黑液煤浆—解决草浆碱回收问题的新途径

杨 丽 张井华

辽宁省轻工产品质量检测中心，辽宁 沈阳，110032

黑液煤浆—解决草浆碱回收问题的新途径

杨 丽 张井华

辽宁省轻工产品质量检测中心，辽宁 沈阳，110032

用煤粉与黑液混合制成黑液煤浆增加固形物热值解决草浆碱回收的问题。

黑液煤浆 碱回收 黏度 热值

国内硫酸盐木浆厂的碱回收率可达95%，而碱法麦草浆和硫酸盐苇浆的碱回收率只有50～80%，碱法稻草浆由于硅干扰严重所以还不能进行碱回收。影响草浆碱回收原因除由于草浆黑液提取率低外，主要还有草浆黑液存在着黏度大、热值低、硅含量高等对碱回收不利的因素。

下面就草浆黑液特性及为解决草浆碱回收问题所做的实验和想法介绍如下：

1 草浆黑液的特性及碱回收存在的问题

1.1 关于黑液的黏度

比较各种原料黑液黏度见表1。

表1

由上表可见草类浆黑液较木浆黑液黏度高得多，在30℃、60℃和90℃都是这样。

1.2 关于黑液的热值

比较各种原料蒸煮黑液的固形物热值和有机物热值见表2。

表2

由上表可见草类浆黑浆热值略低与木浆黑液。

1.3 关于黑液的硅含量

比较各种原料蒸煮黑液的硅含量，见表3。

表3

由表3可见，草类浆黑液SiO2含量都较高，尤其是稻草浆黑液硅含量高出木浆黑液10～20倍。

由于草浆黑液存在着黏度大、硅含量高、热值较低等不利因素，使草浆黑液在碱回收过程中，蒸发浓缩时易结垢，堵塞蒸发器管路，浓缩蒸发终了浓度上不去，只能达到40%左右，经过文丘里后也只能达到45%，所以燃烧非常困难，因此有些麦草浆厂得喷重油助燃。由于硅的含量高在碱炉燃烧时易结炉瘤，影响熔融物流出。有些草浆厂为解决碱回收时的硅干扰，采取了黑液除硅的方法，但由于技术上和经济上的原因，迄今未见有正常运行的。

2 草浆黑液煤浆

为解决草浆碱回收存在的问题，从1989年开始我们探讨了采用草浆黑液制黑液煤浆的办法，以期达到提高热值、降低粘度、提高黑液燃烧时浓度、减轻浓缩蒸发负荷、减轻硅干扰的目的。

2.1 黑液煤浆

黑液煤浆是在适当浓度的黑液中，加入适量的煤粉和少量的添加剂，经研磨或搅拌后制成流动的浆体。黑液煤浆要有良好的流动性能和稳定性，在保证其流动性能良好的前提下浓度愈高愈好。在试验中制备黑液煤浆用煤情况如下：

煤种：大同煤

挥发分：33%

灰分：8.6%

水分：4.42%

灰熔点：1340℃

热值：6788千卡/公斤

采用的黑液为碱、亚钠法稻草浆黑液，其蒸煮条件为：

用碱量：8%～9%

亚钠用量：3%～4%

液比：1：3

最高温度：155℃

保温：2小时

用上述黑液及煤经加工处理制成黑液煤浆。供测其性能用。

黑液煤浆中煤粉含量非常重要，它的多少直接影响黑液煤浆性能。

黑液煤浆的固形物是由黑液中的固形物和煤粉两部分组成的。煤粉和黑液固形物的比值要根据需要而定。碱回收是要通过燃烧掉黑液回收所含的碱，加煤粉是为了改善黑液的燃烧性能，因此煤粉加入量要适当，加入太多就没有意义了。实际应用时不会超过30%。在实验中为了探索煤粉含量对黑液煤浆性能的影响，煤粉的加入量由1%到99%。

2.1.1 黑液煤浆的浓度

碱法稻草浆黑液浓缩到45%浓度时，其黏度就达2400厘泊 （20℃）。 如果再进一步浓缩到50%浓度，在常温下就不流动了。如果将黑液制成煤粉含量占总固形物25%的黑液煤浆，则浓度为45%时其黏度990厘泊（20℃），浓度为50%时，其黏度为2600厘泊（20℃），流动性还很好，见表4。

表4

实验表明，增加黑液煤浆总固形物中煤粉的含量，黑液煤浆的浓度就能提高。当黑液煤浆中总固形物中煤粉含量达到95%以上时，则黑液煤浆的浓度可达到65%～70%。当然过高煤粉含量的黑液煤浆在碱回收中是没有什么实际意义的。表4说明，碱法草浆黑液浓缩蒸发最高浓度只能达到45%左右。如果搞煤粉含量占总固形物25%的黑液煤浆，则浓度可达50%左右。浓度可提高5%。

