专利名称：氧化钙、铝盐协同绿液除硅方法
技术领域：
本发明属于造纸行业的制浆碱回收绿液除硅工艺，具体涉及一种用氧化钙、铝盐协同降低绿液硅含量的方法。
背景技术：
非木材纤维造纸原料是我国一种重要可再生纤维的资源，特别是在当今社会环保意识和能源危机意识加强的情况下，正确认识非木材原料在我国制浆造纸方面的重要性和位置是十分必要的。由于非木材纤维原材料自身的特殊原因，半纤维素含量比木材高，杂细胞多，灰分高，二氧化硅约占灰分60%以上，结果造成碱回收过程“硅干扰”问题。“硅干扰” 问题主要体现在蒸发、苛化和石灰回收等工段。在蒸发工段，含硅黑液浓缩至30% 40% 固形物时，黑液中SiO2溶解度达到饱和，析出硅垢沉淀在管壁上，影响蒸发效率，增加气耗。 在苛化工段，绿液苛化反应中会有CaSiO3生成，降低了绿液苛化效率。此外在白泥煅烧生产石灰回用于苛化工段的过程中，白泥中的硅会降低石灰活性，严重影响石灰窑的正常操作，另外白泥中的硅会使白泥中残碱值偏高，由于残碱物质的熔点比石灰低，在白泥进行煅烧反应之前或者反应的过程中会先熔化，与石灰结成块状或者粘附在石灰窑内壁上形成结球、结圈和结环，结果造成石灰窑极容易出现生产故障。研究者针对非木材原料制浆碱回收工段“硅干扰”问题提出了许多的解决办法，进行了有益的探索，对“硅干扰”的减轻起到了积极作用。所采用的方法有1、向绿液中通入二氧化碳，即将绿液稀释到浓度大体为80g/ 1 (以Na2O计)，然后向绿液中通入二氧化碳，析出硅酸。经过过滤，将硅酸从绿液中分离出来，除硅后绿液通过多效蒸发系统，将其浓度提高到适应苛化操作的需要，再送往连续苛化系统，但是除硅后绿液PH值低，需要将绿液pH值调回到高碱性。2、向绿液中加入石灰， 即两步苛化法除硅技术，即第一步只加30%的石灰进行苛化，产生白泥厂外排放，第二步加 70%石灰进行苛化，产生白泥煅烧后回用于苛化，此方法硅去除率为56%，但是第二步苛化所得白泥中还是含有大量硅。另外生成的沉淀粒度细、黏度大，不易从绿液中分离，白泥残碱值偏高。以上方法均未解决“硅干扰”问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种除硅率可达87%以上， 并保证苛化后白泥可用于煅烧回收石灰的氧化钙、铝盐协同绿液除硅方法。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是在90 100°C向苛化段绿液中加入占苛化所需氧化钙质量总量10% -30%的氧化钙反应10 15分钟后，再加入苛化所需氧化钙质量总量5%的铝盐持续搅拌反应，反应10 15分钟后，过滤将生成的所有不溶物沉淀从绿液中除去。所述的铝盐为硫酸铝、氧化铝、偏铝酸钠或氢氧化铝。所述的氧化钙和铝盐以固体的形式添加至绿液中。所述的反应后绿液的硅含量以SW2计低于1. 55g/l。
所述的苛化生成的白泥残碱值以NaOH计低于4. 35g/l。本发明在苛化段先加入氧化钙，使氧化钙和绿液中的硅酸盐反应生成硅酸钙，再加入铝盐，降低绿液硅含量的同时，与绿液中的硅酸钙形成颗粒相对硅酸钙大的不溶物沉淀，然后从绿液中过滤除去生成的不溶物沉淀，再进行绿液苛化。试验研究发现绿液中先加入氧化钙后，氧化钙会和绿液中的硅酸盐生成硅酸钙沉淀，再加入铝盐时，铝盐会起到两方面作用一方面铝盐起到除硅的作用，铝盐会使硅酸盐变成硅酸。另一方面起到絮凝剂的作用，在铝盐作用下生成的硅酸钙、硅酸絮聚在一起，从而使生成的不溶物质沉淀颗粒变大， 易于从绿液中析出并过滤出来。
