NO168523B - Fremgangsmaate for utnyttelse av kalkslam i kaustifiseringscyklusen i kraftprosessen. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en ny fremgangsmåte som tillater å utnytte kalkslam i kaustifiseringsprosessen for fremstilling av kraftmasser, en prosess som tillater å gjenvinne et kalsiumkarbonat som kan benyttes spesielt som charge og pigment, spesielt som pigment ved belegning av papir.

Mere spesielt angår foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for utnyttelse av kalkslam i kaustifiséringscyklusen for fremstilling av kraftmasser og som tillater gjenvinning av et kalsiumkarbonat som spesielt kan benyttes som pigmenter ved belegning av papir, og omfattende følgende trinn: oppløsning av kokekjemikalier i en fortynnet hvitlut fra

vasking av kalsiumkarbonat og som fører til en grønnlut; lesking av ulesket kalk;

kaustifisering;

separering av sterk hvitlut fra bunnfall inneholdende

kals iumkarbonat;

vasking av bunnfallet med vann;

resirkulering av fortynnet hvitlut;

bleking ved innvirkning av minst et oksydasjonsmiddel.

Kraftprosessen for koking av ved i papirindustrien benytter kjemiske produkter som generelt gjenvinnes eller resirkuleres. Således gir forbrenning av svartlut saltoppløsninger som hovedsakelig er natriumsulfid Na2S og natriumkarbonat Na2CC>3 som, ved oppløsning i vann, generelt vaskevann, utgjør grønnluten. Under kaustifiseringen, det vil si omdanning av grønnluten til hvitlut, dannes det samtidig et kalsiumkarbonat precipitat. Når verket disponerer en kalkovn blir dette kalsiumkarbonatet dekarbonatert for å regenerere kalk som på ny benyttes for kaustifisering. Når imidlertid verket ikke disponerer en kalkovn blir kalsiumkarbonatslammet kassert i form av avfall.

Imidlertid er kalsiumkarbonat et produkt som i stor grad benyttes som pigment i beleggspreparater som benyttes for fremstilling av belagte papirer, og ideen om å gjenvinne kalsimkarbonatet fra kaustifiseringen er man oppmerksom på, kalsiumkarbonat som gjenvinnes kan meget godt benyttes i andre industrier som i malingsindustrien, plastindustrien og så videre. Opp til idag har dette imidlertid ikke vært gjennomført fordi kalsiumkarbonat. som gjenvinnes fra kaustifiseringsslam oppviser en grågrønn fargetone og ikke den hvitnet som er nødvendig for anvendelse som beleggspig-ment. Den grågrønne tone skyldes i det vesentlige nærværet av karbon og jernholdige salter som ikke kan fjernes fra kalsiumkarbonatslammet.

På den annen side er granulometrien for kalsiumkarbonatene som således gjenvinnes alt for høy for en slik anvendelse.

Den kaustifiseringscyklus som hyppig benyttes omfatter oppløsning av en saltoppløsning bestående hovedsakelig av natriumsulfid og natriumkarbonat i alt vaskevannet til kalsiumkarbonatene, hvorefter grønnluten som oppnås benyttes for lesking av kalk og kaustifiseringen som egentlig skjer ifølge den her angitte kjemiske ligning:

Efter dekantering eller efter enhver prosess som tillater separering av hvltlut-faststoffer, blir hoveddelen av hvitluten dannet av soda og natriumsulfid filtrert for å kunne benyttes for koking av ved ifølge kraftprosessen. Faststoffene, som. vaskes for å gjenvinne den gjenværende del av hvitluten, som tilbakeføres i form av fortynnet hvitlut, og resten av slammet med grågrønn tone, som inneholder kalsiumkarbonat, kan dekarbonateres eller kasseres i form av ubrukelig avfall som tidligere angitt.

