37 Na2CO3 · 7H2O + 4.67 49.5 33.1 34.0
Na2C03 *H20 40 Na2C03 · H20 4.60 48.4 32.8 43.6 50 " 4.48 47.5 32.2 74.1 60 " 4.37 46.3 31.6 121.5 70 " 4.30 45.6 31.3 192.7 75 " 4.28 45.4 31.2 239.8 80 " 4.26 45.2 31.1 296.2 90 ” 4.24 44.9 31.0 442.4 100 " 4.22 44.7 30.9 631.7 104.8 " 4.21 44.6 30.8 760.0 109 Na2C03·HjO + Na2C03 4.20 44.5 3 0.8 1.15 (Atm) 110 Na2C03 4.20 44.5 30.8 1.19 " 113 " 4.20 44.5 30.8 120 " 4.03 42.7 29.9 1.65 " 130 " 3.86 40.9 29.0 2.25 " 140 " 3.71 39.3 28.2 3.02 " 150 " 3.57 37.8 27.4 4.01 " 160 " 3.44 36.5 26.7 5.27 " 180 " 3.16 33.5 25.1 8.67 " 200 " 2.89 30.6 23.4 13.7 " 220 " 2.56 27.1 21.3 21.0 " 240 " 2.16 22.9 18.6 30.9 " 250 " 1.95 20.7 17.1 37.0 " 260 " 1.75 18.6 15.7 44.2 " 280 " 1.32 14.0 12.3 61.7 " 300 " 0.88 9.3 8.5 83.8 " 350 " 0.19 2.0 2.0 166 " 10 106641 Lämpötila, jossa kalsiumpitoisen aineen, kuten meesan, liotus suoritetaan, vaikuttaa liotustehokkuuteen. Korkea 5 lämpötila on edullista liotuksen tehokkuuden kannalta, mutta prosessin taloudellisuuden kannalta on edullista käyttää hyväksi sellun keitossa syntyvää hukkalämpöä tai muuten vähäarvoista energiaa, eli alle n. 85 °C lauhtei-ta. Tällöin ei tarvitse käyttää arvokkaampaa primäärie-10 nergiaa höyryn muodossa. Sopiva liotuslämpötila keksinnön mukaisen menetelmän eräässä sovellutuksessa on 20 °C -liuoksen kiehumispiste, edullisesti 80-110 °C. Kiehumispiste riippuu käytettävän karbonaattipitoisen liuoksen pitoisuudesta ja paineesta. Haluttaessa meesan liotus 15 voidaan toteuttaa normaalipaineessa tai halutussa yli-tai alipaineessa.Na2C03 * H20 40 Na2C03 · H20 4.60 48.4 32.8 43.6 50 "4.48 47.5 32.2 74.1 60" 4.37 46.3 31.6 121.5 70 "4.30 45.6 31.3 192.7 75" 4.28 45.4 31.2 239.8 80 "4.26 45.2 31.1 296.2 90" 4.24 44.9 31.0 442.4 100 "4.22 44.7 30.9 631.7 104.8 "4.21 44.6 30.8 760.0 109 Na2C03 · HjO + Na2C03 4.20 44.5 3 0.8 1.15 (Atm) 110 Na2C03 4.20 44.5 30.8 1.19" 113 "4.20 44.5 30.8 120" 4.03 42.7 29.9 1.65 "130" 3.86 40.9 29.0 2.25 "140 "3.71 39.3 28.2 3.02" 150 "3.57 37.8 27.4 4.01" 160 "3.44 36.5 26.7 5.27" 180 "3.16 33.5 25.1 8.67" 200 "2.89 30.6 23.4 13.7" 220 "2.56 27.1 21.3 21.0" 240 "2.16 22.9 18.6 30.9" 250 " 1.95 20.7 17.1 37.0 "260" 1.75 18.6 15.7 44.2 "280" 1.32 14.0 12.3 61.7 "300" 0.88 9.3 8.5 83.8 "350" 0.19 2.0 2.0 166 "10 106641 The temperature at which leaching of a calcium-containing substance such as lime is effected affects the leaching efficiency. The high temperature 5 is advantageous for the efficiency of the soaking, but the use of the process is economical s benefit resulting from pulping of waste heat or low-energy values, i.e. less than approx. 85 ° C lauhtei-O. Thereby, there is no need to use the more valuable primary-10 energy in the form of steam. A suitable soaking temperature in one embodiment of the process of the invention is the boiling point of the 20 ° C solution, preferably 80-110 ° C. The boiling point depends on the concentration and pressure of the carbonate-containing solution used. If desired, leaching of lime slurry 15 may be carried out at normal pressure or at desired overpressure or vacuum.
Meesan liotuksessa liuos/meesasuhde (liuoksen paino/mee-san kuiva-aineen paino) voi olla noin 2-20, edullisesti 20 6-15.For the soaking of honey, the solution / lime ratio (solution weight / honey dry weight) may be from about 2 to 20, preferably from 20 to 15.
Keksinnön mukaisessa menetelmässä meesa ja sen liotukseen käytetty karbonaattiliuos, edullisesti natriumkarbonaat-tiliuos, erotetaan toisistaan esim. suodattamalla, sent-25 rifugoimalla, laskeuttamalla tms. tunnetulla menetelmäl lä. Meesa voidaan lisäksi pestä vedellä puhdistuksen tehostamiseksi.In the process of the invention, the lime slurry and the carbonate solution used for its soaking, preferably sodium carbonate broth, are separated, for example, by filtration, centrifugation, precipitation, or the like by a known method. In addition, the honey may be washed with water to enhance purification.
Karbonaatti voidaan edullisesti kiteyttää vierasaineita 30 sisältävästä karbonaattiliuoksesta. Karbonaatti ja vie- rasaineita sisältävä liuos voidaan edullisesti erottaa toisistaan.Preferably, the carbonate can be crystallized from a carbonate solution containing foreign matter. The carbonate solution and the solution containing the contaminants can preferably be separated.
Natriumkarbonaatti kiteytyessään 5-20 °C:ssa tuottaa 35 puhtaita dekahydraattikiteitä ja 35-90 °C:ssa se tuottaa monohydraattikiteitä. Kiteytys voidaan tehdä esimerkiksi ·. . jäähdytyskiteyttämällä, jolloin syntyy dekahydraattiki- 106641 11 teitä tai haihduttamalla, jolloin saadaan monohydraatti-kiteitä. Konventionaalisessa haihdutuksessa tuodaan lämpöä, joka haihduttaa vettä ja nostaa näin natriumkarbonaatin pitoisuuden liuoksessa yli kiteytymisen tarvit-5 tavan rajan. Karbonaattiliuos voidaan haihduttaa karbonaatin kiteyttämiseksi sinänsä tunnetulla tavalla yksi-tai monivaihehaihduttamossa. Haihdutus voi tapahtua putki-, lamelli- tai flashlaitteissa.Sodium carbonate, when crystallized at 5-20 ° C, produces 35 pure decahydrate crystals and at 35-90 ° C it produces monohydrate crystals. Crystallization can be done, for example · . cooling crystallization to give decahydrate crystals or evaporation to give the monohydrate crystals. Conventional evaporation provides heat which evaporates the water and thus raises the concentration of sodium carbonate in the solution above the required level of crystallization. The carbonate solution may be evaporated to crystallize the carbonate in a manner known per se in a single or multi-stage evaporator. Evaporation can take place in tubular, lamella or flash devices.
10 Eräässä sovellutuksessa sopiva karbonaatin kiteytyslämpö- tila-alue on -2 - 30 °C. Loppuvaiheessa liuos vaati lämpötilan lähes -2 °C kiteytyksen toteuttamiseksi mahdollisimman täydellisesti. Jäähdytykseen voidaan käyttää ulkoilmaa, jonka lämpötila on riittävän alhainen suurimman 15 osan vuodesta ainakin Pohjoismaissa.In one embodiment, a suitable crystallization temperature range for carbonate is from -2 to 30 ° C. In the final step, the solution required a temperature of almost -2 ° C to effect crystallization as completely as possible. Cooling can be done with outdoor air that is sufficiently low for most of the 15 years, at least in the Nordic countries.
