FI85514C - Foerfarande foer aotervinning av natriumhydroxid fraon alkaliskt cellulosa-avfallsslam. - Google Patents

Description

1 85514

Menetelmä natriumhydroksidin talteenottamiseksi alkalises-ta selluloosajäteliemestä

Keksinnön tausta 5 1. Keksinnön ala Tämä keksintö koskee menetelmää natriumhydroksidin talteenottamiseksi alkalisesta jäteliemestä, joka ei sisällä pääasiallisesti lainkaan rikkiyhdisteitä ja jota kutsutaan yleisesti "mustalipeäksi" ja on saatu prosessista, joka kä-10 sittää puukuitujen soodakeiton, pesun ja mahdollisesti valkaisun .

Yksityiskohtaisemmin on kysymys menetelmästä natriumhydroksidin talteenottamiseksi aikalisistä jäteliemistä, « • « · « · • · • . · • · • · • ♦ • « · ·«« • · · 2 85514 jotka eivät sisällä pääasiallisesti lainkaan rikkiyhdisteitä ja jotka on saatu puukuitujen soodakeitosta, esimerkiksi jäteliemistä, jotka on saatu käyttämällä natriumhydrok-sidia pääasiallisena keittokemikaalina yhdessä vähintään 5 yhden jäsenen kanssa valittuna ryhmästä antrakinoni tai sen johdannaiset, antraseenijohdannaiset, alifaattiset tai aromaattiset amiinit, alifaattiset alkoholit, happi, vetyperoksidi, otsoni, typpioksidit ja niiden natriumsuolat, pesemällä sellukeitosta saadut liemet ja valkaisemalla jä-10 teliemet, jotka on saatu vaihtoehtoisesti saattamalla selluloosa alkali-happi -valkaisuun, alkali-vetyperoksidi valkaisuun tai otsoni-alkali -valkaisuun. Tässä selityksessä tarkoitetaan "mustalipeällä” vähintään yllä kuvattuja aikalisiä jäteliemiä.

15 2. Tekniikan tason kuvaus

Tekniikan tason mukaisissa puukuitujen soodakeittomene-telmissä, s.o. sulfaattiselluloosan keittoprosessissa (jota kutsutaan tästä lähtien "KP-prosessiksi"), poistettu KP 20 mustalipeäksi kutsuttu jäteliemi sisältää soodakomponentte- { ja ja rikkiyhdisteitä, jotka ovat peräisin keittokemikaa-leina käytetyistä natriumhydroksidista ja natriumsulfidis-ta. Sellaisten keittokemikaalien talteenotto mustalipeäs-: tä suoritetaan tavallisesti konsentroimalla KP-mustalipeä, : 25 saattamalla palamaan alennetussa paineessa, liuottamalla . tuote veteen ja lisäämällä sitten kalsiumoksidia (kastama- . ton kalkki) natriumhydroksidia ja natriumsulfidia sisältä vän kiehuvan valkolipeän saamiseksi. Tätä KP-prosessia on kehitetty pääasiallisesti paperimassan laadun ja keittoke-50 mikaalien talteenoton suhteen, mutta sillä on haittana rik- j kiyhdisteistä johtuvan pahan hajun esiintyminen ja se, et- , tä kalsiumoksidin talteenoton vuoksi tarvitaan enemmän läm-*· pöenergiaa. : .♦ Yllä kuvatun haitan poistamiseksi on tähän asti ehdo- . : 35 tettu soodan keittoprosessia (jota kutsutaan tästä lähtien "ΑΓ-ρι osessiksi"), jossa ei käytetä pääasiassa lainkaan rikkiyhdisteitä. Sellaisessa AP-prosessi ssa keittokeiuikna- , • · | • 1 • · «·· · . 3 85514 lien talteenotto suoritetaan esimerkiksi konsentroimalla AP-mustalipeä, saattamalla hapetukseen ja palamaan rautaoksidin kanssa ja sitten hydrolysoimalla hapetus- ja palamis-tuote vedellä natriumhydroksidin talteenottamiseksi kiehu-5 vana valkolipeänä, kuten on kuvattu japanilaisessa patenttijulkaisussa NO 1272^/1976). Tätä talteenottomenetelmää, jota kutsutaan suoraksi kaustisointimenetelmäksi rautaoksidina, on tutkittu ja kehitelty paljon maailmalla sen saamiseksi varsinaiseen käyttöön, koska sillä ei ole pääasias-10 sa lainkaan rikkiyhdisteistä johtuvasta pahasta hajusta, kalsiumoksidin talteenoton vaatimasta lisälämpöenergiasta ja prosessin suorittamiseen tarkoitetun laitteen korroosiosta aiheutuvia ongelmia.

Eräs esillä olevista keksijöistä on esittänyt menetel-15 män KP-mustalipeän konsentroimiseksi, jolle on tunnusomaista CC^-kaasun ja/tai CO^.’a sisältävän kaasun lisääminen aineena, joka alentaa kiehumispistettä ja viskositeettia, ja jähmettymistä jouduttavana aineena (japanilainen patenttihakemus No. i47876/1985).

20

Yhteenveto keksinnöstä

Esillä olevan keksinnön eräänä tarkoituksena on tarjo-*: ta menetelmä natriumhydroksidin talteenottamiseksi alkali- '· sesta selluloosajäteliemestä, jolla menetelmällä voidaan *. 25 välttää teknisen tason haitat.

a

Esillä olevan keksinnön toinen kohde on tarjota paran-‘•t nettu suora kaustisointiprosessi natriumhydroksidin tai- : • * t teenottamiseksi AP-mustalipeästä. ; • · j * Edelleen on keksinnön kohteena tarjota parannettu me- j 30 netelmä natriumhydroksidin talteenottamiseksi AP-mustali- ? peästä saattamalla konsentroitu mustalipeä ja rautaoksidi palamaan ja reagoimaan polttouunissa ja hydrolysoimalla reaktiotuote.

• · ,·.· Vielä eräänä keksinnön kohteena on tarjota parannettu ·.: 35 järjestelmä natriumhydroksidin talteenottamiseksi AF-musta-

•J

··», lipeästä, joka on saatu prosessista, joka käsittää puukui- \

m· J

tujen soodskeiton, pesun ja mahdollisesti valkaisun.

·♦· ί • * r

« · ' J

• • « · νίίΐΛ>' 8551 4 Nämä kohteet voidaan saavuttaa menetelmällä natriumhyd-roksidin talteenottamiseksi alkalisesta jäteliemestä, joka ei sisällä pääasiassa lainkaan rikkiyhdisteitä, ja jota kutsutaan yleisesti mutalipeäksi ja on saatu prosessista, 5 joka käsittää puukuitujen soodakeiton, pesun ja mahdollisesti valkaisun sisältäen: vaiheen (a), jossa lisätään hiilidioksidia sisältävää kaasua mustalipeään sellaisenaan tai konsentroimisen jälkeen mustalipeän pH:n säätämiseksi välille 9-5 ja 12.5 10 (mustalipeän konsentraatio %, 80°C), vaiheen (b), jossa konsentroidaan yliä kuvattu hiilidioksidilla käsitelty mustalipeä kiinteään konsentraatioon välille 50 ja 95 %, vaiheen (c), jossa lisätään konsentroitu mustalipeä, 15 happi ja rautaoksidi polttouuniin ja poltetaan orgaaniset aineet ja muutetaan epäorgaaniset soodakomponentit natrium-karbonaatiksi ja natriumkarbonaatti natriumferriitiksi, ja vaiheen (d), jossa hydrolysoidaan syntyneet tuotteet natriumhydroksidin talteenottamiseksi ja kierrätetään tal-20 teen otettu rautaoksidi yllä kuvattuun vaiheeseen (c).

Lyhyt kuvaus piirroksista

Mukana seuraavat piirustukset havainnollistavat esillä olevan keksinnön periaatetta ja etuja.

. 25 Kuvio 1 on diagramma, joka osittaa mustalipeän kiin teän konsentraation ja mustalipeän viskositeetin välisen suhteen esillä olevan keksinnön mukaiselle AP-mustalipeäl-le, tekniikan tason mukaiselle AP-mustalipeälle ja teknii-kan tason mukaiselle KP-mustalipeälle.

30 Kuvio 2 on diagramma, joka osoittaa AP-mustalipeän konsentraation ja hygroskooppisuusasteen välisen suhteen tapauksissa, joissa sitä on käsitelty hiilidioksidilla tai ilman tätä käsittelyä.

.· Kuvio 3 on diagramma, joka osoittaa AP-mustalipeän ’ : 35 pH:n ja viskositeetin välisen suhteen.

··

Kuviot il (a) ja (b) ovat vastaavasti kaavamaisia esi- i* tyksiä tekniikan tason mukaisen hienoksi jakaantuneen rau- ; % · • · • · ·· 5 85514 taoksidin kosketustilasta AP-mustalipeän kanssa, jota ei ole käsitelty hiilidioksidilla, ja hienoksi jakaantuneen rautaoksidin kosketustilasta AP-mustalipeän kanssa, jota on käsitelty hiilidioksidilla esillä olevan keksinnön mu-5 kaisesti.

Kuvio 5 on virtauskaavio, joka kuvaa esillä olevan keksinnön erästä suoritusmuotoa, jossa käytetään leijuker-ros-polttouunia.

Kuvio 6 on virtauskaavio, joka kuvaa esillä olevan 10 keksinnön toista sovellutusmuotoa, jossa käytetään kiinteä- kerros-polttouunia.

Kuvio 7 ja kuvio 8 ovat vastaavasti kaaviollisia esityksiä kiinteäkerros-polttouuneista, joita voidaan käyttää iiif 1n( ·1-y k: · < 1 1 t :·.<1:> 1, i esillä olevassa keksinnössä.

15 Kuvio 9 ja kuvio 10 ovat vastaavasti kaaviollisia esi tyksiä suurinopeuksisien leijukerros-polttouunien rakenteista, jotka on varustettu reaktion täydennysvälineillä.

Keksinnön yksityiskohtainen kuvaus 20 Suora kaustisointimenetelmä, jossa käytetään rautaoksi dia kaustisoivana aineena (jota menetelmää kutsutaan tästä lähtien "suoraksi kaustisointimenetelmäksi"), on sellainen menetelmä natriumbydroksidin talteenottamiseksi, jolla on :: useita etuja, kuten yllä on esitetty, mutta jos tämä mene- ·’: 25 telmä otetaan käytäntöön paperimassan valmistusmenetelmäs- • •j. sä kaupallisessa laajuudessa, on seuraavat ongelmat rat- kaistava: • · (1) Kuten on osoitettu kuviossa 1, on AP-mustalipeäl- • · lä paljon korkeampi viskositeetti kuin KP-mustalipeällä.

30 Kuvio 1 osoittaa tunnetun tekniikan tason mukaisen AP-mus-talipeän viskositeetin (käyrä 2), tunnetun tekniikan tason mukaisen KP-mustalipeän viskositeetin (käyrä 3) ja esillä ** olevan keksinnön mukaisen AP-mustalipeän viskositeetin (käyrä 1) nustalipeän konsentraation suhteen.

f·' ' 35 (2) Mustalipeän polttamiseen tarkoitetun polttouunin • · .1·1. ' tyypistä riippuen syntyy seuraavia ongelmia. Tässä seli- ,·, tyksessä sellainen polttouuni ei käsitä ainoastaan tavaili- • · · *'-· ♦ .

·.·· '· • ·· r·'. - 8551 4 siä polttouuneja, vaan myös polttouuneja, jotka on varustettu jätelämpökattiloilla päärungossa ja/tai savutorvessa.

Polttouunityyppeinä ovat leijukerros, kiinteä kerros ja suurinopeuksinen leijukerros. Tässä selityksessä leiju-5 kerros-polttouunilla tarkoitetaan yleisesti käytettyä lei-j ukerros-υυηi n , mutta ki intcäkerroc-pol ttouuni ] la tarkoitetaan uunia, joroa on värähtelevää tai liikkuvaa tyyppiä oleva lämmittäjä ja kiinteä rakoarina pohjarakenteessa. Suurinopeuksinen leijukerros-polttouuni tarkoittaa uunia, 10 jossa palaminen tapahtuu kuljettamalla suurin osa partikkeleista suurella nopeudella (esim. 5-8 m/sek) palamiskaasun kanssa ja kierrättämällä palamiskaasusta erottuneet partikkelit uuniin kierrätysjärjestelmän kautta tarkoituksella säilyttää suurempi partikkelikonsentraatio palamiskaasussa. 15 (i) Kiinteä kerros uunissa ja suurinopeuksisessa lei- jukerros-uunissa, palamisreaktion olosuhteiden säilyttämis-vaikeuksista johtuvia ongelmia.

(ii) Leijuk< rros-uunissa, rautaoksidin hienojakoisuudesta aiheutuvia ongelmia.

20 (3) Edelleen rautaoksidin ja puulastujen sisältämät epäorgaaniset epäpuhtaudet kuten AI, Cl, Si, jne, akkumu-loituvat prosessin aikana aiheuttaen monia ongelmia.

Yllä kuvattuja ongelmia kuvataan nyt yksityiskohtaisem- : min.

: 25 (1) Suora kaustisointiprosessi on prosessi kemikaa- • lien, erityisesti natriumhydroksidin, talteenottamiseksi : puuhioketta tuotettaessa ja samanaikaisesti sen on täytet tävä vaatimus, että polttouunissa on palamisenergia saatava talteen höyrynä ja lopuksi mustalipeä itse on konsentroi-30 tava korkeaan konsentraat5oon ja saatettava palamaan lämmön talteenottotehokkuuden nostamiseksi.

