非木材自苛化碱回收及黑液燃烧法除硅机理的研究
造纸黑液资源化及治理技术研究进展
结语 ： 造纸黑液对环境 的污染非常大 ， 尤其是我 国目前以草浆 造纸为主 ， 其黑液产生量会更大 ， 经过多年的技术研究 ， 目前开发 出
了回收与资源化的多条路径 ， 不但减少了环境污染 ， 而且还能 回收 有用物质 ， 但是 目前一些技术推广还存在一定 的阻力 ， 主要是建设 和运行成本较高 ， 中小企业很多难以负担 ， 而且 回收或者治理过程 中产生的二次污染 问题也是无法回避 的。因此 ， 对于造纸黑液来说 操作简单 ， 高效 的回收治理技术 以及研究黑液 有限公 司造纸黑液磺化及其改性氨基系减水剂的效果 ， 实验 以造纸 开发运行成本低廉 ， 黑液为原料制取磺化木质素 ，并将其用于改性 Ｓ Ｐ Ｆ制得 ＨＳ Ｐ Ｆ系 直接利用是今后发展的方向。 列减水剂 。实验结果表明 ： 磺化木质素 的磺化度为 ０ ． ８ ２ １ ｍ ｍ ｏ ￣， 重 均分子量为 ２ ２ ． ９ ７ ｋ Ｄ ａ ， 均超过市售木质素磺酸钠 ， 而且其较大的分 子量使得 ＨＳ Ｐ Ｆ比木质素磺酸钠滗水率更低。 １ ． ４ 碱 回收技术 。碱回收的主流工艺为燃烧 苛化法 ， 首先是 提取 ， 般采用 ３ ￣ ４段的逆水流洗涤 ， 然后利用多效蒸发器将其含水率降 到６ ０ ％左右 ， 然后经过 １ ２ ０ ０度高温进行燃烧 水分化为蒸气 ， 有机 物碳化， 钠 的各种硫酸盐被碳素还原为硫化钠， 碱木素中的钠则转化 为碳酸钠， 所有盐类都处在熔融状态。最后一步是苛化 一石灰 回收 ， 将燃烧后的固体物质溶于水 ， 然后加入石灰 ， 维持 １ ０ ０度的温度 ， 并
８ ５ ． ８ ６ ％， 处 理 效 果 明显 。
行碱析法处理试验 ， 研究结果表明 ： 碱阳离子价位越高效果越好 ， 实 验过程中必须先调整废液为碱性 ， 才能得到较佳 的处理效果 。 １ ． ３ 磺化及改性技术。造纸黑液 中提取的木质素经过磺化作用可 以作为混凝土的减水剂 ， 其减水效果好 ， 分散 Ｉ 生好 ， 成本适中。此种 技术具有 巨大的市场前景 ， 季栋等人研究了山东晨鸣纸业集 团股份
硫酸盐竹浆黑液流变特性及燃烧法除硅的研究
硫酸盐竹浆黑液流变特性及燃烧法除硅的研究徐永建;章伟鹏;孙浩;张鼎军;田勇【摘要】研究了中高浓硫酸盐竹浆黑液的流变特性以及铝盐燃烧法除硅效果.研究表明,竹浆黑液在0.1～100s-1的剪切速率范围内近似于非牛顿流体,并且随着剪切速率的改变产生剪切-稀化现象.高固形物含量的竹浆黑液在一定的剪切速率范围内符合幂律区特征.在黑液燃烧法除硅中,铝盐除硅剂用量为2.5％(对固形物含量)时,黑液沉淀物中硅含量为20.15％,具有较好的除硅效果.【期刊名称】《中国造纸》【年(卷),期】2016(035)004【总页数】4页(P29-32)【关键词】竹浆黑液;流变特性;燃烧法除硅【作者】徐永建;章伟鹏;孙浩;张鼎军;田勇【作者单位】陕西科技大学轻工与能源学院,陕西省造纸技术及特种纸品开发重点实验室,陕西西安,710021;陕西科技大学轻工与能源学院,陕西省造纸技术及特种纸品开发重点实验室,陕西西安,710021;陕西科技大学轻工与能源学院,陕西省造纸技术及特种纸品开发重点实验室,陕西西安,710021;贵州赤天化纸业有限责任公司,贵州赤水,564700;贵州赤天化纸业有限责任公司,贵州赤水,564700【正文语种】中文【中图分类】X793·黑液除硅·燃烧法碱回收技术是目前回收热能以及治理造纸黑液污染的最佳途径。
碱回收系统是碱法制浆过程中不可或缺的重要组成部分,是降低生产成本和减轻环境污染的关键手段[1-2]。
