中國粉體網訊 白泥是制漿造紙企業在堿回收過程中產生的固體廢查，白泥的主要成分是CaCO3，含量達80-90%；每生產一噸紙或一噸漿，平均要產生0.8~1噸左右的白泥。堿回收，是指從堿法制漿蒸煮廢液中回收蒸煮所用的化學藥品的工藝過程。堿回收主要由，蒸發、燃燒、綠液苛化三個過程組成，雖然堿回收苛化過程包括非常簡單的化學反應，但卻在各處理步驟中使用了各種固液分離設備。在制漿造紙廠，堿回收過程中產生的苛化白泥，國內外的大型制漿廠一般采用石灰窯煅燒法，使白泥再生成生石灰，循環使用。
白泥再利用制備輕質碳酸鈣，關鍵在于白泥的成分。
1堿回收白泥的產生和成分
制漿黑液經提取、蒸發濃縮，在堿回收爐燃燒后得到的熔融物，溶于水后形成綠液，其主要成分為碳酸鈉。綠液經過濾后加入石灰苛化，使碳酸鈉轉化為氫氧化鈉，同時得到的沉淀物為白泥，化學反應見方程式(1)。
白泥的成分以碳酸鈣為主，此外還含有氫氧化鈣、硅酸鈣和殘余的氫氧化鈉，以及鋁、鐵氧化物及塵埃等雜質(見表1)。
表1 堿回收白泥主要成分
壓力式苛化成套設備白泥回收應用工藝。
2 生產工藝
2.1設計參數
該項目的主要設計參數為：白液處理能力3200m3/d,設計產能為35000 m3/d,懸浮物含量≤30mg/L；
白泥干度≥70%，白泥殘堿≤0.3% (以Na20計)；綠泥干度≥50%。
2.2工藝流程
根據制漿規模和環保要求，結合目前國內外最為先進的苛化技術和裝備，經過全方位論證，確定了切實可行的最優化方案，其工藝流程見圖1。
圖1工藝流程圖
苛化系統主要包括綠液過濾和綠泥洗滌濃縮、消化和苛化、白液過濾和白泥洗滌等單元。
圖2常規堿回收苛化工段的主要技術指標
2.2.1綠液過濾和綠泥洗滌濃縮
該單元由4臺綠液澄清器和兩段式綠泥洗滌和過濾設備組成，首先用綠泥洗滌器洗滌，對洗后綠泥再分別用1臺鼓式預掛過濾機和2臺板框壓濾機進行過濾濃縮，其中預掛過濾機濃縮的綠泥干度≥45%，用板框壓濾機濃縮的綠泥干度≥55%，可根據綠泥濃縮效果和運行效率進行靈活的選擇應用，以確保混合后的綠泥干度≥50%。
圖3澄清器結構圖
圖4白液精細過濾機
2.2.2消化和苛化
澄清后綠液在消化前先通過一個冷卻器冷卻至適宜的溫度(約85C左右)，然后再進入消化提渣機，化后的乳液流人兩臺串聯的苛化器和兼有苛化功能的液位緩沖槽，全程經過約180~210min完成苛化反應。該單元由4臺綠液冷卻器、4臺消化提渣機和8臺苛化器+2臺苛化液位緩沖槽組成，各設備間通過旁通管路可據情靈活切換。
圖5綠液真空冷卻器結構
圖6石灰消化提渣機
2.2.3白液過濾和白泥洗滌
用泵將苛化乳液送至白液壓力盤式過濾機，并用熱水置換洗滌白泥，過濾后的白液用白液泵送至白液貯存槽。同時，為防止白液壓力盤式過濾機的故障維修或酸洗換網等操作，在系統中配置了一臺白液澄清貯存槽和與之串聯的白液壓力過濾器，以確保系統的白液澄清度。從白液壓力盤式過濾機來的白泥經過白泥攪拌槽稀釋后，由密度計控制白泥濃度在30%~35% ，然后用白泥泵送入白泥貯存槽貯存，繼而再用白泥泵輸送并通過密度自動化控制系統在線稀釋調濃至20%~25%進入白泥盤式過濾機濃縮洗滌白泥，白泥最終干度≥70%，白泥中的殘堿<0.3%，用皮帶輸送機送至石灰窯。
圖7白液壓力盤式過濾機
圖8白泥盤式過濾機
該單元配置了4臺白液盤式壓力過濾機，2臺白液澄清器和4臺白液精細過濾器，以及4臺白泥盤式過濾機及白泥槽、白液槽和真空泵等配套輔助設備，并留有4臺白泥二段洗滌的盤式過濾機及其配套白泥槽的增建空間。
3 苛化白泥生產填料碳酸鈣的關鍵問題
利用苛化白泥生產填料碳酸鈣時，以目前的分離、提純設備白度和殘堿含量的控制均沒有問題，主要難點有以下幾方面。
