CN110804891B - 一种造纸纸浆的联合处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种造纸纸浆的联合处理工艺,采用所述联合处理工艺一方面可以实现纸浆与黑液的完全分离,另一方面还可以实现得率达到99.45%以上的粗制浆,且所述处理工艺中还可利用物理脉冲技术实现物料的破壁,使得整个工艺过程中碱的投入量大大降低,体系的碱性降低,从而排出的黑液经过简单处理即可达到排放标准或是制备成有机肥或木质素,变废为宝,节省了制浆工序和成本。

Description

一种造纸纸浆的联合处理工艺
技术领域
本发明属于造纸纸浆的处理技术领域,具体涉及一种造纸纸浆的联合处理工艺。
背景技术
传统的造纸工艺是将造纸原料经过制浆、调制、抄造、加工等主要处理步骤,其中,制浆为造纸的第一步,也是最为关键的步骤,制浆的过程就是脱除制浆原料中的木质素的过程;该脱除过程主要分为化学制浆法、机械制浆法和半化学制浆法,化学制浆法是应用最为广泛的生产方法,其利用化学药液在高温装置内不断蒸煮料片,使制浆原料中的木质素在高温下与化学试剂发生反应生产水溶物,与纤维分离成浆料;化学制浆保留了纤维的天然长度,除去了大部分的木质素,但是浆料得率低,污染大,且在蒸煮过程中,由于化学药剂的加入,使得制备得到的制浆有一种难闻的气味、味道苦涩,在后续的挤水和洗涤过程中,还会产生大量的黑液。
黑液中含有大量的悬浮性固体、有机污染物和有毒物质,其中约有30~35%的无机物,主要成份是氢氧化钠、碳酸钠、硫化钠、硫酸钠和有机物结合的其他钠盐;还含有65~70%的有机物质,主要成份是木素、树脂、淀粉及低分子化合物等,如果将该黑液直接排放到水体中会造成严重的污染,如含有大量纤维、色素和无机盐的造纸废水会使水体变黑,并有特殊的恶臭味;含高浓度有机污染物的造纸黑液的生化耗氧量(BOD)可高达5000~40000g/L,会大量消耗水中的溶解氧,影响水质;黑液中大量存在的碱性物质会使水体的pH值急剧升高,破坏水体环境的平衡。传统的碱回收技术设备复杂、投资量大,据报道一套碱回收装置一般需要投资3000万人民币以上,而且其日常运行费用也较高,一个日产75~100吨纸浆的纸厂回收碱的成本高达2671元/吨碱,而氢氧化钠的市场价仅为1800元,因而,目前我们多数企业都无力进行碱回收,而是将黑液直接排放或经稀释后直接排放,造成环境尤其是水域的极大污染。
发明内容
为了改善现有技术的不足,本发明的目的是提供一种造纸纸浆的联合处理工艺,采用所述联合处理工艺一方面可以实现纸浆与黑液的完全分离,另一方面还可以实现得率达到99.45%以上的粗制浆,且所述处理工艺中还可利用物理脉冲技术实现物料的破壁,使得整个工艺过程中碱的投入量大大降低,体系的碱性降低,从而排出的黑液经过简单处理即可达到排放标准或是制备成有机肥或木质素,变废为宝,节省了制浆工序和成本。
本发明目的是通过如下技术方案实现的:
一种造纸纸浆的联合处理工艺,所述工艺包括如下步骤:
1)将物料和药剂混合,加热软化;
2)将软化后的物料和废液分离;
3)对步骤2)分离得到的软化后的物料,进行高压水脉冲破壁处理,制备得到浆料混合物;
4)对步骤3)制备得到的浆料混合物,以及任选地步骤2)分离得到的废液依次进行压滤处理、滤网挤压处理、膜处理、气浮处理和絮凝处理,得到造纸纸浆;
所述高压水脉冲破壁处理是指:将高压水脉冲喷射至物料的破壁制浆过程。
根据本发明,步骤1)中,所述物料可以是禾本类植物,例如选自芦苇、稻草、竹片、棉杆、麦草、玉米秸秆、高粱秸秆等。
