CN102659161A - 一种利用木浆硫酸盐法制浆碱回收绿液制备白泥碳酸钙的工艺 - Google Patents

一种利用木浆硫酸盐法制浆碱回收绿液制备白泥碳酸钙的工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及制浆造纸技术领域碱法制浆中黑液回收领域，特别涉及一种利用木浆硫酸盐法制浆碱回收绿液制备白泥碳酸钙的工艺，包括以下步骤：（1）绿液纯化：（2）生石灰纯化：（3）绿液预苛化：（4）绿液苛化。首先借助于添加助剂来掩蔽绿液中的大部分二价铁离子，再通过生石灰纯化来掩蔽生石灰中三价铁离子，抑制生石灰中三价铁离子与绿液中二价硫离子的反应，使苛化过程中二价铁的氢氧化物或硫化物生成量降低，从而得到了高白度的白泥碳酸钙。采用本发明所述工艺处理木浆硫酸盐法制浆碱回收绿液，工艺流程简单，所用化学品清洁环保。

Description

一种利用木浆硫酸盐法制浆碱回收绿液制备白泥碳酸钙的工艺
技术领域    
本发明涉及制浆造纸技术领域碱法制浆中黑液回收领域，特别涉及一种利用木浆硫酸盐法制浆碱回收绿液制备白泥碳酸钙的工艺。
背景技术   
制浆造纸行业碱法制浆黑液的处理是世界性环境问题，目前，黑液处理的主要方法是通过燃烧来回收热能和碱液，即碱回收工艺，具体的工艺描述可参照《制浆原理与工程》（陈嘉翔主编，中国轻工业出版社，1990）：蒸发浓缩的黑液通过碱炉燃烧后的熔融物加入稀碱液变成了绿液，硫酸盐法制浆碱回收绿液的主要成分是碳酸钠、硫化钠和氢氧化钠，绿液与过量生石灰反应苛化后生成氢氧化钠碱液和白泥。传统碱回收技术消除了黑液的污染，也回收了碱，但在回收碱的同时却产生了大量的强碱性废渣—白泥，每回收1吨氢氧化钠理论上产生1.25吨白泥。目前，发达国家的硫酸盐木浆厂是将白泥回烧成石灰循环使用，但这种方法投资大，能耗高，回烧1吨生石灰需要250多公斤燃料油，造成资源浪费，产生更多的温室气体，不利于制浆造纸工业的低碳发展，且煅烧工艺较复杂，使得燃烧后得到生石灰的综合成本比以石灰石为原料烧制生石灰还高。目前，在我国只有极个别大型木浆厂进行了白泥煅烧，绝大部分制浆造纸厂是将白泥挖坑填埋或筑坝堆积，致使白泥问题不能得到有效解决，白泥污染已是一个迫在眉睫、亟待解决的课题。
有些研究者试图通过非煅烧白泥的其他综合利用方法来解决白泥的二次污染问题，针对麦草烧碱法制浆碱回收白泥综合利用，目前已取得了较多的研究成果，主要包括采用聚丙烯酰胺或淀粉纯化绿液来制备白泥碳酸钙，二氧化碳引晶法除硅纯化绿液制备碳酸钙，生石灰预苛化绿液制备碳酸钙等方面的研究探讨。由于硫酸盐木浆厂的碱回收白泥中含有铁的氢氧化物或硫化物，这些化合物属于有色杂质，导致白泥变绿、白度大大降低，白泥综合利用困难，关于这方面的研究成果较少。 
发明内容   
为了解决以上硫酸盐木浆厂的碱回收白泥中有颜色、不易被回用的问题，本发明提供了一种利用木浆硫酸盐法制浆碱回收绿液制备白泥碳酸钙的工艺。
本发明是通过以下方式实现的： 
一种利用木浆硫酸盐法制浆碱回收绿液制备白泥碳酸钙的工艺，包括以下步骤：
（1）绿液纯化：向绿液中加入其中总铁质量2-6倍的绿液纯化助剂，在一定温度下搅拌吸附，过滤得纯化滤液；
（2）生石灰纯化：将生石灰加水配成悬浮液，向其中加入总铁质量2-6倍的生石灰纯化剂，在一定温度下搅拌吸附，过滤，烘干得纯化生石灰；
（3）绿液预苛化：向步骤（1）得到的纯化绿液中加入2.5-15%的纯化生石灰，反应后经250-500目滤网过滤；
（4）绿液苛化：在预苛化过滤后绿液中加入85-97.5%纯化生石灰反应，
所述绿液纯化助剂为焦磷酸钠、多聚磷酸钠、乙二胺四乙酸二钠、硫酸锌与二乙基三胺五乙酸按照质量比1:1:1:1:1混合得到；
所述生石灰纯化剂为乙二胺四乙酸二钠和二乙基三胺五乙酸按照质量比1：1混合得到。
所述的工艺，步骤（1）搅拌吸附的温度为90±5℃，保温时间10～60分钟，搅拌速度为50-200rpm。 
所述的工艺，步骤（2）搅拌吸附的温度为85±5℃，时间为30～120分钟,搅拌速度为50-200rpm， 
所述的工艺，步骤（2）中生石灰悬浮液的质量浓度为15～25%。
所述的工艺，步骤（3）中反应温度为90±5℃，保温时间2～60分钟，搅拌速度为50-200rpm。 
