CN1141983A - 碱法造纸黑液的综合治理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种碱法造纸黑液的综合治理方法，它属于制浆碱液的再生。它包括SO2酸析木素、CaO中和苛化再生碱液，煅烧分解废渣产生SO2并生产水泥三大步骤。本发明的治理方法，黑液不经蒸发浓缩节约能源，碱液再生利用彻底完全，无二次污染，设备投资小，资源利用率高，以万吨浆生产能力计，按本发明的治理方法可联产木素2000～26000砘，液碱1500～2200吨，水泥熟料6000～9000吨，同时造纸厂的净化草屑泥砂，石灰渣，水处理污泥、锅炉煤渣亦得到综合治理，变废为宝。

Description

碱法造纸黑液的综合治理方法
本发明是一种碱法造纸黑液的综合治理方法，它属于制浆碱液的再生，它包括酸析木素、中和苛化、煅烧分解三个步骤。
据调查在碱法造纸制浆黑液中，几乎集中了制浆造纸过程中90％的污染源，如不经治理直接排放，不仅严重污染环境，而且黑液中的多种有回收价值的化工原料白白流失造成资源的极大浪费。因此对制浆造纸厂来说，黑液治理是即有经济效益又有环境效益和社会效益的头等重要的大事。国内外造纸行业和环境保护研究部门的专家一直为寻求和探索一个理想综合治理方法作着不懈的努力。在中国专利CN1017077B中透露了一种“二氧化硫酸化法处理碱法造纸黑液”的方法，它的目的是提供一种从黑液中回收木素和亚硫酸钠的方法。它的构成是用二氧化硫处理碱法造纸黑液，得木素沉淀过滤回收，滤液经蒸发结晶回收亚硫酸钠，或直接用于配制蒸煮药液。它的不足之处是：a、酸析滤液蒸发浓缩、结晶回收亚硫酸钠设备庞大、造价高、能耗高、经济效益差；b、酸析滤液直接用于配制蒸煮药液消耗大量原料烧碱，并且蒸煮工段生成的磺化木素在酸析黑液时较难析出沉淀过滤分离。c、SO2不能回收利用，造成浪费；d、硫铁矿煅烧产生SO2，又会产生新废渣污染。
本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种无须蒸发浓缩；酸析滤液经中和苛化处理全部循环使用；SO2和石灰等原料均能循环或充分利用：而且同时能将造纸厂其他废渣综合治理变废为宝；无二次污染的设备投资小资源利用率高，黑液利用彻底完全理想的碱法造纸黑液治理的方法。
本发明的目的可通过如下措施来达到：
a、酸析木素：在酸析吸收塔2中，塔顶喷淋的黑液与塔底上升的气体SO2逆流接触，在PH＜5.5，温度45℃～85℃条件下进行反应，木素不断沉淀析出，通过酸析压滤机4过滤分离，滤饼干燥，得木素产品。主要化学反应如下：
b、中和苛化：在苛化器10中，70℃～100℃搅拌下，用石灰乳中和并苛化来自酸析压滤机4经消化提渣机8的酸析滤液0.5～2.0小时，泵入中和苛化压滤机24进行固液分离，含有少量Na2SO3以NaOH为主要成份的滤液通过碱液排出管线25送草浆蒸煮工段循环使用，以CaSO3为主要成份的滤渣放入CaSO3料仓19，待煅烧分解。主要化学反应如下，
c、煅烧分解：以CaSO3为主体成份的中和苛化过滤残渣从CaSO3料仓19送入回转窑15在150℃～1450℃温度下煅烧分解，释放的SO2气体送酸析吸收塔2底部供酸析木素循环使用；分解产物CaO供制备中和苛化需要的石灰乳循环使用，也可作为硅酸盐水泥熟料的组份。
本发明的目的还可以通过以下措施来达到：本发明的碱法造纸黑液的综合治理方法中煅烧分解产生的SO2气体首先进入酸析吸收塔下部经部分酸析滤液鼓泡洗涤除尘后，再供酸析木素使用，即避免了窑气中夹带的尘粒对本木素副产品的污染，又阻止了有害气体SO3进入综合治理系统。
