FI117206B - Menetelmä haitallisten aineiden poistamiseksi sellutehtaan kemikaalikierrosta - Google Patents

Description

117206

MENETELMÄ HAITALLISTEN AINEIDEN POISTAMISEKSI SELLUTEHTAAN KEMIKAALIKIERROSTA

Esillä olevan keksinnön kohteena on patentti-5 vaatimuksen 1 johdanto-osassa määritelty menetelmä raaka-aineista peräisin olevien haitallisten aineiden, esim. kaliumin ja kloorin, poistamiseksi sulfaattisel-lutehtaan kemikaalikierrosta.

Raaka-aineella tarkoitetaan tässä yhteydessä 10 mitä tahansa sellunvalmistuksessa käytettävää lähtöainetta, kemikaalia tai liuotinta, kuten puuhaketta, tuorevettä, lipeää tms.

Valmistettaessa sellua sulfaattimenetelmällä puuhakkeen keitossa käytetty keittolipeä eli mustali-15 peä haihdutetaan sen kuiva-ainepitoisuuden nostamiseksi, minkä jälkeen se poltetaan soodakattilassa. Poltossa muodostunut nestemäinen kuona eli soodasula liuotetaan veteen, jolloin muodostuu viherlipeää. Viher-lipeän pääkomponentit ovat natriumkarbonaatti, kalium-20 karbonaatti, natriumsulfidi, natriumhydroksidi ja nat-riumsulfaatti ja vesi. Liuos muutetaan uudelleen käytettäväksi keittolipeäksi eli valkolipeäksi kaustisoi-malla se poltetulla kalkilla, jolloin natriumkarbonaatti muuttuu natriumhydroksidiksi.

25 Nykyajan voimakkaat pyrkimykset vedenkäytön vähentämiseen ja vesikierron sulkemiseen sellunvalmistuksen yhteydessä aiheuttavat prosessin kannalta haitallisten aineiden, kuten kaliumin ja kloorin, kertymistä eli rikastumista sellutehtaan kemikaalikiertoon. 30 Rikastumisen laajuus riippuu tehtaan vesikiertojen sulkemisasteesta. Kalium tulee tehtaaseen pääasiassa puuraaka-aineen mukana. Klooria tulee sekä raaka-aineiden että tehtaassa kierrätettävän valkaisusuodok-sen mukana. Jos valkaisussa käytetään klooripitoisia 35 kemikaaleja, kierrätettävän valkaisusuodoksen mukana kulkeutuu huomattavia kloorimääriä lipeäkiertoon. Lisäksi sellaisissa tehtaissa, joissa käytetään merive- 2 117206 dessä uitettua puuta, raaka-aineen mukana tuleva kloo-rimäärä voi olla suuri, ja tällöin lipeäkierron kloo-ripitoisuus nousee korkealle tasolle jo matalassa ve-sikiertojen sulkemisasteessa. Maissa, joissa kuituraa-5 ka-aine kasvaa hyvin suolapitoisessa maaperässä, raaka-aine voi sisältää merkittäviä määriä klooria. Kyseiset aineet aiheuttavat suurina pitoisuuksina ongelmia soodakattilassa. Soodakattilan keittoputkistoihin muodostuu tavallisesti suoloista koostuvia kerrostulo mia. Kalium ja kloori aiheuttavat kerrostumissa sula-mislämpötilan alenemisen, minkä seurauksena savukaasujen mukana kulkevat hiukkaset tarttuvat helposti kerrostumiin kasvattaen niitä siten, että kattila voi lopulta tukkeutua. Sulamislämpötila-alueen aleneminen 15 voi myös aiheuttaa korroosiota putkistoihin.

Kaliumin ja kloorin poistamiseksi lipeäkier-rosta on kehitetty menetelmiä, jotka perustuvat pääasiassa soodakattilan lentotuhkan tai lipeän käsittelyyn. Lentotuhkan käsittelymenetelmässä lentotuhka 20 liuotetaan veteen, ja pääkomponentti natriumsulfaatti kiteytetään haihduttamalla, jolloin kalium ja kloori rikastuvat emäliuokseen. Emäliuosta voidaan sen jälkeen kiteyttää eteenpäin natrium- ja kaliumkloridin saostamiseksi tai poistaa sellaisenaan. Viherlipeän 25 kiteytysmenetelmässä kiteytetään natriumkarbonaattia joko haihduttamalla tai jäähdyttämällä ja lopuksi nat-riumkloridi tai kaliumkloridi voidaan erottaa joko säestämällä tai poistamalla emäliuos lipeäkierrosta. Viherlipeän kiteytys on tehokas kaliuminpoistomenetelmä, 30 mutta jos lähtöaineena käytetään normaaliväkevää vi-herlipeää, liuos on verraten laimea, ja vettä on haihdutettava runsaasti ennen kuin natriumkarbonaatti ai -kaa kiteytyä.

Tunnetut kaliumin ja kloorin poistomenetelmät 35 erillisinä prosesseina eivät ole kaikissa tapauksissa riittävän tehokkaita sellunvalmistusprosessin vaatimuksiin, etenkin silloin kun siihen liittyy suljettu 3 117206 vesikierto. Tunnetut menetelmät edellyttävät hyvin suurten vesimäärien haihduttamista, mikä on osasyynä siihen, että niiden soveltaminen teollisesti on ollut vähäistä.

5 Keksinnön tarkoituksena on vähentää edellä mainittuja haittoja ja tuoda esiin uusi aikaisempia tehokkaampi menetelmä kaliumin ja kloorin poistamiseksi sulfaattisellutehtaan kemikaalikierrosta. Edelleen keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin menetelmä, joka 10 on helppo toteuttaa olemassa olevien laitteistojen yhteydessä. Lisäksi keksinnön tarkoituksena on edesauttaa vesikiertojen sulkemista.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksissa.

15 Keksinnön mukaisessa menetelmässä haitallis ten aineiden poistamiseksi sulfaattisellutehtaan kemikaalikierrosta, kuten lipeäkierrosta, selluloosan valmistusprosessissa muodostunut käytetty keittolipeä, so. mustalipeä, poltetaan, jolloin muodostuu lentotuh-20 kaa ja soodasulaa. Muodostunut soodasula liuotetaan veteen muodostamaan viherlipeää, joka kaustisoidaan keittolipeäksi, so. valkolipeäksi, ja käytetään uudelleen sellunkeitossa. Keksinnön mukaisesti lentotuhka sekoitetaan viherlipeään muodostamaan liuos ja natri-25 umkarbonaattia, natriumsulfaattia ja/tai näiden muo dostamia suoloja, kuten kaksoissuoloja, esim. burke-iittia, kiteytetään liuoksesta, jolloin kalium ja kloori rikastuvat jäljelle jäävään emäliuokseen.

