RU2583019C2 - Повышение яркости продукта каустизации извести посредством предварительного гашения - Google Patents
Повышение яркости продукта каустизации извести посредством предварительного гашения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2583019C2 RU2583019C2 RU2013112945/05A RU2013112945A RU2583019C2 RU 2583019 C2 RU2583019 C2 RU 2583019C2 RU 2013112945/05 A RU2013112945/05 A RU 2013112945/05A RU 2013112945 A RU2013112945 A RU 2013112945A RU 2583019 C2 RU2583019 C2 RU 2583019C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- liquor
- white liquor
- caustic sludge
- reaction
- lime
- Prior art date
Links
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 title claims abstract description 31
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 title claims abstract description 23
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 23
- 235000011116 calcium hydroxide Nutrition 0.000 title claims description 30
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims abstract description 137
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 70
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 51
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 50
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 50
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 claims abstract description 48
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 claims abstract description 48
- 239000004571 lime Substances 0.000 claims abstract description 48
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 claims abstract description 22
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 238000004537 pulping Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000003518 caustics Substances 0.000 claims description 103
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 99
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 33
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 32
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 28
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 22
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 13
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 claims description 11
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 10
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 8
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 5
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 40
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 9
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 8
- 238000013206 minimal dilution Methods 0.000 abstract description 2
- 239000008267 milk Substances 0.000 abstract 2
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 abstract 2
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 abstract 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 26
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 26
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 20
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 17
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 13
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 11
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 11
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 10
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 10
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 10
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 10
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 10
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 10
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 9
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 8
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 7
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 7
- 238000009993 causticizing Methods 0.000 description 6
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 6
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 6
- VDQVEACBQKUUSU-UHFFFAOYSA-M disodium;sulfanide Chemical compound [Na+].[Na+].[SH-] VDQVEACBQKUUSU-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 6
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 5
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 5
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 5
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 4
- 238000004438 BET method Methods 0.000 description 3
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 150000003388 sodium compounds Chemical class 0.000 description 3
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 2
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003818 cinder Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013068 control sample Substances 0.000 description 1
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052945 inorganic sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002655 kraft paper Substances 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052976 metal sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 230000000803 paradoxical effect Effects 0.000 description 1
- 238000010951 particle size reduction Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 229940088417 precipitated calcium carbonate Drugs 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052979 sodium sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N sodium sulfide (anhydrous) Chemical compound [Na+].[Na+].[S-2] GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F11/00—Compounds of calcium, strontium, or barium
- C01F11/18—Carbonates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F11/00—Compounds of calcium, strontium, or barium
- C01F11/18—Carbonates
- C01F11/181—Preparation of calcium carbonate by carbonation of aqueous solutions and characterised by control of the carbonation conditions
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C11/00—Regeneration of pulp liquors or effluent waste waters
- D21C11/0064—Aspects concerning the production and the treatment of green and white liquors, e.g. causticizing green liquor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/51—Particles with a specific particle size distribution
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/61—Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/12—Surface area
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/60—Optical properties, e.g. expressed in CIELAB-values
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
- C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
- C09C1/02—Compounds of alkaline earth metals or magnesium
- C09C1/021—Calcium carbonates
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/40—Production or processing of lime, e.g. limestone regeneration of lime in pulp and sugar mills
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
- Paper (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Для получения карбоната кальция в форме частиц готовят зеленый щелок в процессе сульфатной варки целлюлозы. Проводят гашение оксида кальция в воде с образованием гидроксида кальция в виде известкового молока. Осуществляют взаимодействие известкового молока с зеленым щелоком с получением белого щелока и непромытого каустизационного шлама, содержащего карбонат кальция. Каустизационный шлам отделяют от белого щелока и промывают водой с получением слабого щелока. Слабый щелок используют для гашения оксида кальция в первой реакции. Изобретение позволяет получить однородный карбонат кальция в форме частиц с улучшенной яркостью и цветом, увеличить количество регенерированного щелока при минимальном разбавлении водой, сократить время отделения частиц от щелоков, в которых они суспендированы. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 13 ил., 2 табл., 15 пр.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
В общем случае настоящее изобретение относится к способам получения карбоната кальция в форме частиц, и более конкретно к способам получения карбоната кальция в форме частиц однородного размера, при котором, когда частицы образуются в способе каустизации на заводе по производству сульфатной целлюлозы, время, необходимое для отделения частиц от щелочных растворов, в которых они суспендированы, сводится к минимуму, а количество регенерированного щелочного раствора максимально увеличивается при минимальном разбавлении водой, применяемой для промывки. Такая однородность размера также способствует повышению яркости и улучшению цвета карбоната кальция в форме частиц.
Уровень техники
Крафт-способ, также известный как сульфатный способ, предназначенный для извлечения целлюлозной массы из древесины, применяется практически во всем мире. На большинстве заводов способ осуществляют с использованием последовательного, замкнутого цикла, который включает в себя регенерацию отработанных химикатов. При сульфатной варке целлюлозы существует три (3) основных технологических операции, которые показаны на фиг.1.
a. Варка целлюлозы, при которой древесную щепу варят в химическом растворе, называемом белым щелоком, который состоит преимущественно из каустической соды (NaOH) и сульфида натрия (Na2S).
b. Выпаривание и сжигание черного щелока, при котором из отработанной варочной жидкости сначала удаляется вода с последующим сжиганием с получением энергии и извлечением негорючих неорганических химикатов. Химикаты регенерируют путем перевода в расплавленное состояние, называемое плавом, и растворения в разбавленном водном растворе, называемом слабым щелоком, который получается в другой части способа. Растворенный плав называется зеленым щелоком. Основными соединениями в зеленом щелоке являются карбонат натрия (Na2CO3), сульфид натрия (Na2S) и гидроксид натрия (NaOH). Характерный цвет зеленого щелока преимущественно обусловлен присутствием нерастворимых органических и неорганических сульфидов, которые представляют собой соединения, содержащие серу в химически восстановленном состоянии.
с. Каустизация (иногда называемая рекаустизацией) представляет собой способ, при котором зеленый щелок объединяют с известью (CaO) или каустифицируют. При каустизации регенерируется белый щелок наряду с образованием карбоната кальция в форме частиц, называемого каустизационным шламом. Каустизационный шлам отправляют на полигон для захоронения отходов или подают в известерегенерационную печь, где он прокаливается с получением регенерированной извести для стадии каустизации.
Можно записать реакции каустизации:
CaO + H2O → Ca(OH)2 (1) Ca(OH)2 + Na2CO3 → 2NaOH + CaCO3 (2)
Следует отметить, что в уравнении (2) натрий замещается на кальций. Это представлено на фиг.1, где два изображенных технологических контура обозначены как натриевый контур и кальциевый контур, и пересечение контуров наблюдается на стадии каустизации. Максимальная эффективность химикатов и минимальные материальные потери наблюдаются, когда натрий и кальций по возможности полностью содержатся в пределах соответствующих им контуров при как можно меньшем переводе того или другого элемента (Na или Ca) в противоположный контур. Также следует отметить, что сульфид натрия (Na2S), который необходим для способа варки целлюлозы, не участвует в реакции каустизации, а просто переносится из зеленого щелока в белый щелок по мере прохождения реакции каустизации.
