CN101020182A - 造纸工业碱回收固体废渣综合利用的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明造纸工业碱回收固体废渣综合利用的方法，涉及对传统造纸工业碱回收工艺技术的优化和对生产中产生的固体废渣综合利用技术领域。本方法是在对传统的燃烧和苛化工艺进行改进，增加了绿液提纯处理过程、石灰原料的预处理过程、绿泥的处理过程、白泥除灰脱碱过程、白泥精细处理过程五个步骤，从而实现了解决废渣带来的二次污染问题，实现绿泥用于燃煤锅炉的脱硫，实现了白泥超细碳酸钙与活性碳酸钙产品化，实现了精细处理后白泥碳酸钙的纸页加填，减少处理运行成本的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种对传统造纸工业碱回收工艺技术的优化和对生产中产生的固体废渣-绿泥和白泥的综合开发利用技术。
背景技术
造纸工业制浆生产过程产生的黑液通过传统的碱回收方法，能有效解决其污染问题，但碱回收生产过程产生的固体废渣，由于传统的处理工艺存在许多不完善的技术问题，无法很好地实施，大部分采用直接将绿泥、白泥排出厂外或是进行填埋，带来了第二次污染的问题。
在目前造纸行业中，碱回收产生的绿泥只能排放或填埋，虽然白泥的处理方法有煅烧循环利用法、化学制填法和水洗制填法，但存在如下不足：1、煅烧法主要适用于木浆造纸，但我国广泛采用的是草浆类纤维原料，黑液硅含量高，而除硅受成本、技术的限制，使得绿液澄清困难，白泥含杂多白度低，煅烧循环使用难以实现，并且运行成本高。2、采用化学法需要填加化学助剂，造价比较高，不适宜工业生产。3、水洗法是将苛化工段排出的白泥经过数道水洗、碳酸化处理及过滤工序除去其中的大部分杂质和残碱制备成可供造纸应用的填料，这种方法曾在小范围内得到应用，但随着印刷业对纸品要求的不断提高，用这种简单工艺生产的碳酸钙已经不能满足造纸加填原料标准。因为所制得的填料颗粒均整性差，质地松散，表面强度低，细度和白度达不到要求。因此，鉴于上述几种原因，许多造纸厂家都是直接将苛化白泥排出厂外或是进行填埋，这样既污染环境，又造成资源的浪费。
长期以来有许多专家对碱回收工业生产中产生的废渣处理技术进行研究，但总难圆满地解决绿泥、白泥综合利用与碱回收工艺过程科学地融洽在一起的技术问题，很难将制得的白泥碳酸钙填料与抄纸湿部化学有机的结合起来，以降低生产运行成本。如何在不影响正常碱回收工艺的前提下获得满足纸页生产的超细碳酸钙产品；如何将白泥处理过程的废渣与绿泥作进一步的综合利用；如何最有效地降低碱回收废渣的处理生产成本，成了人们研究综合利用碱回收废渣的盲区。
发明内容
本发明的申请人经过多年的研究，致力于解决碱回收中遇到的以下问题：
1、如何将传统碱回收生产过程产生的废渣(绿泥、白泥)科学的应用，解决其带来的二次污染问题；
2、如何将传统碱回收工艺与废渣处理有效的融洽和降低运行成本的问题；
3、如何解决碱回收生产过程产生的绿泥脱水问题；
4、如何解决传统碱回收白泥白度、匀整度、粒子表面强度、纯度差的问题。
本发明的目的在于提供一种回收造纸工业碱固体废渣的新方法，通过对传统的燃烧和苛化工艺进行改进，增加了白泥精细处理工序，达到以下目的：
1、通过物理-化学方法，在科学解决碱回收废渣带来的二次污染问题的同时，确保传统碱回收各项经济技术指标的稳中有升；
2、实现绿泥用于燃煤锅炉的脱硫；
3、实现白泥超细碳酸钙与活性碳酸钙产品化；
4、实现精细处理后的白泥碳酸钙的纸页加填，减少处理运行成本。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案为：
一种回收造纸工业碱固体废渣的方法，该方法在对传统的燃烧和苛化工艺进行了改进的基础上，增添了以下工艺：
(1)绿液生产及其提纯处理的技术改进
