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1、由于森林資源匱乏,非木材草類仍被大量用作制漿造紙?jiān)稀H欢?,非木材草類原料含硅量高,給制漿造紙帶來一系列麻煩,統(tǒng)稱“硅干擾”問題。主要表現(xiàn)為:Na2SiO3在黑液蒸發(fā)過程中黏度增大從而使黑液蒸發(fā)困難、增大能耗;綠液中的Na2SiO3經(jīng)苛化過程與Ca(OH)2形成黏度較大的CaSiO3致使白泥洗滌困難、殘堿量高;CaSiO3分解溫度高且在白泥煅燒時(shí)以玻璃狀物包裹白泥,造成白泥煅燒不充分從而無法回用于苛化工段。針對(duì)至今仍沒有一種有效的的除硅
2、方法來解決“硅干擾”問題,本文對(duì)草漿綠液進(jìn)行苛化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究,并提出低溫預(yù)苛化除硅法,以期為草漿白泥的回用提供理論指導(dǎo)。
首先,研究了不同苛化溫度下綠液中CO32-及SiO32-含量(以SiO2計(jì))隨時(shí)間的變化關(guān)系,發(fā)現(xiàn)溫度對(duì)Na2SiO3與Ca(OH)2反應(yīng)速率影響較小,卻顯著影響Na2CO3與Ca(OH)2的反應(yīng)速率;并據(jù)此對(duì)Na2CO3與Ca(OH)2、Na2SiO3與Ca(OH)2反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究,動(dòng)力學(xué)結(jié)果表明
3、,兩類反應(yīng)均屬于二級(jí)反應(yīng)且Na2SiO3與Ca(OH)2的反應(yīng)活化能(2.30KJ/mol)比Na2CO3與Ca(OH)2的反應(yīng)活化能(4.10KJ/mol)小。其次,對(duì)草漿綠液采用低溫(20℃)預(yù)苛化法除硅且與同條件下高溫進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果表明,預(yù)苛化溫度的升高不利于綠液除硅,且會(huì)增加綠液中碳酸鈉的損失。低溫預(yù)苛化有利于增大除硅率,且更好地保留綠液的有效成分CO32-,當(dāng)加入苛化所用生石灰的20%在20℃下以400rpm的轉(zhuǎn)速進(jìn)行預(yù)苛化反
4、應(yīng)60min時(shí),可除去綠液中89.27%的硅,且苛化率僅為10.26%。
隨后,對(duì)綠液進(jìn)行預(yù)苛化除硅后再苛化生成白泥碳酸鈣(CCC),并對(duì)CCC的粒度分布、比表面積、晶體形貌、紅外光譜、微觀形貌等進(jìn)行分析,結(jié)果表明,隨著預(yù)苛化生石灰加入量的增大,CCC的粒度分布曲線變光滑、粒子勻整性變好;當(dāng)預(yù)苛化生石灰加入量從0%增大到30%時(shí),CCC的比表面積由9.98m2/g減小到2.41m2/g,降低了約76%;XRD結(jié)果表明,無論預(yù)苛
5、化生石灰加入量多少,CCC均由方解石與文石組成且CaSiO3以無定形態(tài)存在于CCC中;FTIR及SEM分析結(jié)果均表明綠液經(jīng)低溫(20℃)預(yù)苛化除硅后苛化生成CCC的含硅量低于同條件下的高溫(90℃),隨著預(yù)苛化生石灰加入量的增大,CCC的微觀相貌由無定形態(tài)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐?guī)則柱狀。
最后,對(duì)綠液進(jìn)行預(yù)苛化除硅后再苛化生成CCC的性能及加填對(duì)紙張影響進(jìn)行了研究,結(jié)果表明,預(yù)苛化生石灰加入量的增大及預(yù)苛化溫度的降低有利于提高CCC的白度
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