При традиционной сульфатной варке целлюлозы каустизация осуществляется путем непрерывной подачи потока сухого порошкообразного оксида кальция в известегаситель, в который одновременно и в непрерывном режиме подается поток зеленого щелока. В таких условиях реакции 1 и 2 происходят подряд, начинаясь в чане для гашения извести и продолжаясь в течение нескольких часов по мере того, как реакционную смесь подают в ряд баков-каустизаторов. Время пребывания в баках-каустизаторах определяется скоростями потока и устанавливается таким образом, чтобы реакция фактически завершалась, когда смесь выходит из последнего в ряду бака. Обычно применяют несколько смесительных баков, наполняемых самотеком, и это обеспечивает хорошее смешивание реагентов на протяжении всего способа. При осуществлении реакций 1 и 2 с помощью одностадийного добавления образуются большие, высокоагрегированные частицы, которые легко отделяются от белого щелока, который при этом также получается.
Неожиданно было обнаружено, что при осуществлении реакций, представленных уравнениями 1 и 2, на стадиях отделения достигается улучшенная однородность размера частиц каустизационного шлама. Степень агрегирования соответственно также уменьшается, в то время как легкость отделения каустизационного шлама от белого щелока сохраняется. Еще более неожиданным являлось то, что хотя в способе согласно настоящему изобретению средний размер частиц каустизационного шлама может уменьшаться (то есть частицы могут, в среднем, становиться меньше), улучшенная однородность частиц и пониженное агрегирование приводят к повышению скорости отделения частиц от белого щелока. Наряду с такими преимуществами, также улучшаются яркость и цвет частиц каустизационного шлама.
Таким образом, способ согласно настоящему изобретению позволяет получать более белый, более однородный материал, который больше подходит для областей применения, в которых обычно применяются белые минералы. Большая однородность частиц требует меньших затрат энергии, например, когда для уменьшения размера частиц применяется измельчение в таких областях применения, в которых требуется измельчение.
Способ каустизации при сульфатном способе, в котором не используется известерегенерационная печь, изображен на фиг.2. На фиг.2 известь (CaO), которая приобретена и находится в бункере, подают в известегаситель, где она объединяется со стехиометрическим избытком профильтрованного зеленого щелока. Смесь из известегасителя последовательно подается к ряду баков-каустизаторов, которые наполняются путем переливания самотеком. Обеспечивают время пребывания в баках, достаточное для того, чтобы реакция между известью и зеленым щелоком продолжалась по возможности до завершения.
Суспензию из баков-каустизаторов подают на фильтр, где белый щелок и каустизационный шлам отделяются друг от друга. Время, необходимое для фильтрования, и эффективность отделения определяются в основном размером и гранулометрическим составом частиц каустизационного шлама. Обычно желательно, чтобы частицы были достаточно большого размера, чтобы обеспечить их быстрое и практически полное отделение от белого щелока.
После отделения от белого щелока концентрированный каустизационный шлам подают на фильтр для промывки шлама, где его промывают водой для удаления белого щелока, который остался захваченным в осадке на фильтре. К тому же обычно желательно, чтобы частицы были достаточно большими и имели гранулометрический состав в узком диапазоне размеров для того, чтобы свести к минимуму количество воды, потребляемой при промывке. Разбавленный белый щелок или слабый щелок, регенерированный на данной стадии, возвращается в котел-утилизатор черного щелока, где он применяется для растворения плава с образованием зеленого щелока.
Промытый каустизационный шлам можно обрабатывать, пропуская ток газообразного диоксида углерода (CO2) через каустизационный шлам для превращения любого остаточного гидроксида натрия (NaOH) в карбонат натрия/бикарбонат натрия (Na2CO3, NaHCO3), и доводя при этом pH шлама до достаточно низкого значения, чтобы без риска отправлять его на полигон для захоронения отходов.
Фигуры 1 и 2 служат для иллюстрации некоторых эксплуатационных вопросов, которые могут уменьшать общую эффективность способа регенерации или создавать проблемы при утилизации каустизационного шлама либо на полигоне для захоронения отходов, либо при кальцинировании в известерегенерационной печи.
Во-первых, может наблюдаться неполное выделение соединений натрия, когда каустизационный шлам отделяют от белого щелока после каустизации. Материальные потери натрия из натриевого контура представляют собой затраты, поскольку любые потери натрия должны возмещаться. На фиг.1 показано, что в котел-утилизатор черного щелока часто добавляют свежие химикаты, где они становятся частью плава.
Также соединения натрия, которые остаются в каустизационном шламе, должны либо удаляться из шлама посредством промывки, либо оставаться в шламе. При сульфатных способах, в которых используется известерегенерационная печь, обычно получают шихту для известерегенерационной печи с определенным желательным уровнем натрия, поскольку такой уровень способствует образованию агрегатов зернистой структуры, которые более эффективно прокаливаются, чем тонкодисперсные порошки. Однако слишком много натрия в шламе приводит к образованию колец (огарка) в известерегенерационной печи, которые замедляют или останавливают перенос материала через известерегенерационную печь. Когда кольца возникают, их следует удалять из известерегенерационной печи, что требует выключения и охлаждения известерегенерационной печи и означает серьезную неэффективность эксплуатации. Следовательно, нежелательно высокие уровни натрия в шламе должны уменьшаться путем промывки, которая может приводить к высокому водопотреблению, которое необоснованно как с экономической, так и с экологической точек зрения.
Каустизационный шлам, который химически осаждается во время реакции каустизации, также весьма подходит для захвата и уноса так называемых сопутствующих компонентов, не участвующих в способе каустизации (NPE), которыми обычно являются сульфиды металлов, таких как железо (Fe), магний (Mg), марганец (Mn) и другие. При сульфатном способе, в котором используется известерегенерационная печь, NPE могут накапливаться в системе и должны периодически удаляться из системы путем выгрузки каустизационного шлама для того, чтобы сохранять эффективность способа. Такая очистка приводит к более высокому количеству выбрасываемого каустизационного шлама, чем следовало бы в иных случаях, и означает экономические санкции.
Также каустизационный шлам обычно имеет цвет от светло-серого до темно-серого, что обусловлено присутствием сульфидов.
При сульфатном способе, в котором не используется известерегенерационная печь, темный цвет каустизационного шлама, обусловленный сульфидами, может приводить к уменьшению возможности использования каустизационного шлама в областях применения, которые обычно подходят для применения частиц традиционного карбоната кальция. Такие области применения включают в себя бумагу, лакокрасочные материалы, пластмассы, сельскохозяйственные и другие области применения. Кроме того, каустизационный шлам, который предназначается для применения в указанных областях, обычно следует измельчать до заданного размера и/или удельной площади поверхности, что требует затрат энергии. Следовательно, желательно, чтобы частицы каустизационного шлама были сформированы в виде агрегатов, которые способствуют фильтрованию, но которые при этом легко поддаются измельчению.
Следовательно, цель изобретения заключается в улучшении отделения белого щелока от каустизационного шлама путем регулирования размера частиц, гранулометрического состава и удельной площади поверхности шлама путем регулирования условий, в которых осуществляется способ каустизации на заводе по производству сульфатной целлюлозы.
