NO166008B - Fremgangsmaate for behandling av peroxydblekeavluter. - Google Patents

Description

Det tekniske område

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for behandling av avluter som er blitt anvendt i forbindelse med fremstilling og bleking av høyutbyttemasser og returpapirmasser innen celluloseindustrien. Med høyutbyttemasser menes masser fremstilt med et utbytte over 60%, som for eksempel slipmasse, termomekanisk masse eller kjemimekanisk masse av forskjellige typer. Fremgangsmåten kan også tillempes for behandling av avluter fra tekstilbleking.

Teknikkens stand

Ved peroxydbleking av kjemisk masse anvendes normalt ingen tilsetning av vannglass. Ved peroxydbleking av slipmasse og kjemimekanisk masse anvendes derimot betydelige mengder av vannoppløselige alkalisilikater, for eksempel vannglass, som stabiliseringsmiddel mot peroxydspaltning. Således kan opp til 80 kg vannglass (38-54° Be) pr. tonn masse bli anvendt. Ved avsverting av returpapir og også

ved bleking av tekstiler anvendes likeledes store mengder vannglass.

Efter peroxydbleking i nærvær av store mengder vannglass blir massesuspensjonen som regel avvannet til et tørr-stoffinnhold av 20-60%. Derved dannet filtrat blir normalt ikke tatt vare på, men blir direkte eller via et rensean-legg ført til et avløp i form av en resipient av en eller annen type. Dersom filtratet føres til avløp via et rense-anlegg, blir vanlige forurensninger fraskilt i dette ved sedimentering efter tilsetning av egnede flokkingsmidler.

I en fabrikk som for eksempel produserer 100000 tonn masse pr. år og som forbruker 40 kg vannglass (Na2Si0.j) pr. tonn masse, blir mengden av vannglass forbrukt i løpet av ett år hele 4000 tonn som representerer en høy markedsverdi.

Det er tidligere kjent ved fremstilling av kjemisk masse av siliciumrike råvarer, som bambus og bagasse, ved soda- eller alkalimetoder å befri den dannede svartlut fra kiselsyre ved tilførsel av CC^-holdig gass samtidig som lutens pH senkes til under 10 på mindre enn 30 minutter. Derved blir kiselsyre utfelt, og denne fjernes fra svartluten ved koking (trykkopphetning) efterfulgt av filtrering eller ved inndampning efterfulgt av sedimentering - sentrifugering. En lignende 2-trinnsprosess er også kjent ifølge hvilken svartluten i et første trinn behandles med CC^-gass inntil en viss pH er blitt oppnådd og minst 75%

av kiselsyren er blitt utfelt, hvorefter luten i et annet trinn behandles med kalkmelk inntil ønsket renhet er blitt oppnådd og kalsiumsilikat er blitt fraskilt.

Ved slutten av blekerier er det videre kjent å membranfiltrere avluten før denne tilbakeføres til prosessen, for å fraskille uønskede bestanddeler.

Beskrivelse av oppfinnelsen

Det tekniske problem

Anvendelsen av vannglass som stabiliseringsmiddel med-fører ulemper av teknisk og økonomisk art, som uønskede og ukontrollerbare utfellinger i ledninger og ventiler, hvilke kan forårsake produksjonsstans. Vannglasstilset-ninger medfører videre at det blir umulig å gjenvinne tilsatt natriumhydroxyd ved inndampning og forbrenning av avluten fordi vannglasset derved blir utfelt og danner en uoppløselig slagg, hvilket også er en miljøvernmessig ulempe da det organiske stoff som utløses ved massefrem-stillingen ikke kan forbrennes. Spesielt tydelige er disse ulemper ved fremstilling av høyutbyttemasser av bambus og stråvekster, som halm og esparto.

De kjente metoder for å fraskille siliciumdioxyd kan bare tillempes ved fremstilling av en kjemisk masse ved alkalisk oppslutning av ikke-treholdige råvarer. De har videre vist seg å være meget uøkonomiske fordi de er temmelig tids-, energi- og utstyrskrevende.

Anvendelse av membranfiltrering for fraskillelse av siliciumforbindelser fra vannglassholdige avluter innen celluloseindustrien er ikke mulig da disse forårsaker tilstopping av filtermembranen.