Lentotuhkalla tarkoitetaan tässä yhteydessä 30 soodakattilan sähkösuodintuhkaa, joka voi sisältää suppilotuhkaa.

Keksinnön eräässä sovelluksessa lentotuhka liuotetaan viherlipeään. Eräässä sovelluksessa lento-tuhkaa uutetaan viherlipeällä. Liuottamisen ja uutta-35 misen välillä ei ole selvää rajaa, sillä myös liuottamisessa jäljelle jää liukenematon jäännös.

4 117206

Keksinnön mukaisesti kiteytetty natriumkarbonaatti, jossa on myös natriumsulfaattia, kaustisoidaan eli käsitellään poltetun kalkin kanssa natriumhydroksidin eli lipeän muodostamiseksi. Puhdasta, so. rikki-5 vapaata, natriumhydroksidia tarvitaan esim. valkaisussa ja happivaiheessa. Rikkiyhdisteet, jotka voivat hapettua, kuluttavat valkaisukemikaaleja ja kohottavat siten kemikaalikustannuksia. Keksinnön mukaisesti tuotettu ns. rikkivapaa natriumhydroksidi voi sisältää 10 sulfaattia, jossa muodossa rikki on loppuun saakka hapetettua, eikä siten kuluta valkaisukemikaaleja, mutta ko. natriumhydroksidi ei saa sisältää esim. sulfidia. Viherlipeä sisältää suuria määriä sulfidia, joka on hyvin liukoinen ja joka vaikeuttaa kaliumin ja kloorin 15 erottamista natriumista ja rikistä. Lisäksi kemikaalikierron poistovirrat eivät saa ympäristönsuojelusyistä sisältää sulfidia. Tällöin sulfidi on poistettava, ja keksinnön mukaan tämä voidaan suorittaa eri tavoilla. Toisaalta sulfidi on tarpeellinen yhdiste selluproses-20 sin kannalta, joten se edullisesti otetaan talteen.

Keksinnön eräässä sovelluksessa rikki erotetaan liuoksesta karbonoimalla liuos savukaasuista saadulla hiilidioksidilla, jolloin muodostuu rikkivetyä, joka erotetaan strippaamalla. Stripattu rikkivety voi-25 daan ottaa talteen absorboimalla se johonkin alkali-seen liuokseen, kuten natriukarbonaattiliuokseen, nat-riumhydroksidiliuokseen, valkolipeään tai viherlipe-ään. Tämä voidaan tehdä sinänsä tunnetuilla prosesseilla. Eräässä sovelluksessa karbonointi ja rikkive-30 dyn strippaus suoritetaan lentotuhkan ja viherlipeän sekoittamisen jälkeen ennen natriumkarnonaatin ja -sulfaatin kiteytystä. Eräässä sovelluksessa viherlipeä karbonoidaan hiilidioksidilla ja rikkivety stripataan viherlipeästä ennen lentotuhkan sekoittamista viherli-35 peään. Sulfidin poistaminen kohentaa natriumkloridin liukoisuutta, ja edesauttaa kaliumin ja kloorin kon-sentroitumista emäliuokseen. Jos kiteytystä jatketaan 5 117206 riittävän pitkälle, kalium ja kloori konsentroituvat kuitenkin emäliuokseen siinä määrin, että ne alkavat saostua. Tätä voidaan käyttää niiden erottamiseksi. Erotusta voidaan tehostaa emäliuoksen kierrättämisellä 5 ja lämpötilaa muuttamalla sopivien liukoisuuksien aikaansaamiseksi .

Keksinnön eräässä sovelluksessa rikin erottamiseksi lentotuhka liuotetaan viherlipeään, ja liuoksesta kiteytetään natriumkarbonaatti ja -sulfaatti. 10 Karbonointi ja strippaus sulfidin erottamiseksi tehdään vasta muodostuneessa emäliuoksessa. Kalium ja kloori jäävät liuokseen.

Keksinnön eräässä sovelluksessa rikki erotetaan emäliuoksesta jatkamalla kiteytystä toisessa vai-15 heessa siten, että natriumsulfidihydraatti saostuu. Toinen kiteytysvaihe voidaan suorittaa haihduttamalla, jolloin sulfidi saostuu muodossa Na2S · 5H20. Vaihtoehtoisesti toisessa kiteytysvaiheessa emäliuosta jäähdytetään, kunnes natriumsulfidihydraatti alkaa saostua, 20 Sulfidi erotetaan kiinteänä sulfidina (Na2S * 9H20) ja viedään takaisin talteenottojärjestelmään kaliumin ja kloorin jäädessä liuokseen.

Keksinnön eräässä sovelluksessa emäliuosta haihdutetaan ja/tai kierrätetään siten, että natrium-25 sulfidia saostuu yhdessä natriumkarbonaatin ja natrium-sulfaatin kanssa, ja saostusta jatketaan, kunnes natri-umkloridia saostuu, ja saostunut natriumsulfidi, natriumkarbonaatti ja natriumsulfaatti johdetaan lipeäkier-toon.

3 0 Keksinnön eräässä sovelluksessa kalium j a kloori poistetaan kemikaalikierrosta johtamalla kalium- ja klooripitoinen, sulfidistä vapaa, emäliuos poistovirtana ulos kemikaalikierrosta.

Keksinnön eräässä sovelluksessa kalium ja 35 kloori erotetaan emäliuoksesta saostamalla ne kiinteinä yhdisteinä liuoksesta jatkamalla kiteytystä pidemmälle. Kaliumia ja klooria voidaan saostaa haihdutta- 6 117206 maila. Kalium ja kloori saostuvat kiinteinä yhdisteinä, kuten NaCl, KCl, K2S04, SK^SO* * Na2S04 tai jonakin muuna yhdisteenä. Kaliumin ja kloorin saostuminen voidaan aikaansaada tai sitä voidaan tehostaa kierrättä-5 mällä emäliuosta niin, että kalium- ja kloridipitoi-suudet kohoavat sellaiselle tasolle, että saostuminen tapahtuu helposti. Tässä vaihtoehdossa sulfidia ei | edullisesti eroteta emäliuoksesta, sillä sulfidin läs- ' näolo tehostaa kaliumin/kloorin saostumista. Sulfidi 10 voi saostua natriumkloridin sekaan.

Keksinnön eräässä sovelluksessa kiteytetty natriumkarbonaatti johdetaan tehtaan sisäiseen alka-lintuotantoon rikkivapaan lipeän tuottamiseksi.

