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KR100698605B1 - 셀룰로오스 펄프 및 칼륨 함유 비료 제조방법 - Google Patents

셀룰로오스 펄프 및 칼륨 함유 비료 제조방법 Download PDF

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KR100698605B1
KR100698605B1 KR1020017012683A KR20017012683A KR100698605B1 KR 100698605 B1 KR100698605 B1 KR 100698605B1 KR 1020017012683 A KR1020017012683 A KR 1020017012683A KR 20017012683 A KR20017012683 A KR 20017012683A KR 100698605 B1 KR100698605 B1 KR 100698605B1
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Abstract

본 발명은 차단된 사이클의 쿠킹 화학물 및 공정수를 이용한, 셀룰로오스 및 비료 부산물 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법에서, 펄프는 표백 화학물로서 칼륨 히드록시드를 최소 부분적으로 사용하여 표백된다. 따라서, 칼륨이 풍부한 표백 농축물이 상기 표백 여과물로부터 획득되며, 이러한 표백 농축물은 칼륨 비료로 사용되기위해 리그닌 연소로부터 획득된 애쉬 및 부산물로서 펄프 제조로부터 회수된 다른 유기물과 혼합된다. 상기 표백 농축물은 또한 그것만으로 칼륨 비료로 사용될 수 있다. 또한 본 발명은 이러한 방법으로 획득된 칼륨 비료에 관한 것이다.
셀룰로오스, 펄프, 표백, 칼륨 비료, 애쉬

Description

셀룰로오스 펄프 및 칼륨 함유 비료 제조방법{PROCESS FOR PRODUCING CELLULOSE PULP AND FERTILISER CONTAINING POTASSIUM}
본 발명은 셀룰로오스 제조에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 공정수(process waters)가 완전히 재순환되며 그리고 쿠킹(cooking) 및 표백 화학물이 상업 제품으로서 재활용되거나 이용될 수 있는 셀룰로오스 제조방법에 관한 것이다. 또한 부산물로서 펄프제조시 얻어지는 리그닌 및 다른 유기 물질이 이용될 수 있다. 또한 본 발명은 상기 방법으로부터 획득된 부산물에 관한 것으로, 특히 칼륨 비료(potash fertilizer)로서 유용한 부산물에 관한것이다. 본 발명은 나아가 비료 제조에 관한 것이다.
셀룰로오스 공정의 화학물 및 공정수의 완전한 순환은 아직까지 성공하지못하였다. 그 이유는 경제적 및 기술적인 문제이다. 다수의 일부 용액들이 사용되지만, 아직까지 펄프 밀 표백수는 예를들어, 물 시스템으로 이동되기전에 활성 슬러지 공정에 의해 반드시 별도로 처리되어야한다.
경제적인 물 사용은 특히 알칼린 스트로-펄프 공정에서 어려우며, 그 이유는 설비의 실리콘 화합물이 화학물의 회수를 복잡하게하며 큰 환경문제를 야기시키기때문이다.
핀란드 특허 960275에는 포름산에 기초한 펄프 제조방법이 개시되어 있으며, 이는 차단된 화학물 및 물 사이클이 이행된다. 포름산은 쿠킹 화학물로서 사용되며 그리고 펄프는 알칼린 퍼옥시드 공정에 의해 표백된다(NaOH가 알칼리로서 사용된다). 영양분은 분말 플랜트 애쉬(ashes)로서 회수되며 그리고 실리케이트 화합물은 소디움 실리케이트로서 표백수로부터 분리되며, 이는 화학 산업에서 유용한 생성물이다. 그러나, 소디움 실리케이트의 시장은 한정된다.
칼륨은 비료의 기초 영양분중의 하나이다. 식물은 여러가지 이유로 칼륨을 필요로한다. 칼륨은 예를들어, 식물의 물 질서(water economy)를 조절함으로써, 광합성에 필요한 다른 물질을 운반하고 단백질 생성에 참여함으로써 그리고 효소 활성인자로 작용함으로서 많은 작용에서 관여한다.
비료화 목적으로서 펄프 제조로부터 얻어진 부산물의 활용은 예를들어, 다수에 의해 제안되어왔다. Conversion of Technical Lignins into Slow-release Nitrogenous Fertilizer by Ammoxidation in Liquid Phase, Bioresource Technology 49(Meier D 등, 1994), 121-128에는 서서히-방출되는 비료에서 목재 공정 산업 부산물로 얻어지는 잔류 리그닌의 활용이 기술되어 있다.
