论文部分内容阅读
生产竹材化学浆可以将硅留在纸浆中以减轻非木材原料“硅干扰”问题,而纤维素纸浆生产过程中需要将尽可能多的硅剥离出制浆系统,另外在留／除硅工艺中引入自苛化技术以减轻碱回收工段压力、减少白泥排放。针对竹材生产普通化学浆和高附加值纸浆对除硅工艺的特殊要求,分别对自苛化协同蒸煮同步留硅及同步自苛化黑液燃烧法除硅的工艺进行了研究,对其留／除硅机理进行了初步探究。本论文在自苛化协同蒸煮同步留硅工艺中对自苛化剂的添加量及添加位置、不同留硅剂用量下与自苛化剂的协同留硅效果进行了对比分析,对黑液中残余的铝离子、硼离子含量进行了检测,初步评价了自苛化协同蒸煮同步留硅工艺对黑液结垢性能的影响,并用NaAlO2及Na2SiO3模拟蒸煮同步留硅,运用SEM-EDAX、XRD等现代分析仪器对自苛化协同留硅产物及模拟留硅产物进行了检测,对蒸煮同步留硅机理进行了分析,另外对同步自苛化燃烧法除硅的工艺及机理进行了研究,对同步自苛化燃烧法除硅工艺对黑液理化性能的影响进行了初步探究,并对黑液进行了热重分析,形成以下结论：在蒸煮过程中添加留硅剂与自苛化剂后,自苛化剂与留硅剂在蒸煮过程中具有协同留硅效果,预浸段添加效果比成浆段添加效果好。当留硅剂添加量为2wt%,自苛化剂的添加量为0.05wt%时,纸浆中灰分含量及硅含量均有所增加,预浸段黑液中硅的去除率达到93.55%,蒸煮黑液中总的硅去除率达到88.24%;成浆段黑液中的铝离子含量为152.63 mg/L,成浆段黑液中硅含量为0.12g/L,不会对流体输送、传质效果和蒸发工段结垢产生不利影响；成浆段黑液的VIE值会增加至5.89mL/g。蒸煮过程中,原料中的硅溶出并与留硅剂／自苛化剂作用生成硅铝化合物,硅铝化合物是主要由Na、Al、Si、O组成的直径为4μm的球状颗粒物质。模拟蒸煮同步留硅发现,实验均能得到球状颗粒物质,但是不同的蒸煮工艺条件及不同的Na2SiO3/ NaAlO2均可对球状颗粒物质的形貌及尺寸产生影响；蒸煮工艺相同的条件下,不同的Na2SiO3/NaAlO2不会对模拟蒸煮留硅产物的种类产生影响。完全按照实验室优化后的蒸煮工艺条件,XRD检测表明模拟蒸煮同步留硅产物中主要有Na8Al6Si6O24(OH)2(H2O)2、1.08Na2O·Al2O3·1.68SiO2·1.8H2O、 Na2Al2Si1.85O7.7·5.1H2O等。当在黑液燃烧过程中添加除硅剂与自苛化剂后,绿液中硅的去除率及自苛化效率均有微小降低,在黑液燃烧过程中进行除硅的同时完成自苛化反应没有问题。在设定苛化效率为20%,即自苛化剂添加量为3.6wt%,除硅剂的添加量为3wt%时,绿液中硅的去除率达到56.68%,实际苛化率达到17.14%；适量的硫酸镁可以使除硅效果有所提升。一定量的除硅剂及自苛化剂会提高黑液的VIE值,过量后则会造成不良影响。黑液的热重图显示,除硅剂与自苛化剂会造成黑液热解速度放缓,增加黑液的残余组分含量。SEM-EDAX分析发现,除硅剂/自苛化剂可以与黑液中的硅等物质在燃烧过程中进行反应,生成球状或者椭球状物质,絮聚成不同形状的颗粒状物质,颗粒状物质与其他不溶物沉淀形成绿液不溶物,从而达到在黑液燃烧过程中完成除硅的目的。