Det er derfor ønskelig å finne frem til en industriell anvendbar metode for i prosessavluter å fraskille og eventuelt gjenvinne oppløselige silikater som skriver seg

fra vannglass.

Løsningen

Ved den foreliggende oppfinnelse løses det ovenfor beskrevne problem, og oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for behandling av avluter fra peroxydbleking av høyutbytte-masser og returpapirmasser, hvor vannglass er blitt anvendt som stabiliseringsmiddel for peroxydet under blekeprosessen, og fremgangsmåten er særpreget ved at oppløselige silikater som foreligger i avlutene og som skriver seg fra det til-førte vannglass, utfelles ved tilsetning av en uorganisk forbindelse som inneholder et flerverdig kation og/eller et organisk flokkingsmiddel, samtidig som avlutens pH reguleres til en verdi mellom 3,5 og 7,5, fortrinnsvis mellom 4,0 og 6,0, at den erholdte silikatutfelling bringes til å sedimentere, at det derved erholdte sediment fraskilles og tas vare på, og at den for silikat befridde avlut tilbakeføres til prosessen.

Det har vist seg å være spesielt gunstig å utfelle silikater som forekommer i avlutene, ved tilsetning av en aluminiumforbindelse, som aluminiumsulfat eller alun. Jern-og kalsiumforbindelser er andre egnede uorganiske forurensninger som inneholder flerverdige kationer og som også gir godt sedimenterte og lett fraskillbare utfellinger med de silikater som foreligger i de angjeldende avluter. Frem-for alt har da ferriklorid eller ferrisulfat henholdsvis kalsiumhydroxyd eller kalsiumoxyd vist seg å være egnede.

I enkelte tilfeller har det videre vist seg fordelaktig å kombinere det kationiske, uorganiske utfellings-kjemikalie med et organisk flokkingsmiddel i form av en høymolekylær polyelektrolytt, fortrinnsvis et polyacrylamid. Et organisk flokkingsmiddel kan også i enkelte tilfeller anvendes alene og derved gi en fullt ut tilfreds-stillende utflokking og utfelling av silikatene.

Ved utfelling av silikater ved hjelp av de ovennevnte kjemikalier og flokkingsmidler er det i samtlige tilfeller av viktighet at avlutens pH reguleres til mellom 3,5 og 7,5, fortrinnsvis til mellom 4 og 6, dersom det er behov for dette, dvs. dersom avlutens pH ligger utenfor det angitte intervall. For pH-justering . kan med fordel svovelsyre, natriumhydroxyd ellér natriumcarbonat anvendes.

Silikatutfellingen som er blitt dannet efter tilset-ningen av utfellings- og/eller flokkingsmiddel, blir efter at den er blitt bragt til å sedimentere overført til en anordning for oppkonsentrering, for eksempel en sentrifuge eller en båndpresse som er forsynt med dobbeltvire. Tørking av den oppkonsentrerte utfelling blir siden med fordel ut-ført i en sprøytetørke eller skovltørke av den type som lages av Goudsche Machinefabriek B.V., Holland, og som inneholder to samvirkende dampoppvarmede skruer som er forsynt med kileformige skovler. Det har da vist seg å være spesielt fordelaktig å utføre tørkingen slik at et tørr-stoffinnhold av minst 70 vekt% fås i det produkt som i hvert spesielt tilfelle oppnås. Dersom dette skulle være ønskelig, kan den tørkede utfelling også opphetes (røstes) slik at eventuelt inngående, samtidig utfelt organisk materiale blir destruert.

Det har også vist seg å være spesielt fordelaktig å videreforedle den sedimenterte silikatutfelling for at denne skal få visse ønskelige egenskaper. Således kan silikatutfellingen bibringes økede flammebeskyttende egenskaper ved tilsetning av en uorganisk bor- eller fosfor-bindelse, fortrinnsvis borax eller kaliumdihydrogenfosfat. Den derved erholdte blanding blir siden utsatt for oppkonsentrering og tørking på en eller annen av de ovenfor beskrevne måter. Alternativt kan ved videreforedlingen av silikatutfellingen uorganiske ammonium- eller halogenfor-bindelser tilsettes, beroende på hvorledes og for hvilket formål det erholdte produkt skal utnyttes.