또한 칼륨-기초 펄프 공정에 사용되는 칼륨 화합물이 회수되고 비료로 이용되는 것이 제안되어왔다. 예를들어, Potassium-based Pulping of Wheat Straw, TAPPI Pulping Conference(Wong, A 등, 1989), p.477-479에는 칼륨-기초 술피트 쿠킹 공정이 기술되어 있으며, 이는 농업 폐기물에 적용될 수 있다. 또한 상기에는 사용된 용액이 경작가능한 토지의 유기물을 함유하는 칼륨-황 비료로서 액상형태로 직접 사용되는 것이 제안되어있다. 액체로 사용되는 영양분의 상당한 양은 식물에 의해 사용되지않지만, 상기 영양분은 쉽게 지면으로부터 걸러지며 그리고 지표수로 이용된다. 또한, 쿠킹 용액의 에너지 값은 상기 쿠킹 용액과 함께 리그닌 및 다른 유기 물질을 지면으로 운반함으로써 소실된다. 나아가, 상기 공정의 결점은 저조한 이용성이다. 상기 비료는 계절적으로 사용되기때문에, 희석된 액체 비료의 저장이 어렵다.
What should be done between Forestry and Agriculture? A Need for Research and Development on Kenaf as a new Model, TAPPI Pulping Conference (Sameshima, K. & Ohtani, Y.1995), p.273-276에는 만일 알칼린 과산화수소 펄핑이 KOH를 사용하여 수행되면, 형성된 폐기물은 칼륨 비료로 사용될 수 있으며 그리고 암모늄 옥살레이트는 질소 비료로 사용될 수 있다는 것이 제안되어 있다. 상기에는 칼륨 비료내에 폐기물 처리의 보다 특정한 기재는 되어있지않다.
그러나, 종래기술에는 펄핑에 사용되는 모든 쿠킹 화학물이 재생성되고 그리고 부산물로서 형성된 폐기물이 에너지 생성 또는 비료로 효과적으로 이용되며 동시에 표백 화학물이 이용되고 그 표백수가 재순환되는 공정이 기술되어 있지않다.
본 발명은 알칼린 펄프 표백에 사용되는 소디움 히드록시드가 최소 부분적으로 칼륨 히드록시드로 대체되며, 이에 의해 칼륨이 풍부한 표백수 농축물 이 표백수 처리로부터 획득되는 아이디어에 기초한다. 그 다음 이러한 농축물은 칼륨 비료에 대한 원료로 사용되기위해, 부산물로서 펄프 제조로부터 회수된 리그닌 및 다른 유기물의 연소로부터 획득된 애쉬와 혼합된다. 또한 상기 표백수 농축물은 칼륨 비료에 대한 원료로서 사용될 수 있다.
본 발명의 방법에서, 쿠킹도중에 용해된 유기 화합물은 밀 분말 플랜트에서 에너지 생성(리그닌의 연소)에 사용되며, 분말 플랜트 애쉬 및 표백 화학물은 비료 제조에 사용된다. 또한 표백수는 완전히 재순환된다.
본 발명은 차단된 사이클의 쿠킹 화학물 및 공정수를 이용함으로써 셀룰로오스 및 비료 부산물을 제조하는 방법에 관한 것으로, 본 방법은
(1) 셀룰로오스 쿠킹, 세척 및 알칼린 단계를 포함하는 표백,
(2) 쿠킹 화학물 및 세척수 뿐만아니라 펄프 제조시 부산물로 형성된 리그닌 및 다른 유기물의 회수,
(3) 회수된 쿠킹 화학물 및 공정수의 재순환, 및
(4) 회수된 리그닌 및 부산물로서 펄프 제조로부터 다른 유기물의 연소
를 포함한다.
상기 방법은
(i) 표백에서 알칼리로서 칼륨 히드록시드를 최소 부분적으로 사용하는 것,
(ii) 사용된 표백 용액을 수성 분획물 및 칼륨-함유 표백 농축물로 분리하는 것,
(iii) 상기 수성 분획물을 표백으로 되돌리는 것 및
(iv) 상기 칼륨-함유 표백 농축물을 칼륨 비료에 대한 원료로 사용되도록 회 수하는 것으로 특징된다.
