專利名稱：氧化鈣、二氧化碳及含鋁化合物協(xié)同綠液除硅方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于造紙行業(yè)的制漿堿回收綠液除硅工藝，具體涉及一種氧化鈣、二氧化碳及含鋁化合物協(xié)同綠液除硅方法。
背景技術(shù)：
非木材纖維造紙原料是我國一種重要可再生纖維的資源，特別是在當今社會環(huán)保意識和能源危機意識加強的情況下，正確認識非木材原料在我國制漿造紙方面的重要性和位置是十分必要的。由于非木材纖維原材料自身的特殊原因，半纖維素含量比木材高，雜細胞多，灰分高，二氧化硅約占灰分60%以上，結(jié)果造成堿回收過程“硅干擾”問題。“硅干擾”問題主要體現(xiàn)在蒸發(fā)、苛化和石灰回收等工段。在蒸發(fā)工段，含硅黑液濃縮至30% 40%固形物時，黑液中SiO2溶解度達到飽和，析出硅垢沉淀在管壁上，影響蒸發(fā)效率，增加氣耗。在苛化工段，綠液苛化反應(yīng)中會有CaSiO3生成，降低了綠液苛化效率。此外在白泥煅燒生產(chǎn)石灰回用于苛化工段的過程中，白泥中的硅會降低石灰活性，嚴重影響石灰窯的正常操作，另外白泥中的硅會使白泥中殘堿值偏高，由于殘堿物質(zhì)的熔點比石灰低，在白泥進行煅燒反應(yīng)之前或者反應(yīng)的過程中會先熔化，與石灰結(jié)成塊狀或者粘附在石灰窯內(nèi)壁上形成結(jié)球、結(jié)圈和結(jié)環(huán)，結(jié)果造成石灰窯極容易出現(xiàn)生產(chǎn)故障。研究者針對非木材原料制漿堿回收工段“硅干擾”問題提出了許多的解決辦法，進行了有益的探索，對“硅干擾”的減輕起到了積極作用。所采用的方法有1、向綠液中通入二氧化碳，即將綠液稀釋到濃度大體為80g/1(以Na2O計)，然后向綠液中通入二氧化碳，析出硅酸。經(jīng)過過濾，將硅酸從綠液中分離出來，除硅后綠液通過多效蒸發(fā)系統(tǒng)，將其濃度提高到適應(yīng)苛化操作的需要，再送往連續(xù)苛化系統(tǒng)，但是除硅后綠液PH值低，需要將綠液pH值調(diào)回到高堿性。2、向綠液中加入石灰，即兩步苛化法除硅技術(shù)，即第一步只加30%的石灰進行苛化，產(chǎn)生白泥廠外排放，第二步加70%石灰進行苛化，產(chǎn)生白泥煅燒后回用于苛化，此方法硅去除率為56%，但是第二步苛化所得白泥中還是含有大量硅。另外生成的沉淀粒度細、黏度大，不易從綠液中分離，白泥殘堿值偏高。以上方法均未解決“硅干擾”問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種氧化鈣、二氧化碳及含鋁化合物協(xié)同綠液除硅方法。為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是在90 100°C向苛化段綠液中加入苛化所需氧化I丐質(zhì)量總量10-25%的氧化I丐反應(yīng)10 15分鐘，然后通入二氧化碳使綠液的pH值降至彡12. 5，然后再加入苛化所需氧化鈣質(zhì)量總量I. 5 2%的含鋁化合物，持續(xù)攪拌反應(yīng)10 15分鐘后將生成的不溶物沉淀從綠液中過濾除去。所述含鋁化合物為硫酸鋁、氫氧化鋁、氧化鋁或偏鋁酸鈉。所述攪拌反應(yīng)后綠液的娃含量以SiO2計低于0. 48g/L。所述苛化生成的白泥殘堿值以NaOH計低于I. 62g/L。、
