WO2018049495A1 - Processo de tratamento e recuperação de lodo primário contaminado com cargas minerais gerado na indústria de celulose e papel e produto assim obtido - Google Patents
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- WO2018049495A1 WO2018049495A1 PCT/BR2017/050122 BR2017050122W WO2018049495A1 WO 2018049495 A1 WO2018049495 A1 WO 2018049495A1 BR 2017050122 W BR2017050122 W BR 2017050122W WO 2018049495 A1 WO2018049495 A1 WO 2018049495A1
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- C02F11/14—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening with addition of chemical agents
- C02F11/147—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening with addition of chemical agents using organic substances
Definitions
- the present patent is a process of treatment and recovery of mineral-laden contaminated primary sludge generated in the pulp and paper industry and product thus obtained, belonging to the chemical sector, particularly it is a process of treatment and recovery of primary sludge, obtaining unbleached and pre-bleached clean pulp for application in general papermaking.
- the present invention aims to solve the problem of the disposal of contaminated primary sludge. And mainly, recover the fibers from the primary sludge residues of the pulp industries, be they from Kraft paper process (unbleached), where pine wood is used, and the bleaching process that is used eucalyptus wood. In both cases the sludge with high contaminant content is generated, therefore, through several studies and works, it was obtained positive results using the present contaminated primary sludge treatment and recovery process.
- the present invention provides a process for treating and recovering mineral filler contaminated primary sludge generated in the pulp and paper industry and products thus obtained by separating the mineral fillers and the organic contaminants contained in the fibers by a simultaneous physicochemical and mechanical process that provide purification of primary sludge into clean cellulose.
- the supply is made by a conveyor belt that will continuously feed a mixing system with a system inlet flow rate of 4 to 8 m / h with primary sludge contaminated at 40% humidity;
- the material is mixed for a time between 15 and 30 minutes;
- the suspension from the previous stage is transferred by positive displacement pump at a flow rate of 9m3 / h to an IMA-type rotary centrifuge operating at a speed of 3600 rpm;
- the pulp is centrifuged and densified under a # 40 mesh rhyme screen. At this stage the cellulose pulp is mechanically separated from the liquid material with the mineral filler fines and soluble contaminants exiting the "V" rhyme screen, being discarded into a clarification tank. Still in this first phase of separation the pulp Cellulose is decontaminated from mineral fillers and has a solids content of approximately 25 to 30% solids;
- the centrifuged material in the previous item is transported to a receiving lung tank, which has the unique and exclusive function of forming a supply lung and transferring by gravity to another centrifuge;
- the centrifuge is a decanter that will dump the pulp pulp, at that time the thickened pulp will have 60 to 70% solids. Material is directly transferred by gravity to big bags that will be at the bottom of the thickened pulp outlet;
- the dewatered water is directly transferred to the clarification tank along with the initial water of the rotary centrifuge;
- the treated water is reused in the process or sent to the supply tank or pond, as long as it is within the reuse water parameters;
- the solid residue is sent to the composting system to compose the mineral organo, provided it is within the parameters of use, if not, it is sent to the composition of the exothermic steelmaking agent.
- the supply was made by a conveyor belt that continuously fed the mixing system, with a system inlet flow rate of 4 m / h with primary sludge contaminated at 40% humidity;
- the pulp was centrifuged and densified under a # 40 mesh rhyme screen. Still in this first phase of separation the pulp was decontaminated from mineral fillers with a solids content of approximately 25% solids;
- the centrifuge was a decanter that drained the pulp pulp, at that time the thickened pulp was 60% solids.
- the material was directly transferred by gravity to big bags.
- the dewatered water was directly transferred to the clarification tank along with the initial water from the rotary centrifuge.
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Abstract
Trata-se a presente patente de invenção de um processo de tratamento e recuperação de lodo primário contaminado com cargas minerais gerado na indústria de celulose e papel e produto assim obtido, pertencente ao setor químico, particularmente trata-se de um processo de tratamento e recuperação de lodo primário, obtendo celulose limpa não branqueada e pré branqueadas para aplicação na fabricação de papéis em geral. A presente invenção apresenta um processo que se dá pela separação das cargas minerais e os contaminantes orgânicos contidos nas fibras, através de um processo físico-químico e mecânico simultâneos que proporcionam a purificação do lodo primário em celulose limpa. O processo de tratamento e recuperação de lodo primário contaminado compreende as seguintes etapas: 1.1.- Abastecimento do processo de purificação da celulose; 1.2.- Diluição e lavagem do lodo primário contaminado (processo físico- químico); 1.3.- Separação dos contaminantes inorgânicos, ou seja, cargas minerais e orgânicas solúveis (processo físico-mecânico); 1.4.- Separação da celulose e adensamento da polpa; 1.5.- Pré branqueamento das fibras; 1.6.- Desague e concentração das fibras para aplicação e reuso; e 1.7.- Tratamento da água de descarte.
