專利名稱：通過預消化的石灰苛化產(chǎn)物的亮度改進的制作方法
通過預消化的石灰苛化產(chǎn)物的亮度改進
發(fā)明背景技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明大體上涉及獲得顆粒狀碳酸鈣的方法，尤其是涉及獲得具有粒度均勻性的顆粒狀碳酸鈣的方法，由此當所述顆粒在硫酸鹽法紙漿廠的苛化工藝中形成時，使顆粒從它們懸浮于其中的液體中分離所需的時間減到最少以及回收的液體量最大化，用于洗滌的水造成最低限度的稀釋。這種粒度的均勻性還傾向于改進所述顆粒狀碳酸鈣的亮度和色澤。
背景技術(shù)：
從木材中提取纖維素紙漿的硫酸鹽法工藝(也稱為硫酸鹽法制漿工藝)在世界各地應(yīng)用。在許多工廠中，該工藝在包括回收廢化學品的連續(xù)、封閉的循環(huán)中完成。硫酸鹽法制漿中存在三步(3)主要操作，并且它們?nèi)鐖D1所示。
a.制漿，其中在被稱為白液的化學溶液中蒸煮木屑，所述化學溶液主要由苛性鈉 (NaOH)和硫化鈉(Na2S)組成。
b.黑液蒸發(fā)及燃燒，其中首先將水從廢蒸煮液中除去，然后燃燒以產(chǎn)生能量和回收不可燃的無機化學品。所述化學品在熔融狀態(tài)下回收，稱為熔融物，和將所述化學品溶于在工藝的另一部分產(chǎn)生的稱為稀洗滌液的稀釋水溶液中。溶解的熔融物稱為綠液。綠液中的主要物質(zhì)為碳酸鈉(Na2CO3)、硫化鈉(Na2S)和氫氧化鈉(NaOH)。綠液的特征顏色主要歸因于存在不溶的有機和無機硫化物，所述硫化物為含有化學還原態(tài)硫的化合物。
c.苛化(有時稱為再苛化)是將綠液與石灰(CaO)結(jié)合或用石灰(CaO)苛化的過程。苛化使白液連同稱為石灰渣的顆粒狀碳酸鈣再生。將所述石灰渣排放到填埋場，或者送至泥窯以在此將其煅燒來再生用于苛化的石灰。
苛化反應(yīng)可以記為
CaCHH2O — Ca(OH)2(I)
Ca (OH) 2+Na2C03 — 2Na0H+CaC03 (2)
要注意，在方程式(2)中，將鈉用鈣置換。這在圖1中觀察到，其中描述的兩個工藝循環(huán)被標記為鈉循環(huán)和鈣循環(huán)，所述循環(huán)交會于苛化步驟。當鈉和鈣盡可能完全地包含在各自的循環(huán)中，每種元素(Na或Ca)盡可能少地置換到相對的循環(huán)中時，出現(xiàn)最大的化學效率和最小的材料損失。還要注意，紙漿蒸煮工藝必需的硫化鈉(Na2S)并沒有參與到苛化反應(yīng)中，而只是在苛化反應(yīng)進行時從綠液轉(zhuǎn)移至白液。
在常規(guī)的硫酸鹽法制漿中，苛化通過將干氧化鈣粉末物流連續(xù)進料至消化器，并同時和連續(xù)地將綠液物流進料至其中來完成。在這樣的條件下，在將反應(yīng)混合物進料至一系列苛化罐中時，反應(yīng)I和2于消化容器中開始，并持續(xù)數(shù)小時快速連續(xù)地發(fā)生。在苛化罐中的停留時間由流速確定，并設(shè)定為當混合物離開系列中的最后一個罐時反應(yīng)基本完成。 典型地使用重力流動進料的多重攪拌罐，并且這保 證整個過程中反應(yīng)物的良好攪拌。通過經(jīng)由單步添加進行反應(yīng)I和2，形成大的、高度聚結(jié)的顆粒，該顆粒容易從共同產(chǎn)生的白液中分離。
令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，通過將由方程式I和2定義的反應(yīng)在單獨的步驟中進行，實現(xiàn)了石灰渣顆粒的改進的粒度均勻性。聚結(jié)程度也相應(yīng)地降低，同時將石灰渣從白液中分離依然容易。更令人驚訝的是，盡管在本發(fā)明的工藝中，石灰渣顆粒的平均粒度可能降低(即所述顆粒平均變得更小)，但是改進的顆粒均勻性和降低的聚結(jié)導致所述顆粒從白液中分離的速率增加。隨同這些益處一起，石灰渣顆粒的亮度和色澤也得到改進。