Det har vist seg å være spesielt fordelaktig at silikatutfellingen som er blitt videreforedlet ved tilsetning av en bor- eller fosforforbindelse, blandes inn i en cellulosemassesuspensjon, og at den erholdte blanding blir avvannet og tørket. Derved fås et flammeresistent cellulosemateriale som er anvendbart for spesielle formål.

Fordeler

Ved behandling ifølge oppfinnelsen av avluter som inneholder vannglass, oppnås flere fordeler. Således muliggjør tillempning av oppfinnelsen gjenvinning av brennbart, organisk stoff og kjemikalier og inndampning og forbrenning av avluter uten at noen slaggdannelse av utfelte silikatfor-bindelser oppstår.

Oppfinnelsen gjør det også mulig å membranfiltrere silikatholdig blekeavlut fra et peroxydbleketrinn for å fraskille ekstraktivstoffer fra biekeavluten uten at filtermembranen derved blir tilstoppet av silikatutfellinger. Videre blir tilbakeføring av renset blekeavlut til blekeriet eller til et annet sted i prosessen mulig. Det er en ytter-ligere fordel at utslippet av miljøforstyrrende stoffer minsker på grunn av fjernelsen av ekstraktivstoffene.

Tilsvarende fordeler fås også ved behandling ifølge oppfinnelsen av avluter fra fremstilling og bleking av returpapirmasser.

Beskrivelse av tegningen

Tegningen viser et flytskjema for et forsøksanlegg

for behandling ifølge oppfinnelsen av avlut.

Den beste utførelsesform

Oppfinnelsen vil bli nærmere belyst i de nedenstående eksempler som representerer foretrukne utførelsesformer av den foreliggende fremgangsmåte.

Eksempel 1

Fra en fabrikk for fremstilling av peroxydbleket slipmasse ble varm avlut med en temperatur av 6 0°C tatt ut fra bleketrinnet. Den uttatte blekeavlut hadde følgende egenskaper :

Tre prøver, hver på én liter, ble tatt av den angjeldende blekeavlut og ble betegnet henholdsvis A, B og C.

2,0 g aluminiumsulfat (A12(S04>3) ble tilsatt til prøven A, og til prøven B ble foruten 2,0 g aluminiumsulfat også svovelsyre tilsatt inntil en pH av 4,5 ble oppnådd. Likeledes ble 2,0 g aluminiumsulfat tilsatt til prøven C og dessuten, efter regulering av dens pH til 4,5, 0,25 g kaliumdihydrogenfosfat (KH2P04) som flammebeskyttelses-middel. Ved forsiktig omrøring av prøven ble i samtlige en flokkeaktig utfelling erholdt som sedimenterte forholds-vis hurtig mot oppbevaringskarenes bunner. Temperaturen i karene ble målt til 57°C. Efter noen timers sedimentering ble den væske som befant seg over sedimentet avsugd slik at bare en utfelling var igjen på karenes bunn. COD ble bestemt for de avsugde væsker, og følgende verdier ble erholdt:

Sammenlignet med ubehandlet blekeavlut ble i de forskjellige prøver en kraftig reduksjon av mengden av oxygen-forbrukende stoffer oppnådd. Det fremgår at prøvenes COD var blitt redusert med gjennomsnittlig 39,5%. Dette er en overraskende positiv virkning som bemerkelsesverdig nok ble oppnådd ved en fremgangsmåte for gjenvinning av vannglass fra blekeavluten. Det er følgelig helt klart at i dette tilfelle fulgte organiske stoffer med ved utfellingen av silikatene, hvilket positivt påvirket rensningsgraden for den behandlede blekeavlut.

Sedimentene fra prøvene A og B ble derefter inndampet og tørket til vannfri tilstand. Sedimentet fra prøven C ble derimot blandet med ubleket slipmasse ved en massekon-sentrasjon av 6%. Efter innblandingen ble massesuspensjonen fortykket til et tørrstoffinnhold av 42%, hvorefter den fortykkede masse ble tørket til et tørrstoffinnhold av 94%. Ved tørkingen av sedimentene fra prøvene A og B ble 1

et pulverlignende produkt erholdt som besto av små krystal-ler, og produktmengden som ble erholdt fra hver prøve, ble bestemt ved veining. Resultatene var som følger:

Prøve A: 2,8 g krystallpulver

Prøve B: 3,1 g krystallpulver

Hvis innholdet av vannglass som foreligger i blekeavluten og mengden av kjemikalier (aluminiumsulfat) som ble tilsatt til de respektive prøver A og B summeres, fås en teoretisk samlet mengde for hver prøve på 2,6 g. De ut-vundne mengder er følgelig i begge tilfeller større enn de teoretiske, og dette beror antagelig på at krystallpulveret inneholder medfelt organisk stoff. Dette bekreftes også av den ovenfor påviste reduksjon av det kjemiske oxygenfor-bruk for de rensede blekeavlutprøver.

