CN104695270B - 一种非木材制浆碱回收绿液低温苛化控硅方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种非木材制浆碱回收绿液低温苛化控硅方法。本发明是将非木浆碱回收绿液在39℃以下低温苛化，由于Na2SiO3与Ca(OH)2反应活性大于Na2CO3与Ca(OH)2反应活性，因此，CaSiO3将先于CaCO3产生结晶，析出的CaSiO3晶粒成为晶核，后续析出的CaCO3将在晶核表面生长，对已产生的CaSiO3晶粒形成包埋，从而抑制了其对白泥CaCO3结构及性能的影响，同时也实现了晶形的可控性，制备出规则形状的白泥CaCO3，硅的干扰得到有效控制。本发明能有效控制非木浆碱回收绿液苛化过程硅干扰问题，变废为宝，实现白泥碳酸钙资源化利用。

Description

一种非木材制浆碱回收绿液低温苛化控硅方法
技术领域
本发明涉及一种非木材制浆碱回收绿液低温苛化控硅方法。
背景技术
由于木材资源短缺，亚洲和欧洲许多国家仍大量使用非木材纤维原料制浆造纸，如麦草、芦苇、蔗渣、竹子等。我国非木材原料制浆造纸历史悠久，是世界上非木浆产量最大的国家，每年产量约1000万吨，产生白泥约500~600万吨。然而，长期以来，非木原料的高硅含量特性对制浆过程产生了严重的“硅干扰”，也使苛化白泥难以回收利用（白泥由于主要成分为碳酸钙，因此，也称为白泥碳酸钙），造成了巨大的资源浪费和环境污染，且在今后较长一段时间内仍将是非木浆碱回收面临的一个难题。
硅是非木材原料生长过程中的固有成份，多半以游离SiO2、硅酸、碱性硅酸盐或以通过氢键结合力与有机组分中的羟基结合的形式存在于草类原料中。非木材纤维原料的灰分含量一般在3%以上，而灰分中的SiO2含量达97.7%。蒸煮过程中有部分SiO2生成不溶性硅盐沉淀于纤维上，但绝大部分硅仍以Na2SiO3形式存在于黑液中，并进入碱回收系统，最后在苛化段以CaSiO3的形式存在于白泥中。硅的存在对碱回收运行主要产生以下问题：
（1）在黑液蒸发器中产生结垢，影响蒸发传热效率，增加蒸汽消耗；
（2）造成黑液浓缩过程粘度急速增大，流动性变差，黑液浓度的提高受到限制，造成进入燃烧炉的黑液浓度不高，影响燃烧炉热效率；
（3）进入绿液中的硅酸盐包裹住CaO，使CaO不能很好的在苛化过程中形成Ca(OH)2并与Na2CO3反应生成NaOH，降低苛化能力。同时CaSiO3粘性大，不仅增大沉渣体积，而且沉降速度慢，澄清液与泥渣分离困难；
（4）苛化后，硅以CaSiO3形式存在于白泥中，增加了白泥粘度，降低了白泥的滤水性能，造成白泥干度下降，影响了白泥的各种用途，如无法作为填料碳酸钙使用，也无法进行煅烧制成石灰，重新回用于苛化。
发明内容
针对硅干扰问题，本发明突破传统高温苛化固有观念，采用低温苛化技术，解决碱回收硅干扰问题。
本发明方法具体是：
首先将生石灰与水混合，浓度为10%-40%，反应时间为10-120min，反应温度5-100℃，使之消化完全。
然后将非木材制浆碱回收绿液加入消化完全的石灰水中或将石灰水加到绿液中，发生苛化反应，每克生石灰中绿液加入速度为0.02-1.0ml/min，或将石灰水加入到绿液中，每毫升绿液中生石灰加入速度为0.02-1.0g/min，反应温度为5~39℃，搅拌速度为50-2000rpm，反应时间5~180min。
最后，达到规定的反应时间，绝大部分硅都结晶析出后，提高反应温度至60~100℃，以提高苛化反应速度，继续反应30~120min，或按原温度继续反应2~12小时，过滤分离，洗涤，得到有规则形态的白泥碳酸钙。
本发明方法的原理：非木浆碱回收绿液在39℃以下低温苛化，由于Na2SiO3与Ca(OH)2反应活性大于Na2CO3与Ca(OH)2反应活性，因此，CaSiO3将先于CaCO3产生结晶，析出的CaSiO3晶粒成为晶核，后续析出的CaCO3将在晶核表面生长，对已产生的CaSiO3晶粒形成包埋，从而抑制了其对白泥CaCO3结构及性能的影响，同时也实现了晶形的可控性，制备出规则形状的白泥CaCO3，硅的干扰得到有效控制。
本发明的有益效果：控制非木浆碱回收绿液苛化过程硅干扰问题，变废为宝，实现白泥碳酸钙资源化利用。
附图说明
图1为传统高温苛化所得非木浆白泥碳酸钙（硅含量6.40%，苛化温度80℃）；
