胡可信 余 聰，2 張海潮 陳啟杰 王玉瓏

(1. 長沙理工大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院，湖南長沙，410114;2. 南京林業(yè)大學(xué)江蘇省制漿造紙科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京，210037)

目前國內(nèi)外制漿尤其是非木材纖維原料的制漿生產(chǎn)仍以堿法為主，其突出特征為:制漿過程中產(chǎn)生大量的黑液是通過堿回收進(jìn)行處理，堿回收生產(chǎn)的運(yùn)行必將產(chǎn)生副產(chǎn)品——白泥。早期研究的白泥石灰回收法，雖然對木材纖維原料的制漿堿回收白泥處理有一定的效果，但還是存在不少生產(chǎn)運(yùn)行、節(jié)能與效益發(fā)揮的問題。對于非木材纖維原料，白泥石灰回收法的適應(yīng)性更低，國內(nèi)外還沒有成功應(yīng)用的報(bào)道。隨著制漿造紙企業(yè)白泥問題的突顯，不少企業(yè)與研究單位對白泥綜合治理的方法開始了研究，應(yīng)用技術(shù)也常見報(bào)道。但事實(shí)上，在我國制漿造紙企業(yè)堿回收的實(shí)踐中，除少數(shù)企業(yè)對堿回收白泥進(jìn)行了回收利用外，多數(shù)企業(yè)只能擇地填埋或堆放。隨著造紙企業(yè)新建堿回收系統(tǒng)數(shù)量越來越多，規(guī)模越來越大，產(chǎn)生的白泥將會大幅度增加并積累，若不采取有效措施，勢必造成又一嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此，尋找科學(xué)合理的白泥治理方法成為重要的研究課題。

1 堿回收白泥的產(chǎn)生及其主要成分

堿回收白泥作為堿回收過程中產(chǎn)生的固體廢渣，其主要成分為CaCO3，此外，還含有苛化過程中過量加入的石灰、CaSiO3、殘余NaOH 以及由于纖維原料不同而會有含量不等的Na2S、鋁、鐵、鎂化合物及塵埃雜質(zhì)等，具有含硅量高、含水率大、高堿性和顆粒細(xì)度大等特點(diǎn)。堿回收白泥的主要化學(xué)成分如表1所示［1］。

2 堿回收白泥的綜合治理方法

堿回收白泥治理的必要性和存在的治理難度，使得開發(fā)成熟有效的白泥綜合利用技術(shù)成為目前研究熱點(diǎn)，出現(xiàn)了從多學(xué)科多角度出發(fā)的各種治理方法，但這些研究多數(shù)處于實(shí)驗(yàn)階段。目前，已用于工業(yè)化生產(chǎn)的歸納起來主要有以下幾種。

表1 堿回收白泥的主要化學(xué)成分 %

2.1 白泥回收石灰

目前大型木漿廠為解決白泥處理問題，均配備有石灰回收系統(tǒng)，用于回收苛化工段產(chǎn)生的白泥，經(jīng)過石灰窯煅燒后生成石灰返回苛化工段循環(huán)使用。

我國早在20 世紀(jì)七八十年代便開始引進(jìn)國外的回轉(zhuǎn)石灰窯技術(shù)及設(shè)備?；剞D(zhuǎn)石灰窯是以重油、天然氣、煤氣等為燃料進(jìn)行生產(chǎn)的。該技術(shù)成熟，回收量大，石灰回收率一般在90% ～95%，回收的石灰純度高、質(zhì)量穩(wěn)定，能保證苛化系統(tǒng)的正常運(yùn)行，自動化程度高。但該技術(shù)的適應(yīng)性差，目前僅用于木漿堿回收白泥的處理。此外，對補(bǔ)充石灰質(zhì)量要求高(有效CaO 含量在85%以上)，對白泥過量灰和殘堿含量有較嚴(yán)格的限制。生產(chǎn)運(yùn)行成本和投資成本均較高［2］。

采用回轉(zhuǎn)石灰窯進(jìn)行白泥回收石灰循環(huán)使用，目前仍然是大型木漿廠處理堿回收白泥唯一的途徑，而非木漿廠的堿回收白泥含硅量高，采用煅燒法難以燒成石灰或燒出的石灰難以進(jìn)行良好的消化，還會造成硅積累等問題，以至于影響整個堿回收過程的操作。