Haluttaessa karbonaatti voidaan edullisesti liuottaa veteen, siihen voidaan lisätä vettä, edullisesti meesan pesuvettä, ja muodostunut neste voidaan käyttää meesan 20 liotukseen.If desired, the carbonate may preferably be dissolved in water, water, preferably lime sludge washing water may be added thereto, and the resulting liquid may be used for soaking lime sludge.
Sopiva lämpötila natriumkarbonaattikiteiden liuottamiseen on esim. n. 50 °C. Lämpötilan nostamiseksi halutulle tasolle voidaan käyttää liotusreaktorin lämmittämiseen 25 käytettyä lauhdetta, ja siten lämpö saadaan käytettyä taloudellisesti hyödyksi.A suitable temperature for dissolving the sodium carbonate crystals is, for example, about 50 ° C. In order to raise the temperature to the desired level, the condensate used to heat the soaking reactor can be used and thus the heat can be utilized economically.
Haluttaessa erotettu karbonaatti voidaan palauttaa kemikaalikiertoon.If desired, the separated carbonate can be returned to the chemical cycle.
3030
Vierasaineliuos, so. konsentraatti voidaan poistaa prosessista. Vierasainekonsentraatille voidaan suorittaa yksi tai useampia uudelleenkiteytyksiä hyödyllisten kemikaalien, lähinnä karbonaattikiteiden talteenottamiseksi. 35Foreign matter solution, so. the concentrate can be removed from the process. The foreign matter concentrate may be subjected to one or more recrystallizations to recover useful chemicals, mainly carbonate crystals. 35
Edellä on kuvattu lähinnä karbonaatin käyttöä meesan puhdistuksessa. Kuitenkin karbonaatin ohessa tai sen 12 106641 sijasta (0-100 %) voidaan käyttää myös vetykarbonaattia liuoksessa, jossa meesaa liotetaan. Vetykarbonaatin talteenotto voidaan toteuttaa vastaavasti kuin karbonaatin talteenotto.The above has mainly described the use of carbonate for the purification of lime. However, in addition to carbonate or instead of 12 106641 (0-100%), hydrogen carbonate in solution in which lime mud is soaked can also be used. Hydrogen carbonate recovery can be carried out in a manner similar to carbonate recovery.
55
Meesan pesuun käytettävä vesimäärä ja ulosotettava vierasaineita sisältävä liuos voidaan edullisesti tasapainottaa siten, että prosessissa oleva kokonaisvesimäärä saadaan pysymään vakiona.The amount of water used for washing the honey and the extraction solution containing foreign matter can advantageously be balanced so that the total amount of water in the process is kept constant.
1010
Esillä olevan keksinnön eräs mielenkiintoinen sovellutus on nimenomaan piin tai fosforin poisto niitä runsaasti sisältävästä meesasta tai kalkista liuottamalla näitä aineita meesasta tai kalkista karbonaattiliuokseen. Tällai-15 nen liukoista karbonaattia sisältävä liuos muodostaa kalsiumin kanssa hyvin niukkallukoista kalsiumyhdistettä, kuten kalsiumkarbonaattia ja pitää kalsiumin liukoisuuden alhaisena, ettei silikaattia pääse saostumaan. Sopivimmin tällaisia liuoksia ovat natriumkarbonaattia sisältävä 20 viherlipeä tai muu sopivaa karbonaattia, erityisesti kaliumkarbonaattia, sisältävä liuos. Jos karbonaattiliuos, kuten viherlipeä, sisältää myös piitä, edullisesti keksintöä sovelletaan liuoksen piipitoisuuden ollessa noin 0.8-12 g Si02/kgH20, edullisimmin 1-6 g Si02/kgH20. 25 Kun pii on poistettu meesasta tai kalkista liuokseen, voidaan liuos puolestaan puhdistaa näistä aineista. Tällöin lipeään lisätään kalkkia sellainen määrä, että pii saostuu lipeästä. Saostuksessa voidaan käyttää aikaisemmin puhdistetusta meesasta polttamalla saatua kalkkia tai 30 reaktiivisempaa kalkkia, jota saadaan esimerkiksi huo-koista kalkkikiveä polttamalla. Keksinnön edut tulevat esiin juuri tässä, sillä piin saostamiseksi tarvittava kalkkimäärä on oleellisesti pienempi kuin puhdistetun kalkin tai meesan määrä, jolloin piirikkaan ja näin pois-35 heitettävän meesan määrä on pieni.One interesting application of the present invention is specifically the removal of silicon or phosphorus from lime or lime rich in them by dissolving these substances in lime or lime in a carbonate solution. Such a soluble carbonate-containing solution forms a very sparse calcium compound such as calcium carbonate with calcium and keeps the calcium solubility low so that no silicate precipitates. Most preferably, such solutions include sodium carbonate-containing green liquor or other suitable solution containing carbonate, particularly potassium carbonate. If the carbonate solution, such as green liquor, also contains silicon, the invention is preferably applied at a silicon content of about 0.8 to 12 g SiO2 / kg H2O, most preferably 1 to 6 g SiO2 / kg H2O. Once the silicon has been removed from the lime or lime solution, the solution can be further purified from these substances. In this case, an amount of lime is added to the lye so that the silicon is precipitated from the lye. The lime obtained from the burning of previously purified lime or more reactive lime obtained, for example, by burning porous limestone, may be used in the precipitation. The advantages of the invention are apparent here, since the amount of lime needed to precipitate the silicon is substantially less than the amount of purified lime or lime sludge, so that the amount of lime sludge discarded in the circuit and thus discarded is small.
• is 106641• is 106641
Liukoinen pii reagoi kalkin kanssa muodostaen kalsiumhyd-rosilikaatteja, kun piin pitoisuus kaustisointiin tulevassa viherlipeässä on suurempi kuin muodostuvassa valko-lipeässä. Nämä hydrosilikaatit reagoivat meesauunissa 5 kalkin kanssa muodostaen kalsiumsilikaatteja, joissa Ca0/Si02 suhde on korkeampi kuin alkuperäisessä kalsium-hydrosilikaatissa. Todennäköisin muodostuva kalsiumsili-kaatti on β-dikalsiumsilikaatti. Piin ja kalkin muodostamien yhdisteiden perusteellisten termodynaamisten selvi-10 tysten, kokeellisten tutkimusten ja näiden pohjalta tehtyjen tietokonesimulaatioiden tuloksena on todettu, että kaustisoinnin yhteydessä liuos ei tule ylikylläiseksi β-dikalsiumsilikaatin kanssa metastabiilissa tasapainossa olevan kalsiumsilikaattihydraatin kanssa, vaan kalkin 15 mukana tuleva β-dikalsiumsilikaatti pyrkii liukenemaan kalkista liuokseen, kunnes liuenneen piin määrä liuoksessa ja lisätyn kalkin määrä on noussut tiettyyn arvoon. Kaustisoinnin edetessä liuos tulee ylikylläiseksi liuoksesta saostuvan kalsiumsilikaattihydraatin suhteen, jol-20 loin liuoksessa oleva pii alkaa saostua kalsituusilikaat- tihydraattina. Tällaisia yhdisteitä ovat esimerkiksi tobermoriitin (4CaSi03*Ca(0H)2) ja jenniitin (4Ca-Si03*5Ca(0H)2) kaltaiset hydrosilikaatit.Soluble silicon reacts with lime to form calcium hydrosilicates when the silicon content in the causticizing green liquor is higher than in the resulting white liquor. These hydrosilicates react with lime in the lime kiln 5 to form calcium silicates with a higher CaO / SiO 2 ratio than the original calcium hydrosilicate. The most likely calcium silicate formed is β-dicalcium silicate. As a result of extensive thermodynamic investigations of silicon and lime compounds, experimental studies and computer simulations based thereon, it has been found that, upon causticization, the solution does not become supersaturated with β-dicalcium silicate with lime in the solution until the amount of silicon dissolved in the solution and the amount of lime added have reached a certain value. As the causticization proceeds, the solution becomes supersaturated with the calcium silicate hydrate precipitated from the solution, whereupon 20% of the silicon in the solution begins to precipitate as calcium silicate hydrate. Such compounds include, for example, hydrosilicates such as tobermorite (4CaSiO3 * Ca (0H) 2) and jenite (4Ca-SiO3 * 5Ca (0H) 2).
