SE511794C2

SE511794C2 - Ways to reduce the content of calcium in the liquid phase in a pulp suspension

Info

Publication number: SE511794C2
Application number: SE9702512A
Authority: SE
Inventors: Ulf Germgaard; Per-Aake Soedersten
Original assignee: Sunds Defibrator Ind Ab
Priority date: 1997-06-30
Filing date: 1997-06-30
Publication date: 1999-11-29
Also published as: WO1999000545A1; SE9702512D0; SE9702512L

Abstract

The calcium content is reduced in the liquid phase of a suspension of paper pulp, which in a bleaching process has been subjected to a pH reduction to a pH under 7, partly by alkalizing the pulp, partly by treating the pulp with carbonate for adsorption of calcium compounds onto the pulp.

Description

15 20 25 30 35 511 794 2 givits, kalciumjonerna. vid 'pH över ca 8-9 är bundna till massan och kommer att följa med denna ut ur fabriken. Helt alkaliska bleksekvenser har dock inte hitintills varit lika effektiva som traditionella sekvenser med både alkaliska och sura bleksteg och det finns skäl att ifrågasätta om det ens är möjligt att uppnå samma effektivitet med helt alkaliska bleksteg. 15 20 25 30 35 511 794 2 given, the calcium ions. at 'pH above about 8-9 are bound to the pulp and will follow this out of the factory. Fully alkaline bleaching sequences have not so far been as effective as traditional sequences with both alkaline and acid bleaching steps and there is reason to question whether it is even possible to achieve the same efficiency with completely alkaline bleaching steps.

En teoretisk möjlighet att lösa problemet skulle kunna vara att pappersmassan efter ett surt bleksteg åter alkalise- ras till ett pH över ca 8 för att återadsorbera de utlösta kalciumjonerna på massan och på så sätt uppnå en naturlig ut- stötning av dessa joner ur bleksteget. Ett förfarande baserat på pH-ändringar beskrivs i WO 95/09944 som anger att inkrust- bildning på grund av salter, i första. hand kalciumoxalat, reduceras eller elimineras genom att man för massa, som un- derkastas en bleksekvens med åtminstone ett alkaliskt steg och åtminstone ett surt steg, genererar en filtratström som innehåller lösta salter och kombinerar denna eller en del därav med alkaliskt material och massa för att få salterna att kombineras med massan och avlägsnas från filtratströmmen.A theoretical possibility to solve the problem could be that the pulp after an acidic bleaching step is recalculated to a pH above about 8 to reabsorb the released calcium ions on the pulp and thus achieve a natural expulsion of these ions from the bleaching step. A process based on pH changes is described in WO 95/09944 which states that crusting due to salts, in the first. calcium oxalate, is reduced or eliminated by generating a filtrate stream containing dissolved salts and combining this or a portion thereof with alkaline material and pulp for pulp which is subjected to a bleaching sequence with at least one alkaline step and at least one acid step to cause the salts to combine with the pulp and remove from the filtrate stream.

Normalt kan man dock inte återadsorbera alla joner som fri- gjorts genom att endast höja pH utan ofta återstår en bety- dande del av jonerna i lösningen även efter en pH-höjning till en nivå avsevärt över 8. En möjlig förklaring till detta är att i ursprungsmassan finns kalciumjoner dels bundna till massan i form av elektrostatiska bindningar dels antas att en del joner finns bundna i form av komplex. Dessa komplex åter- bildas inte efter surgörning.Normally, however, it is not possible to reabsorb all ions released by raising only the pH, but often a significant part of the ions remains in the solution even after a pH increase to a level well above 8. A possible explanation for this is that in the original mass is calcium ions partly bound to the mass in the form of electrostatic bonds and partly it is assumed that some ions are bound in the form of complexes. These complexes do not regenerate after acidification.

Föreliggande uppfinning erbjuder en lösning av ovan- stående problem och gör att kalcium effektivare kan överföras till och/eller bindas till massan i ett blekningsförfarande som innefattar steg vid olika pH-värden. Det faktum att kal- cium enligt föreliggande förfarande effektivare och i högre utsträckning överförs från vätskefasen till massan, fibrerna, och kvarhålls i denna i stor utsträckning i form av kalcium- karbonat ger minskade risker för inkrustbildning och indirekt minskad miljöbelastning genom att slutningsgraden kan ökas.The present invention offers a solution to the above problems and enables calcium to be more efficiently transferred to and / or bound to the pulp in a bleaching process which comprises steps at different pH values. The fact that according to the present process calcium is transferred more efficiently and to a greater extent from the liquid phase to the pulp, the fibers, and is retained in it to a large extent in the form of calcium carbonate, reduces the risk of crust formation and indirectly reduces environmental impact by increasing the degree of closure.

