[发明专利]一种利用造纸黑液副产活性炭和白炭黑的碱回收方法

说明书

技术领域

本发明涉及造纸行业清洁生产，具体地，本发明涉及一种利用造纸黑液副产活性炭和白炭黑的碱回收方法，一种利用造纸黑液高温中压液相酸化处理，副产高附加值活性炭和白炭黑产品的碱回收新方法。

背景技术

造纸工业对环境特别是对水环境的污染已是举世瞩目的问题，目前造纸工业的废水污染已是全世界公认的“六大”公害之一。目前碱法制浆造纸行业中蒸煮黑液的环境污染最为严重，占整个造纸工业污染的90％左右，而黑液所含的污染杂质中，约有1/3为无机物，主要是NaOH和SiO₂等，约2/3为有机物，主要是木质素、半纤维素、糖类和有机酸等。黑液含有松香酸和不饱和脂肪酸等许多有毒物质，排入水体造成水体发黑、变臭，水生生物锐减，鱼类大量死亡。因此，黑液的治理是解决造纸工业污染中首要和丞待解决的问题。

黑液的资源化技术一直以来都倍受关注，国内外很多专家都对黑液的资源化治理技术进行研究开发，发展到现在比较完善、在实际生产中较常采用的有碱回收法、酸析提取木质素或直接产出磺化木质素、混凝法和黑液气化法等。其中，碱回收就是将黑液蒸发浓缩后燃烧，产物主要为碳酸钠、硫化物等，苛化后便可得到氢氧化钠，其回收率一般介于50～70％(草浆黑液低一些)，该方法存在的主要问题是由于黑液(尤其是草浆黑液)中硅含量高，使得黑液蒸发浓缩至30％时难以进行，进而在后续的碱回收炉中燃烧时需要兑入重油或其它燃料助燃，过程能耗高，技术经济不合算，一般只有年制浆量达到10万吨以上的大厂才能适用该方法。之后有研究采用流化床代替传统碱回收炉的碱回收技术，可以提高碱回收率至80％以上，但该法也只是在对目前的碱回收法在碱回收炉设备方面做了改进，并没对蒸发浓缩过程有实质性的改变，也有采用生物酶催化氧化碱回收法在常温下用生物酶催化氧化黑液，将造纸黑液中所含35％左右的有机物钠盐转化为碳酸钠再苛化便可制得氢氧化钠，但效率较低。提取木质素，目前应用得最广的方法是加酸沉降分离出木质素分离效率可达70-90％，由于存在二次酸性废水的污染，近年来出现利用烟道气酸析黑液的方法，经过挤压提取的黑液利用烟道气浓缩，再经化学改性后用作建筑材料粘结增强剂；河南科学院与海明纸业合作开发出了利用造纸黑液生产磺化木质素的技术，以自主研制的复合蒸煮剂取代传统的碱法蒸煮制浆，将制浆黑液直接喷雾干燥得到磺化木质素，可用作建筑行业的高效减水剂和医药行业的扩散剂。混凝法是向废水中投入一定量的混凝剂，使废水中难以自然沉淀的胶体状污染物和一部分细小悬浮物经过脱稳、凝聚、架桥等反应过程，形成具有一定大小的絮凝体，再在后续沉淀池中沉淀分离，从而使胶体状污染物得以从废水中分离出来的方法。采用这种方法处理黑液，可有效降低黑液的有机负荷，为资金紧张的造纸企业提供了降低污染处理的一种可行途径。黑液气化是近十年来研究和发展回收碱和能量的新方法，首先将黑液输送到高温气化炉，黑液在气化炉内发生气化生成燃气，再输送到燃气涡轮机内燃烧而产生电能，同时利用燃气涡轮机内燃烧尾气的热量来生产高压蒸汽，高压蒸汽被输送到蒸汽涡轮机内进行第二次发电，利用黑液气化回收技术，可以满足不同工厂对热能和电能的需求。

综上所述，传统碱回收法存在碱回收率偏低能耗高的问题、酸析木质素法存在二次酸性废水污染的问题，而混凝法只是提供一种单纯的治理污染思路，气化法本质上只是对传统碱回收法的改进，至于提取黑液中的有机物制备建筑材料粘结增强剂和磺化木质素，由于黑液量大，并没有广泛的使用空间，故上述方法都谈不上是对造纸黑液的组分全利用。

发明内容

本发明作为一种利用造纸黑液副产活性炭和白炭黑的碱回收方法，可以为目前造纸黑液的组分全利用提供一条新的道路。

根据本发明的利用造纸黑液副产活性炭和白炭黑的碱回收方法，该方法包括以下步骤：

1)在造纸黑液中加入炭粉并通入CO₂气体进行一级水热炭化，过滤得到一级水热炭化液以及水热炭化料；

2)向步骤1)得到的一级水热炭化液中加入粗活性炭在通入CO₂气体条件下进行二级水热炭化，过滤，得到二级水热炭化液和二级水热炭化料，将二级水热炭化液蒸发、调节pH并苛化处理，得到碱液。

根据本发明的利用造纸黑液副产活性炭和白炭黑的碱回收方法，作为优选，所述方法还包括以下步骤：

1-1)将步骤1)中得到的水热炭化料进行炭化，所得炭粉部分返回到步骤1)中循环使用，剩余部分进行水蒸气物理活化，得到粗活性炭，部分用于步骤2)中；

2-1)将步骤2)中得到二级水热炭化料返回到步骤1-1)进行处理，循环使用；