一种制浆造纸白泥回收活性石灰的方法与流程

本发明涉及一种制浆造纸产生的白泥的回收工艺，具体地说是涉及一种制浆造纸白泥回收活性石灰的方法。

背景技术：

自上世纪八十年代以来，国内部分浆纸企业陆续开始碱回收白泥制备轻质碳酸钙技术的探索和研发。碱回收白泥是制浆造纸企业碱回收车间产生的固体废弃物，其主要成分是绿液和石灰发生消化苛化反应后生成的沉淀碳酸钙，呈较强的碱性。造纸中苛化阶段的白泥和绿泥渣是碱回收化学反应产物，是以用纯碱（碳酸钠）溶液和石灰为原料，使其发生苛化反应，生成氢氧化钠（烧碱）溶液和碳酸钙沉淀（苛化泥）。滤去碳酸钙沉淀等不溶物后，蒸发溶液而得液体烧碱或固体烧碱。其中绿泥主要是碳酸钠和硫化钠，因含有少量铁离子等，故呈绿色。白泥主要是苛化产物碳酸钙。苛化泥经洗涤后可用作水泥的原料等。生成的碳酸钙渣，经洗净、干燥、煅烧可以回收氧化钙(生石灰)和部分二氧化碳。

通常纸厂处理白泥只是简单的外运填埋或者墩放，一方面是企业需要投入大量的人力、物力组织场地和运输等，另一方面也对环境，尤其是对土壤和水资源造成很强的二次污染。草苇蔗竹木多纤维制浆是我国造纸的一大特色，也符合我国的基本国情。在碱回收白泥治理方面，除白泥轻钙项目技术以外，由于煅烧石灰的成本较高且投资较大，通常并不像国外用以煅烧石灰返回到消化苛化直接回用，同时由于钠碱盐及硅胶等杂质的存在，也不能送电厂进行烟气脱硫以顶替重钙粉。少数有条件的造纸企业有时能就近送往要求不高的水泥厂或者砖厂来解决部分白泥的出路，而绝大多数企业对待白泥还是采取外运填埋或者直接排放。作为制浆造纸企业碱回收车间产生的二次污染固体废弃物，每生产1吨纸或1吨浆，平均会产生0.8吨～1吨造纸白泥，主要成分为绿液（硫酸盐法制浆所用药液）和石灰发生苛化反应（石灰和碳酸盐离子的反应）后生成的沉淀碳酸钙，具有较强的碱性和腐蚀性。随着时间的推移和制浆碱回收的不断扩充，由此产生的白泥二次污染将日趋突出，同时也浪费了大量的碳酸钙资源。

目前制浆造纸碱回收苛化产生的白泥回收石灰工艺主要采用回转窑煅烧工艺，回转窑煅烧作为白泥回收在大型的木浆厂处理白泥生产中应用很广。但该技术在白泥回收中的应用目前仅限于木浆白泥处理，因为草类浆碱回收生产的白泥硅含量比木浆的高好多，采用转窑煅烧很容易产生在窑内形成“结圈”现象，影响回转窑生产的稳定运行，造成产品质量不稳定，系统运行状况与经济效益也很不理想；且前期投资大，对操作技术要求高，生产故障率高，后期维护过程中检修量大；对白泥和燃料的质量要求严，由于杂质含量较高的白泥中所含的碳酸钙含量较低，回收的石灰氧化钙含量也随之降低，产品难以满足苛化生产用石灰的需要；采用回转窑煅烧工艺煅烧温度需要1300度以上，生产温度高，生产电耗较高，导致回收石灰的生产成本较高；而煤粉或煤气作为容易获得的常用燃料，但其燃烧达到的最高温度在1250度，若采用回转窑煅烧工艺则无法满足其所需的煅烧温度要求。