Man har allerede søkt å fremstille pigmenter som kan brukes ved behandling av væsker ved kaustifiseringsprosessen ved modifisering av kaustifiseringen. Man kan for eksempel her angi US-PS 3 268 388, 2 211 908, 1 894 620, 1 587 679 og 2 062 255. Operasjonsbetingelsene eller ennu mer de oppnådde produkter er imidlertid ennu ikke helt tilfredsstillende.

Foreliggende oppfinnelse foreslår en ny fremgangsmåte for utnyttelse av kalkslam i kaustifiseringscyklen for fremstilling av kraftmasser og som tillater gjenvinning av kalsiumkarbonat med den hvithet og en granulometri som gjør massen egnet til anvendelse som belegningspigment for papir.

Man har fastslått at hvitheten til kalsiumkarbonatet som fremstilles under kaustifiseringsreaksjonen av grønnluten under sulfatprosessen for fremstilling av kraftmasse i det vesentlige skyldes to faktorer: grønnluten som stammer fra oppløsning av salt med svaklut, inneholder sorte urenheter og spesielt karbon fra ufullstendig forbrenning av svartlut. Disse urenheter adherer til kalsiumkarbonat som dannes under kaustifiseringsreaksjonen og skader på vesentlig måte hvitheten. Det er således absolutt nødvendig å gjennomføre en perfekt filtrering av grønnluten hvis man vil oppnå hvite

karbonater;

den andre faktor er mere kompleks, den har sammenheng med renheten til kalken som benyttes og helt spesielt dennes mengde av jernoksyd Fe203 som, i nærvær av natriumsulfid Na£S i grønnluten, reduseres til jern(II)ioner. Disse jern(II )ioner er mer eller mindre tallrike og avhengige av den mengde jern som medføres hovedsakelig av kalken og på den andre side av mengden natriumsulfid i grønnluten som kan variere innen visse områder.

Dette fører til en grønnfarging som er mer eller mindre intens, meget karakterstisk for kaustifiseringsslam. Denne grønnfarging reduseres eller forsvinner efterhvert som jern (Il)ionene omdannes til jern(III)ioner ved oksydasjon. Denne oksydasjon skjer mer eller mindre hurtig som en funksjon for eksempel av oppløst oksygen, bragt med av vaskevannet for kalsiumkarbonatet.

Det kan være interessant å aksellerere denne oksydasjon ved hjelp av et oksydasjonsmiddel som hydrogenperoksyd H2O2 eller ved hjelp av en vandig NaOCl-oppløsning. Imidlertid er det nødvendig at alle jern(II )ioner er tilgjengelige for oksydasjonsmidlene og at størrelsen på de dannede korn under kaustifIseringsreaksjonen stemmer fordi: hvis kornene er for store blir jern(II)ionene ikke omdannet til jern(III)ioner, kun de som er tilgjengelige på overflaten eller nær denne i karbonatkornene reagerer. Det forblir alltid en grønnaktig fargetone som er mer eller mindre redusert. Hvitheten øker, men forblir på nivåer under det som oppnås ut fra meget fine korn med en total omdanning av jern(II )salter til jern(IIIJsalter.

Det er således vist at for en og samme kalkmasse- og for en og, samme grønnlut er hvitheten for kalsiumkarbonatet som fremstilles efter vasking og påvirkning; av et oksydasjonsmiddel , forbundet med granulometrien hvis- alle jern(II )ioner ikke er nådd og oksydert.

Foreliggende oppfinnelse angår således, en. fremgangsmåte av den innledningsvis nevnte art og denne; f remgangsmåte; karakteriseres ved at: man filtrerer grønnluten ved en temperatur over 80"C; man gjennomfører leskingen av den uleskede kalk i grønn- luten ved en temperatur I størrelsesordenen 100°C;

man fjerner ulesket materiale før kaustifisering;

- man gjennomfører en granulometrisk oppdeling av kalsiumkarbonat, hvis nødvendig, i hvitluten, til en terskel på

ca. 40 pm, efter kaustifiseringen;

man vasker bunnfallet inneholdende natriumkarbonatet med varmt vann, fortrinnsvis med en temperatur mellom 80 og 100"C, man maler opp kalsiumkarbonatet i minst en kulemølle; og

oksydasjonsmidlet for bleking benyttes i nærvær av

kalsiumkarbonatet før, under eller efter knusingen.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen tillater å skille mellom og derved å optimalisere og regulere de to faktorer, den ene hvitluten for koking av ved, og den andre kalsiumkarbonatet for belegning av papir eller andre tilsiktede anvendelser.

