CN113443737B - 一种制备改性草浆造纸白泥的工艺及脱硫生产石膏的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制备改性草浆造纸白泥的工艺及脱硫生产石膏的工艺，具体包括：绿液的预处理：采用黑液焚烧获得的烟气，经过除尘后通入到黑液焚烧后溶于水形成的绿液中，反应获得第一反应混合物；向第一反应混合物中加入其重量3％～5％的膨润土或石灰石，反应获得第二反应混合物；将第二反应混合物进行压滤实现双重除杂，滤液即为预处理绿液；获得改性草浆造纸白泥：采用预处理绿液进行苛化获得苛化反应物，压滤洗涤后即获得改性草浆造纸白泥；获得混合浆液：将改性草浆造纸白泥和石灰石混合制浆获得混合浆液；采用石灰石‑石膏湿法脱硫工艺处理混合浆液制备得到石膏。本发明可以有效利用草浆造纸白泥制备出高品质的石膏。

Description

一种制备改性草浆造纸白泥的工艺及脱硫生产石膏的工艺

技术领域

本发明涉及草浆造纸白泥的利用领域，具体涉及一种制备改性草浆造纸白泥的工艺及脱硫生产石膏的工艺。

背景技术

造纸白泥(Lime mud from paper making process，LMP)是采用蒸煮造纸原料浆液获得的黑液经过蒸发、燃烧、苛化后制备得到的产物，属于碱法造纸工艺碱回收车间产生的二次固体废弃物。该造纸白泥的主要成分是CaCO₃。

近年来，已开始用造纸白泥代替石灰石应用于烟气脱硫环保工程上，尤其是木浆造纸白泥脱硫取得了很好效果，并且脱硫后能生成满足下游工业原料要求的副产品石膏。副产品石膏的制备通常采用现有燃煤锅炉的石灰石-石膏湿法脱硫工艺的***进行造纸白泥脱硫处理，该***包括浆液制备***、烟气***、吸收***、石膏脱水***和排放***。该方式制备得到副产品石膏不仅可以降低运行费用，还可以达到“以废治废”的目的。

但相比于木浆造纸白泥，在传统苛化工艺产生的草浆造纸白泥，其具有CaCO₃含量较低(约为85％左右)的缺陷，加上白泥中存在含量较多的细小纤维和黑色尘埃等杂质，以及其他杂质离子的影响，使得草浆造纸白泥代替石灰石进行脱硫而产生的副产品石膏的过程中，存在脱硫浆液颜色发黑且过滤困难的问题。因此，采用常规苛化工艺产生的草浆造纸白泥进行副产品石膏的生产时，会导致副产品石膏的品质很低，难以满足下游工业原料要求，严重制约草浆造纸白泥脱硫利用。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于：克服常规工艺产生的草浆造纸白泥进行副产品石膏的生产时会导致副产品石膏品质很低，难以满足下游工业原料要求的缺陷，从而提供解决上述问题的一种制备改性草浆造纸白泥的工艺及脱硫生产石膏的工艺。

一种制备改性草浆造纸白泥的工艺，包括：

绿液的预处理：采用黑液焚烧获得的烟气，经过除尘后通入到黑液焚烧后溶于水形成的绿液中，反应获得第一反应混合物；向第一反应混合物中加入其重量3％～5％的膨润土或石灰石，反应获得第二反应混合物；将第二反应混合物进行压滤实现双重除杂，压滤获得的滤液即为预处理绿液；

获得改性草浆造纸白泥：采用预处理绿液进行苛化获得苛化反应物，将苛化反应物进行压滤获得压滤物，向压滤物中加入水，进行第一次压滤清洗，清洗完成后，再加入注压水进行第二次压滤清洗，洗涤20～40min后即获得改性草浆造纸白泥。

一种利用改性草浆造纸白泥脱硫生产石膏的工艺，包括：

绿液的预处理：采用黑液焚烧获得的烟气，经过除尘后通入到黑液焚烧后溶于水形成的绿液中，反应获得第一反应混合物；向第一反应混合物中加入其重量3％～5％的膨润土或石灰石，反应获得第二反应混合物；将第二反应混合物进行压滤实现双重除杂，压滤获得的滤液即为预处理绿液；