Keksinnön mukaisen menetelmän ansiosta kloori 15 ja kalium voidaan poistaa sellutehtaan kemikaalikierrosta tehokkaammin kuin aiemmin tunnetuilla menetelmillä. Kaliumin ja kloorin poistoa voidaan tehostaa haihdutettavaan vesimäärään nähden verrattuna tunnettuihin menetelmiin, mikä säästää energiaa ja pienentää 20 laitekokoa. Kiteytettävä liuos sisältää sekä lentotuh-kan että viherlipeän kaliumin ja kloorin, jolloin samassa liuosmäärässä on oleellisesti suurempi määrä poistettavia aineita. Saman nestemäärän haihdutus johtaa siis suuremman kalium- ja kloorimäärän poistami-25 seen. Liuottamalla lentotuhka viherlipeään voidaan viedä liuoksen suolapitoisuudet lähemmäksi kyllästy-mispistettä kuin se on pelkässä viherlipeässä, ja siten vähentää haihdutustarvetta natriumkarbonaatin kiteytymisen aikaansaamiseksi.

30 Keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan yh distää tunnettujen menetelmien vahvoja puolia. Kloori rikastuu soodakattilan lentotuhkaan. Kloorin poistamiseksi kemikaalikierrosta saavutetaan suurempi tehokkuus käsittelemällä lentotuhkaa. Kun viherlipeää käy-35 tetään liuottimena, saadaan myös sen sisältämä kloori mukaan liuokseen, ja tätä kautta kloorin poistotehok-kuus paranee pelkkään lentotuhkan käsittelyyn verrat- 7 117206 tuna. Kalium sen sijaan rikastuu heikommin lentotuh-kaan, jolloin sen poistamisessa lentotuhkasta ei saavuteta samaa tehokkuutta kuin kloorin poistossa. Kaliumin rikastumiskerroin lentotuhkaan on tavanomaises-5 ti n. 1,6. Viherlipeän kiteytyksessä kaliumin on havaittu rikastuvan paremmin viherlipeäkiteytyksen emä-liuokseen kuin lentotuhkan emäliuokseen, kuten on esitetty esimerkin 1 taulukossa 3. Tällöin yhdistämällä lentotuhkan käsittelyn kloorinpoistotehokkuus viherli-10 peän kiteytysmenetelmän kaliuminpoistotehokkuuteen sekä kalium että kloori ovat poistettavissa korkealla hyötysuhteella.

Edelleen keksinnön etuna on sulj ettuj en ve-si- ja kemikaalikiertojen toiminnan parantuminen ja 15 tehokkaampi hyödyntäminen, kun kalium ja kloori saadaan poistettua kemikaalikierrosta. Keksinnön mukaista menetelmää voidaan hyödyntää myös ilman vesikierron sulkemista.

Edelleen keksinnön etuna on, että menetelmäs-20 sä kiteytetty natriumkarbonaatti, josta on poistettu oleellinen osa kaliumista ja kloorista sekä rikistä, voidaan käyttää sisäiseen alkalintuotantoon, jossa tehtaan tarvitsema puhdas {sulfidivapaa) natriumhyd-roksidi tuotetaan tehtaan omista prosessivirroista. 25 Kiteytykseen käytetty energia tulee siten käytetyksi kaliumin ja kloorin poiston lisäksi myös hyötykemikaa-lin tuottamiseen. Yhdistetty lentotuhkan käsittely- ja viherlipeän kiteytysmenetelmä parantaa myös sisäisen aikaiintuotannon saantoa, sillä natriumkarbonaatin 30 liukoisuus pienenee suuremman natriumpitoisuuden ansiosta .

Keksinnön mukainen menetelmä on helposti ja edullisesti toteutettavissa, esim. tavanomaisen sul-faattisellutehtaan talteenottojärjestelmän yhteydessä. 35 Lisäksi keksinnön etuna on entistä parempi mahdollisuus pienentää sellunvalmistuksen jätevesien ympäristökuormitusta etenkin vesikiertojen sulkemisen kautta.

8 117206

Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisten sovellusesimerkkien avulla viitaten oheisiin kuviin, jossa kuva 1 esittää erään keksinnön mukaisen pro-5 sessisovelluksen vuokaaviota, kuva 2 esittää lentotuhkan kiteytysprosessi-vertailukokeen vuokaaviota, kuva 3 esittää haihdutettavaa vesimäärää poistettua kaliumkiloa kohti natriumhäviösuhteen funk-10 tiona, kuva 4 esittää haihdutettavaa vesimäärää poistettua kloorikiloa kohti natriumhäviösuhteen funktiona, kuvat 5a ja 5b esittävät kalium- ja klooripi-15 toisuuksien kehitystä todellisen natriumhäviön funktiona haihdutuksen aikana, kuvat 5a ja 6b esittävät kaliumin ja kloorin poistumista liuoksesta todellisen natriumhäviön funktiona, 20 kuva 7 esittää haihdutettavaa vesimäärää to dellisen natriumhäviön funktiona, kuvat 8a ja 8b esittävät kaliumin ja kloorin saostumista haihdutuksen edetessä, sakkaan sitoutuvan natriummäärän funktiona, 25 kuvat 9a ja 9b esittävät kaliumin ja kloorin saostumista haihdutuksen edetessä, sakkaan sitoutuvan rikkimäärän funktiona ja kuvat 10 - 14 esittävät eräiden keksinnön mukaisten prosessisovellusten vuokaavioita.

30

Keksinnön mukaisessa menetelmässä poltossa muodostunut lentotuhka liuotetaan viherlipeään. Vaihtoehtoisesti lentotuhkaa voidaan uuttaa viherlipeällä. Tämän jälkeen natriumkarbonaatti, natriumsulfaatti ja 35 näiden muodostamia kaksoissuoloja kiteytetään liuoksesta, jolloin raaka-aineista peräisin olevat kalium ja kloori rikastuvat emäliuokseen. Kalium ja kloori 9 117206 I voidaan erottaa emäliuoksesta saostamalla ne kemialli sina yhdisteinä. Muodostuneesta liuoksesta, emäliuoksesta tai viherlipeästä voidaan poistaa rikkiä, 5 Esimerkki 1

Koe suoritettiin kuvassa 1 esitetyn prosessi-sovelluksen mukaisesti. Esimerkissä kuvataan vaihtoehtoa, jossa lentotuhkan liuotus viherlipeään tapahtuu 10 ensin, ja sen jälkeen rikin erottaminen karbonoimalla ja strippaamalla. Tämän jälkeen liuos haihdutuskitäytetään natriumkarbonaatin, natriumsulfaatin ja näiden muodostamien suolojen kiteyttämiseksi. Vertailuksi suoritettiin aiemmin tunnettuun lentotuhkan kiteytyk-15 seen perustuva vastaava koe kuvassa 2 esitetyn prosessin mukaisesti, jossa lentotuhka liuotetaan pelkkään veteen.

Strippauksessa liuoksen pH laskee alueelta n. 13,5 - 14,0 alueelle 9,5 - 10. Natrium-hydroksidi 20 neutraloituu, ja hydroksidin ja sulfidin tilalle saadaan karbonaattia ja vetykarbonaattia.

Viherlipeän ja lentotuhkan lähtökoostumukset on esitetty taulukossa 1.

