非木浆碱回收绿液低温两步苛化制备白泥碳酸钙的方法.pdf

本发明涉及一种非木浆碱回收绿液低温两步苛化制备白泥碳酸钙的方法。本发明第一步，在非木浆碱回收绿液中加入少量Ca(OH)2，39℃以下低温苛化，使绿液中的Na2SiO3优先反应，生成CaSiO3，沉淀析出，分离去除此部分沉淀物。第二步苛化，制备出高品质白泥碳酸钙。本发明能有效控制非木浆碱回收绿液苛化过程硅干扰问题，实现白泥碳酸钙资源化利用。

权利要求书
1.  非木浆碱回收绿液低温两步苛化制备白泥碳酸钙的方法，其特征在于：
第一步苛化：将非木材制浆碱回收绿液加入消化完全的石灰水中或将石灰水加到绿液中，发生苛化反应，石灰用量为总苛化石灰量的5%~40%；
每克生石灰中绿液加入速度为0.02-1.0ml/min，反应温度为5~39℃，搅拌速度为50~2000rpm，反应时间5~180min；
或每毫升绿液中生石灰加入速度为0.02-1.0g/min，反应温度为5~39℃，搅拌速度为50~2000rpm，反应时间5~180min；
达到规定的反应时间后，过滤分离去除沉淀物；
第二步苛化：过滤所得的滤液加入剩余的95%~60%石灰继续苛化，反应温度为60~100℃，以提高苛化反应速度，反应时间30~120min，或按原低温继续反应2~12小时，过滤分离，洗涤，得到有规则形态的白泥碳酸钙。