因此本發(fā)明的方法產(chǎn)生亮度更高、更均勻的材料，該材料更適于其中典型地使用白色礦物的應(yīng)用。例如當在需要碾磨的應(yīng)用中使用碾磨來減小顆粒粒度時，均勻性更好的顆粒需要的能量更少。
圖2中描述了不使用泥窯的硫酸鹽苛化方法。在圖2中，將購買并存儲在儲存槽中的石灰(CaO)進料至消化器，在所述消化器中將其與化學計量過量的經(jīng)過濾的綠液合并。 將來自消化器的混合物繼續(xù)進料至一系列通過重力溢流填充的苛化罐。這些罐為石灰與綠液之間的反應(yīng)提供了足夠的停留時間，使反應(yīng)盡可能接近完成。
將來自苛化罐的漿料進料至過濾器，在所述過濾器中將白液和石灰渣分離。過濾所需時間和分離效率主要由石灰渣顆粒的粒度和粒度分布來確定。通常令人滿意的是，顆粒具有足夠大的粒度以給予從白液中快速和基本上完全的分離。
從白液中分離后，將濃縮的石灰渣進料至洗渣過濾器，在所述洗渣過濾器中將其用水洗滌以除去存留在濾餅中的白液。再一次地，通常令人滿意的是，顆粒足夠大和分布在窄的粒度范圍內(nèi)，使得將洗滌所消耗的水量減到最少。將在該步驟期間回收的稀釋的白液或者稀洗滌液返回至黑液回收蒸煮器，在其中將其用于溶解熔融物以形成綠液。
經(jīng)洗滌的石灰渣可以如下處理使氣化的二氧化碳(CO2)物流通過石灰渣以將任何殘留的氫氧化鈉(NaOH)轉(zhuǎn)化為碳酸鈉/碳酸氫鈉(Na2C03/NaHC03)，因此將所述渣的pH 足夠低以安全地排放到填埋場。
圖1和2用來闡釋幾個操作上的問題，所述問題可以降低回收過程的整體效率或者在填埋場中或在泥窯中煅燒時產(chǎn)生石灰渣處置方面的問題。
首先，當苛化后將石灰渣從白液中分離時，可能發(fā)生鈉化合物的不完全分離。由于任何損失的鈉都必須置換，鈉循環(huán)的鈉原料損失意味著成本。圖1顯示了經(jīng)常將補充化學品添加至黑液回收蒸煮器，它們在其中變成熔融物的一部分。
還有，留在石灰渣中的鈉物質(zhì)必須經(jīng)由洗滌從所述渣中除去或者留在所述渣中。 通常運行使用泥窯的硫酸鹽法工藝，以在窯進料中獲得某種期望的鈉水平，因為這有助于比細粉末更有效地煅燒的球狀聚集體的形成。然而，所述渣中過多的鈉導致形成減緩或停止通過窯的物質(zhì)輸送的窯結(jié)圈物。當窯結(jié)圈物出現(xiàn)時，必須將它們除去，這需要停車并將窯冷卻，并且意味著顯著的操作上的低效率。因此，所述渣中不期望的高鈉水平必須通過洗滌來降低，所述洗滌可以導致經(jīng)濟上和環(huán)境上都不佳的高的水消耗。
還有，在苛化反應(yīng)期間化學沉淀的石灰渣非常適于留存和夾帶所謂的非過程元素 (NPEs)，其典型地為元素，諸如鐵(Fe)、鎂(Mg)、錳(Mn)等的金屬硫化物。在使用泥窯的硫酸鹽法工藝中，NPEs可以產(chǎn)生于系統(tǒng)中，必須定期通過排放石灰渣將其從系統(tǒng)清除，以保持工藝效率。這種清除導致比別 的方式所需的增加的排放的石灰渣的量，并且意味著經(jīng)濟上的損失。
還有，由于硫化物的存在，石灰渣的顏色典型地為淺灰到深灰。在未使用泥窯的硫酸鹽法工藝中，由硫化物造成的深色石灰渣可以導致在通常適于使用常規(guī)碳酸鈣顆粒的應(yīng)用中利用石灰渣的能力降低。這樣的應(yīng)用包括紙、涂料、塑料、農(nóng)業(yè)和其它用途。此外，通常必須將意欲用于這些應(yīng)用的石灰渣碾磨至目標粒度和/或比表面積，這需要能量。因此，令人滿意的是，使石灰渣顆粒以聚集體形成，這有助于過濾，但所述聚集體容易破碎。
因此本發(fā)明的目的在于，通過控制硫酸鹽漿廠中進行苛化工藝的條件來控制石灰渣的粒度、粒度分布和比表面積，改進白液從石灰渣中的分離。
本發(fā)明的另一個目的在于，使白液中鈉物質(zhì)的回收最優(yōu)化，同時將洗滌所需的水量減到最少。