图2为低温苛化所得非木浆白泥碳酸钙（苛化温度20℃，硅含量6.40%）。
具体实施方式
实施例1
首先将生石灰与水混合，浓度为10%，反应时间为10min，反应温度35℃，使之消化完全。
然后将非木材制浆碱回收绿液加入消化完全的石灰水中，发生苛化反应，每克生石灰中绿液加入速度为0.02ml/min；反应温度为10℃，搅拌速度为50rpm，反应时间100min。
最后，达到规定的反应时间，绝大部分硅都结晶析出后，提高反应温度至60℃，以提高苛化反应速度，继续反应30min，或按原温度继续反应5小时，过滤分离，洗涤，得到有规则形态的白泥碳酸钙。
实施例2
首先将生石灰与水混合，浓度为25%，反应时间为60min，反应温度5℃，使之消化完全。
然后将非木材制浆碱回收绿液加入消化完全的石灰水中，发生苛化反应，每克生石灰中绿液加入速度为0.8ml/min；反应温度为5℃，搅拌速度为2000rpm，反应时间5min。
最后，达到规定的反应时间，绝大部分硅都结晶析出后，提高反应温度至80℃，以提高苛化反应速度，继续反应86min，或按原温度继续反应2小时，过滤分离，洗涤，得到有规则形态的白泥碳酸钙。
实施例3
首先将生石灰与水混合，浓度为40%，反应时间为120min，反应温度100℃，使之消化完全。
然后将非木材制浆碱回收绿液加入消化完全的石灰水中，发生苛化反应，每克生石灰中绿液加入速度为1ml/min；反应温度为39℃，搅拌速度为20rpm，反应时间180min。
最后，达到规定的反应时间，绝大部分硅都结晶析出后，提高反应温度至100℃，以提高苛化反应速度，继续反应120min，或按原温度继续反应12小时，过滤分离，洗涤，得到有规则形态的白泥碳酸钙。
实施例4
首先将生石灰与水混合，浓度为10%，反应时间为10min，反应温度35℃，使之消化完全。
然后将石灰水加到绿液中，发生苛化反应，每毫升绿液中生石灰加入速度为0.02g/min；反应温度为10℃，搅拌速度为50rpm，反应时间100min。
最后，达到规定的反应时间，绝大部分硅都结晶析出后，提高反应温度至60℃，以提高苛化反应速度，继续反应30min，或按原温度继续反应5小时，过滤分离，洗涤，得到有规则形态的白泥碳酸钙。
实施例5
首先将生石灰与水混合，浓度为25%，反应时间为60min，反应温度5℃，使之消化完全。
然后将石灰水加到绿液中，发生苛化反应，每毫升绿液中生石灰加入速度为0.08g/min；反应温度为5℃，搅拌速度为2000rpm，反应时间5min。
最后，达到规定的反应时间，绝大部分硅都结晶析出后，提高反应温度至80℃，以提高苛化反应速度，继续反应86min，或按原温度继续反应2小时，过滤分离，洗涤，得到有规则形态的白泥碳酸钙。
实施例6
首先将生石灰与水混合，浓度为40%，反应时间为120min，反应温度100℃，使之消化完全。
然后将石灰水加到绿液中，发生苛化反应，每毫升绿液中生石灰加入速度为1g/min；反应温度为39℃，搅拌速度为20rpm，反应时间180min。
最后，达到规定的反应时间，绝大部分硅都结晶析出后，提高反应温度至100℃，以提高苛化反应速度，继续反应120min，或按原温度继续反应12小时，过滤分离，洗涤，得到有规则形态的白泥碳酸钙。
最后从图1可见，传统高温苛化所得非木浆白泥碳酸钙为无定型，难以回收利用，而图2中20℃低温苛化所得白泥碳酸钙为纺锤形，证明低温苛化时硅干扰得到有效抑制，使白泥碳酸钙的回收利用成为可能。

Claims (1)

1.一种非木材制浆碱回收绿液低温苛化控硅方法，其特征在于：
首先将生石灰与水混合，浓度为10%-40%，反应时间为10-120min，反应温度5-100℃，使之消化完全；
然后将非木材制浆碱回收绿液加入消化完全的石灰水中或将石灰水加到绿液中，发生苛化反应，每克生石灰中绿液加入速度为0.02-1.0ml/min，或将石灰水加入到绿液中，每毫升绿液中生石灰加入速度为0.02-1.0g/min，反应温度为5~39℃，搅拌速度为50-2000rpm，反应时间5~180min；
最后，达到规定的反应时间，绝大部分硅都结晶析出后，提高反应温度至60~100℃，以提高苛化反应速度，继续反应30~120min，过滤分离，洗涤，得到有规则形态的白泥碳酸钙。
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