25 Erityisen edullisesti keksintöä voidaan soveltaa kaustisoinnin yhteydessä sellutehtaalla. Edullisimmin kaus-tisointi tehdään kahdessa vaiheessa, jolloin ensimmäiseen vaiheeseen viherlipeän virtaussuunnassa lisätään 40-90 %, edullisesti 50-70 % kaustisointiin tarvittavasta koko-30 naiskalkkimäärästä (kaustisointiin tarvittava kokonais- : kalkkimäärä tunnetusti tarkoittaa sitä kalkkimäärää, jonka jälkeen kalsiumhydroksidi alkaa haitallisessa määrin jäädä meesaan). Lisättäessä mainittu määrä kalkkia ensimmäisessä vaiheessa pii ei saostu, vaan kalkissa 35 mahdollisesti olevaa piitä päinvastoin liukenee kalkista lipeään. Näin ensimmäisestä kaustisointivaiheesta saadaan piin suhteen puhdasta meesaa, jonka piipitoisuus on o- 14 106641 leellisesti pienempi kuin kaustisointiin syötetyn kalkin. Loppuvaiheeseen lisätään loput kaustisoinnin vaatimasta kalkkimäärästä eli 10-60 %, edullisesti 30-50%, jolloin syntyvään meesaan rikastuvat lipeän sisältämä pii. Tästä 5 meesasta osa voidaan poistaa prosessista kalkkikierron piikuorman vähentämiseksi, ja loput sekoittaa ensimmäisestä vaiheesta saatuun piiköyhään meesaan. Meesaseos regeneroidaan kalkiksi meesan polttolaitteessa, kuten meesauunissa. Tällä tavoin voidaan säätää pii- ja/tai 10 fosforipitoisuuksia sellutehtaan kemikaalikierrossa.It is particularly advantageous to apply the invention to causticization at a pulp mill. Most preferably, the causticisation is carried out in two steps, whereby the first step in the flow direction of the green liquor is added 40-90%, preferably 50-70% of the total amount of calcium required for causticization (total causticization required for causticisation ). With the addition of said amount of lime in the first step, the silicon does not precipitate, but on the contrary, any silicon present in the lime 35 dissolves in the lime in its lye. Thus, the first causticization step produces silicon-pure lime slurry having a silicon content o-14 106641 lower than that of the lime fed for causticization. The remainder of the amount of lime required for causticization, i.e. 10-60%, preferably 30-50%, is added to the final stage, whereby the silicon contained in the lye is enriched in the resulting lime. A portion of these 5 lime slurries can be removed from the process to reduce lime cycle silicon load, and the remainder is mixed with the lime lime from the first step. The honey mixture is regenerated into lime in a lime incinerator, such as a lime kiln. In this way, the concentration of silicon and / or phosphorus in the chemical cycle of the pulp mill can be adjusted.
Myös viherlipeän aikaiipitoisuudella voi olla vaikutusta keksintöä käytettäessä. Kuten tunnettua, viherlipeä muodostetaan liuottamalla mustalipeän poltosta syntynyt 15 kemikaalisula veteen tai laihavalkolipeään, joka syntyy meesan pesussa valkolipeän erotuksen jälkeen. Meesan pesun eräs päätarkoitus on poistaa alkalia (NaOH) meesasta mahdollisimman tarkoin. Jos valkolipeän ja meesan erotus ei ole tehokasta, sitä enemmän alkalia jää mee-20 saan, ja siitä edelleen laihavalkolipeään. Jos runsaasti alkalia sisältävää laihalipeää käytetään sulan liuotuksessa, viherlipeän aikaiipitoisuus on vastaavasti korkeampi, mikä puolestaan pienentää natriumkarbonaatin osuutta viherlipeässä. Nykyisin yleistyvä paineistettu 25 kiekkosuodin tuottaa tehokkaamman valkolipeän ja meesan erotuksen niin, että meesan pesussa laihavalkolipeän NaOH-pitoisuudeksi jää vain noin 5 g/1.The green liquor time concentration may also have an effect on the practice of the invention. As is known, green liquor is formed by dissolving the chemical melt resulting from black liquor burning in water or lean white liquor, which is formed by washing lime slurry after separation of white liquor. One of the main purposes of honey washing is to remove the alkali (NaOH) from the lime as closely as possible. If the separation between white liquor and lime is not effective, the more alkaline remains in the honey-20, and from there to lean white liquor. If alkali-rich lime liquor is used to dissolve the molten liquor, the green liquor has a correspondingly higher time-content, which in turn reduces the proportion of sodium carbonate in the green liquor. The presently increasing pressurized 25-disc filter provides a more efficient separation of white liquor and lime so that the NaOH content of lean white liquor is only about 5 g / l in lime washing.
Kun viherlipeän alkalipitoisuus pidetään mahdollisimman 30 alhaisena liuottamalla sula mahdollisimman vähän NaOH:a '·, sisältävään liuokseen, viherlipeän liukoisen natriumkar bonaatin osuus kasvaa. Tällöin lipeään lisättävä kalkki reagoi suuremmassa määrin reaktioyhtälön (2) mukaisesti eikä saösta liukoista piitä. Siksi kaustisointivaiheeseen 35 lisättävän kalkin määrää voidaan kasvattaa ja enemmän piitä saadaan liukenemaan tässä kaustisointivaiheessa, ja ·. . siten tuloksena on myös enemmän puhdistettua meesaa.By keeping the alkaline content of the green liquor as low as possible by dissolving the melt in a solution containing as little NaOH as possible, the proportion of soluble sodium carbonate in the green liquor increases. In this case, the lime added to the liquor reacts to a greater extent according to the reaction equation (2) and does not precipitate soluble silicon. Therefore, the amount of lime to be added to the causticization step 35 can be increased and more silicon dissolved in this causticization step, and. . thus more purified lime is also obtained.
106641 15106641 15
Siten loppukaustisointivaiheen kalkin, johon pii rikastuu, määrä on vastaavasti pienempi.Accordingly, the amount of lime in which the silicon is enriched in the final causticization step is correspondingly smaller.
Samankaltaiseen tulokseen päästään myös alentamalla vi-5 herlipeän piipitoisuutta ennen kaustisointia. Tämä voidaan tehdä, kuten aikaisemmin on kuvattu, esikäsittele-mällä viherlipeää tai mustalipeää hiilidioksidipitoisella kaasulla. Eräs edullinen menetelmä viherlipeän piipitoisuuden alentamiseksi on kuvattu myös FI-patenttihakemuk-10 sessa 950692, jonka mukaisessa menetelmässä mustalipeän poltosta saatua natriumkarbonaattia sisältävää sulaa käsitellään niin, että natriumkarbonaatti saadaan talteen kiinteänä, kun taas pii ja/tai fosfori erotetaan liuenneita natriumsilikaatteja/natriumfosfaatteja sisältävänä 15 liuoksena.A similar result is achieved by lowering the silicon content of the vi-5 herl liquor before causticization. This can be done, as previously described, by pretreating green liquor or black liquor with carbon dioxide gas. Another preferred method of reducing the silicon content of green liquor is also described in FI patent application 950692, which processes a sodium carbonate-containing melt obtained from black liquor combustion to recover the sodium carbonate as a solid while separating the silicon and / or phosphorus .