Еще одной целью изобретения является оптимизация условий регенерации соединений натрия в белом щелоке и в то же время сведение к минимуму количества воды, необходимого для промывки.
Еще одной целью изобретения является максимальное увеличение степени белизны и яркости каустизационного шлама, получаемого по реакции каустизации.
Еще одной целью изобретения является оптимизация морфологии каустизационного шлама для того, чтобы его можно было легче измельчать до требуемого конечного размера, затрачивая при этом меньше энергии, необходимой для измельчения.
Еще одной целью изобретения является уменьшение энергии, потребляемой при эксплуатации известерегенерационной печи в сульфатных способах, в которых используется такая известерегенерационная печь. Поставленная цель достигается путем уменьшения объема шлама, который следует подавать в известерегенерационную печь, в то время как каустизационный шлам, образующийся согласно изобретению, имеет улучшенный цвет и яркость и/или форму (частиц), и большую часть каустизационного шлама можно применять в качестве пигмента в тех областях применения, где такие пигменты обычно используются.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 представлено схематическое изображение способов варки целлюлозы, выпаривания черного щелока и каустизации.
На фиг.2 представлено схематическое изображение способов каустизации на заводе по производству сульфатной целлюлозы, на котором не применяется известерегенерационная печь.
На фиг.3 представлено схематическое изображение способа каустизации зеленого сульфатного щелока согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг.4 представлено схематическое изображение способа каустизации зеленого сульфатного щелока согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг.5 представлено схематическое изображение способа каустизации зеленого сульфатного щелока согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг.6 представлено схематическое изображение способа каустизации зеленого сульфатного щелока согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг.7 представлено схематическое изображение способа каустизации зеленого сульфатного щелока согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг.8 представлено схематическое изображение способа каустизации зеленого сульфатного щелока согласно шестому варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг.9 представлено схематическое изображение способа каустизации зеленого сульфатного щелока согласно седьмому варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг.10 представлено схематическое изображение способа каустизации зеленого сульфатного щелока согласно восьмому варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг.11 представлена иллюстрация, показывающая зависимость между площадью поверхности и временем фильтрования контрольного образца осажденного карбоната кальция марки ALBACAR®, обработанного каустизационного шлама согласно настоящему изобретению и каустизационного шлама с обычного завода по производству сульфатной целлюлозы.
На фиг.12 представлен график, показывающий зависимость между яркостью и размером частиц карбоната кальция, полученного согласно настоящему изобретению, и карбоната кальция с завода по производству сульфатной целлюлозы.
На фиг.13 представлен график, показывающий зависимость между временем фильтрования и размером частиц карбоната кальция, полученного согласно настоящему изобретению, и карбоната кальция с завода по производству сульфатной целлюлозы.
Описание изобретения
Настоящее изобретение относится к способу получения карбоната кальция в форме частиц согласно способу каустизации на заводе по производству сульфатной целлюлозы. Способ включает в себя следующие стадии: a) гашение оксида кальция (CaO, известь) водой или щелочным раствором, содержащим в качестве растворенного соединения преимущественно гидроксид натрия; b) смешивание гашеной извести с зеленым щелоком, полученным в способе сульфатной варки целлюлозы, для завершения реакции каустизации с получением белого щелока и каустизационного шлама; c) отделение каустизационного шлама от белого щелока; и d) измельчение части каустизационного шлама для применения в качестве белого минерального пигмента в тех областях применения, где такие пигменты обычно применяются.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения оксид кальция на стадии a) сначала гасят водой с образованием известкового молока. Затем известковое молоко подают в реактор, содержащий зеленый щелок с завода по производству сульфатной целлюлозы, для завершения реакции каустизации с получением белого щелока и каустизационного шлама. Каустизационный шлам и белый щелок отделяют друг от друга, и шлам промывают водой перед тем, как измельчить часть каустизационного шлама для применения в качестве белого минерального пигмента в тех областях применения, где такие пигменты обычно применяются. Промытый каустизационный шлам можно обрабатывать с помощью средства 170 для обработки шлама, пропуская ток газообразного диоксида углерода (CO2) через каустизационный шлам для превращения любого остаточного гидроксида натрия (NaOH) в карбонат натрия/бикарбонат натрия (Na2CO3/NaHCO3).
В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения, показанном на фиг.4, оксид кальция на стадии a) сначала гидратируют водой, причем количество применяемой воды находится в избытке относительно необходимого стехиометрического количества, но таким образом, что продукт гидратации представляет собой практически сухой порошок, называемый гидроксидом кальция, который может находиться в баке-накопителе 275 для гидроксида кальция. Гидроксид кальция можно получать на площадке завода по производству сульфатной целлюлозы или приобретать у фирмы-поставщика, работающей в другом месте. Зеленый щелок с завода по производству сульфатной целлюлозы можно фильтровать на фильтре 220 для зеленого щелока. Гидроксид кальция подают в реактор, содержащий зеленый щелок с завода по производству сульфатной целлюлозы, для завершения реакции каустизации с получением белого щелока и каустизационного шлама. Реакция каустизации может протекать в баках-каустизаторах 240. Каустизационный шлам и белый щелок отделяют друг от друга, что можно осуществлять с помощью фильтра 250, и шлам промывают водой на фильтре для промывки шлама 260 перед тем, как измельчить часть каустизационного шлама для применения в качестве белого минерального пигмента в тех областях применения, где такие пигменты обычно применяются. Промытый каустизационный шлам можно обрабатывать с помощью средства 270 для обработки шлама, пропуская ток газообразного диоксида углерода (CO2) через каустизационный шлам для превращения любого остаточного гидроксида натрия (NaOH) в карбонат натрия/бикарбонат натрия (Na2CO3/NaHCO3).
В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения, показанном на фиг.5, оксид кальция, который может находиться в баке-накопителе 310 для извести, на стадии a) гасят в известегасителе 330 слабым щелоком, образующимся, когда каустизационный шлам, который был отделен, например, фильтрованием с помощью фильтрующего средства (в данном случае фильтр 360 для промывки шлама) от белого щелока, дополнительно промывают водой для удаления остаточного белого щелока из шламового фильтрационного осадка. Затем суспензию гашеной извести подают в реактор, содержащий зеленый щелок с завода по производству сульфатной целлюлозы, который можно профильтровать на фильтре 320 для зеленого щелока, для завершения реакции каустизации с получением белого щелока и каустизационного шлама. Реакция каустизации может протекать в баках-каустизаторах 340. Каустизационный шлам и белый щелок отделяют друг от друга, например, фильтрованием с помощью фильтрующего средства (в данном случае фильтр 350) и промывают шлам водой на фильтре для промывки шлама 360 перед тем, как измельчить часть каустизационного шлама для применения в качестве белого минерального пигмента в тех областях применения, где такие пигменты обычно применяются. Промытый каустизационный шлам можно обрабатывать с помощью средства 370 для обработки шлама, пропуская ток газообразного диоксида углерода (CO2) через каустизационный шлам для превращения любого остаточного гидроксида натрия (NaOH) в карбонат натрия/бикарбонат натрия (Na2CO3/NaHCO3).
