SE536944C2 - Metod för framställning av natriumhydroxid från ett utflödefrån fibermassaproduktion - Google Patents

Description

536 944 BCTMP-fabrikerna som byggdes på 2000-talet av M-real vid joutseno (2001) och Kaskinen (2005) är, vad gäller behandling av koncentrat och återvinning av kemikalier, integrerade med sulfatmassafabriker.

BCTMP-fabrikerna avdunstar sitt avfallsvatten i en kaskad av avdunstningsenheter till en hög andel torrsubstans (2450/0), och från avdunstningsenhetssektion pumpas koncentratet till en blandningszon för blandning med svartlut mottaget från en massafabrik lokaliserad i samma fabriksområde. Efter att ha gått igenom avdunstningsenheten hos massafabriken bränns blandningen som på så sätt erhållits i en sodaåtervinningsenhet. I sodaåtervinningsenheten alstrar förbränningen av materialet koldioxid och vatten (-> C02 + H20) och de oorganiska ingredienserna bildar en smälta i botten av återvinningsenheten. Denna smälta löses i vatten, vilket alstrar grönlut (Na2CO3 + NaZS / huvudprodukter). Följaktligen återvinns natriumet, som bildar en del av de alkaliska kemikalierna som används i BCTMP-fabrikerna, som en del av processen att lösa smältan (grönluten) i sodaåtervinningsenheten.

Kokkemikalierna som används i en sulfatmassafabrik är natriumhydroxid (NaOH) och natriumsulfid (N aZS). Miljön vid förbränningen i sodaåtervinningsenheten är reducerande, varför svavel återvinns direkti sulfidform. De huvudsakliga komponenterna i vitlut är natriumhydroxid (N aOH) och natriumsulfid (NaZS).

En massafabrik använder en större del av den gröna luten för framställning av vitlut, men en del av grönluten oxideras (Na2CO3 + NaZS -> Na2CO3+ Na2SO4) och leds till BCTMP-fabriken. Oxidation är ett sätt att avlägsna natriumsulfiden, vilken annars skulle orsaka problem vid BCTMP-fabriken eftersom den förbrukar väteperoxid, vilken används vid blekning av massan. Natriumsulfat (NazSOáj) är ett neutralt salt som passerar som en ”dödvikt” genom processen hos CTMP-fabriken och hamnar i koncentrerad form tillbaka i sodaåtervinningsenheten, där den reduceras tillbaka till natriumsulfid.

Natriumkarbonat är inte en verksam kemikalie för avlägsning av ligning (dvs för delignifiering) vid kokning av kemisk mas sa. Följaktligen är grönlut olämpligt för användning vid impregnering eller kokning vid framställning av kemisk massa. Vitlut framställs från grönlut genom kausticering med kalk. I denna process tillsätts bränt 536 944 kalk (CaO) i grönluten, och som ett resultat av kausticeringsreaktioner fälls karbonatet ut som kalciumkarbonat, medan natrium bildar natriumhydroxid. Kalken regenereras genom bränning (CaCOß -> CaO) i en kalkslamsåterförbränningsugn.

Vid framställning av kemimekanisk massa, såsom CTMP, avlägsnas inte lignin i steget för impregnering av träflis genom användning av alkalisk behandling (impregnering), istället mjukas ligninet upp och kolhydrater (hemicellulosa) behandlas före det följande raffineringssteget (defibrering av träflisen). pH-värdet av impregneringslösningen eller impregneringslutet är lägre (pH-värde 9-12) än vid framställning av kemisk massa (pH-värde 14). Följaktligen är det möjligt att även använda natriumkarbonat för impregneringen av träflis vid framställningen av kernimekanisk pappersmassa.

I integrerade BCTMP-processer används oxiderat grönlut från massafabriken och lut (NaOH), som typiskt köps från externa leverantörer, vid impregnering av lövträ. Den alkali som används vid peroxidblekningen är lut. Vid impregnering av barrträ används primärt natriumsulfit.

