黑液煤漿—解決草漿堿回收問題的新途徑

楊 麗 張井華

遼寧省輕工產品質量檢測中心，遼寧 沈陽，110032

黑液煤漿—解決草漿堿回收問題的新途徑

楊 麗 張井華

遼寧省輕工產品質量檢測中心，遼寧 沈陽，110032

用煤粉與黑液混合制成黑液煤漿增加固形物熱值解決草漿堿回收的問題。

黑液煤漿 堿回收 黏度 熱值

國內硫酸鹽木漿廠的堿回收率可達95%，而堿法麥草漿和硫酸鹽葦漿的堿回收率只有50～80%，堿法稻草漿由于硅干擾嚴重所以還不能進行堿回收。影響草漿堿回收原因除由于草漿黑液提取率低外，主要還有草漿黑液存在著黏度大、熱值低、硅含量高等對堿回收不利的因素。

下面就草漿黑液特性及為解決草漿堿回收問題所做的實驗和想法介紹如下：

1 草漿黑液的特性及堿回收存在的問題

1.1 關于黑液的黏度

比較各種原料黑液黏度見表1。

表1

由上表可見草類漿黑液較木漿黑液黏度高得多，在30℃、60℃和90℃都是這樣。

1.2 關于黑液的熱值

比較各種原料蒸煮黑液的固形物熱值和有機物熱值見表2。

表2

由上表可見草類漿黑漿熱值略低與木漿黑液。

1.3 關于黑液的硅含量

比較各種原料蒸煮黑液的硅含量，見表3。

表3

由表3可見，草類漿黑液SiO2含量都較高，尤其是稻草漿黑液硅含量高出木漿黑液10～20倍。

由于草漿黑液存在著黏度大、硅含量高、熱值較低等不利因素，使草漿黑液在堿回收過程中，蒸發濃縮時易結垢，堵塞蒸發器管路，濃縮蒸發終了濃度上不去，只能達到40%左右，經過文丘里后也只能達到45%，所以燃燒非常困難，因此有些麥草漿廠得噴重油助燃。由于硅的含量高在堿爐燃燒時易結爐瘤，影響熔融物流出。有些草漿廠為解決堿回收時的硅干擾，采取了黑液除硅的方法，但由于技術上和經濟上的原因，迄今未見有正常運行的。

2 草漿黑液煤漿

為解決草漿堿回收存在的問題，從1989年開始我們探討了采用草漿黑液制黑液煤漿的辦法，以期達到提高熱值、降低粘度、提高黑液燃燒時濃度、減輕濃縮蒸發負荷、減輕硅干擾的目的。

2.1 黑液煤漿

黑液煤漿是在適當濃度的黑液中，加入適量的煤粉和少量的添加劑，經研磨或攪拌后制成流動的漿體。黑液煤漿要有良好的流動性能和穩定性，在保證其流動性能良好的前提下濃度愈高愈好。在試驗中制備黑液煤漿用煤情況如下：

煤種：大同煤

揮發分：33%

灰分：8.6%

水分：4.42%

灰熔點：1340℃

熱值：6788千卡/公斤

采用的黑液為堿、亞鈉法稻草漿黑液，其蒸煮條件為：

用堿量：8%～9%

亞鈉用量：3%～4%

液比：1：3

最高溫度：155℃

保溫：2小時

用上述黑液及煤經加工處理制成黑液煤漿。供測其性能用。

黑液煤漿中煤粉含量非常重要，它的多少直接影響黑液煤漿性能。

黑液煤漿的固形物是由黑液中的固形物和煤粉兩部分組成的。煤粉和黑液固形物的比值要根據需要而定。堿回收是要通過燃燒掉黑液回收所含的堿，加煤粉是為了改善黑液的燃燒性能，因此煤粉加入量要適當，加入太多就沒有意義了。實際應用時不會超過30%。在實驗中為了探索煤粉含量對黑液煤漿性能的影響，煤粉的加入量由1%到99%。

2.1.1 黑液煤漿的濃度

堿法稻草漿黑液濃縮到45%濃度時，其黏度就達2400厘泊 （20℃）。 如果再進一步濃縮到50%濃度，在常溫下就不流動了。如果將黑液制成煤粉含量占總固形物25%的黑液煤漿，則濃度為45%時其黏度990厘泊（20℃），濃度為50%時，其黏度為2600厘泊（20℃），流動性還很好，見表4。

表4

實驗表明，增加黑液煤漿總固形物中煤粉的含量，黑液煤漿的濃度就能提高。當黑液煤漿中總固形物中煤粉含量達到95%以上時，則黑液煤漿的濃度可達到65%～70%。當然過高煤粉含量的黑液煤漿在堿回收中是沒有什么實際意義的。表4說明，堿法草漿黑液濃縮蒸發最高濃度只能達到45%左右。如果搞煤粉含量占總固形物25%的黑液煤漿，則濃度可達50%左右。濃度可提高5%。