В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения, показанном на фиг.6, оксид кальция, который может находиться в баке-накопителе 410 для извести, на стадии a) гасят в известегасителе 430 белым щелоком, полученным по реакции каустизации в способе сульфатной варки целлюлозы. Затем суспензию гашеной извести подают в реактор, содержащий зеленый щелок с завода по производству сульфатной целлюлозы, который можно профильтровать на фильтре для зеленого щелока 420, для завершения реакции каустизации с получением белого щелока и каустизационного шлама. Реакция каустизации может протекать в баках-каустизаторах 440. Каустизационный шлам и белый щелок отделяют друг от друга, например, фильтрованием с помощью фильтрующего средства (в данном случае фильтр 450), и шлам промывают водой на фильтре 460 для промывки шлама перед тем, как измельчить часть каустизационного шлама для применения в качестве белого минерального пигмента в тех областях применения, где такие пигменты обычно применяются. Промытый каустизационный шлам можно обрабатывать с помощью средства 470 для обработки шлама, пропуская ток газообразного диоксида углерода (CO2) через каустизационный шлам для превращения любого остаточного гидроксида натрия (NaOH) в карбонат натрия/бикарбонат натрия (Na2CO3/NaHCO3).
В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения реакцию каустизации между зеленым сульфатным щелоком и известковым молоком или гидроксидом кальция или щелочной суспензией извести в белом щелоке или слабом щелоке осуществляют в непрерывном режиме.
В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения реакцию каустизации между зеленым сульфатным щелоком и известковым молоком или гидроксидом кальция или щелочной суспензией извести в белом щелоке или слабом щелоке осуществляют в реакторе периодического действия.
В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения, показанном на фиг.7, оксид кальция, который может находиться в баке-накопителе 410 для извести, на стадии a) гасят в известегасителе 530 белым щелоком, полученным по реакции каустизации в способе сульфатной варки целлюлозы. Затем суспензию гашеной извести подают в поток или объем белого щелока перед тем, как затем подать ее в реактор, содержащий зеленый щелок с завода по производству сульфатной целлюлозы, который можно профильтровать на фильтре 520 для зеленого щелока, для завершения реакции каустизации с получением белого щелока и каустизационного шлама. Реакция каустизации может протекать в баках-каустизаторах 540. Каустизационный шлам и белый щелок отделяют друг от друга, например, фильтрованием с помощью фильтрующего средства (в данном случае фильтр 550). Часть белого щелока с фильтра 550 может представлять собой белый щелок, в который подают суспензию гашеной извести. Шлам промывают водой на фильтре 560 для промывки шлама перед тем, как измельчить часть каустизационного шлама для применения в качестве белого минерального пигмента в тех областях применения, где такие пигменты обычно применяются. Промытый каустизационный шлам можно обрабатывать с помощью средства 570 для обработки шлама, пропуская ток газообразного диоксида углерода (CO2) через каустизационный шлам для превращения любого остаточного гидроксида натрия (NaOH) в карбонат натрия/бикарбонат натрия (Na2CO3/NaHCO3).
В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения, показанном на фиг.8, порошок гидроксида кальция, который может находиться в баке-накопителе 675 для гидроксида кальция, объединяется с потоком или объемом белого щелока перед тем, как затем подать его в реактор, содержащий зеленый щелок с завода по производству сульфатной целлюлозы, который можно профильтровать на фильтре для зеленого щелока 620, для завершения реакции каустизации с получением белого щелока и каустизационного шлама. Реакция каустизации может протекать в баках-каустизаторах 640. Каустизационный шлам и белый щелок отделяют друг от друга, например, с помощью фильтра 650. Часть белого щелока с фильтром 650 может представлять собой белый щелок, в который подают суспензию гашеной извести. Шлам промывают водой на фильтре 660 для промывки шлама перед тем, как измельчить часть каустизационного шлама для применения в качестве белого минерального пигмента в тех областях применения, где такие пигменты обычно применяются. Промытый каустизационный шлам можно обрабатывать с помощью средства 670 для обработки шлама, пропуская ток газообразного диоксида углерода (CO2) через каустизационный шлам для превращения любого остаточного гидроксида натрия (NaOH) в карбонат натрия/бикарбонат натрия (Na2CO3/NaHCO3).
В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения, показанном на фиг.9, оксид кальция, который может находиться в баке-накопителе 710 для извести, на стадии a) гасят в известегасителе 730 водой. Затем гашеную известь подают в поток или объем белого щелока перед тем, как затем подать ее в реактор, содержащий зеленый щелок с завода по производству сульфатной целлюлозы, который можно профильтровать на фильтре для зеленого щелока 720, для завершения реакции каустизации с получением белого щелока и каустизационного шлама. Реакция каустизации может протекать в баках-каустизаторах 740. Каустизационный шлам и белый щелок отделяют друг от друга, например, с помощью фильтра 750. Часть белого щелока с фильтра 750 может представлять собой белый щелок, в который подают суспензию гашеной извести. Шлам промывают водой на фильтре 760 для промывки шлама перед тем, как измельчить часть каустизационного шлама для применения в качестве белого минерального пигмента в тех областях применения, где такие пигменты обычно применяются. Промытый каустизационный шлам можно обрабатывать с помощью средства 770 для обработки шлама, пропуская ток газообразного диоксида углерода (CO2) через каустизационный шлам для превращения любого остаточного гидроксида натрия (NaOH) в карбонат натрия/бикарбонат натрия (Na2CO3/NaHCO3).
В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения, показанном на фиг.10, оксид кальция, который может находиться в баке-накопителе 810 для извести, на стадии a) гасят в известегасителе 830 слабым щелоком, образующимся, когда каустизационный шлам, который был отделен на фильтре 850 от белого щелока, дополнительно промывают водой для удаления остаточного белого щелока из шламового фильтрационного осадка. Затем гашеную известь подают в поток или объем белого щелока перед тем, как затем подать ее в реактор, содержащий зеленый щелок с завода по производству сульфатной целлюлозы, который можно профильтровать на фильтре 720 для зеленого щелока, для завершения реакции каустизации с получением белого щелока и каустизационного шлама. Реакция каустизации может протекать в баках-каустизаторах 840. Каустизационный шлам и белый щелок отделяют друг от друга на фильтре 850. Часть белого щелока с фильтра 850 может представлять собой белый щелок, в который подают суспензию извести, гашенной слабым щелоком. Шлам промывают водой на фильтре 850 для промывки шлама перед тем, как измельчить часть каустизационного шлама для применения в качестве белого минерального пигмента в тех областях применения, где такие пигменты обычно применяются. Промытый каустизационный шлам можно обрабатывать с помощью средства 870 для обработки шлама, пропуская ток газообразного диоксида углерода (CO2) через каустизационный шлам для превращения любого остаточного гидроксида натрия (NaOH) в карбонат натрия/бикарбонат натрия (Na2CO3/NaHCO3).
ПРИМЕРЫ
Пример 1
Данный пример, выполненный согласно традиционному способу, а не по способу согласно настоящему изобретению, предназначен в качестве примера для сравнения.
