白泥回收方法淺析
白泥是制漿造紙企業在回收堿過程中產生的固體廢渣,白泥的主要成分是CaCO3,含量達80-90%,每生產一噸紙或漿,平均要產生0.8-1噸左右的白泥。白泥中含有S2–、SO42–、SO32–、Na+、OH-等離子,同時也含有SiO2等雜質,白泥呈堿性,PH值在9-12之間,有較強的腐蝕性。
目前白泥的回收利用主要有兩種途徑:
1. 將白泥轉化成石灰供堿回收繼續使用:
該方法利用CaCO3與CaO存在的等量互換性,來實現白泥資源的再生利用,即:CaCO3=CaO+CO2 CaO+H2O+CO2= CaCO3+H2O ,白泥利用率最高可達95%以上。目前該方法主要以回轉石灰窯為代表,以重油、天然氣、煤氣等為燃料來實現白泥資源的循環利用。該方法技術成熟,回收量大,回收率高,自動化程度也高。
我國早在上世紀七、八十年代便開始引進國外的回轉石灰窯技術及設備回收利用白泥資源。
幾十年來回轉石灰窯技術的推廣卻舉步維艱,到目前為止能正常開機使用的都寥寥無幾,高昂的回收成本令眾多廠家望窯生畏!
回轉石灰窯一般采用以重油、天燃氣、煤氣等為燃料,由于重油資源來源廣泛,一般多以重油為主。每噸石灰約消耗重油0.16-0.20噸,目前重油市場價在3600元/噸左右,回轉窯石灰生產成本在650-750元/噸之間,而以石灰石為原料的普通石灰,市場價僅在260-300元/噸!因而絕大多數廠家都放棄回收和利用,轉而采用最簡單、最直接的辦法——填埋來處理白泥。
白泥的填埋不僅浪費了大量的石灰石資源,同時白泥中的雜質會隨著雨水的沖刷滲入地下水,造成地下水無法飲用和灌溉,土地無法耕種,給周圍的土壤及地下水造成嚴重的二次污染。
2. 白泥的資源化利用。
白泥經研磨、干燥(自用部分無需干燥)生產輕質碳酸鈣作為造紙填料使用。該方法主要適用于以草類、竹類纖維為原料生產抵擋文化用紙的企業。
精制碳酸鈣技術的興起無疑在某種程度上緩解了白泥的污染問題,尤其是在我國這樣以草類纖維為主的國家。隨著環保要求的不斷提高,該技術近十幾年來受到許多生產抵擋文化用紙企業的青睞。
然而,諸多的弊端、致命缺陷,決定了該技術無法在全國范圍內獲得大面積推廣。
其一、白度問題。
由于白泥中大量雜質的存在(尤其是燃燒不完全的碳原子的存在),影響了白泥白度的提升,不穩定的燃燒狀態又使得輕質碳酸鈣的白度同樣處于不穩定之中。白度的不均一嚴重影響到輕質碳酸鈣的使用和銷售。
此法制成的輕質碳酸鈣的白度,一般在80-85之間,有時更低,提升的空間不大,只能用于低檔文化紙以及低擋涂料的加填,適用范圍不廣。
其二、填料留著率低
由于白泥屬沉淀碳酸鈣,粒度較細,加上白泥中雜質(親水基團)的存在,造成碳酸鈣顆粒在紙漿中難于沉降,在紙頁中的留著率很低,大量的碳酸鈣顆粒隨白水流失,給白水回收造成極大壓力。
其三、使用量受到限制
眾所周知,普通文化用紙填料加入量一般在20-30%左右,也就是說每生產一噸成品紙,填料用量在200-300公斤左右,而白泥完全回收制成輕質碳酸鈣的產量在600-800公斤(絕干)/噸紙,利用率僅為1/3左右。
超低的白度又使得輕質碳酸鈣的外銷遇到極大阻力。白泥回收利用率的不高、生產銷售的滯后沒有讓本想借助輕質碳酸鈣項目來擺脫困境的企業得到一時片刻的消停,繼續的推廣和使用也就不言而喻。
探索一種行之有效的白泥回收方法勢在必然,石灰法必不可缺。
專利技術【專利號:ZL 2007 1 0035089.5】,專利名稱:白泥回收方法及用于該方法的隧道式煅燒窯,簡稱:“隧道窯白泥回收”。該技術克服了白泥粘結性差的缺陷,采用特殊方法成型。以原煤為燃料替代重油,大大降低了石灰的生產成本,同時也秉承了回轉石灰窯雜質含量低、質量穩定的優點。該技術于2009年10月在湖南省懷化市洪江區投入大規模試生產獲得成功。
與其他以煤為燃料的白泥回收方法相比,隧道窯白泥回收技術具有:
1.具有自干燥能力,熱利用率高,生產成本低廉
利用廢煙氣干燥白泥,噸灰耗煤200-260公斤左右,可實現全天候24小時連續生產,生產成本僅為回轉石灰窯的30-40%。
2.單窯產量高:
單窯石灰生產量一般在50-200噸之間,適合大中型制漿造紙企業使用。
3. 白泥回收利用率高
隧道窯白泥回收技術白泥回收利用率可高達80-90%,幾乎與回轉石灰窯相當。
4. 產品質量穩定:
隧道窯白泥回收技術采用溫度在線檢測,成品質量穩定,一般氧化鈣含量均能達到80-90%。
5. 環境污染小
隧道窯白泥回收技術采用逆流供熱方式,能充分利用白泥的自身特性(NaOH對SO2的吸附作用),對排出的煙氣具有脫硫的功效。煙氣的集中排放又使得脫硫除塵成為可能,一般情況下隧道窯法回收白泥均能實現煙氣的達標排放。
與回轉石灰窯一樣,白泥中的二氧化硅對隧道窯白泥回收后續的化學反應有著較大的影響。在有Mg2+存在的情況下,SiO2易與氧化鈣、氧化鐵、氧化鋁等反應生成一種復雜的聚合物,造成有效氧化鈣含量降低,俗稱“硅障礙”。
解決硅障礙的辦法很多,如原料除硅、半濃黑液除硅、綠液除硅等,不同的原料應選用不同的除硅方法,我國在草漿的除硅方面早有研究,但大范圍使用卻很少。隧道窯白泥回收技術在草漿廠的應用則要依賴于草漿除硅技術的研究和大范圍使用。
不論是木漿還是草漿,控制白泥中氧化鎂含量都顯得尤為重要。氧化鎂的存在不僅會造成過濾機過濾困難,在高溫狀態下,鎂離子還會加速氧化鈣、氧化鐵、氧化鋁、二氧化硅等聚合物的生成。
控制白泥中氧化鎂含量可通過淘汰部分白泥(回轉石灰窯5-10%,隧道窯10-20%)并補充相應低鎂石灰的方法來解決。
該技術既可以最大限度地回收利用白泥,減少天然石灰石資源的開采,同時也大大減輕了白泥對土壤和地下水資源的污染,低廉的回收成本更會讓社會所接受,在制漿造紙行業具有廣泛的推廣使用價值。

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