25 Taulukko 1; Viherlipeän ja lentotuhkan koostumus

Aine Pitoisuus, g/kg __Viherlipeä__Lentotuhka_

Na__77,8__281_ K__7,69__45,7_ ~CO,2' ~_56,3__24_ ~ SOS’ ~_LJ__553_ S2 _19,5__-_ OH~__5_j_5__-_

Cl' 1 0,85 16,3

Kokeissa käytettiin samaa liuo- tin/tuhkasuhdetta, joka oli 4:1. Keksinnön mukaista 30 prosessia koskevassa kokeessa liuotettiin siis 1 osa 10 1 1 7206 lentotuhkaa 4 osaan viherlipeää, j a vertailukokeessa liuotettiin 1 osa lentotuhkaa 4 osaan vettä.

Kuvista 1 ja 2 nähdään, että haihdutuskitey-tys vietiin asteittain yhä pidemmälle ja sopivissa 5 kohdissa otettiin näytteitä. Käytettiin samaa laitteistoa, samaa haihdutus- ja erotustekniikkaa sekä samaa lentotuhkaa molemmissa kokeissa. Tulokset ovat siten vertailukelpoisia.

Taulukossa 2 on esitetty natrium-, kalium- ja 10 klooripitoisuuden kehitys kiteytyksen edistyessä, so, pitoisuudet kun jäljellä oleva nestemäärä pieneni liuosta kiteytettäessä. Ensimmäinen piste (liuosmäärä 100 %) on pitoisuus lentotuhkan liuotuksen jälkeen.

Taulukosta 2 nähdään, että kalium- ja kloori-15 pitoisuudet nousevat kiteytyksessä suhteessa natrium-pitoisuuteen .

Taulukko 2; Natrium-, kalium- ja klooripitoisuuden kehitys 2 0 ___

Prosessi Jäljellä Pitoisuus, g/kg oleva liuosmäärä ___ __% Na K Cl

Keksinnön _100__105__18,9__4,01 mukainen 29,3__105__40,4__9,06 prosessi 16,1__110__47, 8__13,9 6,93__90,2__72,8__23,9

Lentotuhkan _100__61,6 10,5 3,25 kiteytys 39,0__114__25,6__8,01 16,9__103__29,1__13,3 _6,89 | 105 30,0 25,1

Kaliumin ja kloorin rikastuminen ilmoitetaan tavallisesti siten, että pitoisuuksia verrataan alka-limetallivirtaan. Tällöin rikastuminen voidaan ilmoit-25 taa materiaalin vesipitoisuudesta ja orgaanisesta aineesta riippumatta, jolloin helposti voidaan verrata talteenottojärjestelmän eri kohtia keskenään. Jos re-ferenssikohdaksi valitaan viherlipeä, jossa pitoisuus- 11 117206 suhteet ovat hyvin lähellä usein käytettyä mustalipe-ää, jonkun tietyn materiaalin, esim. lentotuhkan, ri-kastumiskerroin on seuraava: 5 Rikastumiskerroin^ K/(K + Na) materiaalissa K/{K + Na) viherlipeässä

Pitoisuudet ilmoitetaan mol/kg. Kokeissa saadut rikastumiskertoimet on koottu taulukkoon 3.

10

Taulukko 3; Kaliumin ja kloorin rikastumiskertoimet, referenssikohtana viherlipeä

Prosessi Jäljellä ole- Rikastumiskerroin va liuosmäärä __ __%_ K Cl

Keksinnön _100__1,74__3,33_ mukainen _29,3__3,35_ 6,80_ prosessi _16,1__3,71__9,76_ _6,93__5,86__17,4_

Lentotuhkan _100__1, 66__4,64_ kiteytys _39,0__2,13__6,04_ _16,9__2,60__10,8_ _ 6,89 2,62 19,8 ~~ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Taulukosta 3 nähdään, että kaliumin rikastu 2 miskerroin on merkittävästi suurempi keksinnön mukai 3 sessa prosessissa kuin lentotuhkan kiteytyksessä.

4

Kloorin kohdalla rikastuminen on vain hivenen pienem 5 pi.

6

Perinteisesti ilmaistu rikastumiskerroin ei 7 ole paras poistovirran laadun mitta. Jos kaliumin 8 osuus alkalivirrassa kasvaa, virran laatu paranee, 9 vaikka kloorin rikastumiskerroin olisikin sama, sillä 10 kalium halutaan myös poistaa. Parempi mitta saavute- 11 taan, jos käytetään natriumhävi5suhdetta. Natriumhä-viösuhteella tarkoitetaan suureita Na/K ja Na/Cl, jossa pitoisuudet ovat muodossa paino/paino. Natriumhä-viösuhde ilmaisee suoraan, miten monta kiloa natriumia menetetään poistovirran mukana jokaista poistettua 12 117206 kloori- tai kaliumkiloa kohti. Kokeissa saadut natri-umhäviösuhteet keksinnön mukaisessa prosessissa, len-totuhkan kiteytyksessä ja viherlipeän kiteytysproses-sissa yhdistettynä rikkivedyn strippaukseen on koottu 5 taulukkoon 4.

Taulukko 4; Natriumhäviösuhteet

Prosessi__Liuosmäärä, %__Na/K__Na/Cl

Keksinnön _100__5,57__26,3 mukainen _29,3__2,61__11,6 prosessi _16,1__2,30__7,9_ _6,93__1,24__3,8

Lentotuhkan _100__5,87__19,0 kiteytys _39,0__4,43__14,2 _16,9__3,53__7,72 _6,89__3,50__4,19

Viherlipeän ki- 7/7 1,11 10,6 _teytys *_____ 10 * Viherlipeän kiteytys yhdistettynä rikkivedyn strippaukseen.

Taulukosta 4 nähdään, että kloorin kohdalla saavutetaan keksinnön mukaisessa prosessissa sama tai hieman parempi natriumhäviösuhde kuin lentotuhkan ki-15 teytyksessä. Natriummenetykset ovat siten kloorin osalta suunnilleen samat kummassakin prosessissa. Viherlipeän kiteytyksessä natriummenetykset ovat selvästi suuremmat. Kaliumin kohdalla natriumhäviösuhde on lähes yhtä pieni kuin viherlipeän kiteytyksessä, joka 20 on tehokkain kaliuminpoistoprosessi, ja merkittävästi parempi kuin lentotuhkan kiteytyksessä. Tällöin nähdään selvästi keksinnön mukaisen prosessin edut; voidaan hyödyntää viherlipeän kiteytysprosessin tehokas kaliumerotus samalla, kun saavutetaan vähintään yhtä 25 hyvä kloorinerotus kuin lentotuhkan kiteytyksessä.

