专利名称：一种利用造纸工业碱回收白泥制备轻质碳酸钙的新方法
技术领域：
本发明涉及一种利用造纸工业碱回收白泥制备轻质碳酸钙的新方法，尤其是一种
完全苛化反应、且不使用研磨机研磨方法的轻质碳酸钙制备的新方法，该方法综合利用造 纸工业排放的废液、废气和废渣，不会再产生任何污染物。
背景技术：
造纸工业作为社会经济发展的重要经济分支，随着经济社会的快速发展，社会对 于纸张数量和质量的需求越来越高，但是造纸工业的黑液对环境的污染一直是困扰造纸行 业发展的难题，通常治理这种污染的根本途径是进行碱回收，采用最为常见的碱回收工艺 是先将黑液蒸发、燃烧、溶解转化为绿液，之后，用过量的石灰乳将绿液苛化，苛化反应将 绿液中的碳酸钠转化为氢氧化钠。这种碱回收工业，虽然能消除造纸黑液对环境的污染，并 同时回收了烧碱，但是，仍存在白泥二次污染的严重现象，一个中等规模的制浆造纸厂，每 天就要产生数十吨乃至上百吨的白泥，造成严重的污染。例如，草浆造纸工业中产生的主要 污染源是制浆蒸煮过程中产生的黒液，作为普遍采用的黒液处理技术，大部分是采用碱回 收工艺，通过浓縮和燃烧把黒液中的非纤维素、木质素烧掉，再通过苛化加入生石灰，把制 成的碱液在返回到制浆用于蒸煮回收使用。目前，多数造纸企业对碱回收所产生的白泥大 部分是采用排放或填埋的处理方法，由于白泥的碱性很高，对土地的污染非常严重，填埋白 泥中的残碱渗入地下污染地下水，造纸企业往往要支付数额不菲的排放费用。白泥中含有 大量的轻质碳酸钙，但是由于未处理的白泥碱性太高、质量不达标，不能直接利用；与之相 比的是，造纸厂所用的填充剂碳酸钙又需要花大价钱去购买，因此，从白泥中制备轻质碳酸 钙，一方面可以解决白泥污染的问题，另一方面也可满足造纸工业的原料需求，是一个不错 的治理途径。 中国发明申请公布说明书(公开号为CN101391794A)和中国发明专利审定授权 说明书(公告号为CN1084413C)公开了回收白泥制备轻质碳酸钙的方法，上述公开文献所 提到的回收白泥制备轻质碳酸钙的方法，均由于轻质碳酸钙晶体结晶粒度的不均匀，不能 直接利用，均需要采用研磨技术将碳酸钙颗粒研磨之后才能用于造纸，也正是所制成的轻 质碳酸钙是采取了研磨工艺，制成的轻质碳酸钙的粒度不均匀和杂质无法分离处理，不能 满足高白度纸张生产的需要，因此，如何及时的、全面的、彻底的处理掉碱回收所留下的白 泥，已经成为造纸企业治理污染的一大难题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是造纸工业中碱回收的苛化反应不充分的问题，以及
使用研磨技术造成所制备的轻质碳酸钙的粒度、纯度和均匀度差的问题。 为了解决上述技术问题，本发明提供一种能够解决碱回收的苛化反应不充分、以
及抛弃研磨工艺的造纸工业碱回收白泥制备轻质碳酸钙的新方法，本发明所提供的一种利
用造纸工业碱回收白泥制备轻质碳酸钙的新方法，该新方法包括生石灰精选处理、生石灰消化反应、苛化反应和碳化反应，该新方法中的苛化反应采用四段苛化反应，所述每一段苛 化反应均是采用反应物下进、生成物溢流上出的苛化反应方式，在第三段与第四段苛化反 应中加入晶体控制剂控制碳酸钙结晶体成长直径的大小和晶体类型；苛化反应之后生成 的反应物进入澄清器中，将烧碱溶液与白泥进行分离处理；再将分离的白泥用热水喷淋的 方式进行两次水洗脱去白泥中的可溶性碱化合物，即可得到大部分由碳酸钙晶体构成的白 泥；将所述由碳酸钙晶体构成的白泥稀释后，再与把从工业碱炉烟闺废气处理之后的二氧 化碳与该白泥中的氢氧化钠和氢氧化钙发生碳化反应，在该碳化反应中加入晶体控制剂控 制碳酸钙结晶体成长直径的大小和类型、加入脱碱分离剂将生成物中的碳酸钠与碳酸钙进 行分离处理，即可得到含水轻质碳酸钙。 作为一种优选方案，在所述的三段苛化反应中第一段苛化反应的特点是加入过 量的石灰乳液，生成少量的碳酸钙和氢氧化钠；第二段苛化反应的特点是延续第一段苛化 反应下进上出的反应方式，并提高反应温度和时间；第三段苛化反应的特点是将用少量的 绿液稀释后的晶体控制剂加入到苛化反应器内，生成大部分碳酸钙结晶体和氢氧化钠溶 液，第四段苛化反应的特点是除延续第三段苛化反应的条件外，又加入了过量的精绿液与 残余的石灰乳液反应。 