一種堿回收工段綠液絮凝除硅方法
【專利摘要】本發(fā)明公開的一種堿回收工段綠液絮凝除硅方法，首先制備三價金屬鹽改性膨潤土，其次取澄清后的苛化段綠液倒入燒杯中，加熱至90-100℃，然后按照三價金屬鹽改性膨潤土的質(zhì)量-體積濃度為20-50g/L稱取步驟1得到的三價金屬鹽改性膨潤土加入到綠液中，攪拌反應(yīng)10min，靜置待充分反應(yīng)，將質(zhì)量濃度為0.01%-1.0%的陽離子聚丙烯酰胺溶液按照與綠液的體積比為1：20-1：200的比例加入到燒杯中，再按照相對于綠液的質(zhì)量-體積濃度為10-30g/L加入生石灰，靜置待完全沉降。本發(fā)明方法操作簡單，吸附硅元素性能極強，除硅效率最高可達99.9%，并且綠液pH變化很小，引入其他離子很少。
【專利說明】一種堿回收工段綠液絮凝除硅方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于造紙工業(yè)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種堿回收工段綠液絮凝除硅方法。
【背景技術(shù)】
[0002]非木材纖維造紙原料是我國一種重要可再生纖維的資源。由于資源的限制，我國現(xiàn)階段大多采用非木材原料制漿，例如竹子，麥草等。由于非木材纖維原料自身的特殊原因，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。其主要體現(xiàn)在蒸發(fā)，苛化和石灰回收等工段。在苛化工段，綠液苛化反應(yīng)中會有CaSiO3生成，降低了綠液的苛化效率，此外，在白泥煅燒生成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，另外，白泥中的硅會使白泥中殘堿值偏高，由于殘堿物質(zhì)熔點比石灰低，在白泥進行煅燒反應(yīng)之前或者反應(yīng)過程中會先熔化，與石灰結(jié)成塊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)故障。以上這些問題不僅會使堿回收效率降低，而且使得造紙廢液處理工段耗能嚴重，達不到國家要求。所以，對于減輕“硅干擾”問題有很多解決方法，如二氧化碳法、鋁酸鹽法以及堿石灰法等，但是都存在一定的局限性，使得消除了“硅干擾”問題的同時，又面臨其他問題，當(dāng)黑液中通入二氧化碳/煙道氣產(chǎn)生的硅酸膠體粒子非常細小，且懸浮于溶液中，難以沉淀，同時，當(dāng)CO2法綠液除硅率為85%時，綠液苛化產(chǎn)生的白泥煅燒回收石灰依然不能回用，且除硅后綠液PH值低，需要補充NaOH將綠液pH調(diào)回到高堿性，鋁酸鹽法雖然除硅率較高，但是鋁離子的引入量隨著除硅率的增加而增加，鋁離子的大量存在使得綠液PH降低，并且形成的硅鋁酸鈉膠體很難從體系中出去，造成了其他問題。生石灰法除硅率不夠高，在石灰煅燒回收階段仍有生成的CaSiO3難以煅燒。
[0003]二氧化碳引晶工藝需要調(diào)綠液pH，分兩步加入除硅劑和引硅劑。兩段石灰工藝也需要分兩步加入生石灰，并且工廠中的除硅率不夠高等。所以，以上的除硅工藝都存在操作復(fù)雜，可控性較差，除硅效果不夠好等缺點，能夠找到一種除硅率高，引入鋁離子少，綠液pH變化小，操作簡單，成本低的除硅工藝，將改善堿回收工段的“硅干擾”問題，減輕設(shè)備負擔(dān)，為企業(yè)增加效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種堿回收工段綠液絮凝除硅方法，解決了現(xiàn)有除硅工藝使得綠液PH降低，除硅率不高，沉淀慢，操作復(fù)雜的問題。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種堿回收工段綠液絮凝除硅方法，具體按照以下步驟實施:
[0006]步驟1:制備三價金屬鹽改性膨潤土 ；
[0007]步驟2:取澄清后的苛化段綠液倒入燒杯中，加熱至90-100°C，然后按照三價金屬鹽改性膨潤土的質(zhì)量-體積濃度為20_50g/L稱取步驟I得到的三價金屬鹽改性膨潤土加入到綠液中，攪拌反應(yīng)IOmin,靜置待充分反應(yīng),將質(zhì)量濃度為0.01%-1.0%的陽離子聚丙烯酰胺溶液按照與綠液的體積比為1:20-1:200的比例加入到燒杯中，再按照相對于綠液的質(zhì)量-體積濃度為10-30g/L加入生石灰，靜置待完全沉降。
[0008]本發(fā)明的特點還在于，
[0009]其中的步驟I制備三價金屬鹽改性膨潤土，具體按照以下步驟實施:取鈉基膨潤土加入水中攪拌至懸浮液狀，加入三價金屬鹽，攪拌2h，靜置10-15h，倒去上清液，將下層濁液放入烘箱干燥24h，取出，研磨，過200目篩，制成三價金屬鹽改性膨潤土。