Tärkeä poistoprosessin osatekijä on myös natriumin palautusprosentti, eli miten suuri osuus prosessiin viedystä natriumista saadaan talteen ja palautetuksi lipeäkiertoon. Mitä pidemmälle kiteytys vie- 13 117206 dään, sitä suurempi osuus natriumista saadaan talteen kaikissa mainituissa prosesseissa. Samalla kuitenkin prosessin hyötysuhde laskee, sillä yhä suurempi osuus kaliumista ja kloorista palautuu kideaineksen mukana 5 pesuhäviönä takaisin lipeäkiertoon, ja yhä pienempi osuus saadaan poistovirtaan. Kiteytyksen optimaalinen lopettamiskohta on punnittava taloudellisilla perusteilla, joissa toisaalta hyötysuhde ja energiankäyttö, eli haihdutettavan veden määrä, ja toisaalta keittoke-10 mikaalihäviö ovat keskeisellä sijalla. Tarkkaa optimi -pistettä ei voida tässä yhteydessä esittää.

Natriumin palautusprosentti ja hyötysuhde on esitetty taulukossa 5. Hyötysuhteella tarkoitetaan sitä, miten suuri osuus prosessiin tuodusta kalium- ja 15 kloorimäärästä on edelleen tallessa valmiissa poisto-virrassa. Taulukosta 5 nähdään, että natriumin palautusprosentti voidaan nostaa hyvin korkealle tasolle, mutta samalla poistovirrassa jäljellä oleva osuus vähenee eli hyötysuhde laskee.

20

Taulukko 5; Natriumin palautusprosentti ja hyötysuhde

Prosessi Liuosmäärä, Na palau- Hyötysuhde, % H tus-% ___K Cl

Keksinnön _100__0__100__100 mukainen _29,3__70,7__62,6__66,2 prosessi _16,1__83,2__40,8 55,8 6,93__94,1__26,7__41, 3

Lent o tuhkan _100__0__100__100 kiteytys 39,0__42,4__95,2__96,2 16,9__77,5__46,7__69,0 6,89__90,6__19,7__53,2 .

Viherlipeän ki- 7,7 92,8 62,4 58,9 _teytys______ 1

Taulukossa 6 on esitetty haihdutettavan veden määrä poistettua kalium- ja kloorikiloa kohti. Vertailussa on otettava huomioon, että keksinnön mukaisessa 14 117206 prosessissa aikaansaadaan myös natriumkarbonaattia, joka voidaan kaustisoida tehtaan sisäistä natriumhyd-roksidituotantoa varten. Lentotuhkaa kiteytettäessä tätä etua ei saavuteta.

5

Taulukko 6; Haihdutettavan veden määrä

Prosessi Liuosmäärä Haihdutettava vesimää- _rä/poistettu kg_ __%_ K I Cl

Keksinnön _100__0__0_ mukainen _29,3__38,1__169,9 prosessi _16,1__67,8__233,2 6,93__113,0__344,1

Lentotuhkan _100__0__0_ kiteytys 39,0__55,6__177,7 16,9__142,6__311,7 _ 6,8 9~ 370,3 442,5

Taulukosta 6 nähdään, että kun kummankin pro-10 sessin liuokset haihdutetaan yhtä pitkälle siten, että jäljellä oleva nestevirta on suunnilleen yhtä suuri, haihdutettavan veden määrä poistettavaa kalium- tai kloorikiloa kohti on paljon pienempi keksinnön mukaisessa prosessissa kuin lentotuhkan kiteytyksessä. Kek-15 sinnon mukaisen prosessin energiantarve on siten paljon pienempi. Kloorin kohdalla ero on jo merkittävä, mutta kaliumin kohdalla ero on erittäin suuri.

Taulukkoa 6 tarkasteltaessa on otettava huomioon, että poistovirran laatu ei ole samanarvoinen 20 vaikka poistettavan aineen määrä on sama: Jos esimerkiksi poistetaan 1 kg kaliumia, keksinnön mukaisessa prosessissa haihdutettava vesimäärä olisi noin 113 kg ja lentotuhkan kiteytyksessä noin 370 kg, mutta viimeksi mainitussa prosessissa kalium on vähemmän rikas-25 tunut ja natriumhäviöt ovat siten suuremmat. Jotta prosesseja voitaisiin verrata keskenään myös poisto-virran laatu huomioon ottaen, kuvissa 3 ja 4 on esitetty haihdutettava vesimäärä poistettavaa kalium- ja kloorikiloa kohti natriumhäviösuhteen funktiona.

15 117206 GL+ESP tarkoittaa keksinnön mukaista menetelmää ja ESP lentotuhkan kiteytysprosessia.

Erityisesti kaliumin kohdalla keksinnön mukaisen prosessin edut käyvät selvästi ilmi (kuva 3} ; 5 prosessissa saavutetaan pienempi natriumhäviösuhde, eli poistovirran mukana tapahtuvat natriumhäviöt ovat pienemmät, ja tämä saavutetaan haihduttamalla olennaisesti pienempi vesimäärä kuin lentotuhkan kiteytyksessä . Kuvasta nähdään, miten lentotuhkaprosessissa saa-10 vutetaan raja, minkä jälkeen natriumhäviösuhde ei enää parane merkittävästi, vaikka haihdutetaan kaksinkertainen vesimäärä. Tämä johtuu siitä, että kaiiumsul-faatin ja natriumsulfaatin liukoisuussuhde on pienempi kuin kaliumkarbonaatin ja natriumkarbonaatin liukoi-15 suussuhde. Lentotuhkaprosessin liuos sisältää pääasiassa natrium- ja kaliumsulfaattia, kun taas keksinnön mukaisen prosessin liuos sisältää natrium- ja kalium-karbonaattia .

Kloorin kohdalla keksinnön mukaisen prosessin 20 edullisuus nähdään selvästi kuvasta 4. Esimerkiksi jos asetetaan vaatimus, että natriumhäviö saa olla ainoastaan 5 kg poistettua kloorikiloa kohti, eli natriumhäviösuhde on 5, haihdutettava vesimäärä poistettavaa kloorikiloa kohti on keksinnön mukaisessa prosessissa 25 merkittävästi pienempi kuin lentotuhkaprosessissa. Kun poistovirran laatu natriumhäviösuhteella ilmaistuna on siis kummassakin prosessissa sama, energiankulutus on pienempi keksinnön mukaisessa prosessissa kuin lento-tuhkan käsittelyssä.

30

Esimerkki 2

Kuvassa 11 esitetty prosessisovellus johtaa samantapaisiin tuloksiin kuin on esitetty esimerkissä 35 1.