SO4 2-离子对草浆蒸煮有影响，窑气中不可避免的携带少量SO3，经洗涤除尘后便溶解以SO4 2-离子的形式存在于洗涤除尘液中，洗涤除尘后的物料经管线11进入转化器13，在80℃～120℃下不断搅拌与来自亚硫酸钙料仓19的中和苛化产生的部分CaSO3反应1～2小时，除去SO4 2-离子后，再经转化压滤机22过滤分离，滤液通过管线23排出与酸析滤液合并进入综合治理系统循环使用。滤渣进入石膏料仓18。回收碱液除去SO4 2-后用于蒸煮可提高草浆蒸煮的得率和质量。反应式如下：
转化反应生成的SO2通过管线12与窑气合并。
本发明的碱法造纸黑液的综合治理方法中，煅烧分解在回转窑中进行较好，窑的长度与直径之比最好在30～40∶1之间，窑头部温度1200℃～1350℃，窑尾温度150℃～300℃，转速1～3转/分为佳。
本发明的碱法造纸黑液的综合治理方法，所需要的SO2气体，以煅烧硫铁矿产生最为经济，除原始开车硫铁矿或石膏投入窑中较多外，正常运行过程中只在回转窑中补充少量硫铁矿或石膏以补充SO2损失即可。
本发明的碱法造纸黑液的综合治理方法，可在煅烧分解窑中同时装入中和苛化残渣亚硫酸钙、石灰消化残渣、净化窑气及转化残渣，以及造纸厂备料净化草屑泥砂、水处理污泥、锅炉煤渣等废渣和补充产生SO2的硫铁矿或石膏一起煅烧分解，除释放综合治理工艺中所需要的SO2气体外，烧成物料可作为普通硅酸盐水泥熟料；微调CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3各组分的配比可得合格硅酸盐水泥。使造纸厂的废渣得到根治变废为宝。
经回转窑高温煅烧的CaO，用于中和苛化与工业CaO相比，活性较差，但与SiO2在高温下形成的硅酸三钙(3CaO·SiO2)，却是硅酸盐水泥熟料的主要成份。因此发明人建议采用本发明的碱法造纸黑液综合治理方法同时获得木素，烧碱、硅酸盐水泥的最佳方案。
附图的图面说明如下：
图1、碱法造纸黑液综合治理工艺流程图
1、黑液管线
2、酸析吸收塔
3、酸析后的物料出口管线
4、酸析压滤机
5、酸析滤液管线
6、木素料仓
7、生石灰料仓
8、消化提渣机
9、消化提渣机液乳相出口管线
10、苛化器
11、SO2洗涤除尘液流出管线
12、转化器SO2排出管线
13、转化器
14、回转炉滤渣入口
15、回转炉
16、回转炉固体料出口
17、回转炉燃料加入口
18、石膏料仓
19、亚硫酸钙料仓
20、苛化后的物料管线
21、转化器液固相排出管线
22、转化压滤机
23、转化压滤机滤液排出管线
24、中和苛化压滤机
25、回收液碱排出管线
26、回转窑气SO2排出管线
本发明下面将结合附图和最佳实施例作进一步详述：
碱法造纸黑液通过黑液管线1进入酸析吸收塔顶部，与经过洗涤除尘后的自塔底进入的SO2逆流接触，在PH值＜5.5，温度45℃～85℃条件下进行反应，木素不断析出并经酸析后的物料出口管线3流入酸析压滤机4，压滤后的NaHSO3溶液经酸析滤液管线5其中70％分流至消化提渣机8，30％分流至酸析吸收塔2的下部，供洗涤除尘净化窑气SO2用。酸析压滤机4的滤渣主要成份为木素，放入木素料仓6待干燥、包装。生石灰料仓7中粒径1～5mm的生石灰，连续加入消化提渣机8，在生石灰过量10％的条件下，石灰与NaHSO3溶液接触，首先消化并发生中和反应，消化后的乳液通过消化提渣机液乳相出口管线9进入苛化器10，在70℃～100℃温度下，苛化0.5小时～2小时后，经苛化后的物料管线20泵入中和苛化压滤机24，滤渣亚硫酸钙落入亚硫酸钙料仓19，滤液沿回收液碱管线25补充新碱后送草浆蒸煮工段循环使用。
来自石膏料仓18、亚硫酸钙料仓19、消化提渣机8的废渣；造纸厂备料净化草屑泥砂；水处理污泥，以及锅炉煤渣等废渣和补充产生SO2的硫铁矿或石膏从回转窑废渣入口14投入回转窑中，从回转窑燃料加入口17不断送入煤或重油等燃料和空气，窑头温度1200℃～1350℃，窑尾温度150℃～300℃，转速1～3转/分条件下煅烧分解。料仓18和19中的废渣可直接入窑煅烧，有机废渣预烧后才能与其它废渣以及焦碳磨粉以后，才能入窑煅烧。窑气经净化除尘后供酸析木素吸收塔使用，水泥熟料从回转窑固体料出口16排出，经配料球磨后包装为成品普通硅酸盐水泥副产品。
