FI89729C

FI89729C - FOERFARANDE FOER SEPARERING OCH AOTERVINNING AV PIGMENT

Info

Publication number: FI89729C
Application number: FI921678A
Authority: FI
Inventors: Timo Korpi
Original assignee: Keskuslaboratorio
Priority date: 1992-04-14
Filing date: 1992-04-14
Publication date: 1993-11-10
Also published as: AU3954293A; FI921678A0; WO1993021381A1; FI89729B

Description

89 72989 729

MENETELMÄ PIGMENTIN EROTTAMISEKSI JA HYÖDYNTÄMISEKSIMETHOD FOR SEPARATION AND EXPLOITATION OF PIGMENT

Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä pigmentin erottamiseksi ja hyödyntämiseksi pastapitoi-5 sesta jätevedestä.The present invention relates to a process for the separation and recovery of pigment from pasty effluent.

Nykyisin paperinvalmistusprosessista saatavia pastapitoisia jätevesiä ei yleensä hyödynnetä. Jätevesien kiintoaine flokataan kemikaalien avulla, erotetaan ja kuljetetaan kaatopaikalle. Lisäksi on tunnettua 10 hyödyntää pastapitoista jätettä märkäpolttamalla energian tuottamiseksi tai ultrasuodattamalla pastan tal-teenottamiseksi. Näiden menetelmien laitteisto- ja käyttökustannukset ovat kuitenkin niin korkeita, että takaisinmaksuajat muodostuvat liian pitkiksi, ja mene-15 telmät eivät ole tulleet yleiseen käyttöön.At present, pasty-containing effluents from the papermaking process are generally not utilized. The effluent solid is flocculated with chemicals, separated and transported to a landfill. In addition, it is known to utilize pasty waste by wet incineration to produce energy or by ultrafiltration to recover paste. However, the hardware and operating costs of these methods are so high that the payback times become too long and the methods have not become widely available.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä esitetyt epäkohdat. Erityisesti keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin uusi menetelmä pastapi-toisten jätevesien sisältämän pigmentin erottamiseksi 20 ja hyödyntämiseksi paperin valmistuksessa ilman kalliita laitekustannuksia. Edelleen keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin uusi menetelmä pigmentin erottamiseksi ja hyödyntämiseksi pastapitoisista jätevesistä siten, että menetelmällä saadaan säästöä täyteainekustannuk-25 sissa paperin valmistuksessa. Lisäksi keksinnön tarkoi-:*·: tuksena on tuoda esiin uusi menetelmä pigmentin erotta- . : miseksi ja hyödyntämiseksi siten, että menetelmällä saavutetaan säästöjä jätteenkäsittelykustannuksissa.It is an object of the present invention to obviate the above drawbacks. In particular, it is an object of the invention to provide a new method for separating and utilizing the pigment contained in pasty wastewater in the manufacture of paper without expensive equipment costs. It is a further object of the invention to provide a new method for separating and utilizing pigment from pasty wastewater, so that the method provides savings in filler costs in papermaking. It is a further object of the invention to provide a new method for pigment separation. : in order to achieve savings in waste treatment costs.

Keksinnölle tunnusomaisten seikkojen osalta 30 viitataan vaatimusosaan.For aspects of the invention, reference is made to the claims.

Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että pigmentti erotetaan jätevedestä polyelektrolyytin avul-·: la ja käytetään täyteaineena paperin valmistuksessa.The invention is based on the idea that the pigment is separated from the wastewater by means of a polyelectrolyte and used as a filler in the manufacture of paper.

Erotus voidaan toteuttaa nonionisen, anionisen tai 35 kationisen polyelektrolyytin avulla.The separation can be carried out with a nonionic, anionic or cationic polyelectrolyte.

Polyelektrolyytti on esim. polyetyleenioksidi; polyetyleenioksidi soveltuu käytettäväksi kaoliinin 2 8 S 7 2 9 erotuksessa jätevedestä.The polyelectrolyte is e.g. polyethylene oxide; polyethylene oxide is suitable for use in the separation of kaolin 2 8 S 7 2 9 from waste water.

Polyelektrolyytin moolimassa on edullisesti yli 6 000 000. Polyelektrolyyttiä käytetään edullisesti n. 0,05 - 0,5 p-% seostettavan pigmentin kiintoaineen 5 määrästä laskettuna.The molecular weight of the polyelectrolyte is preferably more than 6,000,000. The polyelectrolyte is preferably used in an amount of about 0.05 to 0.5% by weight, based on the amount of solids 5 of the pigment to be doped.

