專利名稱：草漿黑液除硅方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為非木材纖維原料堿法制漿廢液中除硅的一種簡易新方法，尤為適合于具有廢液化學(xué)品回收的場合。這里所說的堿法制漿特指燒堿法、硫酸鹽法和堿式亞鈉法制漿。
采用非木材纖維，如稻草、麥草、蘆葦、荻葦、蔗渣、竹子等作制漿原料在第三世界是很普遍的，在中國大概占總漿量的60%，其中又以麥草為主。非木材纖維原料在生長過程中，從土壤中吸取了一定量的SiO2，在堿性蒸煮中，大部分硅溶入黑液，使黑液硅含量及粘度升高。高硅含量、高粘度的黑液進(jìn)入化學(xué)品回收系統(tǒng)，易在蒸發(fā)器表面上結(jié)垢，使傳熱效率大大降低;燃燒時(shí)又迫使堿爐提高溫度，既增加熱損失又增加飛灰損失，而且，由于白泥中含有過多的硅酸鈣，使白泥失去回收價(jià)值。
早在1932年，在一項(xiàng)英國申請說明書中(GB381697)，研究者就提出了可以在蒸煮前或蒸煮中，加入一種或多種金屬氧化物或氫氧化物到蒸煮液中，以使硅形成不溶物吸附在漿料上降低黑液含硅量，這些金屬可以是鋁、鈣、鋅、鎂等。研究者也建議，可以鋁土礦代替氧化鋁來使用，不過要在鋁土礦所帶來的色澤問題不妨礙纖維的用途前提下使用。
US4331507是一項(xiàng)涉及幾種黑液除硅方法的發(fā)明。他們指出，鋁土礦是唯一適用和經(jīng)濟(jì)地提供氧化鋁的來源，盡管鋁土礦中含有色物質(zhì)三氧化二鐵，將使?jié){料色變增加。
該發(fā)明共包括三部分，①在原堿回收苛化之后，增加一反應(yīng)器和一分離器?？粱笫拱滓汉弯X土礦在反應(yīng)器中反應(yīng)，然后經(jīng)分離除去雜質(zhì)(如三氧化二鐵)后，去蒸煮鍋。②對流程①的改進(jìn)，把①中的反應(yīng)器和分離器挪到洗漿機(jī)之后，蒸發(fā)器之前。也就是說把鋁土礦加到提取的稀黑液中，然后分離硅渣與黑液。由于鋁土礦與黑液不接觸，認(rèn)為對漿料的色澤無影響。③對流程①的改進(jìn)，把反應(yīng)器和分離器移到一段蒸發(fā)之后，即把鋁土礦加在1段蒸發(fā)后的半濃黑液中。流程②③存在硅渣分離難，硅渣體積大的問題，而且過程不夠簡單，設(shè)備投資、運(yùn)行成本都是問題。流程①也存在液-渣分離，不過不是硅渣而是白泥與鋁土礦中的不溶物。該專利并未顯示任何有關(guān)鋁土礦不溶物及三氧化二鐵與白液的分離數(shù)據(jù)，因此，有關(guān)氧化鐵的去除效果也是一個(gè)未知數(shù)。此外，由于鋁土礦在常溫常壓下溶解速度不快，要有足夠的反應(yīng)時(shí)間就要增加反應(yīng)器容積，否則將使鋁土礦不能盡數(shù)應(yīng)用，且使分離渣體積大丟失堿量。
實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，鋁土礦中含有的硅也會(huì)隨著在反應(yīng)器中停留時(shí)間的延長，溶于堿液中，所以硅含量高的鋁土礦導(dǎo)致除硅效果顯著降低。
本發(fā)明的目的在于提供一種除硅過程極其簡單，和蒸煮同步進(jìn)行，無需添加任何新設(shè)備的高效除硅新方法。