Kuitenkin mustalipeää kohtaa yleensä viskositeetin nopea kohoaminen, hoyrynpaineen aleneminen ja kiehumispis-teen nopea kohoaminen, kun mustalipeän konsentraatio kas-35 vaa. Lisäksi suoralla kaustisointiprosessi11a, esim. AP- *. prosessilla on käytännössä toisena haittana, että AP-musta- - · lipeän viskositeetti on noin 10 keri aa korkeampi kuin KP- • · 1 li ·· · ·.

i . 7 85514 mustalipeän viskositeetti kuten on osoitettu kuvassa 1, vaikkakin mustalipeän kiinteä konsentraatio (jota tästä lähtien kutsutaan ’’mustalipeän konsentraatioksi") on sama, vaikka on oletettu, että tämä prosessi olisi erinomainen 5 kemiallisen puumassan tuottamiseksi, koska KP-prosessin laitteistoa voidaan käyttää sellaisenaan.

Jos mustalipeän viskositeetti on korkea, fluiditeetin huonontumisen ja haihduttimessa tapahtuvan konsentroitumi-sen hyötysuhteen alenemisen lisäksi myös kuljetustehokkuus 10 polttouuniin alenee ja sumutettavuus polttouunin polttimes-ta huononee, alentaen siten mustalipeän palavuutta. Kun mustalipeän palavuus on alentunut, paine uunissa on muuttunut alennettuun paineeseen ja ferrioksidi (Fe^O^) on pelkistynyt vähemmän reaktiiviseksi trirautatetraoksidiksi 15 (Fo^Ojj) tai ferro-oksidiksi (FeO), joka saattaa olla syynä kaustisointitehokkuuden alenemiseen natriumhydroksidin talteenottotehokkuuden indikaattorina.

Kun mustalipeä jähmettyy kuten on kuvattu yllä, jähmettynyt AP-mustalipeä on niin hygroskooppista, kuten kuvios-20 sa 2 on osoitettu, että säilytettäessä sitä säiliössä esiintyy harmia hygroskooppisuuden ja tarttuvuuden vuoksi ja lisäksi syntyy muita ongelmia kuljetuksen ja käsittelyn vaikeuden vuoksi. Viitaten kuvioon 2 merkki Θ kuvaa AP-mustalipeän, jota ei ole käsitelty hiilidioksidilla, hyg-25 roskooppisuutta ja merkit CD ja A kuvaavat vastaavasti hiilidioksidilla käsitellyn keksinnön mukaisen AP-mustali- ’·. peän hygroskooppisuutta pHrssa 11.1 ja 11.2.

• · \'.m Käytännössä on siksi suuri etu, että AP-mustalipeän • · viskositeetti on 10 kertaa korkeampi kuin KP-mustalipeän 50 viskositeetti.

(2) Erityyppisinä polttouuneina on käytetty leijuker- ros-uuneja, kiinteäkerros-uuneja ja suurinopeuksisia leiju- ** kerros-uuneja, yksittäin tai yhdistelmänä.

» · .·.· Menetelmä, jossa käytetään ]eijukerros-polttouunia, on • ·.: 35 erityisen suositeltava, koska rautametallia, jolla on niin 1 ···. suuri hiukkasläpimitta, esim. 0.5-2 mm, että ytimeen joilta- * *t* reaktioaika tulee pitemmäksi, voidaan käyttää uunissa ole- ··· • · 0 I · · ··· » » I · • · · i . 8 85514 van väliaineen riittävän sekoituksen ja sekoittumisen vuok- si ja pitemmän viipymisajan säilyttämisen vuoksi hapetetussa tilassa uunissa, esim. 0.1-2 tuntia. Kuitenkin rautametalli pulverisoituu asteittain tai jakaantuu hienoksi to-5 muksi ja vapautuu polttouunin ulkopuolelle (rakeinen rautaoksidi pulverisoituu 20:n ja 50 %:n välillä olevana määränä jokaisena käynnillä läpi polttouunin), joten lopulta sitä on mahdotonta pitää sellaisenaan leijuvana.

Menetelmälle, jossa käytetään kiinteäkerros-polttouu-10 nia, on tunnusomaista, että se voi toimia ilman väliaineen leijuenergiaa ja väliaineen pulverisoitumiseen liittyvää granuloitumisenergiaa toisin kuin leijukerrosuuni-proses-sissa. Koska natriumferriitin (Na^FE^O^) muodostuminen mustalipeän ja rautaoksidin reaktiolla tapahtuu yleensä 15 mustalipeän kuivatus-(jähmettäminen), palamis- ja reaktio-vaiheiden kautta, kiinteäkerros-polttouunissa edellytetään, että mustalipeä ja hienoksi pulverisoitunut rautaoksidi on etukäteen sekoitettu, sumutettu ja atomisoitu polttouunissa ilmavirran avulla, leijutettu ja poltettu 20 alaspäin vajoamisen aikana uunin välitilassa ja reaktio viedään sitten loppuun polttouunin pohjalla. Jos palami-.· nen leijuessa ei ole täydellistä, vajoaa seos alaspäin pa- : lamatta ja polttouunin pohjalla se palaa liekehtien antaen niin kutsutun liekehtimistilan. Tässä tilassa syntyy on-:· 25 gelma, että reaktion atmosfääri on aleneva, kaustisointite- hokkuus alenee ja tuote on niin jykevä, että myöhempi kul-‘. jettaminen on vaikeaa. Jos sumutetun partikkelin läpimit ta on liian pieni, syntyy toisaalta toinen ongelma siitä, että polttouunista ulos sironneen seoksen määrä kasvaa 30 alaspudotessa ja palaminen tapahtuu niin nopeasti, että lämpötila polttouunin pohjalla alenee ja reaktio ei tapah-*’ du täydellisesti. Tämän vuoksi kiinteäkerros-polttouuni- menetelmä ei voi välttää sitä teknisesti hankalaa ongelmaa, ,· että seoksen sumutuksen ja atomisoimisen vuoksi on tarpeen » 35 määrittää optiinihiukkaskoko ja säilyttää tämä hiukkaskoko.

. Menetelmälle, jossa käytetään suurinopeuksista leiju- kerrosta, on tunnusomaista, että toisin kuin yllä kuvatun • · . 9 85514 kiinteäkerros-polttouunin tapauksessa, hienoksi jakaantunut rautaoksidi on täytetty uuniin ilman edeltävää sekoitusta, palamisreaktio tapahtuu samalla kun rautaoksidia ja natriumferriittiä kierrätetään suurella nopeudella Fe/Na 5 moolisuhteen alentamiseksi ja polttouunin koon pienentämiseksi, granuloismitoimenpide ei ole lainkaan tarpeen, vaikkakin rautaoksidin kierrätysenergia on välttämätön. Tällä menetelmällä on kuitenkin myös ongelmana, että viipymisai-ka uunissa on liian lyhyt reaktion saattamiseksi loppuun 10 ja kaustisointitehokkuus alenee siten.

(3) Suorasta kaustisointimenetelmästä saatu valkoli-peä sisältää suuren määrän epäorgaanisia epäpuhtauksia kuten Si, Cl, Ca ja sen kaltaiset lukuunottamatta Na, joka pitää poistaa.

15 Tavanomaisessa KP-prosessissa puulastuista, prosessive destä ja kaustisointiaineena käytetystä CaOrsta johtuvat epäpuhtaudet on lisätty prosessiin, mutta näistä epäpuhtauksista liukenemattomat epäpuhtaudet kuten Mg, Ca, Mn ja sen kaltaiset erottuvat ja poistuvat saostumina, joita kut-20 sutaan pohjasakaksi tai soraksi kaustisointivaiheessa ja liukenevat epäpuhtaudet kuten Cl asettuvat vakiomäärään polttouunijärjestelmässä haihtumisen, uunista poistumisen, ,| · jätteiden keräämisen ja erottamisen kautta.

*]: Suorassa kaustisointiprosessissa toisaalta rautametal li* 25 lissa, jota käytetään tavallisesti rautaoksidin lähteenä, • · · esiintyvät epäpuhtaudet, erityisesti AI, Si ja sen kaltai- • ♦ · ·.·. set liukenevat puulastuista ja vedestä peräisin olevien epäpuhtauksien lisäksi, poistoputkia on vähemmän kuin KP- prosessissa, joten järjestelmään kertyvien epäpuhtauksien 30 määrä lisääntyy ilman sopivien keinojen käyttöönottoa. Jos . AI tai Si kertyy järjestelmään, uuttokattilan ja haihdutti- , .* men asteikot muuttuvat siten, että kiinnitysteho alenee • · ·/’ huomattavasti ja lopulta tekee prosessin toimimisen mahdot- tomaksi. Lisäksi Cl:n lisääntymisellä on taipumus edistää ***: 35 höyrykattilan korroosiota korkeassa lämpötilassa johtaen • · » höyrykattilan tehokkuuden alenemiseen.

> · · I.. Keksijät ovat tehneet erilaisia yrityksiä yllä kuvattu-

• M

. 10 8551 4 jen ongelmien ratkaisemiseksi ja ovat kehittäneet menetel- * män, jolla suoran kaustisointiprosessin ongelmat on ratkaistu täydellisesti.

Esillä oleva keksintö tarjoaa menetelmän natriumhydrok-5 sidin talteen ottamiseksi alkalisesta jäteliuoksesta, joka ei sisällä pääasiassa lainkaan rikkiyhdisteitä ja jota kutsutaan yleisesti mustalipeäksi ja on saatu prosessista, joka käsittää puukuitujen soodakeiton, pesun ja mahdollisesti valkaisun, joka menetelmä käsittää: 10 Vaiheen (a), jossa lisätään hiilidioksidia sisältävää kaasua mustalipeään sellaisenaan tai konsentroimisen jälkeen mustalipeän pH:n säätämiseksi välille 9.5 - 12.5 (Mus-talipeän konsentraatio: ^0 %, 80°C), vaiheen (b), jossa konsentroidaan yllä kuvattu mustali-15 peä kiinteään konsentraatioon välille 50-95 %> vaiheen (c), jossa lisätään yllä kuvattu hiilidioksidilla käsitelty ja konsentroitu mustalipeä, happi ja rautaoksidi polttouuniin, saatetaan seos palamaan ja poltetaan orgaaniset aineet ja muutetaan epäorgaaniset soodakomponen-20 tit natriumkarbonaatiksi ja natriumkarbonaatti natriumfer-riitiksi, ja vaiheen (d), jossa hydrolysoidaan siten syntynyt tuote : natriumhydroksidin talteenottamiseksi ja kierrätetään tal- teen otettu rautaoksidi yllä kuvattuun vaiheeseen (c). y 25 Esillä olevan keksinnön mukaiset vaiheet (a):sta (d): hen kuvataan nyt yksityiskohtaisemmin.

•

Vaihe (a)

Esillä olevassa keksinnössä käytetty hiilidioksidia si-30 sältävä kaasu sisältää hiilidioksidin itsensä lisäksi myös hiilidioksidia sisältäviä tyhjennyskaasuja, kuten mustali-. peän polttouuneista ja muista orgaanisten aineiden poltta- misprosesseista peräisin olevia, joita kutsutaan tästä 3äh- tien pelkästään "hiilidioksidiksi".

35 Mustalipeän käsittely hiilidioksidilla suoritetaan mus- . talipeän viskositeetin ja hygroskooppisuuden vähentämisek- . si ja sen palavuuden parantamiseksi. Mustalipeän pH ale- « I.

. n 85514 nee asteittain riippuen mustalipeän käsittelyasteesta hiilidioksidilla ja määrätyllä pH-alueella viskositeetti alenee, kuten on soitettu kuviossa 3, parantaa siten mustalipeän konsentroimisen hyötysuhdetta. Kun mustalipeää kon-5 sentroidaan ja jähmetetään edelleen, jähmettyneen tuotteen hygroskooppisuus alenee kuten on soitettu kuviossa 2, ja mustalipeän sumutettavuus polttouunin polttimesta paranee. Tämän seurauksena mustalipeän kohonneesta viskositeetista aiheutuneet haitat, joita esiintyy tunnetun tekniikan ta-10 son mukaisessa suorassa kaustisointiprosessissa, voidaan voittaa.

Kuviossa 3 viskositeetti on mitattu mustalipeään kon-sentraatiossa 80 % ja lämpötilassa 80°C ja pH on mitattu mustalipeän konsentraatiossa 40 % ja lämpötilassa < 80^C.

15 Käyrä 1 kuvaa esillä olevan keksinnön mukaista AP-mustali-peää, pisteet 2 ja 3 kuvaavat vastaavasti tekniikan tason mukaista AP-mustalipeää ja KP-mustalipeää.

AP-mustalipeä on huonompaa kuin KP-mustalipeä siinä suhteessa, että syttymispiste on korkeampi, mutta AP-musta-20 lipeällä, jonka pH on alentunut hiilidioksidikäsittelyllä, on alhaisempi syttymispiste, jolloin sen palavuus on paran- • · *·' tunut.

: : Mustalipeän polttouunista tai muista polttoprosesseis- • *.* ta peräisin olevien tyhjennyskaasujen käyttö mustalipeään • *·* 25 lisättävän syöttökaasun lähteenä keksinnön mukaisesti alen- :: taa menetelmän kustannuksia suuresti.

Mustalipeän konsentraatiota, johon hiilidioksidia lisätään, ei ole erityisesti rajattu ja vaikka hiilidioksidia lisätään missä tahansa konsentraatioasteessa mustalipeän 30 konsentroimisvaiheessa, konsentroitumishyötysuhteeseen ja palavuuteen vaikutetaan edullisesti. Mitä suurempi on mus- ·· . talipeän konsentraatio, johon hiilidioksidia on lisättävä, • · • « , sitä pienempi on käsittelyyn tarvittavan hiilidioksidin ’·· määrä. Kuitenkin jos mustalipeän konsentraatio on liian : 35 korkea hiilidioksidin absorboiturnistehokkuus mustalipeään ··. alenee, mikä pitäisi välttää hiilidioksidin lisäämishyöty- • · .. suhdetta ajatellen. Toisaalta mitä alhaisempi on must ali- i2 8551 4 peän konsentraatio, sitä suurempi on käsittelyyn tarvittavan hiilidioksidin määrä. Tässä tapauksessa hiilidioksidin absorboitumistehokkuus mustalipeään kasvaa mustalipeän alhaisemman viskositeetin vuoksi. Siksi mustalipeän kon-5 sentraatio, johon hiilidioksidi on lisättävä, on edullisesti välillä 20-75 %> vielä edullisemin välillä 40-65 %-

Mustalipeän, johon hiilidioksidi lisätään, lämpötilaa ei ole erityisesti rajattu, mutta yleensä se on välillä 20-100°C, edullisesti välillä 40-90°C.