본 발명의 택일적인 구체화로, 단계 (iv)에서 칼륨-함유 표백 농축물은 칼륨 비료에 대한 원료로 사용되기위해 부산물로서 펄프 제조로부터 회수된 리그닌 및 가능한한 다른 유기물의 연소로부터 획득된 애쉬와 혼합된다.
본 발명의 방법은 본질적으로 알려진 쿠킹, 세척 및 표백 단계를 포함한다. 알칼린 단계를 포함하는 표백 서열이 본 방법에 사용된다. 쿠킹 화학물 및 세척수는 알려진 방법으로 회수되며 이들은 상기 쿠킹 및 세척 단계로 재순환된다. 또한 다른 유기 물질을 함유할 수 있으며 상기 쿠킹 및 세척 단계로부터 회수되는 리그닌 분획물은 펄프 밀의 바이오파워(biopower) 플랜트로 이동되어 연소된다. 예를들어, 스트로 스크리닝과 같이 셀룰로오스 원료 물질의 전처리로부터 얻어진 유기 폐기물은 또한 전형적으로 상기 바이오파워 플랜트로 이동된다. 상기 바이오파워 플랜트는 전형적으로 상기 공정에서 스팀으로 활용되는 에너지 및 애쉬 분획물을 생성한다. 본 발명의 방법에서, 상기 애쉬는 비료 제조에 이용된다.
알칼린 단계를 포함하는 표백 서열이 본 발명의 방법에 사용된다. 상기 표백은 전형적으로 알칼린 과산화수소 표백이다. 퍼옥시드 단계전에, 상기 표백 서열은 부가적으로 산소 단계, 오존 단계(pH=1.5-3) 또는 과산화아세트산 단계(pH=1.5-7)를 포함할 수 있다.
본 발명의 방법은 표백하는 알칼린 단계에서 일반적으로 사용되는 소디움 히드록시드를 전체적으로 또는 부분적으로 칼륨 히드록시드로 대체하는 것으로 특징된다(단계 i). 칼륨 히드록시드는 또한 표백전에 pH를 증가시키는데 사용될 수 있 다. pH를 상승시키기위해 또는 표백 화학물로서 소디움 히드록시드 대신 칼륨 히드록시가 사용되는 경우, 식물이 필요로하는 많은 칼륨 영양분을 함유하는 칼륨-함유 농축물이 그 표백 용액의 분획으로부터 획득된다.
칼륨 히드록시드외에, 다른 칼륨 화합물이 또한 사용될 수 있다.
그러나, 예를들어, 당 식물(sugar plants)에 사용되는 비료를 제공하려하는 경우, 소디움은 적적한 비율로 사용되는 경우 당 수율을 향상시키기때문에 부분적으로 소디움 히드록시드를 사용하는 것이 적절하다. 적절한 칼륨/소디움 비율은 3:1이다. 소디움은 또한 음식 소화에 우호적인 영향을 갖는다.
칼륨이외에, 또한 마그네슘 화합물이 표백에 사용될 수 있으며, 그 이유는 마그네슘 화합물 역시 비료로 사용되는 경우 영양 가치를 갖기때문이다. 마그네슘은 클로로필을 형성하는 물질이며 이는 작물의 양에 영향을 준다. 이것은 또한 많은 효소의 활성인자로 작용한다.
펄프 표백에서 마그네슘을 사용하는 가장 일반적인 방법은 안정화제로 마그네슘 슬페이트를 사용하는 것이다. 또한 마그네슘은 표백전에 산성 펄프의 pH를 Mg(OH)2로 증가시키기위해 사용될 수 있다. 동시에 이것은 산소-기초 표백 단계에서 과산화수소 및 과산화아세트산 표백과 같이 안정화제로 작용한다.
칼륨 및 마그네슘 화합물이외에, 또한 예를 들어, NO2가 표백의 활성인자로 사용될 수 있으며, 이에 따라 비료의 영양 가치는 질소와 관련하여 증가한다.
본 발명의 방법은 또한 단계 표백후 사용된 표백 용액을 수성 분획 및 칼륨- 함유 표백 농축물로 분리하는 것으로 특징된다. 상기 분리는 전형적으로 일차 여과에 의해 수행된 다음 전형적으로 진공 증발에 의해 증발된다. 증발은 하나 또는 그 이상의 단계를 가질 수 있다. 그 증발물의 pH는 전형적으로 7-13, 바람직하게 9-11이다.