所述物料优选经预处理工艺,所述预处理例如包括除杂除尘、粉碎、筛分;
其中,所述除杂除尘是除去原料中的杂质和粉尘,除尘优选在除尘装置中进行,或者在除杂机或者储料仓中顶部加入喇叭状的除尘装置,即除尘与粉碎或储料送料一体进行;
其中,所述粉碎是将原料粉碎成1-5厘米(优选2-3厘米)的段料,优选在物料粉碎机中进行;
其中,所述筛分是将粉碎后的断料经过筛分离处理。
根据本发明,步骤1)中,所述软化的温度为100-120℃,所述软化的时间为60-240分钟,例如为120分钟;
其中,所述药剂包括水和氢氧化钠,水可以是清水或回用水或者二者组合;所述回用水可以是含有少量杂质的水;所述清水可以是pH为6.5~7.5的自来水、工业用水等中的至少一种。
所述药剂还可以包括一些常规用于软化的组分。
所述药剂由清水和/或回用水和氢氧化钠组成;
优选地,所述物料:药剂中清水和/或回用水:氢氧化钠的质量比为100:300-600:5-10,例如为100:300:7。
由于所述物料还需要经过高压水进一步进行破壁,所述在软化过程中碱的用量相较于现有技术可以大幅降低。因此,经过软化步骤后得到的废液的pH基本接近中性,无需进一步后处理可直接排放,也可以作为回用水重新被使用。
根据本发明,步骤2)中,所述分离包括采用排水泵进行抽水和/或采用真空泵进一步抽出水分;在软化过程中,物料会在碱水的作用下发生化学反应,与加入的药剂中的水混合,溶解等物理化学作用,故此处的分离是将废液尽可能地与软化后的物料分开,分开后的物料可以在脉冲破壁的过程中实现更好的破壁效果。
其中,分离后得到的软化后的物料的含水量为65%。
分离得到的水分还可以返回到步骤1)中,作为药剂重新加入到体系中。压力筛分离得到的软化后的物料还可以与步骤3)的软化后的物料混合,一并进行脉冲破壁处理。
根据本发明,步骤3)中,所述脉冲的时间为10-30分钟,例如为15分钟;所述脉冲破壁例如是采用高压水以脉冲的方式喷射软化后的物料,继而实现对物料的高效破壁。所述脉冲为本领域常规理解的脉冲,即一个脉冲周期内,部分时间进行高压水喷射,余下的时间不进行高压水喷射。
所述脉冲破壁处理还优选在搅拌条件下进行,由于物料的含水量不高,搅拌过程可以扬起或翻起物料,继而增大高压水与物料的接触,实现对物料的进一步破壁,制备得到浆料。
所述高压水的压力为100-250个标准大气压。例如为150个标准大气压。所述高压水由高压喷头喷出,所述高压喷头的数量可以是一个、两个或三个以上。
根据本发明,步骤4)中,具体包括如下步骤:
(a)对步骤3)制备得到的浆料和废液,以及任选地步骤2)分离得到的废液进行压滤处理,分离纸浆与黑液;
(b)对上述黑液进行膜处理前的预处理,通过滤网挤压进一步脱除黑液中的固体颗粒物;
(c)对步骤(b)的黑液进行膜处理,分离得到碱水和混有固体颗粒物的杂质物料;
(d)对步骤(c)的杂质物料进行气浮、絮凝处理,得到上层的絮凝物和下层的清液;
(e)收集步骤(d)上层的絮凝物,进行压泥处理,得到有机肥或木质素。
根据本发明,步骤(a)中,根据纸浆的质量需求,可以将压滤处理后分离得到的纸浆再次循环进行一次或多次的步骤(a)处理,即通过将纸浆加少量清水后再次进行压滤处理。示例性的,如果纸浆用于高档纸,则需要将压滤处理后的纸浆再次,甚至多次进行步骤(a)的压滤,以使纸浆杂质含量达到质量标准。
所述压滤处理是采用本领域已知的板式压滤机进行,将上述混合物送入压滤机中,黑液通过滤板上的孔隙流出,纸浆被留下,继而实现了纸浆与黑液的分离。
