中国粉体网讯 白泥是制浆造纸企业在碱回收过程中产生的固体废查，白泥的主要成分是CaCO3，含量达80-90%；每生产一吨纸或一吨浆，平均要产生0.8~1吨左右的白泥。碱回收，是指从碱法制浆蒸煮废液中回收蒸煮所用的化学药品的工艺过程。碱回收主要由，蒸发、燃烧、绿液苛化三个过程组成，虽然碱回收苛化过程包括非常简单的化学反应，但却在各处理步骤中使用了各种固液分离设备。在制浆造纸厂，碱回收过程中产生的苛化白泥，国内外的大型制浆厂一般采用石灰窑煅烧法，使白泥再生成生石灰，循环使用。
白泥再利用制备轻质碳酸钙，关键在于白泥的成分。
1碱回收白泥的产生和成分
制浆黑液经提取、蒸发浓缩，在碱回收炉燃烧后得到的熔融物，溶于水后形成绿液，其主要成分为碳酸钠。绿液经过滤后加入石灰苛化，使碳酸钠转化为氢氧化钠，同时得到的沉淀物为白泥，化学反应见方程式(1)。
白泥的成分以碳酸钙为主，此外还含有氢氧化钙、硅酸钙和残余的氢氧化钠，以及铝、铁氧化物及尘埃等杂质(见表1)。
表1 碱回收白泥主要成分
压力式苛化成套设备白泥回收应用工艺。
2 生产工艺
2.1设计参数
该项目的主要设计参数为：白液处理能力3200m3/d,设计产能为35000 m3/d,悬浮物含量≤30mg/L；
白泥干度≥70%，白泥残碱≤0.3% (以Na20计)；绿泥干度≥50%。
2.2工艺流程
根据制浆规模和环保要求，结合目前国内外最为先进的苛化技术和装备，经过全方位论证，确定了切实可行的最优化方案，其工艺流程见图1。
图1工艺流程图
苛化系统主要包括绿液过滤和绿泥洗涤浓缩、消化和苛化、白液过滤和白泥洗涤等单元。
图2常规碱回收苛化工段的主要技术指标
2.2.1绿液过滤和绿泥洗涤浓缩
该单元由4台绿液澄清器和两段式绿泥洗涤和过滤设备组成，首先用绿泥洗涤器洗涤，对洗后绿泥再分别用1台鼓式预挂过滤机和2台板框压滤机进行过滤浓缩，其中预挂过滤机浓缩的绿泥干度≥45%，用板框压滤机浓缩的绿泥干度≥55%，可根据绿泥浓缩效果和运行效率进行灵活的选择应用，以确保混合后的绿泥干度≥50%。
图3澄清器结构图
图4白液精细过滤机
2.2.2消化和苛化
澄清后绿液在消化前先通过一个冷却器冷却至适宜的温度(约85C左右)，然后再进入消化提渣机，化后的乳液流人两台串联的苛化器和兼有苛化功能的液位缓冲槽，全程经过约180~210min完成苛化反应。该单元由4台绿液冷却器、4台消化提渣机和8台苛化器+2台苛化液位缓冲槽组成，各设备间通过旁通管路可据情灵活切换。
图5绿液真空冷却器结构
图6石灰消化提渣机
2.2.3白液过滤和白泥洗涤
用泵将苛化乳液送至白液压力盘式过滤机，并用热水置换洗涤白泥，过滤后的白液用白液泵送至白液贮存槽。同时，为防止白液压力盘式过滤机的故障维修或酸洗换网等操作，在系统中配置了一台白液澄清贮存槽和与之串联的白液压力过滤器，以确保系统的白液澄清度。从白液压力盘式过滤机来的白泥经过白泥搅拌槽稀释后，由密度计控制白泥浓度在30%~35% ，然后用白泥泵送入白泥贮存槽贮存，继而再用白泥泵输送并通过密度自动化控制系统在线稀释调浓至20%~25%进入白泥盘式过滤机浓缩洗涤白泥，白泥最终干度≥70%，白泥中的残碱<0.3%，用皮带输送机送至石灰窑。
图7白液压力盘式过滤机
图8白泥盘式过滤机
该单元配置了4台白液盘式压力过滤机，2台白液澄清器和4台白液精细过滤器，以及4台白泥盘式过滤机及白泥槽、白液槽和真空泵等配套辅助设备，并留有4台白泥二段洗涤的盘式过滤机及其配套白泥槽的增建空间。
3 苛化白泥生产填料碳酸钙的关键问题
利用苛化白泥生产填料碳酸钙时，以目前的分离、提纯设备白度和残碱含量的控制均没有问题，主要难点有以下几方面。