Massen som var blitt impregnert med sedimentet fra prøven C, ble undersøkt for å fastslå dens flammebestandig-het. Til tross for gjentatte forsøk var det ikke mulig å få massen til å fatte ild. Ved tilsvarende forsøk med uimpregnert masse fattet denne umiddelbart ild.

Eksempel 2

Ved de forsøk som er beskrevet i dette eksempel, ble et forsøksanlegg med et flytskjema ifølge tegningen anvendt for å behandle blekeavlut med sikte på å gjenvinne tilsatt vannglass. Forsøksanlegget var installert i en fabrikk som fremstilte peroxydbleket slipmasse.

Massesuspensjonen som i fabrikken ble erholdt efter blekingen, ble presset til et tørrstoffinnhold av 40%, og en del av den avpressede blekeavlut ble overført til for-søksanlegget via en ledning 1 og der til en tank 2 i hvilken hver liter avlut ble blandet med 2,5 g aluminiumsulfat som ble tilført via en ledning 3. For å regulere avlutens pH til 4,5 ble svovelsyre tilført via en ledning 4. Avluten ble effektivt blandet med de tilførte kjemikalier ved hjelp av en omrører 5 som var installert på den side 6 av tanken hvor blekeavluten ble tilført. På tankens motsatte side 7 befant en utmatningsskrue 8 seg som var anordnet langs

bunnen og som kontinuerlig overførte utfelling som ble

dannet i tanken og sedimentert på bunnen, til en ledning 9. Klaret blekeavlut ble via en ledning 10 som var installert oventil i tanken, overført til et avløp 11. Den erholdte klarede blekeavlut i ledningen 10 kan om ønsket tilbake-føres til massefabrikken. Tilbakeføringen skjer da med fordel via et membranfilter fordi risikoen for tilstopping av filtermembranen er blitt eliminert ved fjernelsen av silikat fra avluten.

En del av den sedimenterte utfelling som ble utmatet via ledningen 9, ble ført videre gjennom en ledning 12 til en sentrifuge 13 samtidig som en annen del av utfellingen via en ledning 14 ble overført til en tank 15. Sediment som var blitt oppkonsentrert i sentrifugen 13, ble overført til en sprøytetørker 16 hvori alt vann ble fordampet slik at et fullstendig tørt produkt ble oppnådd.

Til den del av utfellingen som ble overført til tanken 15 ble 0,3 g kaliumdihydrogenfosfat tilsatt pr. liter utfelling, og dette ble tilført via en ledning 17. Dessuten ble til den nevnte tank en massesuspensjon via en ledning 18 tilført i en slik mengde at innholdet av kjemikalier (utfelling pluss KU^ PO^) pr. tonn masse ble 60 kg. Den på denne måte erholdte massesuspensjon som var blandet med kjemikalier, ble via en ledning 19 overført til en skrue-presse 20 hvori den ble avvannet fra en massekonsistens av 6% til en konsistens av 45%. Den avvannede masse ble derefter via en ledning 21 overført til en flashtørker 22

hvori den ble utsatt for tørking inntil et tørrstoffinnhold av 92%. Filtratet fra skruepressen 20 ble via en ledning 23 overført til et avløp 24. En analyse av filtratet tilkjenne-ga at dette bare inneholdt spor av silikat.

En analyse av siliciuminnholdet i den klarede blekeavlut som ble erholdt i ledningen 10, viste at bare spor av silikat fantes i denne avlut. Ved prøvning av massen fra flashtørkeren 22 kunne det videre fastslås at denne masse var fullstendig flammebestandig. En slik masse kan for eksempel med fordel anvendes for isolasjonsformål. Det finnes mange anvendelsesområder for produktene som er blitt gjenvunnet ved hjelp av den foreliggende oppfinnelse, og det tørkede silikatsediment kan for eksempel anvendes som fyllstoff ved fremstilling av kartong og papir eller som tilsetningsmiddel innen sement- og betongindustrien.

