DE2256581A1 - Verfahren zur wiedergewinnung von anorganischen fuellstoffmaterialien aus papiermuehlen-abfallschlamm - Google Patents

Description

STERLING DRUG, INC, New York, N.Y./USA

Verfahren zur Wiedergewinnung von .anorganischen Füllstoff materialien aus Papiermühlen-Abfallschlamm

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zur Wiedergewinnung von anorganischen Füllstoffmaterialien aus Papiermühlen-Abfallschlamm, durch ein feuchtes Luftoxydationsverfahren.

Anorganische Füllstoffmaterialien werden zu Cellulosefasern bei Papierherstellungsverfahren zugefügt, um bestimmte physikalische Eigenschaften' zu modifizieren, insbesondere um den Weißgrad und die Undurchsichtigkeit bzw. Mattigkeit des Papiers zu verstärken. Solche Füllstoffmaterialien, die ebenfalls als Pigmente bezeichnet werden, umfassen Ton (hydratisiertes Aluminiumsilikat)» Calciumcarbonat, Zinkoxyd, Aluminiumhydroxyd, Zinksulfid, Titandioxyd', Calciumsulfat, Calciumsulfit, Bariumsulfat, Talk (hydratisiertes Magnesium-* silikat), SiliciumdioXyd und Mischungen der zuvor erwähnten Verbindungen. Die bevorzugten und am meisten verwendeten Füllstoffe sind Ton, Titandioxyd und Calciumcarbonat*

Bei bekannten Papierherstellungsverfahren werden die Pulpefasej?n und Füllstoffe in Wasser dispergiert und auf einen Papieraia*-

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schinendraht gegeben. Eine bestimmte Menge des festen Materials bleibt nicht erhalten, sondern fließt durch den Draht zusammen mit dem Wasser, das zur Suspensionsbildung für die Fasern und Füllstoffe verwendet wurde. Dieses abströmende Material ist als "Weißes Wasser" (white water) bekannt, und obgleich es in einem gewissen Ausmaß wiederverwendet werden kann, muß es letzten Endes verworfen vrerden. Im allgemeinen wird das weiße Wasser durch ein Klärungsgefäß oder eine andere Art einer Sedimentationsvorrichtung geleitet, bevor es verworfen wird. In dem Klärgefäß sammelt sich ein Schlamm an, der Abfallfasern, Füllstoffe und andere organische Materialien enthält. Dieser Schlamm stellt, wenn er nicht anderweitig verarbeitet wird, einen Verlust für die Papiermühle dar und bildet ebenfalls einen Abfallbeseitigungsprobleme

Der Füllstoff in dem Abfallschlamm ist als solcher nicht wiederverwendbar, da er mit Abfallfasern und anderen organischen Materialien verunreinigt ist. Der organische Teil muß entfernt werden, bevor die Füllstoffe wiederverwendet werden können. Bei üblichen Verbrennungen des Schlamms werden die Fasern und andere organische Materialien zerstört, aber die Füllstoffmaterialien erleiden dabei unerwünschte chemische und physikalische Änderungen» Beispielsweise wird Tan beim üblichen Brennen abgeschliffen, und wenn er wiederverwendet wird, wird der Draht der Papierherstellungsmaschine unnötig abgenutzt. Wenn Calciumcarbonat vorhanden ist, wird dieses bei der Verbrennung in Calciumoxyd überführt, das per se als Füllstoff ungeeignet ist. Bei der Verbrennung treten ebenfalls Luftverunreinigungsprobleme auf und ein Verlust an Füllstoffmaterialien. \

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die anorganischen Füllstoffmaterialien aus Papieraühlenabfallschlaminwiederge« Wonnen und sie sind für die Wiederverwendung geeignet. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Abfallschlamm mit

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einem Sauerstoff enthaltenden Gas (reiner Sauerstoff oder Sauerstoff, vermischt mit inertem Gas, beispielsweise Luft) bei einer Temperatur zwischen 160 und 375°C und einem entsprechenden Druck, bei dem das meiste des Wassergehalts in dem Schlamm in flüssiger Phase verbleibt, zwischen ungefähr 35,2 und 246 atü (500 und 3500 psig) direkt proportional zu der verwendeten Temperatür erwärmt und dann werden die Gas-, Flüssigkeits- und Feststoff-Phasen getrennt,^ wobei die letztere aus dem wiedergewonnenen Füllstoffmaterial besteht, das für die Wiederverwendung geeignet ist. Wird reiner Sauerstoff verwendet, so werden Drucke in dem unteren Teil des oben erwähnten Bereichs verwendet. Ein bevorzugter Temperaturbereich für das Oxydationsverfahren beträgt, wenn Luft verwendet wird, 225 bis 320 C. Die Oxydations wird während einer Zeit durchgeführt, die ausreicht, um eine maximale Verminderung des COD (chemischen Sauerstoffbedarfs) unter den verwendeten Bedingungen zu ergeben und einen wiedergewonnenen Füllstoff herzustellen, der eine Leuchtkraft von mindestens ungefähr 80% G.E. (General Electric-Bestimmung) besitzt. Die Oxydationszeit variiert von ungefähr 0,25 bis 5 Stunden und ist umgekehrt proportional zu den Temperaturund" Druckbedingungen.

Die "feuchte Luftoxydation" des Papierrnühlenschlamms überführt die Abfallfasern und andere organische Materialien in Kohlendioxyd oder in organische Verbindungen mit niedrigem Molekulargewicht, d.ie .wasserlöslich sind und gemäß einfachen ' Waschverfahren leicht entfernt werden'können.