표백 여과물의 농출물에서, 실리콘 함량은 최대 건조 물질 함량이 실리콘 함량에 따라 결정된다는 점에서 제한 인자로 작용한다. 보통 상기 농축물내에 실리콘 함량이 1-1.5%범위로 증가하는 경우 문제가 발생한다. 그러나, 산성 쿠킹 조건은 펄프로부터 금속 화합물을 제거하고 그리고 상기 표백은 실리콘이 용해가능한 형태인 영역에서 알칼린 조건으로 유지되기때문에 저조하게 용해가능한 실리케이트 화합물은 표백에서 형성되지 않는다. 이는 일반 알칼린 산소-기초 표백 시스템에서 발생한다. 온도가 상승하는 경우, 실리콘의 용해도는 향상되고 점도는 낮아진다. 다음 단계(iv)에서, 즉 슬러지가 냉각되고 애쉬와 혼합되는 경우, 과립상태로 이용될 수 있는 결정화가 일어난다.
필요한 경우, 증발 농축물내의 물의 양은 예를 들어, pH를 감소시킴으로써 감소될 수 있지만, 여전히 실리케이트가 침전되고 칼륨과 같은 원하는 영양분은 상기 실리케이트 침전물내에 잔존한다. 따라서, 재순환되는 보다 많은 물이 얻어지며 비료 제조에 이용되는 상기 농축물의 물함량은 감소된다. 실리케이트 침전은 전형적으로 예를들어, 포름산 또는 이산화탄소와 같은 산을 첨가함으로써 pH를 8로 조절함으로써 수행되며, 이에따라 실리콘 및 이를 갖는 모든 다른 유용한 영양분들이 거의 완전히 침전된다. 상기 침전물은 예를들어, 원심분리에 의해 분리된다. 따라 서, 침전물(원심분리 케이크)이 획득되며, 이는 비료 제조에 대한 본 발명에 따라 사용된다.
더이상 실리콘을 함유하지않는 원심분리 상층물은 다른 증발 단계(다단계 증발)가 이루어질 수 있으며, 여기서 농축은 보다 높은 건조 물질 함유물을 사용하여 이루어질 수 있다. 따라서, 보다 많은 칼륨 및 다른 영양분들이 비료에 대한 농축물로부터 얻어진다.
따라서, 증발 단계의 수는 원료 물질내 실리콘의 양에 따라 주로 결정된다. 실리콘 함량이 낮은 경우, 일 농축 단계(일 증발)가 충분하며, 이와 반대로 실리콘 함량이 높은 경우, 보다 많은 농축 단계가 필요하다.
건조 물질 함량이 전형적으로 5-50%인 표백 농축물이 획득된다. 건조 물질 함량은 사용된 원료 물질 및 농축 단계의 수에 따라 달라진다.
수성 분획물, 즉 상기 여과에서 분리된 물 및 단계 (ii)에서 획득된 증발물은 표백된 펄프(단계 iii)의 세척으로 회수된다.
본 발명의 방법의 단계(iv)에서, 상기 칼륨-함유 표백 농축물은 칼륨 비료용 원료로 사용되기위해 회수된다.
본 발명의 방법의 택일적인 구체화의 단계(iv)에서, 이러한 방법으로 획득된 상기 칼륨-함유 표백 농축물은 리그닌 및 다른 유기물의 연소로부터 획득된 애쉬와 혼합된다. 따라서, 칼륨, 마그네슘 및 이외 이러한 영양분들은 리그닌 및 다른 유기물의 연소로부터 획득된 애쉬와 함께 비료로서 이용될 수 있다.
상기 애쉬 분획물은 상기 쿠킹 용액에 대한 쿠킹 도중 및 또한 (리그닌-헤미 셀룰로오스 분획에 대한)유기물에 대한 쿠킹 화학물로 작용하는 포름산의 회수도중에 분리되는 영양분들(K, Ca, P, Mg, Fe 및 이외 산-용해가능한 성분들)을 함유한다. 이러한 리그닌-헤미셀룰로오스 분획을 연소하는 경우, 영양분은 그 파워 플랜트(power plant)의 애쉬내에 잔존한다. 상기 애쉬는 또한 스트로 스크리닝(straw screenings)과 같은 셀룰로오스 원료 물질의 연소로부터 획득된 애쉬 성분을 함유할 수 있다.