本發(fā)明的另一個目的在于，使從苛化反應(yīng)產(chǎn)生的石灰渣的白度和亮度最大化。
本發(fā)明的另一個目的在于，使石灰渣的形態(tài)最優(yōu)化，從而能夠?qū)⑵涓菀椎啬肽ブ疗谕淖罱K粒度，因而需要更少的碾磨能量。
本發(fā)明的另一個目的在于，降低使用泥窯的硫酸鹽法工藝中的泥窯操作所消耗的能量。當源自本發(fā)明的石灰渣呈現(xiàn)改進的色澤和亮度和/或形狀，以及更大部分的石灰渣可以在典型地使用顏料的應(yīng)用中被用作顏料時，通過減少必須進料至所述窯中的渣的體積實現(xiàn)了該目的。


圖1為制漿、黑液蒸發(fā)和苛化工藝的圖示。
圖2為在不使用泥 窯的工廠中硫酸鹽法苛化工藝的圖示。
圖3為根據(jù)本發(fā)明的第一種實施方案的綠液的硫酸鹽法苛化的圖示。
圖4為根據(jù)本發(fā)明的第二種實施方案的綠液的硫酸鹽法苛化的圖示。
圖5為根據(jù)本發(fā)明的第三種實施方案的綠液的硫酸鹽法苛化的圖示。
圖6為根據(jù)本發(fā)明的第四種實施方案的綠液的硫酸鹽法苛化的圖示。
圖7為根據(jù)本發(fā)明的第五種實施方案的綠液的硫酸鹽法苛化的圖示。
圖8為根據(jù)本發(fā)明的第六種實施方案的綠液的硫酸鹽法苛化的圖示。
圖9為根據(jù)本發(fā)明的第七種實施方案的綠液的硫酸鹽法苛化的圖示。
圖10為根據(jù)本發(fā)明的第八種實施方案的綠液的硫酸鹽法苛化的圖示。
圖1i是顯示ALBACAR 沉淀的碳酸鈣對照樣品、本發(fā)明的經(jīng)處理的石灰渣和來自典型的硫酸鹽法紙漿廠的石灰渣的表面積與過濾時間之間的相關(guān)性的圖解。
圖12是顯示本發(fā)明的和來自典型的硫酸鹽法紙漿廠的顆粒狀碳酸鈣的量度與粒度之間的相關(guān)性的圖表。
圖13是顯示本發(fā)明的和來自典型的硫酸鹽法紙漿廠的顆粒狀碳酸鈣的過濾時間與粒度之間的相關(guān)性的圖表。
發(fā)明描述
本發(fā)明包括從硫酸鹽法紙漿廠的苛化工藝獲得顆粒狀碳酸鈣的方法。該方法包括步驟a)將氧化鈣(CaO，石灰)在水中或在主要包含氫氧化鈉作為溶解的物質(zhì)的堿液中消化山)將消石灰與來自硫酸鹽法制漿工藝的綠液混合以完成苛化反應(yīng)，所述苛化反應(yīng)產(chǎn)生白液和石灰渣；c)將石灰渣從白液中分離；以及d)將一部分石灰渣碾磨，所述石灰渣用作典型地使用這樣的顏料的應(yīng)用中的白色礦物顏料。
在本發(fā)明的一種實施方案中，將步驟a)的氧化鈣首先在水中消化以形成石灰乳。 然后將所述石灰乳進料至硫酸鹽法漿廠綠液的反應(yīng)器中以完成苛化反應(yīng)，所述苛化反應(yīng)產(chǎn)生白液和石灰渣。將白液和石灰渣分離，并在將一部分石灰渣碾磨來用作典型地使用這樣的顏料的應(yīng)用中的白色礦物顏料之前將石灰渣用水洗滌?？梢詫⒔?jīng)洗滌的石灰渣在處理裝置170處通過將氣化的二氧化碳(CO2)物流通過石灰渣以將任何殘留的氫氧化鈉(NaOH)轉(zhuǎn)化為碳酸鈉/碳酸氫鈉(Na2C03/NaHC03)來處理。
在如圖4所示的本發(fā)明的另一種實施方案中，將步驟a)的氧化鈣首先用水水合， 所使用的水的量比所需要的化學計量的量過量，但這樣水合產(chǎn)物基本上為稱為熟石灰干粉，其可以存儲在熟石灰儲罐275中。熟石灰可以產(chǎn)自硫酸鹽法紙漿廠現(xiàn)場或購自在遠方運營的供應(yīng)商。來自硫酸鹽法漿廠的綠液可以在綠液過濾器220中過濾。將熟石灰進料至包含硫酸鹽法漿廠綠液的反應(yīng)器中以完成產(chǎn)生白液和石灰渣的苛化反應(yīng)?？粱磻?yīng)可以在苛化罐240中發(fā)生。將石灰渣和白液分離，這可以借助過濾器250進行，并在將一部分石灰渣碾磨來用作典型地使用這樣的顏料的應(yīng)用中的白色礦物顏料之前，將所述的渣在洗渣過濾器260處用水洗滌。經(jīng)洗滌的石灰渣可以在處理裝置270處通過將氣化的二氧化碳 (CO2)物流通過石灰渣以將任何殘留的氫氧化鈉(NaOH)轉(zhuǎn)化為碳酸鈉/碳酸氫鈉(Na2CO3/ NaHCO3)來處理。