Vid sidan av användning av en integrerad lösning är det även möjligt att utföra en separat återvinning av natriumkemikalier vid CTMP-fabriker. Enligt en utföringsform, nämligen den som är känd som Alrec-processen (”alcali recovery process”), bränns avfallsluten som är koncentrerad till en hög andel torrsubstans av cirka 65% med användning av droppförbränning (”drop burning”) vid oXiderande förhållanden (syretillgång) och vid en temperatur av l000-1200°C.

Vid Alrec-förbränning, i kontrast till förbränningi en sodaåtervinningsenhet, är förhållandena genom hela förbränningskammaren oxiderande (syreöverskott). Vid Alrec-förbränning är andelen syre i förbränningsgasen 4-6 vol°/o. Vid förbränningen i en sodaåtervinningsenhet regleras förbränningsförhållandena genom införande av luft, i faser, in i olika delar av enheten på sådant sätt att förhållandena till exempel i stacken är reducerande. Därför - COD (Ilöst organiskt material ”dissolved organic material”) förstörs 536 944 (-> CO2+ H20), och - natrium från avfallsluten återvinns som natriumkarbonat (N azCOß).

Det är möjligt att återcirkulera natriumkarbonaten som ska användas vid impregnering av träflisen och vid blekning av CTMP-massan, där den även kan användas, vid sidan om lut, som en källa till alkali.

I den process vid hög temperatur som beskrivs ovan avdunstas natriumet i avfallsvattenkoncentratet, vilket är bundet till det organiska materialet, till sin gasfas, där det föreligger delvis i form av NaZO och delvis som elementärt natrium (kokpunkten för natrium är 883°C). Fördröjningen av uppehållstiden i Alrec- processen är bara några sekunder vid en förbränningstemperatur av IOOO-IZOOOC, efter vilken period förbränningsgaserna från förbränningskammaren snabbt kyls till 600°C. I detta fall sublimeras de gasformiga natriumföreningarna direkt som fast pulverformigt natriumkarbonat. Detta förebygger skapande av klibbig smält natriumkarbonat och således eventuell nedsmutsning av väggarna.

Det fasta natriumkarbonatet (aska) som bildas i processen löses i vatten, orenheter avlägsnas genom filtrering och NazCOfi-lösningen återcirkuleras till impregneringen av träflis och blekningen av massa.

Processen som beskrivs ovan rapporteras i mer detalj i den publicerade internationella patentansökan med nummer WO 2005 / 068711 (Rinheat Oy).

Det finns begränsningar hos den kända tekniken. I våra experiment har vi upptäckt att när lut (natriumhydroxid) byts ut under impregneringssteget mot natriumkarbonat så sänks pH-värdet hos impregneringslösningen och impregnering och uppmjukning av lövträflis minskar, vilket tenderar att öka den specifika energikonsumtionen under raffinering. Om den specifika energin som alstras under raffinering ökar så begränsar det användningsbarheten av den återvunna alkali i impregneringssteget, det vill säga den 100 procentiga natriumkarbonatlösningen. Våra testkörningar antyder att verkan av karbonat på den specifika energin vid raffinering beror åtminstone på vilken kvalitet av CTMP-rnassan som ska framställas (tekniska kvaliteter för papper) som är 536 944 önskvärd och möjligen på andelen av olika träsorter (björk/ asp).

Sulfiten i natriumsulfit (N a2SO3), vilken används i barrträ-CTMP-framställning, oxiderar under oven nämnda oxiderande Alrec-förbränningsprocess till en neutral sulfatförening (NaZSOÄj). Natriumsulfat ar ett neutralt salt och ar inte lämpligt som alkalisk kemikalie vid impregnering eller blekning. Således är Alrec-processen inte lamplig för återvinning och atercirkulering natriumsulfit, utan separata procedurer för regenerering av sulfit.

Det ar även begränsningar associerade med användningen av natriumkarbonat som alkali vid peroxidblekning. Utan närvaro av lut förblir pH-värdena låga cilket minskar blekningsverkan.

Syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en helt ny lösning på återvinning av alkali i kemimekanisk och mekanisk massaproduktion. Ett annat syfte med föreliggande uppfinning ar till exempel att förlänga användbarheten av alkaliska kemikalier som återvinns genom användning av Alrec-processen.