本發(fā)明提供一種氧化鈣、二氧化碳及含鋁化合物協(xié)同降低非木材纖維原料制漿苛化段綠液硅含量的方法，即在苛化段綠液中先后加入氧化鈣與二氧化碳以及硫酸鋁、氧化鋁、氫氧化鋁或偏鋁酸鈉，反應(yīng)過程溫度90 100°C，反應(yīng)過程中用攪拌器持續(xù)攪拌，反應(yīng)時間25 35分鐘，反應(yīng)結(jié)束后過濾除去不溶物沉淀，該方法除硅率可達96%以上，并保證苛化后白泥可用于煅燒回收石灰試驗。實驗研究發(fā)現(xiàn)綠液中先加入氧化鈣后，氧化鈣會優(yōu)先和綠液中的硅酸鹽生成硅酸鈣沉淀。向綠液中加入含鋁化合物，其會起到兩方面作用一方面含鋁化合物起到除硅的作用，含鋁化合物會降低綠液PH值使硅酸鹽變成硅酸或硅鋁酸鈉；另一方面起到絮凝劑的作用，在含鋁化合物作用下生成的硅酸鈣、硅酸絮聚在一起，從而使生成的不溶物質(zhì)沉淀顆粒變大，易于從綠液中析出并過濾出來。而含鋁化合物降低綠液硅含量的效率和綠液的pH值有關(guān)，不同pH值的綠液，在相同的含鋁化合物加入量下，PH值低的綠液，加入含鋁化合物后的除硅效率高。本發(fā)明通過通入二氧化碳降低綠液PH值，而通入二氧化碳除過產(chǎn)生上述作用外，還可使得綠液中的硅酸根離子產(chǎn)生縮合，形成高聚態(tài)的硅酸根離子，易于吸附在已生成的硅酸鈣或碳酸鈣顆粒上，從而也起到了降低綠液硅含量的作用。從而本發(fā)明通過通入二氧化碳實現(xiàn)了含鋁化合物的加入量降低至I. 5 2%，并實現(xiàn)較高的除硅效率，由于二氧化碳可來自于工廠的煙道氣，其價格遠低于含鋁化合物的價格，使本發(fā)明所述方法更具經(jīng)濟上的可行性。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明。本發(fā)明所用綠液取自堿法制漿廠堿回收車間綠液澄清槽，綠液中主要成分碳酸鈉含量為87. 81g/L、氫氧化鈉含量為35. 26g/L，硅含量IL 52g/L(以SiO2計)，綠液的pH為13. 12。實施例I :取澄清后的苛化段綠液500ml倒入IOOOml燒杯中，用水浴將綠液加熱至95°C，然后向綠液中加入苛化所需氧化鈣質(zhì)量總量10%的氧化鈣反應(yīng)10分鐘，再向該綠液中通入一定量二氧化碳氣體，二氧化碳的流量為lL/min，通入時間為60s，綠液pH為
11.8,再加入苛化所需氧化韓質(zhì)量總量2%的硫酸招持續(xù)攪拌反應(yīng),反應(yīng)15分鐘后,將生成的所有不溶物沉淀從綠液中過濾除去，綠液中硅含量O. 47g/L(以SiO2計)，最終苛化后白泥中殘堿值I. 61g/L(以NaOH計)。實施例2 :取澄清后的苛化段綠液500ml倒入IOOOml燒杯中，用水浴將綠液加熱至90°C，然后向綠液中加入苛化所需氧化鈣質(zhì)量總量20%的氧化鈣反應(yīng)15分鐘，再向該綠液中通入一定量二氧化碳氣體，二氧化碳的流量為lL/min，通入時間為60s，綠液pH為
12.I,再加入苛化所需氧化韓質(zhì)量總量2%的硫酸招持續(xù)攪拌反應(yīng),反應(yīng)15分鐘后,將生成的所有不溶物沉淀從綠液中過濾除去，綠液中硅含量O. 28g/L(以SiO2計)，最終苛化后白泥中殘堿值I. 47g/L(以NaOH計)。實施例3 :取澄清后的苛化段綠液500ml倒入IOOOml燒杯中，用水浴將綠液加熱 至93°C，然后向綠液中加入苛化所需氧化鈣質(zhì)量總量25%的氧化鈣反應(yīng)12分鐘，再向該綠液中通入一定量二氧化碳氣體，二氧化碳的流量為lL/min，通入時間為60s，綠液pH為12. 4,再加入苛化所需氧化|丐質(zhì)量總量2%的硫酸招持續(xù)攪拌反應(yīng),反應(yīng)10分鐘后,將生成的所有不溶物沉淀從綠液中過濾除去，綠液中硅含量0. 26g/L(以SiO2計)，最終苛化后白泥中殘堿值I. 28g/L(以NaOH計)。實施例4 :取澄清后的苛化段綠液500ml倒入IOOOml燒杯中，用水浴將綠液加熱至100°C，然后向綠液中加入苛化所需氧化鈣質(zhì)量總量25%的氧化鈣反應(yīng)11分鐘，再向該綠液中通入一定量二氧化碳氣體，二氧化碳的流量為lL/min，通入時間為60s，綠液pH為12. 