在如圖5所示的本發(fā)明的另一種實施方案中，將步驟a)的可以存儲在石灰貯存槽 310中的氧化鈣在消化器330處在稀洗滌液中消化，當將諸如通過過濾裝置(這里為洗渣過濾器360)過濾從白液中分離的石灰渣進一步用水洗滌以從渣濾餅中除去殘余的白液時產(chǎn)生所述稀洗滌液。然后將消石灰漿料進料至包含可在綠液過濾器320處過濾的硫酸鹽法漿廠綠液的反應(yīng)器中以完成苛化反應(yīng)，所述苛化反應(yīng)產(chǎn)生白液和石灰洛?？粱磻?yīng)可在苛化罐340中發(fā)生。將石灰渣和白液諸如通過過濾裝置(這里為過濾器350)分離，并在將一部分石灰渣碾磨來用作典型地使用這樣的顏料的應(yīng)用中的白色礦物顏料之前，將所述的渣在洗渣過濾器360處用水洗滌。經(jīng)洗滌的石灰渣可以在處理裝置370處通過將氣化的二氧化碳 (CO2)物流通過石灰渣以將任何殘留的氫氧化鈉(NaOH)轉(zhuǎn)化為碳酸鈉/碳酸氫鈉(Na2CO3/ NaHCO3)來處理。
在如圖6所示的本發(fā)明的另一種實施方案中，將步驟a)的可以存儲在石灰貯存槽 410中的氧化鈣在消化器430處在白液中消化，所述白液通過硫酸鹽法制漿工藝的苛化反應(yīng)產(chǎn)生。然后將消石灰漿料進料至包含可在綠液過濾器420處過濾的硫酸鹽法漿廠綠液的反應(yīng)器中以完成苛化反應(yīng),所述苛化反應(yīng)產(chǎn)生白液和石灰洛?？粱磻?yīng)可在苛化罐440中進行。將石灰渣和白液諸如通過過濾裝置(這里為過濾器450 )分離，并在將一部分石灰渣碾磨來用作典型地使用這樣的顏料的應(yīng)用中的白色礦物顏料之前，將所述的渣在洗渣過濾器 460處用水洗滌。經(jīng)洗滌的石灰渣可以在處理裝置470處通過將氣化的二氧化碳(CO2)物流通過石灰渣以將任何殘留的氫氧化鈉(NaOH)轉(zhuǎn)化為碳酸鈉/碳酸氫鈉(Na2C03/NaHC03) 來處理。
在本發(fā)明 的另一種實施方案中，硫酸鹽法綠液與石灰乳或熟石灰或白液中堿性的石灰衆(zhòng)料或稀洗漆液之間的苛化反應(yīng)連續(xù)進行。
在本發(fā)明的另一種實施方案中，硫酸鹽法綠液與石灰乳或熟石灰或白液中堿性的石灰漿料或稀洗滌液之間的苛化反應(yīng)在間歇式反應(yīng)器中進行。
在如圖7所示的本發(fā)明的另一個實施方案中，將步驟a)的可以存儲在石灰貯存槽 410中的氧化鈣在消化器530處在白液中消化，所述白液通過硫酸鹽法制漿工藝的苛化反應(yīng)產(chǎn)生。然后將消石灰漿料進料至白液物流中或一定體積的白液中，隨后進料至包含可在綠液過濾器520處過濾的硫酸鹽法漿廠綠液的反應(yīng)器中以完成苛化反應(yīng)，所述苛化反應(yīng)產(chǎn)生白液和石灰渣?？粱磻?yīng)可以在苛化罐540中發(fā)生。將石灰渣和白液諸如通過過濾裝置 (這里為過濾器550)分離。來自過濾器550的白液的一部分可以是將消石灰漿料進料至其中的白液。在將一部分石灰渣碾磨來用作典型地使用這樣的顏料的應(yīng)用中的白色礦物顏料之前，將所述的渣在洗渣過濾器560處用水洗滌。經(jīng)洗滌的石灰渣可以在處理裝置570處通過將氣化的二氧化碳(CO2)物流通過石灰渣以將任何殘留的氫氧化鈉(NaOH)轉(zhuǎn)化為碳酸鈉/碳酸氫鈉(Na2C03/NaHC03)來處理。