Föreliggande uppfinning baseras på konceptet att producera natriumhydroxid från en avfallsström eller utflöde hos en fibermassaproduktionsprocess. Strömmen som används innefattar typiskt organiskt avfall och natrium och natriumföreningar som är bundna till avfallet. Således tillsätts borat eller ett motsvarande bor-bärande material (i det följande kallad en ”borförening”) till en avfallsström eller impregneringslösning.

Tillsatsen av borföreningen gör det möjligt att alstra natriumhydroxid, som bildas av natrium och natriumföreningar, genom en borat-autokausticeringsreaktion och efterföljande hydrolys.

Autokausticering är en reaktion som beskrevs i litteraturen redan på 1970-talet (sejan Janson, “The Use of Unconventional Alkali in Cooking and Bleaching - Part 1. A New Approach to Liquid Generation and Alkaliriity”, Paperíja Pm: 59 (6-7), pp. 425- 430 (1977), “The Use of Unconventional Alkali in Cooking and Bleaching - Part 2.

Alkali cooking of Wood With the use of borate”. Paperíja PM 59 (9), pp. 546-557 (1977) och US Patent Nr. 4,116,759. 536 944 Enligt Jansons observationer kan en separat kausticering som använder brant kalk aven undvikas helt under sulfatkokning genom tillsats av borat till kokluten, vilken genom kausticeringsreaktionen alstrar natriumhydroxid i samband med upplösningen av smaltan, det vill saga framstallningen av grönlut. Dock bekraftade inte fabrikstest som utfördes av Enso Gutzeit 1982 initiala förväntningar om processens lönsamhet.

Cirka 20 år senare undersökte Honghi Tran igen autokausticeringsreaktioner med borat och visade att utbytet av lut från borat var den dubbla mot den som Janson hade beskrivit. Enligt reaktionsforrnlerna som presenterades av Tran ger ett mol tetraborat (Na2B4O7) 8 mol lut (NaOH), istallet för 4 mol såsom Janson antog. (Tran, H.; Mao, X.; Cameron, ].; Bair, CM., Paáü ana' Paper Canada 1999, 100(8), 35-40).

Denna upptackt hade en substantiell effekt på lönsamheten för autokausticering med borat, efterson den visade att endast halften av den ursprungliga dosen borat behövdes. Trans studier har resulterat i att autokausticering med borat delvis anvands vid vis sa sulfatmassafabriker.

I en artikel med titeln “Borate autocausticizing: a cost effective technology” (Paåb d? Paper Canada 103: 11 (2002), pp. 16-22,] M. A. Hoddenbagh et al. beskriver två fabrikstest som utfördes 15 år efter Enso-testen och i vilka en autokausticerings- reaktion anvandes både vid återvinning och blekning av kemikalier. På basis av resultaten kan alkali som framstalls genom anvandning av autokausticeringsprocessen med borat möjligen anvandas vid blekning av CTMP-massa och ersatta natriumhydroxid köpt från externa leverantörer.

Införlivning av borater i en massaframstallningsproces s, till exempel i avsikt att alstra borbarande alkaliska kokluter, har nyligen beskrivits i patentlitteraturen, såsom exemplifierat av den publicerade internationella patentansökan nr. WO 2004/ 025020.

Det dokumentet visar en process i vilken boratkarbonatkokning integreras med återvinningen av kemikalier vid framställningen av kemisk massa av eukalyptus.

Denna lösning ar åtminstone delvis baserad på autokausticering, under vilken en del av kokkemikalierna, vilka regenereras genom anvandning av autokausticering, anvands för kokning och / eller syrgasdelignifiering eller under alkaliska blekningssteg, såsom peroxidblekning utan konventionell kausticering. Antrakinon anvands som 536 944 katalysator för delignifieringen.

Det publicerade US-patentet nr. 2005 / 01 55730 beskriver en process med högt utbyte i vilken kemisk lövträmassa framställs med användning av kinonkatalysator i steget för träflisimpregnering, i vilket pH-värdet åtminstone tillfälligtvis är under 7, eller i en koklut som har en låg sulfidnivå och vilken huvudsakligen innefattar borat, natriumhydroxid och natriumkarbonat. En alkalisk koklut bereds utan separat kausticering genom användning av kalciumoxid eller kalciumföreningar.

