非木漿堿回收綠液低溫三步苛化制備白泥碳酸鈣的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種非木漿堿回收綠液低溫三步苛化制備白泥碳酸鈣的方法。
【背景技術】
[0002]
因木材資源短缺以及重視生態(tài)環(huán)境的保護，亞洲和歐洲的許多國家仍大量使用非木材纖維原料制漿造紙，如稻麥草、竹子、蔗渣、蘆葦?shù)?。我國非木材原料制漿造紙歷史悠久，可追溯到一千多年前，產(chǎn)量最高時曾占原生紙漿產(chǎn)量的84%、在總用漿量中占57%以上。木材纖維短缺、非木材纖維豐富的纖維原材料背景決定了我國紙業(yè)原料結(jié)構的多樣化。非木漿造紙是我國必不可少的造紙纖維原料，然而，長期以來，非木材原料因硅含量高對制漿過程產(chǎn)生了嚴重的“硅干擾”，使苛化白泥難以回收利用，在造成巨大的資源浪費的同時還污染環(huán)境，這在今后較長一段時間內(nèi)仍是非木漿堿回收面臨的一個重大難題。
[0003]非木材原料硅含量高且主要集中于葉片、葉鞘和節(jié)中，且主要以Si02形式存在，稻、麥草灰分中Si02含量占到灰分總量的60%~70%，甚至更高。
[0004]堿法制漿中，經(jīng)過蒸煮后絕大部分結(jié)合硅溶解于堿中并以Na2Si03的形式存在于黑液中，隨即進入堿回收系統(tǒng)，伴隨著苛化反應以CaS1j^形式存在于白泥中。由于CaSi03黏度大，使白泥濾水性能變差，導致白液與泥渣分離困難，造成白泥殘堿量高、堿流失量大且白泥干度下降。CaSi03的存在嚴重制約著白泥碳酸鈣的用途，既無法煅燒成石灰重新用于苛化工段，也因高硅含量而限制白泥碳酸鈣在建筑、環(huán)保以及復合材料等領域的發(fā)展，即便是作為造紙?zhí)盍?，也因硅的存在造成白泥碳酸鈣粒徑、比表面積等產(chǎn)生一定形式的改變而無法用于高檔紙張的加填。
[0005]針對非木漿堿回收過程的硅干擾問題，如何有效去除綠液中的硅，國內(nèi)外已展開大量研究。國內(nèi)報道的除硅方法主要涉及C(V法、乙酸法、石灰法和鋁土礦法，酸法除硅會造成堿分的損失，石灰法和鋁土礦法因除硅效果不理想而達不到煅燒的要求。印度的G.V.Rao等人根據(jù)他23103與Ca (0H) 2反應生成CaS1 3優(yōu)先于Na 20)3與Ca (0H) 2反應生成CaCO 3的特點，在高溫下對竹漿綠液進行兩步苛化法處理(也稱預苛化法除硅)，第一步苛化加入石灰總量的10%~40%，反應溫度控制在90~95°C下攪拌反應半小時，過濾去除沉淀物，第二步加入剩余比例的石灰進行苛化，研究表明除硅率并不理想，當?shù)谝徊郊尤胧铱偭康?0%進行預苛化時，最終只去除綠液中56%的硅，可見高溫條件下此法并沒有得到理想的效果。申請人曾采用低溫兩步苛化法對非木漿堿回收綠液進行苛化制備白泥碳酸鈣，即利用低溫下.S1A Ca(0H) 2反應速率明顯快于Na 20)3與Ca(0H) 2的反應速率，在有效除硅的基礎上盡可能保留有效成分C032，研究證明，低溫兩步苛化法除硅率達80%以上，取得了良好的除硅效果，但是，該方法除硅后，綠液中仍含有約20%的硅。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明采用低溫三步苛化技術，即在原有第一步預苛化除硅基礎上，再進行一次苛化除硅處理，然后，苛化制備出高純度碳酸鈣，實現(xiàn)其資源化利用。
[0007]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到消化完全的石灰水中，發(fā)生苛化反應，石灰用量為總苛化石灰量的5%~20% ;反應溫度為5~40°C，攪拌速度為50~1000rpm，反應時間5~120min ；到達規(guī)定的反應時間后，過濾分離去除沉淀物。
[0008]第二步茍1化:在過濾所得的濾液中加入總茍1化石灰量5%~20%的石灰繼續(xù)茍1化，反應溫度為10~40°C，攪拌速度為100~600rpm，反應時間10~100min，到達規(guī)定的反應時間后，過濾分離去除沉淀物。
[0009]第三步苛化:在第二步過濾后所得濾液中加入總苛化石灰量60~90%的石灰再次苛化，反應溫度為60~95°C，以提高苛化速率，反應時間為40~180min，或40°C以下低溫繼續(xù)反應2~10小時，到達規(guī)定的反應時間后，過濾并洗滌白泥碳酸鈣，烘干得到高純度碳酸鈣。
[0010]本發(fā)明方法的原理:第一步加入少量Ca(0H)2與綠液進行低溫苛化，使綠液中的Na2Si(V^Ca(0H) 2優(yōu)先反應，析出CaS1 3，分離去除此沉淀物。第二步加入少量Ca(0H)2到過濾后的濾液中繼續(xù)低溫苛化，仍可使優(yōu)先生成的CaS1j#到有效去除。第三步苛化，制備出高純度白泥碳酸鈣。
