一種綜合利用堿法制漿黑液的方法技術

本發(fā)明專利技術涉及一種綜合利用堿法制漿黑液的方法，降低三廢治理成本，在消除污染的同時，產生良好的經濟效益。本發(fā)明專利技術將黑液經過濃縮、氧化焚燒后，用含二氧化碳的氣體和絮凝劑進行后處理，得到堿金屬的碳酸氫鹽產品，也可再煅燒成碳酸鹽產品。本方法原料易得、操作簡單、能耗低，在消除污染的同時能夠得到附加值較高的產品，產生一定的經濟效益，有利于在工業(yè)上進行推廣應用。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及堿法制漿黑液的綜合利用，尤其是對黑液中的堿進行綜合再利用。
技術介紹
造紙行業(yè)中，多采用堿性溶液對植物纖維原料進行蒸煮得到造紙所需要的漿料， 同時也會產生大量以木質素、半纖維素和堿性物質為主的黑液，其中堿性物質包括堿金屬的氫氧化物、堿金屬的硫化物、堿金屬的硅酸鹽和堿金屬的有機酸鹽。該黑液成為造紙行業(yè)最大的污染源。隨著綠色經濟的倡導，對造紙黑液的治理已經是環(huán)境保護方面研究的重要課題之一。目前，黑液的治理主要從兩個方面入手，一是將其中的木質素等有機物進行分離，用作肥料，堿回收再利用；二是將黑液進行濃縮后焚燒，再進行苛化制堿。將黑液中的木質素等有機物進行分離，回收的堿進行利用，采用的方法有電滲析法、反滲析法、反滲透壓法、超濾膜法等。上述方法存的問題是設備投資大，操作條件苛刻， 處理成本高，導致在工業(yè)化生產中應用的不多。還有一種方法是將黑液用酸或二氧化硫氣體調節(jié)PH值，當pH值降到一定范圍內，木質素和半纖維素析出，中和后的鹽溶液用于無機肥料生產，或者制成硫酸鹽或亞硫酸鹽，該方法需要有大量地廢酸或二氧化硫氣體，且過濾木質素、半纖維素時，難度大，對過濾設備要求高。工業(yè)上采用較多的是將黑液濃縮后焚燒，得到的堿液與氧化鈣進行苛化制堿，但該方法中有大量的白泥生成，白泥中碳酸鈣的含量只有80%左右，所以白泥的再利用受到一定限制，導致大量白泥堆積，又對環(huán)境造成二次污染。
技術實現思路
為了克服以上技術缺陷，本專利技術提供了，本方法原料易得、操作簡單、能耗低，在消除污染的同時能夠得到附加值較高的產品，產生一定的經濟效益，有利于在工業(yè)上進行推廣應用。本專利技術主要采用的技術方案是將黑液經過濃縮、氧化焚燒后，用含二氧化碳的氣體和絮凝劑進行后處理。本專利技術含二氧化碳的氣體中二氧化碳體積濃度為40%以上。二氧化碳氣體的來源可以是石油煉制副產氣，合成氨工業(yè)副產氣，發(fā)酵工業(yè)副產氣或者經過處理的各種燃燒氣， 如煤、天然氣、石灰窯、焦炭等物質燃燒產生的二氧化碳。本專利技術采用的具體步驟為(1)將制漿黑液進行蒸發(fā)濃縮；(2)將濃縮液進行氧化焚燒；(3)將氧化焚燒所得產物溶于水，過濾；(4)將上步所得濾液中通入含二氧化碳的氣體；(5)將上步溶液中加入絮凝劑，過濾；(6)將上步所得濾液降溫后通入含二氧化碳的氣體，過濾得產品。堿法制漿所得黑液中主要成分為木質素、半纖維素以及堿金屬的氫氧化物、堿金屬的硫化物、堿金屬的硅酸鹽和堿金屬的有機酸鹽等物質，首先將其進行蒸發(fā)濃縮至其中固形物質量分數為30-65%，使其在后續(xù)處理過程中既容易被氧化焚燒又有利于黑液進入焚燒爐的輸送。將濃縮后的黑液送入高溫氧化爐氧化焚燒，為了保證黑液中的木質素、半纖維素及堿金屬的有機酸鹽完全去除，并且生成的產物呈熔融狀態(tài)，焚燒溫度為900 1000°C。焚燒過程中，黑液中的木質素、半纖維素全部生成二氧化碳，會與部分堿金屬的氫氧化物反應生成堿金屬的碳酸鹽；黑液中堿金屬的有機酸鹽在氧化焚燒過程中，生成堿金屬的碳酸鹽和二氧化碳。所以最后焚燒所得產物中主要成分為堿金屬的碳酸鹽、硅酸鹽、堿金屬的氧化物和硫化物。氧化焚燒所得的熔融物具有很高的熱能價值，所以將該熔融物流入水中，產生大量的水蒸汽，經過管線引入生產車間，作為工業(yè)用蒸汽能源。熔融物通入水中后，大部分被水溶解，還有少量的水中不溶物，該不溶物經分析，主要為砂土、機械雜質(鐵銹)，還有微量的不溶性鐵鹽。鐵本身是土壤中不可缺少的元素之一，所以，過濾出的不溶物不會對環(huán)境造成污染。由于不溶性物質相對堿金屬的鹽質量百分比為0. 05 0. 2%，對后面反應沒有影響，所以在本專利技術中，將不溶性物質的質量不計。