Två publicerade internationella patentansökningar WO 99 / 631 52 och WO 99/ 63151 beskriver hur verkningsgraden hos en kalcineringsreaktion förbättras genom användning av borat.

I föreliggande uppfinning har vi överraskande upptäckt att autokausticerings- reaktioner sker även under brännin utförd under förhållanden med oxidation och g höga temperaturer, såsom vid förhållandena som överväger under en förbrännings- process av Alrec-typ.

Lösningen implementeras, enligt den nya presenterade teknologin, på sådant sätt att autokausticeringsreaktionen utförs genom förbränning av ett utflöde i en förbränningskammare i en oxiderande miljö och vid en temperatur som är tillräckligt hög för att avdunsta åtminstone en del av natriumet (kokpunkten för natrium är 883%).

Särskilt utförs operationen vid en temperatur vid vilken natrium avdunstar och huvudsakligen förekommer i oXidform (N azO). Genom att göra natriumet och dess föreningar, Vilka under förbränningen frigörs från organiskt material, till föremål för en reaktion med borat i huvudsak i gasfas år det möjligt att framställa natriumhydroxid när askan som typiskt innehåller natrium-ortoborat, under ett upplösningssteg, är löst eller suspenderat i vatten. Utflödet från denna reaktion kan användas som en impregneringslösning till exempel i en BCTMP-process eller annan kernimekanisk defibrering, och som en källa till alkali vid peroXidblekning.

Det är möjligt att använda föreliggande metod för återvinning av alkaliska 536 944 natriumföreningar, vilka åtminstone delvis är i form av natriumhydroxid, och vilka föreningar är lämpliga för framställningsprocessen för fibermassa.

Mer särskilt kännetecknas metoden enligt föreliggande uppfinning av vad som anges i den kännetecknande delen av kravet 1.

Användningen enligt föreliggande uppfinning kännetecknas av vad som anges i kravet 20.

Avsevärda fördelar uppnås med föreliggande uppfinning. Således är uppfinningen generellt lämplig för användningi förbränningsprocesser i vilka, typiskt, avfallslut som är koncentrerat till en förhållandevis hög andel torrsubstans bränns under oxiderande förhållanden (det vill säga vid syreöverskott). Temperaturen är företrädesvis minst cirka 950°C. särskilt omvandlas minst en del av natriumkarbonaten till natriumhydroxid som förbättrar användningsbarheten av alkali som återvunnits till exempel under Alrec-processen. Detta,i sin tur, sänker kostnaderna för kemikalier och minskar energikonsumtionen som krävs vid defibrering av träflis, vilket följer efter impregnering. Användningsbarheten av denna alkali vid peroxidblekning är förbättrad.

Föreliggande uppfinning gör det möjligt att driva en oberoende (icke-integrerad) BCTMP-fabrik och en mekanisk mas safabrik, som är fri från avfallsvatten, och har organ för återvinning av alkaliska kemikalier och kostnadseffektiv återcirkulation.

Termisk energi som alstras under förbränningen av organiskt avfall används som ånga i processen.

Kortfattad beskrivning av ritningen I det följande undersöks föreliggande uppfinning mer i detalj med hjälp av en detaljerad beskrivning och den bifogade ritningen. Processflödesschemat som visas på ritningen representerar en utföringsform av föreliggande teknologi. 536 944 Ritningens figur visar ett schematiskt blockdiagram över en utföringsform av en utrustning med hjälp av vilken utföringsformer av föreliggande uppfinning kan implementeras.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen I föreliggande sammanhang kommer begreppen ”utflöde” och ”avfallsvatten” användas i stort sätt synonymt för att benämna ett flöde/ en ström som innehåller organiska rester och natriumföreningar som kommer från en process för framställning av fibermassa.