2.2 白泥代替部分石灰石生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥

利用堿回收白泥代替石灰石生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥的研究從20 世紀(jì)80 年代就開始了，該白泥處理方法，從技術(shù)理論上來看是可行的，它尤其適用于濕法回轉(zhuǎn)窯的生產(chǎn)。90 年代初就有運(yùn)行的案例報(bào)道。國內(nèi)有運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)有:浙江民豐造紙廠、福建南紙股份有限公司、四川雅安制漿造紙廠，南寧糖業(yè)股份有限公司蒲廟造紙廠等［3-6］，這些企業(yè)均投入了大量的資金，而項(xiàng)目目前大都處于停用狀態(tài)。其原因大致有以下幾點(diǎn):

(1)白泥加填的比例不大，對水泥企業(yè)在節(jié)約石灰石原料方面意義很小，而水泥企業(yè)對此承擔(dān)的運(yùn)行與質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)卻很大。這是因?yàn)樗嗍顷P(guān)系到民生的重要建筑材料，一旦出事就是大問題;再加上白泥質(zhì)量不穩(wěn)定的現(xiàn)實(shí)問題，使水泥產(chǎn)品質(zhì)量不合格和生產(chǎn)運(yùn)行受到影響的可能性增大。

(2)白泥用于生產(chǎn)建筑水泥時(shí)，突出問題是造紙白泥的含水量較大(40%左右)，在生產(chǎn)建筑水泥時(shí)能耗較高。如果采用濕法生產(chǎn)水泥，雖然對水分要求沒有那么嚴(yán)格，但濕法生產(chǎn)水泥的單位產(chǎn)品能耗比干法生產(chǎn)要高出2093 ～2930 kJ/kg，其水泥產(chǎn)品的生產(chǎn)成本缺少市場競爭優(yōu)勢。

(3)由于白泥與石灰石原料存在差異，如何找到白泥與石灰石混合原料的水泥生產(chǎn)工藝及配方，需要做很多的實(shí)驗(yàn)及進(jìn)行較大的工藝調(diào)整，才能基本達(dá)到生產(chǎn)及產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。而由于堿回收白泥粗品質(zhì)量(水分、殘堿、過量灰及粒子的均一性等)的不穩(wěn)定性，使得水泥生產(chǎn)不得不頻繁調(diào)整工藝，導(dǎo)致生產(chǎn)很難穩(wěn)定。

(4)水泥生產(chǎn)中加入白泥還存在生產(chǎn)運(yùn)行的問題。無論對堿回收白泥粗品的質(zhì)量怎樣進(jìn)行管理，白泥中含雜與含堿問題始終存在，在水泥生產(chǎn)過程中，殘堿與非CaCO3雜質(zhì)會帶來如下問題:①NaOH 和Na2CO3極易形成熔物，導(dǎo)致其熔點(diǎn)下降，較易熔融。由于這一特性，在較高溫度下，比其他物料更易熔化，使?fàn)t襯表面出現(xiàn)一定數(shù)量的液相。若含堿量太高容易造成爐襯外表面液相數(shù)量過多，形成結(jié)圈或沒有掛在爐襯上的易熔結(jié)成大球，對爐子的生產(chǎn)及產(chǎn)品性能造成較大的危害。②白泥中的含堿成分在高溫情況下會與爐襯的耐火材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使耐火材料達(dá)不到其應(yīng)有的物理性能和化學(xué)性能，破壞耐火材料的有效作用。③窯內(nèi)還會發(fā)生不同程度的結(jié)圈，結(jié)圈處理的難度很大，有時(shí)甚至只能對生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行報(bào)廢處理，嚴(yán)重影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行和設(shè)備的使用壽命。

白泥代替石灰石生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥只有較好地解決了上述存在的各種生產(chǎn)技術(shù)問題，才能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。否則，造紙行業(yè)依賴于水泥生產(chǎn)來解決白泥治理之路依然漫長。