传统技术没有单独的湿性物料处理工艺与技术，采用直接进入回转窑煅烧系统进行的操作运行方式，这也是为了生产“球泥”的工艺需要。火焰煅烧进行碳酸钙的分解时易出现“过烧”或“欠烧”现象，导致产品成为石灰未充分分解与已分解的混合物或为已分解与过度分解的混合物。回转窑煅烧工艺在进行冷却时，冷却速度慢。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用煤粉或煤气作燃料、适应于包括草类浆在内的所有纤维原料制浆碱回收白泥、防止 “结圈”的一种制浆造纸白泥回收活性石灰的方法。

本发明是采用如下技术方案实现其发明目的的，一种制浆造纸白泥回收活性石灰的方法，它包括以下步骤：

⑴净化处理：将苛化绿液进行提纯处理，去除（SiO₂、Fe₂O₃等离子）杂质；

⑵脱水：将苛化白泥经过滤机进行强制脱水，生成含水量≤35％的含水白泥粉；

⑶煅烧分解：启动第一一级预热器、第二一级预热器的旋风筒出口处的高温风机作为悬浮动力源，将煤气发生炉产生的煤气或将煤粉作为燃料，通过燃料管道输送至热风炉燃烧装置，生产出煅烧分解炉所需的煅烧分解高温热风环境，同时将部分上述燃料送入煅烧分解炉进行燃烧，用燃烧产生的热能来维持不低于900℃的高温环境，以实现将含水白泥粉进行煅烧分解；

⑷旋风干燥：将由步骤⑵获得的半干的白泥粉从悬态干燥机的入料口加入，并随高温风机引出的高温气流一起进入悬态干燥机1进行干燥处理，经干燥分离器2进行固气分离后，干燥后的白泥粉进入第一一级预热器的换热管中随高温烟气一并进入第一一级预热器筒体完成气固分离，经第一一级预热器翻板阀及下料管进入第二二级预热器的换热管中；

⑸一级预热：由第二一级预热器补充石灰粉（补充石灰粉的目的是：①由于苛化钙盐在生产中有部分流失，为确保整体系统的物料平衡，而进行的钙补充；②通过补充部分优质的石灰粉原料，以提高产品质量的稳定性；③有效防止和解决系统杂质离子的积累问题），于其换热管中随高温烟气一并进入其预热器筒体完成气固分离，经其翻板阀及下料管进入第二二级预热器的换热管中；

⑹二级预热：进入第二二级预热器的换热管中的白泥与石灰粉随高温烟气一并进入第二二级预热器的筒体完成气固分离，经其翻板阀及下料管进入第一二级预热器的换热管中完成预热；

⑺旋风分离：预热后的物料通过第一二级预热器的下料管进入煅烧分解炉的底部，与通入煅烧分解炉的燃料（煤粉或煤气）混合后，在高温烟气的携带下依靠燃料的散点燃烧提供的热焓完成碳酸钙的分解，进入三级旋风分离器完成气固分离；

⑻循环分解：分解后的高温物料通过三级旋风分离器下料管进入到冷却系统一级旋风筒的换热管中，部分比重较大的物料颗粒在煅烧分解炉的旋流分离器的作用下重新进入煅烧分解炉7中，进行循环分解及燃烧；

⑼旋风冷却：高温物料依次经三级悬浮冷却装置（包括一级冷却器、二级冷却器、三级冷却器）的快速冷却，得到苛化生产所需的活性石灰粉产品。

本发明所述的热风炉燃烧装置包括热风炉、净化器，热风炉将煤气发生炉产生的煤气或煤粉作为燃料，产生的高温热风进入净化器净化处理，净化后的高温热风输送给煅烧分解炉以提供物料分解反应的所需环境。

本发明步骤⑶中所述的热风炉产生的高温热风从煅烧分解炉的底部进入，与其中的高温空气汇合并助燃喷入煅烧分解炉底部的燃料进行散点燃烧，产生的烟气汇合于煅烧分解炉内，同时还与煅烧分解炉内煅烧白泥产生的气体汇成一股高温烟气；由煅烧分解炉出来的高温气固两相在三级旋风分离器中完成气固分离后，烟气分成两路分别由第一二级预热器进入第一一级预热器，由第二二级预热器进入第二一级预热器，在第一一级预热器、第二一级预热器出口处两股气流汇合（进入总风管），由高温风机送入悬态干燥机。

