白泥回收方法浅析
白泥是制浆造纸企业在回收碱过程中产生的固体废渣,白泥的主要成分是CaCO3,含量达80-90%,每生产一吨纸或浆,平均要产生0.8-1吨左右的白泥。白泥中含有S2–、SO42–、SO32–、Na+、OH-等离子,同时也含有SiO2等杂质,白泥呈碱性,PH值在9-12之间,有较强的腐蚀性。
目前白泥的回收利用主要有两种途径:
1. 将白泥转化成石灰供碱回收继续使用:
该方法利用CaCO3与CaO存在的等量互换性,来实现白泥资源的再生利用,即:CaCO3=CaO+CO2 CaO+H2O+CO2= CaCO3+H2O ,白泥利用率最高可达95%以上。目前该方法主要以回转石灰窑为代表,以重油、天然气、煤气等为燃料来实现白泥资源的循环利用。该方法技术成熟,回收量大,回收率高,自动化程度也高。
我国早在上世纪七、八十年代便开始引进国外的回转石灰窑技术及设备回收利用白泥资源。
几十年来回转石灰窑技术的推广却举步维艰,到目前为止能正常开机使用的都寥寥无几,高昂的回收成本令众多厂家望窑生畏!
回转石灰窑一般采用以重油、天燃气、煤气等为燃料,由于重油资源来源广泛,一般多以重油为主。每吨石灰约消耗重油0.16-0.20吨,目前重油市场价在3600元/吨左右,回转窑石灰生产成本在650-750元/吨之间,而以石灰石为原料的普通石灰,市场价仅在260-300元/吨!因而绝大多数厂家都放弃回收和利用,转而采用最简单、最直接的办法——填埋来处理白泥。
白泥的填埋不仅浪费了大量的石灰石资源,同时白泥中的杂质会随着雨水的冲刷渗入地下水,造成地下水无法饮用和灌溉,土地无法耕种,给周围的土壤及地下水造成严重的二次污染。
2. 白泥的资源化利用。
白泥经研磨、干燥(自用部分无需干燥)生产轻质碳酸钙作为造纸填料使用。该方法主要适用于以草类、竹类纤维为原料生产抵挡文化用纸的企业。
精制碳酸钙技术的兴起无疑在某种程度上缓解了白泥的污染问题,尤其是在我国这样以草类纤维为主的国家。随着环保要求的不断提高,该技术近十几年来受到许多生产抵挡文化用纸企业的青睐。
然而,诸多的弊端、致命缺陷,决定了该技术无法在全国范围内获得大面积推广。
其一、白度问题。
由于白泥中大量杂质的存在(尤其是燃烧不完全的碳原子的存在),影响了白泥白度的提升,不稳定的燃烧状态又使得轻质碳酸钙的白度同样处于不稳定之中。白度的不均一严重影响到轻质碳酸钙的使用和销售。
此法制成的轻质碳酸钙的白度,一般在80-85之间,有时更低,提升的空间不大,只能用于低档文化纸以及低挡涂料的加填,适用范围不广。
其二、填料留着率低
由于白泥属沉淀碳酸钙,粒度较细,加上白泥中杂质(亲水基团)的存在,造成碳酸钙颗粒在纸浆中难于沉降,在纸页中的留着率很低,大量的碳酸钙颗粒随白水流失,给白水回收造成极大压力。
其三、使用量受到限制
众所周知,普通文化用纸填料加入量一般在20-30%左右,也就是说每生产一吨成品纸,填料用量在200-300公斤左右,而白泥完全回收制成轻质碳酸钙的产量在600-800公斤(绝干)/吨纸,利用率仅为1/3左右。
超低的白度又使得轻质碳酸钙的外销遇到极大阻力。白泥回收利用率的不高、生产销售的滞后没有让本想借助轻质碳酸钙项目来摆脱困境的企业得到一时片刻的消停,继续的推广和使用也就不言而喻。
探索一种行之有效的白泥回收方法势在必然,石灰法必不可缺。
专利技术【专利号:ZL 2007 1 0035089.5】,专利名称:白泥回收方法及用于该方法的隧道式煅烧窑,简称:“隧道窑白泥回收”。该技术克服了白泥粘结性差的缺陷,采用特殊方法成型。以原煤为燃料替代重油,大大降低了石灰的生产成本,同时也秉承了回转石灰窑杂质含量低、质量稳定的优点。该技术于2009年10月在湖南省怀化市洪江区投入大规模试生产获得成功。
与其他以煤为燃料的白泥回收方法相比,隧道窑白泥回收技术具有:
1.具有自干燥能力,热利用率高,生产成本低廉
利用废烟气干燥白泥,吨灰耗煤200-260公斤左右,可实现全天候24小时连续生产,生产成本仅为回转石灰窑的30-40%。
2.单窑产量高:
单窑石灰生产量一般在50-200吨之间,适合大中型制浆造纸企业使用。
3. 白泥回收利用率高
隧道窑白泥回收技术白泥回收利用率可高达80-90%,几乎与回转石灰窑相当。
4. 产品质量稳定:
隧道窑白泥回收技术采用温度在线检测,成品质量稳定,一般氧化钙含量均能达到80-90%。
5. 环境污染小
隧道窑白泥回收技术采用逆流供热方式,能充分利用白泥的自身特性(NaOH对SO2的吸附作用),对排出的烟气具有脱硫的功效。烟气的集中排放又使得脱硫除尘成为可能,一般情况下隧道窑法回收白泥均能实现烟气的达标排放。
与回转石灰窑一样,白泥中的二氧化硅对隧道窑白泥回收后续的化学反应有着较大的影响。在有Mg2+存在的情况下,SiO2易与氧化钙、氧化铁、氧化铝等反应生成一种复杂的聚合物,造成有效氧化钙含量降低,俗称“硅障碍”。
解决硅障碍的办法很多,如原料除硅、半浓黑液除硅、绿液除硅等,不同的原料应选用不同的除硅方法,我国在草浆的除硅方面早有研究,但大范围使用却很少。隧道窑白泥回收技术在草浆厂的应用则要依赖于草浆除硅技术的研究和大范围使用。
不论是木浆还是草浆,控制白泥中氧化镁含量都显得尤为重要。氧化镁的存在不仅会造成过滤机过滤困难,在高温状态下,镁离子还会加速氧化钙、氧化铁、氧化铝、二氧化硅等聚合物的生成。
控制白泥中氧化镁含量可通过淘汰部分白泥(回转石灰窑5-10%,隧道窑10-20%)并补充相应低镁石灰的方法来解决。
该技术既可以最大限度地回收利用白泥,减少天然石灰石资源的开采,同时也大大减轻了白泥对土壤和地下水资源的污染,低廉的回收成本更会让社会所接受,在制浆造纸行业具有广泛的推广使用价值。
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