В 4-литровый реактор из нержавеющей стали (SS) добавляли 1850 мл зеленого сульфатного щелока, профильтрованного через бумажный фильтр №4 марки Ватман и содержащего в качестве растворенных соединений 12,54 масс.% карбоната натрия (Na2CO3), 2,36 масс.% сульфида натрия (Na2S) и 1,59 масс.% гидроксида натрия (NaOH), и имеющего удельную плотность 1,21. Затем содержимое реактора нагревали до 95°С и выдерживали при указанной температуре на циркуляционной бане, содержащей смесь этиленгликоля и воды в отношении 1:1. Перемешивание выполняли с помощью мешалки, вращающейся со скоростью 1000 об/мин.
В течение приблизительно 15 секунд в реактор добавляли 100 г гранулированной извести с содержанием активного CaO приблизительно 95% и отмечали максимальную температуру (Tmax) в реакторе, равную 102°С.
Смесь выдерживали в реакторе в течение 180 минут при 95°С и перемешивании перед тем, как пропустить содержимое реактора через сито 100 меш с последующим фильтрованием через бумажный фильтр №4 марки Ватман для отделения белого щелока от каустизационного шлама. Осадок каустизационного шлама на фильтре промывали водопроводной водой до тех пор, пока измеренная проводимость вытекающего потока воды не была ≤ 1 мСм. Яркость промытого фильтрационного осадка в сухом состоянии по стандарту ISO (R457) составляла 85,8; степень белизны по стандарту CIE b* составляла 0,91 и удельная поверхность (SSA) по методу БЭТ составляла 4,1 м2/г.
Пример 2
Данный пример осуществляли по способу согласно настоящему изобретению.
В 4-литровый реактор из нержавеющей стали (SS) добавляли 1850 мл профильтрованного зеленого сульфатного щелока по примеру 1. Затем содержимое реактора нагревали до 95°С и выдерживали при указанной температуре на циркуляционной бане, содержащей смесь этиленгликоля и воды в отношении 1:1. Перемешивание выполняли с помощью мешалки, вращающейся со скоростью 1000 об/мин.
В 1-литровый стакан из нержавеющей стали (SS), содержащий 500 г воды, при начальной температуре 76°С добавляли 100 г гранулированной извести по примеру 1. Гашение осуществляли в течение 15 минут при перемешивании с помощью мешалки, вращающейся со скоростью 1000 об/мин. Спустя приблизительно 1 минуту отмечали Tmax, равную 100°С.
Затем содержимое стакана из нержавеющей стали (SS) выливали в реактор из нержавеющей стали (SS) в течение приблизительно 1 минуты, в это время температура в реакторе снижалась приблизительно до 92°С перед тем, как повыситься до 95°С в течение приблизительно 5 минут. Затем содержимое реактора перемешивали при температуре в течение 180 минут перед тем, как пропустить содержимое через сито 100 меш с последующим фильтрованием через бумажный фильтр №4 марки Ватман для отделения белого щелока от каустизационного шлама. Осадок каустизационного шлама на фильтре промывали водопроводной водой до тех пор, пока измеренная проводимость вытекающего потока воды не была ≤ 1 мСм. Яркость промытого фильтрационного осадка в сухом состоянии по стандарту ISO (R457) составляла 91,8; степень белизны по стандарту CIE b* составляла 1,13 и удельная поверхность (SSA) по методу БЭТ составляла 4,3 м2/г.
Пример 3
Данный пример является еще одним примером, который осуществляли по способу согласно настоящему изобретению.
В 4-литровый реактор из нержавеющей стали (SS) добавляли 1850 мл зеленого сульфатного щелока, профильтрованного через бумажный фильтр №4 марки Ватман и содержащего в качестве растворенных соединений 12,54 масс.% карбоната натрия (Na2CO3), 2,36 масс.% сульфида натрия (Na2S) и 1,59 масс.% гидроксида натрия (NaOH). Затем содержимое реактора нагревали до 95°С и выдерживали при указанной температуре на циркуляционной бане, содержащей смесь этиленгликоля и воды в отношении 1:1. Перемешивание выполняли с помощью мешалки, вращающейся со скоростью 1000 об/мин.
В 1-литровый стакан из нержавеющей стали (SS), содержащий 500 г белого щелока с завода по производству сульфатной целлюлозы, содержащего в качестве растворенных соединений 8,04 масс.% гидроксида натрия (NaOH), 1,93 масс.% карбоната натрия (Na2CO3) и 1,89 масс.% сульфида натрия (Na2S) и имеющего удельную плотность 1,15, при начальной температуре 77°С добавляли 100 г гранулированной извести по примеру 1. Гашение осуществляли в течение 15 минут при перемешивании с помощью мешалки, вращающейся со скоростью 1000 об/мин. Спустя приблизительно 2 минуты отмечали Tmax, равную 104°С.
Затем содержимое стакана из нержавеющей стали (SS) выливали в реактор из нержавеющей стали (SS) в течение приблизительно 1 минуты, за это время температура в реакторе снижалась приблизительно до 92°С перед тем, как повыситься до 96°С в течение приблизительно 5 минут. Затем содержимое реактора перемешивали при температуре в течение 180 минут перед тем, как пропустить содержимое через сито 100 меш с последующим фильтрованием через бумажный фильтр №4 марки Ватман для отделения белого щелока от каустизационного шлама. Осадок каустизационного шлама на фильтре промывали водопроводной водой до тех пор, пока измеренная проводимость вытекающего потока воды не была ≤1 мСм. Яркость промытого фильтрационного осадка в сухом состоянии по стандарту ISO (R457) составляла 92,3; степень белизны по стандарту CIE b* составляла 1,31 и удельная поверхность (SSA) по методу БЭТ составляла 3,1 м2/г.
Пример 4
Данный пример является еще одним примером, который осуществляли по способу согласно настоящему изобретению.
В 4-литровый реактор из нержавеющей стали (SS) добавляли 500 г белого сульфатного щелока по примеру 3, который нагревали до 95°С и выдерживали при указанной температуре на циркуляционной бане, содержащей смесь этиленгликоля и воды в отношении 1:1. Перемешивание выполняли с помощью мешалки, вращающейся со скоростью 1000 об/мин.
В стеклянный 4-литровый реактор добавляли 2238 г зеленого щелока по примеру 1, который нагревали до 75°С с применением электрического колбонагревателя.
В стеклянный 2-литровый реактор добавляли 500 г белого сульфатного щелока по примеру 3, который нагревали до 70°C с применением электрического колбонагревателя. Колбонагреватель выключали и к нагретому белому щелоку добавляли 100 г извести по примеру 1 при перемешивании мешалкой, вращающейся со скоростью 700 об/мин. Спустя приблизительно 3 минуты Tmax составляла 98°С. Спустя приблизительно 20 минут снова включали электрический колбонагреватель. За это время щелочная суспензия извести в белом щелоке охлаждалась приблизительно до 85°С.
