化學(xué)機(jī)械漿堿回收苛化綠泥的壓榨處理

何貫洲

（山東太陽紙業(yè)股份有限公司，山東濟(jì)寧，272100）

綠泥是制漿造紙企業(yè)堿回收苛化工段綠液分離出來的物質(zhì)，其成分復(fù)雜，主要含有Ca、Na、Mg、Mn、Si、Fe 等金屬的氧化物和游離碳等[1]。目前綠泥的主要處理方法是填埋，對環(huán)境污染大、成本高。隨著我國環(huán)保法規(guī)的逐步建立健全，以及國民環(huán)保意識的普遍提高，科學(xué)控制污染物的排放、減少污染物負(fù)荷[2]，將綠泥有效回收利用，減少固廢外排甚至達(dá)到固廢零排放，成為了制漿造紙企業(yè)十分重要且迫切的工作。

1 生產(chǎn)工藝

山東太陽紙業(yè)股份有限公司（以下簡稱太陽紙業(yè)）900 t 堿回收車間于2012 年底投產(chǎn)運(yùn)行，主要處理堿性過氧化性機(jī)械漿（APMP）廢液及少部分燒堿法制漿廢液，主體設(shè)備全部國產(chǎn)化。

APMP 廢液用強(qiáng)制循環(huán)管式蒸發(fā)器處理，燒堿法制漿廢液用板式蒸發(fā)器處理；蒸發(fā)濃縮后的2種廢液分別噴入堿爐進(jìn)行燃燒，燃燒后的熔融物經(jīng)稀白液溶解后形成綠液；綠液送入到澄清器進(jìn)行沉降澄清，沉降后下層的綠泥用泵抽出，收集到綠泥槽再進(jìn)行處理；上層清綠液進(jìn)入到消化器，加入石灰進(jìn)行消化、苛化反應(yīng)，反應(yīng)后的乳液溢流到苛化器進(jìn)一步充分反應(yīng)；反應(yīng)完成后的白泥（主要成分CaCO3）和白液（主要成分NaOH）送到壓力盤式過濾機(jī)進(jìn)行過濾分離；分離出來的白液收集到白液槽供制漿蒸煮使用，白泥經(jīng)稀釋后送到真空盤式過濾機(jī)進(jìn)行過濾洗滌處理，進(jìn)一步降低白泥含堿量；洗滌后濃度很低的稀白液送堿爐溶解綠液，處理白泥全部送制鈣車間回收利用，具體工藝流程圖見圖1。

圖1 化機(jī)漿堿回收生產(chǎn)工藝流程圖Fig.1 Process flow chart of chemical mechanical pulp alkali recovery

2 綠泥的壓榨處理

2.1 綠泥的特性

由于堿回收過程中產(chǎn)生的綠泥本身獨(dú)特的性質(zhì)，與白泥或水處理過程的污泥相比，其成分更加復(fù)雜，殘堿高、黏度大、脫水性差。將APMP 綠泥命名為綠泥A，硫酸鹽法制漿綠泥命名為綠泥B，表1 為2 種制漿方法原始綠泥的參數(shù)對比，表2 為2 種制漿方法綠泥成分的對比。從表1 和表2 可以看出，APMP 廢液的堿回收系統(tǒng)產(chǎn)生的綠泥，硅含量更高、黏度更大，且含水率高，較硫酸鹽法制漿的堿回收綠泥更難處理。圖2 為2 種綠泥在不同濃度下的黏度對比。從圖2 可以看出，APMP 綠泥濃度達(dá)到15%以上時(shí)，其黏度急劇上升，明顯高于硫酸鹽法制漿的綠泥。

圖2 2種綠泥在不同濃度下的黏度對比Fig.2 Viscosity comparison of two kinds of green mud at different concentrations

表1 2種制漿方法原始綠泥的參數(shù)對比Table 1 Comparison of raw green mud parameters between two pulping methods

表2 2種制漿方法綠泥成分的對比[3]Table 2 Composition comparison of green mud from two pulping methods %