根据本发明,步骤(b)的预处理主要是继续滤除黑液中固体颗粒物等杂质组分,以阻止杂质颗粒进入步骤(c)的膜处理装置中,堵塞甚至损坏滤膜。因此步骤(b)的滤网的孔径可以根据膜处理装置的膜孔径来设置。该步骤滤除得到的固体颗粒物也进入步骤(d)的工序。
根据本发明,步骤(c)的膜处理后得到的碱水返回软化工序中,节省原料的消耗,消除了排放污染,碱水的滤除也大大降低了混有固体颗粒物的杂质物料的pH值。
所述膜处理是采用本领域已知的用于分离固体颗粒物和碱水的膜过滤设备,例如选自成都和诚过滤技术有限公司生产的膜过滤设备。
根据本发明,步骤(d)的气浮处理是在本领域已知的气浮池中进行,气浮处理过程中,优选加入絮凝剂(如聚丙烯酰胺或聚氧化乙烯),所述絮凝剂的加入量为每吨水50克至800克絮凝剂,所述絮凝剂的加入有利于进一步实现对混有固体颗粒物的杂质物料中的杂质组分进行絮凝,进而被分离完全。同时气浮处理后得到的下层清液由于碱液已经被去除了,故其可以返回造纸工艺中作为回用水被使用。
根据本发明,步骤(e)中,压泥处理分离出的黑液也进入到工序(b)中,实现循环处理。
本发明的有益效果:
本发明提供了一种造纸纸浆的联合处理工艺,采用所述联合处理工艺一方面可以实现纸浆与黑液的完全分离,另一方面还可以实现得率达到99.45%以上的粗制浆,且所述处理工艺中还可利用物理脉冲技术实现物料的破壁,使得整个工艺过程中碱的投入量大大降低,体系的碱性降低,从而排出的黑液经过简单处理即可达到排放标准或是制备成有机肥或木质素,变废为宝,节省了制浆工序和成本。
具体实施方式
如前所述,本发明提供一种造纸纸浆的联合处理工艺,所述工艺包括如下步骤:
1)将物料和药剂混合,加热软化;
2)将软化后的物料和废液分离;
3)对步骤2)分离得到的软化后的物料,进行高压水脉冲破壁处理,制备得到浆料混合物;
4)对步骤3)制备得到的浆料混合物,以及任选地步骤2)分离得到的废液依次进行压滤处理、滤网挤压处理、膜处理、气浮处理和絮凝处理,得到造纸纸浆;
所述高压水脉冲破壁处理是指:将高压水脉冲喷射至物料的破壁制浆过程。
其中,所述高压水脉冲破壁处理是在物理脉冲破壁制浆装置中进行,所述装置具有一外壳;沿外壳的轴向方向,在所述外壳上开设一进料口;在靠近所述外壳内壁处设置一内桶,且所述内桶的开口设置在进料口所在的一侧;内桶壁由具有多处开孔的筛板组成;
在靠近所述进料口的内桶壁上设置转动轴,所述转动轴带动所述内桶在外壳内沿轴向方向转动;
沿所述轴向方向,在所述内桶的内壁上设置多条高压水压脉冲管路,在每条高压水压脉冲管路上设置若干脉冲单元,所述脉冲单元设置一顶尖具有开口的棱锥型或圆形结构,在该结构内设置高压水脉冲喷头和电磁阀组件,所述高压水脉冲喷头与高压水压脉冲管路连接。
其中,所述的术语“若干”和“多处”代表一个、两个或三个以上。
其中,所述装置是卧式或是立式。当是卧式时,所述内桶沿水平轴向方向转动,当是立式时,所述内桶沿垂直轴向方向转动。
所述外壳的材质可以是防腐防锈金属,例如不锈钢、碳钢。所述外壳的形状没有特别的定义,可以实现对物料物理脉冲破壁制浆即可,示例性地,所述外壳具有圆筒结构,所述外壳的尺寸也没有特别的限定,可以根据所述装置的处理量进行合理的设计,例如所述外壳的容积例如为3-10立方米,例如可以为5-8立方米。
若所述装置是卧式圆筒结构,则其沿轴向方向的长度可以为2-5米,例如3米,沿径向方向的直径可以为1-4米,例如1.5米。
其中,所述进料口用于送入待处理的物料,所述待处理的物料可以是未软化的制浆原料,也可以是经过碱水软化的制浆原料。
