[发明专利]通过预消化的石灰苛化产物的亮度改进

说明书

发明背景

技术领域

本发明大体上涉及获得颗粒状碳酸钙的方法，尤其是涉及获得具有粒度均匀性的颗粒状碳酸钙的方法，由此当所述颗粒在硫酸盐法纸浆厂的苛化工艺中形成时，使颗粒从它们悬浮于其中的液体中分离所需的时间减到最少以及回收的液体量最大化，用于洗涤的水造成最低限度的稀释。这种粒度的均匀性还倾向于改进所述颗粒状碳酸钙的亮度和色泽。

背景技术

从木材中提取纤维素纸浆的硫酸盐法工艺（也称为硫酸盐法制浆工艺）在世界各地应用。在许多工厂中，该工艺在包括回收废化学品的连续、封闭的循环中完成。硫酸盐法制浆中存在三步(3)主要操作，并且它们如图1所示。

a.制浆，其中在被称为白液的化学溶液中蒸煮木屑，所述化学溶液主要由苛性钠(NaOH)和硫化钠(Na₂S)组成。

b.黑液蒸发及燃烧，其中首先将水从废蒸煮液中除去，然后燃烧以产生能量和回收不可燃的无机化学品。所述化学品在熔融状态下回收，称为熔融物，和将所述化学品溶于在工艺的另一部分产生的称为稀洗涤液的稀释水溶液中。溶解的熔融物称为绿液。绿液中的主要物质为碳酸钠(Na₂CO₃)、硫化钠(Na₂S)和氢氧化钠(NaOH)。绿液的特征颜色主要归因于存在不溶的有机和无机硫化物，所述硫化物为含有化学还原态硫的化合物。

c.苛化（有时称为再苛化）是将绿液与石灰(CaO)结合或用石灰(CaO)苛化的过程。苛化使白液连同称为石灰渣的颗粒状碳酸钙再生。将所述石灰渣排放到填埋场，或者送至泥窑以在此将其煅烧来再生用于苛化的石灰。

苛化反应可以记为：

CaO+H₂O→Ca(OH)₂(1)

Ca(OH)₂+Na₂CO₃→2NaOH+CaCO₃(2)

要注意，在方程式(2)中，将钠用钙置换。这在图1中观察到，其中描述的两个工艺循环被标记为钠循环和钙循环，所述循环交会于苛化步骤。当钠和钙尽可能完全地包含在各自的循环中，每种元素（Na或Ca）尽可能少地置换到相对的循环中时，出现最大的化学效率和最小的材料损失。还要注意，纸浆蒸煮工艺必需的硫化钠(Na₂S)并没有参与到苛化反应中，而只是在苛化反应进行时从绿液转移至白液。

在常规的硫酸盐法制浆中，苛化通过将干氧化钙粉末物流连续进料至消化器，并同时和连续地将绿液物流进料至其中来完成。在这样的条件下，在将反应混合物进料至一系列苛化罐中时，反应1和2于消化容器中开始，并持续数小时快速连续地发生。在苛化罐中的停留时间由流速确定，并设定为当混合物离开系列中的最后一个罐时反应基本完成。典型地使用重力流动进料的多重搅拌罐，并且这保证整个过程中反应物的良好搅拌。通过经由单步添加进行反应1和2，形成大的、高度聚结的颗粒，该颗粒容易从共同产生的白液中分离。

令人惊讶地发现，通过将由方程式1和2定义的反应在单独的步骤中进行，实现了石灰渣颗粒的改进的粒度均匀性。聚结程度也相应地降低，同时将石灰渣从白液中分离依然容易。更令人惊讶的是，尽管在本发明的工艺中，石灰渣颗粒的平均粒度可能降低（即所述颗粒平均变得更小），但是改进的颗粒均匀性和降低的聚结导致所述颗粒从白液中分离的速率增加。随同这些益处一起，石灰渣颗粒的亮度和色泽也得到改进。

因此本发明的方法产生亮度更高、更均匀的材料，该材料更适于其中典型地使用白色矿物的应用。例如当在需要碾磨的应用中使用碾磨来减小颗粒粒度时，均匀性更好的颗粒需要的能量更少。

图2中描述了不使用泥窑的硫酸盐苛化方法。在图2中，将购买并存储在储存槽中的石灰(CaO)进料至消化器，在所述消化器中将其与化学计量过量的经过滤的绿液合并。将来自消化器的混合物继续进料至一系列通过重力溢流填充的苛化罐。这些罐为石灰与绿液之间的反应提供了足够的停留时间，使反应尽可能接近完成。

将来自苛化罐的浆料进料至过滤器，在所述过滤器中将白液和石灰渣分离。过滤所需时间和分离效率主要由石灰渣颗粒的粒度和粒度分布来确定。通常令人满意的是，颗粒具有足够大的粒度以给予从白液中快速和基本上完全的分离。