3，再加入苛化所需氧化鈣質(zhì)量總量I. 5%的氫氧化鋁持續(xù)攪拌反應(yīng)，反應(yīng)13分鐘后，將生成的所有不溶物沉淀從綠液中過濾除去，綠液中硅含量0. 28g/L(以SiO2計)，最終苛化后白泥中殘堿值I. 52g/L(以NaOH計)。實施例5 :取澄清后的苛化段綠液500ml倒入IOOOml燒杯中，用水浴將綠液加熱至98°C，然后向綠液中加入苛化所需氧化鈣質(zhì)量總量15%的氧化鈣反應(yīng)14分鐘，再向該綠液中通入一定量二氧化碳氣體，二氧化碳的流量為lL/min，通入時間為60s，綠液pH為
11.9，再加入苛化所需氧化鈣質(zhì)量總量2%的氧化鋁持續(xù)攪拌反應(yīng)，反應(yīng)11分鐘后，將生成的所有不溶物沉淀從綠液中過濾除去，綠液中硅含量0. 36g/L(以SiO2計)，最終苛化后白泥中殘堿值I. 52g/L(以NaOH計)。實施例6 :取澄清后的苛化段綠液500ml倒入IOOOml燒杯中，用水浴將綠液加熱至96°C，然后向綠液中加入苛化所需氧化鈣質(zhì)量總量10%的氧化鈣反應(yīng)13分鐘，再向該綠液中通入一定量二氧化碳氣體，二氧化碳的流量為lL/min，通入時間為60s，綠液pH為
12.0，再加入苛化所需氧化鈣質(zhì)量總量2%的偏鋁酸鈉持續(xù)攪拌反應(yīng)，反應(yīng)12分鐘后，將生成的所有不溶物沉淀從綠液中過濾除去，綠液中硅含量0. 42g/L(以SiO2計)，最終苛化后白泥中殘堿值I. 59g/L(以NaOH計)。
權(quán)利要求
1.氧化鈣、二氧化碳及含鋁化合物協(xié)同綠液除硅方法，其特征在于包括以下步驟在90 100°C向苛化段綠液中加入苛化所需氧化I丐質(zhì)量總量10 25%的氧化I丐反應(yīng)10 15分鐘，然后通入二氧化碳使綠液的PH值降至< 12. 5，然后再加入苛化所需氧化鈣質(zhì)量總量I.5 2%的含鋁化合物，持續(xù)攪拌反應(yīng)10 15分鐘后將生成的不溶物沉淀從綠液中過濾除去。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述氧化鈣、二氧化碳及含鋁化合物協(xié)同綠液除硅方法，其特征在于所述含鋁化合物為硫酸鋁、氫氧化鋁、氧化鋁或偏鋁酸鈉。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述氧化鈣、二氧化碳及含鋁化合物協(xié)同綠液除硅方法，其特征在于所述攪拌反應(yīng)后綠液的娃含量以SiO2計低于O. 48g/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述氧化鈣、二氧化碳及含鋁化合物協(xié)同綠液除硅方法，其特征在于所述苛化生成的白泥殘堿值以NaOH計低于I. 62g/L。
全文摘要
本發(fā)明提供一種氧化鈣、二氧化碳及含鋁化合物協(xié)同降低非木材纖維原料制漿苛化段綠液硅含量的方法，即在苛化段綠液中先后加入氧化鈣與二氧化碳以及硫酸鋁、氧化鋁、氫氧化鋁或偏鋁酸鈉，反應(yīng)過程溫度90～100℃，反應(yīng)過程中用攪拌器持續(xù)攪拌，反應(yīng)時間25～35分鐘，反應(yīng)結(jié)束后過濾除去不溶物沉淀，該方法除硅率可達96％以上，并保證苛化后白泥可用于煅燒回收石灰。
文檔編號D21C11/04GK102619123SQ20121007106
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月16日
發(fā)明者張永奇, 張美云, 張鼎軍, 徐永建, 易貽端, 朱振峰, 田勇, 郭端華 申請人:陜西科技大學