2.2 綠泥處理方法

車間運(yùn)行初期苛化綠泥的處理方法是加入絮凝劑然后用臥式螺旋沉降離心機(jī)進(jìn)行處理，本項(xiàng)目中離心機(jī)型號為LW550×2350，主電機(jī)功率55 kW，輔機(jī)功率15 kW，差速2～30 r/min，進(jìn)料壓力0.1～0.2 MPa，配套開式無軸螺旋輸送機(jī)，綠泥處理量為10～13 m3/h（進(jìn)料濃度8%），具體流程見圖3。由于化機(jī)漿綠泥黏度高、脫水性差，其處理量是同一設(shè)備處理其他類污泥量的1/3，且離心機(jī)出泥干度低，自然干燥緩慢，不便于裝車運(yùn)輸，后續(xù)處理難度很大[4]，無法采取有效的措施進(jìn)行再利用，只能填埋處理，成本較高，同時(shí)容易造成環(huán)境的二次污染。

圖3 離心機(jī)處理綠泥的流程Fig.3 Process of green mud treatment by centrifuge

在堿回收車間苛化白泥達(dá)到零外排全部回收制鈣的情況下，本項(xiàng)目對綠泥的處理系統(tǒng)又經(jīng)過長時(shí)間的研究、改造和試驗(yàn)，2019 年太陽紙業(yè)900 t 堿回收車間成功地實(shí)現(xiàn)了利用板框壓濾機(jī)對化機(jī)漿堿回收苛化綠泥進(jìn)行壓榨處理，具體流程見圖4。本項(xiàng)目中使用的板框壓濾機(jī)總過濾面積900 m2，壓緊壓力13～16 MPa，濾板115 片，濾板尺寸2000 mm×2000 mm，過濾壓力1.0 MPa，濾布采用600～800 目錦綸。根據(jù)綠泥的特殊性質(zhì)，對于濾板、濾布等核心部件都采用了高強(qiáng)度、耐熱、耐堿材料，以滿足綠泥壓榨系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行的需求。板框處理綠泥絕干量約25～30 t/d。

圖4 板框壓濾機(jī)處理綠泥的流程Fig.4 Process of green mud treatment by plate-frame

綠泥用板框壓濾機(jī)壓榨處理的過程如下：濾板壓緊、低壓進(jìn)料、高壓進(jìn)料、進(jìn)水壓榨、排空、卸料、水洗（如需水洗，則進(jìn)行水洗程序；如不需要水洗，則進(jìn)入下一個(gè)程序循環(huán)運(yùn)行）。

離心機(jī)和板框壓濾機(jī)處理綠泥后的濾水均含有一部分難過濾的細(xì)小雜質(zhì)，需回到綠液澄清器進(jìn)一步澄清，然后重新進(jìn)入系統(tǒng)再循環(huán)處理。

3 結(jié)果分析

3.1 出泥和濾水效果對比

通過檢測實(shí)際運(yùn)行中的相關(guān)參數(shù)，離心機(jī)和板框壓濾機(jī)分別處理化機(jī)漿堿回收綠泥效果對比如表3所示。用離心機(jī)處理綠泥時(shí)，出泥不成形，且呈黏稠狀，部分堿會隨綠泥從系統(tǒng)中流失，離心機(jī)固液分離效果有限，濾水較渾濁，懸浮物雜質(zhì)含量高；用板框處理綠泥時(shí)，出泥呈餅狀，干度較離心機(jī)能提高1倍以上，固液分離效果好，濾水懸浮雜質(zhì)少，且濾水會攜帶大部分堿回到系統(tǒng)中，可以有效地減少堿的流失。板框壓濾機(jī)壓榨處理后的綠泥餅如圖5所示。

表3 離心機(jī)和板框壓濾機(jī)處理綠泥效果對比Table 3 Comparison of green mud treated by centrifuge and plate-frame