·* 16 117206

Esimerkki 3

Jos keksintö toteutetaan siten, että haihdu-tuskiteytys tehdään ensin ja vasta sitten rikkivedyn 5 strippaus, etuna on se, että strippauslaitteiston koko pienenee. Investointikustannuksia voidaan tällä tavalla vähentää. Haittana on kuitenkin se, että kiteytykseen johdettava liuos on paljon aggressiivisempi läm-pöpintoja kohtaan kuin, jos strippaus suoritetaan en-10 sin. Ko. liuos sisältää sulfidia, ja on hyvin alkali-nen. Lämpöpintojen ja putkistojen korroosionkestävyys joutuu siten kovemmalle koetukselle. Jos strippaus tehdään ensin, sulfidi poistuu ja hydroksidi neutraloituu, mikä vähentää liuoksen aggressivisuutta.

15 Kyseisessä prosessisovelluksessa tapahtuu ki teytymistä samanaikaisesti strippauksen kanssa, sillä sulfidipitoisuus nousee varsin suureksi ensimmäisen kiteytyksen yhteydessä ja sulfidin vaihtuessa karbonaatiksi ja vetykarbonaatiksi nämä alkavat saostua. 20 Prosessisovelluksen vuokaavio on esitetty kuvassa 12.

Esimerkki 4

Olennaisena osana keksintöön kuuluu sulfidin 25 erottaminen viherlipeästä ja sen tuominen takaisin li-peäkiertoon edelleen pelkistettynä. Strippaamisen lisäksi tämä voidaan toteuttaa saostamalla natriumsulfi-di. Prosessisovelluksen vuokaavio on esitetty kuvassa 13.

30

Esimerkki 5

Kokeessa tutkittiin kolmea sovellusta, joissa kussakin käytettiin eri viherlipeä/lentotuhkasuhdetta: 35 3:1, 4:1, 6:1. Viherlipeäosuuden kasvaessa lisääntyy myös sulfidin ja kokonaisrikin määrä, mikä mahdollistaa tehokkaamman natriumsulfidin saostamisen.

17 117206

Viherlipeän osuutta lisättäessä prosessissa luonnollisesti myös poistettavan kaliumin ja kloorin määrä kasvaa. Taulukossa 7 on verrattu keksinnön mukaisen prosessin kaliumin j a kloorin poistopotentiaa-5 lia eri viherlipeä/lentotuhkasuhteilla pelkän lento-tuhkan käsittelyssä saavutettaviin poistopotentiaalei-hin. Laskelmat on tehty olettaen, että lentotuhkaa muodostuu 100 kg yhtä sellutonnia (ADt) kohti. Taulukosta 7 havaitaan, että keksinnön mukaisen prosessin 10 viherlipeä/lentotuhkasuhde 6:1 mahdollistaa noin 2-kertaisen poistopotentiaalin pelkkään lentotuhkan käsittelyyn verrattuna.

Taulukossa 8 on esitetty kokeissa käytettyjen viherlipeän ja lentotuhkan koostumukset, 15

Taulukko 7; Kaliumin ja kloorin poistopotentiaalit lentotuhkan käsittelyssä ja keksinnön mukaisessa prosessissa

Lentotuh- Keksinnön mukainen prosessi kan käsittely lentotuhka:viherlipeäsuhde 3:1 4:1 6:1 kg/ADt kg /ADt kg/ADt kg/ADt _ _ _ _ k 371 171 171 7ΪΓό 20

Taulukko 8; Viherlipeän ja sähkösuodintuhkan koostumus

Viherlipeä Lentotuhka g/kg g/kg

Na 81,~4 304 K 6,12 33,4 COf~ 597! 71 S0/‘ 1,28 657 sr 20,1 öif 5711 1 cr _1,84__11,2_ 25 ia 1 17206

Kokeissa kahta rinnakkaista viherlipeän ja lentotuhkan seosta haihdutettiin useassa vaiheessa, kunnes natriumsulfidia alkoi saostua. Kunkin haihdu-tusvaiheen jälkeen, ennen näytteenottoa, seoksia ref-5 luksoitiin 2-3 tunnin ajan. Näytteitä otettiin joka vaiheessa sekä liuoksesta että sakasta. Rinnakkaiset seokset haihdutettiin toisistaan eriäviin loppukon-sentraatioihin. Sakan erotuksen jälkeen saadut suodok-set jäähdytettiin noin 10 °C:een, jolloin kiteytyi 10 jälleen sakkaa. Taulukossa 9 on esitetty natrium-, kloori- ja kaliumpitoisuudet jäljellä olevan liuosmää-rän funktiona sekä sakka-analyysien pohjalta tehdyt arviot kiteytyvistä yhdisteistä. Viimeiset haihdutus-vaiheet, joista on jatkettu jäähdytyskiteytyksellä, on 15 merkitty yläindeksinumeroin. Näitä vastaavat jäähdy-tyskiteytysvaiheet on merkitty samoin numeroin.

Taulukosta 9 havaitaan, että j äähdytysvai-heessa kiteytyy Na2S · 9H20 ohella myös glaseriittia {3K2S04 Na2SOJ . Kloridia ei saostu haihdutuksen eikä 20 jäähdytyksen aikana, vaan se rikastuu liuosfaasiin.

Kun muuttujaksi otetaan prosessin todellinen natriumhäviö eli natriummäärä jäljellä olevassa liuoksessa tuotettua sellutonnia kohti (kg/ADt), voidaan taulukon 9 esittämiä tuloksia verrata paremmin keske-25 nään. Kuvissa 5a ja 5b on esitetty tätä esitystapaa käyttäen haihdutusvaiheen kalium- ja klooripitoisuudet liuoksessa todellisen natriumhäviön funktiona. Kuvista havaitaan, että kalium ja kloori rikastuvat liuokseen sitä nopeammin mitä enemmän on käytetty viherlipeää 30 suhteessa 1entotuhkaan.

Kuvissa 6a ja 6b on esitetty kaliumin ja kloorin poistuminen kemikaalikierrosta sellutonnia kohti todellisen natriumhäviön funktiona. Koetulosten heilahtelusta huolimatta voidaan selvästi havaita, 35 kuinka poistuvan kaliumin ja kloorin määrä kasvaa vi-herlipeäosuuden kasvaessa.

