一种碱回收工段绿液絮凝除硅方法

摘要

本发明公开的一种碱回收工段绿液絮凝除硅方法，首先制备三价金属盐改性膨润土，其次取澄清后的苛化段绿液倒入烧杯中，加热至90-100℃，然后按照三价金属盐改性膨润土的质量-体积浓度为20-50g/L称取步骤1得到的三价金属盐改性膨润土加入到绿液中，搅拌反应10min，静置待充分反应，将质量浓度为0.01%-1.0%的阳离子聚丙烯酰胺溶液按照与绿液的体积比为1：20-1：200的比例加入到烧杯中，再按照相对于绿液的质量-体积浓度为10-30g/L加入生石灰，静置待完全沉降。本发明方法操作简单，吸附硅元素性能极强，除硅效率最高可达99.9%，并且绿液pH变化很小，引入其他离子很少。

权利要求

1.一种碱回收工段绿液絮凝除硅方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1：制备三价金属盐改性膨润土；

步骤2：取澄清后的苛化段绿液倒入烧杯中，加热至90-100℃，然后按照三价金属盐改性膨润土的质量-体积浓度为20-50g/L称取步骤1得到的三价金属盐改性膨润土加入到绿液中，搅拌反应10min，静置待充分反应，将质量浓度为0.01％-1.0％的阳离子聚丙烯酰胺溶液按照与绿液的体积比为1：20-1：200的比例加入到烧杯中，再按照相对于绿液的质量-体积浓度为10-30g/L加入生石灰，静置待完全沉降；

所述的三价金属盐采用氯化铝，硫酸铝，硫酸铁，氯化铁或偏铝酸钠中的一种。

2.根据权利要求1所述的碱回收工段绿液絮凝除硅方法，其特征在于，所述的步骤1制备三价金属盐改性膨润土，具体按照以下步骤实施：取钠基膨润土加入水中搅拌至悬浮液状，加入三价金属盐，搅拌2h，静置10-15h，倒去上清液，将下层浊液放入烘箱干燥24h，取出，研磨，过200目筛，制成三价金属盐改性膨润土。

3.根据权利要求2所述的碱回收工段绿液絮凝除硅方法，其特征在于，所述的钠基膨润土相对于水的质量-体积浓度为15-50g/L。

4.根据权利要求2所述的碱回收工段绿液絮凝除硅方法，其特征在于，所述的三价金属盐与钠基膨润土的质量比为1：1-1：5。

说明书

一种碱回收工段绿液絮凝除硅方法

技术领域

[0001] 本发明属于造纸工业技术领域，具体涉及一种碱回收工段绿液絮凝除硅方法。

背景技术

[0002] 非木材纤维造纸原料是我国一种重要可再生纤维的资源。由于资源的限制，我国现阶段大多采用非木材原料制浆，例如竹子，麦草等。由于非木材纤维原料自身的特殊原因，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。其主要体现在蒸发，苛化和石灰回收等工段。在苛化工段，绿液苛化反应中会有CaSiO3生成，降低了绿液的苛化效率，此外，在白泥煅烧生成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，另外，白泥中的硅会使白泥中残碱值偏高，由于残碱物质熔点比石灰低，在白泥进行煅烧反应之前或者反应过程中会先熔化，与石灰结成块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故障。以上这些问题不仅会使碱回收效率降低，而且使得造纸废液处理工段耗能严重，达不到国家要求。所以，对于减轻“硅干扰”问题有很多解决方法，如二氧化碳法、铝酸盐法以及碱石灰法等，但是都存在一定的局限性，使得消除了“硅干扰”问题的同时，又面临其他问题，当黑液中通入二氧化碳/烟道气产生的硅酸胶体粒子非常细小，且悬浮于溶液中，难以沉淀，同时，当CO2法绿液除硅率为85％时，绿液苛化产生的白泥煅烧回收石灰依然不能回用，且除硅后绿液pH值低，需要补充NaOH将绿液pH调回到高碱性，铝酸盐法虽然除硅率较高，但是铝离子的引入量随着除硅率的增加而增加，铝离子的大量存在使得绿液pH降低，并且形成的硅铝酸钠胶体很难从体系中出去，造成了其他问题。生石灰法除硅率不够高，在石灰煅烧回收阶段仍有生成的CaSiO3难以煅烧。