传统碱回收工艺中的绿液是由燃烧炉流出的熔融物溶解于热水或稀白液中产生的。由于来自碱炉熔融物中含有部分未燃炭、离子盐和其它各种胶体杂质，使得绿液中有绿泥的存在。上述杂质形成的绿泥轻而松软，并且是黑色的，传统碱回收工艺虽然采取沉淀的方法进行处理，但很难达到完全分离的程度，必然影响苛化产生的白度和纯度。
本发明通过对绿液物理化学特性的分析与研究，发现在绿液生成的熔解槽中加入无机碱性絮凝剂和高分子絮凝剂组成的相对于绿液介质为反应型的絮凝沉淀助剂，将有利于绿液的澄清和绿泥的脱水处理。绿液提纯处理过程，具体步骤为：
碱炉熔融物在溶解槽中配制绿液的同时，加入2％-5％熔融物量的由无机碱性絮凝剂和高分子絮凝剂组成的絮凝沉淀助剂，充分搅拌后用绿液输送泵将绿液转入澄清槽中进行澄清，得到澄清绿液。
上述絮凝沉淀助剂一般选用石灰乳液和速溶淀粉以4∶1比例混和，在上述过程中加入的反应型与绿液中的碳酸钠发生反应产生碳酸钙沉淀物，由于碳酸钙沉淀体比表面积大，吸附能力强，它吸附绿液中的离子和胶体杂质，又由于高分子淀粉的存在，在碳酸钙沉淀物小颗粒聚集成大颗粒的过程中未燃炭将被裹进聚集体中而迅速沉淀下来。
而选择在燃烧熔解槽中加入反应型的絮凝沉淀助剂的原因在于：熔解槽是碱炉高温下碳酸钠熔融物溶解成碳酸钠溶液(绿液)的地方，从这里加入絮凝剂能保证絮凝温度，提高分子的活化能，增加分子碰撞的频率，一方面使生成的绿泥粒子增大，有利于提高澄清效果，同时使之满足真空过滤机过滤对粒子粒径的要求，为真空过滤和提高过滤后绿泥的干度创造条件；另一方面使絮凝剂加入后的混和效果增强，有利于与绿液中杂质的接触，使提纯效率提高。同时在溶解槽中加入，可减少蒸汽用量，从而降低生产成本，因为碱炉碳酸钠熔融物温度高，熔解在水中会产生高温区域；在溶解炉中加入还可使绿液的浓度适当提高，由110-120g/l提高至140-160g/l，这样可减少泵送量，降低运行能耗，提高碱液的质量和稀白液的利用率，有利于碱回收率的提高。
(2)石灰原料的预处理过程
碱回收传统的工艺使用绿液直接消化石灰，其目的是为了碱液的浓度与白泥的粒度，以确保苛化生产的正常运行与回收碱的质量符合制浆工艺的需求，但石灰中的杂质会带入苛化***中，影响白泥的纯度。本发明石灰原料选用高钙石灰并经过6-10目目筛进行分级过筛处理，将过筛后的细灰，配制絮凝沉淀助剂；将过筛后的精灰，用于苛化过程；绿液消化分级处理的精灰以后，通过传统的消化提渣机进行提渣处理，并用200-300目的筛网进行过筛处理，过筛的灰渣与粗石灰渣合并到绿泥中作进一步处理与综合利用。
(3)绿泥的处理过程
传统碱回收工艺产生的绿泥是与白泥混和进行洗涤、脱水处理后直接排放或填埋。本发明将绿泥与消化乳液分离的灰渣混和，经真空洗渣机脱水，调整真空度到500-600mmHg，使绿泥渣的干度达到50-55％，此时绿泥渣的主要成分是碳酸钙，还有一部分碳末，其掺入燃煤锅炉中用作脱硫剂，使其获得综合利用。
(4)白泥除灰、脱碱过程
传统的碱回收工艺中为了提高钠盐的转化率，将其苛化石灰的用量提高5％-8％，导致白泥中产生一定量的Ca(OH)2过量灰，这些保留在白泥的过量灰是通过白泥与绿泥混合物后得以部分回收。白泥要回收并精制处理，传统的工艺处理回收过量灰的方法已经不适应。本发明采用的技术方法是在苛化生产过程中增设除灰工序，即在苛化生产过程中将白泥从白液澄清槽中取出后在除灰器中与提纯的绿液进行反应，利用化学反应平衡转移的原理，使保存在白泥中的Ca(OH)2过量灰全部转化为碳酸钙，以纯化白泥碳酸钙质量，反应浓度为20-30％、反应温度90℃-105℃(包含105℃)、反应时间90-120分钟。
通过除灰处理的白泥经真空过滤机进行固液分离后，由于含有一定量的碱，传统工艺中这部分碱通过水洗的方法虽然能有效地去除，但一方面用水量增大，会导致水的排放；另一方面多次洗涤会影响白泥的白度，生产过程反映：每加水洗涤一次，白度将下降0.5度左右。本发明采用的技术方案是在白泥洗涤槽中加入CaCl2溶液并进行充分搅拌，当溶液PH值达到PH9.5-PH10.5时停止加入CaCl2溶液。