Kaustisointi voidaan tehdä myös vastavirtamenetelmällä, jolloin lipeä ja kalkki virtaavat vastakkaisiin suuntiin. Prosessiin kuuluu edullisesti kaksi tai useampi porras. 20 Tällöin kaikki kaustisointiin tarvittava kalkki lisätään lipeävirran suhteen viimeisessä portaassa. Portaiden välillä kalkki/meesa ja lipeä erotetaan toisistaan. Lipeä johdetaan seuraavaan portaaseen ja erotettu kalkki/meesa johdetaan lipeävirran kannalta edelliseen portaaseen. 25 Epäpuhtain meesa on viimeisestä portaasta erotettu meesa, josta pieni osa (esim. 1/5) poistetaan prosessista, ja loput johdetaan lipeävirtaa vastaan ja poistetaan ensimmäisestä portaasta.Causticization can also be performed by the countercurrent method, whereby the liquor and lime flow in opposite directions. The process preferably includes two or more steps. Then all the lime needed for causticization is added in relation to the lye flow in the last step. Between the stairs, lime / lime and lye are separated. The liquor is led to the next step and the separated lime / lime slurry is led to the previous step in terms of the lye flow. The impure lime slurry is the lime slurry separated from the last step, from which a small portion (e.g. 1/5) is removed from the process, and the remainder is led against the lye stream and removed from the first stage.
30 Esillä olevaa keksintöä voidaan soveltaa sellutehtaassa : muissakin paikoin kuin itse kaustisoinnissa. Osa meesa- virrasta voidaan ennen meesan sakeutusta käsitellä viher-lipeällä tai vastaavalla liuoksella esimerkiksi sekoitus-säiliössä piin liuottamiseksi. Tämän jälkeen meesa erote-35 taan, pestään ja johdetaan meesasuotimelle sakeutusta varten.The present invention can be applied in a pulp mill: in locations other than causticization itself. Part of the lime mud stream may be treated with green liquor or the like prior to thickening the lime slurry, for example, in a mixing tank to dissolve silicon. The lime slurry is then separated, washed and passed to a lime slurry filter for thickening.
106641 16106641 16th
Erään toisen sovellutuksen mukaan meesaa käsitellään esimerkiksi tehdasrakennuksen ulkopuolella vastaavaan tapaan kuin köyhiä malmeja rikastetaan ns. kasaliuotus-menetelmällä. Tässä tapauksessa liuotusvällaineena on 5 viherlipeä tai muu karbonaattiliuos, jolla meesakasaa käsitellään piin ja vastaavien epäpuhtauksien poistamiseksi. Tämä sovellutusmuoto saattaa on käyttökelpoinen joissain olosuhteissa, esimerkiksi vanhojen runsaasti piitä sisältävien meesavarastojen käsittelyssä, jonka 10 jälkeen tällainen puhdistettu meesa voidaan ottaa uudelleen käyttöön. Meesan käsittelyliuoksesta pii poistetaan kalkilla säestämällä, jolloin liuosta voidaan kierrättää, mutta pii on saatu rikastettua alkuperäistä huomattavasti pienempään meesamäärään, joka heitetään pois.In another embodiment, the lime slurry is treated outside the factory building, for example, in a manner similar to that of ore-enriched poor ores. heap leaching method. In this case, the leaching medium is 5 green liquors or other carbonate solution which is used to treat the leachate to remove silicon and related impurities. This embodiment may be useful in some circumstances, such as the treatment of old silicon-rich lime stocks, after which such purified lime may be re-used. Silica is removed from the honey treatment solution by liming, allowing the solution to be recycled, but the silicon has been enriched to a much lesser extent than the original, which is discarded.
1515
Keksinnön ansiosta, so. puhdistamalla meesaa tai muuta kalsiumpitoista ainesta keksinnön mukaan, meesan käyttöikää voidaan oleellisesti pidentää. Edelleen keksintö mahdollistaa kustannussäästöt meesan pidemmän käyttöiän 20 ja muiden kemikaalien säästön kautta: ostokalkin tarve vähenee, kalkin kaatopaikkakuljetukset ja -maksut vähenevät. Keksintö mahdollistaa esimerkiksi piin poistamisen lipeistä, jotka sisältävät piitä haitallisessa määrin, muuta vähemmän kuin mitä tunnetuilla menetelmillä kannat-25 tavasti voisi poistaa.Thanks to the invention, i. by purifying lime or other calcium-containing material according to the invention, the life of the lime can be substantially extended. Further, the invention enables cost savings through longer life of lime sludge 20 and other chemicals: the need for purchased lime is reduced, lime landfill transportation and charges are reduced. For example, the invention makes it possible to remove silicon from liquids containing silicon in an undesirable amount less than could be removed by known methods.
Edelleen keksinnön ansiosta ympäristöön joutuu vähemmän haitallisia yhdisteitä sellunvalmistuksen yhteydessä. Lisäksi keksintö vähentää kalkkikierron avaamisen tar-30 vettä, so. se edesauttaa kemikaalikierron sulkemista.Further, the invention results in less harmful compounds being released into the environment during pulp production. The invention further reduces the need for water to open the lime cycle, i.e. it helps to close the chemical cycle.
* «* «
Keksinnön mukaista menetelmää kuvataan lähemmin seuraa-vassa suoritusesimerkkien avulla viitaten oheisiin kuvioihin, joissa 35 kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen menetelmän erään so-·_ vellutuksen prosessikaaviota; 106641 17 kuvio 2 esittää vierasainepitoisuuden liuos/meesa-suhteen funktiona; kuviot 3-8 esittävät ainepitoisuuksia liuoksessa, kun siitä kiteyttämällä on poistettu Na2C03; 5 kuvio 9 esittää erästä simulaatiokoetta esillä olevan keksinnön periaatteen esille tuomiseksi; ja kuvio 10 esittää erästä esillä olevan keksinnön sovellu-tusmuotoa kaustisoinnin yhteydessä.The process of the invention will be described in more detail with the aid of the following exemplary embodiments, with reference to the accompanying drawings, in which: Figure 1 shows a flow chart of an embodiment of the method of the invention; 106641 17 Figure 2 shows the contaminant content as a function of solution / haymaking ratio; Figures 3-8 show the concentrations of the substance in solution after removal of Na 2 CO 3 by crystallization; Figure 9 illustrates a simulation experiment to illustrate the principle of the present invention; and Fig. 10 illustrates an embodiment of the present invention in connection with causticization.
kuvio 11 esittää prosessikaaviota eräästä kokeesta käy-10 tettäessä keksinnön mukaista menetelmää;Figure 11 shows a flow chart of an experiment using the method of the invention;
Kuvassa 1 meesa 1 johdetaan liotusastiaan, jossa on väkevää karbonaattipitoista liuosta, esim. natriumkarbonaattia. Liotuksen jälkeen meesa ja liotusliuos erotetaan 15 toisistaan esim. suodattamalla, jonka jälkeen erotettu vierasaineita sisältävä karbonaattiliuos 2 johdetaan kiteytysastiaan ja erotettu meesa 3 johdetaan pesuun. Saadut karbonaattikiteet 7 liuotetaan, ja näin saatu karbonaattiliuos 8 palautetaan liotusastiaan. Puhdistettu 20 meesa 10 johdetaan takaisin selluprosessiin. Kiteytyksen jälkeen erotettu vierasainepitoinen liuos johdetaan edelleen jätkokiteykseen, josta saadut karbonaattikiteet liuotetaan ja liuotetut karbonaattikiteet 6 johdetaan takaisin alkuperäiseen kiteytysastiaan. Jatkokiteytykses-25 sä saatu vierasaineita sisältävä liuos 11 poistetaan prosessista.In Figure 1, the lime slurry 1 is led to a soaking vessel containing a concentrated carbonate-containing solution, e.g. sodium carbonate. After soaking, the lime slurry and the soaking solution are separated from each other, for example by filtration, after which the separated foreign carbonate solution 2 is introduced into a crystallization vessel and the separated lime slurry 3 is passed to washing. The resulting carbonate crystals 7 are dissolved and the thus obtained carbonate solution 8 is returned to the soaking vessel. The purified 20 lime slurry 10 is recycled to the pulp process. After crystallization, the separated foreign matter solution is further passed to a further crystallization from which the resulting carbonate crystals are dissolved and the dissolved carbonate crystals 6 are recycled to the original crystallization vessel. The foreign matter solution 11 obtained by further crystallization is removed from the process.