[0010]其中的鈉基膨潤土相對于水的質(zhì)量-體積濃度為15-50g/L。
[0011]其中的三價金屬鹽與鈉基膨潤土的質(zhì)量比為1:1-1:5。
[0012]其中的三價金屬鹽采用氯化鋁，硫酸鋁，硫酸鐵，氯化鐵或偏鋁酸鈉中的一種。
[0013]本發(fā)明的有益效果是，操作簡單，硅捕集劑的膨脹效率較高，吸附硅元素性能極強，加入絮凝劑絮凝反應(yīng)后沉降速度快，除硅效率最高可達99.9%，并且綠液pH變化很小，引入其他離子很少。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的工藝流程；
[0015]圖2是本發(fā)明除硅前綠液元素能譜圖；
[0016]圖3是本發(fā)明除硅后綠液元素能譜圖。
【具體實施方式】
[0017]本發(fā)明所用的竹漿綠液是來自堿法制漿廠堿回收車間綠液澄清槽，綠液成分:總堿 137.21g/l，活性堿 39.88g/l，Na2C0397.27g/l, Na2S31.94g/l，Si024.36g/l，綠液的 pH 為
12.94。通過在綠液中的除硅率、沉淀物沉降時間以及綠液pH的變化來評價絮凝除硅工藝的好壞。
[0018]本發(fā)明堿回收工段綠液絮凝除硅方法，如圖1所示，具體按照以下步驟實施:
[0019]步驟1:制備三價金屬鹽改性膨潤土，具體按照以下步驟實施:取鈉基膨潤土加入水中攪拌至懸浮液狀，鈉基膨潤土相對于水的質(zhì)量-體積濃度為15-50g/L，加入三價金屬鹽，三價金屬鹽與鈉基膨潤土的質(zhì)量比為1:1-1:5，攪拌2h，靜置10-15h，倒去上清液，將下層濁液放入烘箱干燥24h，取出，研磨，過200目篩，即制成三價金屬鹽改性膨潤土。三價金屬鹽采用氯化鋁，硫酸鋁，硫酸鐵，氯化鐵，偏鋁酸鈉等。
[0020]步驟2:取澄清后的苛化段綠液倒入燒杯中，加熱至90-100°C，然后按照三價金屬鹽改性膨潤土的質(zhì)量-體積濃度為20-50g/L稱取三價金屬鹽改性膨潤土加入到綠液中，攪拌反應(yīng)lOmin，靜置lmin，待充分反應(yīng)，將質(zhì)量濃度為0.01%_1.0%的陽離子聚丙烯酰胺溶液按照與綠液的體積比為1:20-1:200的比例加入，再按照質(zhì)量-體積濃度為10-30g/L加入助絮凝劑生石灰，靜置待其完全沉降，沉降時間為5min，取上清液測其除硅率為80.0%-99.9%ο
[0021]將絮凝工藝處理后的綠液經(jīng)測量pH值，已知經(jīng)過澄清后的綠液pH為12.94，經(jīng)過絮凝工藝處理后的綠液pH為12.90，pH基本上不變。
[0022]以下實施例所用的綠液取自堿法制漿廠堿回收車間綠液澄清槽，綠液中硅含量為
4.27g/L (以 SiO2 計)，綠液 pH 為 13.21。[0023]實施例1:取澄清后的苛化段綠液IOOmL,加熱至90°C，向綠液中加入2.0g三價金屬鹽改性膨潤土，攪拌反應(yīng)lOmin，加入2mL0.04%CPAM, 2g生石灰，攪拌靜置5min，測清液硅含量為 0.663g/L, pH 為 13.17。
[0024]實施例2:取澄清后的苛化段綠液IOOmL,加熱至90°C，向綠液中加入3.0g三價金屬鹽改性膨潤土，攪拌反應(yīng)lOmin，加入0.5mL0.04%CPAM, 2g生石灰，攪拌靜置5min，測清液硅含量為 0.061g/L, pH 為 13.07。
[0025]實施例3:取澄清后的苛化段綠液IOOmL,加熱至90°C，向綠液中加入5g三價金屬鹽改性膨潤土，攪拌反應(yīng)lOmin，加入2mL0.04%CPAM, 2g生石灰，攪拌靜置5min，測清液硅含量為 Og/L，pH 為 12.90。
[0026]實施例4:取澄清后的苛化段綠液IOOmL,加熱至90°C，向綠液中加入1.6g三價金屬鹽改性膨潤土，攪拌反應(yīng)lOmin，加入0.5mL0.04%CPAM, 2g生石灰，攪拌靜置5min，測清液硅含量為1.61g/L，pH為13.15，澄清時間15min。
[0027]實施例5:取澄清后的苛化段綠液IOOmL,加熱至90°C，向綠液中加入1.6g三價金屬鹽改性膨潤土，攪拌反應(yīng)lOmin，加入2mL0.04%CPAM, 2g生石灰，攪拌靜置5min，測清液硅含量為1.39g/L，pH為13.09，澄清時間5min。
[0028]實施例6:取澄清后的苛化段綠液IOOmL,加熱至90°C，向綠液中加入1.6g三價金屬鹽改性膨潤土，攪拌反應(yīng)lOmin，加入5mL0.04%CPAM, 2g生石灰，攪拌靜置5min，測清液硅含量為1.44g/L，pH為13.01，澄清時間5min。