Fordelaktig blir den uleskede kalk valgt som funksjon av sin renhet og spesielt sin mengde av jernoksyd alt efter den ønskede slutthvithet. For å oppnå en meget høy hvithet, for eksempel over 90 (i henhold til normen T 12030 for be-stemmelse av ISO hvithetsgraden for masser), velger man en kalk med liten mengde jernoksyd, for eksempel under 0,15 vekt-5é. For å oppnå en hvithetsgrad innen størrelsesorden 85 - 90 kan man anvende kalk med mengder av jernoksyd på under 0,25 *.

Alt efter den benyttede kalk benytter fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen en granulometrisk størrelsesorden på ca. 40 pm. Således gir en vesentlig andel korn med en granulometri over 40 pm uleskede deler av kalken. I kalkleskerne tillater et gitter å eliminere disse uleskede deler før den leskede kalkblanding og grønnluten sendes til kaustifisøren. For visse kalktyper er etter eliminering av uleskede deler den totale kalsiumkarbonat-mengde under 40 pm av partikkel-størrelse og en granulometrisk oppdeling er ikke nødvendig.

Utførelseseksempler for oppfinnelsens fremgangsmåte er beskrevet nedenfor i forbindelse med figur 1 som viser prosessens suksessive trinn.

Eksempel 1.

De angitte mengder tilsvarer en midlere timeproduksjon på omtrent 8,2 tonn bleket masse ved hjelp av kraftprosessen. Ved A blir saltoppløsning 1 bestående i det vesentlige av Na£C03 og Na2S oppløst i 38 m<3>/time fortynnet hvitlut 2 som er et resirkulert kalsiumkarbonat-vaskevann. Man danner så grønnluten 3 ved en temperatur på ca. 95°C. Grønnluten filtreres ved B ved en temperatur på 95° C for å eliminere faste urenheter 4 ved denne temperatur, for eksempel karbon og den del av jemsaltene som befinner seg I Jern(II)form. Ved C gjennomfører man en lesking av 2,45 tonn/time ulesket kalk CaO av 90$ (5) og Inneholdende 0, 15% Fe203 i grønnluten, hvorved leskingen. skjer ved 100°C ved hjelp av damp 6. Efter eliminering av uleskede deler 7 gjennomfører man kaustifiseringen IDI henhold til reaksjonen

Blanding av kalsiumkarbonat 8 og hvitlut 9 føres til E der man gjennomfører en granulometrisk oppdeling av kalsiumkarbonatet for å fjerne korn 10 på over 40 pm. Man separerer derefter sterk hvitlut fra kalsiumkarbonat i F ved filtrering under vakuum eller ved dekantering. Den sterke hvitlut 9 gjenvinnes for å kunne benyttes ved koking av ved mens precipitatet inneholdende kalsiumkarbonat 8 og en liten del av gjenværende sterk hvitlut vaskes ved G med 38 m<3> vann 11 av ca. 80°. Den. gjenvundne væske utgjør den fortynnede hvitlut 2 som resirkuleres for oppløsning av saltene 1 i A. Den del som tilsvarer kalsiumkarbonatet 8 blir derefter konsentrert i H til en tørrhetsgrad på ca. 72%. I I Innføres et dispergeringsmiddel 12, for eksempel et polyakrylat eller et natriumpolyfosfat, man innfører likeledes ved I et blekemiddel 13, her et oksydasjonsmiddel og spesielt hydrogenperoksyd H2O2, og man slemmer opp det hele for god blanding.