作为另一种优选方案，所述碳化反应中造纸工业碱炉废气依次喷淋除尘塔和洗涤 塔进行除尘洗涤以及冷却，即可得到净化的二氧化碳气体。 作为另一种优选方案，所述的生石灰精选处理是使用除渣机处理得到精石灰，再 将精石灰与水发生消化反应、过筛除渣制成石灰乳，以备苛化使用。 进一步，将碳化反应得到的含水轻质碳酸钙依次经过脱水、干燥、过筛处理后进行 包装制成成品碳酸钙粉末。 进一步，将碳化反应得到的含水轻质碳酸钙依次经过脱水、稀释、过筛处理后送往
造纸机以备使用。 本发明的有益效果在于 1、本发明技术方案采用三段式苛化和溢流苛化反应的方式，确保苛化反应充分； 再者，在第三段苛化反应中加入晶体控制剂，该晶体控制剂改变了碳酸钙晶格常数，使晶体 直径和类型可达到人为设定的要求，制成的轻质碳酸钙晶体粒度均匀，抛弃了研磨技术，节 省了白泥回收的工艺成本； 2、本发明技术方案充分完成苛化反应，彻底解决了白泥的二次污染，且由于晶体
控制剂所控制生成的轻质碳酸钙粒度均匀，能够满足高白度纸张的填料要求，一方面解决
白泥污染问题，而且制备的轻质碳酸钙，能够直接供造纸机使用，节约了造纸原料购买成
本， 一部分用不完的轻质碳酸钙经过干燥后得到中性轻质碳酸钙粉剂，经包装后，就可以在
橡胶、塑料和各种用碳酸钙做填料的产品中使用，为造纸企业带来切实的效益。 3、本发明技术方案碳化反应中加入脱碱分离剂，可以将碳酸钙晶体中的碳酸钠分
离，降低碳酸钙晶体的ra值，提高所制备轻质碳酸钙的纯度，具有显著的效果。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细描述。
图1是本发明技术方案的苛化、碳化工艺流程示意图。
具体实施例方式
本发明实施例如下所述 如图1所示，将麦草进行蒸煮产生黑液，将黑液采用蒸发、燃烧和溶解的方式得到 化20)3浊绿液，该浊绿液采用以下方式进行处理1、预处理(l)取浊绿液置于预处理器内， 控制温度至85°C ， 一边搅拌， 一边加入石灰乳，石灰乳溶度为10 % ，充分搅拌后，转入澄清 器内，将澄清后的绿液过滤后得到精绿液，以备苛化反应使用；(2)将生石灰在转鼓式除渣 机内处理得精石灰，再将精石灰用水消化为石灰乳，然后经过除渣器除渣，得到精石灰乳备 苛化反应使用。2、苛化反应(1) 一段苛化反应，将精绿液与过量的石灰乳液混合进入反应 器底部，随着反应物量的增加，反应物上溢，直至溢流出反应器上部，在该反应器内反应完 毕之后，生成少量的碳酸钙悬浮夜和少量的烧碱溶液，并有大量的石灰乳液和绿液进入到 二段苛化反应器内；(2) 二段苛化反应，反应物进入方式和生成物溢出方式与一段苛化反 应相同，且提高反应温度和时间，该反应器内反应完成之后，生成全部的碳酸钙悬浮液、全 部的烧碱溶液以及少量游离的氢氧化钙；(3)三段苛化反应，反应物进入方式和生成物溢 出方式与一段苛化反应相同，不同之处在于先将晶体控制剂用少量的绿液稀释，然后将稀 释后的晶体控制剂加入到苛化反应器内，该反应器反应完成后，生成结晶碳酸钙和氢氧化 钠以及少量的氢氧化钙。(4)四段苛化反应，反应条件除与第三段苛化反应相同外，在第四 段苛化反应器中又加入过量的精绿液与三段苛化反应所残留的石灰乳液反应，生成碳酸钙 晶体。上述四段苛化反应温度均为IO(TC。 3、澄清，将第三段苛化后的反应物导入到澄清器 内，用澄清器分离出氢氧化钠溶液以及由结晶碳酸钙和少量氢氧化钙构成的白泥。4、脱碱， 将上述白泥用热水喷淋水洗的方式处理两次，除去白泥中的部分氢氧化钠。5、脱碱后的白 泥用水进行稀释处理。6、将稀释处理后的白泥通入二氧化碳气体，将白泥中的氢氧化钠与 氢氧化钙进行碳化反应，在该反应中加入晶体控制剂和脱碱分离剂，该晶体控制剂控制生 成的碳酸钙晶体的晶体直径大小和类型；该脱碱分离剂除去白泥晶格间的残留碳酸钠，即 可得到中性含水轻质碳酸钙。上述反应中所使用的晶体控制剂均是由硫酸镁、葡萄糖酸钠 和十二烷基苯磺酸钠组成，上述物质的重量比为5 :3:2。 7、中性含水轻质碳酸钙的处 理，(1)将中性含水轻质碳酸钙依次经过脱水、干燥、过筛(325目)处理，即可得到轻质碳 酸钙粉末；(2)将中性含水轻质碳酸钙依次经过脱水、稀释、过筛(325目)处理，即可得到 轻质碳酸钙浆体，可用于造纸机造纸使用。 其中需要说明的是所述碳化反应中的二氧化碳气体来源于造纸工业碱炉废气，