In der beigefügten Zeichnung ist ein schematisch.es Fließschema eines Systems zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Papiermühlenschlamm wird von einem' Klärgefäß in einen Lagerungstank 1 geleitet. Aus dem Lagerungstank wird der Schlamm in ein System gepumpt, wo er mit Luft vermischt wird, die von dem Kompressor 2 kommt. Die Mischung aus Luft und Schlamm wird durch einen oder mehrere Wärmeau's- ,

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tauscher 3 und k in einen Reaktor 5 geleitet· Dampf kann zum Anwerfen oder zur kontinuierlichen Verwendung direkt in das Verfahren über einen Wärmeaustauscher 4, wie gezeigt, geleitet werden oder er kann direkt in den Reaktor eingespritzt werden. Dampf kann ebenfalls in den Reaktor zum schnellen Anlassen eingespritzt v/erden und anschließend in einem zusätzlichen Wärmeaustauscher verwendet werden, um so das Kondensat zu schonen.

Oxydiertes Material, das aus dem Reaktor 5 austritt, wird durch den Wärmeaustauscher 3 in einen Separator 6 geleitet. Aus dem Separator wird die Gasphase in die Atmosphäre abgelassen, vorzugsweise über eine Reinigungsvorrichtung wie einen Waschturm, über Katalysatoren, einen Turm mit aktiviertem Kohlenstoff o.a. Die flüssige Phase, die suspendiertes Füllstoffmaterial enthält, wird in ein Absitzgefäß 7 geleitet, wo sich die festen Materialien absetzen und aus dem unteren Teil der Klärvorrichtung als Schlamm entnommen werden. Der Schlamm wird in ein Wasch- und Entwässerungsgefäß 8 geleitet, wo man das Füllstoffmaterial gewinnt, das als Zusatzstoff für frische Cellulosefaser, bei Papierherstellungsmaschinen wiederverwendet werden kann. Die überstehende Flüssigkeit aus dem Klärgefäß 7 und Abfallwasser aus dem Kessel 8 werden vereinigt und auf übliche Weise behandelt und verworfen·

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie jedoch zu beschränken.

Beispiel 1

1 1 Mühlenschlamm, den man bei einem Papierherstellungsverfahren, bei dem man Ton und Titandioxyd als Füllstoffe verwendet hatte, erhält und der 60 g Peststoffe enthält, wurde mit Luft in einem Autoklaven bei 250°C oxydiert. Das oxydierte Material wurde zentrifugiert und die Feststoffe wurden mit ungefähr 700 ml frischem Wasser gewaschen. Die Feststoffe (ungefähr 28 g) wurden verwendet, um eine Probenbahn aus Papier

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herzustellen, und man fand, daß das Papier genauso zufrieden- ' stellend war, als, wenn man Ton und Titandioxyd benutzt hätte, die neu und ungebraucht, gewesen wären.

Beispiel 2 ■ . "

Mühlenschlamm, den man bei einem Papierherstellungsverfahren unter Verwendung von Ton und Titandioxyd als Füllstoffe erhalten hatte, mirde mit Luft in einem Autoklaven bei 3QO⁰C und 211 atü (3000 psig) während 2 1/2 Stunden oxydiert. Die oxydierte Mischung wurde zentrifugiert und die feste Fraktion wurde abgetrennt. Der wiedergewonnene Füllstoff hatte einn G.E.-Leuchtkraftwert von 83%, wohingegen die durchschnittliche Leuchtkraft der Feststoffe in der als Beschickungsmaterial verwendeten Aufschlämmung 62% betrug.

Beispiel 3 ' ' . ' '

Mühlenschlamm, den man bei einem Papierherstellungsverfahren, bei dem man Ton und Titandioxyd als Füllstoffe'verwendet hatte, erhielt,, und der eine Aufschlämmung aus 61,9 g/l Gesamtfeststoffen besaß und einen chemischen Sauerstoffbedarf von 39,2 g/l hatte, wurde mit Luft in einem Autoklaven bei 299°C und 211 atü (3000 psig) während ungefähr 2 1/2 Stunden oxydiert. Die oxydierte Aufschlämmung, die 33,5 g/l Gesamtfeststoffe enthielt und einen chemischen Sauerstoffbedarf von " 8,6 g/l hatte, wurde zentrifugiert und die Fraktion an Feststoffen wurde abgetrennt. Der entstehende Kuchen hatte einen Gehalt an Gesamtfeststoffen von 25,4 g/l und einen chemischen Sauerstoffbedarf von 0,.3 g/l des ursprünglichen Aufschlämmungs-VQlumens. Der so gewonnene Füllstoff hatte einen G,E,-Helligkeitswert von 82,3%, wohingegen die feste Fraktion, die man durch Zentrifugieren aus der ursprünglichen, un» oxydierten Aufschlämmung erhielt, einen G.E.-Helligkeits^ wert von 64,5% besaß. ■--■"■"■ ^{; ;}

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Claims (3)

1. Patentansprüche

   1· Verfahren zur Gewinnung von anorganischen Füllstoffmaterialien für die Papierherstellung aus Papiermühlen-Abfall schlämmen, dadurch gekennzeichnet, daß man den Abfallschlamm mit einem Sauerstoff enthaltenden Gas bei einer Temperatur zwischen 160 und 375°C und einem entsprechenden Druck, daß die Hauptwassermenge der Auf*- schlämmung in flüssiger Phase verbleibt, erwärmt und die feste Phase abtrennt.
2. 2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllstoffmaterial Titandioxyd, Ton und/oder Calciumcarbonat enthält.
3. 3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxydationstemperatur zwischen 200 und 320°c liegt.

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