CN109704380A

CN109704380A - 一种利用电厂烟气连续制备轻质碳酸钙填料的方法

Info

Publication number: CN109704380A
Application number: CN201811519827.8A
Authority: CN
Inventors: 施晓旦; 刘莹; 傅斌; 金霞朝
Original assignee: DSSUN NEW MATERIAL (SHANDONG) Co Ltd
Current assignee: DSSUN NEW MATERIAL (SHANDONG) Co Ltd; Shandong Dongsheng New Material Co Ltd
Priority date: 2018-12-12
Filing date: 2018-12-12
Publication date: 2019-05-03

Abstract

本发明公开了一种利用电厂烟气连续制备轻质碳酸钙填料的方法，其将石灰用热水进行消化得到粗浆，粗浆调浓后经过振筛及悬液分离器除杂得到精浆，然后将精浆打入碳化塔中，加入晶型控制剂，搅拌均匀后通入处理后的电厂烟气进行碳化，碳化过程中在线检测pH及电导率，通过pH及电导率判断碳化终点，往碳化完的熟浆中加入pH调节剂，经过325目筛除杂，最后得到轻质碳酸钙填料；若电厂烟气为造纸厂电厂烟气，则轻质碳酸钙填料可直接通过管道输送到纸机使用。本发明所述的方法可以减少纸厂电厂二氧化碳的排放，减轻纸厂的环保压力，同时降低了造纸碳酸钙填料成本，其可实现工业化生产、工艺简单，具有极其重要的实际利用价值和经济效益。

Description

一种利用电厂烟气连续制备轻质碳酸钙填料的方法

技术领域

本发明涉及轻质碳酸钙填料制备领域，尤其涉及一种利用电厂烟气连续制备轻质碳酸钙填料的方法。

背景技术

轻质碳酸钙是一种重要的无机化工原料，广泛应用于造纸、橡胶、塑料、涂料、医药、食品等行业，尤其是造纸工业中最常用的填料之一。用轻质碳酸钙填料替代造纸纤维，可以降低生产成本，另外可以改善纸张的光学性能、印刷性能和外观。因为制备工艺的不同，轻质碳酸钙可能呈立方体、纺锤体、针状、链状、片状等不同晶体形貌。目前制备轻质碳酸钙多采用碳化法，即通过煅烧石灰石得到的石灰消化后得到石灰浆，通入煅烧石灰石产生的二氧化碳进行碳化后生成碳酸钙，纸厂使用的轻质碳酸钙产品多由碳酸钙厂通过这种方法制备。

目前国内的大型造纸企业一般都配有电厂，电厂烟气通过脱硫脱硝除尘后大都直接排入大气中，烟气中仍含有一定浓度的二氧化碳未能利用，既造成了资源的浪费，又对环境造成了污染。目前越来越多企业也加大了烟气中的二氧化碳的利用。

CN104326498A公开了利用高含量二氧化塔高温烟气生产超细活性钙粉的装置及其生产方法，该装置包括通过管道连接的碳酸盐煅烧窑炉和余热发电锅炉。该专利需要有制浆装置，包括制浆罐、循环泵组及喷枪，该专利的浆液制备系统复杂、庞大；由于石灰浆液的浓度不均以及粒度不均等因素会导致雾化喷嘴的堵塞与磨损。

CN103446868B公开一种捕集矿化铝电解烟气中CO₂制备碳酸钙并回收CO的装置。装置包括铝电解烟气捕集系统、钙基矿化剂发生器、多级射流式全混反应器、过滤分离系统和CO收集系统；装置在对铝电解烟气中CO₂捕集回收的同时，回收了其中CO燃气，还实现了对废电石渣综合利用，具有显著的技术优势和经济效益。

CN1491894A提供了一种利用工业烟气湿式固碳法生产微细碳酸钙的方法，利用湿式固碳技术，避免碳化法对低浓度二氧化碳吸收不完全，采用碱吸收-复分解再生二步法将烟气中二氧化碳吸收，使之快速形成可溶性碳酸盐，而后经消化、过滤的精制氢氧化钙悬浮液来进一步合成均质碳酸钙，之后经沉淀、清洗、过滤、烘干后得到最终产品。但此方法需要添加氢氧化钠并进行回收，工艺复杂，产品pH不易控制。

CN105858699A公开了利用高温热烟气碳化干燥合成碳酸钙的生产工艺和装置，工艺包括：将水泥厂窑尾高温热烟气经烟气净化收尘器除尘后，洁净的热烟气进入反应塔。将氢氧化钙湿料由加料器加入反应塔中。氢氧化钙湿料和反应塔中的热烟气进行传质、传热，完成碳化反应与干燥过程，最后可得到碳酸钙粉末产品。干燥后的碳酸钙粉末产品随热烟气进入产品收集收尘器，在产品收集收尘器中实现气固分离，气体由引风机排出，下沉的碳酸钙粉末产品则由产品收集收尘器下端的卸料阀排出。