10 Mustalipeän lämpötila, jossa mustalipeän konsentroimis- tehokkuus paranee hiilidioksidia lisättäessä, on välillä 9-5 - 12.5 viskositeetin mittauslämpötilassa 80°C ja musta-lipeän konsentraatiossa 80 %t kuten on ilmeistä kuviosta 3, jolloin pH edustaa arvoja mustalipeän konsentraatiossa 40 % 15 ja lämpötilassa 80°C (pH on tästä lähtien pH-arvo mustalipeän konsentraatiossa 40 % ja lämpötilassa 80°C, ellei toisin mainita). Erityisen edullinen pH-alue on välillä 10-12. Kun hiilidioksidi absorboituu alhaisemmassa pH-arvossa kuin 9*5, suuri määrä kiintoainetta saostuu mustalipeässä 20 ja kääntäen näennäinen viskositeetti kasvaa. Työskentely alhaisemmassa pH-arvossa kuin 9.5 ei siksi ole suositelta-vaa. Jos pH on suurempi kuin 12.5» mustalipeän viskosi-: teetti ei ole riittävästi alentunut.

Hiilidioksidilla käsitellyllä mustalipeällä on suures-:* 25 ti vähentynyt hygroskooppisuus, kuten on osoitettu kuvios- : sa 2, mikä vaikuttaa säilyvyysominaisuuksia parantavasti : mustalipeän jähmettämisen ja jauhamisen jälkeen kuten myös palavuuteen polttouunissa.

Hiilidioksidin absorboimislaitteen eräs sovellutusmuo-30 to, joka soveltuu käytettäväksi esillä olevassa keksinnössä, esitetään pääpiirteissään.

Hiilidioksidin absorboimislaitteena voidaan käyttää erilaisia kaasu-neste -kcntaktilaitteita ja kaasua absor- ♦ • boivia laitteita, esim. tunnettuja kosteaseinäpylväitä, pa- : 35 kattuja torneja, kuplatorneja, reikälevypylväitä, sumutus- torneja, kaasun esipuhdistuslaitteita, kaasu-neste -sekoi-. tussäiliöitä ja sen kaltaisia. Spesifisenä kontaktireakto- . 13 8 5 51 4 rina mustalipeällä, jossa on keskimääräinen konsentraatio hiilidioksidia, on suositeltavaa käyttää kaskadihaihdutin-ta, kuten on tähän asti käytetty, spesifisenä kontaktireak-torina korkean hiilidioksidikonsentraation omaavalle musta-5 lipeälle on suositeltavaa käyttää levyhaihdutinta, jossa konsentrointi tapahtuu epäsuoraa lämmitystyyppiä käyttävällä pyörivällä levyllä ja hiilidioksidi johdetaan mustali-peäsäiliöön mustalipeätason ylemmästä ja/tai alemmasta osasta.

10

Vaihe (b)

Hiilidioksidilla käsitellyn mustalipeän konsentroiminen tapahtuu lämmön talteenottotehokkuuden lisäämiseksi, kun palamisenergia otetaan talteen höyryn muodossa poltto-15 uunissa, ja antamaan kiinteäksi konsentraatioksi 50-95 % ·

Jos konsentraatio on alhaisempi kuin 50 %, mustalipeä ei kykene pitämään itse palamista yllä polttouunissa ilman palarni sapuainei ta, kuten polttoöljyä, kun 95 %’-n ylittävä konsentraatio on yläraja käytettäessä höyryä. Yleensä 20 keitto- ja pesuvaiheesta tulevan mustalipeän konsentroiminen arvosta 15-20 % arvoon noin 50-70 % saadaan aikaan • · käyttämällä tavanomaista monitehohaihdutinta, kuten 3aske-: va-kalvo -haihdutinta tai suoraa kontaktityyppiä olevaa I · V haihdutinta. Konsentraation noin 70-95 % omaavan mustali- H* 25 peän konsentroimiseksi on sopivaa käyttää levyhaihdutin- johtokonsentrointia epäsuoraa lämmitystyyppiä olevalla pyö-rivällä levyllä, kuten on edellä kuvattu, koska tällaisel- I · la mustalipeällä on huomattavan korkea viskositeetti, vaikka sitä olisi käsitelty hiilidioksidilla. Levyhaihdutinta 30 käytetään hiilidioksidilla käsitellyn mustalipeän konsen- . troimiseksi, jolla on suuri konsentraatio ja laite käsit- • * , . tää sylinterinmuotoisen akselin, jossa on syöttöaukko ja ·/* mustalipeän poistoputki molemmissa päissä ja joukko akse- /.i liin sijoitettuja onttoja pyöriviä levyjä, joihin mustali- ! 35 peä syötetään syöttöaukon kautta samalla kun pyörivien le- f »·· vyjen lävitse johdetaan korkean lämpötilan omaavaa höyryä.

Pyörivä levy on edullisesti varustettu kaapimella levyn • f » · · 'a n- | 1¾ 8551 4 pintaan kiinnittyneen mustalipeän kaapimiseksi.

Konsentroiminen voidaan suorittaa levyhaihduttimessa ilmakehän paineessa, mutta edullisemmassa suoritusmuodossa levyhaihdutinta käytetään paineen alaisena konsentroimiste-5 hon parantamiseksi käyttäen hyväksi tietoa, että hiilidioksidilla käsitellyllä mustalipeällä on alentunut viskositeetti korkeassa lämpötilassa paineen alaisena.

Hiilidioksidilla käsitellyn mustalipeän konsentroiminen ja jähmettäminen tapahtuu täydellisesti jähmettyneen 10 tuotteen pulveri soimiseksi kokoon 0.5 ~ 5 mm ja syöttämiseksi polttouuniin. Edulliset suoritusmuodot konsentroimista ja jähmettämistä varten ovat seuraavat: (i) Hiilidioksidilla käsitelty mustalipeä, joka on konsentroitu kiinteään konsentraatioon 85 % tai enemmän, 15 puristetaan suuttimesta ohuen kalvon muodossa paineen alaisena puolijähmeän levyn muodostamiseksi nostaen näin jääh-dytystehoa ja tehden täydellisen jähmettymisen jälkeen seu-raavan jauhamisen helpoksi.

(ii) Yllä kuvatussa menetelmässä (i) rautaoksidijau-20 he levitetään puoliksi jähmettyneen levyn toiselle tai molemmille puolille rautaoksidijauheen sitomiseksi tai paine-sitomiseksi sille. Tämä menetelmä on edullisempi kuin seu-raava vaihe (c).

4 t .·. (iii) Yllä kuvatussa menetelmässä (i) hiilidioksidil- 25 la käsitelty ja konsentroitu mustalipeä puristetaan ohuen .’ kalvon muodossa käyttäen useita suulakkeita tai rakoja ja ! rautaoksidijauhe levitetään näin muodostuneiden kerrosten • välille, mitä seuraa paine-sitominen, jolloin muodostuu monikerroksisen rakenteen omaava levy, johon jähmettynyt hii- 30 lidioksidilla käsitelty mustalipeä ja rautaoksidi ovat vuorotellen laminoituneet. Tämä menetelmä on edullisempi *♦ kuin seuraava vaihe (c).

(iv) Yllä kuvatussa menetelmässä (i) muodostuu hiili- ; dioksidilla käsitellystä mustalipeästä koostuva levy samal- • · .* 35 la Kun sitä kuljetetaan ja taitetaan saattamalla suulake värähtelemään tai säätämällä hiilidioksidilla käsitellyn • mustalipeän kuljetusnopeutta ja rautsoksidij ihe levite- • i5 8551 4 tään taittuneille pinnoille. Tämä menetelmä on edullisempi kuin seuraava vaihe (c).

(v) Yllä kuvatuissa menetelmissä (i) - (iv) rautaoksi-dijauhe, joka on tarkoitus levittää puoliksi jähmettyneel-5 le hiilidioksidilla käsitellyn mustalipeän sisältävälle levylle, kuumennetaan korkeassa lämpötilassa, edullisesti 120-200°C:ssa puoliksi jähmettyneen levyn ja rautaoksidi-jauheen hyvän sekoittumisen aikaansaamiseksi.

Kussakin yllä kuvatuista suoritusmuodoista voidaan rau-10 taoksidi lisätä sopivassa suhteessa, jolla on yliraja välillä 1.? - 1.8, koska Fe:n moolisuhde rautaoksidissa mustalipeän Na:iin säädetään arvoon 1.2 - 1.8 uunissa, kuten on kuvattu jäljempänä.

Hiilidioksidilla käsitellyn mustalipeän jähmettämisek-15 si on olemassa menetelmä, joka käsittää hiilidioksidilla käsitellyn mustalipeän jähmettämisen sylinterissä, joka sy-linterimäinen pinta on jäähdytetty sisäpuolelta ja pulveri-soidaan sitten käyttämällä jauhenninta, ja on myös sopivaa toteuttaa jäähdyttäminen ja jähmettäminen teräshihnalla, 20 mitä seuraa pulverisointi hankainrouhirnella.

Vaihe (c) Tässä vaiheessa poltetaan orgaaniset aineet, epäorgaa- • · ‘j niset soodakomponentit muutetaan natriumkarbonaatiksi ja .:. 25 natriumkarbonaatti muutetaan natriumferriitiksi. Lopuksi ,·. hiilidioksidilla käsitelty ja konsentroitu mustalipeä ja • · [•t rautaoksidi syötetään polttouuniin ja saatetaan palamaan » · ja reagoimaan. Tässä tapauksessa menetelmät näiden syöttämiseksi polttouuniin jaotellaan laajasti seuraaviin katego-30 rioihin.

(i) menetelmä, joka käsittää hiilidioksidilla käsitellyn ja konsentroidun mustalipeän ja rautaoksidin sekoit-tamisen ennalta ja seoksen syöttämisen (esisekoitusmenetel- ; mä) ja ·. 35 (ii) menetelmä, joka käsittää hiilidioksidilla käsi- ! • f tellyn ja konsentroidun mustalipeän ja rautaoksidin syöttä- misen yksitellen ilman esisekoitusta (erikseen syöttcmcne- ! *· * ) - r 16 8551 4 telmä).

Natriumferriitin muodostumisreaktio polttouunissa on kiinteä aine-neste -reaktio ja vaatii siten rautaoksidin ja natriumkarbonaatin läheisen kosketuksen. Siksi mitä 5 pienempi rautaoksidin hiukkaskoko on tai mitä enemmän rautaoksidi ja natriumkarbonaatti ovat kosketuksissa etukäteen, sitä korkeampi on reaktionopeus. Tämän vuoksi onkin hiilidioksidilla käsitellyn ja konsentroidun mustalipeän esisekoittaminen hienoksi jauhetun rautaoksidin kanssa 10 edullista sellaisen hiukkaskoon säilyttämiseksi, että reak tio päättyy hyvin lyhyessä ajassa ja hiukkasten siroaminen polttouunin ulkopuolelle voidaan estää. Tämä menetelmä on edullinen prosessissa, jossa käytetään kiinteäkerros-polt-touunia ja jolla on rajoitettu reaktioaika kuten jäljempä-15 nä kuvataan.

Esisekoitusmenetelmä on edullinen reaktioajan lyhentämiseksi, kuten yllä kuvattiin, mutta se tarvitsee esisekoi-tuslaitteen ja esisekoitusenergiaa, kun taas erikseen syöt-tömenetelmä tarvitsee sekoitusta reaktiivisuuden nostami-20 seksi, vaikka se ei tarvitsekaan yllä kuvattua laitetta ja energiaa.

Nämä syöttömenetelmät pitää valita siksi sopivasti riippuen rautaoksidin hiukkaskoosta ja polttouunin tyypistä.

\ Yllä kuvattu neste ja jähmettynyt hiilidioksidilla kä- 25 sitelty ja konsentroitu mustalipeä ja yllä kuvattu rautaok- sidi on syötettävä polttouuniin jollakin yllä kuvatuista ; menetelmistä ja saatetaan sitten palamaan ja reagoimaan.

** Tähän palamisreaktioon vaikuttaa erilaisia tekijöitä, esim.

(1) rautaoksidin ominaisuudet (laji, puhtaus, hiukkaskoko), JO (2) palamisreaktion olosuhteet (lämpötila, aika, Fe/Na moo- lisuhde), (3) polttouunin tyyppi ja toimintaolosuhteet ja (l|) reaktiotuotteen poistomenetelmä polttouunista.

: Näitä tekijöitä kuvataan yksityiskohtaisesti.

; (1) Rautaoksidin ominaisuudet * · 35 Rautaoksidin lähteenä ovat rautaoksidi punainen ja rau tametallit, mutta taloudelliselta näkökannalta on rautame-• talli suositeltavampi. Ennen kaikkea rautametallissa kon- . 17 8551 4 sentroimisvaiheessa esiintyvistä epäpuhtauksista (Al, Si, .

jne) aiheutuvien kattilakiven poisto-ongelmien välttämiseksi on suositeltavaa käyttää korkean puhtausasteen omaava Lake Superior Iron Ore Deposit -hematiittia, joka sisältää 5 vähemmän epäpuhtauksia (s.o. 92-99 % rautaoksidimääränä).

Mitä tulee yleensä rautametallin hiukkaskokoon, sen pienentyminen johtaa reaktionopeuden kasvuun ja Fe/Na moo-lisuhteen alenemiseen, mutta käytettäessä leijukerros-polt-touunia suuresti pienentyneellä hiukkaskoolla on useita 10 epäedullisia vaikutuksia toimintaan, esim. leijukerroksen säilyttämisen vaikeus, polttouunista ulos sironneiden hiukkasten määrän kasvu, vedenpoistotehokkuuden aleneminen kaustisointivaiheessa, jne. Toisaalta sellaisen rautametallin käyttö, jolla on suurempi hituskoko, johtaa sellai-15 sen rautametallin määrän kasvuun, jolla on kasvanut Fe/Na moolisuhde, mutta antaa sen edun, että hydrolysoimisen jälkeen regeneroituneen rautaoksidin vedenpoistokyky on suurempi. Tämän vuoksi rautametallin optimi hituskoko tai läpimitta pitää määrittää polttouunityypistä riippuen, jne., 20 mutta se on edullisesti 0.01 - 5 mm.

