[发明专利]一种天然碱液生产烧碱和造纸填料碳酸钙的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种天然碱液生产烧碱和造纸填料碳酸钙的方法，属一种天然碱资源高效利用，环境友好的清洁工艺。

背景技术

我国河南、内蒙古和吉林等地分布有天然碱资源，它可以根据组成的不同，用适当的加工方法制成纯碱、烧碱、小苏打等制品。天然碱苛化法生产氢氧化钠是一个非常成熟的工艺过程，它利用天然碱液成本低的优势，生产价格相对较高的烧碱。但苛化法生产烧碱目前存在着比较严重的环境问题，每生产一吨烧碱，副产2吨以上的苛化泥无法处理，由于苛化泥含有大量的烧碱、纯碱和氢氧化钙等强碱性物质，只能采取筑坝堆存的方式，对环境造成了巨大的威胁。

苛化法制氢氧化钠的工艺过程普遍用在造纸黑液中碱的回收。但在处理黑液问题后，苛化泥的处理又成为造纸行业面临的又一严峻问题。苛化法制烧碱和苛化泥的处理技术进展主要包括三种方式：第一种是在苛化过程中严格控制石灰的质量、控制苛化的反应温度、调控碳酸钙晶体的生长，以获得合格的碳酸钙产品，本方法要求苛化反应温度低，反应效率相对较低，同时碳酸钙晶体颗粒小，使得其所含烧碱等杂质难以洗涤干净；第二种方式是在控制石灰质量的同时，其它工艺过程不变，通过湿磨或者干磨的方式将碳酸钙进行颗粒细化，同时外购或石灰煅烧回收二氧化碳进行除碱。本方法对现有工艺进行了修正，目前已有应用，但成本相对较高。第三种方法即是将副产的碳酸钙进行煅烧，产出氧化钙循环使用，但本方法对设备要求较高，同时燃料费用极高，难以推广使用。

发明内容

本发明目的是提供了一种利用天然碱液苛化法生产烧碱和造纸填料碳酸钙的方法。该方法最大限度的回收烧碱等可溶成分，同时提高了碳酸钙的产品质量，整个过程没有废水排放，为一个苛化法生产烧碱和碳酸钙的清洁工艺。

为了实现上述的目的，本发明采用以下步骤：

a.首先将总碱在150～180g/L左右的天然碱液在热解塔中进行热分解，分解温度90～110℃，利用热解后的碱液在石灰消化器中与含氧化钙量达到90％以上的生石灰进行消化、苛化两个反应，苛化率达到75％；

b.将步骤a得到消化后的溶液进入一级苛化反应器中继续苛化，苛化温度80～90℃，苛化时间2小时，苛化率达到85％以上；

c.将步骤b得到的苛化液进入一级沉降槽，进行固液分离，液体进入精滤系统获得烧碱精制液，去蒸发浓缩，获得所需的烧碱产品，固体浆液进入二级苛化反应器，加入天然碱液，进行二次苛化，苛化温度80～90℃，苛化时间2小时，苛化率达到90％以上；

d.将步骤c中二次苛化液进入三个沉降槽，进行三级固液分离，同时三级沉降槽实现逆流洗涤，将其中的烧碱进行回收，同时获得残余烧碱含量在0.1mol/L以下的碳酸钙浆料；

e.将步骤d中沉降分离后的碳酸钙进入连续碳化塔中进行碳酸化反应，pH减低至11以下，其中所需的二氧化碳来自后续碳酸钙干燥器或其他燃料燃烧后经净化后的烟气，其二氧化碳含量在10～15％；

f.将步骤e产出的浆液进入均整机进行碳酸钙颗粒均整及细化的过程，使得碳酸钙的沉降体积提高到2.2ml/g以上；

g.将步骤f均整后的碳酸钙浆液进入真空过滤机中过滤，过滤后含水30％的碳酸钙在固体干燥器中干燥脱水，后进入打散机打散，获得高分散性的碳酸钙产品。

本发明工艺主要先对天然碱液进行了预处理降低了石灰耗量，采取逆流洗涤的方式，最大限度的回收烧碱等可溶成分，同时提高了碳酸钙的产品质量，采取烟气连续碳化的方式降低了碳酸钙pH值，利用均整机对碳酸钙的颗粒进行修饰，提高碳酸钙的沉降体积，液体回到沉降分离系统，进入烧碱产品制备流程，所制备出的碳酸钙产品中的碳酸钙含量在93％以上、白度90以上、pH值11以下、沉降体积2.2ml/g以上，其他指标达到造纸填料碳酸钙的要求。整个过程没有废水排放，为一个苛化法生产烧碱和碳酸钙的清洁工艺。

附图说明

下面结合附图来详细说明本发明的实施例。

图1是本发明天然碱液生产烧碱和造纸填料碳酸钙流程图。

具体实施方式

实施例

将天然碱液(总碱160g/L，碳酸氢钠含量100g/L)7m³/h进行热解，热解温度100℃，使得溶液中NaHCO₃50g/L，然后与1400kg/h生石灰(CaO含量大于90％)在消化器进行混合，反应转化率达到76％，然后进入苛化反应器，加入2m³/h天然碱液，反应后液体进入一级沉降槽，液固分离，固体进入二级苛化反应器，加入1m³/h天然碱液，反应转化率达到90％，然后进入三级沉降槽，逆流洗涤，最终获得105g/L的氢氧化钠溶液11m³/h作为产品。洗涤后的碳酸钙中烧碱含量在0.1mol/L，然后进入连续碳化塔进行碳化，二氧化碳来自盘式干燥器的烟气，二氧化碳浓度13％，将pH值减低至10.8左右，进入均整机中均整，使得沉降体积大于2.2ml/g以上，然后进行真空抽滤，滤饼含水量在30％，进入盘式干燥器进行干燥，获得碳酸钙为2250kg/h，然后进行打散，获得碳酸钙产品，其中产品中碳酸钙含量大于93％，白度大于90，沉降体积大于2.2ml/g，其他指标符合国家轻质碳酸钙合格品标准，适应造纸行业填料的需要。