获得改性草浆造纸白泥：采用预处理绿液进行苛化获得苛化反应物，将苛化反应物进行压滤获得压滤物，向压滤物中加入水，进行第一次压滤清洗，清洗完成后，再加入注压水进行第二次压滤清洗，洗涤20～40min后即获得改性草浆造纸白泥；

获得混合浆液：将改性草浆造纸白泥和石灰石混合制浆，制浆后向其中充入空气，获得固含量为15％～20％的混合浆液，石灰石和改性草浆造纸白泥的质量比为1：4～9；

脱硫获得石膏：采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺处理混合浆液，制备得到石膏。

所述第一反应混合物制备过程中，绿液中通入的烟气的流速300～600m³·m^-3·h^-1，烟气中二氧化碳的体积浓度8％～12％，温度为60～90℃，通气时间为90～120min。

所述膨润土和所述石灰石的粒径小于100目。

所述第二反应混合物制备中，膨润土或石灰石加入后的反应时间为10～120min。

所述第一次压滤清洗中水的加入量为压滤物重量的25％～35％。

所述二氧化碳注压水中二氧化碳的含量不低于1.5％(w/w)；

注压水的注入量为20～30m³/h。

所述压滤时采用隔膜压滤机进行过滤；获得改性草浆造纸白泥制备过程中，压滤获得的压滤液用于黑液的制备过程。

所述绿液的预处理过程中，所述第二反应混合物压滤后，再采用水进行洗涤，洗涤液和滤液共同混合后为预处理绿液。

所述混合浆液的制备过程中，空气的通入速率为10～20m³/m³·h，通入时间为30～60min。

所述改性草浆造纸白泥中，有机碳含量≤1％，硅含量≤1.5％，水分含量≤30％，固态中碳酸钙含量≥90％。

所述烟气通过烟气净化塔洗涤去除其中的颗粒物。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的一种制备改性草浆造纸白泥的工艺，可以利用草浆的黑液制备出硅、细小纤维、黑色尘埃等杂质含量更低的改性草浆造纸白泥，适用于脱硫生产高品质的副产物石膏，满足下游工业原料要求；

其中，本发明采用的压滤的方式对第二反应混合物进行压滤处理，有效实现绿液的双重除杂，具体的，通过压滤的方式不仅仅能将绿液中充入烟气和添加3％～5％的膨润土或石灰石后的形成的硅沉淀与纤维等杂质压缩形成滤饼，有效去除绿液中的大粒径杂质，并且在形成滤饼后，该滤饼能够进一步拦截绿液中的细小纤维、黑色尘埃等悬浮性杂质；因此达到在一次压滤过程中同时实现脱硅和除杂的双重除杂目的；同时，本发明采用的压滤的方式对苛化反应物进行压滤处理的方式，可以采用置换式原位洗涤的方式，实现原位置换出滤饼中的可溶性的杂质盐分离子的目的，操作方便，洗涤纯化效果更好，改性草浆造纸白泥中不含细小纤维、黑色尘埃等杂质，因此，适用于脱硫生产高品质副产品石膏。

2.本发明提供的一种利用改性草浆造纸白泥脱硫生产石膏的工艺，通过绿液的预处理、改性草浆造纸白泥的制备、混合浆液的获取以及脱硫制备石膏的过程的优化，可以有效利用草浆的黑液制备出颜色白皙、CaSO₄含量高、杂质少的高品质副产品石膏，有效使制备得到的副产品石膏满足下游工业原料要求；

其中，本发明采用的压滤的方式对第二反应混合物进行压滤处理，有效实现绿液的双重除杂，具体的，通过压滤的方式不仅仅能将绿液中充入烟气和添加3％～5％的膨润土或石灰石后的形成的硅沉淀与纤维等杂质压缩形成滤饼，有效去除绿液中的大粒径杂质，并且在形成滤饼后，该滤饼能够进一步拦截绿液中的细小纤维、黑色尘埃等悬浮性杂质；因此达到在一次压滤过程中同时实现脱硅和除杂的双重除杂目的；同时，本发明采用的压滤的方式对苛化反应物进行压滤处理的方式，可以采用置换式原位洗涤的方式，实现原位置换出滤饼中的可溶性的杂质盐分离子的目的，操作方便，洗涤纯化效果更好；