19 117206

Taulukko 9; Natrium-, kalium- ja klooripitoisuudet kiteytyksen edistyessä —

Liuos- Na K Cl Saostuvat yhdisteet määrä g/kg g/kg g/kg % 100; 0 131,6 12,4 4,0 70,3 97,2 14,6 4,9 Na2CQ3 · 2Na2S04 Na2S04 44.5 94,0 20,5 £77 Na2C03 · 2Na2SQ4 Na2S04 32.6 93,6 24,9 8,1 Na2CQ3 « 2Na2S04 Na2SQ4__ 22.5 94,7 31,3 10,5 Na2C03 * 2Na2S04 Na2S04 116.0 100,5 42", 2 14,2 Na2C03 · 2Na2S04 3K2S04^· ______Na2SQ4__ 2 9,1 125,0 61,5 23,7 Na2C03 · 2Na2S04 3K2S04 · Na2S * ______Na2SQ4__5H20 Jäähdytys l12 f 9 [ 96,2 32,4 14,4 Na2S · 9H20 3K2S04 · ______Na2SQ4__ 2 6,4 116,7 59,5 21,2 Na2S · 9H20 3K2S04 « _____ Na2SQ4 _ 4:1 100.0 121,1 11,1 JTe 82.2 99,2 14,4 377 Na2C03 · 2Na2S04 66.3 106,1 ΙΪΤδ 473 Na2CO-j * 2Na:S04 53,9 99,1 lT, 7 5,2~Na2C03 · 2Na2SQ4' 41.6 98,7 19,7 6,7 Na2C03 · 2Na2S04 Na2C03 · H20 *23,6 103,0 24,8 T/S Na2C03 · 2Na2S04 Na2C03 · H20 N~a2S ♦ ______5H20 213.2 124,1 42,4 13,8 Na2C03 · 2Na2S04 Na2C03 · H20 Na2S · _____3K2S04 « Na2SQ4___5H20 Jäähdytys *20,6 105,5 22,6 11,6 Na2S04 · 10H2O 3K2S04""· Na~S ♦ ______Na2S04__9H;0 310.6 122,2 41,2 15,0 3K2S04 · Na2S · _ Na2SQ4 9H20 6:1 100.0 109,2 iT7 TTi 94,5 107,2 10,6 3,1 Na2C03 · 2Na2S04 76.0 10174 12,3 ΓΓ2 Na2C03 · 2Na2S04 Na2C03 · H20 60.1 106,2 14,5 ΪΤθ Na2C03 * 2Na2S04 Na2C03 · H20 45106,7 17,2 S, 9 Na2C03 · 2Na2S04 Na2C03 « H20 l30,8 117,4 23,9 £73 Na2C03 · 2Na2S04 Na2C03 « H20 Na2S ·

_______5H2Q

215,4 121,8 39,8 12,2 Na2C03 · 2Na2S04 Na2C03 · H20 Na2S · 3K2S04 · Na2S04 5H20 Jäähdytys X21,4 108,6 27,8 £73 3K2S04 · Na2S04 Na2C03 * Na2S · ______10H20__9H20 213.3 121,4 40,8 12,1 3K2S04 · Na2S04 Na2C03 · Na2S ·

_ 10H;O__9H2Q

2„ "7206

Kuvassa 7 on esitetty haihdutettava vesimäärä todellisen natriumhäviön funktiona eri viherli-peä/lentotuhkasuhteilla. Kuvasta nähdään, kuinka haihdutettava vesimäärä kasvaa suhteessa natriumhäviöön, 5 kun viherlipeän osuus seoksessa lisääntyy. Yhdistettäessä viherlipeä ja lentotuhka keskenään jää osa lento-tuhkasta liukenematta ja samalla saostuu burkeiittia (Na2C03 * 2Na2S04) ennen kuin seosta on tarvinnut haihduttaa ollenkaan. Tämä havaitaan selvästi kuvasta 7, 10 jossa ensimmäisen ja toisen pisteen jälkeen käyrän kulmakerroin muuttuu jyrkemmäksi.

Taulukossa 10 on yksityiskohtaisemmin kuvattu jäähdytysvaihetta. Taulukosta nähdään, että jäähdytyksellä saadaan natrium- ja rikkihäviö pienemään suh-15 teessä poistettuun kloorimäärään. Häviösuhteet kaliumin osalta pysyvät joko samana tai jopa kasvavat hiukan, koska jäähdytyksen aikana saostuu natriumsul-fidin ohella myös glaseriittia (3K2S04 · Na2S04) (vertaa taulukko 9} .

20 Tässä esimerkissä esitetyt kokeet tehtiin noin kuukauden aikana ja kukin yksittäinen koe kesti 2-3 päivää. Kokeissa käytettiin koko ajan samaa viher-lipeää, mistä johtuen sen sisältämä sulfidi ehti hapettua pitkien kokeiden aikana osittain. Todellisuu-25 dessa esimerkissä esitetty prosessi tapahtuu muutamien tuntien aikana eikä hapettumista ehdi tapahtua. Jääh-dytysvaiheen natriumsulfidin saostuminen tulee tällöin olemaan voimakkaampaa ja siten tämä vaihe parantaa kaliumin ja kloorin poistotehokkuutta enemmän kuin tau-30 lukko 10 osoittaa. Taulukosta voidaan joka tapauksessa selvästi havaita, että jäähdytysvaihe pienentää huomattavasti natriumin kokonaishäviötä.

35 21 117206

Taulukko 10; Jäähdytysvaiheen todellinen natriumhäviö sekä natrium- ja rikkihäviösuhteet

Na Häviösuhde tod.

Häviö _kg/ADt Na/K | Na/Cl | S/K | S/Cl 3 :1 __1. Jäähdytys____ 6,5 2,4 7,1 I 1,5 4,6 5, 0 3,0 6,7 1,9 4,2 __2 . Jäähdytys__ ' 4,6 2,0 5,3 I Ϊ74" ~T 3,6 3.0 2,0 5,5 1,3 3,7 4 :1 __1. Jäähdytys__ ' 12,1 3,0 9,2 f 1,7 Ί 5,3 10.8 3,4 7,7 1,9 4,3 __2 . Jäähdytys__ 8.1 2,1 I 7,6 I 1,3 4,8 6,4 2,1 6,9 1,4 4,4 6 :1 __1. Jäähdytys__ 25,2 3,7 14,8 I 1,5 6,2 16.1 "3,0 11,3 1,5 1 5,8 __2 . Jäähdytys__ 12.9 2,3 8,7 I 1,5 5,4 _f" 11,2 2,3 8,7 1,4 5,6 5

Esimerkki 6

Esimerkin mukainen prosessisovellus on esitetty kuvassa 14. Prosessi voidaan myös toteuttaa si-10 ten, että sulfidia ei varsinaisesti eroteta, vaan se seuraa natriumkarbonaatin ja natriumsulfaatin mukana takaisin lipeäkiertoon. Tällöin etuna on laitteiston yksinkertaisuus ja siten investointien säästö. Haittapuolena on, ettei korkeasulfidistä lipeää, sulfiditee-15 tin säätömahdollisuutta tai muuta rikki- ja natrium-virran toisistaan erottamisen tuomaa etua aikaansaada.

Jos kiteytyksen jälkeinen emäliuos haihdutetaan edelleen tai kierrätetään riittävässä määrin, kalium- ja klooripitoisuutta voidaan nostaa niin paljon, 20 että natriumkloridi tai kaliumkloridi alkaa saostua.

