利用草漿造紙堿回收綠液制取偏硅酸鈉、輕質碳酸鈣的方法技術

本發明專利技術提出了利用草漿造紙堿回收綠液制取偏硅酸鈉、輕質碳酸鈣的方法。該方法對草漿造紙堿回收常規工藝產生的綠液進行凈化處理，在凈化后的綠液中通入二氧化碳氣體，形成硅酸懸浮液，將硅酸懸浮液進行固液分離制備硅酸；硅酸與燒堿進行加熱反應，得到液體偏硅酸鈉；將濾除硅酸后的母液與氫氧化鈣進行苛化反應后，得到液體氫氧化鈉與無硅粗品碳酸鈣，再精制該粗品碳酸鈣，獲得造紙用輕質碳酸鈣料漿。本發明專利技術消除了草漿造紙堿回收綠液中硅資源不可回用的技術障礙，在根除了草漿造紙堿回收對環境污染的同時，又徹底回收了草漿造紙堿回收過程中可利用資源，實現循環利用。且工藝流程簡單、清潔，無污染物排放，易于實施，具有顯著的社會環境效益和明顯的經濟效益。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術提出了。該方法對草漿造紙堿回收常規工藝產生的綠液進行凈化處理，在凈化后的綠液中通入二氧化碳氣體，形成硅酸懸浮液，將硅酸懸浮液進行固液分離制備硅酸；硅酸與燒堿進行加熱反應，得到液體偏硅酸鈉；將濾除硅酸后的母液與氫氧化鈣進行苛化反應后，得到液體氫氧化鈉與無硅粗品碳酸鈣，再精制該粗品碳酸鈣，獲得造紙用輕質碳酸鈣料漿。本專利技術消除了草漿造紙堿回收綠液中硅資源不可回用的技術障礙，在根除了草漿造紙堿回收對環境污染的同時，又徹底回收了草漿造紙堿回收過程中可利用資源，實現循環利用。且工藝流程簡單、清潔，無污染物排放，易于實施，具有顯著的社會環境效益和明顯的經濟效益。【專利說明】
本專利技術涉及草漿造紙的堿回收技術，特別涉及。
技術介紹
造紙工業以竹子、蘆葦、蔗渣、麥草等草本植物為原料，采用燒堿法、硫酸鹽法等化學方法制造的紙漿稱為草漿。制漿過程中產生的褐黑色液體統稱為黑液，黑液乃是造紙行業主要的嚴重污染源。雖然國內的造紙制漿企業安裝投產了先進實用的堿回收技術裝備，對節能減排起到了一定作用，但由于草本植物不同于木本植物，具有二氧化硅含量較高的特性，故而在堿回收過程中，草漿黑液的綜合利用率仍然偏低，甚至存在二次污染的問題。草本植物所含二氧化硅主要集中在植物的葉片及鞘節等部位，在制漿過程中，草本植物中的二氧化硅與蒸煮液中的氧化鈉結合形成硅酸鈉溶于黑液中；黑液經蒸濃后，在堿回收爐內燃燒形成的熔融物中，會含有10%以上的可溶性硅酸鈉。所述熔融物以水溶解后，因其成分中含有少量的氫氧化鐵呈綠色，故稱為綠液。該綠液的主要成分是碳酸鈉、硅酸鈉和硫化鈉，還含有少量的氫氧化鈉和硫酸鈉等。現有草漿造紙堿回收的苛化過程，是將生石灰直接加入到綠液中，使生石灰與水反應生成氫氧化鈣，氫氧化鈣再與綠液中的碳酸鈉進行苛化反應，得到氫氧化鈉和碳酸鈣；同時綠液中的硅酸鈉會與氫氧化鈣發生反應，生成氫氧化鈉和硅酸鈣，硅酸鈣同綠液中的碳顆粒、殘堿、塵埃等雜質共同存在于碳酸鈣中，形成了含硅粗品碳酸鈣。到目前為止，對于含硅粗品碳酸鈣，還無法得到資源化的再利用。因而多數草漿造紙企業只能把含硅粗品碳酸鈣簡單填埋或直接傾卸堆積，這樣的處理方式，不僅占用耕地，破壞土地資源，還會污染土地和地下水，甚至會給生態環境帶來嚴重的破壞。應用何種技術手段實現所述含硅粗品碳酸鈣的資源化的再利用，和徹底解決草漿堿回收給環境帶來的污染問題，一直是業內科技人員予以關注的研究課題。
技術實現思路
本專利技術提出了，其目的在于，通過剖析現行草漿造紙堿回收工藝過程中存在的技術弊端，并針對該技術弊端出現的技術障礙，從根源上消除草漿堿回收給環境帶來的污染，并實現從草漿堿回收綠液中清潔化、資源化地獲取偏硅酸鈉及造紙用輕質碳酸鈣產品。本專利技術的技術解決方案: 首先，對草漿造紙堿回收常規工藝產生的綠液進行凈化處理:濾除綠液中的碳顆粒、塵埃等雜質；然后在凈化后的綠液中通入二氧化碳氣體，形成硅酸懸浮液；將硅酸懸浮液進行固液分離，得到硅酸濾餅，硅酸濾餅與燒堿進行加熱反應，得到液體偏硅酸鈉；而分離后的母液與氫氧化鈣進行苛化反應，得到無硅粗品碳酸鈣；再精制無硅粗品碳酸鈣，得到造紙用輕質碳酸鈣料漿，實現資源化再利用。本專利技術方法的具體工藝步驟為: 一、過濾綠液。