2.3 白泥作為煙氣脫硫劑

近年來，已開始把堿回收白泥應(yīng)用于脫硫環(huán)保工程上，并在動力鍋爐排煙的脫硫劑和煤黏合劑等方面進(jìn)行了試驗(yàn)，擴(kuò)大了試驗(yàn)領(lǐng)域［7］。還有研究表明［8］，草類纖維制漿堿回收白泥中含有一定量的鍶(Sr)化合物，含鍶化合物可以作為煤炭的脫硫催化劑，因此，白泥可以與其他化學(xué)品共同配制成煤用脫硫助劑。此外，由于堿回收白泥的主要成分是CaCO3以及少量的NaOH 和CaO，而目前世界上煙氣脫硫(FGD)吸收劑以石灰石為主，且石灰石又以其更廉價(jià)的優(yōu)勢成為煙氣脫硫(FGD)裝置的首選脫硫劑。因此，應(yīng)用白泥作脫硫劑脫除煙氣中的SO2，不僅可以降低運(yùn)行費(fèi)用，還可以達(dá)到“以廢治廢”的目的［9］。但由于傳統(tǒng)苛化工藝產(chǎn)生的白泥CaCO3含量一般在85%左右，加上白泥中黑色塵埃含量較多以及含硅等因素，使得白泥脫硫產(chǎn)生的副產(chǎn)品石膏的品質(zhì)很低，難以滿足工業(yè)原料要求，同時(shí)，草漿堿回收白泥中硅的大量存在，導(dǎo)致脫硫系統(tǒng)結(jié)垢問題嚴(yán)重，給脫硫運(yùn)行帶來較大的影響。如何使脫硫系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行和提高石膏的質(zhì)量，仍面臨許多技術(shù)問題要解決，否則，作為副產(chǎn)品的石膏只能采取填埋處理，其帶來的酸性污染(對環(huán)境的污染更嚴(yán)重)和對生產(chǎn)運(yùn)行的影響不可小視。

2.4 白泥精制CaCO3 的生產(chǎn)及其加填應(yīng)用

白泥精制CaCO3可作為造紙?zhí)盍虾退芰现破返奶盍希?0］。制漿造紙生產(chǎn)企業(yè)可實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部消化，實(shí)現(xiàn)白泥在工廠內(nèi)綜合利用。白泥精制CaCO3具有如下特點(diǎn):

(1)技術(shù)已趨成熟，適應(yīng)性強(qiáng)。目前已有各種原料制漿堿回收生產(chǎn)中的應(yīng)用案例。

(2)投資成本較高。要生產(chǎn)高質(zhì)量的白泥精制CaCO3，需要從苛化開始就對生產(chǎn)進(jìn)行優(yōu)化。

(3)運(yùn)行成本低。一般每噸白泥精制CaCO3生產(chǎn)的綜合成本可控制在300 元以內(nèi)。

(4)白泥回收率高。當(dāng)石灰質(zhì)量較好(CaO 含量在85%以上)時(shí)，回收率可達(dá)90%以上。

(5)用于紙張的加填技術(shù)成熟，可實(shí)現(xiàn)紙張多項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)的提高。

從國內(nèi)幾家長期運(yùn)行的項(xiàng)目來看，該白泥治理方法不但能較好地解決白泥外排污染環(huán)境的問題，而且還能給企業(yè)帶來較好的經(jīng)濟(jì)效益。

綜合上述白泥治理方法，可以認(rèn)為，堿回收白泥精制CaCO3用于紙張加填是目前造紙堿回收白泥處理的有效方法。從目前國內(nèi)相關(guān)項(xiàng)目的運(yùn)行情況看，國內(nèi)某公司開發(fā)的ATM-WPCC 白泥精制CaCO3新技術(shù)應(yīng)用效果比較穩(wěn)定，得到了業(yè)內(nèi)的一致認(rèn)可。下面將對此重點(diǎn)介紹。