22 117206 Tässä tapauksessa myös natriumsulfidi (Na2S - 5H20) sa-| ostuu samanaikaisesti kloridien kanssa. Natriumsulfi- din osuus kiintoaineessa riippuu viherli-| peä/lentotuhkasuhteesta. Jos lentotuhkan osuus on pie- 5 ni, eli olennaisesti vähän lentotuhkaa liuotetaan lipeään, saostuu runsaasti sulfidia natriumkarbonaatin ja -sulfaatin joukkoon ennen kuin natriumkloridi alkaa saostua. Jos lentotuhkaa on paljon suhteessa viherli-peään, sulfidin osuus kiintoaineessa jää kohtuullisen 10 pieneksi. Tässä prosessisovelluksessa suuren lentotuh-kamäärän liuottaminen pieneen viherlipeämäärään on siten edullista. Erottunut natriumkloridi ja kaliumklo-ridi voidaan puhdistaa sulfidistä myöhäisemmässä vaiheessa. Esimerkiksi uuttamalla kiintoaine pienellä ve-15 simäärällä sulfidi ja kloridi voidaan erottaa toisistaan, ja poistettava natrium- ja kaliumkloridi saadaan puhtaampaan muotoon. Sulfidi palautetaan lipeäkier-toon, ja natriumkloridi tai kaliumkloridi poistetaan kiinteässä muodossa. Natriumkloridin saostamista jät-20 kohaihduttamalla tai kierrättämällä emäliuosta on sovellettu aikaisemmin sekä viherlipeän että lentotuhkan kiteytyksessä.

Esimerkki 7 25

Kuvissa 8a, 8b, 9a ja 9b on termodynaamista liukoisuusmallia käyttäen laskettu, mitä tapahtuu, jos kuvassa 13 esitetyssä prosessisovelluksessa jäähdytys-vaiheen sijasta jatketaan suodatetun emäliuoksen haih-30 duttamista. Laskelmat on tehty olettaen, että aikaisemmassa vaiheessa ei ole ehtinyt saostua kaliumyhdis-teitä eli lähinnä glaseriittia (3K2S04 Na2S04) . Kuvat 8a - b esittävät kaliumin ja kloorin saostumista haihdutuksen edetessä, sakkaan sitoutuneen natriummäärän 35 funktiona. Kuvat 9a - b esittävät kaliumin ja kloorin saostumista haihdutuksen edetessä, sakkaan sitoutuneen rikkimäärän funktiona. Eri yhdisteiden saostumisen ai- 23 117206 kupiste on osoitettu kuvissa nuolien avulla. Sitoutunutta natriumia ja rikkiä voidaan pitää tässä yhteydessä häviönä.

Haihdutuksen edetessä saostuu glaseriittia 5 (3K2S04 Na2S04) , kaliumkloridia, natriumsulfidia (Na2S

• 5H20) ja kaliumsulfaattia, Näiden yhdisteiden saostu-misen alkaminen erottuu kuvissa käyrien suunnan muutoksena. Saostumisen alkupisteet on merkitty kuviin nuolin. Kuvista nähdään, että viherlipeän osuuden kas-10 väessä natriumsulfidi saostuu yhä aikaisemmin. Viher-lipeä/lentotuhkasuhteella 6:1 itse asiassa kaliumklo-ridi ja natriumsulfidi alkavat saostua olennaisesti samalla hetkellä. Viherlipeäosuuden lisääminen kasvattaa siis natriumin ja rikin sakkaan sitoutuvaa määrää 15 suhteessa saostuvaan kalium- ja kloridimäärään.

Keksintö ei rajoitu edellä esitettyihin so-vellusesimerkkeihin, vaan sen sovellukset voivat vaihdella oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (15)

117206

1. Menetelmä haitallisten aineiden poistamiseksi sulfaattisellutehtaan kemikaalikierrosta, jolloin selluloosan valmistusprosessissa muodostunut käy- 5 tetty keittolipeä poltetaan, jolloin muodostuu lento-tuhkaa ja soodasulaa, ja soodasula liuotetaan veteen muodostamaan viherlipeää, joka kaustisoidaan keittoli-peäksi käytettäväksi uudelleen sellunkeitossa, tunnettu siitä, että lentotuhka sekoitetaan viherlipe-10 ään muodostamaan liuos ja natriumkarbonaattia, natrium-sulfaattia ja/tai näiden muodostamia suoloja kiteytetään liuoksesta, jolloin kalium ja kloori rikastuvat emäliuokseen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 15 tunnettu siitä, että lentotuhka liuotetaan viher- lipeään.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lentotuhkaa uutetaan viherlipeällä.

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rikki erotetaan liuoksesta karbonoimalla liuos hiilidioksidilla ja poistamalla rikkivety strippaamalla.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, 25 tunnettu siitä, että karbonointi ja rikkivedyn strippaus suoritetaan lentotuhkan ja viherlipeän sekoittamisen jälkeen.

6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rikki erotetaan 30 viherlipeästä karbonoimalla viherlipeä hiilidioksidilla ja poistamalla rikkivety strippaamalla viherlipeästä ennen lentotuhkan sekoittamista viherlipeään,

7. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rikki erotetaan 35 emäliuoksesta natriumkarbonaatin ja natriumsulfaatin ja näiden muodostamien suolojen kiteytyksen jälkeen kar- 117206 bonoimalla emäliuos hiilidioksidilla ja poistamalla rikkivety strippaamalla.

8. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rikki erotetaan 5 emäliuoksesta jatkamalla kiteytystä toisessa vaiheessa siten, että natriumsulfidihydraatti saostuu.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toinen kiteytysvaihe suoritetaan haihduttamalla.

10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen mene telmä, tunnettu siitä, että toisessa kiteytysvai-heessa emäliuosta jäähdytetään, jolloin natriumsulfidihydraatti saostuu.

11. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukai-15 nen menetelmä, tunnettu siitä, että emäliuosta haihdutetaan ja/tai kierrätetään, jolloin natriumsulfi-dia saostuu yhdessä natriumkarbonaatin ja natriumsul-faatin kanssa, ja saostusta jatketaan, kunnes natrium-kloridi saostuu, ja saostunut natriumsulfidi, natrium-20 karbonaatti ja natriumsulfaatti johdetaan lipeäkier-toon.

12. Jonkin patenttivaatimuksista 1-11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kalium ja kloori poistetaan kemikaalikierrosta johtamalla sulfi- 25 dista vapaa emäliuos poistovirtana ulos.

13. Jonkin patenttivaatimuksista 1-12 mukainen menetelmä, tunnet tu siitä, että kalium ja kloori erotetaan emäliuoksesta saostamalla ne kiinteinä yhdisteinä emäliuoksesta.

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että emäliuosta kierrätetään kaliumin ja kloorin saostamisen aikaansaamiseksi.

15. Jonkin patenttivaatimuksista 1-14 mukainen menetelmä, tunnet tu siitä, että kiteytetty 35 natriumkarbonaatti johdetaan tehtaan sisäiseen alkalin-tuotantoon rikkivapaan lipeän tuottamiseksi. 117206