Hiilidioksidilla käsitellyn ja konsentroidun mustali-peän kanssa sekoitettu ja käytetty rautaoksidi voidaan käyttää uudelleen poistamalla uunin poistoaukosta ja kerää-·’*·*· mällä jätteenkerääjään.

25 (2) Palamisreaktion olosuhteet • · · .·. Mitä korkeampi on natriumferriitin muodostumisen reak- • » • · · ·,*. tiolämpötila, sitä parempi reaktiokinetiikan kannalta.

Natriumferriitillä on yksinkertaisena aineena sulamispiste 1300°C ja eutektinen piste 1100°C silloin, kun se on 30 seoksena reagoimattoman rautaoksidin kanssa sekoitussuhteessa (moolisuhteessa) l,*l. Sulamispistettä korkeammassa Λ lämpötilassa natriumferriitti on kiinni tarttuvaa niin, et-.*.* tä leijutila leijukerros-polttouunissa hajoaa johtaen tuh- kaantumiseen, ja lämpötilan ylittäessä 1100°C huonosti hyd- • · ***. 35 rolysoituvan aineksen muodostuminen lisääntyy. Siten pala- misreaktio suoritetaan edullisesti lämpötilassa 900-1100 C, ·** vielä edullisemmin lämpötilassa 950-1050°C.

··· · ··· . ie 8551 4

Natriumferriitin muodostumisreaktion kannalta on tebok-kaampaa kasvattaa raudan moolisuhdetta rautaoksidissa natriumiin yllä kuvatussa hiilioksidilla käsitellyssä ja konsentroidussa mustalipeässä, s.o. Fe/Na-suhdetta, mutta on 5 vältettävä nostamasta liikaa Fe/Na-moolisuhdetta siksi, että lisättävän rautaoksidin määrä lisääntyy ja se lämpöenergia, joka tarvitaan uunissa uudelleen kierrätettävän ja uudelleen ladattavan rautaoksidin kuivaamiseen, kasvaa Fe/Na moolisuhtcen kasvaessa. Siksi Fe/Na-moo]isuhde määritel-10 lään polttouunin tyypin ja rautaoksidin hiukkaskoon mukaan, mutta se on tavallisesti välillä 1.2 - 1.8.

(3) Polttouunin tyyppi ja sen toimintaolosuhteet

Kun polttouuni on kiinteäkerros-uuni, on suositeltavaa käyttää uunia sillä tavoin, että hiilidioksidilla käsitel-15 ty ja konsentroitu mustalipeä ja hienoksi jakaantunut rautaoksidi sekoitetaan etukäteen, sumutetaan suulakkeesta hienojen hiukkasten muodossa, joiden hiukkaskoko on 20-1000 mikronia, edullisesti 50-500 mikronia kiinteäkerros-poltto-uunissa, saatetaan leijumaan ja palamaan ja sitten reagoi-20 maan lämmittäjässä uunin pohjalla.

Reaktio saatetaan loppuun lämpötilassa 900-1000°C

V; 5-20 min. aikana, jolloin reaktioseosta käännellään ylös- • · .·. alaisin ja liikutellaan lämmittäjässä. Lämmittäjä voi ol- V. la mitä tahansa porrasarina- tai ketjuarinatyyppiä.

25 Kun polttouuni on suurinopeuksinen leijukerrosuuni, on t Y suositeltavaa käyttää uunia siten, että uuni varustetaan | · lisäksi reaktion täydennyslaitteilla, hiilidioksidilla kä- • · ·’·* sitelty ja konsentroitu mustalipeä ja hienoksi jauhettu rautaoksidi syötetään polttouuniin ja leijutetaan siellä 30 suurella nopeudella ja poltetaan ilmalla, jota syötetään uunin pohjalla olevasta ilmantuloputkesta, ja reagoineet ’·. tai reagoimattomat rautaoksidihiukkaset ja palamattomat Y: hiilihiukkaset, jotka poistetaan uunista, kerätään syklo- / . niin, niiden annetaan pudota alas reaktion täydennyslait- • · I„* 35 teisiin, jotka sijaitsevat polttouunin alaosassa ja saate- » *.*·’ taan reaktio tapahtumaan loppuun.

«»«

Suurinopeuksisessa leijukerros-polttouunissa etäisyys- »·· *·· i9 8551 4 nopeus on hyvin suuri, s.o. 5-10 m/sek. Hiilidioksidilla käsiteltyä mustalipeää, jonka syttymislämpötila on alentunut, syötetään polttouuniin palamisreaktioajan ylläpitämiseksi. Lisäksi on suositeltavampaa käyttää menetelmää rau-5 taoksidin ja natriumferriitin seoksen kierrätysmäärän lisäämiseksi (menetelmä kierrätyssuhteen nostamiseksi) ja samanaikaisesti tarjota suurinopeuksinen leijukerros-polt-touuni, sen ulkopuolella reaktion täydennys laitteet, joissa korkean lämpötilan omaavat syklonilla kerätyt hiukkaset 10 poistetaan, samalla kun syötetään ilmaa korkean lämpötilan ja suuren happimäärän omaavan atmosfäärin ylläpitämiseksi vakioajan, polttaen siten täydellisesti palamattomat orgaaniset ainekset korkean lämpötilan omaavilla hiukkasilla. Yllä kuvattuina reaktion täydennys]aitteina voidaan 15 käyttää leijukerros-tyyppiä ja liikkuvakerros-tyyppiä olevia. Liikkuvakerros-tyyppiä olevissa reaktion täydennys-laitteissa (välikappaleissa) kuljetusilmaa syötetään hiukkasten kierrätysjärjestelmässä olevaan laskevaan putkeen liikkuvan kerroksen muodostamiseksi, joka kykenee toimi-20 maan reaktion täydennysvälikappaleena.

Kun polttouuni on leijukerros-polttouuni, on suositel- • · : : : tavaa käyttää uunia sillä tavoin, että hiilidioksidilla kä- • · : sitelty mustalipeä ja rautaoksidi syötetään uuniin, samal- >·· · ;*·*. la kun hienoksi jauhettu uunin poistoputkessa oleva rauta- 25 oksidi saatetaan joko sellaisenaan tai hydrolysoimisen jäl-[·, keen granuloitumaan käyttämällä hiilidioksidilla käsitel- tyä ja konsentroitua mustalipeää sideaineena, granuloitu • · rautaoksidi, joka kykenee toimimaan lisäksi leijutusväliai-neena, syötetään uuniin ja annetaan reaktion tapahtua sit-30 ten loppuun.

Leijukerros-polttouunissa on tarpeen estää rautaoksidi- » hitusten pulverisoituminen. Vastakohtana tälle ilmiölle » · voidaan tarjota menetelmä, joka käsittää hienoksi jakaantu- ♦ neen rautaoksidin sekoituksen pienen määrän kanssa hiilidi- ’··. 35 oksidilla käsiteltyä ja konsentroitua mustalipeätä ja muo- dostuneen seoksen granuloinnin polttouunin ulkoouolisen »·· * .* * granulaattorin avulla (menetelmä polttouunin ulkopuolisek- • · · >·· 2o 8551 4 i si granuloimiseksi), menetelmä, joka käsittää hiilidioksi- dilla käsitellyn ja konsentroidun mustalipeän syöttämisen erikseen polttouuniin ja samanaikaisesti, käyttäen erinomaista leijutusväliainetta, kuten sähkövalualumiinia tai 5 magnesiumia, mutta muuta kuin rautaoksidia (leijukerrosme-netelmä), menetelmä, joka käsittää granuloimisen aikaansaamisen käyttämällä natriumkarbonaatin kiinnitarttuvuutta (menetelmä granuloinnin suorittamiseksi uunin sisäpuolella) ja sen kaltaiset.

10 Granuloinnin suorittamiseksi yleensä on olemassa rulla- menetelmiä, täyttömenetelmiä, ekstruusiomenetelmiä ja sen kaltaisia. Kuitenkin hienoksi jakaantuneen rautaoksidin granuloimiseksi käytettäessä yllä kuvattua hiilidioksidilla käsiteltyä ja konsentroitua mustalipeää sideaineena, on 15 suositeltavaa valita täyttömenetelmä seuraavin perustein.

Rullamenetelmää tai ekstruusiornenetelmää käytettäessä täytyy lisätä suuri määrä vettä granuloimisen aikana ja kun granuloitu seos ladataan uuniin, vesi saa aikaan energiahäviöitä haihtumisenergian muodossa. Rullamenetelmällä 20 on edelleen se etu, että reaktion vaatiman pitemmän ajan ja hiukkaskoon kasvamisen aiheuttaman ylimääräisen leiju-tusenergian lisäksi myös reaktiopinta-ala pienenee ja reak- .·. tioaikaa on siten pidennetty, koska granuloitu seos on pal- • » .·. lonmuotoinen.

#J> 25 Täytettäessä ja muokattaessa täyttömenetelmän avulla “ veden määrää voidaan toisaalta vähentää yllä kuvatun ener- • · * * giahäviön, joka johtuu haihtumisenergiasta, vähentämiseksi « · ja täytön ja muokkauksen avulla saatu tuote on murskaamisen jälkeen granuloitu tuote, joka ei ole rajoitettu pal-50 lon muotoon, mutta jolla on mikä tahansa epäsäännöllinen muoto ja niin suuri huokoisuus ja pinta-ala, että se edistää reaktiota.

Kun käytetään hiilidioksidilla käsiteltyä mustalipeätä ’ j sideaineena suhteessa 5-15 paino-? konsentraatiossa 50 ?, • · 35 voidaan tuottaa suuri määrä granuloituja tuotteita ilman muodon hajottamista granuloinnin aikana, jolloin tuotteel-la on erinomainen palavuus uunissa, samoin myös suuri huo- ♦ » « » f si 85 51 4 koisuus, s.o. suuri pinta-ala.

Edullinen täyttö- ja granulointimenetelmä käsittää 55-70 paino-? hienoksi jakaantuneen rautaoksidin, jonka pintakosteus (vesisisältö haihtuva alemmassa kuin 5 105°C:ssa) on alentunut 5 ?:iin tai alhaisemmaksi kuivaa malla, 5-15 paino-? hiilidioksidilla käsitellyn mustali-peän, jossa on 25_30 % granuloitua tuotetta, jonka hitusko-ko on enintään 0.5 mm ja joka on seulottu, luokiteltu ja kierrätetty kuten jäljempänä kuvataan, sekoittamisen se-10 koittimessa, seoksen täyttämisen ja muotoilun hiutaleiden muodossa kompaktori1la, hiutaleiden krakkauksen enintään kokoon 5 mm, luokittelun seulontakoneella ja 25-30 ?:n luokitellusta tuotteesta, jonka koko on enintään 0.5 mm, kierrätyksen yllä kuvattuna sekoittimeen. Näin granuloitu tuo-15 te, jonka koko on välillä 0.5 - 5 mm, syötetään leijuker-ros-polttouuniin.

Hituskoon enintään 0.5 mm omaavan tuotteen kierrättäminen sekoittimeen on edullista siksi, että tasainen hitusko-ko voidaan säilyttää uudelleen granuloinnin avulla, pienem-20 män aktiivisuuden omaavan hienoksi jakaantuneen rautaoksidin, joka on poistettu uunista, määrää voidaan vähentää ja ::: lisäksi voidaan tuottaa reaktiivisuudeltaan ja kestävyydel- : tään erinomainen granuloitu tuote.

* · · * ·*·'; (*J) Reaktiotuotteen poistomenetelmä polttouunista .:. 25 Polttouunista poistettu muodostunut natriumferriitti I · · · , .·. ei ole sulaa, vaan kiinteätä ja siten reaktiotuotteen pois- ► · · taminen voidaan suorittaa samalla kun tuotteen lämpöener- · · gia otetaan helposti talteen, toisin kuin sulatettu metalli tekniikan tason mukaisessa KP-prosessissa. Lämpötila, 30 jossa poistaminen tapahtuu, on valinnaisesti alennettu 80°C:sta 300°C:een riippuen lämmöntalteenottokattilan läm- *' pötasapainosta.

• ·

Yllä kuvattuna lämmönvaihtajana käytetään leijukerros- ‘.j jäähdytintä tai kaasuilmakuumentajaa palamista varten tar- • · ·*·. 35 vittavaa iämmönvaihtoa varten ilman kanssa, tai vesi jäähdy- ^ tystyyppiä olevaa lämmönvaihtajaa käytetään vesivarastojen • · ·* * lämmittämiseen.

• ·· ··· 22 8 551 4

Vaihde (d)

Yllä kuvattu kiinteä reaktiotuote lisätään vesipitoiseen liuokseen sen hydrolysoimiseksi natriumhydroksidiksi ja vesipitoiseksi rautaoksidiksi. Vesipitoisena liuoksena 5 hydrolyysireaktiolle on suositeltavaa käyttää vesipitoista natriumhydroksidia, jonka konsentraatio on 10-150 g/1, edullisesti 50-350 g/1 natriurooksidina vesipitoisen nat-riumhydroksidi1iuoksen saamiseksi, jolla on suurempi konsentraatio, s.o. 200-300 g/1, jota kutsutaan tästä lähtien 10 "valkolipeäksi". Koska natriumhydroksidin suuren konsen- traation omaavaa liuosta käytetään keittämiseen, keittovai-heesta poistetun mustalipeän konsentraatio kasvaa, jolloin mustalipeän konsentroimiseen tarvittavaa höyrymäärää voidaan vähentää. Yllä kuvattu hydrolyysireaktio etenee hel-15 posti ja nopeasti lämpötilassa 60-100°C 10-60 minuutissa, edullisesti 70-80°C:ssa 15“30 minuutissa.