圖5 板框壓榨處理后的綠泥餅Fig.5 Photo of dregs cake after plate and frame pressing

3.2 加藥量的變化

在用離心機(jī)處理綠泥時(shí)，為了達(dá)到最佳的固液分離效果，在進(jìn)入離心機(jī)之前，需要向綠泥中加入一定量的絮凝劑（3.5 kg/t 絕干綠泥），會增加一定成本。用板框壓濾機(jī)處理綠泥時(shí)，不需要加入絮凝劑，但在綠液進(jìn)入澄清器時(shí)，則需要加入少量的絮凝劑（0.55 kg/t 絕干綠泥），即可使綠液中的懸浮雜質(zhì)較快地從綠液中絮凝沉淀出來，避免綠液中的炭末、雜土、硅膠以及Fe3+、Mn2+等雜質(zhì)進(jìn)入消化、苛化系統(tǒng)，以提高后續(xù)白液和白泥的純度[5]。同時(shí)，這樣能夠更好地提高澄清器的澄清效果以及整個(gè)系統(tǒng)的產(chǎn)能。

3.3 運(yùn)行成本對比

離心機(jī)處理綠泥的配備及附屬用電設(shè)備功率合計(jì)80 kW，消耗沖洗水6～8 m3/d，干度低、外運(yùn)填埋費(fèi)用高。

板框壓榨處理綠泥的用電設(shè)備功率120 kW，濾布使用消耗周期5～6個(gè)月，壓榨水重復(fù)利用基本無消耗，絮凝劑費(fèi)用可降低1300 元/d，節(jié)約和運(yùn)輸填埋費(fèi)用800元/d。

綜上所述，用板框壓濾機(jī)替代離心機(jī)，雖然濾布消耗和電耗有所增加（電價(jià)按0.57元/kWh計(jì)），但加藥量下降的同時(shí)節(jié)約了運(yùn)輸和填埋費(fèi)用，合計(jì)每天可節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用1440元，堿成本可降低12元/t。

4 進(jìn)料要求

由于綠泥進(jìn)料濃度對進(jìn)料時(shí)間、進(jìn)料量、壓榨頻次、絕干處理量以及濾餅干度等因素都有一定影響，因此在進(jìn)板框壓濾機(jī)前，綠泥進(jìn)料濃度應(yīng)控制在6%～10%左右。綠液澄清器底部的綠泥抽出量要根據(jù)堿爐處理的黑液量以及綠液里的懸浮雜質(zhì)含量及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，以獲得板框壓榨所需的最佳濃度和殘堿的綠泥。

進(jìn)板框的綠泥溫度一般控制在70℃左右，如果溫度過低，綠泥黏度會升高，壓榨脫水效果變差，產(chǎn)能下降，且綠泥溫度下降后會導(dǎo)致綠泥中的濃堿結(jié)晶析出，隨著綠泥帶走，造成堿損失的同時(shí)，高殘堿的綠泥也會增加回收利用的難度。進(jìn)板框綠泥溫度越高，堿回收率會相應(yīng)提高，濾餅的干度也會增加，但是濾板容易變形損壞，濾布的使用周期會縮短，且在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上需額外增加熱源，導(dǎo)致運(yùn)行成本上升。所以，為了保證綠泥的最佳壓榨溫度，綠泥從澄清器抽出后（溫度75℃），在綠泥槽作短暫停留，直接泵送至板框進(jìn)行處理（溫度約70℃）。

5 結(jié)語

用板框壓濾機(jī)處理APMP 廢液堿回收產(chǎn)生的綠泥，改造后長時(shí)間穩(wěn)定正常運(yùn)行，板框處理后的綠泥餅相較離心機(jī)處理的綠泥干度提高10%～13%，殘堿降低3%～5%，可多回收純固體堿約2 t/d。解決了綠泥干度低、黏稠等問題，使綠泥能夠很好地進(jìn)行有效再利用，杜絕了填埋造成的污染。同時(shí)，可節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用1440元/d，堿成本可降低12元/t。因此，現(xiàn)階段用板框壓榨處理綠泥應(yīng)該是制漿堿回收企業(yè)采用的比較有效且經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方法。