다른 에너지 제조시 형서되는 바이오-기초 애쉬가 또한 본 방법에 이용될 수 있다. 이러한 종류의 애쉬는 예를들어 부가적인 에너지를 생성하는 통상적인 펄프 밀 플랜트로부터 유도될 수 있으며, 이러한 플랜트에서 나무의 껍질 및 이에 상응하는 폐기물들은 예를 들어 소각된다.
최종 칼륨 비료 제품은 단계(iv)로부터 획득된 칼륨-함유 표백 농축물 또는 택일적으로, 리그닌 및 부산물로서 셀룰로오스 제조에서 회수되는 다른 유기물의 연소로부터 얻어진 애쉬를 함유하는 조성물이 고형으로 되도록 제조된다. 이는 예를들어, 과립화 또는 건조에 의해 수행될 수 있다.
상기 애쉬의 금속 화합물은 상기 표백 농축물의 잔존 리그닌 및 헤미셀룰로오스와 함께 표백 농축물내에 실리케이트 화합물을 침전시키며, 이들은 쉽게 비료용으로 과립화될 수 있는 조성물을 형성한다. 상기 실리케이트 및 리그닌은 모두 결합제로 작용한다.
따라서, 본 발명은 또한 칼륨 비료 제조 방법에 관한 것으로, 본 방법은 리그닌 및 부산물로서 펄프 제조에서 회수된 다른 유기물의 연소로부터 얻어지는 애 쉬와 함께 펄프 표백 여과물로부터 얻어진 칼륨-함유 표백 농축물을 혼합하고 그 혼합물을 고형으로 형성하는 것으로 특징된다. 택일적으로, 상기 펄프 표백 여과물로부터 얻어진 표백 농축물은 이와 같은 고형으로 될 수 있다. 이는 예를들어, 과립화 또는 건조에 의해 수행될 수 있다.
본 발명은 또한 이러한 방법으로 제조된 칼륨 비료에 관한 것이다.
본 발명의 새로운 칼륨 비료는 알칼린이며 토양의 pH를 증가시켜 따라서 토양으로부터 식물이 영양분의 취득 가능성을 향상시킨다. 또한 본 발명의 비료는 리그닌 및 헤미셀룰로오스 그리고 미세하고 버리는 것(rejects)을 포함한다. 이들은 미생물의 영양분을 위한 토양에 필요한 유기물로 된다.
스트로펄프(strawpulp) 제조에서, 본 발명의 방법의 수단에 의해 스트로와 함께 펄프 밀에 들어오는 영양분들은 활용하기위해 수집될 수 있으며 그 비료의 영양 가치는 표백에 사용되는 화학물에 의해 향상된다. 전체 설비는 가능한한 방출이 거의 없이 사용될 수 있기때문에 상기 방법은 자연을 보호한다. 셀룰로오스, 에너지, 화학물(예, 아세트산) 및 비료는 농업 잔류물로부터 제조된다.
예기치않게, 본 발명에 따라 알칼린 표백에만 사용되는 칼륨 화합물은 셀룰로오스 제조에 상응하는 경작 요구에 충분하며 그리고 나아가 클로린이 없는 비료가 상기 요구를 대체하는데 사용될 수 있다는 것이 관찰되었다. 입자화된 비료는 보다 친환경적이며 그리고 예를들어, 펄프 밀 소모 용액을 함유하는 칼륨은 지표로 이동되어야 하는 것과 같이 Wong 등의 방법에 비하여 비료 수송 비용을 절약한다. 또한, 본 발명의 방법의 차단된 표백수 사이클은 공정수의 소비를 절약한다. 또한 에너지 경제성에서 본 발명의 방법은 리그닌이 에너지로서 이용될 수 있으며 칼륨의 화학적 비용이 낮기때문에 유리하다.
최상의 경우로서, 본 발명의 방법으로부터 획득된 칼륨 비료는 칼륨 약 40%(K2O로 표기)를 함유한다. 상기 칼륨 비료의 K2O 함량은 전형적으로 5-40%이다. 상기 표백의 차단된 물 사이클없는 경우, 파워 플랜트 애쉬의 칼륨 함량은 단지 약 5%이다. 예를 들어, 50000t/a 펄프 밀은 칼륨 비료 7000t/a를 생성한다. 이는 70000헥타르에 필요한 칼륨 비료에 상응하는 것이다. 이러한 면적으로부터, 밀짚 280000t/a 및 펄프 100000t/a가 획득된다.