Det hele innføres så til J der man gjennomfører en fuktig knusing, i rekkefølge i to kulemøller, der kulene er av zirkoniumoksyd. Man benytter for eksempel kjente knusere for knusing av malingspigmenter.

Man oppnår 3,6 tonn/time av en oppslemming 14 av kalsiumkarbonat, 90% av karbonatkornene som er tilstede oppviser en granulometri under ca. 2 pm med 50% under 1 pm, med en hvitnet på 92, bestemt I henhold til den tidligere nevnte norm T 12030.

Oppslemmingen inneholder kalsiumkarbonater som kan benyttes for belegning av papir.

Eksemplene 2 og 3.

Man arbeider som i Eksempel 1 men uten å innføre blekemiddel i knuseren eller efter knusing. Disse modifikasjoner forandrer ikke egenskapene til det gjenvundne kalsiumkarbonat som oppviser den nødvendige egnethet for anvendelse ved belegning av papir.

Eksempel 4.

Man arbeider på samme måte som i Eksempel 1 bortsett fra at konsentrasjonen som gjennomføres i H er begrenset til å komme til en tørrhetsgrad på ca. 6056. Preparatet sendes så direkte til J for å underkastes en fuktig knusing uten dispergeringsmiddel. Oppslemmingen som gjenvinnes efter bleking inneholder kalsiumkarbonater som benyttes hovedsakelig som pigmenter for maling efter tørking.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte for utnyttelse av kalkslam i kaustifiserings-cyklusen for fremstilling av kraftmasser og som tillater gjenvinning av et kalsiumkarbonat som spesielt kan benyttes som pigmenter ved belegning av papir, og omfattende følgende trinn: oppløsning av kokekjemikalier i en fortynnet hvitlut fra

   vasking av kalsiumkarbonat og som fører til en grønnlut; lesking av ulesket kalk; kaustifisering; separering av sterk hvitlut fra bunnfall inneholdende

   kalsiumkarbonat; vasking av bunnfallet med vann; resirkulering av fortynnet hvitlut; bleking ved innvirkning av minst et oksydasjonsmiddel;karakterisert ved at: - man filtrerer grønnluten ved en temperatur over 80°C; man gjennomfører leskingen av den uleskede kalk i grønn-

   luten ved en temperatur 1 størrelsesordenen 100°C; man fjerner ulesket materiale før kaustifisering; man gjennomfører en granulometrisk oppdeling av kalsium

   karbonat, hvis nødvendig, i hvitluten, til en terskel på ca. 40 pm, efter kaustifiseringen; man vasker bunnfallet inneholdende natriumkarbonatet med

   varmt vann, fortrinnsvis med en temperatur mellom 80 og 100°C, man maler opp kalsiumkarbonatet i minst en kulemølle; og oksydasjonsmidlet for bleking bringes i nærvær av

   kalsiumkarbonatet før, under eller efter knusingen.
2. 2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at man konsentrerer bunnfallet av kalsiumkarbonat efter vasking til en tørrhetsgrad på 72 til 74$ og at man innfører et dispergeringsmiddel og blander det hele før knusingen. 3.

   Fremgangsmåte ifølge krav 1 og 2, karakterisert ved at man som oksydasjonsmiddel benytter hydrogenperoksyd. 4.

   Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 3, karakterisert ved at filtreringen av grønnluten skjer ved en temperatur over 90°C. 5.

   Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 4, karakterisert ved at møllekulene er av zirkoniumoksyd. 6.

   Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 5, karakterisert ved at oppmalingen skjer ved hjelp av minst 2 suksessive møller. 7.

   Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 eller 3 til 6, karakterisert ved at man konsentrerer bunnfallet efter vasking til en tørrhetsgrad på 60 % uten dispergeringsmiddel Idet karbonatet efter knusing og tørking kan benyttes som pigment for maling.