在如圖8所示的本發(fā)明的另一種實施方案中，將可以存儲在熟石灰儲罐675中的熟石灰粉與白液物流或一定體積的白液結(jié)合，隨后進料至包含可在綠液過濾器620處過濾的硫酸鹽法漿廠綠液的反應(yīng)器中以完成苛化反應(yīng)，所述苛化反應(yīng)產(chǎn)生白液和石灰渣?？粱磻?yīng)可在苛化罐640中發(fā)生。將石灰渣與白液分離，這可以借助過濾器650進行。來自過濾器650的白液的一部分可以是將消石灰漿料進料至其中的白液。在將一部分石灰渣碾磨來用作典型地使用這樣的顏料的應(yīng)用中的白色礦物顏料之前，將所述的渣在洗渣過濾器660 處用水洗滌。經(jīng)洗滌的石灰渣可以在處理裝置670處通過將氣化的二氧化碳(CO2)物流通過石灰渣以將任何殘留的氫氧化鈉(NaOH)轉(zhuǎn)化為碳酸鈉/碳酸氫鈉(Na2C03/NaHC03)來處理。
在如圖9所示的本發(fā)明的另一種實施方案中，將步驟a)的可以存儲在石灰貯存槽 710中的氧化鈣在消化器730處在水中消化。然后將消石灰進料至白液物流或一定體積的白液中，隨后進料至包含可在綠液過濾器720處過濾的硫酸鹽法漿廠綠液的反應(yīng)器中以完成苛化反應(yīng)，所述苛化反應(yīng)產(chǎn)生白液和石灰洛?？粱磻?yīng)可在苛化罐740中發(fā)生。將石灰渣與白液分離，這可以借助過濾器750進行。來自過濾器750的白液的一部分可以是將消石灰漿料進料至其中的白液。在將一部分石灰渣碾磨來用作典型地使用這樣的顏料的應(yīng)用中的白色礦物顏料之前，將所述的渣在洗渣過濾器760處用水洗滌。經(jīng)洗滌的石灰渣可以在處理裝置770處通過將氣化的二氧化碳(CO2)物流通過石灰渣以將任何殘留的氫氧化鈉 (NaOH)轉(zhuǎn)化為碳酸鈉/碳酸氫鈉(Na2C03/NaHC03)來處理。在如圖10所示的本發(fā)明的另一個實施方案中，將步驟a)的可以存儲在石灰貯存槽810中的氧化鈣在消化器830處在稀洗滌液中消化，當將在過濾器850處從白液中分離的石灰渣進一步用水洗滌以從渣濾餅中除去殘余的白液時產(chǎn)生所述稀洗滌液。然后將消化物(slake)進料至白液物流或一定體積的白液中，隨后進料至包含可在綠液過濾器720處過濾的硫酸鹽法漿廠綠液的反應(yīng)器中以完成苛化反應(yīng)，所述苛化反應(yīng)產(chǎn)生白液和石灰洛?？粱磻?yīng)可在苛化罐840中發(fā)生。將石灰渣與白液在過濾器850處分離。來自過濾器850的白液的一部分可以是將在稀洗滌液中消化的消石灰漿料進料至其中的白液。
在將一部分石灰渣碾磨來用作典型地使用這樣的顏料的應(yīng)用中的白色礦物顏料之前，將所述的渣在洗渣過濾器850處用水洗滌。經(jīng)洗滌的石灰渣可以在處理裝置 870處通過將氣化的二氧化碳(CO2)物流通過石灰渣以將任何殘留的氫氧化鈉(NaOH)轉(zhuǎn)化為碳酸鈉/碳酸氫鈉(Na2C03/NaHC03)來處理。實施例
實施例1
本實施例意圖成為根據(jù)常規(guī)手段而不是根據(jù)本發(fā)明的方法實施的比較實施例。
向4升SS反應(yīng)器中添加1850ml硫酸鹽法綠液,所述綠液已通過4號Watman濾紙過濾，按照溶解的物質(zhì)的組成為12. 54wt%碳酸鈉(Na2CO3)、2. 36被％硫化鈉(Na2S)和1.59被％氫氧化鈉(NaOH)，并具有1. 21的比重。然后將反應(yīng)器的內(nèi)容物加熱至95°C，并借助于包含1:1乙二醇和水的混合物的循環(huán)浴保持在該溫度。借助于轉(zhuǎn)速為IOOOrpm的葉輪進行攪拌。
將活性CaO含量為約95%的IOOg粒狀石灰在約15秒內(nèi)添加至反應(yīng)器，記錄反應(yīng)器中的最高溫度(Tmax)為102°C。
將反應(yīng)器中的混合物在攪拌下于95°C保持180分鐘，然后將內(nèi)容物通過100目的濾網(wǎng)，接著通過4號Watman濾紙過濾，以將白液從石灰渣中分離。將石灰渣濾餅用自來水洗滌，直到流出物物流的電導率經(jīng)測定為< lmS。經(jīng)洗滌的濾餅的ISO(R457)干燥亮度為85. 8， CIE b* % O. 91, BET 比表面積(SSA)為 4. lm2/go
