CN1234464A - 用造纸黑液制备的干粉及其制备方法和在治理污染上的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用造纸黑液制备的干粉及其制备方法和在治理污染上的应用。其中干粉主要包括NaCO₃、Na₂SO₄、Na₂S、Na₂SO₃、SiO₂、胶状有机物。制备方法主要包括喷雾浓缩和喷雾燃烧两个工序。所述黑液制备的干粉可用于治理“三废”,能够中和三废中的酸、还原或沉降有害金属离子等。本发明将黑液制成粉状材料,便于运输和储存,有利于各种污染源分散的量大、小不同的生产单位使用。本发明对污染源－造纸黑液进行回收,并将其再用于治理污染,极大地降低治理污染成本。

Description

用造纸黑液制备的干粉及其制备方法和 在治理污染上的应用

本发明涉及一种由造纸黑液制备的黑液干粉及其制备方法和在治理污染上的应用。

众所周知，造纸黑液本身就是一种污染源，黑液比重在1.03￣1.10之间。除水而外的总固物在10-14％之间；以Na₂OH计算的总碱在1-3％之间；有机物7.5-9.5％；Na₂S 1-1.5％。

对纸厂黑液回收利用目前大多为对黑液中的碱和木质素的分别回收，并将回收的碱再用于造纸工艺。

由于造纸黑液的含水量可达90％以上，其虽然含碱、但浓度太低有机物太多(为碱的三倍左右)，不便运输。现有技术中已存在从造纸黑液中制取碱木质素干粉的方法，其所得的干粉即为黑液固液分离后的物质。

污染环境的废气，其产生污染的主要成份是：SO₂、F₂、NOx等；而废水的酸度通常可到pH2￣3，且含多种重金属，如Cd、Hg、As、Cu、Pb及Cr⁶⁺等。治理废气、废水首要的是用碱性物质中和其酸性物，使之进入水溶液中，要达到综合治理的目的，在中和的同时还要沉降在酸性溶液中的重金属，还原其六价铬。

众所周知，要达到此目的，必须用碱类化合物。广泛采用的是纯碱、烧碱、石灰、氧化镁，资料表明还有碳酸氢氨、柠檬酸钠、甚至硫酸等。但这些处理剂价高，提高了治污成本。最廉价的石灰，存在吸收难，需采用喷射鼓泡那样的复杂装置，处理所得产物为化学石膏，难于利用，成为二次污染源，这也是废气废水至今未能很好治理的原因。这还不谈到各种污染原，因大、中、小企业分散面使治理对象量小，分散增加了治理难度。而且单纯的碱对烟尘不具有吸附能力，不含有金属沉降剂，因而不能沉降废液和废渣中的重金属。上述碱木质素黑液干粉不能直接用于治理三废污染，因为：有机物相对量太高，直接使用，污染未治反成污染。它还缺少至今还少有使用的金属沉淀剂Na₂S，不能对废渣或废液中有毒的Cr⁺⁶进行处理。

本发明的目的之一是提供一种由造纸黑液制取的、既保留了Na₂S又增加了Na₂SO₃及具有对烟尘有粘附能力的硅酸钠与有机物结合的胶状物等的造纸黑液干粉。

本发明的目的之二是提供一种制备上述造纸黑液干粉的方法。

本发明的目的之三是提供所述黑液干粉在治理污染上的应用。

本发明提供的黑液干粉的外观是黑色到灰色粉状到小块的固体，其主要成分包括：NaCO₃        75-87.5％

        Na₂SO₄      1.8-2.5％

        Na₂S         1.5-3％

        Na₂SO₃      2￣2.5％

        SiO₂         1-2％

        胶状有机物    5-10％

        水            2-8％。

制备上述造纸黑液的方法参见附图1给出的工艺流程：即一种制备造纸黑液干粉的方法，包括以下几个步骤：将造纸黑液在200￣400℃温度下在喷雾蒸浓塔内进行喷雾蒸发至固形物含量大于50％的浓缩液后，在600￣1200℃的温度下在喷雾燃烧塔内直接喷雾燃烧成含水量低于10％的干粉。在喷雾燃烧工序中产生的含CO₂、SO₂高温烟气被送至喷雾蒸发工序中作为蒸发热源。在燃烧过程中，过剩空气的空气系数被控制在1±0.05范围内。在该工艺过程中，燃烧中产生的CO₂、SO₂被黑液中的游离碱，如NaOH等吸收后产生黑液干粉中的中和剂NaCO₃和还原剂Na₂SO₃，其反应式如下：