竹材属于非木材造纸原料,木素含量低,戊糖和硅含量较高,因此,竹浆黑液的黏度大、恒温体积热膨胀系数和燃烧热值比较低,在碱回收系统运行过程中会产生一系列的障碍,从而增加碱回收成本[3]。
从技术角度分析,若要提高竹浆黑液碱回收率,降低生产成本,必须改善两个主要缺点：①降低竹浆黑液黏度,改善流变特性。
研究竹浆黑液的流变性能,为优化竹浆黑液碱回收系统各单元设计提供帮助。
黑液的高黏度是造成碱回收系统故障和回收率较低的主要因素,所以,竹浆黑液降黏技术一直以来都是研究的重点。
麦草浆黑液碱回收除硅工艺试验研究
分 解 转 化为 氧 化 物 和 少 部 分 碳 酸 盐 ， 灼 烧 残 渣 粉 将
碎 ， 溶于水 中， 残渣中的碱可全部溶解于水中 ， 浸 则 而 Ｅ Ｍ—ＳＯ 较 快 地沉 淀 至 溶液 的 底部 ， 而 达到 Ｓ ｉ 从 硅 、 分 离 的 目的． 且 沉 淀 物 与 水 分 层 的 速 度 仅 碱 而
生 成 Ｅ Ｍ－ ＳＯ Ｓ － ｉ 的 水 不 溶 物 质 ． 时 ， 液 中的 碱 同 黑
发 器 结 垢 ， 烧 时 热 值 减小 ， 化 率 降低 等后 果 ， 燃 苛 使
草 浆碱 回收难 度 加 大． 此 ， 为 针对 燃 烧法 碱 回收 技术 的除硅 问题 进 行 了试 验 研究 ． １ 燃 烧法 碱 回收 技 术 燃 烧 法 碱 回收 技 术 由于 开 发 最早 ， 常被 称 作 故 传统 法 碱 回 收技术 ． 技 术 的基 本原 理为 ： 黑 液 中 该 将 有 机 物烧 掉 ， 以达 到 回收 碱 和 热 能 的 目的来 消 除污
一
境 和 经 济效 益 十分 显 著． 而我 国小 型造 纸 厂很 多 ， 且
以草 浆 为主 ， 也是 导 致我 国作为 造 纸大 国 ， 回收 这 碱
情 况 不 尽人 意 的原 因 之一 ．
温 度 下 不 同 时 间进 行 燃 烧 时 ， 和 硅 的 回收 情 况 碱
见 图 １和 图 ２ 从 图 １灼 烧 温 度 看 ， 和 硅 在 ７ ０ ． 碱 ０
１ ｎ左 右 即能 明显 分 辨 ． 硅 后 的 碱溶 液 中基 本 ０ｍｉ 除
全 部 以氢 氧 化 物 的 形 式 存 在 ． 因此 所 得 到 的碱 液 毋
需 苛化 即可 达 到 除硅 和碱 回收一 次 性完 成 的 目的．
电解碱法非木材纤维原料黑液减少有机污染回收副产品
本论文研 究 的结论 是采用 电解法 处理 黑液 ， 使其 在废 液 污 染得 到控制的 同时， 回收其 中的 有效 组分， 并且可适 用于小
型纸 浆 研 究显 示， 可通过 电解法 分离出黑液 中的有机 物 ， 回收 木素 并 降 低 黑液 的有 机 污 染负 荷 。 步 的 光 谱 特 征 表 初
ｒ ｃａｍ ｙ ｐ ｏ ｕ ｔ ｅ ｌｉ ｂ － ｒ ｄ ｃ ｓ
电解碱 法非木材 纤维 原料 黑液 减 少有机污染 回收副产 口口
。 耿秀 娟 夏新兴 编译
关键 词： 电解； 黑液处理； 非木材原料； 有机污染； 副产品
Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ｌｃｒ ｌｓｓ ｂａ ｋｌｑ ｏ ｅ ｔ ｎｔｎ ｎ ｗｏｏ ａ ｍａｅｉｌ； ｒ ａ ｃｐ ｌｕｉｎ； ｙｐ ｏ ｕｃ ｙ ｒ ｓ ｅｅ ｔｏｙ ｉ； ｌｃ ｉｕ ｒｔ ａｍｅ ； ｏ － ｒ ｄｒｗ ｔ ｒａｓ ｏ ｇ ｎｉ ｏ ｌｔｏ ｂ ・ｒ ｄ ｔ
口 Biblioteka 中凰分类号：７ ５ ｘ ｅ
文献标 志码 ： Ｂ