ESIMERKKI 1. Käytettävän liotusnesteen määrän vaikutus vierasainepitoisuuteen.EXAMPLE 1. Effect of Amount of Soaking Liquid Used on Contaminant Content.
30 Meesanäytettä liotettiin natriumkarbonaattiliuoksessa liuos/meesa-suhteen /liuoksen paino/meesan kuiva-aineen paino) ollessa 3,9 - 19,6. Liuos oli valmistettu liuottamalla 400 g Na2C03:a 1000 ml:aan vettä. Lämpötila oli 90 °C ja liotusaika 6 h. Seosta sekoitettiin kokeen aikana. 35 Liotuksen jälkeen liuos ja meesa erotettiin toisistaan lämpiminä imusuodatuksella. Meesa pestiin vedellä. Fosfo-··. ripitoisuus määritettiin meesassa ja karbonaattiliuokses- 106641 18 sa. Tulokset on esitetty kuviossa 2. Analyysitulokset on esitetty taulukossa 2.A sample of honey was soaked in sodium carbonate solution (solution / lambda ratio / solution weight / lambda dry weight)) from 3.9 to 19.6. The solution was prepared by dissolving 400 g of Na 2 CO 3 in 1000 ml of water. The temperature was 90 ° C and the soaking time was 6 h. The mixture was stirred during the experiment. After soaking, the solution and the sludge were separated by warm suction filtration. The man was washed with water. ·· phosphorus. the concentration was determined in lime pulp and in carbonate solution. The results are shown in Figure 2. The analysis results are shown in Table 2.
Taulukko 2 5 ________—-—-;-Table 2 5 ________—-—-; -
Liuos/meesa ka P g/kg P jäännös % 1 Käsittelemätön meesa 0 1,83 100,0 2 Käsitelty meesa 3,91 0,744 40,7 3 _ « - 7,82 0,328 17,9 10 4 - « - 15,65 0,109 6,0 5 _ » - 19,56 0,095 5,2 ESIMERKKI 2. Vierasaineiden poistuminen 15 Meesanäytettä liotettiin natriumkarbonaattiliuoksessa kuten kokeessa 1 liuos/meesa-suhteen ollessa 9,8. Liotuksen jälkeen meesa pestiin kahdesti vedellä vesi/meesa-suhteella 2,8. Käsittelyn jälkeen eri aineiden pitoisuudet määritettiin meesasta. Tulokset on esitetty tauliikos-20 sa 3.Solution / lime also P g / kg P residue% 1 Untreated lime 0 1.83 100.0 2 Treated lime 3.91 0.744 40.7 3 _ «- 7.82 0.328 17.9 10 4 -« - 15.65 0.109 6.0 5 - 19.56 0.095 5.2 EXAMPLE 2. Removal of foreign matter 15 Samples of honey were soaked in sodium carbonate solution as in Experiment 1 at a solution / lambda ratio of 9.8. After soaking, the lime slurry was washed twice with water at a water / lime slurry ratio of 2.8. After treatment, the concentrations of the various substances were determined in lime. The results are shown in Table 20.
Taulukko 3. Eri aineiden pitoisuudet meesassa ennen ja jälkeen käsittelyä.Table 3. Concentrations of different substances in the lime pulp before and after treatment.
25 Alkuperäinen Käsitelty meesa meesa25 Original Processed blending lime
Pitoisuus Pitoisuus Poisto g/kg g/kg %Concentration Concentration Removal g / kg g / kg%
Fosfori P 1,83 0,343 81,3 • Pii Si 0,643 0,273 57,5Phosphorus P 1.83 0.343 81.3 • Si Si 0.643 0.273 57.5
Alumiini AI 0,754 0,710 5,8Aluminum Al 0.754 0.710 5.8
Rikki S 5,30 0,56 89,4Sulfur S 5.30 0.56 89.4
Vanadiini V 39,5xl0’3 9,4xl0‘3 76,2 • « 19 106641Vanadium V 39.5x10'3 9.4x10'3 76.2 • «19 106641
Tuloksista käy ilmi että fosfori, rikki ja vanadiini voidaan poistaa meesasta tehokkaasti liuos/meesa-suhteen ollessa 9,8. Pii voidaan poistaa kohtalaisen tehokkaasti, 5 kun taas alumiini poistuu heikosti.The results show that phosphorus, sulfur and vanadium can be effectively removed from the lime at a solution / lime ratio of 9.8. Silicon can be removed fairly efficiently 5 while aluminum is poorly removed.
Esimerkit 1 ja 2 osoittavat, että fosfori on mahdollista poistaa hyvin tehokkaasti karbonaattiliuosliotuksella. Hyvin suuri liuos/meesa-suhde johtaa siihen, että suuria 10 määriä karbonaattia on kiteytettävä pienen meesamäärän puhdistamiseksi. Prosessin ajaminen taloudellisesti edellyttää liuos/meesa-suhteen optimointia, jolloin on huomioitava, että liuos/meesa-suhteen laskeminen heikentää puhdistustehokkuutta.Examples 1 and 2 show that it is possible to remove phosphorus very effectively by carbonate solution leaching. The very high solution / lime ratio results in the need to crystallize large amounts of carbonate to purify a small amount of lime. Running the process economically requires optimization of the solution / lime ratio, which must take into account that lowering the solution / lime ratio reduces the cleaning efficiency.
15 ESIMERKKI 3. Liotusolosuhteiden vaikutus Eri olosuhteiden vaikutusta eri vierasaineiden poistoon (fosforin, piin, ja alumiinin) poistoon testattiin käyttämällä eri liuos/meesa-suhdetta, eri liotusaikaa, eri 20 lämpötiloja ja eri pitoisuuden omaavia karbonaattilio-tusliuoksia. Tulokset on esitetty taulukoissa 4, 5 ja 6.EXAMPLE 3. Effect of Soaking Conditions The effect of different conditions on the removal of different contaminants (phosphorus, silicon, and aluminum) was tested using different solution-to-mana ratio, different soaking time, different temperatures, and different concentrations of carbonate addition solutions. The results are shown in Tables 4, 5 and 6.
Tuloksista käy ilmi, että natriumkarbonaattiliuoksella on ratkaiseva merkitys fosforin liukenemiseen. Pelkällä .' 25 vedellä fosforin liukeneminen on erittäin vähäistä, mutta karbonaattipitoisuuden korottaminen lisää sitä ratkaisevasti. Jos natriumkarbonaattiliuos on lähes kyllästetty, liuos/meesa-suhde on riittävän suuri ja jos meesa pestään vedellä riittävästi, voidaan saavuttaa jopa yli 98 %:n 30 fosforin poisto. Prosessin ajaminen tällä tavalla lienee kuitenkin taloudellisesti kannattamatonta.The results show that the sodium carbonate solution plays a crucial role in the dissolution of the phosphorus. Just. ' With water, the solubility of phosphorus is very low, but increasing it significantly increases the carbonate content. If the sodium carbonate solution is nearly saturated, the solution / lime ratio is sufficiently high and if the lime sludge is washed sufficiently with water, up to 98% phosphorus removal can be achieved. However, running the process in this way is probably not economically viable.
Taulukko 4. Fosforin poisto eri olosuhteissa.Table 4. Phosphorus removal under various conditions.