Description
PROCESSO DE TRATAMENTO E RECUPERAÇÃO DE LODO PRIMÁRIO CONTAMINADO COM CARGAS MINERAIS GERADO NA INDÚSTRIA DE CELULOSEE PAPEL E PRODUTO ASSIM
OBTIDO
[01] Trata-se a presente patente de invenção de um processo de tratamento e recuperação de lodo primário contaminado com cargas minerais gerado na indústria de celulose e papel e produto assim obtido, pertencente ao setor químico, particularmente trata-se de um processo de tratamento e recuperação de lodo primário, obtendo celulose limpa não branqueada e pré branqueadas para aplicação na fabricação de papéis em geral.
FUNDAMENTOS DA TÉCNICA
[02] O lodo primário contaminado com cargas minerais e outros contaminantes, são atualmente destinado para aterros, pois, a contaminação da celulose é alta, impedindo o reuso do mesmo em processos fabris.
[03] Os volumes gerados nesses processos são altos, pois os sistemas de filtragem e depuração das indústrias de celulose e papel não conseguem absorver grande parte das fibras onde as mesmas se perdem por vários fatores, dentre eles, falta de adesão e colagem, perda nas telas, transbordos, entre outros fatores.
OBJETIVO DA INVENÇÃO
[04] Assim, a presente patente de invenção tem como objetivo solucionar o problema da destinação do lodo primário contaminado. E principalmente, recuperar as fibras dos resíduos de lodo primário das indústrias de celulose, sejam eles de processo de papel Kraft (não branqueado), onde é utilizado a madeira de pinus, e o processo de branqueado que é utilizado a madeira de eucalipto. Em ambos os casos são gerados os lodos com alto teor de contaminantes, portanto, através de vários estudos e trabalhos, foram obtidos
resultados positivos utilizando o presente processo de tratamento e recuperação de lodo primário contaminado.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO
[05] A presente invenção apresenta um processo de tratamento e recuperação de lodo primário contaminado com cargas minerais gerado na indústria de celulose e papel e produtos assim obtidos, que se dá pela separação das cargas minerais e os contaminantes orgânicos contidos nas fibras, através de um processo físico-químico e mecânico simultâneos que proporcionam a purificação do lodo primário em celulose limpa.
[06] O processo de tratamento e recuperação de lodo primário contaminado compreende as seguintes etapas:
1.1. - Abastecimento do processo de purificação da celulose;
1.2. - Diluição e lavagem do lodo primário contaminado (processo físico- químico);
1.3. - Separação dos contaminantes inorgânicos, ou seja, cargas minerais e orgânicas solúveis (processo físico-mecânico);
1.4. - Separação da celulose e adensamento da polpa;
1.5. - Pré branqueamento das fibras;
1.6. - Desague e concentração das fibras para aplicação e reuso; e
1.7. - Tratamento da água de descarte.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[07] No processo de tratamento e recuperação de lodo primário contaminado com cargas minerais gerado na indústria de celulose e papel, o material é submetido a um sistema de lavagem, separação de cargas e fibras via úmida, onde o produto final obtido ficará com 35% de umidade e através das características obtidas, poderá ser reutilizado na fabricação de papéis com aparas pela própria empresa geradora e fabricadora de papéis.