从回转窑15释放的窑气SO2经过回转窑SO2排出管线26，经鼓风机送入酸析木素吸收塔2的下部，鼓泡通过由酸液管线5分流而来的30％的酸析滤液，经除去尘粒和SO3后的纯净的SO2气体进入酸析木素吸收塔参加酸析木素反应。吸收了SO3和尘粒的物料通过SO2洗涤除尘液流出管线11进入转化器13，来自亚硫酸钙料仓19的部分过量亚硫酸钙进入转化器，在80℃～120℃，不断搅拌下转化反应1～2小时沉淀，除去SO4 2-离子后，物料经转化器液固相排出管线21泵入转化压滤机22，滤液经转化压滤机滤液排出管线23与酸析滤液合并流入消化提渣机8，滤渣放入石膏料仓18。在转化器13转化反应生成的SO2通过转化器SO2排出管线12与窑气汇合送入鼓风机。
以生产万吨漂白草浆计，将其黑液按本发明上述方法处理，可联产木素2000～2600吨，液碱1500～2200吨，水泥熟料6000～9000吨。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
a、黑液无须蒸发浓缩节约能源；
b、酸析滤液经中和苛化全部循环利用，SO2和石灰等原料均能循环或充分利用，消耗低；
c、同时将造纸厂其他废渣彻底处理，变废为宝；
d、设备投资小，资源利用率高；
e、黑液利用彻底完全，无二次污染。

Claims (7)

1、一种碱法造纸黑液的综合治理方法，其特征在于包括如下步骤：
a、酸析木素，PH＜5.5，温度45℃～85℃条件下黑液吸收SO2，沉淀析出木素，过滤分离干燥得木素产品；
b、中和苛化：在70℃～100℃温度下，用石灰乳中和苛化酸析滤液0.5～2.0小时，产物通过过滤使固液分离，以NaOH为主体成份的滤液供蒸煮工段循环使用，以CaSO3为主体成份的沉淀物送去煅烧分解；
c、煅烧分解：150℃～1450℃温度下煅烧中和苛化沉淀物，使其分解，释放出的SO2气体供酸析木素循环使用；分解产物CaO供制备中和苛化需要的石灰乳循环使用。
2、按照权利要求1所述之碱法造纸黑液的综合治理方法，其特征在于：在回转窑中煅烧分解释放的SO2气体，经部分酸析滤液洗涤除尘后，再供酸析木素使用，既避免了窑气中夹带的尘粒对木素副产品的污染，又阻止了有害气体SO3进入综合治理系统。
3、按照权利要求2所述之碱法造纸黑液的综合治理方法，其特征在于：SO2洗涤液进入转化器，80℃～120℃下与中和苛化产生的部分CaSO3反应1～2小时，以除去其吸收SO3形成的SO4 2-离子，过滤分离，滤液与酸析滤液合并进入综合治理循环系统。
4、按照权利要求1、2或3所述之碱法造纸黑液的综合治理方法，其特征在于，煅烧分解在回转窑中进行，窑的长度与直径之比30～40∶1，窑头部温度1200℃～1350℃，窑尾温度150℃～300℃，转速1～3转/分为佳。
5、按照权利要求1、2、3或4所述之碱法造纸黑液的综合治理方法，其特征在于：酸析木素所需要的SO2由在煅烧分解窑中煅烧分解硫铁矿或石膏首次提供和不断补充。
6、按照权利要求1、2、3、4或5所述之碱法造纸黑液的综合治理方法，其特征在于在煅烧分解窑中可同时装入中和苛化残渣亚硫酸钙、石灰消化残渣、净化窑气及转化残渣，以及造纸厂备料净化草屑泥砂、水处理污泥、锅炉煤渣等废渣和补充产生SO2的硫铁矿或石膏一起煅烧分解，除释放综合治理工艺中所需要的SO2气体外，烧成物料可作为普通硅酸盐水泥熟料；微调CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3各组分的配比可得合格硅酸盐水泥。
7，按照权利要求6所述之碱法造纸黑液的综合治理方法，其特征在于：制备石灰乳全部采用工业生石灰，能够活化苛化反应。
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