Såsom beskrivits ovan kombineras i föreliggande teknologi autokausticering och bränning vid en hög temperatur för att skapa en process i vilken natrium som är bundet, typiskt kemiskt bundet, till det organiska materialet hos ett utflöde (avfallsvatten), görs till föremål för, i gasfas och under oxiderande förhållanden, en reaktion med en borförening. Det tycks som att under sådana förhållanden bringas natrium att åtminstone delvis reagera direkt med borat, eller en annan borförening, förmodligen istället för med koldioxid. Som ett resultat därav bildas en blandning av lut (NaOH) och natriumkarbonat (NaZCOZ) under upplösningen av askan, vilken återvinns i processen. Det bör noteras att föreliggande uppfinning inte är begränsad till denna exemplifierande modell som häri beskrivs.

Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning införlivas rnetaborat eller föreningar som bildar metaborati utflödet, och natriumet och natriumföreningarna som frisätts under bearbetningen bringas att reagera med boratet vid en temperatur som är hög nog för att avdunsta natrium som sedan huvudsakligen förekommeri oxidform (N äZO). Det kan även förekomma visst elementärt natrium. Det är möjligt att införliva boratföreningarna i utflödet genom att tillsätta dem direkt i flödet eller genom att tillsätta dem till exempel i en impregneringsström av kemimekanisk eller mekanisk defibrering, tillsammans med vilken de bärs genom processen och bildar del av utflödet från defibreringen (det vill säga avfallsvattenflödet).

Företrädesvis koncentreras först avflödet till en hög andel torrsubstans. Enligt en 536 944 utföringsforrn är andelen torrsubstans av ett utflöde, vilket är föremål för autokausticering, minst 45 vikt%, företrädesvis minst 55 vikt%, lämpligen minst 60 ViktO/o, särskilt minst 63 vik%, eller till och med minst 65 vikÛ/o.

Enligt en annan utföringsforrn torkas det koncentrerade avfallsvattnet till ett pulver, vilket matas in i förbränningen som torrsubstans.

Företrädesvis bränns ett utflöde som är koncentrerat till en hög andel torrsubstans av till exempel minst cirka 60 viktO/o, särskilt minst 63 vikt% eller minst 65 vikt°/o,i närvaro av syre och borat eller en förening som bildar borat (en ”borförening”), vid en temperatur av minst 950°C.

Typiskt innefattar avfallets torrsubstans både en organisk och en oorganisk del.

Viktförhållandet mellan dess kan variera inom breda intervall, generellt är det cirka 3:1 . . .1:1, men dessa är inga absoluta gränser.

Enligt en föredragen utföringsforrn utförs autokausticering vid en temperatur av minst 1000°C, företrädesvis 1000-1250°C.

Här betyder ”oxiderande förhållanden” eller ”oxiderande miljö” att under hela eller väsentligen hela förbränningsproces sen finns det ett överskott av syre i avsikt att förebygga att reducerande förhållanden uppstår i någon del av förbrännings- kammaren. Syret äri överskott i förhållande till oxiderbara föreningar i det bearbetade flödet.

Mest lämpligt är mängden borat eller annan borförening som tillsätts i avfallsvattnet eller impregneringslösningen före förbränning stor nog för att säkerställa att molförhållandet Na:B i avfallsflödet är minst 3:1. Företrädesvis är molförhållandet Na:B cirka 3:1 ...50:1, lämpligen cirka 5:1 ...35:1.

När man använder borat tillsätts minst en huvudsaklig del av det oorganiska boraten som natrium-metaborat eller natrium-tetraborat eller som hydrater därav. Andra borföreningar är också möjliga.

Enligt föreliggande uppfinning alstras utflödesströmmen som ska behandlas typiskt 536 944 som avfallsvatten från fibermassaframställning som sker under alkaliska förhållanden.

Särskilt innefattar avfallsvattenströmmen utflödet från ett impregnerings steg, det vill säga impregnering, av råmaterialet för kemimekanisk eller mekanisk massa- framställning, eller avfallsströmmen från alkalisk peroxidblekning av fibermassa, eller en kombination därav. Således kan avfallsströmmen komma från framställningen av till exempel slipmassa, trycksatt slipmassa (PGW), raffinörmassa eller kemimekanisk raffinörmassa.

