[发明专利]造纸碱回收苛化白泥渣制备水硬性氧化钙的方法

说明书

技术领域

本发明属于无机固体废弃物资源化利用领域，特别是一种利用工业废渣造纸苛化白泥渣制备新型建筑材料的方法。

背景技术

我国是制浆造纸大国，目前采用化学制浆方法，化学制浆就是利用各种化学药剂，在特定条件下将植物纤维原料中的大部分木素溶出来使之分散成纸浆。概括起来可以分为烧碱法制浆和亚硫酸盐法制浆两大类。烧碱法制浆主要用来生产某些草浆，如稻麦草、龙须草、芦苇等。硫酸盐法制浆主要用来生产木浆，也有用于制竹浆和草浆。采用化学制浆方法，无论用何种原料造纸都要产生黑液，黑液中含有大量的废碱和有机物，是水体的严重污染来源之一。许多造纸厂不加任何处理随便将黑液排放到河湖中，一方面浪费了大量的碱资源，另一方面严重污染了环境。碱回收是我国造纸工业环境治理的首选措施，它不仅有很好的经济效益，而且还有很好的社会效益，对改善环境有着非常重要的作用和意义。

我国造纸工业与欧美发达国家的本质区别在于制浆种类的差别，国外造纸以木浆为主，我国木浆、非木浆(稻草、麦草、龙须草、芦苇等为原料)造纸工艺约各占50％。造纸苛化白泥渣是指化学制浆法--烧碱法产生的制浆黑液经提取、蒸发浓缩形成固含量50％～70％的碱和有机物，然后将浓缩液放在碱回收锅炉中燃烧，将有机物烧去，得到熔融物，其主要成分是碳酸钠Na₂CO₃和Na₂S。熔融物溶于水中形成绿液，经过苛化工艺，将消化石灰加入绿液中使碳酸钠转化为氢氧化钠，氢氧化钙形成碳酸钙沉淀。苛化后的悬浊液经澄清、洗涤、过滤后的滤液再循环用于制浆，同时得到沉淀物碳酸钙经过浓缩、真空脱水形成苛化白泥渣(白泥滤饼)，碱回收苛化白泥渣产生工艺流程见图1。

碱回收每年制浆造纸厂在碱回收过程中产生白泥渣300多万吨。据统计，2005年我国造纸工业制浆碱回收企业有98个，年回收烧碱量152.36万吨。其中木浆碱回收企业36个，年回收烧碱量68.51万吨；非木浆碱回收企业62个，2005年非木浆企业回收烧碱量83.85万吨，占总回收烧碱量的55.0％，未处理的苛化白泥渣174.68万吨。而2000年非木浆企业年回收烧碱量13.88万吨，未处理的苛化白泥渣28.92万吨。五年内苛化白泥渣的排放量增加6倍，累计排放563.53万吨。近年来随着我国碱回收系统数量的增加，每年苛化白泥渣的排放量呈现增长趋势。由此可见，苛化白泥渣排放量之大，对环境造成严重污染。

碱回收苛化过程中发生了如下化学反应：

熔融物的水溶解过程

(Na₂CO₃)+H₂O＝＝＝＝2Na⁺+OH^-+HCO₃^----------------------------------------(1)

HCO₃^-+H₂O＝＝＝＝OH^-+H₂CO₃-----------------------------------------------(2)

苛化过程

CaO+H₂O＝＝＝Ca(OH)₂＝＝＝＝2OH^-+Ca²⁺------------------------------------(3)

2Na⁺+H₂CO₃+2OH^-+Ca²⁺＝＝＝＝CaCO₃↓+2NaOH+H₂O----------------------------(4)