3 堿回收白泥精制CaCO3 技術(shù)的研究

3.1 堿回收白泥生產(chǎn)CaCO3 技術(shù)的發(fā)展

利用堿回收白泥生產(chǎn)CaCO3并作為紙張?zhí)盍系难芯繌?0 世紀(jì)80 年代就開始了，最先報(bào)道的是湖南沅江紙廠，該廠將部分白泥CaCO3替代滑石粉作為膠印書刊紙和書寫紙等文化用紙的填料，取得了成功，獲得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。早期的白泥CaCO3生產(chǎn)工藝比較簡單，主要是通過選用優(yōu)質(zhì)的石灰原料，生產(chǎn)出質(zhì)量較高的白泥粗品，對白泥粗品進(jìn)行多次水洗與過篩處理，處理后可獲得大約60%左右的白泥優(yōu)品，送碳化罐進(jìn)行pH 值調(diào)節(jié)，pH 值調(diào)節(jié)后的白泥就可直接送造紙加填使用。該廠后來又對白泥粒子均一性差而影響紙張表面強(qiáng)度的問題開展研究，提出并將重質(zhì)CaCO3(GCC)濕法研磨技術(shù)應(yīng)用到白泥勻整處理工藝上，取得了一定的效果。

沈興楠等人［7］在1999 年進(jìn)行了堿回收白泥Ca-CO3干粉生產(chǎn)的研究，其流程為:經(jīng)洗滌以除去殘余可溶性NaOH、Na2S;經(jīng)篩選以除去或降低塵埃雜質(zhì);通入CO2氣體將過量的CaO 轉(zhuǎn)化為CaCO3。化學(xué)反應(yīng)式為:

再經(jīng)干燥、篩分，可以使其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到普通沉淀CaCO3(HG2226—91)的要求。

胡祥正等人［10］在2001 年對葦漿黑液堿回收白泥精制CaCO3提出了3 種精制方法，即:水洗法、干燥法和助劑法。應(yīng)用此3 種方法制得的白泥CaCO3中硅的含量基本穩(wěn)定，殘堿的含量亦低，符合造紙?zhí)盍系囊?。其中干燥法制得的白泥CaCO3白度最高且制備過程耗水量最小。李仲明等人［12］在2006 年對堿回收白泥制備輕質(zhì)CaCO3(PCC)進(jìn)行了深入研究，通過對消化前的綠液進(jìn)行絮凝提純處理，避免綠液中的炭末、雜土、硅膠及Fe 離子、Mn 離子等雜質(zhì)進(jìn)入消化、苛化系統(tǒng)，以提高白泥的白度和純度，并且開發(fā)白泥專用砂磨機(jī)對白泥進(jìn)行定向研磨、解絮規(guī)整，使其細(xì)度和微觀結(jié)構(gòu)滿足造紙?zhí)盍系男枰?，同時(shí)定向研磨又可篩除砂子、焦炭等硬體雜質(zhì)。胡劍榕等人［13］在2011 年就堿回收白泥CaCO3與商品CaCO3基本特性及其加填性能進(jìn)行了研究，通過對堿回收白泥CaCO3與商品CaCO3在白度、純度、晶體結(jié)構(gòu)和比表面積與孔徑分布等基本性質(zhì)的對比研究，深層次地找出了白泥CaCO3應(yīng)用中還存在的問題。王桂林等人［14］在2009 年進(jìn)行了堿法草漿堿回收白泥精制CaCO3產(chǎn)品的特性和在膠版印刷紙生產(chǎn)應(yīng)用方面的研究，為過去多年來山東、河南、湖南、湖北等地多家造紙企業(yè)白泥CaCO3項(xiàng)目投運(yùn)后未能成功實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)行找出了原因，提供了理論依據(jù)。日本的Yansunori 等人［15］提出了一種硫酸鹽漿廠生產(chǎn)高質(zhì)量PCC 的新工藝，通過控制反應(yīng)條件可以獲得各種晶型的苛化CaCO3，如米粒狀、針狀、紡錘狀等。根據(jù)他們的研究，影響苛化CaCO3晶型的因素包括消化液、生石灰的活性、石灰乳液的濃度、反應(yīng)溫度、綠液的加料時(shí)間和攪拌速度，其中最大的影響因素是消化液中碳酸根離子的濃度，該濃度要盡量低。隨著苛化反應(yīng)溫度的降低，苛化CaCO3的形狀將從針狀逐漸轉(zhuǎn)變成塊狀。該文獻(xiàn)中還提出通過兩步苛化，以改善苛化后的CaCO3和白液的分離。

3.2 堿回收白泥精制CaCO3 技術(shù)