토양에 필요한 영양분에 따라, 상기 비료는 예를들어, 비료의 과립물에 또는 실리케이트 침전물에 인 및 질소 화합물을 첨가함으로써 향상될 수 있다. 이는 예를들어, 질산, 인산, 암모늄 화합물 및/또는 이들의 염을 사용함으로써 수행될 수 있다.
본 발명의 방법은 특히 포름산에 기초한 펄프 제조 공정에 적용될 수 있으며, 이 공정에서 초본 식물 및 이에 상응하는 비-목재(non-wood) 섬유 공급원이 원료로 사용된다. 가장 중요한 섬유 공급원은 짚, 전형적으로 옥수수 짚(밀짚, 호밀, 오트(oats), 보리, 쌀), 예를들어, 에스파토 그래스(esparto grass), 사바이 그래스 및 레몬 그래스와 같은 풀, 파피루스, 보통 갈대, 사탕수수 또는 비가스와 같은 갈대 및 대나무, 예를들어, 섬유 플랙스 또는 시드 플랙스의 줄기와 같은 인피 섬유, 양마, 황마 및 대마, 예를 들어, 마닐라 대마 및 사이잘 삼과 같은 잎 섬유, 및 면 및 면 린터 섬유와 같은 종자 모(seed hairs)이다.
핀란드에 자라는 유용한 풀은 예를들어, 일반적인 갈대, 갈대 카나리아 풀, 톨페스큐(tall fescue) 및 티모시이다.
본 발명의 방법은 또한 목재에 적용될 수 있다. 본 발명은 포름산에 기초한 방법에 적용될 뿐만아니라 다른 유기 및/또는 무기 용매를 이용한 펄프 제조 및 전통적인 크라프트 및 소다 공정에 적용된다.
이하 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명한다.
실시예 1
포름산에 기초한 방법에 의해 제조된 갈대 카나리아 풀 셀룰로오스를 pH 조절하에서 KOH를 이용한 알칼린 과산화수소 표백에 의해 표백하였다. KOH는 건조 펄프량의 8.4%로 사용하였으며 그리고 과산화수소는 3%로 사용하였다. 표백 온도는 90℃이었다. 표백 시간은 1.5시간이었으며, 그 도중에 과산화수소는 모두 사용되었고 pH는 12.5에서 11.0으로 감소하였다. 표백 수율은 86%이었다. 표백 여과물은 pH 10.5에서 진공 증발기로 농축되었다. 그 결과물인 농축물의 건조 물질 함량은 6%이었으며, 이중에서 70%는 애쉬이었다.
이러한 방법으로 획득된 농축물은 칼륨 비료로 건조되었다. 그 결과물인 건조 비료의 성분은 유기물 30%, SiO2=33%, K2O=27% 및 기타 물질 10%이었다.
실시예 2
셀룰로오스의 제조 및 표백을 KOH는 건조 펄프량의 9.8%, 11.2% 및 12.6%의 비율로 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 유사한 방법으로 수행하였다. 표백 시간이 1.5시간이 되었을때, 표백 수율은 각각 86%, 82% 및 82%이었으며 그리고 점도는 800dm3/kg, 780dm3/kg 및 780dm3/kg이었다.
또한, 비교 시험을 KOH대신에 표백에서 몰비로 표기된 이에 상응하는 양의 NaOH를 사용하여 수행하였다. NaOH의 양은 7%, 8% 및 9%로 사용하였다. 표백 결과는 거의 동일하였다(예를들어, NaOH 7% 및 표백시간 1.5시간의 경우, 표백 수율은 86%이었으며 펄프 점도는 820dm3/kg이었다.). 따라서 표백에서 뚜렷한 차이는 없었다. 칼륨 히드록시드의 사용은 그 결과물인 펄프의 점도값을 저하시키지않는다고 볼 수 있다. NaOH 및 KOH 모두를 사용하는 경우, 종이 제조를 위한 그 결과물인 펄프의 적합성은 균일하게 우수하였다.
