非木漿堿回收綠液低溫兩步苛化制備白泥碳酸鈣的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種非木漿堿回收綠液低溫兩步苛化制備白泥碳酸鈣的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于木材資源短缺，亞洲和歐洲許多國家仍大量使用非木材纖維原料制漿造紙，如麥草、蘆葦、蔗渣、竹子等。我國非木材原料制漿造紙歷史悠久，是世界上非木漿產(chǎn)量最大的國家，每年產(chǎn)量約1000萬噸，產(chǎn)生白泥約500~600萬噸。然而，長期以來，非木原料的高硅含量特性對制漿過程產(chǎn)生了嚴重的“硅干擾”，也使苛化白泥難以回收利用(白泥由于主要成分為碳酸鈣，因此，也稱為白泥碳酸鈣)，造成了巨大的資源浪費和環(huán)境污染，且在今后較長一段時間內(nèi)仍將是非木漿堿回收面臨的一個難題。
[0003]硅是非木材原料生長過程中的固有成份，多半以游離S12、硅酸、堿性硅酸鹽或以通過氫鍵結(jié)合力與有機組分中的羥基結(jié)合的形式存在于草類原料中。非木材纖維原料的灰分含量一般在3%以上，而灰分中的S12含量達97.7%。蒸煮過程中有部分S1 2生成不溶性硅鹽沉淀于纖維上，但絕大部分硅仍以Na2S13形式存在于黑液中，并進入堿回收系統(tǒng)，最后在茍1化段以CaS1jA形式存在于白泥中。娃以CaS13形式存在于白泥中，增加了白泥粘度，降低了白泥的濾水性能，造成白泥干度下降，影響了白泥的各種用途，如無法作為紙張?zhí)盍咸妓徕}使用，也無法進行煅燒制成石灰，重新回用于苛化。
[0004]針對硅干擾問題，國內(nèi)外已展開了大量研宄。印度Rao博士等人根據(jù)似25丨03與Ca (OH) 2反應(yīng)活性及速率大于Na 20)3與Ca (OH) 2反應(yīng)的特點，對竹漿綠液采用高溫兩步苛化法處理，研宄發(fā)現(xiàn)，第一步苛化石灰加入量30% (相對于總石灰加入量)、反應(yīng)溫度90~95°C、反應(yīng)時間1.5hrs,白泥只帶出了綠液所含總硅量的約56%，硅的選擇性去除效果并不理想。由此可見，高溫增加了 Na2CO^ Ca(OH) 2反應(yīng)速率，使Na2S1^ Ca(OH) 2的優(yōu)先反應(yīng)效果并不理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對硅干擾問題，本發(fā)明采用低溫兩步苛化技術(shù)，發(fā)現(xiàn)CaS13可以優(yōu)先沉淀析出，制備出高品質(zhì)白泥碳酸鈣，使其能資源化利用。
[0006]本發(fā)明方法具體是:
第一步苛化:將非木材制漿堿回收綠液加入消化完全的石灰水中或?qū)⑹宜拥骄G液中，發(fā)生茍1化反應(yīng)，石灰用量為總茍1化石灰量的5%~40% ；
每克生石灰中綠液加入速度為0.02-1.0ml/min，反應(yīng)溫度為5~39°C，攪拌速度為50~2000rpm，反應(yīng)時間 5~180min ；
或每毫升綠液中生石灰加入速度為0.02-1.0g/min，反應(yīng)溫度為5~39°C，攪拌速度為50~2000rpm，反應(yīng)時間 5~180min。
[0007]達到規(guī)定的反應(yīng)時間后，過濾分離去除沉淀物。
[0008]第二步苛化:過濾所得的濾液加入剩余的95°/『60%石灰繼續(xù)苛化，反應(yīng)溫度為60~100°C，以提高苛化反應(yīng)速度，反應(yīng)時間30~120min，或按原低溫繼續(xù)反應(yīng)2~12小時，過濾分離，洗滌，得到有規(guī)則形態(tài)的白泥碳酸鈣。
[0009]本發(fā)明方法的原理:第一步低溫苛化加入少量Ca(OH)2，使綠液中的硅優(yōu)先反應(yīng)，沉淀析出，分離去除此部分沉淀物。然后，第二步苛化，制備出高品質(zhì)白泥碳酸鈣。
[0010]本發(fā)明的有益效果:控制非木漿堿回收綠液苛化過程硅干擾問題，實現(xiàn)白泥碳酸鈣資源化利用。
【具體實施方式】
[0011]實施例1
第一步苛化:將非木材制漿堿回收綠液加入消化完全的石灰水中，發(fā)生苛化反應(yīng)，石灰用量為總苛化石灰量的5%，每克生石灰中綠液加入速度為0.02ml/min ;反應(yīng)溫度為10°C，攪拌速度為50rpm，反應(yīng)時間lOOmin。達到規(guī)定的反應(yīng)時間后，過濾分離去除沉淀物。
[0012]第二步苛化:過濾所得的濾液加入剩余的95%石灰繼續(xù)苛化，反應(yīng)溫度至60°C，以提高苛化反應(yīng)速度，繼續(xù)反應(yīng)30min，或按原溫度繼續(xù)反應(yīng)5小時，過濾分離，洗滌，得到有規(guī)則形態(tài)的白泥碳酸鈣。
[0013]實施例2
第一步苛化:將非木材制漿堿回收綠液加入消化完全的石灰水中，發(fā)生苛化反應(yīng)，石灰用量為總苛化石灰量的20%，每克生石灰中綠液加入速度為0.8ml/min ;反應(yīng)溫度為5°C，攪拌速度為2000rpm，反應(yīng)時間5min。達到規(guī)定的反應(yīng)時間后，過濾分離去除沉淀物。