隨著造紙與印刷工業(yè)的迅速發(fā)展，對紙張質(zhì)量的要求也在不斷提高，通過簡單工藝處理，只提高白泥CaCO3的物理指標(biāo)已不再能滿足高質(zhì)量紙張生產(chǎn)的需要了。同時(shí)，僅60%的回收率也不能徹底解決白泥污染的問題。對白泥精制CaCO3技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，生產(chǎn)適合加填工藝需要的白泥精制CaCO3，消除白泥精制CaCO3對加填及紙張質(zhì)量的不利影響，提高加填比例，實(shí)現(xiàn)白泥的綜合利用成為白泥精制CaCO3技術(shù)研究的新課題。

3.2.1 ATM-WPCC 白泥精制CaCO3技術(shù)介紹

ATM-WPCC 白泥精制CaCO3技術(shù)是在綜合考慮了堿回收苛化技術(shù)、PCC 生產(chǎn)技術(shù)、造紙濕部化學(xué)及加填生產(chǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)上研發(fā)出的一套適合我國制漿原料結(jié)構(gòu)的堿回收白泥綜合治理技術(shù)。該技術(shù)從苛化反應(yīng)即開始控制，其工藝過程是由苛化技術(shù)的優(yōu)化和對苛化后生成的優(yōu)質(zhì)白泥粗品進(jìn)行精制處理兩部分組成。通過工藝調(diào)整，為滿足造紙機(jī)加填工藝要求而“定制”堿回收白泥精制CaCO3，最大限度地滿足了堿回收白泥精制CaCO3的使用要求，該技術(shù)現(xiàn)已在山東臨清和山東濰坊兩家造紙企業(yè)成功運(yùn)行。

3.2.2 ATM-WPCC 白泥精制CaCO3原理及特點(diǎn)

(1)技術(shù)指標(biāo)分析

ATM-WPCC 白泥精制CaCO3屬于沉淀法CaCO3，生成方法、化學(xué)成分與商品PCC 相同，其性能指標(biāo)相近［16］。白泥精制CaCO3主要質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)有:Ca-CO3含量、CaO 含量、HCl 不溶物含量、篩余物、沉降體積、粒度、晶型、吸油值、白度、水分含量等。根據(jù)使用目的不同，對白泥精制CaCO3質(zhì)量要求亦不盡相同。白泥精制CaCO3產(chǎn)品檔次的高低，在一定程度上取決于其特殊性質(zhì)，如:晶型、膠體活化性能、比表面積、吸油值、沉降體積等?，F(xiàn)代造紙技術(shù)的復(fù)雜性和紙張產(chǎn)品的多樣化發(fā)展，要求產(chǎn)品要做到優(yōu)質(zhì)專用［17］，才能體現(xiàn)白泥精制CaCO3生產(chǎn)技術(shù)的先進(jìn)性。

(2)生產(chǎn)原理

PCC 的生產(chǎn)方法有多種，但以碳化法為主，此外還有:純堿(Na2CO3)氯化鈣法;苛化堿法;聯(lián)鈣法;蘇爾維(Solvay)法［15］。

白泥精制CaCO3實(shí)際上就是苛化堿法生產(chǎn)出的PCC。因而ATM-WPCC 白泥精制CaCO3具有PCC 的諸多特性。由于堿回收苛化生產(chǎn)工藝的需要以及白泥生產(chǎn)環(huán)境的原因，白泥精制CaCO3具有比PCC 更強(qiáng)的團(tuán)聚性。其工藝生產(chǎn)路線為:對從堿回收燃燒工段來的綠液，用專用提純劑+石灰乳輔助劑+離子屏蔽劑進(jìn)行提純處理，使綠液中的固體雜質(zhì)、硅雜質(zhì)及大部分金屬離子雜質(zhì)等得以去除;對傳統(tǒng)苛化工藝進(jìn)行優(yōu)化，控制苛化反應(yīng)，增設(shè)晶控、除灰過程等，使苛化產(chǎn)生的白泥達(dá)到白泥精制CaCO3生產(chǎn)的品質(zhì)要求;苛化后產(chǎn)生的白液回用到制漿車間，生產(chǎn)的合格白泥粗品經(jīng)過凈化、洗滌、碳酸化修整等深度處理過程。在白泥精制方面，對白泥精制CaCO3進(jìn)行勻整處理，在控制塵埃的同時(shí)，使得白泥精制CaCO3的粒子粒徑均一，而且實(shí)現(xiàn)20 級到65 級可控，生產(chǎn)的漿狀成品，直接送抄紙車間代替商品CaCO3加填使用;對處理后的白泥精制CaCO3進(jìn)行干燥及干粉粉碎和分級等處理，生產(chǎn)出各種粒級的白泥精制CaCO3，實(shí)現(xiàn)白泥精制CaCO3產(chǎn)品的商品化。