所述的工艺，步骤（4）反应温度为90±5℃，保温时间60～180分钟，搅拌速度为50-200rpm。 
所述的工艺，步骤（2）过滤通过40-120目筛子的氢氧化钙悬浊滤液经250-500目滤网过滤，过滤后的滤饼烘干得到纯化后生石灰备用。 
所述的工艺，生石灰用量的计算公式如下： 
m=ρ×V×0.53×1.325×R／W，
其中： m—石灰需要量，g，
ρ—绿液中Na2CO3含量，g/L（以NaOH计），
V—苛化器中的绿液量，L，
0.53—CaO分子量/ Na2CO3分子量，
1.325—Na2CO3与NaOH换算系数，
W—石灰中有效CaO含量，%，
R—石灰消耗量对理论用量的过量系数（取1.05）。
本发明的有益效果： 
（1）采用此工艺处理后，白泥碳酸钙的白度大幅度提高，可达到86%ISO以上，从而得到了高白度的白泥碳酸钙；
（2）采用本发明所述工艺处理木浆硫酸盐法制浆碱回收绿液，工艺流程简单，所用化学品清洁环保。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合具体实施例来进一步说明。 
采用本发明工艺处理低硫化钠含量的木浆硫酸盐法制浆碱回收绿液，绿液性质见表1， 
表1 绿液的成分
项目 实施例1绿液 实施例2绿液
比重 1.15 1.15
pH值 14.42 14.64
总碱(NaOH计)/g/L 108.76 129.06
活性碱(NaOH计)/g/L 28.34 58.59
硫化钠(NaOH计)/g/L 12.00 24.80
碳酸钠(NaOH计)/g/L 80.42 70.47
总铁/mg/L 11.95 12.61
二价铁/mg/L 10.58 12.12
实施例1：
（1）取300mL绿液加入500mL三口瓶中，添加绿液纯化助剂7.17mg，Tmax=90±5℃，保温时间20分钟，搅拌速度为100rpm，过滤得纯化绿液；
（2）称取生石灰（氧化钙含量为84.42%，总铁含量为0.078%）21.07克，加入32.86mg生石灰纯化剂，控制生石灰浓度为15%，T=85±5℃，反应时间60分钟，搅拌速度为100rpm，反应完过滤烘干备用；
（3）称取上述纯化生石灰总量的2.5%加入纯化绿液中进行预苛化，Tmax=90±5℃，保温时间20分钟，搅拌速度为120rpm，预苛化完成后过滤绿液备用；
（4）称取步骤（2）纯化生石灰总量的97.5%加入上述步骤（3）过滤后绿液中进行苛化，Tmax=90±5℃，保温时间120分钟，搅拌速度为80rpm。
所述绿液纯化助剂为焦磷酸钠、多聚磷酸钠、乙二胺四乙酸二钠、硫酸锌与二乙基三胺五乙酸按照质量比1:1:1:1:1混合得到； 
所述生石灰纯化剂为乙二胺四乙酸二钠和二乙基三胺五乙酸按照质量比1：1混合得到。
通过上述步骤制备的白泥碳酸钙经清水洗后测得白度为90%ISO。 
步骤（2）过滤通过40-120目筛子的氢氧化钙悬浊滤液经250-500目滤网过滤，过滤后的滤饼烘干得到纯化后生石灰备用。 
实施例2： 
（1）取300mL绿液加入500mL三口瓶中，添加助剂22.698mg，Tmax=90±5℃，保温时间20分钟，搅拌速度为100rpm，过滤得纯化绿液；
（2）称取生石灰（氧化钙含量为84.42%，总铁含量为0.078%）18.47克，加入86.44mg生石灰纯化剂，控制生石灰浓度为25%，T=85±5℃，反应时间60分钟，搅拌速度为100rpm，反应完过滤烘干备用；
（3）称取上述纯化生石灰总量的15%加入纯化绿液中进行预苛化，Tmax=90±5℃，保温时间20分钟，搅拌速度为120rpm，预苛化完成后过滤绿液备用；
（4）称取步骤二纯化后生石灰总量的85%加入上述过滤后绿液中进行苛化，Tmax=90±5℃，保温时间120分钟，搅拌速度为80rpm。
所述绿液纯化助剂为焦磷酸钠、多聚磷酸钠、乙二胺四乙酸二钠、硫酸锌与二乙基三胺五乙酸按照质量比1:1:1:1:1混合得到； 
所述生石灰纯化剂为乙二胺四乙酸二钠和二乙基三胺五乙酸按照质量比1：1混合得到。
通过上述步骤制备的白泥碳酸钙经清水洗后测得白度为87.5%ISO。 
上述实施例1和2步骤中的温度、保温时间、搅拌速度，并不仅仅限于实施例中提到的工艺参数，本领域的技术人员能够通过现有技术得到的工艺参数都可以完成本发明的工艺，达到本发明的效果。 

