FI66332B - Foerfarande foer att rena syntetisk gips - Google Patents

Description

, Π r i KUULUTUSJULKAISU ^ , W f11) UTLAGGNI NGSSICRIFT 66 3 32 ^ (51) IC*J»u /tata.3 C 01 F 11/46 SUO M (—FINLAND O*) 80001,1 (21) — Awfllrwlmrf>f 07*01.80 (23) AWw»IM—07*01.80 (41) TMftK HUmM — Bllvtt offMdfe 13.07.80 PMntti- ja rekkterlltallitu· (•»tentK och rtgtetentyrtltan ™ 29.06.84 (32)(33)(31) fyy<*»ir «wo*—» prtorKt 12.01.79

Ranska-Frankrike(FR) 7900772 Toteennäytetty-Styrkt (70 Soci<?t£ Chimique des Charbonnages, Tour Aurore, Place des Reflets Cödex 5, 92080 Paris la Defense, Ranska-Frankrike(FR) (72) Robert Sinn, Lens, Michel Niel, Annezin, Philippe Pichat, Paris,

Ranska-Frankrike(FR) (74) Oy Borenius & Co Ab (54) Menetelmä synteettisen kipsin puhdistamiseksi -Förfarande för att rena syntetisk gips

Keksinnön kohteena on menetelmä sellaisen synteettisen kipsin puhdistamiseksi, joka on valmistettu saattamalla fosfaattimineraali reagoimaan rikkihapon kanssa. Erikoisesti keksinnön kohteena on menetelmä synteettisen kipsin käsittelemiseksi otsonilla.

Fosforihappoa kaupallisesti valmistettaessa siten, että rikkihappo saatetaan reagoimaan fosfaattimineraalien kanssa, muodostuu kipsiä, jonka kaava on CaSC^ · 2H?0. Täten saatu kipsi, jota yleisesti sanotaan fosfokipsiksi, on yhä jossain määrin värillistä senkin jälkeen, kun sitä on puhdistettu vesipesun avulla. Tästä syystä fosfokipsiä ei voida varsinkaan paperiteollisuudessa käyttää täyteaineena.

Jotta kipsiä voitaisiin käyttää täyteaineena paperiteollisuudessa, on kipsin valkoisuusasteen (hajahajoituskertoimen) oltava Ranskan standardin NF Q 030308 mukaan suurempi kuin 75, ja pinnoitustäytteenä käytetyn kipsin valkoisuusasteen on oltava suurempi kuin 86. Fosfokipsin valkoisuusaste on vesipesun jälkeenkin rajoissa 63...70, riippuen käytetystä fosfaattimineraalista.

Keksinnön mukaan saadaan fosfokipsiä, jonka valkoisuusaste on suurempi kuin 75, riippumatta käsitellyn fosfokipsin alkuperäisestä väristä.

2 66332

Valkoisen fosfokipsin saamiseksi on yritetty käsitellä fosfokipsiä valkaisuaineella, jota nykyään käytetään esim. selluloosakuitujen käsittelyssä. Valitettavasti käsittelyä valkaisuaineilla, esim. natriumhypokloriitilla, kalsiumhypokloriitilla, klooridioksidillä, vetyperoksidilla tai natriumbisulfiitilla, ei voida suorittaa teolli-suusolosuhteissa. Eräät näistä valkaisuaineista aiheuttavat vaikeasti ratkaistavissa olevia käsittely- ja saasteongelmia.

Keksinnön kohteena on menetelmä fosfokipsin puhdistamiseksi, jonka menetelmän mukaan vesisuspensiona olevaa fosfokipsiä käsitellään pienillä otsonimäärillä.

Keksinnön kohteena on siis fosfokipsin puhdistusmenetelmä, joka tunnetaan siitä, että fosfokipsiä käsitellään vesiväliainesuspensiona otsonilla. Keksinnön mukaan fosfokipsi, jota valmistetaan saattamalla fosfaatti-mineraali reagoimaan rikkihapon kanssa, suodatetaan, pestään sopivasti vedellä ja suspendoidaan veteen siten, että fosfokipsin maksimi-konsentraatio on enintään 70 paino-% ja sopivasti on rajoissa 30...50 paino-% suspension painosta. Suspensiota, jonka konsentraatio on suurempi kuin 70 paino-%, ei voida käsitellä.

Vesipesun jälkeen fosfokipsin valkoisuusaste on enintään noin 70.