(5)白泥精细处理过程
在白泥精细处理过程中，本发明采用的湿法砂磨技术，将白泥的粒度与匀整度处理至满足超细碳酸钙产品的质量要求，具体工艺过程为将苛化经提纯处理的白泥，经过筛处理后，送入活化槽中，通入蒸汽升温至70℃-75℃，按活化工艺要求加入1-3％经处理后的活化剂，在活化槽中进行湿法活化处理35-45分钟后，再用泵送入真空过滤机进行洗涤，洗后在调浓槽中调节浓度，经上料泵送沙磨机研磨处理，调节PH值至PH9.5-10.5，所得的碳酸钙乳液直接用于纸页加填。碳酸钙乳液中碳酸钙的粒径大小可通过对砂磨机的转速调整来得到控制，转速越快，通过量越少，砂粒比越小所得的碳酸钙粒径越小。本发明生产的碳酸钙产品以乳液的形式直接用于纸页加填，综合成本远远优于制成成品，但纸页加填工艺必须是中性、碱性或假中性造纸，采用与滑石粉配比加填效果最优，其比例在60-85％。
由于采用了以上的技术方案，从而使得本发明具有以下效果：
1、本发明不但解决了传统碱回收生产产生的白泥白度低、纯度差的问题，而且借助于粉体湿法研磨技术，解决了白泥匀整度差、表面强度低、细度指标不高的问题，使白泥碳酸钙质量达到超细沉淀碳酸钙的质量标准，真正实现废渣利用，变废为宝，获得较好的经济效益。
2、本发明在解决白泥废渣的处理同时，使绿泥的脱水及将其掺入燃煤锅炉中用作脱硫剂得以实现，生产过程产生的所有废渣均获得综合利用。
3、本发明通过物理-化学相结合的方法，很好的解决了碱回收工艺的实现于获得白泥优质填料轻钙的矛盾问题。因为要生产合格的碱，确保生产正常进行，苛化产生的白泥的平均粒度必需在780目以上，否则澄清***难以澄清、过滤机无法实现真空过滤，碱液的质量和工艺生产无法得到保证；而作为填料使用的白泥轻钙其平均粒度必须在2000目以下，存在着碱液回收和白泥回收工艺过程的矛盾问题。本技术通过增设白泥的精细处理工艺来解决，同时湿法研磨的方法，可灵活地调整填料粒度，以满足不同用户的需要，使产生的沉淀碳酸钙的纯度和匀整度更好，通过调整精制工艺甚至可以生产活性和纳米级的碳酸钙产品。使白泥的综合利用效益最大化。
附图说明
图1为造纸工业碱回收固体废渣的工艺流程图。
具体实施方式一
下面结合说明书附图进一步说明本发明的工艺过程：
本发明对传统的燃烧和苛化工艺过程进行了改进，除改进步骤外，其余步骤按通用技术进行实施，改进包括以下步骤：
(1)绿液提纯处理过程，碱炉熔融物在熔解槽中配制绿液的同时，加入2％熔融物量的由石灰乳液和速溶淀粉以4∶1混和组成的絮凝沉淀助剂，充分搅拌后用绿液输送泵将绿液转入澄清槽中进行澄清，得到澄清绿液。
(2)石灰原料的预处理过程，选用高钙石灰，将石灰用6目的目筛进行分级过筛处理，将过筛后的细灰，配制絮凝沉淀助剂；将过筛后的精灰，配制成乳液用于苛化过程，绿液消化乳液以后，进行提渣处理，用200目目筛过筛，得到灰渣。
(3)绿泥的处理过程，具体步骤为：
将步骤1制备绿液过程中产生的绿泥与步骤2中消化乳液分离的灰渣混和，经真空洗渣机脱水，调整真空度到500mmHg，使绿泥渣的干度达到50％以上，将绿泥渣掺入燃煤锅炉中用作脱硫剂。
(4)白泥除灰、脱碱过程，具体步骤为：
在苛化生产过程中将白泥从白液澄清槽中取出后在除灰器中与步骤1中提纯的绿液进行反应，反应浓度为20％、反应温度90℃-105℃、反应90分钟，反应后在白泥洗涤槽中加入CaCl2溶液调节溶液PH值至PH9.5，进行充分搅拌。
(5)白泥精细处理过程，将苛化经提纯处理的白泥，经过筛处理，送入活化槽中，通入蒸汽升温至70℃，加入1％处理后的活化剂，在活化槽中进行湿法活化处理35分钟后，再用泵送入真空过滤机进行洗涤，洗后在调浓槽中调节浓度，经上料泵送沙磨机研磨处理后，调节PH值至PH9.5，直接用于纸页加填的产品。
具体实施方式二