Claims (8)

1.一种利用木浆硫酸盐法制浆碱回收绿液制备白泥碳酸钙的工艺，其特征是包括以下步骤：
（1）绿液纯化：向绿液中加入其中总铁质量2-6倍的绿液纯化助剂，在一定温度下搅拌吸附，过滤得纯化绿液；
（2）生石灰纯化：将生石灰加水配成悬浮液，向其中加入总铁质量2-6倍的生石灰纯化剂，在一定温度下搅拌吸附，过滤，烘干得纯化生石灰；
（3）绿液预苛化：向步骤（1）得到的纯化绿液中加入2.5-15%的纯化生石灰，反应后经250-500目滤网过滤；
（4）绿液苛化：在预苛化过滤后绿液中加入85-97.5%纯化生石灰反应，
所述绿液纯化助剂为焦磷酸钠、多聚磷酸钠、乙二胺四乙酸二钠、硫酸锌与二乙基三胺五乙酸按照质量比1:1:1:1:1混合得到；
所述生石灰纯化剂为乙二胺四乙酸二钠和二乙基三胺五乙酸按照质量比1：1混合得到。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于步骤（1）搅拌吸附的温度为90±5℃，保温时间10～60分钟，搅拌速度为50-200rpm。
3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于步骤（2）搅拌吸附的温度为85±5℃，时间为30～120分钟,搅拌速度为50-200rpm。
4.根据权利要求1或3所述的工艺，其特征在于步骤（2）中生石灰悬浮液的质量浓度为15～25%。
5.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于步骤（3）中反应温度为90±5℃，保温时间2～60分钟，搅拌速度为50-200rpm。
6.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于步骤（4）反应温度为90±5℃，保温时间60～180分钟，搅拌速度为50-200rpm。
7.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于步骤（2）过滤通过40-120目筛子的氢氧化钙悬浊滤液经250-500目滤网过滤，过滤后的滤饼烘干得到纯化后生石灰备用。
8.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于生石灰用量的计算公式如下：
m=ρ×V×0.53×1.325×1.05／W，
其中： m—生石灰需要量，g，
ρ—以NaOH计的绿液中Na2CO3含量，g/L，
V—苛化器中的绿液量，L，
W—生石灰中有效CaO含量，%。
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