Näin saatu suuren konsentraation omaava natriumhydrok-sidiliuos (200-300 g/1 natriumoksidina) ja vesipitoinen rautaoksidi erotetaan toisistaan. Hydrolyysillä talteen 20 otettu rautaoksidi on vesipitoisen rautaoksidin ja reagoimattoman rautaoksidin seos, jota kutsutaan tästä lähtien "vesipitoiseksi rautaoksidiksi".

Vesipitoinen rautaoksidi on aines, jolla on kosteuspi- *: toisuus I5-25 % (mitattuna kuivausmenetelmällä 105°C:ssa) • ·♦ 25 natriumhydroksidin liuoksesta erottamisen ja vedenpoiston *. jälkeen ja se kykenee palautumaan rautaoksidiksi, jonka si- ·. säisestä kosteudesta vapautuu 5~15 % kuivattaessa edelleen * 400-500°C:ssa. Kun vesipitoisen rautaoksidin vedenpoisto-aste kasvaa, uuniin lisätty kosteusmäärä vähenee, mikä nos-30 taa näin höyrykattilan tehoa. Näin ollen mitä suurempi on vedenpoistoaste, sitä parempi.

Ottaen huomioon vesitasapaino prosessin lävitse nat-.· riumhydroksidin konsentraation lisäämiseksi, veden määrä, ; joka tarvitaan vesipitoisen rautaoksidin päälle kiinnitty- ! 35 neen natriumhydroksidin Na-komponenttien jne. pesuun, on paljon rajoitetumpi verrattuna viimeisimmän KP-prosessin * kaustisointivaiheessa. Siksi on tärkeää tarkkailla koko- « » / .23 8551 4 naisuudessaan käytettävän veden määrää lisäämällä sekä ve- t denpoistoastetta että vesipitoisen rautaoksidin pesuastet-ta.

Kuten selvästi on ymmärrettävissä edeltävästä kuvauk-5 sesta, vesipitoiselle rautaoksidille kiinnittyneen Na:n määrän lisääntyessä, kiinnittyneen Na:n kanssa reagoivaa rautaoksidia tarvitaan lisää sen rautaoksidin lisäksi, joka tarvitaan reagoimaan mustalipeän sisältämän Na:n kanssa.

Siksi on tärkeä toimenpide vähentää vesipitoiselle rautaok-10 sidille kiinnittyneen Na:n määrää, jolloin vähennetään turhaan kulutetun rautaoksidin määrää ja vähennetään uunissa olevaa kosteusmäärää. Tämä johtaa mahdollisuuteen lisätä polttouunin tehoa palamisen aikana.

Natriumhydroksidin ja vesipitoisen rautaoksidin liuok-15 sen erottamiseen, veden poistoon ja vesipitoisen rautaoksidin pesuun voidaan soveltaa erikoisia menetelmiä, joista useiden tutkimusten tuloksena on todettu, että vaakasuoraa tyyppiä oleva vyöhykesuodatin on erityisen edullinen.

Erotettu vesipitoinen rautaoksidi, josta on poistettu 20 vesi, lisätään polttouuniin tarkoituksena kierrättää ja käyttää se uudelleen uunin kosteusmäärän vähentämiseksi näin ja höyrykattilan tehon nostamiseksi, kiinnittynyt kos- I · .·. teusmäärä (pintakosteus) poistetaan kuivaamalla antamaan V vesipitoinen rautaoksidi, jonka sisäinen kosteusmäärä (kos- 25 teus haihtuvaa 150°C:ssa tai korkeammassa lämpötilassa) on • · » 5~15 Yllä kuvattuna kuivausmenetelmänä voidaan käyttää • · ;··* höyrykuivausmenetelmää putkikuivaajaa käyttäen ja savukaa- • ♦ sun lämpöenergiaa käyttävää kuivausmenetelmää.

Epäpuhtauksien poistaminen valkolipeästä suoritetaan 30 tavallisesti seuraavin menetelmin yksitellen tai yhdistelmänä : (1) menetelmä, joka käsittää Al:n, Si:N, jne. saosta-V: misen ja erottamisen magnesiumyhdisteellä, /. (2) menetelmä, joka käsittää Cl:n, jne. erottamisen 35. uuttamalla natriumferriitti uunista ja savujätteistä kyl- i;·’ mällä vedellä, J: (3) menetelmä, joka käsittää korkean puhtausasteen > · · « » I · . 2H 8551 4 omaavan rautaoksidin lisäämisen järjestelmään, samalla kun vapautetaan vakiomäärä kierrätetystä ja käytetystä rautaoksidista (rautametallista) ulos järjestelmästä, poistaen näin liukenemattomat epäpuhtaudet ja 5 (4) menetelmä, joka käsittää osan valkolipeästä käyt tämisen toisessa vaiheessa (esim. valaisuvaiheessa jne.) epäpuhtauskonsentraation alentamiseksi valkolipeässä.

Yllä kuvattuja menetelmiä sovelletaan yleensä yhdistelminä epäpuhtauksien poistamiseksi ja epäpuhtaustason pitä-10 miseksi samanlaisena tai pienempänä kuin viimeisimmässä KP-prosessissa, mahdollistaen näin valkolipeän uudelleen käytön .

Yllä kuvatussa menetelmässä (1) voidaan käyttää magnesiumyhdisteenä magnesiumoksidia, magnesiumkarbonaattia ja 15 dolomiittia, yksitellen tai yhdistelminä. Ennen kaikkea magnesiumoksidi on suositeltava sen erotustehon vuoksi, mutta dolomiitti on myös edullinen hintaan nähden ja aktivoinnin kalsinointiolosuhteisiin tai käyttöolosuhteisiin nähden.

20 Yllä kuvatussa menetelmässä (3) sisäiset epäpuhtaudet, kuten Mg, Mn, Si ja sen kaltaiset, poistetaan uudelleen \ kierrätetyn rautaoksidin mukana vakiomääränä ulos järjes telmästä, kun taas tekniikan tason mukaisessa KP-prosessis-/ sa nämä epäpuhtaudet puhdistetaan ulos järjestelmästä poh- ! 25 jasakkana tai sorana. Edullisesti rautaoksidina poiste- • · taan hienon jauheen muodossa oleva rautaoksidi, jonka hiuk- « kaskoko on noin 0.1 - 50 mikronia ja joka on seostettu sei-keytyssäiliössä.

Yllä kuvatussa menetelmässä (¾) valkolipeä syötetään 30 alkaliuuttovaiheeseen valkaisuvaiheessa, kuten viimeisimmässä KP-prosessissa, jossa alkaliuuttovaiheessa kulutettu liuos poistetaan järjestelmästä ja tuoretta natriumhydrok-sidia käytetään keittämiseen alentaen näin valkolipeän kon-sentraatiota.

35 Kuten yllä kuvattiin, vesipitoinen rautaoksidi, joka on hydrolysoitu, josta on poistettu vesi, erotettu ja pes- Γ: ty, ki errätetään ja käytetään uudelleen edellisessä vai- « • · . 25 8551 4 heessa (c). Rautaoksidin kierrätysjärjestelmä luokitellaan laajasti (i) poistosijaintinsa perusteella polttouunissa, esim. uunin pohjan, syklonin, sähköisen saostimen jne. perusteella, mistä rautaoksidin hiukkaskoko riippuu, 5 (ii) kuivauksen jälkeen tai ilman kuivausta tapahtuvan kierrätyksen perusteella ja (iii) rautaoksidin uudelleen lataus paikan perusteella, joka on esim. haihdutin, haih-duttimen poistoputkeen liittyvä hiilidioksidilla käsiteltyä ja konsentroitua mustalipeätä sisältävä säiliö, poltto-10 uunista poistettu sula metalli jne.

Erilaiset rautaoksidin kierrätysjärjestelmät ovat mahdollisia yllä kuvattujen olosuhteiden (i) - (iii) yhdistelminä, edulliset suoritusmuodot jaotellaan uudelleen lataus-paikkojensa avulla seuraavasti: 15 Rautaoksidin lisääminen ennen haihdutinta tai haihdut timeen suoritetaan käyttäen pääasiassa hienon jauheen muodossa ottaen huomioon sekoittuvuus, reaktiivisuus ja liikkuvuus ja rautaoksidi veden poiston jälkeen, mutta ilman kuivausta lisätään sellaisenaan tarkoituksena parantaa läm-20 pötehoa monitoimisella haihduttimella.

Kun lisääminen tapahtuu haihduttimen poistoputkessa, rautaoksidi lisätään kuivaamisen jälkeen.

• · : .·. Polttouunista saadut tuotteet sisältävät hienoksi ja- ·· · * kaantunutta rautaoksidia, jonka hiukkaskoko on 0.1 - 300 • · ‘ ^ 25 mikronia ja joka on kerätty syklonista tai savukaasusta * **" sähköisellä saostajalla, rakeisessa hienoksi jakaantunees- • · » ···* sa tai granuloidussa muodossa olevan natriumferriitin li- ♦ * · ***·’ säksi, joka on saatu uunin pohjalta, ja erityisen käyttö kelpoinen on menetelmä, jossa pienemmän hiukkaskoon omaava 30 tuote (0.1 - 300 mikronia) lisätään uuniin sellaisenaan ilman hydrolysointia tai granulointi- tai jähmettämisvaiheen i *·♦ '', ' kautta.

:Yi Keksijät ovat havainneet, että vaikka rautaoksidia • . · - " kierrätetään ja käytetään uudelleen, natriumferriitin muo- : .V 35 dostumisreaktio ja hydrolyysireaktio voidaan toteuttaa . · · ’*;1 -·ϊ·γ· muuttumattomana, s.o. rautaoksidia voidaan käyttää yhä uu- ··· ϊ.ϊ ί delleen reaktion kannalta. Siksi tuoreen rautaoksidin li- ··· , · · · '· 26 8 5 51 4 sääminen ilman massiivisten tuotteiden muodostusta on riittävä hyvin pieninä määrinä, s.o. 0.5 - 2 % perustuen käytetyn rautametallin painoon.

Esillä olevan keksinnön mukaisen menetelmän toiminta 5 tai tarkoitus on esitetty yhteenvetona alapuolella: 1) AP-mustalipeällä on itsessään korkeampi syttymis-lämpötila kuin KP-mustalipeällä, mutta kun AP-mustalipeätä käsitellään hiilidioksidilla pH:n alentamiseksi, alenee syttymislämpötila ja vastaavasti palavuus paranee.

10 2) Kun hiilidioksidilla käsitellyn mustalipeän (musta- lipeän konsentraatio *J0 %; lämpötila 80°C) pH säädetään välille 9*5 ja 12.5, viskositeetti alenee, kuten on osoitettu kuviossa 5 niin, että mustalipeän fluiditeetti ja konsentraatio hyötysuhde paranevat ja suuren konsentraation 15 omaavan mustalipeän sumuttaminen polttouuniin on mahdollista, mikä johtaa mustalipeän palavuuden paranemiseen.

3) Hiilidioksidilla käsitellyllä mustalipeällä on vähemmän taipumusta muodostaa sitkeä peittävä kalvo verrattuna ei-käsiteltyyn mustalipeään. Vaikkakin hiilidioksidil-20 la käsitelty mustalipeä ja hienoksi jakaantuneet rautaoksi-dihiukkaset on sekoitettu ja saatettu sitten palamaan ja kalsinoitumaan leijukerros-uuniin, saadaan huokoinen kalsi-noitu tuote, jossa esiintyy vähän lämmön pakkautumista ei-kä lainkaan kiinteän pintakerroksen muodostumista, joka 25 koostuu kalsinoidun tuotteen pinnalla olevasta sitkeästä mustalipeäkalvosta.

^ Tämä tila on esitetty kuviossa 4. Kuvio il (a) on kaa viollinen esitys hienoksi jakaantuneen rautaoksidi 2:n kos-ketustilasta tekniikan tason mukaisen mustalipeäkerroksen 30 1' kanssa, jota ei ole käsitelty hiilidioksidilla, mikä vastaa sitkeätä pintakerrosta, ja kuvio 4 (b) on kaaviollinen esitys hienoksi jakaantuneen rautaoksidin 2 kosketusti- .'· lasta mustalipeän 1 kanssa, jota on käsitelty hiilidioksi- : dilla esillä olevan keksinnön mukaisesti.

»· 35 Muodostuneen tuotteen sisäosa on näin ollen riittäväs- ti mustalipeän palamisessa muodostuneen natriumkarbonaatin • läpäisemä ja se sisältää riittävästi happea niin, että on • - ’ -"··+ - t 1 s' ,·* • 27 8551 4 olemassa vähän taipumusta alemman reaktiivisuuden omaavan trirautatetraoksidin muodostumiseen hapen puuttumisen vuoksi ja kaisinointiteho kasvaa.

i|) Koska hiilidioksidilla käsitellyn mustalipcän vis-5 kositeetti alenee esillä olevan keksinnön mukaisesti, flui-diteetti ja sumutettavuus polttimen lävitse paranee, mikä antaa hyvän palavuuden. Tämä on suotuisaa erityisesti kiinteäkerros- ja suurinopeuksisessa leijukerros-polttouu-nissa, joissa palamis- ja reaktioaika on rajoitettu. Kiin-10 teäkerros-polttouunissa nestepisarat saatetaan palamaan täydellisesti lyhyessä ajassa niiden pudotessa alaspäin uunissa ja rautaoksidin vallitseva atmosfääri muuttuu pelkistävästä atmosfääristä hapettavaan atmosfääriin säilyttäen reaktioajan helpolla tavalla ja lisäten kaustisointitehoa. 15 Lisäksi, koska pa]avuus paranee ja reaktio etenee hapettavassa atmosfäärissä, ei muodostu massiivista tuotetta, vaan muodostuu hienoksi pulverisoitunut tai granuloitunut tuote. Tämän vuoksi tuotteen poistaminen uunin ulkopuolelle ja lämmön talteenotto voidaan suorittaa yksinkertaisel-20 la ja helpolla tavalla hydrolysoinnin jälkeen, ei massiivisessa muodossa niin, että se voidaan kierrättää ja käyttää uudelleen.