具体实施例方式本发明所用绿液取自碱法制浆厂碱回收车间绿液澄清槽，绿液中主要成分碳酸钠含量为87. 81g/l、氢氧化钠含量为35. 26g/l，硅含量11. 52g/l (以SiO2计)。实施例1 取澄清后的绿液500ml至IOOOml烧杯中，用水浴将绿液加热至95°C的向苛化段绿液中加入占苛化所需氧化钙质量总量10%的氧化钙反应10分钟后，再加入苛化所需氧化钙质量总量5%的硫酸铝持续搅拌反应，反应15分钟后，过滤将生成的所有不溶物沉淀从绿液中除去。反应结束后绿液中硅含量1. 47g/l (以S^2计)，最终苛化后白泥中残碱值4. 21g/l (以NaOH计)。实施例2 取澄清后的绿液500ml至IOOOml烧杯中，用水浴将绿液加热至90°C的向苛化段绿液中加入占苛化所需氧化钙质量总量20%的氧化钙反应15分钟后，再加入苛化所需氧化钙质量总量5%的硫酸铝持续搅拌反应，反应15分钟后，过滤将生成的所有不溶物沉淀从绿液中除去。反应结束后绿液中硅含量1. 34g/l (以S^2计)，最终苛化后白泥中残碱值3. 92g/l (以NaOH计)。实施例3 取澄清后的绿液500ml至IOOOml烧杯中，用水浴将绿液加热至93°C的向苛化段绿液中加入占苛化所需氧化钙质量总量30%的氧化钙反应12分钟后，再加入苛化所需氧化钙质量总量5%的硫酸铝持续搅拌反应，反应10分钟后，过滤将生成的所有不溶物沉淀从绿液中除去。反应结束后绿液中硅含量1. 23g/l (以S^2计)，最终苛化后白泥中残碱值3. 20g/l (以NaOH计)。实施例4 取澄清后的绿液500ml至IOOOml烧杯中，用水浴将绿液加热至100°C的向苛化段绿液中加入占苛化所需氧化钙质量总量25%的氧化钙反应11分钟后，再加入苛化所需氧化钙质量总量5 %的氢氧化铝持续搅拌反应，反应13分钟后，过滤将生成的所有不溶物沉淀从绿液中除去。反应结束后绿液中硅含量1. 43g/l (以S^2计)，最终苛化后白泥中残碱值4. llg/1 (以NaOH计)。实施例5 取澄清后的绿液500ml至IOOOml烧杯中，用水浴将绿液加热至98°C的向苛化段绿液中加入占苛化所需氧化钙质量总量15%的氧化钙反应14分钟后，再加入苛化所需氧化钙质量总量5%的氧化铝持续搅拌反应，反应11分钟后，过滤将生成的所有不溶物沉淀从绿液中除去。反应结束后绿液中硅含量1. 49g/l (以S^2计)，最终苛化后白泥中残碱值4. 25g/l (以NaOH计)。实施例6 取澄清后的绿液500ml至IOOOml烧杯中，用水浴将绿液加热至96°C的向苛化段绿液中加入占苛化所需氧化钙质量总量10%的氧化钙反应13分钟后，再加入苛化所需氧化钙质量总量5%的偏铝酸钠持续搅拌反应，反应12分钟后，过滤将生成的所有不溶物沉淀从绿液中除去。反应结束后绿液中硅含量1. 54g/l (以SW2计)，最终苛化后白泥中残碱值4. 32g/l (以NaOH计)。
权利要求
1.氧化钙、铝盐协同绿液除硅方法，其特征在于在90 100°C向苛化段绿液中加入占苛化所需氧化钙质量总量10% -30%的氧化钙反应10 15分钟后，再加入苛化所需氧化钙质量总量5%的铝盐持续搅拌反应，反应10 15分钟后，过滤将生成的所有不溶物沉淀从绿液中除去。
2.根据权利要求1所述的氧化钙、铝盐协同绿液除硅方法，其特征在于所述的铝盐为硫酸铝、氧化铝、偏铝酸钠或氢氧化铝。
3.根据权利要求1所述的氧化钙、铝盐协同绿液除硅方法，其特征在于所述的氧化钙和铝盐以固体的形式添加至绿液中。
4.根据权利要求1所述的氧化钙、铝盐协同绿液除硅方法，其特征在于所述的反应后绿液的硅含量以SiA计低于1. 55g/l。
5.根据权利要求1所述的氧化钙、铝盐协同绿液除硅方法，其特征在于所述的苛化生成的白泥残碱值以NaOH计低于4. 35g/l。
全文摘要
本发明涉及用氧化钙、铝盐协同降低非木材纤维原料制浆苛化段绿液硅含量的一种方法。即在苛化段绿液中先后加入氧化钙、硫酸铝、氧化铝、氢氧化铝或偏铝酸钠，反应过程温度90～100℃，反应过程中用搅拌器持续搅拌，反应时间25～30分钟，反应结束后过滤除去不溶物沉淀。本发明是针对非木材纤维原料制浆产生的绿液提出的方法，即在制浆苛化段绿液中加入氧化钙、铝盐，与绿液中的硅酸盐形成不溶物沉淀，然后通过过滤的方式将生成的不溶物沉淀从绿液中除去。除硅率可达87％以上，并保证苛化后白泥可用于煅烧回收石灰。
文档编号D21C11/04GK102337696SQ20111033802
公开日2012年2月1日 申请日期2011年10月31日 优先权日2011年10月31日
发明者张永奇, 张美云, 张鼎军, 徐永建, 易贻端, 朱振峰, 田勇, 郭端华 申请人:陕西科技大学