本发明步骤⑼中所述的三级悬浮冷却装置包括一级旋风冷却器、二级旋风冷却器、三级旋风冷却器，冷却空气由三级旋风冷却器的换热管进入三级悬浮冷却装置中与高温物料完成换热变成高温空气，再通过一级旋风冷却器出风管进入煅烧分解炉底部。

本发明步骤⑴处理得到的白泥的残碱含量≤0.5％，硫含量≤0.1％，过量灰≤0.5％；步骤⑶中所述的煤粉是采用的无硫煤，所述煅烧分解高温热风环境的温度为850～900℃，所述的高温环境为900℃～1100℃，所述的高温风机所形成的气流量为4000-4500m3/t白泥粉。

本发明步骤⑷中所述的干燥分离器的断面风速为：2.0 m/s～3.0m/s；所述的半干白泥粉在悬态干燥机中停留时间5s～8s；所述的悬态干燥机出料干燥率至少为90﹪；所述的煅烧分解炉的分解率至少为95%。

本发明步骤⑶至⑻中所述的物料在一至三级预热器的旋风筒中停留时间20s～30s，在煅烧分解炉内的停留时间20s～35s。

本发明步骤⑼中所述的活性石灰粉的活性为150ml～200ml；所述的各级预热器的旋风筒的断面风速分别为：一级预热器的旋风筒2.8～3.5m/s；二级预热器的旋风筒4～4.5m/s；三级预热器的旋风筒5～5.5m/s。

石灰活性度availability of lime ，表征生石灰水化反应速度的一个指标,即在足时间内,以中和生石灰消化时产生的Ca（OH）2所消耗的4mol／L盐酸的毫升数表示.石灰的活性度取决于它的组织结构,石灰的组织结构与煅烧温度和煅烧时间密切相关.影响石灰活性度的组织结构包括体积密度、气孔率、比表面积和CaO矿物的晶粒尺寸.晶粒越小,比表面积越大,气孔率越高,石灰活性就越高,化学反应能力就越强。目前石灰活性度平均值一般可以超过300 ml/4N-HCl,可以显著缩短炼钢转炉初期渣化时间,降低吨钢石灰消耗,并对前期脱P极为有利。

散点燃烧是指燃料粒子（如煤粉）或分子（煤气分子）分散在高温含氧环境下的放热化学反应过程。

由于采用上述技术方案，本发明较好的实现了发明目的，其物料在设备内与热气流悬浮接触，传热面积增大，传热速度快，降低了煅烧温度，分解反应温度仅在900度左右，燃料要求低，使低发热量的煤粉或煤气作燃料成为可能，同时也使得白泥煅烧的生产效率大幅提高，分解率已达95﹪以上，大大提高效益；煅烧前净化除杂获得碳酸钙含量高、杂质含量低的含水白泥，采用悬浮煅烧，避免结圈现象，生产运行稳定；适用于包括草类浆在内的所有纤维原料制浆碱回收白泥，工艺适应范围广；采用三级冷却快速冷却，生产活性石灰的同时回收大部分的热能，运行效率高。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图例说明：

1、悬态干燥机；2、干燥分离器；3、高温风机；41、第一一级预热器；42、第二一级预热器；51、第一二级预热器；52、第二二级预热器；6、三级预热器；7、煅烧分解炉；8、旋流分离器；9、燃烧器；10、引风机；11、悬态干燥机入料口；12、烟气流；13、一级冷却器；14、二级冷却器；15、三级冷却器；16、热风除尘器；17、冷却空气；18、活性石灰粉；19、热风炉燃烧装置；20、燃料。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