Щелочную суспензию извести в белом щелоке перекачивали со скоростью 17,7 мл/мин в 4-литровый реактор из нержавеющей стали (SS), содержащий нагретый белый щелок. Одновременно в 4-литровый реактор из нержавеющей стали (SS) перекачивали зеленый щелок со скоростью 62,0 мл/мин. По мере добавления суспензии и зеленого щелока выполняли перемешивание с помощью мешалки, вращающейся со скоростью 1000 об/мин. Добавление суспензии и зеленого щелока завершали спустя приблизительно 27 минут, в течение которых температура содержимого реактора поднималась приблизительно от 92 до приблизительно 94°С. Смешивание продолжали в течение приблизительно 20 минут перед тем, как пропустить содержимое реактора из нержавеющей стали (SS) через сито 100 меш с последующим фильтрованием через бумажный фильтр №4 марки Ватман для отделения белого щелока от каустизационного шлама. Осадок каустизационного шлама на фильтре промывали водопроводной водой до тех пор, пока измеренная проводимость вытекающего потока воды не была ≤ 1 мСм. Яркость промытого фильтрационного осадка в сухом состоянии по стандарту ISO (R457) составляла 90,9, степень белизны по стандарту CIE b* составляла 1,22 и удельная поверхность (SSA) по методу БЭТ составляла 1,2 м2/г.
Как можно видеть из приведенных выше примеров 2, 3 и 4, осуществленных согласно настоящему изобретению, в каждом случае яркость промытого фильтрационного осадка или карбоната кальция в форме частиц в сухом состоянии по стандарту ISO (R457) была выше 90. Кроме того, в каждом из трех упомянутых выше примеров значение степени белизны по стандарту CIE b* достигало значения для осажденного карбоната кальция, который подходит для изготовления бумаги.
Примеры 5-10
Данные примеры осуществляли согласно традиционным способам, а не по способу согласно настоящему изобретению. Проводили ряд реакций, каждую реакцию проводили согласно одному и тому же способу, который описан ниже. Результаты представлены в таблице 1.
В 4-литровый реактор добавляли 1850 мл зеленого сульфатного щелока, профильтрованного через бумажный фильтр №4 марки Ватман и содержащего в виде растворенных соединений 12,54 масс.% карбоната натрия (Na2CO3), 3,36 масс.% сульфида натрия (Na2S) и 1,59 масс.% гидроксида натрия (NaOH) и имеющего удельную плотность 1,21. Затем содержимое реактора нагревали до 95°C и выдерживали при указанной температуре на циркуляционной бане, содержащей смесь этиленгликоля и воды в отношении 1:1. Перемешивание выполняли с помощью мешалки, вращающейся со скоростью 1000 об/мин.
Приблизительно в течение 15 секунд в реактор добавляли 100 г гранулированной извести с содержанием активного CaO приблизительно 95%.
Смесь в реакторе в течение 180 минут выдерживали при 95°C при перемешивании перед тем, как пропустить содержимое через сито 100 меш с последующим фильтрованием через бумажный фильтр №4 марки Ватман для отделения белого щелока от каустизационного шлама. Осадок каустизационного шлама на фильтре промывали водопроводной водой до тех пор, пока измеренная проводимость вытекающего потока воды не была ≤ 1 мСм. Гранулометрический состав частиц каустизационного шлама измеряли с применением прибора Micromeritics Sedigraph 5100; регистрировали яркость по стандарту Hunter и цвет промытого, влажного фильтрационного осадка, а также его яркость в сухом состоянии по стандарту ISO (R457) и удельную поверхность (SSA) по методу БЭТ.
Примеры 11-15
Данные примеры осуществляли по способу согласно настоящему изобретению. Проводили ряд реакций, при этом каждую реакцию осуществляли согласно условиям, описанным в примере 3, но с применением зеленого щелока, содержащего те же растворенные соединения в тех же концентрациях, которые применяли в примерах 5-10. Результаты представлены в таблице 2.
Данные, содержащиеся в таблицах 1 и 2, сравниваются на фигурах 12 и 13 и служат для иллюстрации различий между частицами каустизационного шлама, получаемого посредством традиционных способов, и частицами каустизационного шлама, получаемого по способу согласно настоящему изобретению.
Из фигуры 12 очевидно, что частицы каустизационного шлама, образующиеся в результате способа согласно настоящему изобретению, имеют приблизительно наполовину меньшие размеры, чем частицы, образующиеся в результате традиционной каустизации. Это, в свою очередь, приводит к более высокой яркости, Как парадоксально, так и неожиданно наблюдать данные, показанные на фигуре 13.
Данные фильтрования, показанные на фигуре 13, получены из лабораторного испытания на фильтрование, предназначенного нормировать и измерить время, необходимое для отделения небольших количеств каустизационного шлама от свободной жидкости, в которой суспендированы частицы каустизационного шлама. Испытание осуществляли следующим образом:
1. 5,5 см воронку Бюхнера присоединяли к колбе с боковым отводом для отсасывания воды и вставляли бумажный фильтр №5 марки Ватман.
2. 50 г 20 ± 1% твердых веществ шлама (суспензии), который сначала был промыт водой до проводимости вытекающего потока ≤ 1 мСм, хорошо встряхивали и немедленно выливали в воронку Бюхнера.
3. Отмечали время (в секундах) до того, как не будет видно жидкости в верхней части фильтрационного осадка.
Из фигуры 13 отчетливо видно, что хотя частицы, получаемые по способу согласно настоящему изобретению, меньше, чем частицы, получаемые с помощью традиционных способов, они также более легко отделяются от жидкости, в которой они суспендированы, о чем свидетельствуют времена фильтрования, которые равны или ниже, чем времена фильтрования частиц, получаемых традиционными способами.
Соответственно, с помощью способа согласно настоящему изобретению можно получать карбонат кальция в форме частиц, подходящий для изготовления бумаги. Можно получать бумагу, содержащую карбонат кальция в форме частиц, полученный по способу согласно настоящему изобретению.
Можно получать бумагу, содержащую бумажную массу, полученную способом химической варки целлюлозы, таким как сульфатный способ, и также содержащую карбонат кальция в форме частиц, полученный по способу согласно настоящему изобретению.
Соответственно понятно, что приводимое выше описание настоящего изобретения допускает разнообразные модификации, изменения и адаптации, проводимые специалистом в данной области, и подразумевается, что такие модификации, изменения и адаптации следует рассматривать в рамках объема настоящего изобретения.
Claims (10)
1. Способ получения карбоната кальция в форме частиц, включающий стадии:
обеспечения зеленого щелока из способа сульфатной варки целлюлозы;
гашения оксида кальция в воде с образованием гидроксида кальция в виде известкового молока в первой реакции CaO+H2O→Ca(OH)2;
взаимодействия известкового молока с зеленым щелоком с получением белого щелока и непромытого каустизационного шлама, содержащего карбонат кальция, во второй отдельной реакции Ca(OH)2+Na2CO3→2NaOH+CaCO3;
отделения каустизационного шлама от белого щелока и промывки каустизационного шлама водой с получением промытого каустизационного шлама и слабого щелока;
при этом указанный слабый щелок используют для гашения оксида кальция в первой реакции.