Tämän valkoisuusasteen suurentamiseksi arvoon 76 käsitellään fosfokipsiä keksinnön mukaan otsonimäärällä, joka on 150 miljoonasosaa fosfokipsin painosta.

Keksinnön mukainen puhdistusmenetelmä tunnetaan erikoisesti siitä, että fosfokipsiä käsitellään vesiväliainesuspensiona otsonilla, jota käytetään vähintään 150 miljoonasosaa kipsin CaSO^ *21^0 painosta.

Tämä minimäärä vastaa sitä otsonimäärää, jota todellisuudessa käytetään reaktioväliaineessa, ja tämä määrä voi olla toinen kuin reaktioväli-aineeseen syötetty kokonaismäärä, koska osa reaktioväliaineeseen syötetystä otsonista voi vuotaa pois. Tämä määrä riippuu reaktion tuotoksesta, joka puolestaan riippuu käytetystä laitteistosta. Käytännössä otsonin käytettävä minimimäärä on laitteistoon syötetyn otsoni-määrän ja laitteistosta vuotavan otsonimäärän erotus. Käytettäessä erittäin tehokasta laitteistoa, jonka hyötysuhde on 100%, on otsonin käytettävä minimimäärä sama kuin laitteistoon todellisuudessa syötetty otsonimäärä.

66332 3

Fosfokipsisuspensio voidaan haluttaessa jauhaa ennen otsonikäsittelyä, mutta fosfokipsi voidaan myös jauhaa tämän käsittelyn jälkeen, jolloin välillä suodatetaan ja kuivataan.

Ennen otsonikäsittelyä tai tämän jälkeen suoritettu jauhamisvaihe on välttämätön siinä tapauksessa, että fosfokipsiä käytetään täyteaineena paperin pinnoittamiseksi. Tätä käyttöä varten on välttämätöntä, että fosfokipsin hienousaste on parempi kuin massan täyteaineena käytetyn kipsin hienousaste.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettävä otsoni saadaan laimeana kaasumaisena seoksena johtamalla happipitoista kaasuvirtaa otsoni-laitteeseen, joka muuttaa ainakin osan hapesta otsoniksi. Tämän reaktion aikaansaamiseksi voidaan käyttää esim. sähköpurkauksia. Otsonilaitteesta saadaan kaasuvirta, joka on joko hapen, typen ja otsonin seosta (joka on saatu esim. otsonoimalla ilmaa), tai hapen ja otsonin seosta.

Otsonilaitteesta lähteävän kaasun otsonipitoisuus on yleensä rajoissa 2...10 g/100 litraa kaasua.

Keksinnön mukainen otsonikäsittely voidaan toteuttaa missä tahansa lämpötilassa, jossa fosfokipsi saadaan pysymään vesisuspensiona. Tämä lämpötila on korkeampi kuin vesifaasin jäätymäpiste mutta alempi kuin sen kiehumapiste, ja on sopivasti rajoissa 0...50 °C, varsinkin huoneenlämpötila .

Keksinnön mukainen käsittely suoritetaan parhaiten ilmastollisessa paineessa, mutta voidaan myös käyttää suurempia paineita.

Fosfokipsisuspension vesifaasin pH-arvo voi olla mielivaltainen, mutta parhaat tulokset saavutetaan siinä tapauksessa, että vesifaasi on hapanta, ja että sen pH-arvo sopivasti on pienempi tai yhtä kuin 3.

Täten ei ole välttämätöntä neutraloida fosfokipsin vesisuspensioita, jotka vielä sisältävät pienin määrin rikki- ja fosforihappoa.

Keksinnön mukainen menetelmä voidaan toteuttaa jatkuvana tai panoksittaan, jolloin reaktoreina käytetään laitteita, jotka soveltuvat kaasun saattamiseksi absorboitumaan nesteeseen. Käsittelyä jatkuvana sovellettaessa saatetaan kaasu ja suspensio virtaamaan joko vastavirtana tai myötävirtana.

, 66332

Kuten edellä jo mainittiin, soveltuu keksinnön mukaisen menetelmän avulla valmistettu fosfokipsi käytettäväksi paperiteollisuuden täyteaineena suodatuksen, kuivauksen ja mahdollisen jauhamisvaiheen jälkeen.

Otsonilla käsiteltyä fosfokipsiä voidaan myös käyttää laastin CaSO^ -1/2 i^O valmistamiseksi, varsinkin β-puolihydraatin valmistamiseksi.