其中,所述进料口的开口大小没有特别的限定,能够实现将待处理的物料送入即可。在靠近进料口处设置阀门,当进料完毕后,即利用阀门将进料口关闭。
其中,所述装置还包括出料口,所述出料口设置在所述外壳上,所述出料口用于排出最终获得的物料,所述出料口与泵相连,用于将物料抽出。示例性地,所述出料口设置在进料口同侧,优选所述出料口设置在进料口的下方,这里的下方是指更靠近底面处。
其中,在所述外壳的底部还设置排水口,所述排水口用于排出从筛板的开孔流至外壳的废水等。这里所述的底部是指更靠近地面一侧,所述排水口的具体设置位置也需要根据所述外壳是立式结构,还是卧式结构进行调整。
其中,所述排水口还可以与真空泵、压力筛、排水泵等相连。
所述真空泵用于排出所述装置内的水分,为实现高压水脉冲做准备。所述压力筛用于过滤废水中含有的浆料,避免物料的浪费,也减少了后续程序的过滤问题。所述排水泵可以辅助排出装置内的水分。
其中,所述内桶的结构没有特别的限定,首先要能与所述装置的外壳相适配,所述内桶可以全部放置在所述外壳内,此外,所述内桶还能在所述转动轴的带动下,在所述外壳内沿轴向方向进行旋转。所述内桶的开口大小也没有特别的限定,只需要与所述进料口的开口大小适配或者是大于所述进料口的开口大小,使物料能通过进料口顺利地进入所述内桶中。
示例性地,当装置是立式结构时,所述内桶的截面可以是U型,当装置是卧式结构时,其截面是开口为水平方面的U型。
其中,所述高压水压脉冲管路穿过内桶和外壳,与能产生高压水的设备连接,所述高压水的压力为100-250个标准大气压。例如为150个标准大气压。
所述高压水压脉冲管路中高压水的流量为5吨/小时。高压水压脉冲管路中的高压水在脉冲破壁的过程中,可以对被扬起的物料进行高效的破壁作用,此外,由于此时高压水仅是压力较大,在脉冲破壁的过程中,由于物料不断被扬起,故不会吸附过多的水分。所述高压水进入高压水压脉冲管路,继而进入内桶中,通过脉冲单元的顶尖,将高压水脉冲喷射至在内桶翻滚的物料上,装置内的物料随着内桶的转动不断被翻起,继而被高压水破碎,实现破壁的目的。
其中,所述内桶壁(即筛板)的厚度为5-15mm,例如10mm的碳钢板筛板。所述内桶壁(即筛板)的筛孔大小为3-5mm。
其中,所述内桶外壁与外壳内壁的距离为10-20cm。
其中,所述转动轴带动所述内桶在外壳内转动,所述转动可以是沿一个方向进行转动,也可以是周期性或非周期性沿两个方向转动,例如一个周期内先沿顺时针方向进行转动,后沿逆时针方向进行转动。
其中,所述内桶的转速为50-100转/分,例如为70转/分。
其中,所述高压水压脉冲管路的数量没有特定的限定,其可以均匀分布设置在内桶轴向内壁上,例如可以是4、8、12或者是16条。在高压水压脉冲管路上设置的脉冲单元的数量也没有特别限定,可以根据所述装置沿轴向方向的长度进行设置,例如可以是每隔20-50cm设置一个。
其中,所述顶尖的口径为1-2mm。
其中,根据本发明,所述高压水脉冲喷头内包括铁球和挡板,所述挡板设置在靠近顶尖处,所述铁球设置在挡板和高压水压脉冲管路出口处;
所述高压水脉冲喷头在使用过程中,当所述高压水脉冲喷头转动到水平轴下方时,其顶尖开口朝向上方,此时,通过电子感应开关控制脉冲水关闭,所述高压水脉冲喷头内的铁球依靠自身重力,可以堵住高压水压脉冲管路出口处,实现对管道的关闭,避免装置内部的水分从顶尖处倒灌进入高压水压脉冲管路内;当所述高压水脉冲喷头转动到水平轴上方时,其顶尖开口朝向下方,所述高压水脉冲喷头内的铁球依靠自身重力移向挡板,来自高压水压脉冲管路的高压水从挡板两侧喷出顶尖。