обеспечения зеленого щелока из способа сульфатной варки целлюлозы;
гашения оксида кальция в воде с образованием гидроксида кальция в виде известкового молока в первой реакции CaO+H2O→Ca(OH)2;
взаимодействия известкового молока с зеленым щелоком с получением белого щелока и непромытого каустизационного шлама, содержащего карбонат кальция, во второй отдельной реакции Ca(OH)2+Na2CO3→2NaOH+CaCO3;
отделения каустизационного шлама от белого щелока и промывки каустизационного шлама водой с получением промытого каустизационного шлама и слабого щелока;
при этом указанный слабый щелок используют для гашения оксида кальция в первой реакции.
2. Способ по п. 1, дополнительно включающий стадию взаимодействия промытого каустизационного шлама с газообразным диоксидом углерода.
3. Способ по п. 2, в котором указанный диоксид углерода преобразует любой остаточный гидроксид натрия в карбонат натрия/бикарбонат натрия.
4. Способ по любому из пп. 1-3, в котором часть белого щелока, полученного в результате второй реакции, используют для гашения оксида кальция.
5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что часть белого щелока, полученного в результате второй реакции, объединяют с продуктом взаимодействия извести и белого щелока, а затем подают на вторую реакцию.
6. Способ получения карбоната кальция в форме частиц, включающий стадии:
обеспечения зеленого щелока из способа сульфатной варки целлюлозы;
гашения оксида кальция в воде с образованием гидроксида кальция в виде известкового молока в первой реакции CaO+H2O→Ca(OH)2;
взаимодействия известкового молока с зеленым щелоком с получением белого щелока и непромытого каустизационного шлама, содержащего карбонат кальция, во второй отдельной реакции Ca(OH)2+Na2CO3→2NaOH+CaCO3;
отделения каустизационного шлама от белого щелока и промывки каустизационного шлама водой с получением промытого каустизационного шлама и слабого щелока;
при этом указанный белый щелок используют для гашения оксида кальция в первой реакции.
обеспечения зеленого щелока из способа сульфатной варки целлюлозы;
гашения оксида кальция в воде с образованием гидроксида кальция в виде известкового молока в первой реакции CaO+H2O→Ca(OH)2;
взаимодействия известкового молока с зеленым щелоком с получением белого щелока и непромытого каустизационного шлама, содержащего карбонат кальция, во второй отдельной реакции Ca(OH)2+Na2CO3→2NaOH+CaCO3;
отделения каустизационного шлама от белого щелока и промывки каустизационного шлама водой с получением промытого каустизационного шлама и слабого щелока;
при этом указанный белый щелок используют для гашения оксида кальция в первой реакции.
7. Способ по п. 6, дополнительно включающий стадию взаимодействия промытого каустизационного шлама с газообразным диоксидом углерода.
8. Способ по п. 7, в котором указанный диоксид углерода преобразует любой остаточный гидроксид натрия в карбонат натрия/бикарбонат натрия.
9. Способ по п. 6, в котором часть белого щелока, полученного в результате второй реакции, объединяют с продуктом взаимодействия извести и белого щелока, а затем подают на вторую реакцию.
10. Способ получения карбоната кальция в форме частиц, включающий стадии:
объединения гидроксида кальция с белым щелоком из способа сульфатной варки целлюлозы;
взаимодействия комбинации гидроксида кальция, объединенного с белым щелоком, и зеленого щелока, полученного в способе сульфатной варки целлюлозы, для завершения реакции каустизации с получением белого щелока и непромытого каустизационного шлама, содержащего карбонат кальция; и
отделения каустизационного шлама от белого щелока;
в котором часть белого щелока, полученного по реакции каустизации, представляет собой белый щелок, который объединяется с гидроксидом кальция.
объединения гидроксида кальция с белым щелоком из способа сульфатной варки целлюлозы;
взаимодействия комбинации гидроксида кальция, объединенного с белым щелоком, и зеленого щелока, полученного в способе сульфатной варки целлюлозы, для завершения реакции каустизации с получением белого щелока и непромытого каустизационного шлама, содержащего карбонат кальция; и
отделения каустизационного шлама от белого щелока;
в котором часть белого щелока, полученного по реакции каустизации, представляет собой белый щелок, который объединяется с гидроксидом кальция.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US37644010P | 2010-08-24 | 2010-08-24 | |
| US61/376,440 | 2010-08-24 | ||
| PCT/US2011/048426 WO2012027223A1 (en) | 2010-08-24 | 2011-08-19 | Lime causticization product brightness improvement via pre-slaking |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013112945A RU2013112945A (ru) | 2014-09-27 |
| RU2583019C2 true RU2583019C2 (ru) | 2016-04-27 |
Family
ID=45723751
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013112945/05A RU2583019C2 (ru) | 2010-08-24 | 2011-08-19 | Повышение яркости продукта каустизации извести посредством предварительного гашения |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10053370B2 (ru) |
| EP (1) | EP2609036B1 (ru) |
| JP (2) | JP2013536154A (ru) |
| CN (2) | CN103068737A (ru) |
| BR (1) | BR112013004263B8 (ru) |
| PL (1) | PL2609036T3 (ru) |
| PT (1) | PT2609036T (ru) |
| RU (1) | RU2583019C2 (ru) |
| WO (1) | WO2012027223A1 (ru) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103068737A (zh) | 2010-08-24 | 2013-04-24 | 密执安特种矿石公司 | 通过预消化的石灰苛化产物的亮度改进 |
| AT514010B1 (de) * | 2013-02-26 | 2015-02-15 | Mondi Ag | Verfahren zur Kaustifizierung von Grünlauge |
| CA2961753C (en) | 2014-09-29 | 2023-06-13 | Specialty Minerals (Michigan) Inc. | Process for preparing a pcc composite product |
| CN105344232A (zh) * | 2015-12-02 | 2016-02-24 | 常熟浦发第二热电能源有限公司 | 一种新型脱酸剂制备方法 |
| CA3138369C (en) | 2019-04-29 | 2022-07-05 | Fpinnovations | Process to recover alkali from a metal oxide/hydroxide containing material |
| US20230228036A1 (en) * | 2020-06-12 | 2023-07-20 | Specialty Minerals (Michigan) Inc. | Surface mineralized organic fibers and methods of making the same |