由图1可知，一种制浆造纸白泥回收活性石灰的方法，它包括以下步骤：

⑴净化处理：将苛化绿液进行提纯处理，去除（SiO₂、Fe₂O₃等离子）杂质；

⑵脱水：将苛化白泥经过滤机进行强制脱水，生成含水量≤35％的含水白泥粉（本实施例含水量为35％）；

⑶煅烧分解：启动第一一级预热器41、第二一级预热器42的旋风筒出口处的高温风机3作为悬浮动力源，将煤气发生炉产生的煤气或将煤粉作为燃料，通过燃料管道输送至热风炉燃烧装置19，生产出煅烧分解炉7所需的煅烧分解高温热风环境，同时将部分上述燃料送入煅烧分解炉7进行燃烧，用燃烧产生的热能来维持不低于900℃的高温环境（本实施例为900℃），以实现将含水白泥粉进行煅烧分解；

⑷旋风干燥：将由步骤⑵获得的半干的白泥粉从悬态干燥机1入料口11加入，并随高温风机3引出的高温气流一起进入悬态干燥机1进行干燥处理，经干燥分离器2进行固气分离后，干燥后的白泥粉进入第一一级预热器41的换热管中随高温烟气一并进入第一一级预热器41筒体完成气固分离，经第一一级预热器41翻板阀及下料管进入第二二级预热器52的换热管中，其路径为：第一一级预热器41→第二二级预热器52；

⑸一级预热：由第二一级预热器42补充石灰粉（补充石灰粉的目的是：①由于苛化钙盐在生产中有部分流失，为确保整体系统的物料平衡，而进行的钙补充；②通过补充部分优质的石灰粉原料，以提高产品质量的稳定性；③有效防止和解决系统杂质离子的积累问题），于其换热管中随高温烟气一并进入其预热器筒体完成气固分离，经其翻板阀及下料管进入第二二级预热器52的换热管中，其路径为：第二一级预热器42→第二二级预热器52；

⑹二级预热：进入第二二级预热器52的换热管中的白泥与石灰粉随高温烟气一并进入第二二级预热器52的筒体完成气固分离，经其翻板阀及下料管进入第一二级预热器51的换热管中完成预热，其路径为：第二二级预热器52→第一二级预热器51；

⑺旋风分离：预热后的物料通过第一二级预热器51的下料管进入煅烧分解炉7的底部，与通入煅烧分解炉7的燃料（煤粉或煤气）混合后，在高温烟气的携带下依靠燃料的散点燃烧提供的热焓完成碳酸钙的分解，进入三级旋风分离器完成气固分离；

⑻循环分解：分解后的高温物料通过三级旋风分离器下料管进入到冷却系统一级旋风筒的换热管中，部分比重较大的物料颗粒在煅烧分解炉7的旋流分离器8的作用下重新进入煅烧分解炉7中，进行循环分解及燃烧；

⑼旋风冷却：高温物料依次经三级悬浮冷却装置的快速冷却，得到苛化生产所需的活性石灰粉产品。

本发明所述的热风炉燃烧装置19包括热风炉、净化器，热风炉将煤气发生炉产生的煤气或煤粉作为燃料，产生的高温热风进入净化器净化处理，净化后的高温热风输送给煅烧分解炉7以提供物料分解反应的所需环境。

本发明步骤⑶中所述的热风炉产生的高温热风从煅烧分解炉7的底部进入，与其中的高温空气汇合并助燃喷入煅烧分解炉7底部的燃料进行散点燃烧，产生的烟气汇合于煅烧分解炉7内，同时还与煅烧分解炉7内煅烧白泥产生的气体汇成一股高温烟气；由煅烧分解炉7出来的高温气固两相在三级旋风分离器中完成气固分离后，烟气分成两路分别由第一二级预热器51进入第一一级预热器41，由第二二级预热器52进入第二一级预热器42，其路径分别为：第一二级预热器51→C1A；第二二级预热器52→第二一级预热器42，在第一一级预热器41、第二一级预热器42出口处两股气流汇合（进入总风管），由高温风机3送入悬态干燥机1。