[0014]第二步苛化:過濾所得的濾液加入剩余的80%石灰繼續(xù)苛化，反應(yīng)溫度至80°C，以提高苛化反應(yīng)速度，繼續(xù)反應(yīng)86min，或按原溫度繼續(xù)反應(yīng)2小時，過濾分離，洗滌，得到有規(guī)則形態(tài)的白泥碳酸鈣。
[0015]實施例3
第一步苛化:將非木材制漿堿回收綠液加入消化完全的石灰水中，發(fā)生苛化反應(yīng)，石灰用量為總苛化石灰量的40%，每克生石灰中綠液加入速度為lml/min ;反應(yīng)溫度為39°C，攪拌速度為20rpm，反應(yīng)時間180min。達到規(guī)定的反應(yīng)時間后，過濾分離去除沉淀物。
[0016]第二步苛化:過濾所得的濾液加入剩余的60%石灰繼續(xù)苛化，反應(yīng)溫度至100°C，以提高茍1化反應(yīng)速度，繼續(xù)反應(yīng)120min，或按原溫度繼續(xù)反應(yīng)12小時，過濾分離，洗滌，得到有規(guī)則形態(tài)的白泥碳酸鈣。
[0017]實施例4
第一步茍1化:將石灰水加到綠液中，發(fā)生茍1化反應(yīng)，石灰用量為總茍1化石灰量的5%，每毫升綠液中生石灰加入速度為0.02g/min ;反應(yīng)溫度為10°C，攪拌速度為50rpm，反應(yīng)時間10min。達到規(guī)定的反應(yīng)時間后，過濾分離去除沉淀物。
[0018]第二步苛化:過濾所得的濾液加入剩余的95%石灰繼續(xù)苛化，反應(yīng)溫度至60°C，以提高苛化反應(yīng)速度，繼續(xù)反應(yīng)30min，或按原溫度繼續(xù)反應(yīng)5小時，過濾分離，洗滌，得到有規(guī)則形態(tài)的白泥碳酸鈣。
[0019]實施例5
第一步茍1化:將石灰水加到綠液中，發(fā)生茍1化反應(yīng)，石灰用量為總茍1化石灰量的20%，每毫升綠液中生石灰加入速度為0.08g/min ;反應(yīng)溫度為5°C，攪拌速度為2000rpm，反應(yīng)時間5min。達到規(guī)定的反應(yīng)時間后，過濾分離去除沉淀物。
[0020]第二步苛化:過濾所得的濾液加入剩余的80%石灰繼續(xù)苛化，反應(yīng)溫度至80°C，以提高苛化反應(yīng)速度，繼續(xù)反應(yīng)86min，或按原溫度繼續(xù)反應(yīng)2小時，過濾分離，洗滌，得到有規(guī)則形態(tài)的白泥碳酸鈣。
[0021]實施例6
第一步茍1化:將石灰水加到綠液中，發(fā)生茍1化反應(yīng)，石灰用量為總茍1化石灰量的40%，每毫升綠液中生石灰加入速度為lg/min ;反應(yīng)溫度為39°C，攪拌速度為20rpm，反應(yīng)時間180min。達到規(guī)定的反應(yīng)時間后，過濾分離去除沉淀物。
[0022]第二步苛化:過濾所得的濾液加入剩余的60%石灰繼續(xù)苛化，反應(yīng)溫度至100°C，以提高茍1化反應(yīng)速度，繼續(xù)反應(yīng)120min，或按原溫度繼續(xù)反應(yīng)12小時，過濾分離，洗滌，得到有規(guī)則形態(tài)的白泥碳酸鈣。
【主權(quán)項】
1.非木漿堿回收綠液低溫兩步苛化制備白泥碳酸鈣的方法，其特征在于: 第一步苛化:將非木材制漿堿回收綠液加入消化完全的石灰水中或?qū)⑹宜拥骄G液中，發(fā)生茍1化反應(yīng)，石灰用量為總茍1化石灰量的5%~40% ； 每克生石灰中綠液加入速度為0.02-1.0ml/min，反應(yīng)溫度為5~39°C，攪拌速度為50~2000rpm，反應(yīng)時間 5~180min ； 或每毫升綠液中生石灰加入速度為0.02-1.0g/min，反應(yīng)溫度為5~39°C，攪拌速度為50~2000rpm，反應(yīng)時間 5~180min ； 達到規(guī)定的反應(yīng)時間后，過濾分離去除沉淀物； 第二步苛化:過濾所得的濾液加入剩余的95°/『60%石灰繼續(xù)苛化，反應(yīng)溫度為60~100°C，以提高苛化反應(yīng)速度，反應(yīng)時間30~120min，或按原低溫繼續(xù)反應(yīng)2~12小時，過濾分離，洗滌，得到有規(guī)則形態(tài)的白泥碳酸鈣。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種非木漿堿回收綠液低溫兩步苛化制備白泥碳酸鈣的方法。本發(fā)明第一步，在非木漿堿回收綠液中加入少量Ca(OH)2，39℃以下低溫苛化，使綠液中的Na2SiO3優(yōu)先反應(yīng)，生成CaSiO3，沉淀析出，分離去除此部分沉淀物。第二步苛化，制備出高品質(zhì)白泥碳酸鈣。本發(fā)明能有效控制非木漿堿回收綠液苛化過程硅干擾問題，實現(xiàn)白泥碳酸鈣資源化利用。
【IPC分類】C01F11-18
【公開號】CN104692438
【申請?zhí)枴緾N201510078024
【發(fā)明人】夏新興, 郭愛蓮, 郭大亮, 胡謙, 孫珊, 王芳
【申請人】浙江理工大學(xué)
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年2月14日