On todettu, että fosfokipsin otsonikäsittelyllä on yllättävä vaikutus saavutettuun tulokseen.

On ennestään tunnettua, että kipsilaasteissa (f?-hemihydraatti, CaSO^ · 1/2 H20), joita on valmistettu kalsinoimalla fosfokipsiä, jota ainoastaan on puhdistettu vesipesun avulla, esiintyy homeiden pinnallista muodostumista ja kehittymistä. Tämän haitan välttämiseksi on ennestään tunnettua lisätä kipsiin sienimyrkkyjä ennen sekoittamista veteen.

On todettu, että kipsillä (β-hemihydraatti CaSO^ · 1/2 H^O), joka on valmistettu kalsinoimalla fosfokipsiä, jota tämän keksinnön mukaan on käsitelty otsonilla, on veteen sekoitettuna (varsinkin levyinä) entistä pienempi taipumus homehtumiseen, ja että homehtuminen voidaan jopa kokonaan välttää siinä tapauksessa, että fosfokipsin valkoisuusaste saavuttaa arvon 82.

Keksinnön mukaisen puhdistuskäsittelyn ansiosta saadaan laasteja, jotka eivät kaipaa suuria sienimyrkkymääriä, eikä mitään sienimyrkkyjä tarvitse lisätä siinä tapauksessa, että käytetyn fosfokipsin valkoisuusaste on vähintään 82.

Seuraavat esimerkit havainnollistavat keksintöä.

Esimerkki 1

Sekoittimella varustettuun lieriömäiseen reaktioastiaan, jonka tilavuus oli 10 litraa ja korkeus 70 cm, pantiin 12 kg vesisuspensiota, jossa oli 30 paino-% fosfokipsiä, jonka valkoisuusaste oli 64. Suspensio oli huoneenlämpöinen ja sen pH-arvo = 3. Reaktioastiaa sekoitettiin ja sen pohjaan johdettiin otsonilaitteesta tulevaa happea, jossa oli 5 g otsonia/100 litraa kaasua. Kaasuvirta oli 100 1/h.

Reaktio keskeytettiin tunnin kuluttua. Reaktioastiaan johdetun otsoni-määrän ja reaktioastiästä vuotaneen otsonimäärän ero oli 600 miljoonasosaa, laskettu suspensiossa olevan fosfokipsin painosta. Fosfokipsin valkoisuusaste oli suodatuksen ja kuivauksen jälkeen 77.

, 66332 b

Vertailuesimerkki 1 b)

Esimerkki 1 toistettiin käsittelemällä 2 kg samaa fosfokipsin vesi-suspensiota kuin esimerkissä 1 (30 paino-% ja valkoisuusaste = 64) 18 g:11a vetyperoksidia, jota käytettiin 110 tilavuusosaa.

Reaktioseosta sekoitettiin 3 tuntia 20 °C:ssa ja ilmastollisessa paineessa, minkä jälkeen osa suspensiosta suodatettiin ja kuivattiin. Käsitellyn fosfokipsin valkoisuusaste oli 69. Jäljellä olevaa reaktio-massaa sekoitettiin edelleen 2 tuntia, jolloin saadun fosfokipsin valkoisuusaste oli 69,5.

Esimerkki 2 Käytettiin samaa reaktoria kuin esimerkissä 1 ja johdettiin samanaikaisesti myötävirtana reaktorin pohjaan toisaalta 19 kg/h vesisuspensiota, jonka pH-arvo oli 3 ja jossa oli 50 paino-% fosfokipsiä, jonka valkoisuusaste oli 70 ja toisaalta otsonilaitteen läpäissyttä ilmaa, jossa oli 3,3 g otsonia/100 1, jolloin ilmavirta oli 100 1/h.

Tasapainotilan tultua saavutetuksi suodatettiin reaktorista ylivirtaava suspensio, minkä jälkeen saatu fosfokipsi kuivattiin. Sen valkoisuusaste oli 76, ja otsonin kulutus oli 180 miljoonasosaa fosfokipsin painosta.

Esimerkki 3

Toistettiin esimerkki 2, paitsi, että käsiteltiin fosfokipsiä, jonka alkuperäinen valkoisuusaste oli 65. Otsonin syöttö säädettiin arvoon 500 miljoonasosaa fosfokipsin painosta, jolloin saatiin fosfokipsiä, jonka valkoisuusaste oli 77.