（1）由于白泥顆粒結構不均和絮狀結構等問題使過篩水平低于10%，因此成品率不高。
（2）白泥中硅含量較高，導致紙機施膠劑用量增加。
（3）白泥中存在黑灰等問題。
4 生產優化和調整策略
4.1白泥粒徑控制
粒徑是造紙填料的重要性能指標，其大小常用平均粒徑或中位粒徑(D50) 表示；粒度分布的離散度=(D90-D10)/D50，離散度越小表示粒度分布范圍越窄，過大和過小的顆粒數越小，粒徑越集中。白泥粒徑的離散度一般在13%~15%，其性能也較均一和穩定。另外，比表面積也是造紙填料的一項重要指標，若填料含有較多細小組分，則其具有更大的比表面積，從而給紙機運行、紙張質量、填料留著等帶來諸多問題。為保證白泥輕鈣的質量，在生產過程中，對白泥粒徑及比表面積等指標的控制主要做了以下調整。
首先，控制生石灰的質量，氧化鈣含量要求≥90%，并控制過燒灰含量;其次，在保證堿回收正常運行的前提下，主要消化溫度控制在94~98C、消化時間(70±5)min、控制苛化后乳液的過量灰含量在3.0%~4.0%之間，以便控制苛化反應效果和苛化乳液的過濾性能;通過對生產工藝的調整，白泥平均粒徑增大，中位粒徑(D50)為6.5μm。
4.2白泥除硅
白泥中硅含量較高，生產的紙張施膠度較差，施膠劑的用量偏高，最終使生產的填料碳酸鈣用量較低。為攻克這一課題，首先可從堿回收苛化工段入手，在燃燒后的白液中加入絮凝劑，使綠液的硅氧化物和其他金屬雜質絮凝，然后利用過濾機和高效澄清器(見圖3)將絮凝物過濾分離，控制綠液懸浮物含量≤20mg/L。這樣不但減少了白泥中硅化合物含量，同時白泥中的黑色細小塵埃也得到了控制。通過苛化工段的調整，苛化白泥硅氧化物的含量降低40%左右(見表2)，效果非常明顯。
表2白泥中硅氧化物含量（降幅單位%）
通過調整后成品碳酸鈣中硅氧化物含量≤1%（見表3），除硅效果明顯，也避免了對紙張施膠的影響，填料碳酸鈣恢復到正常使用量。
表3 加工過程中硅氧化物含量變化
4.3白泥殘堿的控制
在白泥項目開機時，控制白泥殘堿和保證洗滌效果是白泥輕鈣項目的最基本指標。但在實際生產中，仍發現白泥濾液濁度和殘堿較高，從而給紙機的濕部系統和紙張質量帶來不利影響。針對該問題，優化CD過濾機(Caustic Disk filter)洗滌工藝，增加多圓盤過濾機、板框擠壓機和白泥澄清器等白泥洗滌設備，對白泥再進一步洗滌。經苛化生產工藝優化，成品填料碳酸鈣的殘堿含量（見表4）低于0.1%，pH值≤8.5，電導率≤2.0 mS/cm，避免了白泥輕鈣攜帶的可溶性雜質。
表4 白泥殘堿含量
表5苛化系統運行數據
結語
堿回收苛化白泥中氧化硅含量較高，對白泥的洗滌和回收再利用造成困難，加之一些列原因，發展舉步維艱，經歷幾代工藝革新才初步具備工業化生產規模。如今，在苛化生產過程中，通過控制生石灰質量、調整消化反應溫度和反應時間，可以穩定生產白泥的顆粒粒徑，保持白泥的粒徑均勻。再通過對白泥的進一步洗滌、碳化和研磨等工藝，可以有效地控制生產填料碳酸鈣的pH值、中位粒徑(D50)和硅氧化物含量等指標，達到造紙填料的要求，是堿回收苛化白泥再利用的可行之法。
參考來源：
馬煥星，等：壓力式苛化成套設備的開發與應用，汶瑞機械(山東)有限公司
曹衍軍，等：堿回收白泥生產輕鈣產品及使用實踐，山東太陽紙業股份有限公司
張輝，等：堿回收壓力式苛化的技術及裝備，南京林業大學
李望南，等：堿法草漿白泥精制碳酸鈣作造紙填料，岳陽紙業集團公司
(中國粉體網編輯整理/昧光)
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