目前，虽有很多工业化利用电厂烟气中的二氧化碳的工艺，但寻求更新的轻质碳酸钙填料的制备方法，提高生产系统的自动化水平，简化生产系统工艺流程，降低生产成本，仍具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种利用电厂烟气连续制备轻质碳酸钙填料的方法，本发明通过对福建、浙江、河南等地多个纸厂电厂烟气中二氧化碳浓度进行分析后，可利用电厂烟气制备轻质碳酸钙填料产品，生产出的轻质碳酸钙填料产品可以直接通过管道供给纸机使用，通过这种方法可以减少二氧化碳的排放，减轻纸厂的环保压力，同时降低了造纸碳酸钙填料成本，该方法具有极其重要的实际利用价值和经济效益。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种利用电厂烟气连续制备轻质碳酸钙填料的方法，其包括如下步骤：

步骤(1)、石灰用热水进行消化得到粗浆；

步骤(2)、步骤(1)中的粗浆调浓后经过振筛及悬液分离除杂得到精浆；

步骤(3)、将步骤(2)中的精浆打入碳化塔中，加入晶型控制剂，搅拌均匀；

步骤(4)、电厂烟气经过净化处理后，用风机鼓入步骤(3)中的所述碳化塔，进行碳化过程并得到熟浆；

步骤(5)、往步骤(4)中碳化完的熟浆中加入pH调节剂，调节至合适的pH；

步骤(6)、将步骤(5)中调节好pH的熟浆过筛除杂，得到轻质碳酸钙填料。

为了进一步优化上述制备方法，本发明采取的技术措施还包括：

进一步地，所述电厂烟气为造纸厂电厂烟气，其在所述步骤(6)之后还包括步骤(7)、将轻质碳酸钙填料直接通过管道输送到纸机使用。

进一步地，所述步骤(1)中所述消化的条件为：石灰与水的质量比为1:5-1:7，消化的温度为70-90℃，熟化率≥90％。

进一步地，所述步骤(2)中的所述除杂是指将粗浆浓度调整为14wt％-16wt％，先经过100目筛，再经过旋液分离器除去杂质后得到精浆。

进一步地，所述步骤(3)中的所述晶型控制剂为碳酸盐或磷酸盐或柠檬酸盐类的其中一种，添加比例为0.1wt％-1wt％(相对于折干PCC)。

进一步地，所述步骤(4)中，所述净化处理为将电厂烟气依次经过泡沫塔、填料塔，所述电厂烟气的二氧化碳浓度为8vl％-12vl％；所述风机为高压多级离心风机，其风量为150-200Nm³/min。

进一步地，所述步骤(4)中的所述碳化需在线检测pH及电导率，通过pH及电导率控制碳化终点，从而得到熟浆。

进一步地，所述碳化终点为：pH达到7，电导率达到0。

进一步地，所述步骤(5)中所述的pH调节剂为磷酸，磷酸添加量相对折干轻钙重量为0.1wt％-0.5wt％。

进一步地，所述步骤(6)中的过筛除杂为将熟浆经过325目筛除杂。

进一步地，所述轻质碳酸钙填料的固含量为18wt％-20wt％，pH为7-9，-2μm粒径为30wt％-60wt％(小于2μm的颗粒占总颗粒数的30％-60％)。

本发明的第二个目的是提供一种根据上述制备方法制得的轻质碳酸钙填料。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

1、可以有效利用电厂烟气中残留的二氧化碳，可以减少二氧化碳的排放，减轻纸厂的环保压力。

2、通过添加晶型控制剂来促进成核，减弱烟气二氧化碳浓度较低的影响，提高碳化效率。通过添加pH调节剂减少残余碱的影响，稳定产品pH。

3、生产出的轻质碳酸钙填料产品可以直接通过管道供给纸机使用，降低了造纸碳酸钙填料成本。

4、本发明方法工艺相对简单，通过在线检测pH和电导率，进行自动化控制反应进程，产品粒径分布均匀，质量稳定，可实现工业化生产。

附图说明

图1为本发明的生产工艺流程图；

图2为实施例1制备的轻质碳酸钙填料电镜照片；

图3为实施例2制备的轻质碳酸钙填料电镜照片；

图4为实施例3制备的轻质碳酸钙填料电镜照片。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明下述实施例采用的利用电厂烟气连续制备轻质碳酸钙填料的方法，其包括如下步骤：石灰用热水进行消化得到粗浆；粗浆调浓后经过振筛及悬液分离除杂得到精浆；精浆打入碳化塔中，加入晶型控制剂，搅拌均匀；电厂烟气经过泡沫塔填料塔净化处理后，用高压多级离心风机鼓入碳化塔，进行碳化过程并得到熟浆；往碳化完的熟浆中加入pH调节剂，调节至合适的pH；经过325目筛除杂，得到轻质碳酸钙填料；若该电厂烟气为造纸厂电厂烟气，则将得到的轻质碳酸钙填料可直接通过管道输送到纸机使用。