文章编号： ０－ ２￣ ０Ｉ ６ ０ ９－ ４ １ ７ ９ １ ｚ １ １－ ０ ２ ０ ０ （ ）
位ｒ大数纸 黑化品 后碱收中 １ 原 料 和方法 ／ 多造 机学，在回炉燃 回 融无进浓纸中次用 烧 收 的液行缩厂再利。 。熔 在
明， 电解 法分 离木 素不 同于酸 式 沉 淀法 ，电解法 处 理黑 液 时 会在 阳极产 生氢气 ， 法 能分离 出黑 液 中的木 素并 降 低有 机 此 污 染负荷， 因此该 方法具 有更 大的优 势。目前， 全球 能源 和 在 环境 形势下， 清洁 的氢能源 是重要 的替 代能源 之一。本论文表 明 电解 法可作为 纸浆 黑 液的 处理 方法 ， 以实现 污 染控 制和废
碱回收炉黑液燃烧过程的控制现状与展望
黑液具有高粘度、高含固量、高COD等特点，且含有大量的木质素和纤维素等 有机物，具有较高的能源利用潜力。
燃烧过程的基本原理
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黑液的雾化
黑液经雾化器雾化后，形 成细小的液滴，增加与空 气的接触面积，有利于燃 烧。
燃烧反应
雾化后的黑液液滴与空气 混合，在高温下进行燃烧 反应，生成水、二氧化碳 等产物。
控制过程中的主要问题
燃烧稳定性
由于黑液的成分和性质不 稳定，燃烧过程容易波动 ，影响燃烧效率和污染物 排放。
排放控制
碱回收炉黑液燃烧过程会 产生大量的废气和废水， 如何有效控制其排放是亟 待解决的问题。
能耗问题
碱回收炉运行需要消耗大 量的能源，如何降低能耗 是提高经济效益的关键。
控制的难点与挑战
同时，还需要加强与其他领域的合作与交流，共同推动 碱回收炉黑液燃烧过程控制技术的发展。
需要进一步研究和开发高效、环保的燃烧处理技术，以 适应未来环境保护和可持续发展的要求。
未来研究应注重智能化、自动化的控制方法，提高碱回 收炉黑液燃烧过程控制的效率和精度。
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分布式控制系统
采用分布式控制系统可以实现对碱回收炉黑液燃烧过程的集中监控 和远程管理，提高系统的可靠性和安全性。
能量回收技术
采用能量回收技术可以将燃烧过程中的余热和废气中的能量进行回 收利用，提高能源的利用率和减少环境污染。
未来控制策略的设想
1 2 3
全流程优化
将碱回收炉黑液燃烧过程的所有环节进行优化整 合，实现全流程自动化和智能化控制，提高整个 过程的效率和稳定性。
降低生态风险
合理处理和利用废弃物可以降低生态风险，保护生态环境。
造纸行业非木材制浆工艺污染防治可行技术指南
镁盐基废液回收较容易，通常可回收 75%～88%的氧化镁和 65%～70%的二氧化硫，燃烧产生的废 气回收后对外界影响很小。
该技术适用于镁盐基亚硫酸盐法非木材制浆企业。
3.1.7.2 木素产品的制备技术
制浆废液先通过发酵蒸馏分离后，进入蒸发工段进行浓缩，得到纯度较高的木素磺酸盐。根据不同 用途，对木素磺酸盐进行改性，所得产品可以用作减水剂、化学灌浆材料、石油开采助剂等。
3.2 废水污染治理技术
3.2.1 一级处理技术
3.2.1.1 过滤技术
过滤技术是采用一定网目的过滤设施将废水中的细小纤维等 SS 分离出来，实现废水的初级净化。
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该技术通常采用的设施为斜筛。 该技术适用于 SS 浓度较高废水的一级处理，操作简单，投资运行成本低。
3.2.1.2 重力沉降技术
重力沉降技术是借助重力作用，使密度比水大的悬浮物质从废水中沉降下来，从而实现与水分离。 该技术常用的设备为沉淀池。
