[发明专利]利用草浆造纸碱回收绿液制取偏硅酸钠、轻质碳酸钙的方法

说明书

技术领域

本发明涉及草浆造纸的碱回收技术，特别涉及利用草浆造纸碱回收绿液制取偏硅酸钠、轻质碳酸钙的方法。

背景技术

造纸工业以竹子、芦苇、蔗渣、麦草等草本植物为原料，采用烧碱法、硫酸盐法等化学方法制造的纸浆称为草浆。制浆过程中产生的褐黑色液体统称为黑液，黑液乃是造纸行业主要的严重污染源。虽然国内的造纸制浆企业安装投产了先进实用的碱回收技术装备，对节能减排起到了一定作用，但由于草本植物不同于木本植物，具有二氧化硅含量较高的特性，故而在碱回收过程中，草浆黑液的综合利用率仍然偏低，甚至存在二次污染的问题。草本植物所含二氧化硅主要集中在植物的叶片及鞘节等部位，在制浆过程中，草本植物中的二氧化硅与蒸煮液中的氧化钠结合形成硅酸钠溶于黑液中；黑液经蒸浓后，在碱回收炉内燃烧形成的熔融物中，会含有10%以上的可溶性硅酸钠。所述熔融物以水溶解后，因其成分中含有少量的氢氧化铁呈绿色，故称为绿液。该绿液的主要成分是碳酸钠、硅酸钠和硫化钠，还含有少量的氢氧化钠和硫酸钠等。现有草浆造纸碱回收的苛化过程，是将生石灰直接加入到绿液中，使生石灰与水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙再与绿液中的碳酸钠进行苛化反应，得到氢氧化钠和碳酸钙；同时绿液中的硅酸钠会与氢氧化钙发生反应，生成氢氧化钠和硅酸钙，硅酸钙同绿液中的碳颗粒、残碱、尘埃等杂质共同存在于碳酸钙中，形成了含硅粗品碳酸钙。到目前为止，对于含硅粗品碳酸钙，还无法得到资源化的再利用。因而多数草浆造纸企业只能把含硅粗品碳酸钙简单填埋或直接倾卸堆积，这样的处理方式，不仅占用耕地，破坏土地资源，还会污染土地和地下水，甚至会给生态环境带来严重的破坏。

应用何种技术手段实现所述含硅粗品碳酸钙的资源化的再利用，和彻底解决草浆碱回收给环境带来的污染问题，一直是业内科技人员予以关注的研究课题。

发明内容

本发明提出了利用草浆造纸碱回收绿液制取偏硅酸钠、轻质碳酸钙的方法，其目的在于，通过剖析现行草浆造纸碱回收工艺过程中存在的技术弊端，并针对该技术弊端出现的技术障碍，从根源上消除草浆碱回收给环境带来的污染，并实现从草浆碱回收绿液中清洁化、资源化地获取偏硅酸钠及造纸用轻质碳酸钙产品。

本发明的技术解决方案：

首先，对草浆造纸碱回收常规工艺产生的绿液进行净化处理：滤除绿液中的碳颗粒、尘埃等杂质；然后在净化后的绿液中通入二氧化碳气体，形成硅酸悬浮液；将硅酸悬浮液进行固液分离，得到硅酸滤饼，硅酸滤饼与烧碱进行加热反应，得到液体偏硅酸钠；而分离后的母液与氢氧化钙进行苛化反应，得到无硅粗品碳酸钙；再精制无硅粗品碳酸钙，得到造纸用轻质碳酸钙料浆，实现资源化再利用。

本发明方法的具体工艺步骤为：

一、过滤绿液。用精密过滤器滤除绿液中的碳颗粒、尘埃等杂质，直至绿液的外观清澈透明。

二、制备硅酸。在净化后的绿液中通入二氧化碳气体，使二氧化碳与绿液中的硅酸钠发生反应，随着反应的进行，绿液开始变得浑浊，直至绿液中有大量白色絮状物出现，当绿液的pH=9时，停止反应，得到硅酸悬浮液；将硅酸悬浮液进行固液分离，得到硅酸滤饼；滤除硅酸的母液留作备用。本步骤的化学方程式为：

Na₂SiO₃+CO₂+H₂O ==H₂SiO₃↓+Na₂CO₃

三、制取偏硅酸钠。将步骤二得到的硅酸滤饼与烧碱在加热条件下进行反应，得到液体偏硅酸钠。其化学方程式为：

H₂SiO₃+2NaOH== Na₂SiO₃+2H₂O

四、制备无硅粗品碳酸钙。将步骤二得到的滤除硅酸的母液与氢氧化钙进行苛化反应后，将物料做固液分离，得到的液相物为液体氢氧化钠，回用于制浆工段；得到的滤饼即为无硅粗品碳酸钙。其化学方程式为：

Na₂CO₃+Ca(OH)₂==2NaOH+CaCO₃

五、制取轻质碳酸钙料浆。将步骤四得到的无硅粗品碳酸钙滤饼进行精制，包括制浆、筛分除杂、脱色漂白、碳酸化反应的处理工序，得到造纸用轻质碳酸钙料浆。

本发明的进一步技术解决方案的具体工艺为：