[发明专利]一种综合利用碱法制浆黑液的方法

说明书

技术领域

本发明涉及碱法制浆黑液的综合利用，尤其是对黑液中的碱进行综合再利用。

背景技术

造纸行业中，多采用碱性溶液对植物纤维原料进行蒸煮得到造纸所需要的浆料，同时也会产生大量以木质素、半纤维素和碱性物质为主的黑液，其中碱性物质包括碱金属的氢氧化物、碱金属的硫化物、碱金属的硅酸盐和碱金属的有机酸盐。该黑液成为造纸行业最大的污染源。随着绿色经济的倡导，对造纸黑液的治理已经是环境保护方面研究的重要课题之一。目前，黑液的治理主要从两个方面入手，一是将其中的木质素等有机物进行分离，用作肥料，碱回收再利用；二是将黑液进行浓缩后焚烧，再进行苛化制碱。

将黑液中的木质素等有机物进行分离，回收的碱进行利用，采用的方法有：电渗析法、反渗析法、反渗透压法、超滤膜法等。上述方法存的问题是设备投资大，操作条件苛刻，处理成本高，导致在工业化生产中应用的不多。还有一种方法是将黑液用酸或二氧化硫气体调节pH值，当pH值降到一定范围内，木质素和半纤维素析出，中和后的盐溶液用于无机肥料生产，或者制成硫酸盐或亚硫酸盐，该方法需要有大量地废酸或二氧化硫气体，且过滤木质素、半纤维素时，难度大，对过滤设备要求高。

工业上采用较多的是将黑液浓缩后焚烧，得到的碱液与氧化钙进行苛化制碱，但该方法中有大量的白泥生成，白泥中碳酸钙的含量只有80％左右，所以白泥的再利用受到一定限制，导致大量白泥堆积，又对环境造成二次污染。

发明内容

为了克服以上技术缺陷，本发明提供了一种综合利用碱法制浆黑液的方法，本方法原料易得、操作简单、能耗低，在消除污染的同时能够得到附加值较高的产品，产生一定的经济效益，有利于在工业上进行推广应用。

本发明主要采用的技术方案是：将黑液经过浓缩、氧化焚烧后，用含二氧化碳的气体和絮凝剂进行后处理。

本发明含二氧化碳的气体中二氧化碳体积浓度为40％以上。二氧化碳气体的来源可以是石油炼制副产气，合成氨工业副产气，发酵工业副产气或者经过处理的各种燃烧气，如煤、天然气、石灰窑、焦炭等物质燃烧产生的二氧化碳。

本发明采用的具体步骤为：

(1)将制浆黑液进行蒸发浓缩；

(2)将浓缩液进行氧化焚烧；

(3)将氧化焚烧所得产物溶于水，过滤；

(4)将上步所得滤液中通入含二氧化碳的气体；

(5)将上步溶液中加入絮凝剂，过滤；

(6)将上步所得滤液降温后通入含二氧化碳的气体，过滤得产品。

碱法制浆所得黑液中主要成分为木质素、半纤维素以及碱金属的氢氧化物、碱金属的硫化物、碱金属的硅酸盐和碱金属的有机酸盐等物质，首先将其进行蒸发浓缩至其中固形物质量分数为30-65％，使其在后续处理过程中既容易被氧化焚烧又有利于黑液进入焚烧炉的输送。

将浓缩后的黑液送入高温氧化炉氧化焚烧，为了保证黑液中的木质素、半纤维素及碱金属的有机酸盐完全去除，并且生成的产物呈熔融状态，焚烧温度为900～1000℃。焚烧过程中，黑液中的木质素、半纤维素全部生成二氧化碳，会与部分碱金属的氢氧化物反应生成碱金属的碳酸盐；黑液中碱金属的有机酸盐在氧化焚烧过程中，生成碱金属的碳酸盐和二氧化碳。所以最后焚烧所得产物中主要成分为碱金属的碳酸盐、硅酸盐、碱金属的氧化物和硫化物。

氧化焚烧所得的熔融物具有很高的热能价值，所以将该熔融物流入水中，产生大量的水蒸汽，经过管线引入生产车间，作为工业用蒸汽能源。熔融物通入水中后，大部分被水溶解，还有少量的水中不溶物，该不溶物经分析，主要为砂土、机械杂质(铁锈)，还有微量的不溶性铁盐。铁本身是土壤中不可缺少的元素之一，所以，过滤出的不溶物不会对环境造成污染。由于不溶性物质相对碱金属的盐质量百分比为0.05～0.2％，对后面反应没有影响，所以在本发明中，将不溶性物质的质量不计。

氧化焚烧产物溶于水时，最好控制水溶液中碱金属盐的质量分数在13％～35％范围内，因为浓度低于13％，生产上对设备的利用率降低；浓度高于35％，会有盐析出，而且后期絮凝除硅酸杂质时，硅酸会除不尽，影响产品的质量。

将上述形成的水溶液过滤后通入含二氧化碳的气体，二氧化碳与溶液中的硅酸盐反应，生成硅酸。由于该步反应属于强酸制弱酸反应，可在任意温度下进行，但考虑工业化生产的周期尽量缩短，最佳温度是在20～60℃。