说明书非木浆碱回收绿液低温两步苛化制备白泥碳酸钙的方法
技术领域
本发明涉及一种非木浆碱回收绿液低温两步苛化制备白泥碳酸钙的方法。
背景技术
由于木材资源短缺，亚洲和欧洲许多国家仍大量使用非木材纤维原料制浆造纸，如麦草、芦苇、蔗渣、竹子等。我国非木材原料制浆造纸历史悠久，是世界上非木浆产量最大的国家，每年产量约1000万吨，产生白泥约500~600万吨。然而，长期以来，非木原料的高硅含量特性对制浆过程产生了严重的“硅干扰”，也使苛化白泥难以回收利用（白泥由于主要成分为碳酸钙，因此，也称为白泥碳酸钙），造成了巨大的资源浪费和环境污染，且在今后较长一段时间内仍将是非木浆碱回收面临的一个难题。
硅是非木材原料生长过程中的固有成份，多半以游离SiO2、硅酸、碱性硅酸盐或以通过氢键结合力与有机组分中的羟基结合的形式存在于草类原料中。非木材纤维原料的灰分含量一般在3%以上，而灰分中的SiO2含量达97.7%。蒸煮过程中有部分SiO2生成不溶性硅盐沉淀于纤维上，但绝大部分硅仍以Na2SiO3形式存在于黑液中，并进入碱回收系统，最后在苛化段以CaSiO3的形式存在于白泥中。硅以CaSiO3形式存在于白泥中，增加了白泥粘度，降低了白泥的滤水性能，造成白泥干度下降，影响了白泥的各种用途，如无法作为纸张填料碳酸钙使用，也无法进行煅烧制成石灰，重新回用于苛化。
针对硅干扰问题，国内外已展开了大量研究。印度Rao博士等人根据Na2SiO3与Ca(OH)2反应活性及速率大于Na2CO3与Ca(OH)2反应的特点，对竹浆绿液采用高温两步苛化法处理，研究发现，第一步苛化石灰加入量30%（相对于总石灰加入量）、反应温度90~95℃、反应时间1.5hrs，白泥只带出了绿液所含总硅量的约56%，硅的选择性去除效果并不理想。由此可见，高温增加了Na2CO3与Ca(OH)2反应速率，使Na2SiO3与Ca(OH)2的优先反应效果并不理想。
发明内容
针对硅干扰问题，本发明采用低温两步苛化技术，发现CaSiO3可以优先沉淀析出，制备出高品质白泥碳酸钙，使其能资源化利用。
本发明方法具体是：
第一步苛化：将非木材制浆碱回收绿液加入消化完全的石灰水中或将石灰水加到绿液中，发生苛化反应，石灰用量为总苛化石灰量的5%~40%；
每克生石灰中绿液加入速度为0.02-1.0ml/min，反应温度为5~39℃，搅拌速度为50~2000rpm，反应时间5~180min；
或每毫升绿液中生石灰加入速度为0.02-1.0g/min，反应温度为5~39℃，搅拌速度为50~2000rpm，反应时间5~180min。
达到规定的反应时间后，过滤分离去除沉淀物。
第二步苛化：过滤所得的滤液加入剩余的95%~60%石灰继续苛化，反应温度为60~100℃，以提高苛化反应速度，反应时间30~120min，或按原低温继续反应2~12小时，过滤分离，洗涤，得到有规则形态的白泥碳酸钙。
本发明方法的原理：第一步低温苛化加入少量Ca(OH)2，使绿液中的硅优先反应，沉淀析出，分离去除此部分沉淀物。然后，第二步苛化，制备出高品质白泥碳酸钙。
本发明的有益效果：控制非木浆碱回收绿液苛化过程硅干扰问题，实现白泥碳酸钙资源化利用。
具体实施方式
实施例1
第一步苛化：将非木材制浆碱回收绿液加入消化完全的石灰水中，发生苛化反应，石灰用量为总苛化石灰量的5%，每克生石灰中绿液加入速度为0.02ml/min；反应温度为10℃，搅拌速度为50rpm，反应时间100min。达到规定的反应时间后，过滤分离去除沉淀物。
第二步苛化：过滤所得的滤液加入剩余的95%石灰继续苛化，反应温度至60℃，以提高苛化反应速度，继续反应30min，或按原温度继续反应5小时，过滤分离，洗涤，得到有规则形态的白泥碳酸钙。
实施例2
第一步苛化：将非木材制浆碱回收绿液加入消化完全的石灰水中，发生苛化反应，石灰用量为总苛化石灰量的20%，每克生石灰中绿液加入速度为0.8ml/min；反应温度为5℃，搅拌速度为2000rpm，反应时间5min。达到规定的反应时间后，过滤分离去除沉淀物。
第二步苛化：过滤所得的滤液加入剩余的80%石灰继续苛化，反应温度至80℃，以提高苛化反应速度，继续反应86min，或按原温度继续反应2小时，过滤分离，洗涤，得到有规则形态的白泥碳酸钙。
实施例3
第一步苛化：将非木材制浆碱回收绿液加入消化完全的石灰水中，发生苛化反应，石灰用量为总苛化石灰量的40%，每克生石灰中绿液加入速度为1ml/min；反应温度为39℃，搅拌速度为20rpm，反应时间180min。达到规定的反应时间后，过滤分离去除沉淀物。
第二步苛化：过滤所得的滤液加入剩余的60%石灰继续苛化，反应温度至100℃，以提高苛化反应速度，继续反应120min，或按原温度继续反应12小时，过滤分离，洗涤，得到有规则形态的白泥碳酸钙。
实施例4
第一步苛化：将石灰水加到绿液中，发生苛化反应，石灰用量为总苛化石灰量的5%，每毫升绿液中生石灰加入速度为0.02g/min；反应温度为10℃，搅拌速度为50rpm，反应时间100min。达到规定的反应时间后，过滤分离去除沉淀物。
第二步苛化：过滤所得的滤液加入剩余的95%石灰继续苛化，反应温度至60℃，以提高苛化反应速度，继续反应30min，或按原温度继续反应5小时，过滤分离，洗涤，得到有规则形态的白泥碳酸钙。
实施例5
第一步苛化：将石灰水加到绿液中，发生苛化反应，石灰用量为总苛化石灰量的20%，每毫升绿液中生石灰加入速度为0.08g/min；反应温度为5℃，搅拌速度为2000rpm，反应时间5min。达到规定的反应时间后，过滤分离去除沉淀物。
第二步苛化：过滤所得的滤液加入剩余的80%石灰继续苛化，反应温度至80℃，以提高苛化反应速度，继续反应86min，或按原温度继续反应2小时，过滤分离，洗涤，得到有规则形态的白泥碳酸钙。
实施例6
第一步苛化：将石灰水加到绿液中，发生苛化反应，石灰用量为总苛化石灰量的40%，每毫升绿液中生石灰加入速度为1g/min；反应温度为39℃，搅拌速度为20rpm，反应时间180min。达到规定的反应时间后，过滤分离去除沉淀物。
第二步苛化：过滤所得的滤液加入剩余的60%石灰继续苛化，反应温度至100℃，以提高苛化反应速度，继续反应120min，或按原温度继续反应12小时，过滤分离，洗涤，得到有规则形态的白泥碳酸钙。