用精密過濾器濾除綠液中的碳顆粒、塵埃等雜質，直至綠液的外觀清澈透明。二、制備硅酸。在凈化后的綠液中通入二氧化碳氣體，使二氧化碳與綠液中的硅酸鈉發生反應，隨著反應的進行，綠液開始變得渾濁，直至綠液中有大量白色絮狀物出現，當綠液的pH=9時，停止反應，得到硅酸懸浮液；將硅酸懸浮液進行固液分離，得到硅酸濾餅；濾除硅酸的母液留作備用。本步驟的化學方程式為:Na2Si03+C02+H20 =H2SiO3 I +Na2CO3 三、制取偏硅酸鈉。將步驟二得到的硅酸濾餅與燒堿在加熱條件下進行反應，得到液體偏硅酸鈉。其化學方程式為:H2Si03+2Na0H== Na2Si03+2H20 四、制備無硅粗品碳酸鈣。將步驟二得到的濾除硅酸的母液與氫氧化鈣進行苛化反應后，將物料做固液分離，得到的液相物為液體氫氧化鈉，回用于制漿工段；得到的濾餅即為無硅粗品碳酸鈣。其化學方程式為:Na2C03+Ca (OH) 2==2Na0H+CaC03 五、制取輕質碳酸鈣料漿。將步驟四得到的無硅粗品碳酸鈣濾餅進行精制，包括制漿、篩分除雜、脫色漂白、碳 酸化反應的處理工序，得到造紙用輕質碳酸鈣料漿。本專利技術的進一步技術解決方案的具體工藝為: 所述的制取偏硅酸鈉，是根據步驟三，將硅酸(按SiOJf)與燒堿(按Na2O計)以1:1.03質量份之比稱重，且均勻混合后，置于加熱容器中加熱，當反應物料的溫度達到90-100°C，硅酸全部溶解時，停止反應，待物料降溫至40-50°C，即得到模數為0.97的液體偏硅酸鈉產品O所述的制取輕質碳酸鈣料漿，是在所述的無硅粗品碳酸鈣濾餅中，加入工業用水，調制成無硅粗品碳酸鈣料漿，控制料漿中無硅粗品碳酸鈣的固形物含量為15-20% ;然后將調制好的無硅粗品碳酸鈣料漿用325目的網篩進行篩分，收集篩下除雜后的料漿，再用占料漿體積量0.1-0.5%的工業級雙氧水進行脫色漂白，兩者反應30-40分鐘；最后將漂白處理后的料漿置于容器內，通入二氧化碳氣體，進行碳酸化反應，當料漿的pH=7時，停止反應，即得到用于造紙填料的符合質量要求的輕質碳酸鈣料漿。本專利技術的有益效果: (一)本專利技術利用普通化學原理，消除了草漿造紙堿回收綠液中硅資源不可回用的技術障礙，以硅酸制取偏硅酸鈉；將濾除硅酸的母液與氫氧化鈣進行苛化反應，得到液體氫氧化鈉及無硅粗品碳酸鈣，液體氫氧化鈉循環用于造紙制漿；無硅粗品碳酸鈣通過精制，得到輕質碳酸鈣料漿，用于造紙填料。本專利技術在根除了草漿造紙堿回收對環境污染的同時，又解決了眾多造紙企業迫切需要解決的技術難題，使草漿堿回收綠液中副產物得到了循環利用。(二)本專利技術開發利用廢棄資源，以簡單的工藝流程徹底回收了草漿造紙堿回收過程中的可利用資源，獲得偏硅酸鈉、造紙用輕質碳酸鈣產品。其中，偏硅酸鈉被國家列為“我國優先發展的精細化學品”和“我國無機化工產品發展重點”。通常偏硅酸鈉的制備是將石英和純堿，在1000-1300°c的高溫下共熔生成，或由偏硅酸鈉的粘稠水溶液(水玻璃或泡花堿)與苛性鈉溶液反應后，經濃縮，結晶，分離，干燥制備而得。偏硅酸鈉在多個工業領域均有應用，需求量頗大；輕質碳酸鈣是用途最廣的無機填料之一，特別在造紙工業中，以碳酸鈣為填充劑，填充量達到了 5-20%，不但降低了成本，同時也提高了紙張的強度和白度，具有顯著的經濟效益。(三)本專利技術工藝過程清潔，無污染物排放，易于實施，具有顯著的社會效益和環境效益。【專利附圖】【附圖說明】附圖為本專利技術主要工藝流程框圖。【具體實施方式】以下列舉實例，對本專利技術的技術解決方案作進一步說明: 實施例一: (一)制取偏硅酸鈉:取草漿造紙堿回收常規工藝產生的綠液1L，常溫下用4G砂芯漏斗進行真空抽濾，得到清澈透明的綠液；在該凈化后的綠液中通入二氧化碳氣體，反應一定時間后，綠液開始渾濁，隨著反應的進行，綠液中有大量白色絮狀物出現，測得液體的pH=9時，停止反應，得到硅酸懸浮液；將硅酸懸浮液進行真空抽濾，得到硅酸濾餅，稱本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙琪，
申請(專利權)人：趙琪，
類型：發明
國別省市：