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工序
备料工段
蒸煮工段
洗涤工段
筛选工段
漂白工段
黑液碱回收工段（烧碱法、 硫酸盐法）
蒸发工段 燃烧工段 苛化工段
制浆废液处理工段(亚硫酸 蒸发工段
盐法)
燃烧工段
废水处理工段
表 1 非木材制浆工艺主要污染物及来源
碱回收绿液除硅及应用的研究
碱回收绿液除硅及应用的研究张小红【摘要】研究了二氧化碳(CO2)法绿液除硅工艺以及除硅后的白泥应用效果.结果表明,将绿液澄清,控制总悬浮物(TSS)为60 mg/L以下,CO2法绿液除硅的优化工艺条件为:CO2气体流量0.5～1 L/min,反应温度70～90℃,pH值控制在9.8 ～10.2,硫酸铝加入量1.5 g/L.在优化工艺条件下,绿液硅含量从CO2处理前的2.98％降至处理后的0.12％,除硅率可达96％.绿液钠含量(总碱)从除硅前的4.70％降至除硅后的4.56％,说明在保证绿液中主要成分钠含量基本不变的情况下,达到了很好的除硅效果.CO2绿液除硅工艺简单,除硅率高,苛化后的白泥基本不含硅,产生的白泥容易洗涤,残碱量低,提高了白泥的品质.除硅后制得的白泥碳酸钙加填纸的施胶性能、强度指标等与商品PCC(沉淀碳酸钙)加填纸很接近,完全可以替代商品PCC用于纸张加填.【期刊名称】《中国造纸》【年(卷),期】2018(037)010【总页数】6页(P33-38)【关键词】CO2法绿液除硅;降低残碱;提高洗涤;白泥碳酸钙产品【作者】张小红【作者单位】珉泰克耐火材料系统(苏州)有限公司,江苏苏州,215126【正文语种】中文【中图分类】TS75碱回收系统是碱法制浆过程中不可或缺的重要组成部分，是降低生产成本和减轻环境污染的关键手段[1]，而硅干扰一直以来是碱回收系统的一个棘手问题。
目前来说，硅主要有2种来源：一是来源于非木材纤维浆原料，大多数非木材纤维含硅量较高，在蒸煮过程中，纤维中部分硅化物以硅酸钠的形式溶解于碱性溶液中。
二是有些制浆(如PAMP)碱回收工艺中会存在2%～3%的硅酸钠稳定剂，黑液燃烧后生成的熔融物溶于水中形成绿液，在绿液中二氧化硅以硅酸钠形式存在。
绿液苛化时，硅酸钠遇氢氧化钙形成的硅酸钙是一种混合在白泥中的胶状絮体，导致白泥洗涤困难，白泥残碱量高，碱流失大。
绿液中硅含量大小直接影响苛化白泥产品碳酸钙的质量和碱回收率。
黑液碱回收技术
碱回收技术(一)1、概述碱回收是一个伴随着近、现代制浆造纸事业发生、发展的生产技术措施，至今也有100多年的历史。
我们知道，在碱法制浆过程中，根据不同的原料,要加入总碱量达10--25%的碱，这些碱在蒸煮过程中，同原料中的木素、半纤维素、纤维素的降解物发生化学作用，并一起溶解在蒸煮液中，形成黑液。
在没有碱回收时，这些黑液都当作废物排放掉了。
后来人们从N.吕布兰制碱的方法中得到启示（吕布兰是法国人，他在1788年发明了第一个工业制纯碱的方法，即碳酸钠法——并在1791年取得专利。
此法包括:用海盐与硫酸反应,生成硫酸钠、再与石灰石和煤一起煅烧而成纯碱），试着采用浓缩黑液、燃烧、苛化的方法，逐步发展成从碱法制浆的废液中回收碱的技术。
德国人达尔（ C.F.Dahl）将硫酸钠（芒硝）加入到回收炉中，硫酸盐就在炉内被还原成硫化物，硫化物进入药液系统。
达尔随后发现，蒸煮液中的硫化物大大地加速了脱木质素作用，并生产出了强韧的纸浆，他在1884年获得了发明专利权。
1885年，新制浆方法在瑞典首次获得了商业应用，其卓越的强度性能获得公认，这种新生产的纸张被形象地称为牛皮纸（Kraft papers）。