其中,所述装置还设置有加热单元,其可以实现加热物料的目的即可。
例如,其可以是蒸汽脉冲单元,例如蒸汽管路的设置同高压水压脉冲管路设置,蒸汽管路一端设置在内桶内壁上,另一端穿过内桶和外壳与能产生蒸汽的设备连接,在蒸汽管路上设置蒸汽脉冲喷头,该喷头也设置在脉冲单元的棱锥型结构内,所述蒸汽脉冲单元为所述破壁装置提供热量。当在装置内先软化物料时,开启该蒸汽脉冲喷头,提供热量,在软化结束后关闭。
其中,所述蒸汽脉冲喷头喷出的蒸汽的压力为50-100个标准大气压。例如为80个标准大气压。通过蒸汽管路,蒸汽脉冲喷头将蒸汽脉冲进入所述物理脉冲破壁制浆装置内,利用蒸汽对装置内的物料进行加热处理。
例如,所述加热单元可以是电加热单元,所述电加热单元的电路设置同上述高压水压脉冲管路,其加热组件设置在脉冲单元的棱锥型结构内,实现对内桶的物料加热的目的。
其中,所述脉冲单元的棱锥型结构,例如可以是三棱锥、四棱锥、五棱锥等多棱锥结构,或者为圆形结构;示例性地,所述棱锥型结构沿所述装置径向方向的横截面为三角形结构。所述棱锥型结构高度根据内桶的高度调整,示例性的,当卧式内桶径向直径为1-4米时,棱锥型结构的高度约为10-30cm,其可以实现在内桶转动时,对物料的翻转、翻动、扬起,实现抄料的作用,避免由于筛板转动产生的离心力导致物料贴合在筛板内壁,而无法通过脉冲的高压水实现对其破壁的作用。具有棱锥型结构的脉冲单元固定在筛板内壁,还起到支撑筛板,达到加强筋的作用。
其中,所述电磁阀组件包括电子感应开关,所述电子感应开关用于控制高压水压脉冲管路的开启与关闭,所述电子感应开关为本领域已知的。
其中,所述电磁阀组件根据需要,分别与脉冲单元、加热单元连接,并且与电子感应开关连接,用于控制脉冲单元中的脉冲单元、加热单元的开启与关闭。
上述装置的使用方法,所述方法包括如下步骤:
1)将物料通过进料口送入内桶中;
2)开启转动轴,内桶沿轴向转动,物料在内桶中翻滚,利用电磁阀组件控制脉冲单元中的高压水脉冲喷头的开启与关闭;
当装置是卧式结构时,电磁阀组件控制处于装置对称水平面上方的高压水脉冲喷头开启,处于下方的高压水脉冲喷头关闭,使得高压水总是从径向方向的上方喷射悬空翻滚的物料;
经过高压水脉冲后,制备得到符合要求的浆料。
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外,应理解,在阅读了本发明所记载的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本发明所限定的范围。
实施例1
选用干燥的稻草,除杂除尘粉碎,其中在粉碎机的入口,有一个喇叭状的除尘装置,在料仓进料口螺旋杆旁边有两个喇叭状的除尘装置,所述粉碎是将原料碎成2-3厘米的段料,过筛分离,得到制浆原料,存储在料仓中;
通过螺旋杆加料的方式将100kg上述的制浆原料、7kg氢氧化钠、300kg清水或回用水送入反应罐中,利用加热单元加热至100-120℃,进行软化;软化30分钟后,将软化后的物料与废液进行分离,这里的分离可以是利用废水的重力作用,也可以采用排水泵进行抽水,排水泵的使用更有利于废液的排出;所述在软化过程中碱的用量相较于现有技术可以大幅降低。因此,经过软化步骤后得到的废液的pH基本接近中性,无需进一步后处理可直接排放,也可以作为回用水重新被使用;抽水一段时间后,还将排水泵用真空泵替换,采用真空泵进行真空处理,目的是进一步降低软化后的物料的含水量,为脉冲步骤做准备,例如抽真空一段时间后,含水量65%,即每100斤的原料,含有65斤的水。