(3)技術(shù)特點(diǎn)

①從白泥精制CaCO3質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)的分析著手，深入研究白泥精制CaCO3生產(chǎn)工藝及生產(chǎn)環(huán)境要求，以滿足產(chǎn)品的特殊要求。②為生產(chǎn)合格的白泥精制CaCO3，該技術(shù)從苛化開始就有效控制白泥粗品的品質(zhì)。③該技術(shù)解決了堿回收苛化生產(chǎn)及堿液質(zhì)量與高品質(zhì)白泥粗品生產(chǎn)的問題，使得苛化堿回收率穩(wěn)中有升，堿液質(zhì)量明顯提高。④白泥精制工藝在確保漿狀產(chǎn)品洗凈度的同時(shí)，重點(diǎn)對白泥精制CaCO3進(jìn)行碳酸化修整，使白泥精制CaCO3的物理指標(biāo)提高，特殊性質(zhì)得到改善，從而滿足用戶的使用要求。⑤該技術(shù)重點(diǎn)解決了白泥精制CaCO3加填對紙張施膠度的影響、對紙張表面強(qiáng)度的影響以及對抄紙濕部化學(xué)的影響，從而有效地提高了填料用量，為制漿造紙企業(yè)白泥精制CaCO3的生產(chǎn)與應(yīng)用提供了保證。

4 ATM-WPCC 白泥精制CaCO3 的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用

為了進(jìn)一步了解和驗(yàn)證白泥精制CaCO3技術(shù)工業(yè)化生產(chǎn)的成熟性與可靠性，分別在山東臨清和山東濰坊建設(shè)了兩個ATM-WPCC 項(xiàng)目示范工程。

4.1 山東臨清某紙業(yè)公司ATM-WPCC 白泥精制CaCO3項(xiàng)目

山東臨清某紙業(yè)公司文化用紙年產(chǎn)量30 萬t 以上，主要制漿原料為麥草，化學(xué)漿生產(chǎn)能力為200 t/d。現(xiàn)有堿爐3 臺，苛化系統(tǒng)2 套。2007 年投產(chǎn)的白泥精制CaCO3車間處理白泥能力為30 t/d，每天可生產(chǎn)白泥精制CaCO3約28 t。ATM-WPCC 白泥精制CaCO3作為造紙?zhí)盍戏謩e用于幅寬為1760 mm 長網(wǎng)紙機(jī)生產(chǎn)膠版印刷紙、輕型紙和靜電復(fù)印紙等，紙機(jī)車速約180 ～200 m/min。自該公司啟動ATM-WPCC 白泥精制CaCO3示范工程后，白泥污染問題得到了良好解決，效益顯著，生產(chǎn)穩(wěn)定，加填紙張質(zhì)量穩(wěn)中有升。通過對濕部化學(xué)的優(yōu)化，抄紙過程未出現(xiàn)不良反應(yīng)。到目前為止，ATM-WPCC 白泥精制CaCO3示范工程已成功連續(xù)運(yùn)行了4 年多，得到了該公司的充分認(rèn)可。

4.1.1 白泥精制CaCO3生產(chǎn)及運(yùn)行效果

項(xiàng)目經(jīng)過一系列改造，整個白泥精制CaCO3生產(chǎn)過程處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，為企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。具體表現(xiàn)為:

(1)白泥精制CaCO3主要質(zhì)量指標(biāo)比較穩(wěn)定。

(2)石灰用量降低5% ～8%，苛化轉(zhuǎn)化率提高1% ～2%。

(3)堿回收率提高1% ～2%。

(4)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

4.1.2 白泥精制CaCO3的加填應(yīng)用

(1)降低紙張生產(chǎn)成本

按原計(jì)劃白泥精制CaCO3產(chǎn)量為20 t/d 計(jì)算，生產(chǎn)成本是327.26 元/t。通過白泥精制CaCO3生產(chǎn)的投用，苛化工段石灰的用量降低了90 kg/t 堿，折合每噸白泥精制CaCO3的生產(chǎn)成本降低了23.33 元。通過白泥的回收，也節(jié)約了白泥的填埋費(fèi)用，折合每噸白泥降低了26 元左右的填埋成本。由此，計(jì)算出白泥精制CaCO3的生產(chǎn)成本是277.93 元/t。如使用白泥精制CaCO3代替商品PCC，則每噸CaCO3降低成本116.07 元(PCC 394 元/t)。如果使用白泥精制CaCO3代替商品GCC，則每噸CaCO3降低成本32.07元(GCC 310 元/t)。

此外，在填料用量相同時(shí)，應(yīng)用白泥精制CaCO3比商品CaCO3加填紙的灰分增加2.5%。

(2)提高成紙質(zhì)量

使用白泥精制CaCO3替代商品CaCO3用于生產(chǎn)中高檔文化用紙的加填，生產(chǎn)的紙張紙面細(xì)膩，手感好，紙張質(zhì)量明顯提高。①在灰分含量相同時(shí)，白泥精制CaCO3加填后紙張厚度提高10%左右，有效地解決了高配比草類漿纖維生產(chǎn)紙張松厚度不理想的問題。②灰分含量相同時(shí)，白泥精制CaCO3加填后成紙不透明度提高5%以上。③應(yīng)用白泥精制CaCO3加填后紙張裂斷長、耐折度、表面強(qiáng)度等指標(biāo)略有提高。④填料用量由原來的32%降至現(xiàn)在的28%左右，填料留著率提高8%以上，白泥精制CaCO3填料與纖維結(jié)合表現(xiàn)出較強(qiáng)的附著能力。

(3)對抄紙過程的影響

①為達(dá)到紙張相同的Cobb 值，AKD 用量明顯增加，增加量約為15% ～30%。②短循環(huán)系統(tǒng)較易臟污，流漿箱可能結(jié)垢，系統(tǒng)清洗周期縮短，需加強(qiáng)對紙機(jī)的清洗。

4.1.3 項(xiàng)目存在的不足

(1)CO2利用率不高，消耗偏大，導(dǎo)致生產(chǎn)成本未能降到最低。

(2)白泥精制CaCO3產(chǎn)品質(zhì)量受綠液、石灰質(zhì)量及人為操作等因素的影響較大，系統(tǒng)抗沖擊能力較低，自動化控制水平有待進(jìn)一步提高。

(3)白泥精制CaCO3結(jié)構(gòu)疏松、表面吸附能力強(qiáng)，因而它對樹脂、陰離子干擾物、系統(tǒng)的微生物、加入體系中的各種化學(xué)助劑等有較強(qiáng)的黏著力，加上白泥在精制過程中帶入一定的可溶性鹽，不同程度地增加了紙機(jī)抄造系統(tǒng)的陰離子干擾。因此一定要注意紙機(jī)單程留著率，及時(shí)做好紙機(jī)清洗工作。

4.2 山東濰坊某紙業(yè)公司ATM-WPCC 白泥精制CaCO3項(xiàng)目

山東濰坊某紙業(yè)公司擁有多條引進(jìn)的具有國際先進(jìn)水平的紙張生產(chǎn)線，生產(chǎn)特種涂布紙、玻璃紙、生活用紙等產(chǎn)品。其ATM-WPCC 白泥精制CaCO3項(xiàng)目總投資近3000 萬元，設(shè)計(jì)產(chǎn)能為80 t/d，其中漿狀CaCO3產(chǎn)量為35 t/d，干粉產(chǎn)量為45 t/d。

該項(xiàng)目是在山東臨清某紙業(yè)公司ATM-WPCC 白泥精制CaCO3技術(shù)基礎(chǔ)上，針對性地解決了系列問題后，進(jìn)一步提升的技術(shù)，全面解決了運(yùn)行成本問題(CO2用量，AKD 用量)、影響抄紙濕部化學(xué)的問題以及過度依賴石灰原料質(zhì)量的問題。