5) Koska rakeilla, jotka on saatu puristamalla puris- i · timessa ja granuloimalla rautaoksidi käyttäen hiilidioksi-25 dilla käsiteltyä ja konsentroitua mustalipeätä sideaineena, . · [·. kuten yllä kuvattiin, on pieni pulverisoitumissuhde ja hy- • · vä vedenpoistokyky, on mahdollista vähentää sen natriumin määrän häviötä, joka johtuu järjestelmästä epäpuhtauksia poistettaessa poistuvan rautaoksidin kiinnittymisestä va-30 kiomääränä.

6) Epäpuhtauksien poistuminen kaustisoidusta valkoli- peästä magnesiumyhdisteellä johtuu luultavasti siitä, että » · ,V lisättäessä magnesiumoksidia tai dolomiittia kaustisoituun : valko] ipeiiän, bydratoitumisreaktio alkaa magnesiumyhdiste- • · !.·[ 35 hiukkasen pintakerroksesta ja muodostuu magnesiumhydroksi a, 'V jonka aikana pinnalle muodostuu aktivoitu magnesiumhydraat- i··

,· · tdkerros, joka on plus-varattu zeta potentiaalissa +11.0 mV

·.

»·· • 28 8551 4 (puhtaassa vedessä) ja jonka pinnalle adsorboituu sähkökemiallisesta minus-varattuja aluminaatti-ioneja ja silikaatti-ioneja ja siten kaustisoidun valkolipeän sisältämät AI, Si, jne. adsorboituvat ja poistetaan.

5 Seuraavien esimerkkien tarkoituksena on valaista esil lä olevaa keksintöä sitä rajoittamatta. Alan ammattimiehelle on ilmeistä, että erilaisia muunnoksia ja modifikaatioita voidaan tehdä komponenteissa, suhteissa, toimintatavoissa ja rakenteissa ja rakennejärjestelyissä poikkeamat-10 ta esillä olevan keksinnön hencestä.

Esimerkki 1

Kuviossa 5 puulastuja a keitettiin jäljempänä kuvatun kirkastetun valkolipeän b kanssa hienontimessa 1 paperimas-15 san c saamiseksi ja AP-mustalipeä d konsentroitiin sitten mustalipeän konsentraatioon 65 % laskeva kalvo -tyyppisen matalakonsentrointi-haihduttajan 2 avulla. Mustalipeä d käsiteltiin osalla e^, joka on vapautunut alla kuvatusta leijukerros-polttouunista A (alla kuvatusta jätteenkerää-20 jästä 10 otettu jätekaasu), absorptiolaitteessa 18 pH:n säätämiseksi arvoon 11.0 ja viskositeetin alentamiseksi, \ ja konsentroitiin sitten mustalipeän konsentraatioon 90 % levyhaihduttimessa 3» minkä jälkeen konsentroitu mustali- • · peä syötettiin jähmettämislaitteeseen Kuten on osoitet- 25 tu kuviossa 5 hiilidioksidia sisältävä jätekaasu e2 voi- I daan johtaa suoraan levyhaihduttimeen 3, jotta saataisiin • ;* samanaikaisesti aikaan pH:n ja konsentroinnin säätö. Mus- . « talipeän jähmettämislaitteessa 4 esimerkiksi hiilidioksil-la käsitelty mustalipeä syötettiin teräsvyöhykkeelle, ku-30 ten edellä kuvattiin, jäähdytettiin 80°C:een, jähmetettiin ja sen kokoa pienennettiin sitten noin 5 mm:n läpimittaan, mitä seurasi syöttäminen leijukerros-polttouuniin A.

Yllä kuvattu jähmetetty leijukerros-polttouuniin A syö-’ . tetty mustalipeä f leijutettiin ja saatettiin yhdessä va- .!** 35 ristosäl liöstä 7 otetun rautaoksidin kanssa (Fe/Na mooli- ;·* suhde = 1.5) kosketukseen ilmasäiliöstä 5 syötetyn ilman h^ kanssa esilänmittämisen jälkeen lämmönvaihtimessa 15, • · . 29 8551 4 jota on kuvattu jäljempänä, ja saatetaan palamaan. Musta-lipeän sisältämät orgaaniset aineet ja kosteus poistettiin hiilidioksidina ja höyrynä ulos uunista ja mustalipeän nat-riumkomponenttien annettiin reagoida rakeisen rautaoksidin 5 kanssa 950°C:ssa antamaan rakeista natriumferriittiä.

Näin muodostuneesta natriumferriitistä poistettiin suurikokoinen rakeinen tuote i leijukerros-uunin A pohjan kautta, kun taas pienikokoinen hienojakoinen tuote j kerättiin jätteenkerääjään 10 höyrykattilan päärungon 8 ja syk-10 Ionin 9 kautta. Toisaalta osa jätteenkerääjästä 10 saadusta jätekaasusta e^ käytettiin jätekaasuna e2 mustalipeän käsittelemiseen ja toinen osa käytettiin jätekaasuna e^ kuivaamiseen, kuten alla on kuvattu. Osa tai kaikki yllä kuvatusta rakeisesta tuotteesta i ja hienojakoisesti tuot-15 teestä j käsiteltiin lämmön vaihtamiseksi ilman h^ kanssa palamista varten lämmönvaihtajassa 15, jäähdytettiin ja syötettiin uuttosäiliöön 11. Lämmönvaihtajalla 15 esiläm-mitetty ilma h^ käytettiin leijutuskaasuna kuten yllä on kuvattu.

20 Uuttosäiliössä 11 hydrolysoitiin natriumferriitti lämpötilassa välillä 70-80°C 30 min. reaktioajan laimeassa liuoksessa k, s.o. alhaisen konsentraation omaavassa nat-: riumhydroksidiliuoksessa (100 g/1 natriumoksidina), jota on kuvattu alla, natriumhydroksidin ja vesipitoisen rauta- I 25 oksidin liuoksen muodostamiseksi.

• · · Näin muodostuneen natriumhydroksidin ja vesipitoisen » · · rautaoksidilietteen liuoksesta poistettiin vesi vaakataso-vyöhykesuodattimella 17 ja rautaoksidista erotettu natrium-hydroksidi kuljetettiin selkeytyssäiliöön 16 konsentraa-30 tion 200 g/1 natriumoksidina omaavana valkolipeänä.

Rautaoksidi, josta on poistettu vesi, pestiin vastavir-; taan pienellä määrällä puhdasta vettä m, kun se siirret- tiin vaakatason vyöhykesuodattimeen 17 antamaan vesipitoi- « · / . nen rautaoksidi, josta oli poistettu vettä pintakosteuspi- • «· 35 toisuuteen 20 %, ja sitten jaettiin kuivaajaan 13. Kuvio 5 • · *;* kuvaa erään sovellutusmuodon, jossa osaa hiilidioksidi i dilla käsitellystä jätekaasusta 3^ käytettiin kuivaajan 13 9 · • · »*· • 30 8 5 51 4 lämmönlähteenä. Pesuvaiheesta saatu laimea liuos k palautettiin takaisin uuttosäiliöön 11 ja saatettiin sitten hydrolysoitumaan, kuten yllä kuvattiin. Piirroksessa kuvaa jätekaasuja, joita on jo käytetty erikseen mustalipeän 5 käsittelyyn ja kuivaamiseen.

Valkolipeä 1 erotettiin hienoksi jakaantuneesta rautaoksidista p saostamalla selkeytyssäiliössä 16, kuljetettiin valkolipeän sai lytystankkiin 12 ja siellä sille suoritettiin epäpuhtauksien r poistaminen, esimerkiksi lisäämäl-10 lä magnesiumyhdistettä. Toisaalta hienoksi jakaantunut rautaoksidi p, joka saostettiin selkeytyssäiliössä 16, kuljetettiin granulaattoriin 6 tai osa siitä poistettiin ulos järjestelmästä epäpuhtauksien poistamiseksi.

Vaakatason vyöhykesuodattimella erotettu vesipitoinen 15 rautaoksidi n kuivattiin kosteuspitoisuuteen 5 % kuivaajassa 13 olevalla jätekaasulla e^. Kuivatusta rautaoksidista saatu rakeinen rautaoksidi s syötettiin granulaattoriin 6, jossa se sekoitettiin selkeytystankista 16 peräisin olevan hienojakoisen rautaoksidin p kanssa, kyimävesi-20 uuttajassa 14 käsitelty hienojakoinen tuote u ja hiilidioksidilla käsitelty mustalipeä d* puristettiin ja granuloi-'. tiin ja näin rakeistettu rautaoksidi v kuljetettiin lataus- säiliöön 7·

Toisaalta polttouunin ulkopuolelle vapautunut ja siel-25 tä koottu hienojakoinen tuote j syötettiin osittain uuttosäiliöön 11 kaustisointivaiheen toteuttamiseksi, kuten yl-lä kuvattiin, ja toinen osa erityisesti pienemmän hiukkas-koon (10-50 mikronia) omaava hienojakoinen tuote j, joka koostuu pääasiassa rautaoksidista, kuten höyrykattilasta 8, 30 syklonista 9 ja jätteenkerääjästä 10 peräisin olevista jätteistä, syötettiin kylmävesiuuttajaan 14 ilman kulkemista ·· uuttosäiliön 11 lävitse epäpuhtauksien w, kuten Cl, poista- miseksi ja kuljetettiin sitten suoraan granulaattoriin 6.

. Lataussäiliöön 7 syötettiin edelleen rakeista rautaok- • · 55 sidia x tuoreutlamiseksi 1-2 p-JS:n määränä kuivaajasta 13 saadun rakeisen rautaoksidin s ja granulaattorista 6 saa- · l dun rakeisen rautaoksidin v lisäksi, kuten yllä kuvattiin, «· ' ♦ * · • 3i 8551 4 ja sitten rautaoksidi q vapautettiin lataussäiliöstä 7 lei-jukerrosuuniin A.

Valkolipeäsäiliössä 12 lisättiin magnesiumyhdiste q valkolipeään epäpuhtauksien r, kuten AI, Si, jne., saosta-5 miseksi ja erottamiseksi, ja osa valkolipeästä syötettiin valkaisuvaiheeseen (ei osoitettu kuviossa 5), kun toinen osa syötettiin uuttokattilaan 1.

Esimerkki 2 10 Kuvio 6 esittää toista suoritusmuotoa, jossa konsen- traatioon 70 % levyhaihduttajalla konsentroitu hiilidioksidilla käsitelty nestemäinen mustalipeä saatetaan palamis-reaktioon kiinteäkerros-uunissa.

Kuviossa 6 sama laitteisto, laitteet ja niiden osat on 15 esitetty samoilla numeroilla kuin kuviossa 5· Tässä esimerkissä jähmeItämislaite ja kuivaaja puuttuvat, koska niitä ei aina tarvita. Myöskään granulaattoria ei käytetä, koska sitä ei erityisemmin tarvita hienojakoisen rautaoksidin granuloimiseksi. Toinen laitteisto tai laitteet on 20 asennettu samalla tavoin kuin kuviossa 5.

Vaakatason vyöhykesuodattimella 17 veden poistamiseksi ja erottamiseksi käsitelty vesipitoinen rautaoksidi n syö- · .·. tettiin sellaisenaan ilman kuljettamista kuivausvaiheen lä- • · V vitse lataussäiliöön 7, jossa se esisekoitettiin hienoja- \ 25 koisen rautaoksidin p kanssa, joka oli saostettu ja erotet- • · · tu valkolipeän ja tuoreen rautaoksidin x selkeytyssäiliös- • · sä 16, ja samanaikaisesti alhaisen konsentraation haihdut- • % >*·’ timesta 2 peräisin olevan mustalipeän kanssa, ja seos kon sentroitiin lisäämällä hiilidioksidia sisältävää jätekaa-30 sua levyhaihduttimessa 3 ja syötettiin sitten kiinteä- kerros-uuniin B. Kiinteäkerros-uunissa suoritettiin leiju-poltto ja reaktio suoritettiin loppuun lämmittäjässä 5· V: Yksi esimerkki kiinteäkerros-uunista B esitetään ku- » · .* . viossa 7. Viitaten kuvioon 7 kiinteäkerros-uuni B raken- • · • · I..’ 35 nettiin lämmi tysputkesta 1, uunista 2, vesiseinästä 3 ja *;* erikoislämmittimestä *4. Hiilidioksidilla käsitellyn musta- j ί lipeän ja rautaoksidin seos (Fe/Na moolisuhde = 1.2) injek- ··♦ ♦ ·· a 32 8 551 4 toitiin hienojen hiukkasten muodossa, joiden läpimitta on 50-500 mikronia, suuttimesta 6 ja injektoidut ja sekoitetut nestehiukkaset saatettiin leijupalamaan uunissa 2, jossa kuivaus-, kuivatislaus-, haihtuvien komponenttien 5 poltto- ja puuhiilipolttovaiheet suoritettiin loppuun. Pa-lamistuote akkumuloitui lämmittimeen 5 uunin 2 alaosassa, vastaanottaen palamissäteilylämmön uunista 2, läpikäyden natriumferriitin muodostusreaktion lämpötilassa noin 900-1000°C noin 5*20 minuutin reaktioajan, poistuen uunin 10 ulkopuolelle lämrnittimestä 5 ja syötettiin seuraavaan vaiheeseen (uuttosäiliö 11 vastaa hydrolysointivaihetta kuviossa 5 ja kuviossa 6). Tässä tapauksessa on tärkeää leijuttaa ja polttaa sekoitetut nestehiukkaset säilyttäen nat-riumferriitin muodostumisolosuhteet.

15 Kuviossa 7, 7 on hiilidioksidilla käsitellyn mustali- peän d’ ja rautaoksidin sekoitussäiliö, 8 on sykloni ja P on pumppu hiilidioksidilla käsitellyn konsentroidun musta-lipeän syöttämistä varten.

Muut toimenpiteet olivat samoja kuin esimerkissä 1.