本发明步骤⑼中所述的三级悬浮冷却装置包括一级旋风冷却器、二级旋风冷却器、三级旋风冷却器，冷却空气由三级旋风冷却器的换热管进入三级悬浮冷却装置中与高温物料完成换热变成高温空气，再通过一级旋风冷却器出风管进入煅烧分解炉7底部；物料的路径为：三级旋风分离器→一级旋风冷却器→二级旋风冷却器→三级旋风冷却器→收集输送机，冷却空气的方向为：空气过滤器17→三级旋风冷却器→二级旋风冷却器→一级旋风冷却器→煅烧分解炉7。

本发明步骤⑴处理得到的白泥的残碱含量≤0.5％，硫含量≤0.1％，过量灰≤0.5％（本实施例为残碱含量0.5％，硫含量0.1％，过量灰0.5％）；步骤⑶中所述的煤粉是采用的无硫煤，所述煅烧分解高温热风环境的温度为850～900℃（本实施例为900℃），所述的高温环境为900℃～1100℃（本实施例为900℃），所述的高温风机3所形成的气流量为4000-4500m³/t白泥粉（本实施例为4000m³/t）。

本发明步骤⑷中所述的干燥分离器2的断面风速为：2.0 m/s～3.0m/s（本实施例为2.0 m/s）；所述的半干白泥粉在悬态干燥机1中停留时间5s～8s（本实施例为5s）；所述的悬态干燥机1出料干燥率至少为90﹪（本实施例为90﹪）；所述的煅烧分解炉7的分解率至少为95%（本实施例为95%）。

本发明步骤⑶至⑻中所述的物料在一至三级预热器的旋风筒中停留时间20s～30s（本实施例为20s），在煅烧分解炉7内的停留时间20s～35s（本实施例为20s）。

本发明步骤⑼中所述的活性石灰粉的活性为150ml～200ml（本实施例为150ml）；所述的各级预热器的旋风筒的断面风速分别为：一级预热器的旋风筒2.8～3.5m/s（本实施例为2.8 m/s）；二级预热器的旋风筒4～4.5m/s（本实施例为4m/s）；三级预热器6的旋风筒5～5.5m/s（本实施例为5m/s）。

实施例2：

本实施例步骤⑵中含水白泥粉的含水量为20％；步骤⑶中维持高温环境为1100℃。

本发明步骤⑴处理得到的白泥的残碱含量≤0.5％，硫含量≤0.1％，过量灰≤0.5％（本实施例为残碱含量0.35％，硫含量0.08％，过量灰0.3％）；步骤⑶中所述的煤粉是采用的无硫煤，所述煅烧分解高温热风环境的温度为850～900℃（本实施例为900℃），所述的高温环境为900℃～1100℃（本实施例为1100℃），所述的高温风机3所形成的气流量为4000-4500m³/t白泥粉（本实施例为4500m³/t）

本发明步骤⑷中所述的干燥分离器2的断面风速为：2.0 m/s～3.0m/s（本实施例为3.0 m/s）；所述的半干白泥粉在悬态干燥机1中停留时间5s～8s（本实施例为8s）；所述的悬态干燥机1出料干燥率至少为90﹪（本实施例为97﹪）；所述的煅烧分解炉7的分解率至少为95%（本实施例为97%）。

本发明步骤⑶至⑻中所述的物料在一至三级预热器的旋风筒中停留时间20s～30s（本实施例为30s），在煅烧分解炉7内的停留时间20s～35s（本实施例为35s）。

本发明步骤⑼中所述的活性石灰粉的活性为150ml～200ml（本实施例为150ml）；所述的各级预热器的旋风筒的断面风速分别为：一级预热器的旋风筒2.8～3.5m/s（本实施例为3 m/s）；二级预热器的旋风筒4～4.5m/s（本实施例为4.5m/s）；三级预热器6的旋风筒5～5.5m/s（本实施例为5.5m/s）。

余同实施例1。