Avfallsvattenflödet som är föremål för bränning innefattar i huvudsak organiska föreningar som löses under massaframställningen, och natrium som är kemiskt bunden till dessa föreningar. Följaktligen kommer natriumet från natriumbärande kemikalier som används vid impregnering av råmaterial eller alkalisk peroxidblekning eller båda, såsom natriumkarbonat, natriumhydroxid och/ eller oxiderad grönlut eller oxiderad vitlut som kommer från kemiskt massaframställning.

Enligt en utföringsform utförs förbränningsbehandlingen, av ett (organisk) avfallsflöde som innefattar borat eller till vilket borat matas, i två steg, varvid den egentliga förbränningen sker i det första steget under oxiderande förhållanden och vid en temperatur av mer än 1000°C, varefter förbränningsgaserna som alstras vid förbränningen, som innehåller natrium i oxid- och elementär form, snabbt kyls till en temperatur under 600°C, i avsikt att sublimera natriumföreningarna från deras gasfas direkt till fast fas (natriumkarbonat och särskilt boratföreningar, såsom Na3BO3).

Askan, vilken alstras från förbränningen av avfallsflödet, återvinns och löses i vatten i avsikt att framställa natriumhydroxid. Samtidigt regenereras metaboraten (N aBO 2).

Typiskt innehåller askan, efter åtgärdena som beskrivs ovan, en andel (beräknad) natriumhydroxid som - beroende på det organiska materialet och andelen natrium i avfallsvattnet - är cirka 1-750/0, lämpligen 5-700/0, särskilt cirka 10-500/0, av vikten torrsubstans.

Autokausticering utförs under förhållanden med överskott syre, varvid oxiderande förhållanden gäller i hela förbränningskammaren. Typiskt är andelen av syret i den 11 536 944 avgående förbränningsgasen 4-6 vol%.

Syre leds till förbränningssteget som ett gasflöde innefattande syre, såsom luft eller syreberikad luft.

Det är möjligt att utföra förbränningen som dropp-förbränning, varvid koncentrerat avfallsvatten som leds till autokausticering dispergeras till att bilda droppar. Det genomsnittliga dropp storleken kan till exempel vara cirka 0,1-5 mm, företrädesvis <1 mm och mer företrädesvis S0,1 mm.

Det är möjligt att använda metoderna som beskrivs ovan allmänt för att återvinna alkaliska natriumföreningar, vilka används i framställningsprocessen för fibermassa, åtminstone delvis som natriumhydroxid.

Vid framställningen av kemimekanisk massa, såsom BCTMP, löses aska, som delvis kausticerats vid framställningen, i vatten, varvid de olösliga oorganiska oxiderna (bottensats) avlägsnas genom filtrering eller centrifugering, och den alkaliska lösningen som alstras kan användas direkt, utan ytterligare behandling med traditionell kalkkausticering, som en källa till alkali för impregnering och peroxidblekning.

Föreliggande uppfinning kan implementeras till exempel i en utrustning anordnad såsom visas på ritningen. Utrustningen innefattar en förbränningskammare 1 och en kylkammare 2, vilka enligt ritningen är anordnade en under den andra på så sätt att det är möjligt att leda förbränningsgaserna, vilka alstras i förbränningskammaren, till kylkammaren, i vilken det är möjligt att kyla dem med hjälp av kylgaser, såsom kylande luft eller cirkulerad förbränningsgas, vilken leds in i kylkammaren.

Förbränningskammaren är utrustad med ett munstycke 3 för matning av det koncentrerade avfallsvattnet som ska brännas, genom vilket munstycke det är möjligt att mata koncentratet till exempel som en dimma som innefattar små droppar som är dispergerade genom användning av ånga.

Kylgasen kan ledas in i kylkammaren 2 genom ett inloppsmunstycke 4.

Kylkammarens botten är utrustad med ett utloppsmunstyCke 5 för avlägsning av 12 536 944 karbonat, och med ett utloppsmunstycke 6 för avlagsning av kylgaser och kylda förbranningsgaser.

Utflöde som avla snats från en rocess och som innefattar metaborat eller g borförenin ar som bildar metaborat avdunstas i en avdunstnin senhet som en intern g g process, företradesvis i avsikt att åstadkomma en andel torrsubstans av minst 45%.