2.1.2 黑液煤漿的熱值

比較黑液和黑液煤漿的熱值，在相同濃度的情況下，主要比較其固形物的熱值。實驗用黑液的固形物熱值為3149千卡/公斤，煤粉熱值為6788千卡/公斤，用二者制成的黑液煤漿，其熱值高低取決于煤粉占黑液煤漿總固形物的配比多少。實測結果表明是按這一規律變化的，同計算是相一致的，見表5。

表5

為了有效地改善燃燒性能，制做黑液煤漿當然要選擇熱值高的煤種。由于實驗用的煤粉熱值較黑液固形物熱值高一倍多，因此制做的黑液煤漿熱值提高得很明顯。由表5可以看到，煤粉含量占總固形物25%的黑液煤漿其熱值就達到4000千卡/公斤，已超過固形物熱值為3500千卡/公斤的木漿黑液。

2.1.3 黑液煤漿的黏度

制成濃度分別為45%、50%的黑液煤漿，變動固形物中的煤粉含量，測其黏度變化，其結果如表6。變化規律見圖1。

表6

圖2 溫度與黒液煤漿黏度的關系

圖1 黑液煤漿中煤炭含量與黏度的關系

從圖表可看出，黑液煤漿的煤粉含量愈高其粘度愈小，尤其在煤粉含量由0%～35%這段內黏度下降比較明顯。也就是說加少量的煤粉就可達到降低黏度的目的。這一點對實際應用很有價值。

我們知道溫度對黑液黏度影響頗大，同樣溫度對黑液煤漿黏度影響也很大。在實驗室制做濃度為49.5%煤粉含量占總固形物22%的黑液煤漿，測其溫度對黏度影響變化，結果見表7、圖2。

表7

2.1.4 黑液煤漿的灰分及灰熔點

黑液在堿回收爐中燃燒后呈熔融狀態流出，灰熔點的高低對熔融物順利流出影響很大，固此黑液煤漿的灰熔點非常重要。配制不同煤粉含量的黑液煤漿，測定灰分及灰熔點，結果見表8。

表8

由于煤的灰分較黑液灰分低，所以黑液煤漿灰分比純黑液灰分低，煤粉含量愈高，灰分愈低。煤的灰分熔點較黑液灰分熔點高，所以黑液煤漿灰熔點要高于純黑液。但在煤粉含量不高的黑液煤漿中，灰分熔點變化不大。

2.1.5 黑液煤漿的穩定性

穩定性是指黑液煤漿在運輸和儲存過程中保持漿狀，固形物不沉淀，煤粉不析出。

我們知道新型代油燃料水煤漿的穩定性非常重要，因為它要被長途運送和長期儲存。但黑液煤漿不同，因其在本紙漿廠就地燃燒掉，故不需要長途輸送和長期儲存。況且在煤粉含量較低的黑液煤漿中，制作黑液煤漿的黑液比重接近或超過煤的比重，因此煤粉懸浮在黑液中不會沉淀。所以黑液煤漿的穩定性是不會成問題的。

3 結語

由于堿法草漿黑液有其特性，給堿回收造成一定困難。因此堿法草漿堿回收要有不同于木漿黑液堿回收的工藝和設備。草漿堿回收采用黑液煤漿的辦法，可提高其濃度和熱值，使其達到或接近木漿黑液水平，是解決草漿堿回收問題的新途徑。

黑液煤漿雖然不能直接除掉黑液中的硅，但由于配制黑液煤漿所用黑液的濃度可低于一般草漿黑液堿回收時蒸發的最高濃度，可避開黑液在高濃度、高黏度狀態下蒸發，這樣就可減輕在蒸發器中結垢和堵塞現象，并可提高蒸發效率。在燃燒爐中，由于黑液煤漿熱值較高，煤粉直接在爐中燃燒層內燃燒，有利于提高燃燒層的溫度，熔融物流動性好，能順利流出，不會產生結瘤現象。

煤粉增加了黑液的熱值，有助于黑液的燃燒，煤在燃燒時產生的熱能可增加蒸汽的產量或提高熱能回收。采用黑液煤漿方法可做到草漿堿回收不用燒重油助燃。

黑液煤漿有可能減輕或解決稻草漿堿回收存在的技術難題。進一步推進稻草漿堿回收的開展。不但能解決草漿紙廠的環境污染問題也給造紙廠生存下去提供了一條途徑。

2010－9－17

紙林覓蹤之三十