[0011]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明采用低溫三步苛化，當?shù)谝徊娇粱?0%左右的硅時，第二步仍在低溫下苛化除去剩余20%硅的80%，比兩步苛化法除硅率大幅度提高，達到充分除硅的效果，所得的白泥碳酸鈣硅含量大幅度降低，基本可以與木漿堿回收綠液苛化所得白泥碳酸鈣相媲美，所得白泥碳酸鈣可以煅燒回用于苛化工段，在節(jié)約資源的同時保護環(huán)境。因此本發(fā)明具有良好的社會效益和經(jīng)濟效益。
【具體實施方式】
[0012]實施例1
第一步苛化:將非木材制漿堿回收綠液加入到消化完全的石灰水中，發(fā)生苛化反應，石灰用量為總苛化石灰量的5%，反應溫度為10°C，攪拌速度為lOOOrpm，反應時間60min。達到規(guī)定的反應時間后，過濾分離去除沉淀物。
[0013]第二步苛化:在過濾所得的濾液中加入10%石灰繼續(xù)苛化，反應溫度為20°C，攪拌速度為300rpm，反應50min后過濾分離去除沉淀物。
[0014]第三步茍1化:在第二步茍1化過濾后所得濾液中加入剩余的85%石灰再次茍1化，茍1化溫度上升到70°C，以提高反應速率，繼續(xù)反應3小時，或20°C低溫反應8小時，過濾分離，洗滌，得到高純度白泥碳酸鈣。
[0015]實施例2
第一步苛化:將非木材制漿堿回收綠液加入到消化完全的石灰水中，發(fā)生苛化反應，石灰用量為總苛化石灰量的10%，反應溫度為20°C，攪拌速度為800rpm，反應時間50min。達到規(guī)定的反應時間后，過濾分離去除沉淀物。
[0016]第二步苛化:在過濾所得的濾液中加入15%石灰繼續(xù)苛化，反應溫度為30°C，攪拌速度為300rpm，反應40min后過濾分離去除沉淀物。
[0017]第三步茍1化:在第二步茍1化過濾后所得濾液中加入剩余的75%石灰再次茍1化，茍1化溫度上升到80°C，以提高反應速率，繼續(xù)反應3小時，或30°C低溫反應6小時，過濾分離，洗滌，得到高純度白泥碳酸鈣。
[0018]實施例3
第一步苛化:將非木材制漿堿回收綠液加入到消化完全的石灰水中，發(fā)生苛化反應，石灰用量為總苛化石灰量的15%，反應溫度為35 °C，攪拌速度為200rpm，反應時間35min。達到規(guī)定的反應時間后，過濾分離去除沉淀物。
[0019]第二步苛化:在過濾所得的濾液中加入5%石灰繼續(xù)苛化，反應溫度為40°C，攪拌速度為400rpm，反應40min后過濾分離去除沉淀物。
[0020]第三步苛化:在第二步苛化過濾后所得濾液中加入剩余的80%石灰再次苛化，苛化溫度上升到90°C，以提高反應速率，繼續(xù)反應2小時，或40°C低溫反應4小時，過濾分離，洗滌，得到高純度白泥碳酸鈣。
【主權項】
1.非木漿堿回收綠液低溫三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到消化完全的石灰水中，發(fā)生苛化反應，石灰用量為總苛化石灰量的5%~20% ;反應溫度為5~40°C，攪拌速度為50~1000rpm，反應時間5~120min ;到達規(guī)定的反應時間后，過濾分離去除沉淀物； 第二步茍1化:在過濾所得的濾液中加入總茍1化石灰量5%~20%的石灰繼續(xù)茍1化，反應溫度為10~40°C，攪拌速度為100~600rpm，反應時間10~100min ;到達規(guī)定的反應時間后，過濾分離去除沉淀物； 第三步茍1化:在第二步過濾后所得濾液中加入總茍1化石灰量60~90%的石灰再次茍1化，反應溫度為60~95°C，以提高苛化速率，反應時間為40~180min，或40°C以下低溫反應2~10小時；到達規(guī)定的反應時間后，過濾并洗滌白泥碳酸鈣，烘干得到高純度碳酸鈣。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種非木漿堿回收綠液低溫三步苛化制備白泥碳酸鈣的方法。本發(fā)明第一步，非木漿堿回收綠液與少量Ca(OH)2在40℃以下低溫苛化，使綠液中的Na2SiO3優(yōu)先反應，生成CaSiO3，沉淀析出，分離去除沉淀物。第二步，在過濾后所得綠液中繼續(xù)加少量Ca(OH)2，使余下的Na2SiO3在低溫下再次優(yōu)先反應并以CaSiO3沉淀的形式析出，過濾去除沉淀物。第三步苛化，制備出高品質(zhì)、高純度白泥碳酸鈣。本發(fā)明能對非木漿堿回收綠液苛化過程進行充分除硅，真正解決因“硅干擾”問題制約非木漿造紙企業(yè)發(fā)展的難題，實現(xiàn)白泥碳酸鈣資源化利用。
【IPC分類】C01F11/18
【公開號】CN105417568
【申請?zhí)枴緾N201510877313
【發(fā)明人】夏新興, 王芳
【申請人】浙江理工大學
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年12月3日