[0029]實施例7:取澄清后的苛化段綠液IOOmL,加熱至90°C，向綠液中加入1.6g三價金屬鹽改性膨潤土，攪拌反應(yīng)lOmin，加入2mL0.04%CPAM, 0.1g生石灰，攪拌靜置5min，測清液硅含量為 1.61g/L，pH 為 13.03。
[0030]實施例8:取澄清后的苛化段綠液IOOmL,加熱至90°C，向綠液中加入1.6g三價金屬鹽改性膨潤土，攪拌反應(yīng)lOmin，加入2mL0.04%CPAM, 2g生石灰，攪拌靜置5min，測清液硅含量為 1.51g/L，pH 為 13.16。
[0031]實施例9:取澄清后的苛化段綠液IOOmL,加熱至90°C，向綠液中加入1.6g三價金屬鹽改性膨潤土，攪拌反應(yīng)lOmin，加入2mL0.04%CPAM, 3g生石灰，攪拌靜置5min，測清液硅含量為 1.55g/L, pH 為 13.25。
[0032]本發(fā)明的發(fā)明點在于三價金屬鹽改性膨潤土與陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)相結(jié)合，CPAM的加入加快了三價金屬鹽改性膨潤土吸附硅后的沉降速度，另外，生石灰的加入，具有助絮凝以及助除硅的作用，并且可以緩解改性膨潤土造成的綠液PH的變化，減輕了堿回收工段的符合。
[0033]本絮凝除硅工藝特征在于，先加入三價金屬鹽改性膨潤土 20g_50g/L，加入過多會導(dǎo)致綠液PH下降過快，過少則除硅率達不到要求。隨后將質(zhì)量濃度為0.01%-1.0%的陽離子聚丙烯酰胺溶液按照與綠液的體積比為1:200-1:1000的比例加入，過多會導(dǎo)致CPAM吸附0H_離子，綠液pH下降，增加堿回收負荷，CPAM過少則除硅速率下降，靜置時間加長，影響工藝的連續(xù)性，最后，加入質(zhì)量-體積濃度為10-30g/L生石灰，生石灰過少對綠液pH調(diào)節(jié)作用較小，助絮凝效果也不佳，所以選擇10_30g/L為宜。除硅后綠液的pH控制在12.90-13.30之間，除硅率控制在80.0%-99.9%。
[0034]本工藝操作簡單，連續(xù)性強，除硅率高以及pH變化率小，減輕了堿回收工段的符人
口 O
[0035]圖2為除娃前綠液能譜圖，明顯可以看到綠液中的娃元素，圖3為99.9%絮凝除娃后綠液的能譜圖，可以看出硅元素已經(jīng)在圖中消失，通過圖2圖3的對比，可以直觀地看出絮凝除硅前后的效果。
【權(quán)利要求】
1.一種堿回收工段綠液絮凝除硅方法，其特征在于，具體按照以下步驟實施: 步驟1:制備三價金屬鹽改性膨潤土； 步驟2:取澄清后的苛化段綠液倒入燒杯中，加熱至90-100°C，然后按照三價金屬鹽改性膨潤土的質(zhì)量-體積濃度為20-50g/L稱取步驟I得到的三價金屬鹽改性膨潤土加入到綠液中，攪拌反應(yīng)IOmin,靜置待充分反應(yīng),將質(zhì)量濃度為0.01%-1.0%的陽離子聚丙烯酰胺溶液按照與綠液的體積比為1:20-1:200的比例加入到燒杯中，再按照相對于綠液的質(zhì)量-體積濃度為10-30g/L加入生石灰，靜置待完全沉降。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿回收工段綠液絮凝除硅方法，其特征在于，所述的步驟I制備三價金屬鹽改性膨潤土，具體按照以下步驟實施:取鈉基膨潤土加入水中攪拌至懸浮液狀，加入三價金屬鹽，攪拌2h，靜置10-15h，倒去上清液，將下層濁液放入烘箱干燥24h，取出，研磨，過200目篩，制成三價金屬鹽改性膨潤土。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的堿回收工段綠液絮凝除硅方法，其特征在于，所述的鈉基膨潤土相對于水的質(zhì)量-體積濃度為15-50g/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的堿回收工段綠液絮凝除硅方法，其特征在于，所述的三價金屬鹽與鈉基膨潤土的質(zhì)量比為1:1-1:5。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的堿回收工段綠液絮凝除硅方法，其特征在于，所述的三價金屬鹽采用氯化鋁，硫酸鋁，硫酸鐵，氯化鐵或偏鋁酸鈉中的一種。
【文檔編號】D21C9/00GK103469664SQ201310376672
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月26日
【發(fā)明者】林濤, 李雪, 徐永建, 殷學(xué)風(fēng), 章偉鵬 申請人:陜西科技大學(xué)