Samtidigt uppkommer ingen negativ inverkan på slutprodukten, dvs pappersmassan eller det slutliga pappret, då ju kalcium- 10 15 20 25 30 35 511i794iå 3 karbonat är ett konventionellt fyllmedel för papper och de i förhållande till detta mindre mängder som erhålles i massan vid föreliggande förfarande har således ingen negativ inver- kan.At the same time, there is no negative effect on the final product, i.e. the pulp or the final paper, since calcium carbonate is a conventional filler for paper and the smaller amounts obtained in the pulp in the present process have thus no negative impact.

Föreliggande uppfinning avser således ett förfarande så- som närmare definierats i de efterföljande patentkraven.The present invention thus relates to a method as further defined in the appended claims.

Enligt föreliggande uppfinning reduceras halten kalcium i vätskefasen för en suspension av kemisk pappersmassa, vilken underkastas ett blekningsförfarande där massasuspensionen i ett steg utsatts för en pH-sänkning under pH 7, genom att suspensionen dels alkaliseras till ett pH över 8 dels till- förs karbonatjoner så att kalciumföreningary i huvudsak i form av kalciumkarbonat, bildas i suspensionen och adsorberas till massan och därmed överförs med massan till nästa steg i processen.According to the present invention, the calcium content in the liquid phase is reduced for a suspension of chemical pulp, which is subjected to a bleaching process in which the pulp suspension is in one step subjected to a pH lowering below pH 7, by the suspension being alkalized to a pH above 8 and carbonate ions being added so that calcium compounds, mainly in the form of calcium carbonate, are formed in the suspension and adsorbed to the pulp and thus transferred with the pulp to the next step in the process.

I synnerhet är föreliggande förfarande tillämpligt då massasuspension i ett steg utsatts för en pH-sänkning till ett pH under 6, såsom i ett bleksteg med perättiksyra, klor- dioxid eller ozon, speciellt under 4, och därefter skall al- kaliseras till ett pH överstigande 8, speciellt ett pH av minst 10, för att till exempel underkastas ett väteperoxid- steg. I anslutning till alkaliseringen behandlas massasuspen- sionen enligt föreliggande uppfinning genom tillförsel av karbonatjoner, vilket företrädesvis kan göras genom tillsats av en karbonathaltig lösning. Även en tillsats av koldioxid är möjlig men då krävs också en viss alkalitillsats för att undvika sänkt pH.In particular, the present process is applicable when pulp suspension in one step is subjected to a pH lowering to a pH below 6, such as in a bleaching step with peracetic acid, chlorine dioxide or ozone, especially below 4, and then is to be alkalized to a pH exceeding 8, in particular a pH of at least 10, to be subjected to, for example, a hydrogen peroxide step. In connection with the alkalization, the pulp suspension according to the present invention is treated by adding carbonate ions, which can preferably be done by adding a carbonate-containing solution. An addition of carbon dioxide is also possible, but then a certain alkali addition is also required to avoid lowering the pH.

Alkaliseringen göres som konventionellt lämpligen med natriumhydroxid eller, där så är möjligt, med oxiderad vit- lut. till- föres karbonatjoner. Detta kan ske genom tillsats av en kar- bonathaltig lösning såsom t ex en lösning av natriumkarbonat I anslutning till denna, samtidigt eller efter, Satsningen bör ge minst lämpligen från 0,1 till eller genom tillförsel av koldioxid. 0,1 kg karbonatjoner per ton massa, 10 kg och företrädesvis 1 till 3 kg per ton massa.The alkalization is done as conventionally suitably with sodium hydroxide or, where possible, with oxidized white liquor. carbonate ions are added. This can be done by adding a carbonate-containing solution such as, for example, a solution of sodium carbonate. In connection with this, simultaneously or after, the investment should give at least suitably from 0.1 to or by the addition of carbon dioxide. 0.1 kg of carbonate ions per ton of pulp, 10 kg and preferably 1 to 3 kg per ton of pulp.