實施例2
本實施例根據(jù)本發(fā)明的方法實施。
向4升SS反應(yīng)器中添加1850ml實施例1的經(jīng)過濾的硫酸鹽法綠液。然后將反應(yīng)器的內(nèi)容物加熱至95°C，并借助于包含1:1乙二醇和水的混合物的循環(huán)浴保持在該溫度。 借助于轉(zhuǎn)速為IOOOrpm的葉輪進行攪拌。
向包含500g初始溫度為76°C的水的I升SS燒杯中添加IOOg實施例1的粒狀石灰。在借助于轉(zhuǎn)速為IOOOrpm的葉輪攪拌下將消化進行15分鐘。約I分鐘后記錄Tmax為 100。。。
然后在約I分鐘內(nèi)將SS燒杯的內(nèi)容物倒入SS反應(yīng)器中，此時反應(yīng)器中的溫度降至約92°C，在約5分鐘后升至95°C。然后在該溫度下將反應(yīng)器的內(nèi)容物攪拌180分鐘，之后將內(nèi)容物通過100目的濾網(wǎng)，接著通過4號Watman濾紙過濾，以將白液從石灰渣中分離。用自來水洗滌石灰渣濾餅，直到流出物物流的電導率經(jīng)測定為< lmS。經(jīng)洗滌的濾餅的 ISO (R457)干燥亮度為 91. 8，CIE b* 為1. 13，BET SSA 為 4. 3m2/g。
實施例3
這是根據(jù)本發(fā)明的方法實施的 另一個實施例。
向4升SS反應(yīng)器中添加1850ml硫酸鹽法綠液,所述綠液已通過4號Watman濾紙過濾，按照溶解的物質(zhì)的組成為12. 54wt%碳酸鈉(Na2CO3)、2. 36被％硫化鈉(Na2S)和1.59被％氫氧化鈉(NaOH)。然后將反應(yīng)器的內(nèi)容物加熱至95°C，并借助于包含1:1乙二醇和水的混合物的循環(huán)浴保持在該溫度。借助于轉(zhuǎn)速為IOOOrpm的葉輪進行攪拌。
向包含500g按照溶解的物質(zhì)的組成為8. 04wt%氫氧化鈉(NaOH)、1. 93wt%碳酸鈉 (Na2CO3)和1. 89被％硫化鈉(Na2S)并具有1. 15的比重的初始溫度為76°C的硫酸鹽法漿廠白液的I升SS燒杯中添加IOOg實施例1的粒狀石灰。在借助于轉(zhuǎn)速為IOOOrpm的葉輪攪拌下將消化進行15分鐘。約2分鐘后記錄Tmax為104°C。
然后在約I分鐘內(nèi)將SS燒杯的內(nèi)容物倒入SS反應(yīng)器中，此時反應(yīng)器中的溫度降至約92°C，在約5分鐘后升至96°C。然后在該溫度下將反應(yīng)器的內(nèi)容物攪拌180分鐘，之后將內(nèi)容物通過100目的濾網(wǎng)，接著通過4號Watman濾紙過濾，以將白液從石灰渣中分離。用自來水洗滌石灰渣濾餅，直到流出物物流的電導率經(jīng)測定為< lmS。經(jīng)洗滌的濾餅的 ISO (R457)干燥亮度為 92. 3，CIE b* %1. 31, BET SSA 為 3. lm2/go
實施例4
這是根據(jù)本發(fā)明的方法實施的另一個實施例。
向4升SS反應(yīng)器中添加500g加熱至95°C的實施例3的硫酸鹽法白液，并借助于包含1:1乙二醇和水的混合物的循環(huán)浴保持在該溫度。借助于轉(zhuǎn)速為IOOOrpm的葉輪進行攪拌。
向4升玻璃反應(yīng)器中添加2238g使用電熱套加熱至75°C的實施例1的綠液。
向2升玻璃反應(yīng)器中添加500g使用電熱套加熱至75°C的實施例3的白液。關(guān)閉電熱套，在轉(zhuǎn)速為700rpm的葉輪攪拌下將IOOg來自實施例1的石灰添加到經(jīng)加熱的白液中。約3分鐘后Tniax為98°C。約20分鐘后，再次打開電熱套。此時，白液中的堿性的石灰漿料已冷卻至約85 °C。