[08] O processo será descrito detalhadamente, onde o mesmo compreende as seguintes etapas:
1.1. - Abastecimento do processo de purificação da celulose:
- O abastecimento é feito por uma esteira transportadora que alimentará continuamente um sistema de mistura com uma vazão de entrada no sistema de 4 a 8 m /h com lodo primário contaminado a 40% de umidade;
1.2. - Diluição e lavagem do lodo primário contaminado (processo físico- químico):
- O material é recebido em um tanque misturador com hélice tipo cowles com 500 rpm de velocidade em seu eixo dispersor;
- Adiciona-se ao material 5 m3 de água no misturador para se obter uma suspensão de água e celulose contaminada em até 20% de sólidos;
- Adiciona-se em seguida entre 0,1% a 0,15% de um polímero dispersante a base de poliacrilato de sódio para abrir a partícula de celulose e desagregar as cargas minerais que estão no meio da mesma;
- O material é misturado por um tempo entre 15 e 30 minutos;
1.3. - Separação dos contaminantes inorgânicos, ou seja, cargas minerais e orgânicas solúveis (processo físico-mecânico):
- A suspensão da etapa anterior é transferida por bomba de deslocamento positivo em uma vazão de 9m3/h até uma centrífuga rotativa tipo IMA que trabalha a uma rotação de 3600 rpm;
- A polpa é centrifugada e adensada sob uma tela rima de mesh # 40. Nessa fase separa-se mecanicamente a polpa de celulose do material líquido com os finos de carga mineral e contaminantes solúveis que saem pela tela rima em forma de "V", sendo descartadas para um tanque de clarificação. Ainda nessa primeira fase de separação a polpa
de celulose está descontaminada de cargas minerais e tem um teor de sólidos de aproximadamente 25 a 30% de sólidos;
1.4. - Separação da celulose e adensamento da polpa:
- O material centrifugado no item anterior é transportado para um tanque pulmão de recebimento, esse tem a função única e exclusiva de formar um pulmão de abastecimento e transferir por gravidade para uma outra centrífuga;
- Nessa fase a centrífuga é um decanter que irá desaguar a polpa de celulose, nesse momento a polpa adensada ficará com 60 a 70% de sólidos. O material é diretamente transferido por gravidade para big bags que ficarão na parte de baixo da saída da polpa adensada;
- A água desaguada é diretamente transferida para o tanque de clarificação junto com a água inicial da centrífuga rotativa;
1.5. - Pré branqueamento das fibras;
1.6. - Desague e concentração das fibras para aplicação e reuso;
1.7. - Tratamento da água de descarte:
- A água de descarte enviada para o tanque de clarificação receberá dois polímeros de floculação e decantação;
- A água tratada é reutilizada no processo ou enviada para tanque ou lagoa de abastecimento, desde que esteja dentro dos parâmetros de água de reuso;
- O resíduo sólido é enviado para sistema de compostagem para compor o organo mineral, desde que esteja dentro dos parâmetros de uso, caso negativo é enviado para composição do agente exotérmico de siderurgia.
[09] Através do processo acima descrito, obtém-se a celulose limpa não branqueada e pré branqueada para aplicação na fabricação de papéis em geral
com as seguintes características:
Fibra de celulose limpa com:
Alvura Mínima: 80%
Cinzas: Máximo 5%
Teor de umidade: 40%
EXEMPLO DE APLICAÇÃO
[10] Em um exemplo de aplicação, o processo de tratamento e recuperação de lodo primário contaminado com cargas minerais gerado na indústria de celulose e papel, se deu através das seguintes etapas:
1.1. - Abastecimento do processo de purificação da celulose:
- O abastecimento foi feito por uma esteira transportadora que alimentou continuamente o sistema de mistura, com uma vazão de entrada no sistema de 4 m /h com lodo primário contaminado a 40% de umidade;
1.2. - Diluição e lavagem do lodo primário contaminado (processo físico- químico):
- O material foi recebido em um tanque misturador com hélice tipo cowles com 500 rpm de velocidade em seu eixo dispersor;
- Adicionou-se ao material 5 m3 de água no misturador para se obter uma suspensão de água e celulose contaminada em até 20% de sólidos;
- Adicionou-se em seguida entre 0,1 % de um polímero dispersante a base de poliacrilato de sódio para abrir a partícula de celulose e desagregar as cargas minerais que estão no meio da mesma;
- O material foi misturado por 20 minutos;
1.3. - Separação dos contaminantes inorgânicos (processo físico-mecânico):
- A suspensão da etapa anterior foi transferida por bomba de deslocamento positivo em uma vazão de 9m3/h até uma centrífuga
rotativa tipo IMA que trabalhou a uma rotação de 3600 rpm;
- A polpa foi centrifugada e adensada sob uma tela rima de mesh # 40. Ainda nessa primeira fase de separação a polpa de celulose estava descontaminada de cargas minerais com um teor de sólidos de aproximadamente 25% de sólidos;
1.4. - Separação da celulose e adensamento da polpa:
- O material centrifugado no item anterior foi transportado para um tanque pulmão de recebimento;
- Nessa fase a centrífuga era um decanter que desaguou a polpa de celulose, nesse momento a polpa adensada ficou com 60% de sólidos. O material foi diretamente transferido por gravidade para big bags.
- A água desaguada foi diretamente transferida para o tanque de clarificação junto com a água inicial da centrífuga rotativa.
1.5. - Pré branqueamento das fibras; e
1.6. - Desague e concentração das fibras para aplicação e reuso.