20 10664120 106641
Liuos/ Liotus- Aika T Fosforin jakautuminen meesa- liuos Liuos Meesa Poisto ® suhde h eC mg/kg* mg/kg % 10 vesi 1,5 0.04 1370 0,003 10 vesi 96 75 2.14 1330 0,16 10 vesi + 96 75 143 1200 10,6 10 5 9/1Solution / Soaking Time T Distribution of Phosphorus in Lime Solution Solution Honey Removal ® Ratio h eC mg / kg * mg / kg% 10 water 1.5 0.04 1370 0.003 10 water 96 75 2.14 1330 0.16 10 water + 96 75 143 1200 10.6 10 5 9/1
Na2C03 10 vesi + 6 70 102 1240 7,6 5 g/iNa 2 CO 3 10 water + 6 70 102 1240 7.6 5 g / l
Na2C03 10 vesi +6 70 628 745 45,7 15 50 9/1Na2CO3 10 water +6 70 628 745 45.7 15 50 9/1
Na2C03 16 vesi 6 90 1234 23,5 98,1 1000 ml *** +Na 2 CO 3 16 water 6 90 1234 23.5 98.1 1000 mL *** +
Na2C03 20 400 g** * mg liuokseen siirtynyttä fosforia meesakiloa kohti ** lähes kyllästetty liuos *** pesu vesi/meesasuhteella 30Na2CO3 20 400 g ** * mg of phosphorus in solution per kg of lime juice ** Almost saturated solution *** Washing in water / lime ratio 30
Taulukko 5. Piin poistuminen.Table 5. Silicon removal.
Liuos/ Liotus- Aika T Piin jakautuminen meesa liuos Liuos Meesa Poisto ratio h °C g/kg g/kg % : 16 vesi 6 90 6,24 0,40 94,0 1000 ml * +Solution / Soaking Time T Distribution of silicon lime solution Solution Honey Removal ratio h ° C g / kg g / kg%: 16 water 6 90 6.24 0.40 94.0 1000 ml * +
Na2C03 400 g • * Pesu vesi/meesasuhteella 30Na2C03 400 g • * Wash with water / male ratio 30
Taulukko 6. Alumiinin poistuminen 21 106641Table 6. Aluminum removal 21 106641
Liuos/ Liotus- Aika T Alumiinin jakautuminen meesa- liuos Liuos Meesa Poisto ^ suhde h ec g/kg g/kg % 16 vesi 6 90 0,135 0,245 35,5 1000 ml * +Solution / Soaking Time T Distribution of aluminum in lime solution Solution Honey Removal ^ ratio h ec g / kg g / kg% 16 water 6 90 0.135 0.245 35.5 1000 ml * +
Na2C03 10 400 9 * Pesu vesi/meesasuhteella 30Na2C03 10 400 9 * Wash / water ratio 30
Piin kohdalla saavutetaan 94 %:n poisto samoilla edelly-15 tykeillä kuin fosforilla. Alumiinista poistui vain noin kolmasosa tehokkaista olosuhteista huolimatta.For silicon, 94% removal is achieved under the same conditions as phosphorus. Only about one third of the aluminum was removed, despite the effective conditions.
ESIMERKKI 4. Liotukseen käytetyn natriumkarbonaatti1i-uoksen puhdistaminen 20 Liotuksen jälkeen natriumkarbonaattiliuos on puhdistettava jälleenkäyttöä varten. Menetelmän taloudellinen käyttö edellyttää että takaisin kulkeutuvat vierasainepi-toisuudet ovat pienet ja että käytettävän liotusliuok-sen,tavallisimin natriumkarbonaatin, häviö on mahdolli-" 25 simman pieni, ts. että vierasainekonsentraatin mukana poistuva ainemäärä, esim. Na2C03, on vähäinen.EXAMPLE 4. Purifying Sodium Carbonate11i Solution for Soaking 20 After soaking, the sodium carbonate solution must be cleaned for reuse. The economical use of the process requires that the re-entrant contaminants are low and that the leaching solution used, most commonly sodium carbonate, has a minimal loss, i.e., the amount of material exuded by the contaminant concentrate, e.g. Na 2 CO 3.
Liotukseen käytetyn natriumkarbonaatin puhdistumista ja talteenottoa testattiin kiteyttämällä natriumkarbonaatti 30 vierasainepitoisesta liotusliuoksesta. Kokeessa käytet-: . tiin myös kalsiumoksidia ja magnesiumsulfaattia vierasai neiden saostukseen. Tulokset on esitetty kuvioissa 3-8. Kuvioissa on esitetty vierasainelluokseen jäävien vierasaineiden pitoisuudet kiteytyksen funktiona. Analyysitu-35 lokset, joiden perusteella kuvaajat on piirretty on esitetty taulukossa 7.The purification and recovery of the sodium carbonate used for soaking was tested by crystallization of sodium carbonate from 30 foreign soaking solutions. In the experiment you will use-:. calcium oxide and magnesium sulphate were also precipitated. The results are shown in Figures 3-8. The figures show the concentrations of contaminants remaining in the contaminants as a function of crystallization. The analytical results from which the graphs are plotted are shown in Table 7.
Taulukko 7. Vierasaineet liuososassa 22 106641Table 7. Foreign impurities in solution part 22 106641
Liuos Kitey- P P Si V NaCa Huom.Solution Kitey-P P Si V NaCa Note.
5 volume g tetty % mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg 1 1397 0,0 159,0 141,4 2,84 144,8 6,46 2 647,2 53,7 234,4 197,6 4,26 95,5 3 637,2 54,4 231,9 176,8 3,93 67,9 3,89 1 4 633,5 54,7 213,4 175,5 3,96 69 6,09 ** 10 5 381,7 72,7 257,7 196,7 4,42 49,5 6,41 6 253,8 81,8 331,8 247 5,83 28 7,45 7 203,9 85,4 369,8 273,2 5,3 28 8,68 8 145,4 89,6 447,0 328,7 6,26 29,2 11,1 9 64,1 95,4 357,1 314,3 6,23 20,1 13,4 15 - * MgS04-saostus ** CaO-saostus5 volume g tetty% mg / kg mg / kg mg / kg mg / kg mg / kg 1,1397 0.0 159.0 141.4 2.84 144.8 6.46 2,647.2 53.7 234.4 197.6 4.26 95.5 3 637.2 54.4 231.9 176.8 3.93 67.9 3.89 1 4 633.5 54.7 213.4 175.5 3.96 69 6 , 09 ** 10 5 381.7 72.7 257.7 196.7 4.42 49.5 6.41 6 253.8 81.8 331.8 247 5.83 28 7.45 7 203.9 85 , 4,369.8 273.2 5.3 28 8.68 8 145.4 89.6 447.0 328.7 6.26 29.2 11.1 9 64.1 95.4 357.1 314.3 6.23 20.1 13.4 15 - * MgSO 4 precipitation ** CaO precipitation
Koetuloksista käy ilmi mm. se, että kun liotuksesta tule-20 va liuos kiteytettiin niin pitkälle, että kideosaan jäi noin 54 % liuoksen painosta, ja kiteitä pestiin imusuoda-tuksen jälkeen kevyellä suihkutuksella, saavutettiin alhaisia vierasainepitoisuuksia.The test results show e.g. the fact that the soaking solution was crystallized to such an extent that about 54% by weight of the solution remained in the crystal portion and the crystals were washed with light spray after suction filtration, resulted in low levels of impurity.
25 Natriumkarbonaatin puhdistuksen keskeiset tulokset on esitetty taulukossa 8.The main results of sodium carbonate purification are shown in Table 8.
Taulukko 8.Table 8.