Därefter leds den genom matningsmunstycke 3 in i förbranningskammaren 1, dar den branns till exempel vid en temperatur över 1000°C.

Förbranningsprocessen beskrivs i mer detalj i den publicerade internationella patentansökan nr. WO 2005/ 068711 (Rinheat Oy).

Uppehållstiden i förbranningskammaren 1, vid en hög temperatur, ar endast några sekunder och förbranningsgasen som kommer från förbranningskammaren kyls snabbt i kylkammaren 2 till under 600°C, varvid natriumföreningarna sublimerar direkt till fast material och kan avlägsnas som aska.

Nar askan löses i vatten reagerar natrium-ortoboraten (trinatriumborat) som alstras med vatten, varvid den vildar natriumhydroxid och, samtidigt, regenereras metaboraten enligt forrnlerna (l) och <1>Na,co, + Naßo, _» Naßo, + co, metaborate orthoborate (2) Na3BO3 -l- HZO -> ZNaOH + NaBOZ Borater ar fullstandigt vattenlösliga föreningar och regenererad metaborat förflyttas i impregneringslösningen till impregneringssteget och darifrån vidare, i utflödet från impregneringen tillsammans med avfallsvatten, genom avdunstningsenheten, tillbaka till oxiderande förbranning. Andelen borat i avfallsvattnet som går till avdunstningsenheten hålls vid en konstant nivå genom tillsatstacktiing.

Såsom påpekats tidigare utförs förbranningen i förbranningskammaren med överskott av syre, i avsikt att sakerstalla att förbranningsförhållandena i alla delar av kammaren ar oxiderande. 13 536 944 Det är också möjligt att utföra upplösningen av askan i kylkammaren 2. I det fallet matas vatten in i kylkammaren via inloppsmunstycket 4. Vattnet som på så satt matas kan vara antingen rent vatten eller en vattenhaltig lösning, såsom en lösning alstrad från recirkulationen. Med hjälp av vatten kan en vattenhaltig film bildas på ytan av kammaren, i vilken film det är möjligt att lösa alkalimetallkarbonaten som innefattas i de kylda förbränningsgaserna.

Exempel Ett koncentrat från en avdunstningsenhet, vilket koncentrat har en andel organiskt material av 52% och en andel oorganiskt material av 48% av torrsubstansen, bränndes med överskott av luft under laboratorieförhållanden.

Förbränningstemperaturen var 1100°C. Före bränning blandades natrium-metaborat i koncentratet.

Tabell Andel NazCOfi pH-värde av Titrerad andel Askutbyte 0 av aska vattenhaltig NaOH /0 mg/ g aska lösning av aska mg/ g aska Koncentrat 43,1 719 1 1,8 40 Koncentrat + NaBOZ; Na/B 48,4 109 12,9 385 mol/mol I 3:1 Andelen Na2CO3 av aska bestämdes med hjälp av en TOC kolanalysator.

Andelen lut i den vattenhaltiga lösningen av aska bestämdes genom titrering, vilken baserades på standarden SCAN-N 30:85. 14

Claims (18)

10 15 20 25 536 944 PATENTKRAV

1. l. Metod för framställning av natriumhydroxid ur ett utflöde från en fibermassa- framställningsprocess, vilket flöde innefattar organiskt avfall och natrium som ar bundet därtill, enligt vilken metod - utflödet koncentreras, - det koncentrerade utflödet bränns under oxiderande förhållanden för att bryta ner det organiska avfallet och natriumföreningar och att framställa en förbranningsrest, - resten löses i vatten för att framställa natriumhydroxid, - borat eller en förening som bildar borat införlivas i utflödet före nämnda bränning, och - natriumföreningarna tillsammans med nämnda borat eller nämnda förening som bildar borat görs till föremål för en autokausticeringsreaktion som utförs vid en temperatur som är så hög att natrium avdunstar, kännetecknad av att - det boratbärande organiska utflödet görs till föremål för en förbranningsbehandlingi två steg, varvid den egentliga förbränningen skeri det första steget under oxiderande förhållanden och vid en temperatur av mer än 1000°C, varefter förbranningsgaserna som alstras under förbränningen snabbt kvls till en temperatur av mindre än 600°C för att sublimera natriumföreningarna från deras gasformiga fas direkt till deras fasta fas, och att -förbränningsresten innefattar aska, som alstrats vid förbränningen av utflödet, vilken âtervinns och löses eller suspenderas i vatten för framställning av natriumhydroxid i vattenhaltig fas.