实施例1

将石灰放入75℃的热水中进行消化，其中石灰与水的质量比为1:6。消化后的粗浆加水调整浓度为15.2wt％，先经过100目筛，再经过旋液分离器除去杂质后得到精浆。将精浆打入碳化塔中，加入8wt‰的碳酸钠(相对于PCC折干)作为晶型控制剂，搅拌均匀。通气进行碳化，烟气浓度为10vl％，进气量为150Nm³/min，碳化过程中连续在线检测pH和电导率判断碳化终点。碳化完成后往熟浆中加入磷酸作为pH调节剂，添加量为0.3wt％(3Kg/每吨PCC)，搅拌均匀。经过325目筛除杂，最后得到轻质碳酸钙填料。检测产品固含量为19.0wt％，pH为7.80，2μm粒径为32.2％。其中，碳化塔温度50℃；泡沫塔填料塔温度30℃，压力-100kPa；风机电流330A，功率180Kw，频率45Hz；碳化终点：碳化终点：pH达到7，电导率达到0。产品经扫描电镜检测分析如图2所示。

实施例2

将石灰放入80℃的热水中进行消化，其中石灰与水的质量比为1:6。消化后的粗浆加水调整浓度为15.5wt％，先经过100目筛，再经过旋液分离器除去杂质后得到精浆。将精浆打入碳化塔中，加入6wt‰的碳酸钠(相对于PCC折干)作为晶型控制剂，搅拌均匀。通气进行碳化，烟气浓度为12vl％，进气量为180Nm³/min，碳化过程中连续在线检测pH和电导率判断碳化终点。碳化完成后往熟浆中加入磷酸作为pH调节剂，添加量为0.3wt％(3Kg/每吨PCC)，搅拌均匀。经过325目筛除杂，最后得到轻质碳酸钙填料。检测产品固含量为19.2wt％，pH为7.60，2μm粒径为35.6％。产品经扫描电镜检测分析如图3所示。

实施例3

将石灰放入85℃的热水中进行消化，其中石灰与水的质量比为1:6。消化后的粗浆加水调整浓度为15.3wt％，先经过100目筛，再经过旋液分离器除去杂质后得到精浆。将精浆打入碳化塔中，加入6wt‰的柠檬酸钠(相对于PCC折干)作为晶型控制剂，搅拌均匀。通气进行碳化，烟气浓度为10vl％，进气量为200Nm³/min，碳化过程中连续在线检测pH和电导率判断碳化终点。碳化完成后往熟浆中加入磷酸作为pH调节剂，添加量为0.3wt％(3Kg/每吨PCC)，搅拌均匀。经过325目筛除杂，最后得到轻质碳酸钙填料。检测产品固含量为18.9wt％，pH为8.0，2μm粒径为40.5％。产品经扫描电镜检测分析如图4所示。

由上述实施例可知，本发明通过对石灰进行消化、除杂、调控、碳化及再次调控除杂等一系列工艺过程，通过在精浆中添加碳酸钠或柠檬酸钠作为晶型控制剂来促进成核，减弱纸厂电厂烟气二氧化碳浓度较低的影响，提高碳化效率，在熟浆中添加磷酸作为pH调节剂减少残余碱的影响，稳定产品pH，通过在线检测pH和电导率，进行自动化控制反应进程，最后得到轻质碳酸钙填料。本发明所制得的轻质碳酸钙填料，通过管道输送到纸机使用，降低了造纸碳酸钙填料成本。本发明方法可以减少纸厂电厂二氧化碳的排放，减轻纸厂的环保压力，其可实现工业化生产、工艺简单，具有极其重要的实际利用价值和经济效益。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims

1.一种轻质碳酸钙填料的制备方法，其特征在于，该方法利用电厂烟气连续制备轻质碳酸钙填料，其包括如下步骤：

步骤(1)、石灰用热水进行消化得到粗浆；

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述电厂烟气为造纸厂电厂烟气，其在所述步骤(6)之后还包括步骤(7)、将轻质碳酸钙填料直接通过管道输送到纸机使用。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中所述消化的条件为：石灰与水的质量比为1:5-1:7，消化的温度为70-90℃，熟化率≥90％。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的所述除杂是指将粗浆浓度调整为14wt％-16wt％，先经过100目筛，再经过旋液分离器除去杂质后得到精浆。

5.根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中的所述晶型控制剂为碳酸盐或磷酸盐或柠檬酸盐类的其中一种，添加比例为0.1wt％-1wt％。

6.根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述净化处理为将电厂烟气依次经过泡沫塔、填料塔，所述电厂烟气的二氧化碳浓度为8vl％-12vl％；所述风机为高压多级离心风机，其风量为150-200Nm³/min。

7.根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中的所述碳化需在线检测pH及电导率，通过pH及电导率控制碳化终点，从而得到熟浆。

8.根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中所述的pH调节剂为磷酸，磷酸添加量相对折干轻钙重量为0.1wt％-0.5wt％；所述步骤(6)中的过筛除杂为将熟浆经过325目筛除杂。

9.根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于，所述轻质碳酸钙填料的固含量为18wt％-20wt％，pH为7-9，2μm粒径为30％-60％。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的制备方法制得的轻质碳酸钙填料。