將白液中的堿性的石灰漿料以17. 7ml/min的速率泵送至包含經(jīng)加熱的白液的4 升SS反應(yīng)器中。同時，將綠液以62. Oml/min的速率泵送至4升SS反應(yīng)器中。在添加漿料和綠液時，借助于轉(zhuǎn)速為IOOOrpm的葉輪進行攪拌。約27分鐘后完成漿料和綠液的添加， 在此期間反應(yīng)器內(nèi)容物的溫度從約92°C升至約94°C。繼續(xù)混合約20分鐘，然后將SS反應(yīng)器的內(nèi)容物通過100目的濾網(wǎng)，接著通過4號Watman濾紙過濾，以將白液從石灰渣中分離。用自來水洗滌石灰渣濾餅，直到流出物物流的電導率測定為< lmS。經(jīng)洗滌的濾餅的 ISO (R457)干燥亮度為 90. 9，CIE b* 為1. 22，BET SSA 為1. 2m2/g。
如上述根據(jù)本發(fā)明進行的實施例2、3和4中可見，在每種情況下，經(jīng)洗滌的石灰渣濾餅或顆粒狀碳酸鈣的ISO(R457)干燥亮度均高于90。另外，在這樣的三個上述實施例的每一個中，對于造紙上可接受的沉淀碳酸鈣達到了 CIE b*值。
實施例5-10
這些實施例根據(jù)常規(guī)手段而不是根據(jù)本發(fā)明的方法進行。進行了一系列反應(yīng)，每個反應(yīng)均根據(jù)下面描述的相同方法完成。結(jié)果記錄在表I中。
向4升反應(yīng)器中添加1850ml硫酸鹽法綠液,所述綠液已通過4號Watman濾紙過濾，按照溶解的物質(zhì)的組成為12. 54wt%碳酸鈉(Na2CO3)、3. 36被％硫化鈉(Na2S)和1. 59wt% 氫氧化鈉(NaOH)，并具有1. 21的比重。然后將反應(yīng)器的內(nèi)容物加熱至95°C，并借助于包含 1:1乙二醇和水的混合物的循環(huán)浴保持在該溫度。借助于轉(zhuǎn)速為IOOOrpm的葉輪進行攪拌。
將活性CaO含 量為約95%的IOOg粒狀石灰在約15秒內(nèi)添加至反應(yīng)器中。
將反應(yīng)器中的混合物在攪拌下于95°C保持180分鐘，然后將內(nèi)容物通過100目的濾網(wǎng)，接著通過4號Watman濾紙過濾，以將白液從石灰渣中分離。將石灰渣濾餅用自來水洗漆，直到流出物物流的電導率經(jīng)測定為< lmS。采用Micromeritics Sedigragh5100測量石灰渣顆粒的粒度分布。將經(jīng)洗滌的濕濾餅的Hunter亮度和色澤如ISO(R457)干燥亮度和 BET比表面積(SSA)記錄。
表I
權(quán)利要求
1.獲得顆粒狀碳酸鈣產(chǎn)物的方法，包括步驟提供來自硫酸鹽法制漿工藝的綠液；將氧化鈣在水中消化以形成石灰乳；將所述石灰乳與綠液反應(yīng)以完成苛化反應(yīng)，所述苛化反應(yīng)產(chǎn)生白液和包含碳酸I丐的未洗滌的石灰渣；以及將石灰渣從白液中分離。
2.權(quán)利要求1的方法，進一步包括將所述石灰渣用水洗滌以提供經(jīng)洗滌的石灰渣的步驟。
3.權(quán)利要求2的方法，進一步包括將所述經(jīng)洗滌的石灰渣與二氧化碳蒸氣反應(yīng)的步驟。
4.獲得顆粒狀碳酸鈣產(chǎn)物的方法，包括步驟提供來自硫酸鹽法制漿工藝的綠液；將熟石灰與綠液反應(yīng)以完成苛化反應(yīng)，所述苛化反應(yīng)產(chǎn)生白液和包含碳酸I丐的未洗漆的石灰渣；以及將石灰渣從白液中分離。
5.權(quán)利要求4的方法，進一步包括將石灰渣用水洗滌以提供經(jīng)洗滌的石灰渣的步驟。
6.獲得顆粒狀碳酸鈣產(chǎn)物的方法，包括步驟將石灰用稀洗滌液消化以形成石灰和稀洗滌液的反應(yīng)產(chǎn)物；將來自硫酸鹽法制漿工藝的綠液與石灰和稀洗滌液的反應(yīng)產(chǎn)物反應(yīng)以完成苛化反應(yīng)， 所述苛化反應(yīng)產(chǎn)生白液和包含碳酸鈣的未洗滌的石灰渣；將石灰渣從白液中分離；將石灰渣用水洗滌以提供經(jīng)洗滌的石灰渣和稀洗滌液；其中來自將石灰渣用水洗滌的稀洗滌液是供消化石灰的稀洗滌液。