由此可见，采用本工艺后，所得的黑液干粉包括中和剂NaCO₃、还原剂Na₂SO₃、沉降剂Na₂S和未完全烧尽胶状有机物。由此而获得一种多功能的治理污染的组合物。

上述工艺中采用的设备由附图2给出的实施例说明。

附图为本发明制备造纸黑液干粉方法的设备结构示意图。

参加附图：喷雾蒸浓塔1的底部设置黑液喷嘴和浓液出口，塔的上端设置有高温烟气进口和排气管；喷雾燃烧塔2的底部设置有与燃烧装置连接的喷焰口和干粉出口，其上端设置有烟气出口和浓液喷口。根据上述黑液干粉的制备方法，黑液由喷雾塔的底端向上将黑液雾状喷出，在高温的作用下，使黑液的水分蒸发而浓缩，浓液由出口通过泵输送至喷雾燃烧塔，在其顶部向下喷雾，在雾粒下落的过程中，在高温的作用下成粉状，由出料口排出；喷雾燃烧塔上端的烟气出口与喷雾浓缩塔顶部的烟气进口连通。

本发明所述的黑液干粉在治理污染上的用途包括：

1．对烟气的脱硫除尘

工业排放的烟气一般包含氮氧化合物NOx、SO₂和F₂。对烟道废气进行治理时，采用喷黑液的方法，将造纸干粉配成10-20％浓度，在使用时，干粉溶于水后由烟道上口分段向下喷淋，并控制雾滴的大小和数量，在此过程中：黑液干粉中的Na₂CO₃与SO₂反应、生成Na₂SO₃，与NOx中NO₂等反应生成NaNO₂及Na₂NO₃，与HF₂反应生成NaF。其反应式分别如下：

由于水、胶状有机物吸附烟尘尘粒，不使其排入大气。

2．对工业废水的治理：

工业废水多是酸性，为pH3左右，除一些金属能在酸性条件成硫化物沉淀外，多只能在碱液中生成氢氧化物沉淀，例如Cd²⁺，既可在酸性成CdS沉出，也可在PH10.5成Cd(OH)₂沉出。

成为氢氧化物沉出的金属有：Al³⁺、Be²⁺、Cd²⁺、Cr³⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Hg²⁺、Ni²⁺、Co²⁺、Mn²⁺、Zn²⁺。

对废水根据废水污染物含量、稍过量加黑液干粉、沉出金属，排放清液。污染金属除去后，如有必要，对清液需另行处理。由于上述金属中，污染性金属达到难溶性成矿化合物程度。作为回收金属或堆埋已无公害。

本发明对工业废水中污染金属Hg、Cd、Pb、Cr等生产厂的废水、废气洗涤的处理，大为有效。如下面所述经本发明的黑液干粉处理生成的氢氧化物，硫化物的水中溶解度远低于国家排放标准，以Hg为例，标准为0.O1mg/M³水，其浓度折算为：1×10^-11，HgS的溶解度为2×10^-26，经黑液干粉处理的工业废水而生成的氢氧化物、硫化物的溶解度也是天然硫化物一样的化合物，不同的是它们是刚生成的极细固体，带电荷，因带电荷就能与黑液干粉中残留的胶态有机物吸着而絮凝沉出。但它们仍具有一定活性，故沉淀物仍需埋入与空气隔绝的条件中这样就不会再产生污染或进入生物链中。

生成氢氧化物及硫化物的反应式可写成

有毒的六价铬能被还原剂还原成无毒的三价铬，黑液干粉因含有Na₂SO₃而具有还原能力，反应式为：

这一反应是在酸性液中进行的。因此将黑液干粉用铬盐厂、制革的酸性铬废水是可用的。

本发明将黑液制成粉状材料，便于运输和储存，有利于各种污染源分散的量大、小不同的生产单位使用。本发明对污染源-造纸黑液进行回收，并将其再用于治理污染，在极大地降低治理污染成本的同时有效的治理了污染，以“污”治“污”，能够收到良好的经济效益。

Claims (3)

1．一种由造纸黑液制备的干粉，其外观是黑色到灰色粉状到小块的固体，其特征在于：其主要成分包括：

      NaCO₃      75-87.5％

      Na2_SO₄    1.8-2.5％

      Na₂S       1.5-3％

      Na₂SO₃    2￣2.5％

      SiO₂       1-2％

      胶状有机物   5-10％

      水          2-8％。

2．一种制备造纸黑液干粉的方法，其特征是：将造纸黑液在200￣400℃温度下在喷雾蒸浓塔内进行喷雾蒸发至固形物含量大于50％的浓缩液后，在600￣1200℃的温度下在喷雾燃烧塔内直接喷雾燃烧成含水量低于10％的干粉；在喷雾燃烧工序中产生的含CO₂、SO₂高温烟气被送至喷雾蒸发工序中作为蒸发热源。

3．根据权利要求1由造纸黑液制备的干粉在治理污染上的应用，其特征在于：干粉包括治理污染的中和剂NaCO₃、还原剂Na₂SO₃、沉降剂Na₂S和未完全烧尽胶状有机物。

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