自苛化協(xié)同留-除硅工藝及機(jī)理的研究.pdf

1、生產(chǎn)竹材化學(xué)漿可以將硅留在紙漿中以減輕非木材原料“硅干擾”問(wèn)題，而纖維素紙漿生產(chǎn)過(guò)程中需要將盡可能多的硅剝離出制漿系統(tǒng)，另外在留/除硅工藝中引入自苛化技術(shù)以減輕堿回收工段壓力、減少白泥排放。針對(duì)竹材生產(chǎn)普通化學(xué)漿和高附加值紙漿對(duì)除硅工藝的特殊要求，分別對(duì)自苛化協(xié)同蒸煮同步留硅及同步自苛化黑液燃燒法除硅的工藝進(jìn)行了研究，對(duì)其留/除硅機(jī)理進(jìn)行了初步探究。
　　本論文在自苛化協(xié)同蒸煮同步留硅工藝中對(duì)自苛化劑的添加量及添加位置、不同留硅劑

2、用量下與自苛化劑的協(xié)同留硅效果進(jìn)行了對(duì)比分析，對(duì)黑液中殘余的鋁離子、硼離子含量進(jìn)行了檢測(cè)，初步評(píng)價(jià)了自苛化協(xié)同蒸煮同步留硅工藝對(duì)黑液結(jié)垢性能的影響，并用NaAlO2及Na2SiO3模擬蒸煮同步留硅，運(yùn)用SEM-EDAX、XRD等現(xiàn)代分析儀器對(duì)自苛化協(xié)同留硅產(chǎn)物及模擬留硅產(chǎn)物進(jìn)行了檢測(cè)，對(duì)蒸煮同步留硅機(jī)理進(jìn)行了分析，另外對(duì)同步自苛化燃燒法除硅的工藝及機(jī)理進(jìn)行了研究，對(duì)同步自苛化燃燒法除硅工藝對(duì)黑液理化性能的影響進(jìn)行了初步探究，并對(duì)黑液進(jìn)行

3、了熱重分析，形成以下結(jié)論:
　　在蒸煮過(guò)程中添加留硅劑與自苛化劑后，自苛化劑與留硅劑在蒸煮過(guò)程中具有協(xié)同留硅效果，預(yù)浸段添加效果比成漿段添加效果好。當(dāng)留硅劑添加量為2wt％，自苛化劑的添加量為0.05wt％時(shí)，紙漿中灰分含量及硅含量均有所增加，預(yù)浸段黑液中硅的去除率達(dá)到93.55％，蒸煮黑液中總的硅去除率達(dá)到88.24％;成漿段黑液中的鋁離子含量為152.63 mg/L，成漿段黑液中硅含量為0.12g/L，不會(huì)對(duì)流體輸送、傳質(zhì)效果

4、和蒸發(fā)工段結(jié)垢產(chǎn)生不利影響;成漿段黑液的VIE值會(huì)增加至5.89mL/g。蒸煮過(guò)程中，原料中的硅溶出并與留硅劑/自苛化劑作用生成硅鋁化合物，硅鋁化合物是主要由Na、Al、Si、O組成的直徑為4μm的球狀顆粒物質(zhì)。模擬蒸煮同步留硅發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)均能得到球狀顆粒物質(zhì)，但是不同的蒸煮工藝條件及不同的Na2SiO3/NaAlO2均可對(duì)球狀顆粒物質(zhì)的形貌及尺寸產(chǎn)生影響;蒸煮工藝相同的條件下，不同的Na2SiO3/NaAlO2不會(huì)對(duì)模擬蒸煮留硅產(chǎn)物的種

5、類產(chǎn)生影響。完全按照實(shí)驗(yàn)室優(yōu)化后的蒸煮工藝條件，XRD檢測(cè)表明模擬蒸煮同步留硅產(chǎn)物中主要有Na8Al6Si6O24(OH)2(H2O)2、1.08Na2O· Al2O3·1.68SiO2·1.8H2O、Na2Al2Si1.85O7.7·5.1-H2O等。
　　當(dāng)在黑液燃燒過(guò)程中添加除硅劑與自苛化劑后，綠液中硅的去除率及自苛化效率均有微小降低，在黑液燃燒過(guò)程中進(jìn)行除硅的同時(shí)完成自苛化反應(yīng)沒(méi)有問(wèn)題。在設(shè)定苛化效率為20％，即自苛化劑添

6、加量為3.6wt％，除硅劑的添加量為3wt％時(shí)，綠液中硅的去除率達(dá)到56.68％，實(shí)際苛化率達(dá)到17.14％;適量的硫酸鎂可以使除硅效果有所提升。一定量的除硅劑及自苛化劑會(huì)提高黑液的VIE值，過(guò)量后則會(huì)造成不良影響。黑液的熱重圖顯示，除硅劑與自苛化劑會(huì)造成黑液熱解速度放緩，增加黑液的殘余組分含量。SEM-EDAX分析發(fā)現(xiàn)，除硅劑/自苛化劑可以與黑液中的硅等物質(zhì)在燃燒過(guò)程中進(jìn)行反應(yīng)，生成球狀或者橢球狀物質(zhì)，絮聚成不同形狀的顆粒狀物質(zhì)，顆粒