[0003] 二氧化碳引晶工艺需要调绿液pH，分两步加入除硅剂和引硅剂。两段石灰工艺也需要分两步加入生石灰，并且工厂中的除硅率不够高等。所以，以上的除硅工艺都存在操作复杂，可控性较差，除硅效果不够好等缺点，能够找到一种除硅率高，引入铝离子少，绿液pH变化小，操作简单，成本低的除硅工艺，将改善碱回收工段的“硅干扰”问题，减轻设备负担，为企业增加效益。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种碱回收工段绿液絮凝除硅方法，解决了现有除硅工艺使得绿液pH降低，除硅率不高，沉淀慢，操作复杂的问题。

[0005] 本发明所采用的技术方案是，一种碱回收工段绿液絮凝除硅方法，具体按照以下步骤实施：

[0006] 步骤1：制备三价金属盐改性膨润土；

[0007] 步骤2：取澄清后的苛化段绿液倒入烧杯中，加热至90-100℃，然后按照三价金属盐改性膨润土的质量-体积浓度为20-50g/L称取步骤1得到的三价金属盐改性膨润土加入到绿液中，搅拌反应10min，静置待充分反应，将质量浓度为0.01％-1.0％的阳离子聚丙烯酰胺溶液按照与绿液的体积比为1：20-1：200的比例加入到烧杯中，再按照相对于绿液的质量-体积浓度为10-30g/L加入生石灰，静置待完全沉降。

[0008] 本发明的特点还在于：

[0009] 其中的步骤1制备三价金属盐改性膨润土，具体按照以下步骤实施：取钠基膨润土加入水中搅拌至悬浮液状，加入三价金属盐，搅拌2h，静置10-15h，倒去上清液，将下层浊液放入烘箱干燥24h，取出，研磨，过200目筛，制成三价金属盐改性膨润土。

[0010] 其中的钠基膨润土相对于水的质量-体积浓度为15-50g/L。

[0011] 其中的三价金属盐与钠基膨润土的质量比为1：1-1：5。

[0012] 其中的三价金属盐采用氯化铝，硫酸铝，硫酸铁，氯化铁或偏铝酸钠中的一种。

[0013] 本发明的有益效果是，操作简单，硅捕集剂的膨胀效率较高，吸附硅元素性能极强，加入絮凝剂絮凝反应后沉降速度快，除硅效率最高可达99.9％，并且绿液pH变化很小，引入其他离子很少。

附图说明

[0014] 图1是本发明的工艺流程；

[0015] 图2是本发明除硅前绿液元素能谱图；

[0016] 图3是本发明除硅后绿液元素能谱图。

具体实施方式

[0017] 本发明所用的竹浆绿液是来自碱法制浆厂碱回收车间绿液澄清槽，绿液成分：总碱137.21g/l，活性碱39.88g/l，Na2CO397.27g/l，Na2S 31.94g/l，SiO24.36g/l，绿液的pH为12.94。通过在绿液中的除硅率、沉淀物沉降时间以及绿液pH的变化来评价絮凝除硅工艺的好坏。

[0018] 本发明碱回收工段绿液絮凝除硅方法，如图1所示，具体按照以下步骤实施：

[0019] 步骤1：制备三价金属盐改性膨润土，具体按照以下步骤实施：取钠基膨润土加入水中搅拌至悬浮液状，钠基膨润土相对于水的质量-体积浓度为15-50g/L，加入三价金属盐，三价金属盐与钠基膨润土的质量比为1：1-1：5，搅拌2h，静置10-15h，倒去上清液，将下层浊液放入烘箱干燥24h，取出，研磨，过200目筛，即制成三价金属盐改性膨润土。三价金属盐采用氯化铝，硫酸铝，硫酸铁，氯化铁，偏铝酸钠等。

[0020] 步骤2：取澄清后的苛化段绿液倒入烧杯中，加热至90-100℃，然后按照三价金属盐改性膨润土的质量-体积浓度为20-50g/L称取三价金属盐改性膨润土加入到绿液中，搅拌反应10min，静置1min，待充分反应，将质量浓度为0.01％-1.0％的阳离子聚丙烯酰胺溶液按照与绿液的体积比为1：20-1：200的比例加入，再按照质量-体积浓度为10-30g/L加入助絮凝剂生石灰，静置待其完全沉降，沉降时间为5min，取上清液测其除硅率为80.0％-99.9％。