ATM-WPCC 白泥精制CaCO3主要用于膠版印刷紙的加填，紙機(jī)為1760 mm 長網(wǎng)多缸紙機(jī)，車速為200 ～400 m/min。

4.2.1 項(xiàng)目建設(shè)特點(diǎn)

(1)以白泥固體廢棄物為原料生產(chǎn)的ATMWPCC 白泥精制CaCO3，實(shí)現(xiàn)了商品化，并獲得了市場的認(rèn)可。

(2)根據(jù)ATM-WPCC 白泥精制CaCO3指標(biāo)進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品質(zhì)量的可控。同時(shí)滿足不同用戶對ATM-WPCC 白泥精制CaCO3質(zhì)量不同的要求，使產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)專業(yè)化生產(chǎn)。

(3)綠液提純和苛化反應(yīng)過程的控制得到了強(qiáng)化，提高了白泥粗品的品質(zhì)。

(4)碳酸化修整處理工藝的開發(fā)與應(yīng)用，使得白泥精制CaCO3粒子結(jié)構(gòu)及物化特性得到了提高，解決了產(chǎn)品在加填使用中的運(yùn)行問題。

(5)生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定，采用DCS 控制，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程的自動控制。

4.2.2 白泥精制CaCO3加填對紙張物理性能的影響

與商品CaCO3加填相比，應(yīng)用ATM-WPCC 白泥精制CaCO3加填生產(chǎn)的膠版印刷紙厚度、不透明度、平滑度、裂斷長等指標(biāo)均有所改善，紙張灰分含量提高，紙張白度相近，但其施膠度有所下降。

4.2.3 項(xiàng)目存在的不足

(1)白泥精制CaCO3質(zhì)量尤其是化學(xué)成分指標(biāo)受石灰原料的影響較大。

(2)白泥精制CaCO3粒子的晶型與結(jié)構(gòu)特征對紙張加填效果有較大影響，如何通過苛化反應(yīng)工藝控制白泥精制CaCO3的晶型與結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高其適應(yīng)性，尚有待于進(jìn)一步研究。

(3)白泥精制CaCO3專業(yè)設(shè)備的開發(fā)有待于加強(qiáng)。

5 結(jié) 語

5.1 提高堿液質(zhì)量和白泥CaCO3粗品的質(zhì)量，是苛化工段控制的難點(diǎn)與重點(diǎn)。為了生產(chǎn)合格的白泥精制CaCO3，應(yīng)從苛化開始，對傳統(tǒng)苛化工藝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。合理的精制工藝設(shè)計(jì)及先進(jìn)的設(shè)備選型與開發(fā)，是確保處理結(jié)果的關(guān)鍵。高品質(zhì)及高附加值白泥精制CaCO3的生產(chǎn)是該技術(shù)的發(fā)展方向。

5.2 就反應(yīng)機(jī)理而言，白泥精制CaCO3屬于苛化鈣產(chǎn)品。經(jīng)苛化反應(yīng)制得的高品質(zhì)CaCO3顆粒呈膠質(zhì)狀態(tài)，粒子表面吸附一層脂肪酸皂，具有膠體活化性能，因而其產(chǎn)品稱為膠質(zhì)CaCO3，亦稱活化CaCO3。工業(yè)上，該產(chǎn)品主要用于涂料和油墨等精細(xì)化工行業(yè)。產(chǎn)品純度高，晶型一般為無規(guī)則和立方體結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)異的分散性和透明性，由于其生產(chǎn)工藝相對復(fù)雜，生產(chǎn)成本也高，市場銷售價(jià)、產(chǎn)品附加值相應(yīng)也高。提升白泥精制CaCO3技術(shù)，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的膠質(zhì)白泥精制CaCO3，是該技術(shù)下一步的研究方向。

5.3 從ATM-WPCC 白泥精制CaCO3技術(shù)的實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行情況來看，工藝技術(shù)已趨成熟，生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定，效果良好。但工藝設(shè)備由于其不專業(yè)性與不規(guī)范性而顯現(xiàn)出來的運(yùn)行問題偶爾也會發(fā)生。如何選擇并開發(fā)適應(yīng)于白泥精制CaCO3新技術(shù)的專用設(shè)備是目前項(xiàng)目推廣應(yīng)用急待解決的問題。

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