| SE2230392A1 (en) * | 2022-11-30 | 2024-05-31 | Valmet Oy | A method for removing non-process elements in a kraft pulping process |
| SE2350234A1 (en) * | 2023-03-01 | 2024-09-02 | Limearc Process Ab | System and method for causticization |
| WO2024181908A1 (en) * | 2023-03-01 | 2024-09-06 | Limearc Process Ab | Calcination systems, calcination methods and method and system for calcination and causticization |
| WO2025137281A1 (en) * | 2023-12-19 | 2025-06-26 | Carbon Engineering Ulc | Capturing carbon dioxide |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3268388A (en) * | 1963-08-20 | 1966-08-23 | Glatfelter Co P H | Manufacture of calcium carbonate |
| RU2279501C2 (ru) * | 2002-02-09 | 2006-07-10 | Донг АИ | Способ рекуперации химических веществ из черного щелока в процессе натронной варки целлюлозы и очищающее средство |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2544353B1 (fr) * | 1983-04-18 | 1985-06-28 | Condat Papeteries | Traitement des liqueurs entrant dans le cycle de caustification du procede kraft en vue de l'utilisation ulterieure du carbonate de calcium |
| FI72156C (fi) * | 1985-03-19 | 1987-04-13 | Enso Gutzeit Oy | Kausticeringsfoerfarande. |
| CA2274712C (en) | 1996-12-09 | 2005-08-30 | Nippon Paper Industries Co., Ltd. | Processes for preparing calcium carbonate |
| US6190633B1 (en) | 1996-12-09 | 2001-02-20 | Nippon Paper Industries Co., Ltd. | Process for preparing calcium carbonate |
| EP0902123B1 (en) * | 1997-09-12 | 2001-07-18 | Nippon Paper Industries Co., Ltd. | Process for preparing coated printing paper |
| JP3808263B2 (ja) | 2000-01-18 | 2006-08-09 | 日本製紙株式会社 | 炭酸カルシウムの製造方法 |
| JP4339528B2 (ja) * | 2001-03-28 | 2009-10-07 | 日本製紙株式会社 | 炭酸カルシウムの製造方法 |
| JP4340019B2 (ja) | 2001-03-29 | 2009-10-07 | 日本製紙株式会社 | 炭酸カルシウムの製造方法 |
| JP2004026639A (ja) * | 2002-04-30 | 2004-01-29 | Oji Paper Co Ltd | 炭酸カルシウムの製造方法 |
| US7338604B2 (en) * | 2002-11-01 | 2008-03-04 | Henkel Kommanditgesellschaft Auf Aktien | Process for recycling paint flush solution |
| CN101113033A (zh) | 2006-07-28 | 2008-01-30 | 刘辉堂 | 用于含有气体的液体中的即时光辐射的装置 |
| US20080053337A1 (en) * | 2006-09-01 | 2008-03-06 | Joseph Andrew Sohara | Precipitated calcium carbonate from kraft pulp lime mud for use in filled and coated paper |
| JP5021344B2 (ja) | 2007-03-20 | 2012-09-05 | 日本製紙株式会社 | 軽質炭酸カルシウムの濃縮方法 |
| CN100579909C (zh) * | 2007-06-28 | 2010-01-13 | 上海东升新材料有限公司 | 造纸绿液苛化制备球形碳酸钙的方法 |
| CN101391794B (zh) | 2008-10-24 | 2010-06-09 | 魏湘 | 利用造纸工业碱回收固体白泥制备轻质碳酸钙的方法 |
| CN103068737A (zh) | 2010-08-24 | 2013-04-24 | 密执安特种矿石公司 | 通过预消化的石灰苛化产物的亮度改进 |
-
2011
- 2011-08-19 CN CN2011800408636A patent/CN103068737A/zh active Pending
- 2011-08-19 RU RU2013112945/05A patent/RU2583019C2/ru active
- 2011-08-19 JP JP2013526042A patent/JP2013536154A/ja active Pending
- 2011-08-19 BR BR112013004263A patent/BR112013004263B8/pt active IP Right Grant
- 2011-08-19 US US13/812,930 patent/US10053370B2/en active Active
- 2011-08-19 EP EP11820430.4A patent/EP2609036B1/en active Active
- 2011-08-19 PT PT11820430T patent/PT2609036T/pt unknown
- 2011-08-19 CN CN201811053332.0A patent/CN109052447A/zh active Pending
- 2011-08-19 PL PL11820430T patent/PL2609036T3/pl unknown
- 2011-08-19 WO PCT/US2011/048426 patent/WO2012027223A1/en not_active Ceased
-
2016
- 2016-06-01 JP JP2016109799A patent/JP2016183101A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3268388A (en) * | 1963-08-20 | 1966-08-23 | Glatfelter Co P H | Manufacture of calcium carbonate |
| RU2279501C2 (ru) * | 2002-02-09 | 2006-07-10 | Донг АИ | Способ рекуперации химических веществ из черного щелока в процессе натронной варки целлюлозы и очищающее средство |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2013536154A (ja) | 2013-09-19 |
| BR112013004263B1 (pt) | 2019-11-26 |
| PT2609036T (pt) | 2019-01-21 |
| RU2013112945A (ru) | 2014-09-27 |
| BR112013004263B8 (pt) | 2019-12-24 |
| EP2609036A4 (en) | 2014-05-07 |
| US10053370B2 (en) | 2018-08-21 |
| CN109052447A (zh) | 2018-12-21 |
| JP2016183101A (ja) | 2016-10-20 |
| EP2609036B1 (en) | 2018-10-10 |
| BR112013004263A2 (pt) | 2016-08-02 |
| US20130129601A1 (en) | 2013-05-23 |
| EP2609036A1 (en) | 2013-07-03 |
| PL2609036T3 (pl) | 2019-03-29 |
| WO2012027223A1 (en) | 2012-03-01 |
| CN103068737A (zh) | 2013-04-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2583019C2 (ru) | Повышение яркости продукта каустизации извести посредством предварительного гашения | |
| AU2002250794B2 (en) | A process of recovering alkali from black liquor of papermaking | |
| CA2794975A1 (en) | Production of calcium carbonate from waste sludge | |
| CN108975375A (zh) | 一种高纯超细高白度天然硫酸钡生产工艺 | |
| JP2004026639A (ja) | 炭酸カルシウムの製造方法 | |
| CN106315640B (zh) | 处理氧化铝生产中高蒸母液的方法 | |
| JP4194288B2 (ja) | 炭酸カルシウムの製造方法 | |
| US12384691B2 (en) | Method for integrated processing of titanium-containing feedstock to obtain high value-added products based on titanium, iron, calcium and nitrogen | |
| CN113603127B (zh) | 一种氯化钙废水的浓硫酸处理及联产化学石膏的方法 | |
| CN101069807A (zh) | 一种含钒石煤钠化焙烧烟气净化方法 | |
| JPS61183120A (ja) | 石灰泥を用いた炭酸カルシウムの回収方法 | |
| JP4661308B2 (ja) | 苛性化工程の操業方法 | |
| RU2700071C1 (ru) | Способ получения железосодержащих пигментов | |
| JP5767556B2 (ja) | 炭酸カルシウムの製造方法 | |
| HK1184129A (en) | Lime causticization product brightness improvement via pre-slaking | |
| FI73754B (fi) | Foerfarande vid beredning av kok-kemikalier foer cellulosaframstaellning. | |
| JP2010132522A (ja) | 炭酸カルシウムの製造方法 | |
| JP2008115052A (ja) | 炭酸カルシウムの製造方法 | |
| CN118651876A (zh) | 锂浸出液净化方法以及碳酸锂生产方法 | |
| CN118651875A (zh) | 碳酸锂生产中的除杂渣处理方法以及碳酸锂生产方法 | |
| CN118666296A (zh) | 锂浸出液净化方法以及碳酸锂生产方法 | |
| JP4663816B2 (ja) | ホタテ貝殻焼成物を用いる苛性化炭酸カルシウムの製造方法 | |
| CN118598168A (zh) | 锂云母原料预处理方法以及碳酸锂生产方法 | |
| CN113683107A (zh) | 一种砂磨机法生产亚微米氢氧化铝及氧化铝方法 | |
| JP2009179520A (ja) | 炭酸カルシウムの製造方法 |