Natriumkarbonaatin puhdistuminen kiteytyksellä ja suihkutuksellaPurification of sodium carbonate by crystallization and spraying
Vierasaine Liotuksesta Karbonaattikiteet *“ tuleva liuos puhdistuksen jälkeen mg/kg mg/kg %1 P 159 14,8 2,7Foreign substance from Soaking Carbonate Crystals * “solution coming after cleaning mg / kg mg / kg% 1 P 159 14.8 2.7
Si 141 21,6 10,4 V 2,84 0,19 2,6Si 141 21.6 10.4 V 2.84 0.19 2.6
Kiteisiin jäänyt osuus meesan sisältämästä kokonaismäärästä 23 106641Crystalline fraction of total lime slurry 23 106641
Kun liuos kiteytetään pitemmälle, puhdistuminen ei ole enää yhtä tehokasta, vaan kideosaan jää enemmän epäpuhtauksia. tällöin tarvitaan uudelleenkiteytystä. Koetulos-5 ten mukaan uudelleenkiteytystä on syytä käyttää vaiheessa, jossa n. 55-90 % liuoksesta on kiteytetty. Kun n. 90 % on kiteytetty, puhdistusta ei enää tapahdu, vaan kide-osaan jää yhtä paljon epäpuhtauksia kuin liuokseen.As the solution is further crystallized, the purification is no longer as effective, leaving more impurities in the crystal. then recrystallization is required. According to test results 5, recrystallization should be used in a step where about 55-90% of the solution is crystallized. After about 90% crystallization, purification no longer takes place, leaving as much impurity in the crystal part as in the solution.
10 Kiteytys saadaan aikaan jäähdyttämällä, ja lämpötilan laskiessa natriumkarbonaatin liukoisuus vähenee. Kun n. 90 % liuoksesta on kiteytetty, ja lämpötila on 0 - -2 °C, liukoisuus on vain 5 - 7 % (ks. taulukko 1.). Kokeessa ainoastaan 1,6 % prosessiin syötetystä natriumista jäi 15 jäljelle, kun n. 90 % liuoksesta oli kiteytetty. Näin ollen voidaan todeta, että vierasainekonsentraatin mukana poistuva natriummäärä jää pieneksi.Crystallization is accomplished by cooling and as the temperature decreases, the solubility of sodium carbonate decreases. When about 90% of the solution is crystallized and the temperature is 0-2 ° C, the solubility is only 5-7% (see Table 1). In the experiment, only 1.6% of the sodium added to the process remained after about 90% of the solution was crystallized. Thus, it can be stated that the amount of sodium leaving the concentrate remains low.
Kokeesta käy myös ilmi, että jos vierasaineita halutaan 20 saostaa kalsiumoksidilla tai magnesiumsulfaatilla, tämä pitää suorittaa vasta prosessin loppuvaiheessa, jossa karbonaattipitoisuus on alhainen. Jos se tehdään alkuvaiheessa, missä karbonaattipitoisuus on suuri, kalsium ja magnesium saostuvat heti karbonaatteina eivätkä vaikuta 25 fosfaatti-, silikaatti- tai muihin pitoisuuksiin. Vasta kun karbonaattipitoisuus on laskenut riittävästi, kalsium- ja magnesiumpatoisuudet voivat nousta sellaiselle tasolle, että mainitut aineet saostuvat.The test also shows that if foreign substances are to be precipitated with calcium oxide or magnesium sulfate, this must be done only at the end of the process, where the carbonate content is low. If done in the early stages of high carbonate content, calcium and magnesium will immediately precipitate as carbonates and will not affect phosphate, silicate or other contents. It is only when the carbonate content has fallen sufficiently that the calcium and magnesium contents can rise to such levels that the said substances precipitate.
30 Edelleen kokeesta käy ilmi, että meesan pesuvesi voi olla : edullisempaa käyttää vasta uudelleenkiteytyn kideosan liuottamiseen kuin ensimmäisen kideosan liuottamiseen. Täten takaisin kulkeutuvien epäpuhtauksien määriä voidaan minimoida.Further, the experiment shows that lime mud washing water may be: more advantageous to use only to dissolve the recrystallized crystal portion than to dissolve the first crystalline portion. Thus, the amount of impurities that can be transported back can be minimized.
3535
Kuvista 3-8 voidaan myös päätellä, että kalsiumpitoisuus ..... nousee vasta kun karbonaattipitoisuus on alhainen.It can also be deduced from Figures 3-8 that the calcium content ..... does not increase until the carbonate content is low.
24 10664124 106641
Vierasainekonsentraatti sisältää pienestä tilavuudesta huolimatta tietyn määrän natriumia, joka on syytä palauttaa prosessiin taloudellisuuden kannalta sekä ympäristösyistä. Arvioitu määrä on 20 - 45 kg natriumia meesa-5 tonnia kohti. Koska ainoastaan osa meesavirrasta käsitellään tämän menetelmän mukaan tehtaan fosforitaseen tasapainottamiseksi, natriummäärä sellutonnia kohti on kuitenkin pienempi, arviolta n. 3 kg.Despite its small volume, the contaminant concentrate contains a certain amount of sodium which should be returned to the process for economic and environmental reasons. The estimated amount is 20-45 kg of sodium per 5 tons of lime. However, since only part of the leachate stream is treated according to this method to balance the plant's phosphorus balance, the amount of sodium per tonne of pulp is lower, approximately 3 kg.
10 Natriumin palauttamiseksi prosessiin on olemassa erilaisia ratkaisuja. Vierasainekonsentraatti voidaan esim. käsitellä neutraloimalla se rikkihapolla, seostamalla vierasaineet kalsiumoksidilla tai magnesiumsulfaatilla ja palauttamalla natrium sulfaattimuodossa sellutehtaan 15 kemikaalikiertoon.10 There are different solutions for restoring sodium in the process. For example, the contaminant concentrate may be treated by neutralizing with sulfuric acid, doping the contaminants with calcium oxide or magnesium sulfate, and returning the sodium in sulfate form to the chemical cycle of the pulp mill.
Eräs simulaatiokoe, jossa on seurattu kaustisoinnin edistymistä viherlipeässä lisäämällä liuokseen kalkkia pienissä erissä, on esitetty kuviossa 9. Lähtöliuoksen koos-20 tumus (synteettinen viherlipeä) on seuraava: 60 g Na2C03 /kg H20, 30 g NaOH/kg H20, 35 g Na2S/kg H20, ja 2 g Si02/kg H20. Syötettävä kalkki sisälsi 92 p-% CaO:a ja 8 p-% Si02:a. Kuviosta 9A voidaan todeta että piin liuetessa kalkista liuokseen liuoksen piipitoisuus kasvaa aluksi * 25 saavuttaen maksimipitoisuuden 4 g Si02/kg H20, kun noin 26 g kalkkia on reagoinut. Tämän jälkeen liuoksen piipitoisuus alkaa laskea, kun pii alkaa saostua kalsiumhydrosi-likaattina. Kuvasta 9B käy ilmi että kalsiumhy-drosilikaatti alkaa saostua, kun 26 g kalkkia/kg Hz0 on 30 reagoinut. Liuoksen (laskettu) hydroksidi- ja karbonaat- : tipitoisuus on tällöin 59 ja 15 g/kg H20 NaOH:ksi jaOne simulation experiment monitoring the progress of causticization in green liquor by adding lime in small portions to the solution is shown in Figure 9. The composition of the stock solution (synthetic green liquor) is as follows: 60 g Na2CO3 / kg H2O, 30 g NaOH / kg H2O, 35 g Na2S / kg H 2 O, and 2 g SiO 2 / kg H 2 O. The feed lime contained 92 wt% CaO and 8 wt% SiO 2. From Fig. 9A it can be noted that as the lime dissolves in solution, the silicon content of the solution initially increases * 25, reaching a maximum of 4 g SiO 2 / kg H 2 O when about 26 g of lime has reacted. Thereafter, the silicon content of the solution begins to decrease as the silicon begins to precipitate as calcium hydrosilicate. Figure 9B shows that calcium hy drosilicate begins to precipitate when 26 g of lime / kg H 2 O is reacted. The (calculated) hydroxide and carbonate content of the solution is then 59 and 15 g / kg H 2 O in NaOH and
Na2C03:ksi laskettuna. Kalsiumhydroksidi alkaa saostua, kun kalkkia on reagoinut 35 g/kg H20. Liuoksen (laskettu) hydroksidi- ja karbonaattipitoisuus on tällöin 70 ja 5 35 g/kg H20 NaOH:ksi ja Na2C03:ksi laskettuna.Calculated as Na 2 CO 3. Calcium hydroxide begins to precipitate after reacting with lime at 35 g / kg H 2 O. The (calculated) hydroxide and carbonate content of the solution is then 70 and 5 35 g / kg H2O, calculated as NaOH and Na2CO3.
