[发明专利]氧化钙、二氧化碳及含铝化合物协同绿液除硅方法

说明书

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，具体涉及一种氧化钙、二氧化碳及含铝化合物协同绿液除硅方法。

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/l(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

本发明的目的在于提供一种氧化钙、二氧化碳及含铝化合物协同绿液除硅方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

在90～100℃向苛化段绿液中加入苛化所需氧化钙质量总量10-25％的氧化钙反应10～15分钟，然后通入二氧化碳使绿液的pH值降至≤12.5，然后再加入苛化所需氧化钙质量总量1.5～2％的含铝化合物，持续搅拌反应10～15分钟后将生成的不溶物沉淀从绿液中过滤除去。

所述含铝化合物为硫酸铝、氢氧化铝、氧化铝或偏铝酸钠。

所述搅拌反应后绿液的硅含量以SiO₂计低于0.48g/L。

所述苛化生成的白泥残碱值以NaOH计低于1.62g/L。

本发明提供一种氧化钙、二氧化碳及含铝化合物协同降低非木材纤维原料制浆苛化段绿液硅含量的方法，即在苛化段绿液中先后加入氧化钙与二氧化碳以及硫酸铝、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25～35分钟，反应结束后过滤除去不溶物沉淀，该方法除硅率可达96％以上，并保证苛化后白泥可用于煅烧回收石灰试验。

实验研究发现绿液中先加入氧化钙后，氧化钙会优先和绿液中的硅酸盐生成硅酸钙沉淀。向绿液中加入含铝化合物，其会起到两方面作用：一方面含铝化合物起到除硅的作用，含铝化合物会降低绿液pH值使硅酸盐变成硅酸或硅铝酸钠；另一方面起到絮凝剂的作用，在含铝化合物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。

而含铝化合物降低绿液硅含量的效率和绿液的pH值有关，不同pH值的绿液，在相同的含铝化合物加入量下，pH值低的绿液，加入含铝化合物后的除硅效率高。本发明通过通入二氧化碳降低绿液pH值，而通入二氧化碳除过产生上述作用外，还可使得绿液中的硅酸根离子产生缩合，形成高聚态的硅酸根离子，易于吸附在已生成的硅酸钙或碳酸钙颗粒上，从而也起到了降低绿液硅含量的作用。

从而本发明通过通入二氧化碳实现了含铝化合物的加入量降低至1.5～2％，并实现较高的除硅效率，由于二氧化碳可来自于工厂的烟道气，其价格远低于含铝化合物的价格，使本发明所述方法更具经济上的可行性。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。