Tunnetusta alunan ja polymeerin avulla tapahtuvasta pigmentin erotuksesta keksinnön mukainen menetelmä poikkeaa siten, että pigmentti seostetaan pääasiassa yksinomaan polymeerin avulla ilman alunaa. 10 Suoritetuissa tutkimuksissa pigmentti on saatu erottumaan siten, että se sisältää sideainetta, so. orgaanista materiaalia suuruusluokkaa n. 1 %. Kaoliinin kyseessä ollessa erotetun pigmentin partikkelikokojakauman on todettu vastaavan paperin valmistuksessa täyteaineena 15 käytetyn kaoliinin partikkelikokojakaumaa. Pigmentin vaaleus on käsittelyn jälkeen alentunut vain joitakin yksikköjä. Saostuneen sideaineen alhaisen pitoisuuden ansiosta erotettua pigmenttiä voidaan käyttää paperikoneella täyteaineena.The process according to the invention differs from the known separation of pigment by means of alum and polymer in that the pigment is doped mainly exclusively by means of polymer without alum. 10 In the studies carried out, the pigment has been separated so that it contains a binder, i. organic material on the order of about 1%. In the case of kaolin, the particle size distribution of the separated pigment has been found to correspond to the particle size distribution of the kaolin used as filler in the papermaking. The brightness of the pigment has decreased by only a few units after treatment. Due to the low content of precipitated binder, the separated pigment can be used as a filler on a paper machine.

20 Erityisen hyviä tuloksia keksinnön mukaisella menetelmällä on saavutettu käytetyn pastan pastaresep-tin ollessa yksinkertainen, esim. vain yksi pigmentti, kuten kaoliini, ja vain yksi sideaine, kuten styreeni-butodibeeni-lateksi. Polyetyleenioksidilla ao. pigment-25 ti on saatu erotettua lähes kvantitatiivisesti, ero-tusaste jopa 90 %. Edelleen polyetyleenioksidilla kal-siumkarbonaatista on saatu erotettua 60 %, talkki-kaoliinista 67,5 %.Particularly good results have been obtained with the process according to the invention when the pasta recipe used is simple, e.g. only one pigment, such as kaolin, and only one binder, such as styrene-butodibene latex. With the polyethylene oxide, the pigment in question has been separated almost quantitatively, the degree of separation being up to 90%. Furthermore, 60% of the calcium carbonate and 67.5% of the talc-kaolin have been separated with polyethylene oxide.

Pigmenttipastan sisältäessä useampia pigraent-: 30 tejä saannon on todettu alenevan saostuksen yhteydessä ja selektiivisyyden heikkenevän.When the pigment paste contains more pigments, the yield has been found to decrease with precipitation and the selectivity.

Pigmentin erotuksesta saatava jätevesi voidaan käsitellä samaan tapaan kuin nykyisin, so. kiintoaines erotetaan esim. keskipakoerottimella ja pääasiassa 35 kirkas jätevesi johdetaan jätevesilaitokselle jatkokäsittelyyn. Tällöin prosessissa erotettavan kiinteän jätteen määrä on oleellisesti entistä alhaisempi, ja 3 8 9 729 kiintoaine voidaan hävittää helposti esim. polttamalla kattilassa. Myös muita erotustapoja voidaan käyttää pigmentin erotuksessa, kuten saostusta, flotaatiota, lamelliselkeytystä, kratzeri-erotinta tai muuta erotus-5 tapaa jäteveden pinnalta tai pohjalta.The effluent from the pigment separation can be treated in the same way as at present, i. the solids are separated, e.g., by a centrifugal separator, and mainly 35 clear wastewater is discharged to a wastewater treatment plant for further treatment. In this case, the amount of solid waste to be separated in the process is substantially even lower, and 3 8 9 729 solids can be easily disposed of, e.g. by incineration in a boiler. Other separation methods can also be used to separate the pigment, such as precipitation, flotation, lamellar clarification, a crater separator, or other separation method from the surface or bottom of the wastewater.

Keksinnön ansiosta pastapitoisen jäteveden sisältämä pigmentti saadaan talteen lähes kvantitatiivisesti. Menetelmä voidaan toteuttaa pääasiassa käyttäen olemassa olevia pastan valmistus- ja selkeytyslait-10 teitä. Menetelmän ansiosta täyteainekustannukset alenevat. Menetelmä vähentää kaatopaikoille ajettavan jätteen määrää ja yleensä jätteenkäsittelykustannuksia.Thanks to the invention, the pigment contained in the paste-containing wastewater is recovered almost quantitatively. The method can be carried out mainly using existing pasta preparation and clarification equipment. The method reduces filler costs. The method reduces the amount of waste sent to landfills and, in general, waste treatment costs.

Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisesti suoritusesimerkin avulla viitaten oheisiin 15 piirustuksiin, joissa kuva 1 esittää kaaviomaisesti keksinnön mukaista menetelmää pastanvalmistuksen yhteydessä paperin valmistusprosessissa, ja kuva 2 esittää eräässä tutkimuksessa keksinnön mukai-20 sella menetelmällä erotetun pigmentin hiukkaskokojakaumaa .The invention will now be described in detail by way of example with reference to the accompanying drawings, in which Figure 1 schematically shows a process according to the invention in connection with pasta production in a papermaking process, and Figure 2 shows the particle size distribution of a pigment separated by a process according to the invention.