此后，许多用烧碱法制浆的厂家都纷纷改为硫酸盐法。
硫酸盐法制浆投产后﹐碱回收技术引起了人们的关注。
开始，只是简单的燃烧炉、回转炉，单纯的回收黑液里的碱。
1927年﹐美国人瓦格纳设计并建成了第一台比较完整的喷雾式碱回收炉，使之发展成碱回收工程，不仅回收碱，还回收黑液里的热能。
1934年，大型汤姆逊（Momlinson）炉在美国问世，它成为现代碱回收炉的基本炉型，奠定了现代碱回收工程的基础。
目前，世界上有成百上千套碱回收炉在运行，其中规模最大的已经达到日处理黑液固形物5500吨，日回收碱几千吨。
我们国家由于工业基础薄弱，五十年代才有碱回收装置出现。
先是在前苏联援建的佳木斯造纸厂安装了回转式燃烧炉。
继后在几个大的纸厂照搬了佳木斯的碱回收炉的模式，安装了几套碱回收炉。
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非木材自苛化碱回收及黑液燃烧法除硅机理的研究
非木材自苛化碱回收及黑液燃烧法除硅机理的研究
自苛化碱回收技术是一种能够有效减少浆厂黑液中钠丢失、提高碱回收率的新型技术。
然而，在非木材纤维素原料的制浆过程中，硅元素的存在经常会导致黑液中钠的流失，给碱回收过程带来一定的困难。
因此，研究非木材自苛化碱回收及黑液燃烧法除硅机理，对于提高非木材浆厂的碱回收率和降低成本具有重要意义。
首先，我们需要了解非木材纤维素原料的特点。
与木材不同，非木材纤维素原料中的硅含量较高，经过制浆过程后会以不溶性硅酸盐的形式存在于黑液中，同时伴随着大量的钠的流失。
为了解决这一问题，目前研究比较广泛的方法是采用黑液燃烧法除硅。
黑液燃烧法除硅是一种将黑液中的硅酸盐高温燃烧分解的方法。
当黑液中的硅酸盐遇热时，硅酸盐会分解为SiO2，并
伴随着CO和CO2的生成。
通过高温燃烧的方法，将硅酸盐转
化为无机硅气体，从而实现对黑液中硅酸盐的去除。
同时，在燃烧过程中，黑液中含有的钠会与燃烧产物中产生的碳酸钠反应生成碳酸氢钠，进而通过冷却凝结的方式获得钠化合物的固体产物。
这种方法不仅可以去除黑液中的硅元素，还可以将废弃物转化为有价值的产物。
自苛化碱回收是一种常见的黑液碱回收技术，利用自苛化方式将黑液中的碱回收至西纳斯型硫酸盐，并通过高温和压力将西纳斯型硫酸盐中的硫酸钠释放出来，从而实现对钠的回收。
然而，在非木材纤维素原料的制浆过程中，由于硅元素的存在，黑液的碱回收效率较低。
通过黑液燃烧法除硅，可以有效去除
黑液中的硅元素，提高黑液中的碱回收率。
除硅机理主要通过以下几个方面来解释。
首先，黑液燃烧法除硅使得硅酸盐在高温下分解为SiO2，由于高温下硅酸盐的热稳定性较差，因此很容易被分解为SiO2。
其次，在燃烧过程中，黑液中的SiO2及其分解产物会在炉内的高温区域与炉壁接触，形成硅酸钠，然后再通过冷却、凝结等过程得到硅酸钠化合物的固体产物。
最后，通过高温燃烧还可以实现黑液中碱盐的回收，获得有价值的产物。
综上所述，非木材自苛化碱回收及黑液燃烧法除硅机理的研究对于提高非木材浆厂的碱回收率和降低生产成本有着重要意义。
通过研究黑液燃烧法除硅机理，可以有效地去除黑液中的硅元素，并将废弃物转化为有价值的产物。
这将为非木材纤维素原料的制浆过程提供技术支持，进一步推动该行业的发展与创新
综合非木材自苛化碱回收和黑液燃烧法除硅的机理研究可以提高非木材浆厂的碱回收率，降低生产成本，并将废弃物转化为有价值的产物。
这对于非木材纤维素原料的制浆过程具有重要意义，为该行业的发展与创新提供了技术支持。
进一步的研究和应用将有助于实现对资源的更有效利用，促进可持续发展。