该工业碱炉废气依次喷淋除尘塔和洗涤塔进行除尘洗涤以及冷却，即可得到净化的二氧化
碳气体。所述的生石灰精选处理是使用转鼓式除渣机处理得到精石灰。 本发明技术方案制备的轻质碳酸钙产品可以用于造纸、橡胶、塑料及涂料行业，该
技术不仅彻底解决了白泥二次污染的问题，同时也解决了造纸企业烟囱所排放废气污染问
题，从环保角度讲，本发明具有显著的社会效益和经济效益。 本发明保护范围不限于上述实施例所描述的范围，凡是依据本发明技术方案所作 的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。
权利要求
一种利用造纸工业碱回收白泥制备轻质碳酸钙的新方法，该新方法包括生石灰精选处理、生石灰消化反应、苛化反应和碳化反应，其特征在于该新方法中的苛化反应采用四段苛化反应，所述每一段苛化反应均是采用反应物下进、生成物溢流上出的苛化反应方式，在第三段与第四段苛化反应中分别加入晶体控制剂控制碳酸钙结晶体成长直径的大小和晶体类型；苛化反应之后生成的反应物进入澄清器中，将烧碱溶液与白泥进行分离处理；再将分离的白泥用热水喷淋的方式进行两次水洗脱去白泥中的可溶性碱化合物，即可得到大部分由碳酸钙晶体构成的白泥；将所述由碳酸钙晶体构成的白泥稀释后，再与把从工业碱炉烟囱废气处理之后的二氧化碳与该白泥中的氢氧化钠和氢氧化钙发生碳化反应，在该碳化反应中加入晶体控制剂控制碳酸钙结晶体成长直径的大小和类型、加入脱碱分离剂将生成物中的碳酸钠与碳酸钙进行分离处理，即可得到含水轻质碳酸钙。
2. 根据权利要求1所述回收白泥制备轻质碳酸钙的新方法，其特征在于在所述的三段苛化反应中第一段苛化反应的特点是加入过量的石灰乳液，生成少量的碳酸钙和氢氧化钠；第二段苛化反应的特点是延续第一段苛化反应下进上出的反应方式，并提高反应温度和时间；第三段苛化反应的特点是将用少量的绿液稀释后的晶体控制剂加入到苛化反应器内，生成大部分碳酸钙结晶体和氢氧化钠溶液，第四段苛化反应的特点是除延续第三段苛化反应的条件外，又加入了过量的精绿液与残余的石灰乳液反应。
3. 根据权利要求1所述回收白泥制备轻质碳酸钙的新方法，其特征在于所述碳化反应中造纸工业碱炉废气依次喷淋除尘塔和洗涤塔进行除尘洗涤以及冷却处理，得到净化的二氧化碳气体。
4. 根据权利要求1所述回收白泥制备轻质碳酸钙的新方法，其特征在于所述的生石灰精选处理是使用除渣机处理得到精石灰，再将精石灰与水发生消化反应、过筛除渣制成石灰乳，以备苛化使用。
5. 根据权利要求1至4任一项所述回收白泥制备轻质碳酸钙的新方法，其特征在于将碳化反应得到的含水轻质碳酸钙依次经过脱水、干燥、过筛处理后进行包装制成成品碳酸钙粉末。
6. 根据权利要求1至4任一项所述回收白泥制备轻质碳酸钙的新方法，其特征在于将碳化反应得到的含水轻质碳酸钙依次经过脱水、稀释、过筛处理后送往造纸机以备使用。
全文摘要
本发明公开一种能够解决绿液回收的苛化反应和白泥回收的碳化反应不充分、以及不用研磨技术的利用草浆造纸工业碱回收白泥制备轻质碳酸钙的新方法，本发明所提供的一种利用造纸工业碱回收白泥制备轻质碳酸钙的新方法，该方法中的苛化反应和碳化反应分别使用了晶体控制剂，该晶体控制剂改变了CaCO3晶格常数，设定了CaCO3的晶体直径和类型，使生成的CaCO3晶体不用经过研磨工艺即可达到生产高白度纸张的要求。
文档编号C01F11/18GK101700901SQ20091017272
公开日2010年5月5日 申请日期2009年11月25日 优先权日2009年11月25日
发明者王冬生, 王小四, 王随全 申请人:王冬生;王小四;王随全