Повышение яркости продукта каустизации извести посредством предварительного гашения



 


Владельцы патента RU 2583019:

СПЭШЭЛТИ МИНЕРАЛС (МИЧИГАН) ИНК. (US)

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.

 

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.

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.

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.

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.



 

Похожие патенты:
Группа изобретений относится к биотехнологии. Предложены поверхностно обработанный карбонат кальция для связывания и биологической очистки загрязненных углеводородами сред, его применение и способ связывания и биологической очистки загрязненных углеводородами сред.

Изобретение предназначено для получения активированного минерального порошка для дорожного строительства и может быть использовано в нефтегазовой промышленности.

Изобретение относится к системе стабилизаторов, содержащей термостабилизатор, выбранный из органических и неорганических соединений свинца, и служащий подложкой по меньшей мере частично кальцинированный доломит формулы Mt1X1*СаХ2.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Для производства водной суспензии, снижающей образование отложений и/или коррозию, по меньшей мере, один анионно-заряженный гребенчатый полимер приводят в контакт с содержащим карбонат кальция материалом и водой.

Изобретение относится к материалу, содержащему карбонат кальция, обладающему повышенной объемной плотностью при равной или улучшенной сыпучести, и к способу получения данного материала.

Изобретение относится к способу изготовления композиций цемента, строительного раствора, бетона. Способ приготовления цементной композиции включает в процессе производства цементной композиции введение в нее наполнителя, содержащего карбонат кальция, поверхность которого обработана средством для обработки, содержащим по меньшей мере один суперпластификатор и по меньшей мере один пластификатор, при этом соотношение между суперпластификатором и пластификатором составляет от 95/5 до 85/15 в расчете на массу сухих материалов.

Изобретение может быть использовано при обработке разливов нефти и в производстве бумаги. Для изготовления содержащего карбонат кальция материала с обработанной поверхностью исходный материал приводят в контакт с по меньшей мере одной солью жирной кислоты С5-С28, выбранной из группы, включающей соли первичных алканоламинов одноатомных спиртов, соли полиэтиленимина и их смеси.
Изобретение может быть использовано в производстве красок, пластиков, пигментов для покрытия бумаги. Способ получения водных суспензий с высоким содержанием твердого вещества включает обеспечение, по меньшей мере, одного минерального материала, получение водной суспензии, содержащей вышеуказанный минеральный материал, измельчение минерального материала и концентрирование суспензии при быстром охлаждении.

Изобретение может быть использовано при обработке бумаги или пластмасс, бетона, при изготовлении красок или в сельском хозяйстве. Способ получения самосвязывающихся пигментных частиц включает предоставление водной суспензии минерального пигментного материала и по меньшей мере одного полимерного связующего.
Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии лакокрасочными покрытиями. Противокоррозионный пигмент получают на основе отхода электропечей литейного производства - аспирационной пыли, содержащей, мас.%: Fe2O3 63,9-70,0, FeO 7,0-11,32, SiO2 8,9-16, Al2O3 1,45-3,12.
Группа изобретений относится к биотехнологии. Предложены поверхностно обработанный карбонат кальция для связывания и биологической очистки загрязненных углеводородами сред, его применение и способ связывания и биологической очистки загрязненных углеводородами сред.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Для производства водной суспензии, снижающей образование отложений и/или коррозию, по меньшей мере, один анионно-заряженный гребенчатый полимер приводят в контакт с содержащим карбонат кальция материалом и водой.

Изобретение может быть использовано при обработке разливов нефти и в производстве бумаги. Для изготовления содержащего карбонат кальция материала с обработанной поверхностью исходный материал приводят в контакт с по меньшей мере одной солью жирной кислоты С5-С28, выбранной из группы, включающей соли первичных алканоламинов одноатомных спиртов, соли полиэтиленимина и их смеси.
Изобретение может быть использовано в бумажной и лакокрасочной отраслях промышленности, строительстве при получении бетонов и герметиков, а также в химии при получении пластмасс.

Изобретение может быть использовано в бумажной промышленности, в производстве лакокрасочных изделий, резины, пластмасс, строительных материалов, чернил, пищи, кормов, косметики, при обработке воды.

Изобретение может быть использовано в производстве бумаги. Карбонат кальция получают в целевой суспензии в процессе формования волокнистого полотна в машине для изготовления волокнистого полотна в реакторе, составляющем часть проточного трубопровода, транспортирующего целевую суспензию.
Изобретение может быть использовано в неорганической химии. Способ переработки гипса включает обработку суспензии гипса аммиачно-карбонатным раствором с получением мела и сульфата аммония.
Изобретение относится к химической промышленности. Способ включает последовательное взаимодействие сульфата кальция с раствором аммиака и водным раствором, содержащим анион угольной кислоты.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ получения карбоната кальция из извести включает получение водного раствора, имеющего рН по меньшей мере 11,5, содержащего 10-35 мас.

Изобретение может быть использовано в фармацевтической промышленности, в парфюмерии, при изготовлении пищевых добавок. Карбонат кальция осаждают реакцией водных растворов солей кальция с водными растворами карбонатов в присутствии неионогенного поверхностно-активного вещества при температуре не ниже 85°С.

Изобретение может быть использовано в производстве бумаги, пластмассы, красок, покрытий, цемента или в сельском хозяйстве. Для получения самосвязывающихся пигментных частиц водную суспензию, содержащую, по меньшей мере, один материал, содержащий карбонат кальция, смешивают с по меньшей мере, одной кислотой или кислой солью, взятой в количестве от 0,001 до 40 мас.% от общей массы сухого материала, содержащего карбонат кальция. При этом анион кислоты или кислой соли способен к образованию нерастворимых в воде солей кальция. Полученную суспензию смешивают с анионным полимерным связующим веществом, взятым в количестве от 0,001 до 20 мас.%, от общей массы сухого материала, и, по меньшей мере, одним катионным полимером, взятым в количестве от 0,001 до 20 мас.% от общей массы сухого материала. Связующее средство содержит, по меньшей мере, один модифицированный полисахарид. Изобретение позволяет повысить оптические и механические свойства бумажных продуктов, исключить стадии измельчения и концентрирования пигментных частиц. 4 н. и 21 з.п. ф-лы, 4 ил., 4 пр.
Наверх