Behandlingen med karbonatjoner kan genomföras på mycket kort tid, från några sekunder, upp till ett par timmar och tidsperioden för behandlingen ligger lämpligen i intervallet 0,1 till 120 minuter och företrädesvis inom intervallet 0,1 (511 794 10 15 20 25 4 till 15 minuter. Temperaturen vid behandlingen bör överstiga 40°C och helst överstiga 60°C, då lösligheten för CaC03 sjunker med ökad temperatur. Temperaturen kan uppgå till ca l10°C men är lämpligen ej högre än 90°C för att tryckkärl skall kunna undvikas.The treatment with carbonate ions can be carried out in a very short time, from a few seconds, up to a couple of hours and the time period for the treatment is suitably in the range 0.1 to 120 minutes and preferably in the range 0.1 (511 794 10 15 20 25 4 to 15 The temperature of the treatment should exceed 40 ° C and preferably exceed 60 ° C, as the solubility of CaCO 3 decreases with increasing temperature.The temperature may amount to about 110 ° C but is preferably not higher than 90 ° C in order to avoid pressure vessels.

Den tillsats som ger karbonatjoner görs lämpligen på så- dant sätt att den blir snabbt fördelad i massan för att und- vika höga karbonathalter vid väggytorna och därigenom minska risken för avsättning av till exempel kalciumkarbonat. Det är således lämpligt att tillsatsen görs i en speciell omrörare och företrädesvis i en högintensiv mixer, även om tillsats och inblandning även kan ske t ex i en pump. Om koldioxid tillsättes kan processutrustningen, om så önskas, trycksättas efter tíllsatsen, för att öka lösligheten av gasen.The additive which gives carbonate ions is suitably made in such a way that it is rapidly distributed in the pulp in order to avoid high carbonate contents at the wall surfaces and thereby reduce the risk of precipitation of, for example, calcium carbonate. It is thus suitable that the addition is made in a special stirrer and preferably in a high-intensity mixer, although addition and mixing can also take place, for example, in a pump. If carbon dioxide is added, the process equipment can, if desired, be pressurized after the addition, to increase the solubility of the gas.

Metoden enligt uppfinningen kan givetvis användas i vil- ket som helst system för blekning, t ex ECF eller TCP, av vilken som helst typ av massa, t ex barr- eller lövvedssul- fatmassa, där besvärande kalciumutfällningar kan uppkomma och där massasuspensionens pH-värden ändras för olika steg enligt vad som ovan angivits. Metoden kan givetvis även användas för de olika typerna av kemisk pappersmassa vilka, ursprunglig ved och/eller kokkemikalier innehåller kalcium i Vad gäller massa- på grund av sådana mängder att utfällningar riskeras. suspensionens konsistens vid behandlingen med karbonatjoner kan den vara den konventionella vid blekning av massa av me- diumkoncentration eller högkoncentration. Lämpligen ligger konsistensen inom intervallet från 8 till 16%.The method according to the invention can of course be used in any bleaching system, eg ECF or TCP, of any type of pulp, eg coniferous or hardwood sulphate pulp, where troublesome calcium precipitations can occur and where the pH values of the pulp suspension changed for different steps as indicated above. The method can of course also be used for the different types of chemical pulp which, original wood and / or cooking chemicals contain calcium in As regards pulp - due to such amounts that precipitation is risky. the consistency of the suspension in the treatment with carbonate ions may be the conventional one in the bleaching of pulp of medium concentration or high concentration. Suitably the consistency is in the range from 8 to 16%.

Claims

10 15 20 25 511 794 5 Patent claims

A method of reducing the calcium content in the liquid phase of a chemical pulp suspension after it has been subjected to a pH lowering to a pH below 7, characterized in that the pulp suspension is alkalized to a pH above 8 and that the pulp suspension is added to carbonate ions in an amount of at least 0 , 1 kg carbonate ions per tonne of pulp to form calcium compounds which are adsorbed on the pulp.

Process according to Claim 1, characterized in that carbonate ions are added by adding a carbonate ion-containing solution.

Process according to Claim 1 or 2, characterized in that the addition of carbonate ions is carried out in a high-intensity mixer.

Process according to Claim 1, characterized in that carbonate ions are supplied by the addition of carbon dioxide.

Process according to one of the preceding claims, characterized in that carbonate ions are added to the pulp suspension in an amount of from 0.1 to 10 kg of carbonate ions per tonne of pulp.

Process according to one of Claims 1 to 4, characterized in that treatment with carbonate ions is carried out at a temperature of at least 40 ° C.

A method according to claim 6, is in the range from 60 to 110 ° C.

A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the pulp treated is subjected to a pH lowering below pH 6 and in that the pulp suspension is subsequently alkalized to a characterized in that the temperature exceeds 10.