2.1.2 黑液煤浆的热值

比较黑液和黑液煤浆的热值，在相同浓度的情况下，主要比较其固形物的热值。实验用黑液的固形物热值为3149千卡/公斤，煤粉热值为6788千卡/公斤，用二者制成的黑液煤浆，其热值高低取决于煤粉占黑液煤浆总固形物的配比多少。实测结果表明是按这一规律变化的，同计算是相一致的，见表5。

表5

为了有效地改善燃烧性能，制做黑液煤浆当然要选择热值高的煤种。由于实验用的煤粉热值较黑液固形物热值高一倍多，因此制做的黑液煤浆热值提高得很明显。由表5可以看到，煤粉含量占总固形物25%的黑液煤浆其热值就达到4000千卡/公斤，已超过固形物热值为3500千卡/公斤的木浆黑液。

2.1.3 黑液煤浆的黏度

制成浓度分别为45%、50%的黑液煤浆，变动固形物中的煤粉含量，测其黏度变化，其结果如表6。变化规律见图1。

表6

图2 温度与黒液煤浆黏度的关系

图1 黑液煤浆中煤炭含量与黏度的关系

从图表可看出，黑液煤浆的煤粉含量愈高其粘度愈小，尤其在煤粉含量由0%～35%这段内黏度下降比较明显。也就是说加少量的煤粉就可达到降低黏度的目的。这一点对实际应用很有价值。

我们知道温度对黑液黏度影响颇大，同样温度对黑液煤浆黏度影响也很大。在实验室制做浓度为49.5%煤粉含量占总固形物22%的黑液煤浆，测其温度对黏度影响变化，结果见表7、图2。

表7

2.1.4 黑液煤浆的灰分及灰熔点

黑液在碱回收炉中燃烧后呈熔融状态流出，灰熔点的高低对熔融物顺利流出影响很大，固此黑液煤浆的灰熔点非常重要。配制不同煤粉含量的黑液煤浆，测定灰分及灰熔点，结果见表8。

表8

由于煤的灰分较黑液灰分低，所以黑液煤浆灰分比纯黑液灰分低，煤粉含量愈高，灰分愈低。煤的灰分熔点较黑液灰分熔点高，所以黑液煤浆灰熔点要高于纯黑液。但在煤粉含量不高的黑液煤浆中，灰分熔点变化不大。

2.1.5 黑液煤浆的稳定性

稳定性是指黑液煤浆在运输和储存过程中保持浆状，固形物不沉淀，煤粉不析出。

我们知道新型代油燃料水煤浆的稳定性非常重要，因为它要被长途运送和长期储存。但黑液煤浆不同，因其在本纸浆厂就地燃烧掉，故不需要长途输送和长期储存。况且在煤粉含量较低的黑液煤浆中，制作黑液煤浆的黑液比重接近或超过煤的比重，因此煤粉悬浮在黑液中不会沉淀。所以黑液煤浆的稳定性是不会成问题的。

3 结语

由于碱法草浆黑液有其特性，给碱回收造成一定困难。因此碱法草浆碱回收要有不同于木浆黑液碱回收的工艺和设备。草浆碱回收采用黑液煤浆的办法，可提高其浓度和热值，使其达到或接近木浆黑液水平，是解决草浆碱回收问题的新途径。

黑液煤浆虽然不能直接除掉黑液中的硅，但由于配制黑液煤浆所用黑液的浓度可低于一般草浆黑液碱回收时蒸发的最高浓度，可避开黑液在高浓度、高黏度状态下蒸发，这样就可减轻在蒸发器中结垢和堵塞现象，并可提高蒸发效率。在燃烧炉中，由于黑液煤浆热值较高，煤粉直接在炉中燃烧层内燃烧，有利于提高燃烧层的温度，熔融物流动性好，能顺利流出，不会产生结瘤现象。

煤粉增加了黑液的热值，有助于黑液的燃烧，煤在燃烧时产生的热能可增加蒸汽的产量或提高热能回收。采用黑液煤浆方法可做到草浆碱回收不用烧重油助燃。

黑液煤浆有可能减轻或解决稻草浆碱回收存在的技术难题。进一步推进稻草浆碱回收的开展。不但能解决草浆纸厂的环境污染问题也给造纸厂生存下去提供了一条途径。

2010－9－17

纸林觅踪之三十