并且，采用本发明中各个步骤相互配合，不仅仅能够更加方便、有效的去除草浆绿液中含有的杂质，提高最终石膏产物的纯度，获得高品质的副产品石膏，该方法还能有效解决石膏脱水过程中由于杂质含量高导致的过滤困难的缺陷，便于后期石膏成型；同时，采用本发明的方法可以在制备过程中极大地减少耗水量，明显降低生产成本。

3.本发明采用二氧化碳注压水进行洗涤的方式，不仅仅可以有效置换出滤饼中的可溶性的杂质盐分离子，并且其中具有的二氧化碳还能将白泥中的氢氧化钙进一步反应生成碳酸钙，进而实现提高白泥(碳酸钙)纯度以及收率的目的。

4.本发明通过绿液的预处理和改性草浆造纸白泥制备步骤的结合以及参数条件的优化，可以使制备得到的改性草浆造纸白泥中有机碳含量≤1％、硅含量≤1.5％、水分含量≤30％、碳酸钙含量≥90％；极大的提高草浆造纸白泥的品质，进而有效能与后续混合浆液步骤以及脱硫制备石膏的步骤结合，制备得到CaSO₄·2H₂O含量≥90％、含水率≤10％、有机碳含量≤1.5％的石膏，效果显著。

具体实施方式

提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。

实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。

实施例1

一种利用改性草浆造纸白泥脱硫生产石膏的工艺，包括：

1、物料前处理

将造纸黑液焚烧烟气从燃烧炉引出，经烟气净化塔洗涤去除颗粒物；

将膨润土破碎过100目筛，筛下物备用；

2、制备改性草浆造纸白泥

1)向黑液焚烧后溶于水形成的绿液中通入处理后的黑液焚烧烟气，气体流速400m³·m^-3·h^-1，体积浓度10％，保持温度80℃，通气反应时间100min；

2)向步骤1)中加入4％的膨润土，反应70min使绿液中的硅等杂质沉淀，沉淀后采用隔膜压滤机过滤，压滤过程中硅等杂质沉淀和绿液中的大颗粒杂质会快速形成滤饼，滤饼能够进一步拦截绿液中的细小纤维、黑色尘埃等悬浮性杂质，实现脱硅、除杂的目的；过滤完成后，并用少量清水进行置换式洗涤，将其中的绿液都置换出来，提高收率；其中获得的滤液和洗涤液混合即得预处理绿液。将所得预处理绿液依次进入澄清器、反应槽中进行苛化反应，获得苛化反应物；苛化反应为常规反应，即在预处理绿液中加入过量的石灰进行反应生成具有沉淀的固液混合物，该固液混合物即为苛化反应物。

3)步骤2)反应结束后的苛化反应物放入到350㎡隔膜压滤机中进行压滤，过滤结束后获得压滤物，用压滤物重量30％的清水在压滤机上进行一次原位洗涤，洗涤出滤饼中的可溶性的杂质盐分离子，压滤液和洗涤液可收集送至制浆蒸煮过程使用。一次原位洗涤结束后可再打入流量为25m³/h、浓度为1.5wt％的二氧化碳注压水进行二次原位循环洗涤，提高白泥碳酸钙含量及纯度，洗涤时间30min，压滤得到改性草浆造纸白泥；

经过检测，改性草浆造纸白泥达到以下技术指标：有机碳含量≤1％；硅含量≤1.5％；水分含量≤30％；碳酸钙含量≥90％；

3、脱硫生产石膏

1)将石灰石与上述步骤2制备得到的改性草浆造纸白泥按重量比为1：7混合消化制浆，然后鼓入空气40min获得混合浆液，空气流量为15m³/m³·h；

2)将步骤1)所得混合浆液应用于现有燃煤锅炉的石灰石-石膏湿法脱硫工艺的***中得到石膏；其中，吸收***中烟气的通入量为1.3×10⁶m³/h。

实施例2

一种利用改性草浆造纸白泥脱硫生产石膏的工艺，包括：

1、物料前处理

将造纸黑液焚烧烟气从燃烧炉引出，经布袋除尘器去除颗粒物；

将膨润土破碎过100目筛，筛下物备用；

2、制备改性草浆造纸白泥

1)向黑液焚烧后溶于水形成的绿液中通入处理后的黑液焚烧烟气，气体流速300m³·m^-3·h^-1，体积浓度12％，保持温度90℃，通气反应时间90min；

2)向步骤1)中加入5％的石灰石，反应20min后采用隔膜压滤机过滤，并用少量清水进行置换式洗涤，滤液和洗涤液混合即得预处理绿液。将所得预处理绿液依次进入澄清器、反应槽中进行苛化反应，获得苛化反应物；苛化反应为常规反应，即在预处理绿液中加入过量的石灰进行反应生成具有沉淀的固液混合物，该固液混合物即为苛化反应物。