[0021] 将絮凝工艺处理后的绿液经测量pH值，已知经过澄清后的绿液pH为12.94，经过絮凝工艺处理后的绿液pH为12.90，pH基本上不变。

[0022] 以下实施例所用的绿液取自碱法制浆厂碱回收车间绿液澄清槽，绿液中硅含量为4.27g/L(以SiO2计)，绿液pH为13.21。

[0023] 实施例1：取澄清后的苛化段绿液100mL，加热至90℃，向绿液中加入2.0g三价金属盐改性膨润土，搅拌反应10min，加入2mL 0.04％CPAM，2g生石灰，搅拌静置5min，测清液硅含量为0.663g/L，pH为13.17。

[0024] 实施例2：取澄清后的苛化段绿液100mL，加热至90℃，向绿液中加入3.0g三价金属盐改性膨润土，搅拌反应10min，加入0.5mL 0.04％CPAM，2g生石灰，搅拌静置5min，测清液硅含量为0.061g/L，pH为13.07。

[0025] 实施例3：取澄清后的苛化段绿液100mL，加热至90℃，向绿液中加入5g三价金属盐改性膨润土，搅拌反应10min，加入2mL 0.04％CPAM，2g生石灰，搅拌静置5min，测清液硅含量为0g/L，pH为12.90。

[0026] 实施例4：取澄清后的苛化段绿液100mL，加热至90℃，向绿液中加入1.6g三价金属盐改性膨润土，搅拌反应10min，加入0.5mL 0.04％CPAM，2g生石灰，搅拌静置5min，测清液硅含量为1.61g/L，pH为13.15，澄清时间15min。

[0027] 实施例5：取澄清后的苛化段绿液100mL，加热至90℃，向绿液中加入1.6g三价金属盐改性膨润土，搅拌反应10min，加入2mL 0.04％CPAM，2g生石灰，搅拌静置5min，测清液硅含量为1.39g/L，pH为13.09，澄清时间5min。

[0028] 实施例6：取澄清后的苛化段绿液100mL，加热至90℃，向绿液中加入1.6g三价金属盐改性膨润土，搅拌反应10min，加入5mL 0.04％CPAM，2g生石灰，搅拌静置5min，测清液硅含量为1.44g/L，pH为13.01，澄清时间5min。

[0029] 实施例7：取澄清后的苛化段绿液100mL，加热至90℃，向绿液中加入1.6g三价金属盐改性膨润土，搅拌反应10min，加入2mL 0.04％CPAM，0.1g生石灰，搅拌静置5min，测清液硅含量为1.61g/L，pH为13.03。

[0030] 实施例8：取澄清后的苛化段绿液100mL，加热至90℃，向绿液中加入1.6g三价金属盐改性膨润土，搅拌反应10min，加入2mL 0.04％CPAM，2g生石灰，搅拌静置5min，测清液硅含量为1.51g/L，pH为13.16。

[0031] 实施例9：取澄清后的苛化段绿液100mL，加热至90℃，向绿液中加入1.6g三价金属盐改性膨润土，搅拌反应10min，加入2mL 0.04％CPAM，3g生石灰，搅拌静置5min，测清液硅含量为1.55g/L，pH为13.25。

[0032] 本发明的发明点在于三价金属盐改性膨润土与阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)相结合，CPAM的加入加快了三价金属盐改性膨润土吸附硅后的沉降速度，另外，生石灰的加入，具有助絮凝以及助除硅的作用，并且可以缓解改性膨润土造成的绿液pH的变化，减轻了碱回收工段的符合。

[0033] 本絮凝除硅工艺特征在于，先加入三价金属盐改性膨润土20g-50g/L，加入过多会导致绿液pH下降过快，过少则除硅率达不到要求。随后将质量浓度为0.01％-1.0％的阳离子聚丙烯酰胺溶液按照与绿液的体积比为1：200-1：1000的比例加入，过多会导致-CPAM吸附OH离子，绿液pH下降，增加碱回收负荷，CPAM过少则除硅速率下降，静置时间加长，影响工艺的连续性，最后，加入质量-体积浓度为10-30g/L生石灰，生石灰过少对绿液pH调节作用较小，助絮凝效果也不佳，所以选择10-30g/L为宜。除硅后绿液的pH控制在
12.90-13.30之间，除硅率控制在80.0％-99.9％。

[0034] 本工艺操作简单，连续性强，除硅率高以及pH变化率小，减轻了碱回收工段的符合。

[0035] 图2为除硅前绿液能谱图，明显可以看到绿液中的硅元素，图3为99.9％絮凝除硅后绿液的能谱图，可以看出硅元素已经在图中消失，通过图2图3的对比，可以直观地看出絮凝除硅前后的效果。