Esimerkki 1Example 1

Eräässä tutkimuksessa paperin valmistusprosessista saatavasta pastapitoisesta jätevedestä erotetaan 25 kaoliinia polyetyleenioksidin avulla. Polyetyleenioksi-dimäärä on esim. 0,05 - 0,5 p-% pigmentin kokonaismää-rästä laskettuna ja moolimassa ainakin 6 000 000. Mene-telmässä paperin valmistuksen yhteydessä saatavat pas-tapitoiset jätevedet kerätään säiliöön 1. Polyety-30 leenioksidi liuotetaan polymeerin liuotusyksikössä 6 veteen ja johdetaan pikasekoittimeen 7, johon myös pastapitoinen jätevesi johdetaan keräilysäiliöstä 1. Sekoittimesta saatu liete johdetaan lamelliselkeytti-meen 2, saostunut liete, kuiva-ainepitoisuus yli 20 %, 35 johdetaan sakkavarastoon 3, vesi kerätään talteen säiliöön 4. Sakkavarastosta 3 liete pumpataan paperin valmistusprosessiin, esim. sekoitetaan täyteaineeseen 4 " 972 9 ja hyödynnetään paperin valmistuksessa täyteaineena.In one study, 25 kaolins are separated from the paste-containing effluent from the papermaking process using polyethylene oxide. The amount of polyethylene oxide is, for example, 0.05 to 0.5% by weight, based on the total amount of pigment, and the molecular weight is at least 6,000,000. In the process, the paste-containing effluents obtained during papermaking are collected in a tank 1. The polyethylene oxide 6 into a water mixer 7, into which the paste-containing wastewater is also led from a collection tank 1. The slurry from the mixer is led to a lamellar clarifier 2, the precipitated slurry with a dry matter content of more than 20%, 35 to a sludge storage 3, the water is collected in a tank 4. to a manufacturing process, e.g., mixed with a filler 4 "972 9 and utilized in the manufacture of paper as a filler.

Säiliöön 4 johdettu vesi, joka sisältää jonkin verran pigmenttiä, käsitellään alunalla ja polymeerillä tunnettuun tapaan, kiintoaines erotetaan keskipa-5 koeroittimilla 5 ja siirretään jätelavoille 8 poistettavaksi kaatopaikalle tai poltettavaksi kattilassa.The water introduced into the tank 4, which contains some pigment, is treated with alum and polymer in a known manner, the solid is separated by centrifugal co-separators 5 and transferred to waste pallets 8 for disposal in a landfill or incinerator.

Kuvassa 2 näkyy erilaisten pigmenttien partikkelikoko jakauma, käyrä A kuvaa SPS-kaoliinin partikkelikoko jakaumaa, käyrä B keksinnön mukaisella menetel-10 mällä esimerkin 1 mukaisesti seostetun pigmentin partikkelikoko jakaumaa, käyrä C tavanomaisen kaoliinin C partikkelikokojakaumaa ja käyrä D talkin P-20 partikkelikoko jakaumaa. Koetuloksien mukaan keksinnön mukaisella menetelmällä erotetun pigmentin partikkelikokoja-15 kauma (B) vastaa tavanomaisen, täyteaineena käytetyn kaoliinin partikkelikokojakaumaa (C).Figure 2 shows the particle size distribution of the different pigments, curve A shows the particle size distribution of SPS-kaolin, curve B the particle size distribution of the pigment doped by the method according to Example 1 according to Example 1, curve C the particle size distribution of conventional kaolin C and curve D the particle size distribution of talc P-20. According to the experimental results, the particle size distribution (B) of the pigment separated by the process according to the invention corresponds to the particle size distribution (C) of the conventional kaolin used as filler.

Menetelmä soveltuu minkä tahansa paperin valmistuksessa käytettävän pigmentin erotukseen ja hyväksikäyttöön pastapitoisista jätevesistä.The method is suitable for the separation and recovery of any pigment used in the manufacture of paper from pasty wastewater.

20 Suoritusesimerkit on tarkoitettu keksinnön havainnollistamiseksi, ja keksinnön sovellutukset voivat vaihdella oheisten patenttivaatimuksien puitteissa.The embodiments are intended to illustrate the invention, and embodiments of the invention may vary within the scope of the appended claims.

Claims

A method for separating and recovering a pigment from paste-containing wastewater, characterized in that the pigment is separated from the wastewater by means of a polyelectrolyte and used as a filler in the manufacture of paper.

Process according to Claim 1, characterized in that the pigment is separated off by means of a non-ionic polyelectrolyte.

Process according to Claim 1, characterized in that the pigment is separated off by means of an anionic polyelectrolyte.

Process according to Claim 1, characterized in that the pigment is separated off by means of a cationic polyelectrolyte.

Process according to Claim 1, characterized in that the pigment is separated off by means of polyethylene oxide.

Process according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the polyelectrolyte has a molecular weight of more than 6,000,000.

Process according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the polyelectrolyte is used in an amount of 0.05 to 0.5% by weight, based on the amount of pigment solids to be precipitated.

Process according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the pigment to be precipitated has a dry matter content of more than 20% by weight.

Process according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the precipitated pigment is used as such as a filler in the papermaking process. 6 29729