本發(fā)明提出的方法采用一種價(jià)格低廉的除硅劑，它是由煉鋁工業(yè)的付產(chǎn)品A、氯堿工業(yè)下腳料H、石灰石M組成，混合比(重量比，下同)為A∶H∶M＝100∶0-10∶0-5。煉鋁工業(yè)有多種付產(chǎn)物，其中含有氧化鋁或氫氧化鋁的都可以用于本發(fā)明。用于本發(fā)明的氯堿工業(yè)的下腳料應(yīng)是含有堿性物質(zhì)的。本發(fā)明的組合物主要成份為鋁、鈉、鉀、鈣、鎂等的氧化物，幾乎不含氧化鐵。該混合物粉碎后，易溶于熱堿溶液，因此本發(fā)明提出的除硅劑可以加在蒸煮之前的配堿槽或直接加到蒸煮鍋內(nèi)。如加在配堿槽內(nèi)，需攪拌和加熱，加熱溫度80℃以上，以促進(jìn)溶解。每噸非木材纖維約需加除硅劑10-50公斤。配好的堿連同除硅劑一齊加到蒸球中蒸煮。制漿工藝可以采用硫酸鹽法、燒堿法或堿式亞鈉法。由于該除硅劑良好的溶解性，致色雜質(zhì)少，而無需雜質(zhì)分離手段，通過蒸煮，鋁和硅生成的不溶物就吸附在漿料上。在洗滌過程中，漿料與黑液分離，使硅自然離開黑液，而達(dá)到降低黑液中硅含量的目的。
在試驗(yàn)室15l小型電熱蒸煮器上，采用麥草標(biāo)準(zhǔn)未除硅硫酸鹽法制漿(如例1)，得到的黑液含硅量5次均值是3.54g/l，如表1所示。采用相同的制漿工藝，加不同量的除硅劑(除硅劑混合比A∶H∶M＝100∶10∶5)時(shí)，除硅效率達(dá)55-97%，當(dāng)每噸麥草加25kg混合除硅劑時(shí)可以達(dá)到最佳除硅效果，見表2。
表1 未加除硅劑麥草制漿黑液中含硅量1 2 3 4 5 平均PH 11.08 11.52 11.22 11.29 11.12 11.25Be'(20℃) 8.7 8.6 9.5 8.6 10.32 9.14含硅量(g/l) 3.92 3.73 3.92 3.07 3.08 3.54表2 加不同量除硅劑麥草制漿黑液中含硅量1 2 3 4 5 6PH 11.58 11.86 12.04 11.03 12.44 10.98Be'(20℃) 8.9 10.0 9.0 8.4 7.7 8.2除硅劑用量(‰) 10 15 17.5 25 30 50含硅量(g/l) 1.34 1.59 0.41 0.12 0.15 0.35
本發(fā)明除硅劑為工業(yè)付產(chǎn)品所組成，價(jià)格低廉，除硅過程簡單，其實(shí)質(zhì)是在蒸煮過程中把黑液中的溶解硅轉(zhuǎn)移到漿料上，無硅渣分離問題。本發(fā)明潛在優(yōu)勢之一是除硅劑含有一定量的Na2O和K2O，有利于蒸煮節(jié)堿;本發(fā)明的另一更重要的潛在優(yōu)勢在于附著在漿料上的硅鋁化物的吸附力不足以抵擋漿料在抄造之前還需經(jīng)歷的一系列篩選-洗滌過程。經(jīng)幾次洗滌篩選，漿料上的硅含量又逐漸接近于未除硅過程所得的漿料含硅量。
實(shí)施例1①標(biāo)準(zhǔn)硫酸鹽蒸煮條件加1公斤絕干麥草在15lZQS型電熱蒸煮鍋內(nèi)，用堿量15%(以NaOH計(jì))，硫化度15%，液比1∶6。蒸煮藥液配制先將132克NaOH和67.5克Na2S·9HO溶于2700ml熱水中，然后稀至需要的蒸煮液比量。溫度控制程序空轉(zhuǎn)5min;以133℃/hr速率升溫至壓力2kg/cm2，小放汽至105℃，以33-40℃/hr速率繼續(xù)升溫至155℃，保溫2小時(shí)。
待漿料稍涼，用布袋分離黑液與漿料，得黑液2.21，取樣分析。黑液PH11.29，20℃Be′8.65，TS140.86g/l;硫酸鹽灰份39.11g/l，總堿36.04g/l，SiO23.07g/l，CaO+MgO 7.93mg/l，總鐵13.7mg/l，Al0.18mg/l，VIE值4.07mg/l，29℃粘度6.15Cp，熱值3650kCal/kg。
布袋分離的漿料，取樣測粗漿得率，經(jīng)進(jìn)一步洗滌與篩選之后(用水量控制在50升)，取樣測其他項(xiàng)目。漿料得率54.5%，高錳酸鉀值10.0，打漿度16.6°SR，灰份9.38%，SiO25.69%，CaO+MgO 0.214%，總鐵0.056%，Al0.038%。