按具体实施方式一进行实施，只是在步骤(1)中将絮凝沉淀助剂的加入量改为3％熔融物量；将步骤(2)中的目筛改为7目进行过筛处理，提渣处理中用250目目筛过筛；将步骤(3)中的真空度调整到550mmHg进行真空洗渣脱水；将步骤(4)中的反应条件改为反应浓度25％、反应温度95℃、反应时间100分钟进行反应，反应后将PH值调整到PH10，进行充分搅拌；将步骤(5)中通入蒸汽升温至72℃，加入2％处理后的活化剂，活化槽中进行湿法活化处理40分钟后洗涤，调节浓度并经研磨处理后调节PH值调整到PH10，形成碳酸钙乳液。
具体实施方式三
按具体实施方式一进行实施，只是在步骤(1)中将絮凝沉淀助剂的加入量改为4％熔融物量；将步骤(2)中的目筛改为9目进行过筛处理，提渣处理中用250目目筛过筛；将步骤(3)中的真空度调整到550mmHg进行真空洗渣脱水；将步骤(4)中的反应条件改为反应浓度25％、反应温度100℃、反应时间110分钟进行反应，反应后将PH值调整到PH10，进行充分搅拌；将步骤(5)中通入蒸汽升温至74℃，加入2％处理后的活化剂，活化槽中进行湿法活化处理40分钟后洗涤，调节浓度并经研磨处理后调节PH值调整到PH10，形成碳酸钙乳液。
具体实施方式四
按具体实施方式一进行实施，只是在步骤(1)中将絮凝沉淀助剂的加入量改为5％熔融物量；将步骤(2)中的目筛改为10目进行过筛处理，提渣处理中用300目目筛过筛；将步骤(3)中的真空度调整到600mmHg进行真空洗渣脱水；将步骤(4)中的反应条件改为反应浓度30％、反应温度105℃、反应时间120分钟进行反应，反应后将PH值调整到PH10.5，进行充分搅拌；将步骤(5)中通入蒸汽升温至75℃，加入3％处理后的活化剂，活化槽中进行湿法活化处理40分钟后洗涤，调节浓度并经研磨处理后调节PH值调整到PH10.5，形成碳酸钙乳液。
本发明按照上述四个具体实施方式进行了实施，均可达到预期效果，从而实现造纸工业碱回收固体废渣综合利用的目的。
Claims (2)
1、一种造纸工业碱回收固体废渣的方法，其特征在于对传统的燃烧和苛化工艺进行了改进，它包括以下步骤：
(1)绿液提纯处理过程，具体步骤为：
碱炉熔融物在熔解槽中配制绿液的同时，加入2％-5％熔融物量的由无机碱性絮凝剂和高分子絮凝剂组成的絮凝沉淀助剂，充分搅拌后用绿液输送泵将绿液转入澄清槽中进行澄清，得到澄清绿液；
(2)石灰原料的预处理过程，具体步骤为：
选用高钙石灰，将石灰用6-10目目筛进行分级过筛处理，将过筛后的细灰，配制絮凝沉淀助剂；将过筛后的精灰，按传统的苛化工艺用于苛化生产过程；
(3)绿泥的处理过程，具体步骤为：
将步骤1制备绿液过程中产生的绿泥与步骤2中绿液消化乳液后分离的灰渣混和，经真空洗渣机脱水，调整真空度到500-600mmHg，使绿泥渣的干度达到50-55％，将绿泥渣掺入燃煤锅炉中用作脱硫剂；
(4)白泥除灰、脱碱过程，具体步骤为：
在苛化生产过程中将白泥从白液澄清槽中取出后在除灰器中与步骤1中提纯的绿液进行反应，反应浓度为20-30％、反应温度90-105℃、反应时间90-120分钟，反应后在白泥洗涤槽中加入CaCl2溶液调节溶液PH值至PH9.5-10.5，进行充分搅拌；
(5)白泥精细处理过程，具体步骤为：
将苛化经提纯处理的白泥，经过筛处理，送入活化槽中，通入蒸汽升温至70-75℃，按活化工艺要求加入1-3％处理后的活化剂，在活化槽中进行湿法活化处理35-45分钟后，再用泵送入真空过滤机进行洗涤，洗后在调浓槽中调节浓度，经上料泵送沙磨机研磨处理后，调节PH值至PH9.5-10.5，直接用于纸页加填的产品。
2、根据权利要求1所述的一种回收造纸工业碱固体废渣的方法，其特征在于：步骤1中所述的絮凝沉淀助剂由石灰乳液和速溶淀粉以4∶1混和的混合物。
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