氧化焚燒產物溶于水時，最好控制水溶液中堿金屬鹽的質量分數在13% 35% 范圍內，因為濃度低于13%，生產上對設備的利用率降低；濃度高于35%，會有鹽析出，而且后期絮凝除硅酸雜質時，硅酸會除不盡，影響產品的質量。將上述形成的水溶液過濾后通入含二氧化碳的氣體，二氧化碳與溶液中的硅酸鹽反應，生成硅酸。由于該步反應屬于強酸制弱酸反應，可在任意溫度下進行，但考慮工業(yè)化生產的周期盡量縮短，最佳溫度是在20 60V。當溶液的pH值達到8 10時，停止通含二氧化碳的氣體。此時，堿液中的硅酸鹽已經全部生成硅酸析出。若pH值高于10，由于堿金屬的硅酸鹽沒有反應完，從而影響產品的質量；若PH值低于8，則會有堿金屬的碳酸氫鹽析出，影響最終產品的收率。將通完二氧化碳的溶液中加入絮凝劑。絮凝劑可以是無機絮凝劑，如硫酸鋁、氯化鋁、硫酸鐵、氯化鐵，以及它們的聚合物形式存在的絮凝劑如聚合硫酸鋁(鐵)、聚合三氯化鋁(鐵)；或者是經過改性的單陽離子絮凝劑，如聚硅鋁(鐵)、聚磷鋁(鐵)；或者是經過改性的多陽離子絮凝劑，如聚合硫酸氯化鋁鐵。絮凝劑也可以是有機高分子類，包括非離子型有機高分子絮凝劑，如聚丙烯酰胺；陰離子型有機高分子絮凝劑，如聚丙烯酸、聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸鈣及聚丙烯酰胺的堿水解物，還有丙烯酰胺的系列共聚物。其中，通過多次試驗發(fā)現，無機絮凝劑中以硫酸鋁、聚合硫酸鋁和聚合硫酸氯化鋁效果比較突出，而有機高分子絮凝劑以聚丙烯酰胺和聚丙烯酸鈉效果比較好。絮凝劑的加入量是溶液中堿金屬鹽總質量的0.2% 4%，當絮凝劑的量低于0.2%時，不能有效地將硅酸絮凝出來；而絮凝劑的量高于4%，又會引起過濾困難和原料浪費，所以，絮凝劑的量優(yōu)選0.2 4%范圍。加入絮凝劑后，攪拌0. 5 2小時，過濾析出物。該析出物主要是硅酸，可參照《無機鹽工業(yè)手冊》(化學工業(yè)出版社)中粗、細孔硅膠的制法進行制備硅膠，作為副產品銷售。濾出硅酸后的濾液，再次通入含二氧化碳的氣體，此時，二氧化碳主要與堿金屬的碳酸鹽和堿金屬的硫化物進行反應，該步反應屬于酸堿反應，可在任意溫度下進行。但溫度高于40°C時，不利于二氧化碳氣體參與反應，溫度低于0°C，又會引起能耗的增加，經長期試驗確定反應溫度優(yōu)選10 35°C。當溶液pH值為6 7時，溶液中的堿金屬全部以碳酸氫鹽存在，停止通二氧化碳氣體，攪拌0. 5 1小時，過濾得到堿金屬的碳酸氫鹽產品，該碳酸氫鹽產品可再進行高溫煅燒得到碳酸鹽產品。無論是碳酸氫鹽還是碳酸鹽，含量都達到 98%以上，可以做為工業(yè)品進行銷售，獲得很好的經濟效益。濾出液中主要含有碳酸氫鹽， 完全可以進行循環(huán)使用。綜上所述，本專利技術具有以下優(yōu)點1、本專利技術在對制槳黑液進行有效處理的同時，完全沒有三廢，屬于真正的環(huán)保清潔工乙ο2、本專利技術在對制槳黑液有效處理的同時，綜合利用了工廠排放氣體中的二氧化碳，減少了對環(huán)境的碳排放。3、本專利技術所涉及的對制槳黑液的處理工藝，工業(yè)化生產設備簡單，易于操作，更容易在行業(yè)里進行推廣應用。4、本專利技術對制槳黑液處理方法，成本低，且生成的碳酸氫鹽或碳酸鹽最低滿足工業(yè)品產品條件，所以有很好的市場應用，能夠創(chuàng)造出很好的經濟效益。具體實施例方式以下通過實施例形式的具體實施方式，對本專利技術的上述內容做進一步的詳細說明，但不應將此理解為本專利技術上述主題的范圍僅限于以下的實例。凡基于本專利技術上述內容所實現的技術均屬于本專利技術的范圍。實施例1葦草經氫氧化鈉堿液蒸煮后，得到的黑液經蒸發(fā)濃縮至其中的固形物質量分數達到56%時，進入高溫氧化爐于900°C氧化焚燒。將氧化焚燒得到的熔融物流入水中，產生的大量水蒸汽經過管本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種綜合利用堿法制漿黑液的方法，包括蒸發(fā)濃縮、氧化焚燒，其特征在于：將黑液經過濃縮、氧化焚燒后，用含二氧化碳的氣體和絮凝劑進行后處理。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：吳志紅，張建林，劉鵬，郭龍龍，
申請(專利權)人：山東京博控股股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：37