20

Esimerkki 3 Tässä esimerkissä jähmetettiin hiilidioksidilla käsitellyn mustalipeän ja rautaoksidin sekoitettu liuos jähmet-tämislaitteessa ja saatettiin sitten palamisreaktioon kiin-25 teä kerros uunissa B ja tällöin käytettiin virtausjärjes-; telmää, joka sopii mustalipeän jähmettämislaitteeseen li säämiseen ja siihen liittyviin apuvälineisiin, jotka on esitetty kuviossa 5 ja 6.

Esimerkki, jossa hiilidioksidilla käsitellyn mustali-30 peän d* ja rautaoksidin jähmettynyt seos saatettiin palamaan kiinteäkerrcs-uunissa B, kuvataan seuraavassa: .. Kiinteäkerros-uuni B rakennettiin modifioimalla vas- *: taanottohöyrykattilan 1 pohja pohjaosan varustamiseksi läm- . mittimellä 5- • · 35 Hiilidioksidilla käsitellyn mustalipeän jähmettynyt tuote, joka sisältää rautaoksidia (Fe/Na moolisuhde = noin : 1.2) ja joka on pulverisoitu läpimittaan 1-5 mm, poistet- • · . 33 8551 4 tiin kiinteästä syöttösuppilosta 9 samalla kun tarkkail- tiin virtausnopeutta sen pohjaosassa olevalla pyörivällä syöttimellä 10. Poistetut kiinteät rakeet ilmavirtaus-kuljetettiin puhaltimesta 11 saadun paineilman avulla ja 5 syötettiin apupolttouuniin 2, jolla on sopiva korkeus antamaan sellainen tilavuus, että uunin 2 yläosasta ilmavirtauksella syötetyt kiinteät rakeet saattoivat käydä läpi höyrystys-, sytytys- ja polttovaiheet tasaisella tavalla.

Uuni 2 on varustettu yläosassa aloituspolttimella 8 uunin 10 lämpötilan nostamiseksi alkuvaiheessa.

Palamiseen tarvittava ilma syötettiin pakkotuuletuspu-haltimella 12 yleensä apupolttouunin 2 ja lämmittimen 5 alapuolella olevan ilmasäiliön ^ ylä- ja keskiosasta. Höyrykattilan 1 syöttökaasun lämpötilaa ja lämmittimessä 5 15 olevan puuhiilen (natriumferriitin) kerroslämpötilaa tarkkailtiin, samalla kun tarkkailtiin N0x:n määrää, tarkkailemalla näitä kolmea ilmamäärää.

Palamisreaktion 900-1000°C:ssa 5-20 minuutissa lämmittäjässä 5 läpikäynyt puuhiili muutettiin natriumferriitik-20 si. Natriumferriitti oli yleensä hienoksijakaantuneessa muodossa, mutta riippuen kalsinoitumisen etenemisasteesta, syntyi joskus haurasta massaa. Tässä tapauksessa massiivi- » · nen tuote murskattiin karkeasti rouhimella 3, joka sijait- • · !V see uunin alaosassa olevan poistoputken tuntumassa.

; 25 Natriumferriitti jauhe kuljetettiin kuljettiinella 6, jo- ka oli järjestetty uunin alimpaan osaan ja säilytettiin :·* natriumferriitin syöttösuppilossa 7, mitä seurasi käsitte- .·.' ly kaustisointivaiheessa.

Toinen virtauskaavio oli sama kuin esimerkissä 1.

30

Esimerkki ^

Kuva 9 esittää toisen suoritusmuodon, jossa hiilidiok- sioilla käsitelty levyhaihduttimella konsentraatioon 70 % .* . konsentroitu mustalipeä saatettiin palamisreaktioon poltto- » · •t|* 35 uunissa, joka koostuu suurinopeuksisesta leijukerros-uunis- * ·;·’ ta 6, joka on varustettu leijukerrostyypin reaktion täyden- nyslaitteilla.

• ·· ··· 8551 4 Tässä esimerkissä vesipitoinen rautaoksidi n, josta oli vesi poistettu ja erotettu esimerkiksi vaakatason vyö-hykesuodattimella 17, kuten on esitetty kuviossa 5, kuivattiin kuivaajalla 13 ja syötettiin lataussäiliöön 7, mutta 5 hiilidioksidilla käsitelty mustalipeä d’ ja vesipitoinen rautaoksidi n lisättiin erikseen suurinopeuksisen leijuker-rosuunin C päärunkoon latausaukoista 2 ja 3 sekoittamatta etukäteen niitä lataussäiliössä 7, kuten on esitetty kuviossa 6.

10 Mustalipeä ja rautaoksidi saatettiin palamaan uunin päärungossa 1 korkeassa lämpötilassa ilman avulla, jota syötettiin ilmantuloaukosta 4 päärungon 1 uunin pohjalla ja samanaikaisesti hiilidioksidilla käsitellyn mustalipeän sisältämät alkalikomponentit kerättiin rautaoksidirakeillaj 15 joista osa oli reagoinut muodostamaan natriumferriittiä.

Reagoineet ja reagoimattomat rautaoksidirakeet ja palamatta jääneet orgaaniset ainerakeet poistettiin suurinopeuksisen leijukerrosuunin päärungosta 1, kerättiin syklonilla 6 ja annettiin pudota alas leijukerros-reaktorissa 10, jos-20 sa leijukerros muodostettiin johtamalla ilmaa ilman sisään-tuloaukosta 11 ja ne saatettiin kosketukseen hapen kanssa riittävässä määrin korkeassa lämpötilassa, polttaen täydel-lisesti palamatta jääneet orgaaniset aineet ja antaen rau-taoksidin ja alkalin reagoida riittävästi. Johdettu ilma ·. 25 poistettiin jätekaasun poistokanavasta 12 palamiskaasun 1 kanssa.

! Rakeet, jotka saatettiin palamaan ja reagoimaan leiju- kerrosreaktorin 10 leijukerroksessa, tulvivat yli leijuker-roksesta ja ne kierrätettiin uudelleen suurinopeuksiseen 30 leijukerrosuunin päärunkoon 1 ylisyöksyputken 13 ja kierrätettyjen rakeiden syöttöputken 14 kautta. Kierrätetyt rakeet näyttelivät osaa suurinopeuksisen leijukerrosuunin 1 lämpötilan pitämisessä vakiona, hiilidioksidilla käsitel- . lyn ja konsentroidun mustalipeän saattamisessa palamaan ja « · 35 mustalipeän sisältämän emäksen keräämisessä rautaoksidira- * ;* keiden avulla mustalipeän palamisen aikana.

• · :I Osa leijukerrosreaktorin 10 leijukerrcksesta ylitulvi- «· » • · 35 8551 4 neista rakeista tai osa leijukerrosreaktorin 10 sisältämistä rakeista poistettiin järjestelmästä reaktiotuotteena käyttämällä rakeiden poistolaitetta 15. Tämä rakeiden poistolaite 15 voi olla tavanomaisesti käytettyä levytyyp-5 piä tai kiertoventtiilityyppiä. Rakeiden poistolaitteesta 15 kierrätysjärjestelmän ulkopuolelle poistetut rakeet syötettiin seuraavaan vaiheeseen, esim. kaustisointivaihee-seen rakeiden poistokanavasta 16.

Leijukerrosreaktorin 10 lämpötila riippuu palamatta 10 jääneen syklonilla 6 kerätyn orgaanisen aineksen palamista-sapainosta, leijukerrosreaktorin 10 lämmönhukasta ja kaus-tisointireaktion lämmöstä. Kun palamaton orgaaninen aine puuttuu, erityisesti suurinopeuksisessa leijukerrosuunissa 1 olevien palamattomien orgaanisten ainerakeiden, jotka on 15 kuljetettu ylivirtausputken 17 ja kuljetusputken 18 kautta, määrää kontrolloidaan kontrolloimalla kuljetuskaasun syöt-tökanavasta 19 tuodun kuljetuskaasun määrää, minkä avulla säilytetään leijukerrosreaktorissa 10 oikea lämpötila. Kuviossa 9 esitetty leijukerrosreaktori 10 toimii ennen 20 kaikkea reaktion täydennysvälineenä suurinopeuksisen leiju-kerrosuunin päärungolle 1.

*.*. Toinen virtauskaavio oli sama kuin esimerkissä 1.

* ·

Esimerkki 5 I 25 Kuvio 10 esittää vielä erään sovellutusmuodon, jossa • « · **; hiilidioksidilla käsitelty levyhaihduttimella 3 konsentraa- » · ;··* tioon 90 % konsentroitu ja rautaoksidin kanssa mustalipeän • · ·’·* jähmettämislaitteessa 4 jähmetetty mustalipeä saatettiin palamisreaktioon suurinopeuksisessa leijukerrosuunissa C, 30 joka on varustettu toisella reaktion täydennyslaitteella.

Hiilidioksidilla käsitelty mustalipeä konsentroitiin, sekoitettiin rautaoksidirakeiden kanssa antamaan Fe/Na moo- lisuhteeksi 1.2, jäähdytettiin ja pulverisoitiin kiintei- .* . den rakeiden saamiseksi (joita kutsutaan tästä lähtien · · 35 "kiinteiksi polttoainerakeiksi"), jotka kuljetettiin sit- ·;·* ten ilman avulla kuljetusputken 10 lävitse ja syötettiin :T: syöttösuppiloon 13 seulomisen jälkeen syklonissa 11. Syklo- » · » · • · · 36 8551 4 nin 11 lävitse kulkeva kuljetusilma johdettiin suurinopeuk-sisen leijukerrosuunin päärunkoon 1, jossa oli tulenkestävä seinärakenne, syöttöaukosta 12.

Syöttösuppilossa olevat kiinteät polttoainerakeet ve-5 dettiin pois pyörivällä syöttäjällä 14 ja johdettiin suuri-nopeuksisen uunin päärunkoon 1 polttoaineen syöttösuutti-men 16 kautta ilman syöttöaukosta 15 johdetun ilman avulla kiinteiden polttoainerakeiden käyttöönottamiseksi.

Suurinopeuksisen leijukerrosuunin korkean lämpötilan 10 omaavaan päärunkoon 1 yhdistetyllä yllä kuvatulla suutti-mella 16 tulisi olla vesijäähdyttinen poisto-osa ja yhdistävä osa, joka on varustettu ilman syöttövälineillä 17 kiinteiden polttoainerakeiden adheesion ja tukkeutumisen estämiseksi.

15 Palamista varten tarvittava ilma syötettiin suurino- peuksiseen leijukerrosuuniin 1 ilmansyöttöaukosta 7 ilma-säiliön 8 ja jakolevyjen 9 kautta yllä kuvattujen kiinteiden polttoainerakeiden polttamiseksi. Suurinopeuksisen leijukerrosuunin päärungossa 1 pidettiin palamislämpötila 20 välillä 950-1050°C ja palamiskaasun virtausnopeus välillä 5-8 m/sek.

Suurinopeuksisen leijUkerrosuunin 1 palamisjätekaasu saapui sykloniin 2 uunin päärungon 1 yläosasta kiinteiden « . hiukkasten poistamiseksi jätekaasusta ja erotetut kiinteät ^ 25 hiukkaset kierrätettiin suurinopeuksiseen leijukerrosuu- i niin 1, sen jälkeen kun ne olivat kulkeneet hiukkasia alas- • ; päin kuljettavan putken 3 ja kierrätettyjen hiukkasten syöttöputken 4 kautta, joka yhdistää hiukkasia alaspäin kuljettavan putken 3 pohjassa ja uunin päärunkoa 1 ja an-30 nettiin nousta jälleen uunin päärunkoon 1 muodostamaan kierrätysjärjestelmän. Hiukkasia alaspäin kuljettava put-·· ki 3 toimi reaktion täydennyslaitteena suurinopeuksiselle leijukerrosuunille 1.

. Pa3amisjätekaasu, josta oli erotettu kiinteät hiukka- ·· .* 35 set syklonilla ?, poistettiin jälkivirtaushorir.iin poisto- osasta 19, sen jälkeen kun havaittava lämpö oli otettu tai- - · ' · teen jälkivirtauksen jätelämpökattilassa 18.

« · I, .37 8 5 5 1 4

Kaltevassa putkessa 3 kiertävien alaspäin kulkevien hiukkasten määrää kontrolloitiin tarkkailemalla kaltevan putken 3 alaosaan johdettavan ilman 5 ja ajoilman 6 määrää. Lisäksi kierrätettävien hiukkasten määrä vaihteli suurino-5 peuksisen leijukerrosuunin 1 palamislämpötilasta, rautaoksidin rakeiden läpimitasta ja metallien vaihtelevuudesta riippuen.

Osa sykloniin 2 kerätyistä kierrätetyistä hiukkasista johdettiin hiukkasjäähdyttimeen 20 yhdistävän putken 21 10 kautta. Tässä tapauksessa johdettavaa määrää kontrolloitiin ajoi]man 22 määrän avulla väkiopainehävion säilyttämiseksi kaltevassa putkessa 3· Hiukkasjäähdyttimeen 20 syötettiin ilmaa 23 leijuttamistarkoituksessa ilmasäiliön 2*1 ja jakolevyn 25 kautta johdettujen hiukkasten leijuttami-15 seksi. Hiukkasjäähdyttimessä 20 hiukkaset jäähdytettiin jäähdytysvesiputkella 26, jossa oli jäähdytysveden syöttö-aukko 27 ja poistoaukko 28 hiukkasjäähdyttimeen 20 liitettynä, ja yllä kuvatulla leijutusilmalla. Jäähdytykseen käytetty ilma ohjattiin savutorveen 19 putken 29 kautta.

20 Hiukkasjäähdytin 20 toimi yleensä lämpötilassa 250-*400°C ja leijutusilman virtausnopeudella 0.3 - 1.0 :*: m/sek riippuen hiukkaskoosta. Yllä kuvatussa lämpötilassa syntyneet hiukkaset vuotivat ylisyöksyputken 30 kautta ja vapautettiin sitten seuraavaan kaustisointivaiheeseen syöt-• * 25 tösuppilon 31, poistovälineen 32 ja poistoaukon 33 kautta.

'1 Muut menettelytavat olivat analogisia esimerkin *J kans- • · • · . sa.

Keksinnön ansioiden ja etujen osoittamiseksi annetaan seuraavat esimerkit.