25 10664125 106641
Kuviossa 10 on esitetty keksinnön soveltamisesta kaus-tisoinnin yhteydessä, joka on kaksivaiheinen. Viherlipeä tuodaan soodakattilan liuotinsäiliöstä (ei esitetty) linjaa 21 pitkin ensimmäiseen kaustisointivaiheeseen 22.Figure 10 illustrates the application of the invention in the context of a two-phase seasoning. The green liquor is introduced from the recovery tank solvent tank (not shown) along line 21 to the first causticization step 22.
5 Edullisesti viherlipeä on valmistettu niin että sen nat-riumhydroksidipitoisuus on mahdollisimman alhainen, edullisesti alle lOg NaOH/kg. Viherlipeää voidaan myös edullisesti esikäsitellä sen piipitoisuuden alentamiseksi. Kaustisointiin 22 lisätään myös linjan 27 kautta kalkkia, 10 jonka sisältämää piitä liukenee viherlipeään kaustisoin-nin aikana. Näin saadaan meesaa, jonka piipitoisuus on alempi kuin kaustisointiin tuodun kalkin. Meesa erotetaan esikaustisoidusta lipeästä vaiheessa 23 ja viedään regeneroitavaksi kalkiksi polttoon 4 linjan 28 kautta.Preferably, the green liquor is prepared so that its sodium hydroxide content is as low as possible, preferably less than 10 g NaOH / kg. The green liquor may also preferably be pretreated to reduce its silicon content. Lime is also added to causticization 22 through line 27, the silicon contained therein being soluble in green liquor during causticization. This results in a lime slurry having a lower silicon content than the lime imported for causticization. The honey is separated from the pre-causticized liquor in step 23 and introduced into regenerable lime for incineration 4 through line 28.
1515
Lipeä johdetaan seuraavaan kaustisointivaiheeseen 25, jossa lisätään loput kaustisointiin tarvittavasta kalkista linjan 29 kautta. Tällöin liuenneen piin määrä liuoksessa ja lisätyn kalkin määrä nousevat niin korkeiksi, 20 että pii alkaa saostua ja rikastuu meesaan. Näin ensimmäisessä kaustisointivaiheessa 22 liuokseen siirtynyt pii saostuu meesaan, joka erotetaan valkolipeästä vaiheessa 26. Osa piin suhteen rikkaasta meesasta voidaan poistaa prosessista linjan 31 kautta kaatopaikalle tai vastaavaan 25 paikkaan ja näin säädellä kalkkikierron piikuormaa. Loput meesasta viedään linjan 30 kautta ja edelleen linjan 28 kautta yhdessä vaiheesta 23 saadun meesan kanssa polttoon 24. Poistettu meesamäärä korvataan korvauskalkilla, joka tuodaan ensimmäiseen kaustisointivaiheeseen 22. Korvaus-30 kalkki voidaan tuoda myös toiseen vaiheeseen 25 uunikalk-• kia reaktiivisempana kalkkina.The liquor is passed to the next causticization step 25, where the remainder of the lime needed for causticization is added through line 29. Then, the amount of silicon dissolved in the solution and the amount of lime added are so high that the silicon begins to precipitate and is enriched in the lime slurry. Thus, in the first causticization step 22, the silicon transferred to the solution is precipitated in the lime slurry, which is separated from the white liquor in step 26. Some of the silicon rich lime can be removed from the process via line 31 to landfill or the like. The remainder of the lime is passed through line 30 and further through line 28, together with the lime from step 23 to incineration 24. The removed lime volume is replaced by replacement lime, which is introduced into the first causticization step 22. Alternate 30 lime can also be introduced into second stage 25 more reactive lime.
Keksintöä ei rajata pelkästään edellä esitettyjä sovellutusesimerkkejä koskevaksi, vaan monet muunnokset ovat 35 mahdollisia pysyttäessä patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.The invention is not limited to the above embodiments only, but many modifications are possible within the scope of the inventive idea defined by the claims.
Claims (27)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI962823A FI106641B (en) | 1995-07-11 | 1996-07-11 | Process for separating foreign matter from lime sludge |
Applications Claiming Priority (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI953402 | 1995-07-11 | ||
FI953402A FI953402A0 (en) | 1995-07-11 | 1995-07-11 | Foerfarande Foer avskiljning av fraemmande aemnen ur mesa |
FI962289A FI962289A0 (en) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | Foerfarande Foer avlaegsnande av skadliga orenheter ur mesa eller kalk |
FI962289 | 1996-05-31 | ||
FI962823A FI106641B (en) | 1995-07-11 | 1996-07-11 | Process for separating foreign matter from lime sludge |
FI962823 | 1996-07-11 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI962823A0 FI962823A0 (en) | 1996-07-11 |
FI962823A FI962823A (en) | 1997-01-12 |
FI106641B true FI106641B (en) | 2001-03-15 |
Family
ID=27241643
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI962823A FI106641B (en) | 1995-07-11 | 1996-07-11 | Process for separating foreign matter from lime sludge |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
FI (1) | FI106641B (en) |
-
1996
- 1996-07-11 FI FI962823A patent/FI106641B/en active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FI962823A0 (en) | 1996-07-11 |
FI962823A (en) | 1997-01-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6074521A (en) | Method of separating impurities from lime and lime sludge | |
FI121312B (en) | A method for treating flue gases | |
US4044097A (en) | Recovery of soda values from sodium carbonate crystallizer purge liquors | |
WO2020233558A1 (en) | Process for purifying a sodium sulfate residue | |
EP0908554B1 (en) | Process for recovering alkali and energy from black liquor containing silicate | |
US4093508A (en) | Process for recovering chemicals from the waste liquors of sulfate cellulose digestion and the waste waters of bleaching | |
CN107660245B (en) | Method for recovering pulping chemicals from dissolved ash having high carbonate content | |
AU2013203860B2 (en) | Method of recovering pulping chemicals and reducing the concentration of potassium and chloride therein | |
US3991160A (en) | Recovery of soda values from sodium carbonate crystallizer purge liquors | |
JPH02154089A (en) | After-treatment of pulp discharge liquor | |
FI64408C (en) | SAETT VIDEO UPPSLUTNING AV CELLULOSAHALTIGT MATERIAL | |
FI62363B (en) | FOERFARANDE FOER AOTERVINNING AV SODIUM CHLORIDE FRAON CELLULOSAFABRIKENS PROCESSER | |
FI106641B (en) | Process for separating foreign matter from lime sludge | |
US4799994A (en) | Process for cooking and bleaching pulp | |
US3650889A (en) | Pollution controlled polysulfide recovery process | |
FI118349B (en) | A method for dividing sulfide contained in green liquor to produce high and low sulfide white liquids, respectively | |
EP1566480A1 (en) | Process for producing kraft pulp | |
RU2675454C2 (en) | Method for handling spent wash solution of lignin-recovery process | |
AU2021274310A1 (en) | Methods of treating a kraft process recovery cicle to reduce metal levels at the kraft process | |
CN106731627A (en) | Flue gas desulfurization and the system for recycling desulfurizing byproduct | |
FI98225C (en) | Procedure for Removing Harmful Impurities in Alkaline Delignification of Cellulosic Material | |
FI73754B (en) | PROCESSING OF COOKING CHEMICALS FOR CELLULOSE FRAMEWORK. | |
CA1075859A (en) | Process for recovering chemicals from the waste liquors of sulfate cellulose digestion and the waste waters of bleaching | |
SU952735A1 (en) | Process for recovering sodium sulphate from effluents | |
SU1109057A3 (en) | Method of obtaining cellulose |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
GB | Transfer or assigment of application |
Owner name: AHLSTROM MACHINERY OY |