7.權(quán)利要求6的獲得顆粒狀碳酸鈣產(chǎn)物的方法，進一步包括將經(jīng)洗滌的石灰渣與二氧化碳蒸氣反應(yīng)的步驟。
8.獲得顆粒狀碳酸鈣產(chǎn)物的方法，包括步驟將石灰用來自硫酸鹽法制漿工藝的白液消化以形成石灰與白液的反應(yīng)產(chǎn)物；將來自硫酸鹽法制漿工藝的綠液與石灰和白液的反應(yīng)產(chǎn)物反應(yīng)以完成苛化反應(yīng)，所述苛化反應(yīng)產(chǎn)生白液和包含碳酸鈣的未洗滌的石灰渣；將石灰渣從白液中分離；其中來自苛化反應(yīng)的白液的一部分是用石灰消化的白液。
9.權(quán)利要求8的方法，進一步包括將石灰渣用水洗滌以提供經(jīng)洗滌的石灰渣的步驟。
10.權(quán)利要求8的方法，其中將來自苛化反應(yīng)的白液的一部分與石灰和白液的反應(yīng)產(chǎn)物在進料至苛化反應(yīng)之前合并。
11.權(quán)利要求10的方法，進一步包括將石灰渣用水洗滌以提供經(jīng)洗滌的石灰渣和稀洗滌液的步驟。
12.獲得顆粒狀碳酸鈣產(chǎn)物的方法，包括步驟將熟石灰與來自硫酸鹽法制漿工藝的白液合并；使熟石灰和來自硫酸鹽法制衆(zhòng)工藝的綠液的組合物反應(yīng)以完成苛化反應(yīng)，所述苛化反應(yīng)產(chǎn)生白液和包含碳酸鈣的未經(jīng)洗滌的石灰渣；以及將石灰渣從白液中分離；其中來自苛化反應(yīng)的白液的一部分是與熟石灰合并的白液。
13.獲得顆粒狀碳酸鈣產(chǎn)物的方法，包括步驟將石灰用水消化以產(chǎn)生消石灰；將消石灰與來自硫酸鹽法制漿工藝的白液合并；將消石灰與白液的組合物與來自硫酸鹽法制漿工藝的綠液反應(yīng)以完成苛化反應(yīng)，所述苛化反應(yīng)產(chǎn)生白液和包含碳酸鈣的未洗滌的石灰渣；以及將石灰渣從白液中分離；其中來自苛化反應(yīng)的白液的一部分是與消石灰合并的白液。
14.獲得顆粒狀碳酸鈣產(chǎn)物的方法，包括步驟將石灰用稀洗滌液消化以產(chǎn)生消石灰；將消石灰與來自硫酸鹽法制漿工藝的白液合并；將消石灰與白液的組合物與來自硫酸鹽法制漿工藝的綠液反應(yīng)以完成苛化反應(yīng)，所述苛化反應(yīng)產(chǎn)生白液和包含碳酸鈣的未洗滌的石灰渣；將石灰渣從白液中分離；其中來自苛化反應(yīng)的白液的一部分是與消石灰合并的白液；以及將石灰渣用水洗滌以提供經(jīng)洗滌的石灰渣和稀洗滌液，其中所述稀洗滌液是與消石灰合并的稀洗滌液。
15.權(quán)利要求14的方法，進一步包括將經(jīng)洗滌的石灰渣與二氧化碳蒸氣反應(yīng)的步驟。
全文摘要
用于呈現(xiàn)改進的亮度和色澤并且具有粒度的均勻性的顆粒狀碳酸鈣的方法，由此當所述顆粒在硫酸鹽法紙漿廠的苛化工藝中形成時，將所述顆粒從它們懸浮于其中的液體中分離所需的時間減至最少，以及回收的液體量最大化，用于洗滌的水造成最低限度的稀釋。該方法包括步驟a)將氧化鈣在水中或在主要包含氫氧化鈉作為溶解的物質(zhì)的堿液中消化；b)將消石灰與來自硫酸鹽法制漿工藝的綠液混合以完成苛化反應(yīng)，所述苛化反應(yīng)產(chǎn)生白液和石灰渣；c)將石灰渣從白液中分離；以及d)將一部分石灰渣碾磨，所述石灰渣用作典型地使用這樣的顏料的應(yīng)用中的白色礦物顏料。
文檔編號C01F11/18GK103068737SQ201180040863
公開日2013年4月24日 申請日期2011年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月24日
發(fā)明者J·A·索哈拉, K·漢切特, D·L·彼德斯 申請人:密執(zhí)安特種礦石公司