3)步骤2)反应结束后的苛化反应物放入到350㎡隔膜压滤机中进行压滤，过滤结束后获得压滤物，用压滤物重量25％的清水在压滤机上进行一次原位洗涤，压滤液和洗涤液收集送至制浆蒸煮过程使用。一次原位洗涤结束后打入流量为25m³/h、浓度为1.6wt％的二氧化碳注压水进行二次原位循环洗涤，洗涤时间40min，压滤得到改性草浆造纸白泥；

经过检测，改性草浆造纸白泥达到以下技术指标：有机碳含量≤1％；硅含量≤1.5％；水分含量≤30％；碳酸钙含量≥90％；

3、脱硫生产石膏

1)将石灰石与上述步骤2制备得到的改性草浆造纸白泥按重量比为1：4混合消化制浆，然后鼓入空气60min获得混合浆液，空气流量为10m³/m³·h；

2)将步骤1)所得混合浆液应用于现有燃煤锅炉的石灰石-石膏湿法脱硫工艺的***中得到石膏；其中，吸收***中烟气的通入量为1.1×10⁶m³/h。

实施例3

一种利用改性草浆造纸白泥脱硫生产石膏的工艺，包括：

1、物料前处理

将造纸黑液焚烧烟气从燃烧炉引出，经布袋除尘器去除颗粒物；

将膨润土破碎过100目筛，筛下物备用；

2、制备改性草浆造纸白泥

1)向黑液焚烧后溶于水形成的绿液中通入处理后的黑液焚烧烟气，气体流速600m³·m^-3·h^-1，体积浓度8％，保持温度60℃，通气反应时间120min；

2)向步骤1)中加入3％的膨润土，反应120min后采用隔膜压滤机过滤，并用少量清水进行置换式洗涤，滤液和洗涤液混合即得预处理绿液。将所得预处理绿液依次进入澄清器、反应槽中进行苛化反应，获得苛化反应物；苛化反应为常规反应，即在预处理绿液中加入过量的石灰进行反应生成具有沉淀的固液混合物，该固液混合物即为苛化反应物。

3)步骤2)反应结束后的苛化反应物放入到350㎡隔膜压滤机中进行压滤，过滤结束后获得压滤物，用压滤物重量35％的清水在压滤机上进行一次原位洗涤，压滤液和洗涤液收集送至制浆蒸煮过程使用。一次原位洗涤结束后打入流量为30m³/h、浓度为1.8wt％的二氧化碳注压水进行二次原位循环洗涤，洗涤时间20min，压滤得到改性草浆造纸白泥；

经过检测，改性草浆造纸白泥达到以下技术指标：有机碳含量≤1％；硅含量≤1.5％；水分含量≤30％；碳酸钙含量≥90％；

3、脱硫生产石膏

1)将石灰石与上述步骤2制备得到的改性草浆造纸白泥按重量比为1：9混合消化制浆，然后鼓入空气30min获得混合浆液，空气流量为20m³/m³·h；

2)将步骤1)所得混合浆液应用于现有燃煤锅炉的石灰石-石膏湿法脱硫工艺的***中得到石膏；其中，吸收***中烟气的通入量为1.1×10⁶m³/h。

实施例4

一种利用改性草浆造纸白泥脱硫生产石膏的工艺，包括：

1、物料前处理

将造纸黑液焚烧烟气从燃烧炉引出，经布袋除尘器去除颗粒物；

将膨润土破碎过100目筛，筛下物备用；

2、制备改性草浆造纸白泥

1)向黑液焚烧后溶于水形成的绿液中通入处理后的黑液焚烧烟气，气体流速300m³·m^-3·h^-1，体积浓度10％，保持温度80℃，通气反应时间110min；

2)向步骤1)中加入3％石灰石，反应100min后采用隔膜压滤机过滤，并用少量清水进行置换式洗涤，滤液和洗涤液混合即得预处理绿液。将所得预处理绿液依次进入澄清器、反应槽中进行苛化反应，获得苛化反应物；苛化反应为常规反应，即在预处理绿液中加入过量的石灰进行反应生成具有沉淀的固液混合物，该固液混合物即为苛化反应物。