Esimerkki 4

Toistettiin esimerkki 3, paitsi, että käsiteltiin fosfokipsisuspensiota, jonka pH-arvo = 11 ja valkoisuusaste = 65. Käytettiin 700 miljoonasosaa otsonia fosfokipsin painosta, jolloin saatiin valkoisuusaste = 76.

Esimerkki 5

Toistettiin esimerkki 3, paitsi että reaktioväliaineen lämpötila oli 40 °C eikä 20 °C. Tarvittiin 700 miljoonasosaa otsonia fosfokipsin valkoisuusasteen suurentamiseksi arvosta 65 arvoon 76.

6 66332

Esimerkki 6

Toistettiin esimerkki. 2 (pH = 3, lämpötila = 20 °C) käyttämällä fosfo-kipsiä, jonka valkoisuusaste oli 61. Käytettiin 870 miljoonasosaa otsonia fosfokipsin painosta valkoisuusasteen 76 saavuttamiseksi.

Esimerkki 7

Toistettiin esimerkki 3, mutta käytettiin 1300 miljoonasosaa otsonia, jolloin saadun fosfokipsin valkoisuusaste oli 82.

Esimerkki 8

Esimerkin 7 mukaan saadun fosfokipsin hiukkaskoko oli: 100% hiukkasista pienempiä kuin 150 /im ja 7% -pienempiä kuin 10 /am.

Fosfokipsi jauhettiin siten, että kaikki hiukkaset olivat pienempiä kuin 10 /am. Jauhetun fosfokipsin valkoisuusaste oli 87.

Esimerkki 9

Kalsinoitiin esimerkin 3 mukaan valmistettua fosfokipsiä laastikipsin saamiseksiC6-hemihydraatti, CaSO^ · 1/2 H^O). Tästä laastista valmistettiin levy, jonka pinnalla oli pienempi alttius homehtumiseen verrattuna levyyn, joka varastoitiin samoissa olosuhteissa, ja joka oli valmistettu fosfokipsilaastista, jota ei oltu käsitelty keksinnön mukaisella tavalla.

Esimerkki 10

Esimerkin 7 mukainen fosfokipsi kalsinoitiin laastin kipsin valmistamiseksi. Tästä laastista valmistetulla levyllä ei ollut esimerkin 9 mukaisissa olosuhteissa mitään taipumusta homehtumiseen.

Claims (6)

1. 7 66332
2. 1. Menetelmä fosforimineraalin ja rikkihapon reaktiolla saadun fosfokipsin puhdistamiseksi hapettavalla valkaisuaineella, jolloin voidaan saada jopa yli 75 oleva valkoisuusaste, tunnettu siitä, että fosfokipsi suspendoidaan veteen konsentraation ollessa korkeintaan 70 paino-%, ja että tätä, edullisesti happaman pH-arvon omaavaa suspensiota käsitellään otsonilla lämpötilan ollessa 0. ..50 °C, käyttämällä vähintään 150 ppm otsonia laskettuna fosfokipsin painosta, jolloin fosfokipsiä vastaavana kaavana on CaSC>4 . 2H20, ja jolloin fosfokipsi voidaan jauhaa joko ennen otso-nikäsittelyä tai tämän jälkeen.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että fosfokipsisuspension konsentraatio on enintään 30...50 paino-%.
4. 3. Patenttivaatimusten 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vesisuspension pH-arvo on pienempi tai yhtä kuin 3.
5. 4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukaan otsonin avulla puhdistetun fosfokipsin käyttö, tunnettu siitä, että fosfokipsi kalsinoidaan kipsilaastiksi (CaS04 . 1/2H20).
6. 1. Förfarande för rening av fosfogips erhällen genom reaktion mel-lan fosformineral och svavelsyra, varvid fosfogipsen renas med ett oxiderande blekmedel sä, att man kan uppnä en vithetsgrad som t.o.m. överstiger 75, kännetecknat därav, att fosfogipsen suspender as i vatten i en koncentration om högst 70 vikt-%, och att denna suspension, som företrädesvis uppvisar ett surt pH-värde, behandlas med ozon i en temperatur mellan 0 och 50 °C genom att använda minst 150 ppm ozon beräknat pä vikten av fosfogips, dä fos-fogipsens formel motsvarar CaS04 . 2H2O, och varvid fosfogipsen kan malas antingen före ozonbehandlingen eller efter denna.