Eksempel 3

Ved de forsøk som er beskrevet i dette eksempel ble

et forsøksanlegg som var blitt komplettert med et membranfilteranlegg og hadde et flytskjema ifølge tegningen, anvendt for gjenvinning av vannglass fra blekeriet. For-søksanlegget var blitt installert i en fabrikk som fremstilte peroxydbleket kjemimekanisk masse.

Massesuspensjonen som ble erholdt i fabrikken efter blekingen, ble presset til et tørrstoffinnhold av 40%, og den derved erholdte blekeavlut ble via ledningen 1 overført til forsøksanlegget. Blekeavluten som kom inn i anlegget via ledningen 1, ble overført til tanken 2 i hvilken hver liter avlut ble blandet med 2,5galuminiumsulfat som ble tilført via ledningen 3. Svovelsyre ble via ledningen 4 tilført for å regulere avlutens pH til 4,5. Avluten ble effektivt blandet med de tilførte kjemikalier ved hjelp av omrøreren 5 som var installert på den side 6 av tanken hvor blekeavluten ble tilført. På tankens motsatte side 7 befant en utmatningsskrue 8 seg som var plassert langs bunnen og som kontinuerlig overførte utfelling som var blitt dannet i tanken og sedimentert mot bunnen, til ledningen 9. Be-handlet, klaret blekeavlut som ved sedimentering var blitt skilt fra utfelling, ble via ledningen 10 som var installert oventil i tanken, og videre via en nytilført ledning 25 overført til et membranfilteranlegg 26. I dette ble over-skudd av ekstraktivstoffer fraskilt som ved forsøket via en ledning' 27 ble overført til avløpet 11. Ved kontinuerlig drift er det gunstig å utnytte ekstraktivstoffene som brensel fordi dette stoff har en brenselverdi på høyde med vanlig brenselolje. Blekeavluten som var blitt befridd

fra silikat og ekstraktivstoffer, ble via en ledning 28 tilbakeført til massefabrikken. I denne kan den peroxyd-holdige blekeavlut som bare inneholder spor av silikat, utnyttes for eksempel for vasking av massen efter at massen

er blitt silt eller for vasking av bleket masse.

Den sedimenterte utfelling som var blitt utmatet via ledningen 9, ble via ledningen 12 overført til sentrifugen 13. Sediment som var blitt oppkonsentrert i sentrifugen 13, ble overført til .viftetørkeren 16 hvori alt vann ble fordampet slik at et fullstendig tørt produkt ble erholdt.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte for behandling av avluter fra peroxydbleking av høyutbyttemasser og returpapirmasser, hvor vann-

glass er blitt anvendt som stabiliseringsmiddel for peroxydet under blekeprosessen,karakterisert ved at oppløselige silikater som foreligger i avlutene og som skriver seg fra det til-førte vannglass, utfelles ved tilsetning av en uorganisk forbindelse som inneholder et flerverdig kation og/eller et organisk flokkingsmiddel samtidig som avlutens pH bringes til en verdi mellom 3,5 og 7,5, fortrinnsvis mellom 4,0 og 6,0, at den erholdte silikatutfelling bringes til å sedimentere, at det derved erholdte sediment fraskilles og tas vare på, og at avluten som er blitt befridd for silikat tilbakeføres til prosessen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at det som den uorganiske forbindelse som inneholder flerverdig kation tilsettes en aluminiumforbindelse, som aluminiumsulfat, eller et dobbelt-salt av aluminium, som alun.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at det som den uorganiske forbindelse som inneholder flerverdig kation tilsettes en jernforbindelse, som ferriklorid eller ferrisulfat.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det som den uorganiske forbindelse som inneholder flerverdig kation tilsettes en kalsiumforbindelse, som kalsiumhydroxyd eller kalsiumoxyd.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det som det organiske flokkingsmiddel tilsettes en høymolekylær polyelektrolytt, fortrinnsvis et polyacrylamid.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at ved videreforedling av den sedimenterte silikatutfelling tilsettes en uorganisk bor- eller fosforforbindelse, fortrinnsvis borax eller kaliumdihydrogenfosfat, hvorpå den erholdte blanding blir oppkonsentrert og tørket.