실시예 3
포름산에 기초한 셀룰로오스의 제조에서, 갈대 카나리아 풀이 사용되었으며, 이중의 애쉬는 Fe=0.24%, K=3.5%, Ca=0.11%, Mn=0.35%, Cu=0.01%, Mg=1.37% 및 Na=0.04%의 영양분 함량을 가졌다. 그 결과물인 쿠킹액(회수된 리그닌 분획물)의 연소로부터 획득된 애쉬의 영양분 함량은 Fe=0.29%, K=9.48%, Ca=8.87%, Mn=0.62%, Cu=0.02%, Mg=3.54% 및 Na=0.66%이었다. 이러한 애쉬는 실시예 1에 기술된 방법으로 획득된 표백액 농축물과 혼합되었다.
혼합물로부터 시료를 취하고, 그 시료는 오븐에서 건조되고 그리고 23℃의 온도 및 상대습도 50%로 공기조절되었다. 공기조절후, 상기 시료의 건조 물질 함량은 99.4%이었다. 미량 원소 분석에 따른, 칼륨 비율은 23%이었으며 실리케이트의 양은 68%이었다. 이외 측정된 성분들은 Ca=4.9%, Mg=1.5%, Na=1.6%, Mn=0.8%, Fe=0.14% 및 Cu=0.02%이었다.
상기 영양값은 칼륨 비료에 적합함을 입증하는 것이다.
이 분야에 숙련된 자에게는 기술 발달로서 본 발명의 기본 아이디어는 여러가지 방식으로 실행될 수 있음이 분명하다. 따라서, 본 발명 및 이들의 구체화는 상기 예에 한정되지않으며 청구항의 견지내에서 달라질 수 있다.
본 발명에 의해 공정수가 완전히 재순환되며 그리고 쿠킹 및 표백 화학물이 상업 제품으로서 재활용되거나 이용될 수 있는 셀룰로오스 제조방법이 제공되며, 또한 부산물로서 펄프제조시 얻어지는 리그닌 및 다른 유기 물질을 칼륨 비료로 사용할 수 있다.

Claims (14)

  1. (1) 포름산 및 다른 유기 용매로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 유기 용매에 기초한 공정을 이용한 셀룰로오스 쿠킹, 셀룰로오스 세척 및 알칼린 단계를 포함하는 표백,
    (2) 쿠킹 화학물 및 세척수 뿐만아니라 리그닌 및 펄프 제조시 부산물로 형성된 다른 유기물의 회수,
    (3) 회수된 쿠킹 화학물 및 공정수의 재순환, 및
    (4) 회수된 리그닌 및 부산물로서 펄프 제조로부터 다른 유기물의 연소
    를 포함하며,
    (i) 표백에서 알칼리로서 칼륨 히드록시드를 최소 부분적으로 사용하는 단계,
    (ii) 사용된 표백 용액을 수성 분획물 및 칼륨-함유 표백 농축물로 분리하는 단계,
    (iii) 상기 수성 분획물을 표백으로 되돌리는 단계 및
    (iv) 단계 (ⅱ)로부터 획득된 칼륨-함유 표백 농축물을 칼륨 비료에 대한 원료로 사용하기 위해 리그닌의 연소로부터 획득된 애쉬 및 단계 (4)로부터 획득된 부산물로서 펄프 제조로부터 회수된 다른 유기물과 혼합하는 단계,
    를 특징으로 하는 차단된 사이클의 쿠킹 화학물(cooking chemicals) 및 공정수를 이용하는 셀룰로오스 제조 공정에서의 비료 부산물 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 알칼린 표백을 포함하는 표백은 pH를 증가시키기위해 또는 표백화학물로서 칼륨 화합물이 사용됨을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항 또는 2항에 있어서, 표백액(bleach liquor)을 수성 분획물과 칼륨-함유 표백 농축물로 분리하는 것은 여과 및 증발에 의해 수행됨을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 증발후 또한 고형물의 침전 및 분리를 수행함을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 표백에서 또한 마그네슘 화합물 및 다른 칼륨 화합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 사용함을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 단계(ⅱ)로부터 획득된 표백 농축물의 건조 물질 함량은 5-50%가 됨을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1항에 있어서, 단계 (ⅳ)로부터 획득된 혼합물을 칼륨 비료로 제조하기 위해 고형 형태를 이루게함을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 혼합물을 과립화 및 건조에 의해 고형 형태를 이루게함을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 7항 또는 제 8항에 의한 방법으로 제조됨을 특징으로 하는 칼륨 비료.
  10. 제 9항에 있어서, 칼륨 함량은 5-40%(K2O로 계산)임을 특징으로 하는 칼륨 비료.
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