30 Vertailuesimerkki 1

Esimerkki 1 toistettiin paitsi, että käytettiin taval lisesti käytettyä granulaattoria ja hiilidioksidia sisältäni vää jätekaasua e2 ei syötetty levyhaihduttimeen.

. : Vertailuesimerkki 2 • » ./ 35 Esimerkki 2 toistettiin paitsi, että hiilidioksidia si- Γ sältävää jätekaasua e0 ei syötetty levyhaihduttimeen ja • · leijupalamlnen ei johtanut liekehtimiseen polttouunin pöh- ·· J8 8551 4 jalla.

Vertailuesimerkki 3

Esimerkki toistettiin paitsi, että reaktion täydennys-välineitä ei asennettu ja hiilidioksidia sisältävää jäte-5 kaasua e^ ei syötetty levyhaihduttimeen.

Vertailuesimerkki ^

Esimerkki *1 toistettiin paitsi, että hiilidioksidia sisältävää jätekaasua e^ ei syötetty levyhaihduttimeen.

Edeltävissä esimerkeissä ja vertailuesimerkeissä saa-10 dut tulokset on taulukoitu alla:

Kaustisoin- Toiminta- Rautaoksidin Rautaoksidin tiaste stabiilisuus regeneroitu- vedenpoisto- (50 minen ja uu- tehokkuus delleen p. käyttö -LO --- - - -

Esimerkki 1 90-95 stabiili hyvä iiyvä

Esimerkki 2 85-90 stabiili hyvä hyvä

Esimerkki 3 85-90 stabiili hyvä hyvä 20 Esimerkki il &5~90 stabiili hyvä hyvä

Vertailu- ftn-fiR jossain ; esimerkki 1 5 määrin hyvä hyvä stabiili : „ IslSd 2 60 epästabiili ei hyvä ei hyvä 2 5 esimerkki 3 60 epästabiili ei hyvä ei hyvä

IsSridd H 60 epästabiili ei hyvä ei hyvä 30

Esillä olevan keksinnön edut on esitetty yhteenvetona alla: j (1) Koska mustalipeän viskositeetti on alentunut lisät- . täessä hiilidioksidia mustal.ipeään, mustalipeän fluiditeet- ,* 35 ti paranee, mikä johtaa konsentrointilaitteen toimintate- • ·* hon alenemiseen ja mustalipeän konsentrointitehokkuuden li- : sääntymiseen.

* 39 8551 4

Lisäksi mustalipeän fluiditeetin paraneminen vaikuttaa ei ainoastaan sen sumutettavuuteen polttouunissa, vaan tekee mahdolliseksi myös erittäin konsentroidun mustalipeän sumuttamisen.

5 Hiilidioksidilla käsitellyllä mustalipeällä on alentu nut syttymislämpötila ja parantunut palavuus, ja sillä on taipumus aggregoitua ja granuloitua hienoksi. Kun rautaok-sidijauhe granuloituu käytettäessä mustalipeää sideaineena, granuloitu tuote on niin tasainen ja huokoinen, että nat-10 riumferriitin muodostumisreaktio etenee tasaisesti ja suuren konsentraation omaavaa valkolipeää voidaan tuottaa suuremmalla kaustisointihyötysuhteella.

Lisäksi mustalipeän hygroskooppisuusominaisuus paranee lisättäessä hiilidioksidia siihen esillä olevan keksinnön 15 mukaisesti ja siten on mahdollista jähmettää mustalipeä helposti.

(2) Koska hiilidioksidilla käsitelty mustalipeä voidaan konsentroida epäsuoraa lämmitystyyppiä olevalla levy-haihduttimella suurempaan konsentraatioon kuin tunnetun 20 tekniikan tason mukaisella KP-mustalipeällä ja syntynyt neste tai jähmetetty mustalipeä voidaan saattaa palamaan ϊ.ί lämmitysuunissa, on tehty mahdolliseksi käyttää tehokkaas- ti hyväksi mustalipeän energiaa ja nostaa lämmön talteenot- ·*: tohyötysuhdetta.

• 25 (3) Rautaoksidin pulverisointiongelma leijukerrosuu- • · .·. nissa voidaan ratkaista puristamalla ja granuloimalla rau- • * taoksidi puristimen avulla, joka on varustettu linjalla pienemmän hiukkaskoon kuin 0.5 mm omaavan hienon jauheen palauttamiseksi vaivauskoneeseen.

30 Palamis- ja reaktio-olosuhteiden säilyttämisestä leiju- kerrosuunissa aiheutuva vaikeus voidaan voittaa sekoitta- **’ maila hiilidioksidilla käsitelty mustalipeä ja rautaoksidi etukäteen, sumuttamalla seos suuttimesta, saattamalla seos palamaan ja reagoimaan sen pudotessa alas uuninpohjaa koh- ··. 35 ti, saattamalla reaktio loppuun lämmittäjässä uunin pohjal- * ·* la ja poistamalla tuote uunista.

** Reaktioajan puutteesta johtuva ongelma suurinopeuksi- • * » no 8551 4 sessa leijukerrosuunissa voidaan ratkaista lisäämällä rautaoksidin kiertosuhdetta ja samanaikaisesti asentamalla reaktion täydennyslaitteet.

Minkä tahansa tyyppisessä polttouunissa voidaan musta-5 lipeän ja rautaoksidin reaktio suorittaa riittävästi esillä olevan keksinnön mukaisesti.

(k) Koska palamis- ja reaktiotuote poistetaan uunin ulkopuolelle hienoksi pulverisoituneena tai jakaantuneena ja/tai rakeisena kiinteänä aineena, lämmön talteenotto voi-10 daan toteuttaa tehokkaasti.

(5) Koska konsentraation 200-300 g/1 natriumoksidiksi laskettuna omaava vesipitoinen natriumhydroksidiliuos (val-kolipeä) saadaan suuremmalla kaustisointiteholla (85-90 %) ja paperimassan valmistuksen aikana lisättävän mustalipeän 15 määrä kasvaa, mustalipeän konsentraatio konsentrointivai- heessa kasvaa näin, johtaen konsentroimiseen käytetyn höyryn määrän suureen vähenemiseen.

(6) Koska valkolipeän epäpuhtauksien poistaminen voidaan suorittaa epäpuhtauskonsentraatioon, joka on samansuu- 20 ruinen tai pienempi kuin viimeisimmän KP-prosessin vastaava käytettäessä erilaisia tehokkaita poistomenetelmiä yhdessä, on mahdollista kierrättää ja käyttää uudelleen val-kolipeä.

(7) Tuoreen rautaoksidin määrää voidaan säästää käyt-25 tämällä toistuvasti talteenotettu tai regeneroitu hienoksi jauhettu ja/tai rakeinen rautaoksidi.

(8) Esillä olevan keksinnön mukaisesti voidaan yllä kuvatun suoran kaustisointiprosessin antaa vaikuttaa sys- : teeminä ja sitä voidaan soveltaa tehokkaasti natriumhydrok- 30 sidin talteenottamiseen aikalisistä se 11 uioosa-jäteliemis-tä pitämällä kiinni optimi toimintaolosuhteista konsentroi-misen, palamisen ja hydrolyysin jokaisessa vaiheessa ja ratkaisemalla spesifisesti erilaiset ongelmat jokaisessa vaiheessa.

I:

Claims (22)

4i 8551 4

1. Menetelmä natriumhydroksidin talteenottamiseksi al-kalisesta jäteliemestä, joka ei sisällä pääasiassa lainkaan rikkiyhdistettä ja jota kutsutaan yleisesti mustali-5 peäksi ja joka on saatu prosessista, joka käsittää puukui-tujen soodakeiton, pesun ja mahdollisesti valkaisun, joka prosessi käsittää: vaiheen (a), jossa lisätään hiilidioksidia sisältävää kaasua mustalipeään sellaisenaan tai konsentroimisen jäl-10 keen musta]ipeän pH:n säätämiseksi välille 9*5 - 12.5 (mus-talipeän konsentraatio *40 %> 80°C), vaiheen (b), jossa ylläkuvattu mustalipeä konsentroidaan kiinteään konsentraatioon 50-95 %, vaiheen (c), jossa yllä kuvattu hiilidioksidilla käsi-15 telty ja konsentroitu mustalipeä, happi ja rautaoksidi lisätään polttouuniin, seos saatetaan palamaan ja orgaaniset aineet poltetaan ja epäorgaaniset soodakomponentit muutetaan natriumkarbonaatiksi ja natriumkarbonaatti natriumfer-riitiksi, ja 20 vaiheen (d), jossa syntyvä tuote hydrolysoidaan nat riumhydroksidin talteenottamiseksi ja talteenotettu rautaoksidi kierrätetään yllä kuvattuun vaiheeseen (c). V.

2. Vaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu • · siitä, että mustalipeällä, jonka pH:ta säädetään vaiheessa « · 'Y 25 (a), on konsentraatio 20-75

%· ; 3· Vaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu • * · •j siitä, että mustalipeän, jonka pH:ta säädetään vaiheessa (a), lämpötila on 20-100°C.

*4. Vaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu 30 siitä, että hiilidioksidia sisältävä kaasu on ainakin yksi valittuna joukosta, joka käsittää vaiheen (c) jätekaasun ja muista polttouuneista saadut jätekaasut.

·.. 5· Vaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaiheessa (b) kiinteään konsentraatioon vähin- • 35 tään 85 % konsentroitu hiilidioksidilla käsitelty mustali- ► · / peä puristetaan ohuen kalvon muodossa suuttimesta paineen alaisena muodostamaan puolijähmeä hiilidioksidilla käsitel- - · 42 8551 4 lyn ja konsentroidun mustalipeän levy, jäähdyttäen, jähmettäen täydellisesti, murskaten ja syöttäen vaiheeseen (c).

6. Vaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rautaoksidijauhe levitetään hiilidioksidilla 5 käsitellyn ja konsentroidun mustalipeän puolijähmeän levyn toiselle tai molemmille puolille.

7. Vaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rautaoksidijauhe on lämpötilassa 120-200°C.

8. Vaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu 10 siitä, että rautaoksidijauhe lisätään sellaisessa suhteessa, että saadaan rautaoksidin sisältämän Fe:n moolisuhde mustalipeän sisältämään Na:n enintään arvoon välille 1.2 - 1.8.

9. Vaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu 15 siitä, että vaiheen (b) konsentrointi suoritetaan levyhaih- duttimessa.

10. Vaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaiheen (c) polttaminen suoritetaan käyttäen kiinteäkerrosuunia.

11. Vaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnet- t u siitä, että hiilidioksidilla käsitelty ja konsentroitu mustalipeä ja hienoksi jauhettu rautaoksidi sekoitetaan etukäteen, seos sumutetaan hienojen hiukkasten muodossa suuttimesta ja leijutetaan ja poltetaan uunissa ja reaktio • 25 saatetaan loppuun lämmittäjässä uunin pohjalla.

: 12. Vaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaiheen (c) palaminen suoritetaan käyttäen suu-rinopeuksista leijukerrosuunia, joka on varustettu lisäksi reaktion täydennysvälineillä.

13. Vaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnet- t u siitä, että hiilidioksidilla käsitellyn ja konsentroidun mustalipeän ja hienoksi jauhetun rautaoksidin reaktio saatetaan loppuun nostamalla kierrätyssuhdetta ja käyttämällä korkean lämpötilan happi atmosfääriä reaktion täy-35 dennysvälineessä.

14. Vaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaiheen (c) palaminen suoritetaan käyttäen lei- 43 85 51 4 jukerrosuunia.

15. Vaatimuksen 14 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että granuloitua rautaoksidia, joka on saatu granuloimalla hienoksi pulverisoitunut rautaoksidi käyt- 5 täen hiilidioksidilla käsiteltyä ja konsentroitua mustali-peätä sideaineena, käytetään leijutusväliaineena.

16. Vaatimuksen 14 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että hienoksi pulverisoitu rautaoksidi, joka on saatu leijukerrosuunin yläosan poistoaukosta tai rege- 10 neroitu hienoksi, pulverisoitu rautaoksidi hierotaan hydro-lyysin jälkeen hiilidioksidilla käsitellyn ja konsentroidun mustalipeän kanssa suhteessa 5~15 paino-# (50 %:n kon-sentraatiossa), puristetaan ja murskataan, läpimitan 0.5 - 5 mm:n omaavat rakeet syötetään leijutusväliaineena 15 leijukerror.uuni in ja läpimitan korkeintaan 0.5 mm:n omaavat rakeet palautetaan hieromisvaiheeseen hiilidioksidilla käsitellyn ja konsentroidun mustalipeän kanssa raaka-aineena granulointia varten.

17. Vaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-20 t u siitä, että vaiheen (c) polttaminen suoritetaan lämpötilassa 900-1100°C.

18. Vaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että vaiheen (c) polttaminen suoritetaan säi- • · .’ lyttäen rautaoksidin sisältämän raudan moolisuhde hiili- • · 25 dioksidilla käsitellyn ja konsentroidun mustalipeän sisäl- • * ·* tämään natriumiin välillä 1.2 - 1.8. tt* •ί

19. Vaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet- t u siitä, että vaiheessa (d) saadun natriumhydroksidi- V liuoksen sisältämät epäpuhtaudet poistetaan käyttämällä ai- 30 nakin yhtä natriumhydroksidin ja regeneroidun rautaoksidin poistamiseen tarkoitettua välinettä, lisätään magnesiumyhdistettä ja uutetaan syntynyt tuote kylmällä vedellä.

20. Vaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet- ·. t u siitä, että hydrolysointi suoritetaan natriumhydrok- 35 sidin vesipitoisessa liuoksessa, jonka konsentraatio on 10-150 g/1 natriumoksidiksi laskettuna. t » * » 44 85 5 1 4

21. Vaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet- *1 t u siitä, että hydrolysointi suoritetaan lämpötilassa 60-100°C.

22. Vaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-5 t u siitä, että talteenotetun rautaoksidin kosteuspitoisuus (haihtuva lämpötilassa 105°C) on 5-15 %· « · • · • · • · • · « · • · * • « • · • · m * 45 85 5 1 4