②硫酸鹽同步除硅過程蒸煮液配制同例1，然后將25克30目以下的混合除硅劑(混合比A∶H∶M＝100∶4∶2)溶于蒸煮液中，其他蒸煮條件、溫度控制、取樣控制均同例1。得到的黑液PH11.80，20℃Be′8.64，TS142.76g/l，硫酸鹽灰份34.28g/l，總堿33.96g/l，SiO20.32g/l，CaO+MgO 22.24mg/l，總鐵17.5mg/l，Al0.37mg/l，VIE值5.088mg/l，29℃粘度6.00Cp，熱值3775kCal/kg。
粗漿得率56.5%，篩后漿高錳酸鉀值8.77，打漿度19.0°SR，灰份10.53%，SiO25.51%，CaO+MgO 0.136%，總鐵0.038%，Al 0.844%。
實(shí)施例2①標(biāo)準(zhǔn)堿式亞鈉法蒸煮條件蒸煮藥液配制將132克NaOH、40克Na2S·9H2O和14.5克亞硫酸鈉溶于2700ml熱水中，然后稀至需要的蒸煮液比量。這樣得到的加堿量和硫化度仍為15%(以NaOH計(jì))。
其他蒸煮條件不變。
得到的黑液PH11.29，20℃Be′9.2，硫酸鹽灰份40.35g/l，總堿36.09g/l，SiO24.26g/l，CaO+MgO 10.66mg/l，總鐵26.5mg/l，Al0.19mg/l，VIE值2.13mg/l，29℃粘度5.15Cp，熱值3558kCal/kg。
粗漿得率50.0%，篩后漿高錳酸鉀值13.67，打漿度18.5°SR，灰份10.78%，SiO27.17%，CaO+MgO 0.194%，總鐵0.059%，Al0.088%。
②堿式亞鈉法同步除硅工藝加30克混合除硅劑，混合比A∶H∶M＝100∶0∶0，其他條件同例3。
得到的黑液PH11.30，20℃Be′9.3，硫酸鹽灰份36.72g/l，總堿35.88g/l，SiO20.84g/l，CaO+MgO 16.13mg/l，總鐵27.5mg/l，Al0.41mg/l，VIE值3.47mg/l，29℃粘度6.10Cp，熱值3749kCal/kg。
粗漿得率56.3%，篩后漿高錳酸鉀值13.79，打漿度18.0°SR，灰份13.49%，SiO27.79%，CaO+MgO 0.148%，總鐵0.058%，Al0.425%。
權(quán)利要求
1.一種非木材纖維原料堿法制漿黑液除硅方法，其特征在于采用A煉鋁工業(yè)中含有氧化鋁或氫氧化鋁的付產(chǎn)品、B氯堿工業(yè)中含有堿性物質(zhì)的下腳料、C石灰石混合作除硅劑，三種物質(zhì)的混合比(重量比)為A∶H∶M=100∶0-10∶0-5，將除硅劑加在蒸煮之前的配堿槽或直接加到蒸煮鍋內(nèi)，每噸非木材纖維加除硅劑10-50公斤。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非木材纖維堿法制漿黑液除硅方法，其特征在于除硅劑加在配堿槽內(nèi)的加熱溫度為80℃以上。
全文摘要
本發(fā)明為一種非木材纖維原料堿法制漿黑液除硅方法，其特征在于采用A煉鋁工業(yè)中含有氧化鋁或氫氧化鋁的副產(chǎn)品、B氯堿工業(yè)中含有堿性物質(zhì)的下腳料、C石灰石混合作除硅劑，三種物質(zhì)的混合比為A∶H∶M＝100∶0-10∶0-5，將除硅劑加在蒸煮之前的配堿槽或直接加到蒸煮鍋內(nèi)，每噸非木材纖維加除硅劑10-50公斤。本方法除硅過程極其簡單，和蒸煮同步進(jìn)行，無需添加任何新設(shè)備。
文檔編號D21C11/04GK1103450SQ9311494
公開日1995年6月7日 申請日期1993年12月1日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月1日
發(fā)明者汪萍, 張珂, 鄒培昌, 馮旭東 申請人:北京輕工業(yè)學(xué)院