VANTAGENS
[11] Com o processo de tratamento e recuperação de lodo primário contaminado com cargas minerais gerado na indústria de celulose e papel e produtos assim obtidos, os mesmos oferecem as seguintes e extraordinárias vantagens:
- Aterro zero;
- Redução de custo do produto obtido; e
- Reaproveitamento de um resíduo e maior valorização do mesmo.
[12] A abrangência da presente patente de invenção não deve ser limitada ao exemplo de aplicação, mas sim, aos termos definidos nas reivindicações e seus equivalentes.
Claims
1.1. - Abastecimento do processo de purificação da celulose:
- O abastecimento é feito por uma esteira transportadora que alimentará continuamente um sistema de mistura com uma vazão de entrada no sistema de 4 a 8 m /h com lodo primário contaminado a 40% de umidade;
1.2. - Diluição e lavagem do lodo primário contaminado (processo físico- químico):
- O material é recebido em um tanque misturador com hélice com 500 rpm de velocidade em seu eixo dispersor;
- Adiciona-se ao material 5 m3 de água no misturador para se obter uma suspensão de água e celulose contaminada em até 20% de sólidos;
- Adiciona-se em seguida entre 0,1% a 0,15% de um polímero dispersante a base de poliacrilato de sódio;
- O material é misturado por um tempo entre 15 e 30 minutos;
1.3. - Separação dos contaminantes inorgânicos (processo físico-mecânico):
- A suspensão da etapa anterior é transferida por bomba de deslocamento positivo em uma vazão de 9m3/h até uma centrífuga rotativa tipo IMA que trabalha a uma rotação de 3600 rpm;
- A polpa é centrifugada e adensada sob uma tela rima de mesh # 40 onde separa-se mecanicamente a polpa de celulose do material líquido com os finos de carga mineral e contaminantes solúveis que saem pela
tela rima em forma de "V", sendo descartadas para um tanque de clarificação e nessa primeira fase de separação a polpa de celulose está descontaminada de cargas minerais e tem um teor de sólidos de aproximadamente 25 a 30% de sólidos;
1.4. - Separação da celulose e adensamento da polpa:
- O material centrifugado no item anterior é transportado para um tanque pulmão de recebimento, esse tem a função única e exclusiva de formar um pulmão de abastecimento e transferir por gravidade para uma outra centrífuga;
- A centrífuga é um decanter que irá desaguar a polpa de celulose, nesse momento a polpa adensada ficará com 60 a 70% de sólidos e o material é diretamente transferido por gravidade para big bags;
- A água desaguada é diretamente transferida para o tanque de clarificação junto com a água inicial da centrífuga rotativa;
1.5. - Pré branqueamento das fibras; e
1.6. - Desague e concentração das fibras para aplicação e reuso.
2. - PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por na etapa de diluição e lavagem do lodo primário contaminado, o misturador com hélice ser do tipo Cowles.
3. - PRODUTO, caracterizado por ser obtido através do processo reivindicado em 1 e ter as seguintes características:
Fibra de celulose limpa com:
Alvura Mínima: 80%
Cinzas: Máximo 5%
Teor de umidade: 40%.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| BRBR102016021339-8 | 2016-09-15 | ||
| BR102016021339A BR102016021339A2 (pt) | 2016-09-15 | 2016-09-15 | processo de tratamento e recuperação de lodo primário contaminado com cargas minerais gerado na indústria de celulosee papel e produto assim obtido |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2018049495A1 true WO2018049495A1 (pt) | 2018-03-22 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/BR2017/050122 WO2018049495A1 (pt) | 2016-09-15 | 2017-05-19 | Processo de tratamento e recuperação de lodo primário contaminado com cargas minerais gerado na indústria de celulose e papel e produto assim obtido |
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|---|---|
| BR (1) | BR102016021339A2 (pt) |
| WO (1) | WO2018049495A1 (pt) |
Citations (5)
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- 2016-09-15 BR BR102016021339A patent/BR102016021339A2/pt not_active Application Discontinuation
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2017
- 2017-05-19 WO PCT/BR2017/050122 patent/WO2018049495A1/pt active Application Filing
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| PAN: "YF e colaboradores. Hydrophobic modification of cellulose libres by cationic-modified polyacrylate latex with core-shell structure", CELLULOSE, vol. 20, no. I, February 2013 (2013-02-01), pages 485 - 494, XP055475195 * |
| XI AO: "The effects of polyelectrolyte complexes on dewatering of cellulose suspension", NORDIC PULP & PAPER RESEARCH JOURNAL, vol. 24, no. 2, 2009, pages 148 - 157, XP055475200 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BR102016021339A2 (pt) | 2016-11-29 |
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