（1）由于白泥颗粒结构不均和絮状结构等问题使过筛水平低于10%，因此成品率不高。
（2）白泥中硅含量较高，导致纸机施胶剂用量增加。
（3）白泥中存在黑灰等问题。
4 生产优化和调整策略
4.1白泥粒径控制
粒径是造纸填料的重要性能指标，其大小常用平均粒径或中位粒径(D50) 表示；粒度分布的离散度=(D90-D10)/D50，离散度越小表示粒度分布范围越窄，过大和过小的颗粒数越小，粒径越集中。白泥粒径的离散度一般在13%~15%，其性能也较均一和稳定。另外，比表面积也是造纸填料的一项重要指标，若填料含有较多细小组分，则其具有更大的比表面积，从而给纸机运行、纸张质量、填料留着等带来诸多问题。为保证白泥轻钙的质量，在生产过程中，对白泥粒径及比表面积等指标的控制主要做了以下调整。
首先，控制生石灰的质量，氧化钙含量要求≥90%，并控制过烧灰含量;其次，在保证碱回收正常运行的前提下，主要消化温度控制在94~98C、消化时间(70±5)min、控制苛化后乳液的过量灰含量在3.0%~4.0%之间，以便控制苛化反应效果和苛化乳液的过滤性能;通过对生产工艺的调整，白泥平均粒径增大，中位粒径(D50)为6.5μm。
4.2白泥除硅
白泥中硅含量较高，生产的纸张施胶度较差，施胶剂的用量偏高，最终使生产的填料碳酸钙用量较低。为攻克这一课题，首先可从碱回收苛化工段入手，在燃烧后的白液中加入絮凝剂，使绿液的硅氧化物和其他金属杂质絮凝，然后利用过滤机和高效澄清器(见图3)将絮凝物过滤分离，控制绿液悬浮物含量≤20mg/L。这样不但减少了白泥中硅化合物含量，同时白泥中的黑色细小尘埃也得到了控制。通过苛化工段的调整，苛化白泥硅氧化物的含量降低40%左右(见表2)，效果非常明显。
表2白泥中硅氧化物含量（降幅单位%）
通过调整后成品碳酸钙中硅氧化物含量≤1%（见表3），除硅效果明显，也避免了对纸张施胶的影响，填料碳酸钙恢复到正常使用量。
表3 加工过程中硅氧化物含量变化
4.3白泥残碱的控制
在白泥项目开机时，控制白泥残碱和保证洗涤效果是白泥轻钙项目的最基本指标。但在实际生产中，仍发现白泥滤液浊度和残碱较高，从而给纸机的湿部系统和纸张质量带来不利影响。针对该问题，优化CD过滤机(Caustic Disk filter)洗涤工艺，增加多圆盘过滤机、板框挤压机和白泥澄清器等白泥洗涤设备，对白泥再进一步洗涤。经苛化生产工艺优化，成品填料碳酸钙的残碱含量（见表4）低于0.1%，pH值≤8.5，电导率≤2.0 mS/cm，避免了白泥轻钙携带的可溶性杂质。
表4 白泥残碱含量
表5苛化系统运行数据
结语
碱回收苛化白泥中氧化硅含量较高，对白泥的洗涤和回收再利用造成困难，加之一些列原因，发展举步维艰，经历几代工艺革新才初步具备工业化生产规模。如今，在苛化生产过程中，通过控制生石灰质量、调整消化反应温度和反应时间，可以稳定生产白泥的颗粒粒径，保持白泥的粒径均匀。再通过对白泥的进一步洗涤、碳化和研磨等工艺，可以有效地控制生产填料碳酸钙的pH值、中位粒径(D50)和硅氧化物含量等指标，达到造纸填料的要求，是碱回收苛化白泥再利用的可行之法。
参考来源：
马焕星，等：压力式苛化成套设备的开发与应用，汶瑞机械(山东)有限公司
曹衍军，等：碱回收白泥生产轻钙产品及使用实践，山东太阳纸业股份有限公司
张辉，等：碱回收压力式苛化的技术及装备，南京林业大学
李望南，等：碱法草浆白泥精制碳酸钙作造纸填料，岳阳纸业集团公司
(中国粉体网编辑整理/昧光)
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