3)步骤2)反应结束后的苛化反应物放入到350㎡隔膜压滤机中进行压滤，过滤结束后获得压滤物，用压滤物重量35％的清水在压滤机上进行一次原位洗涤，压滤液和洗涤液收集送至制浆蒸煮过程使用。一次原位洗涤结束后打入流量为20m³/h的清水进行二次原位循环洗涤，洗涤时间30min，压滤得到改性草浆造纸白泥；

经过检测，改性草浆造纸白泥达到以下技术指标：有机碳含量≤1％；硅含量≤1.5％；水分含量≤30％；碳酸钙含量≥90％；

3、脱硫生产石膏

1)将石灰石与上述步骤2制备得到的改性草浆造纸白泥按重量比为1：8混合消化制浆，然后鼓入空气50min获得混合浆液，空气流量为15m³/m³·h；

2)将步骤1)所得混合浆液应用于现有燃煤锅炉的石灰石-石膏湿法脱硫工艺的***中得到石膏；其中，吸收***中烟气的通入量为1.2×10⁶m³/h。

对上述实施例制备得到的石膏进行检测，检测结果如下表1所示：

表1

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种制备改性草浆造纸白泥的工艺，其特征在于，包括：

绿液的预处理：采用黑液焚烧获得的烟气，经过除尘后通入到黑液焚烧后溶于水形成的绿液中，反应获得第一反应混合物；向第一反应混合物中加入其重量3%～5%的膨润土或石灰石，反应获得第二反应混合物；将第二反应混合物进行压滤实现双重除杂，压滤获得的滤液即为预处理绿液；

获得改性草浆造纸白泥：采用预处理绿液进行苛化获得苛化反应物，将苛化反应物进行压滤获得压滤物，在压滤物中加入水，进行第一次压滤清洗，清洗完成后，再加入注压水进行第二次压滤清洗，洗涤20～40min后即获得改性草浆造纸白泥；所述注压水为二氧化碳注压水，二氧化碳注压水中二氧化碳的含量不低于1.5wt%。

2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述第一反应混合物制备过程中，绿液中通入的烟气的流速300～600m³·m^-3·h^-1，烟气中二氧化碳的体积浓度8%～12%，温度为60～90℃，通气时间为90～120min。

3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述膨润土和所述石灰石的粒径小于100目；

所述第二反应混合物制备中，膨润土或石灰石加入后的反应时间为10～120min。

4.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述第一次压滤清洗中水的加入量为压滤物重量的25%～35%。

5.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，注压水的注入量为20～30m³/h。

6.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述压滤时采用隔膜压滤机进行过滤；获得改性草浆造纸白泥制备过程中，压滤获得的压滤液用于黑液的制备过程。

7.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述绿液的预处理过程中，所述第二反应混合物压滤后，再采用水进行洗涤，洗涤液和滤液共同混合后为预处理绿液。

8.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述改性草浆造纸白泥中，有机碳含量≤1%，硅含量≤1.5%，水分含量≤30%，固态中碳酸钙含量≥90%。

9.一种利用改性草浆造纸白泥脱硫生产石膏的工艺，其特征在于，包括：采用权利要求1-8任一项所述的一种制备改性草浆造纸白泥的工艺获得改性草浆造纸白泥；

获得混合浆液：将改性草浆造纸白泥和石灰石混合制浆，制浆后向其中充入空气，获得固含量为15%～20%的混合浆液，石灰石和改性草浆造纸白泥的质量比为1：4～9；

脱硫获得石膏：采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺处理混合浆液，制备得到石膏。

10.根据权利要求9所述的工艺，其特征在于，所述混合浆液的制备过程中，空气的通入速率为10～20m³/m³·h，通入时间为30～60min。