2. Metod enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att borat införlivas i utflödet genom tillsats av det direkt i ett avfallsvattenflöde. 15 10 15 20 25 536 944

3. Metod enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att borat införlivas i utflödet genom tillsats av det till en kemisk lösning som används vid fibermassaframställning,

4. Metod enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d av att tillräckligt med borat tillsätts för att göra molförhållandet Nazß i utflödet minst 3:1, företrädesvis 3:1...50:1 och lämpligast 5:1...35:1.

5. Metod enligt något av kraven 1-4, k ä n n e t e c k n a d av att kausticerings- reaktionen sker vid en temperatur av minst 950°C, vid vilken temperatur natrium som innefattas i utflödet förekommeri avdunstad form, i en gas formig fas av reaktionen, varvid nämnda natrium huvudsakligen förekommer i form av natriumoxid,

6. Metod enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d av att boraten tillsätts i avfallsvattenflödet elleri den kemiska lösningen av defibrering, åtminstone huvudsakligen som natrium~metaborat eller natrium-tetraborat eller som hydrat därav.

7. Metod enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d av att utflödet innefattar ett avfallsvattenflöde från fibermassaframstållningen som utförs under alkaliska förhållanden.

8. Metod enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d av att utflödet innefattar en utflödesström från impregnering av råmaterial i kemimekanisk eller mekanisk massaframställtiing, eller utflödet innefattar ett avfallsvattenflöde av en alkalisk peroxídblekning av fibermassa.

9. Metod enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d av att utflödet kommer från framställningen av mekanisk trämassa eller slipmassa, trycksatt slipmassa, raffinörmassa eller kemimekanisk raffinörmassa.

10. Metod enligt krav 8 eller 9, k ä n n e t e c k n a d av att utflödet innehåller huvudsakligen organiska föreningar vilka är lösta i samband med massaframstållning, och natrium, vilket år bundet till dessa föreningar i samband med impregneringen av råmaterial eller alkalisk peroxidblekning eller båda delarna, och vilket natrium kommer från de natriumbårande kemikalier som används, såsom natriumkarbonat, natriumhydroxid eller oxiderad grönlut eller oxiderad vítlut. 16 10 15 20 536 944

11. Metod enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d av att autokausticeringeia utförs vid en temperatur av minst 1Ü0O°C, företrädesvis 10OU- 1250°C och under oxiderande förhållanden.

12. Metod enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d av att det boratbårande organiska utflödet görs till föremål för förbränningi en förbrånnings~ kammare och uppehållstiden därav i förbrånningskammaren år cirka O,1-1O s, särskilt cirka 0,5-5 s.

13. Metod enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d av att - autokausticeringen utförs i en förbrånningskammare, och ~ det finns ett överskott av syre för att förebygga att reducerande förhållanden uppstår i någon del av förbränningskamrnaren.

14. Metod enligt krav 13, k ä n n e t e c k n a d av att svret matas in i förbrannings- steget som ett gasflöde innefattande syre, såsom luft eller syreberikad luft.

15. Metod enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d av att andelen torrsubstans av avfallsvattnet som år föremål för autokausticering år minst 45 ViktÛ/o, företrädesvis minst 55 vikto/o, mer företrädesvis minst 60 vikt%, och särskilt minst 650/0.

16. Metod enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d av att det boratbarande avfallsvattenkoncentratet, som år föremål för autokausticering, dispergeras till att bilda droppar.

17. Metod enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c kn a d av att det boratbärande utflödeskoncentratet, som leds till förbränning, åri form av torrt pulver.

18. Användning av en metod enligt något av kraven 1-17 för återvinning av alkaliska natriumföreningar, åtminstone delvis i form av natriumhydroxid, vilka används i framstållningsprocessen för ftbermassa. 17