经真空抽干后,开始进行脉冲破壁工序:脉冲破壁装置中包括8条高压水压脉冲管路,其均匀分布设置在内桶轴向内壁上。每条高压水压脉冲管路上每隔30-50cm处设置一个脉冲单元,从每个脉冲单元喷出的高压水的压力为150个标准大气压,高压水压脉冲管路中高压水的流量为5吨/小时。采用高压水以脉冲的方式喷射软化后的物料,继而实现对物料的高效破壁。所述脉冲为本领域常规理解的脉冲,即一个脉冲周期内,部分时间进行高压水喷射,余下的时间不进行高压水喷射。
通过电子感应开关控制脉冲过程,当脉冲管旋转到水平对称轴上方时,电子感应开关控制脉冲开启,高压的脉冲水喷向装置内的物料,此时脉冲破壁处理还在搅拌条件下进行,由于物料的含水量不高,搅拌过程可以扬起或翻起物料,继而增大高压水与物料的接触,实现对物料的进一步破壁,制备得到浆料。当脉冲管旋转到水平对称轴下方时,电子感应开关控制脉冲关闭;如此往复经过高压水脉冲30分钟后,可以实现对物料的高效破壁,制备得到符合要求的浆料。
对脉冲破壁后的混合物料采用板式压滤机进行压滤处理,将上述混合物送入压滤机中,黑液通过滤板上的孔隙流出,纸浆被留下,继而实现了纸浆与黑液的分离;分离得到的纸浆根据质量需求,可以反复多次加少量水后再次进行压滤处理,以使纸浆杂质含量达到质量标准;
本实施例得到的浆液的实验强度指标如表1所示。其中,硬度卡伯值依据GB/T1546-2004纸浆卡伯值的测定得到,打浆度依据GB/T 3332-2004纸浆打浆度的测定(肖伯尔-瑞格勒法)得到。
表1
序号 性能指标 结果
1 硬度卡伯值 78.4
2 打浆浓度/% 15
3 打浆度/°SR 50
对上述黑液进行预处理,通过滤网挤压进一步脱除黑液中的固体颗粒物,以阻止杂质颗粒进入膜处理装置中,堵塞甚至损坏滤膜,滤网的孔径可以根据膜处理装置的膜孔径来设置,滤出得到的固体颗粒物与下述工艺中的絮凝物混合。随后进行膜处理,分离得到碱水和混有固体颗粒物的杂质物料;得到的碱水返回软化工序中,节省原料的消耗,消除了排放污染,碱水的滤除也大大降低了混有固体颗粒物的杂质物料的pH值。对杂质物料进行气浮、絮凝处理,气浮处理是在本领域已知的气浮池中进行,气浮处理过程中,每吨物料中加入300g的聚丙烯酰胺,所述絮凝剂的加入有利于进一步实现对混有固体颗粒物的杂质物料中的杂质组分进行絮凝,进而被分离完全。同时气浮处理后得到的下层清液由于碱液已经被去除了,故其可以返回造纸工艺中作为回用水被使用。得到上层的絮凝物和下层的清液;收集上层的絮凝物,进行压泥处理,压泥处理分离出的黑液也进入滤网过滤工序,压泥后得到的固体物料可以制备得到有机肥或木质素。
以上,对本发明的实施方式进行了说明。但是,本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种造纸纸浆的联合处理工艺,其中,所述工艺包括如下步骤:
1)将物料和药剂混合,加热软化,所述软化的温度为100-120℃,所述软化的时间为60-240分钟;所述药剂包括水和氢氧化钠,水是清水或回用水或者二者组合;所述物料:药剂中清水和/或回用水:氢氧化钠的质量比为100:300-600:5-10;
2)将软化后的物料和废液分离;
3)对步骤2)分离得到的软化后的物料,进行高压水脉冲破壁处理,制备得到浆料混合物;所述脉冲的时间为10-30分钟,所述脉冲破壁是采用高压水以脉冲的方式喷射软化后的物料;所述脉冲破壁处理在搅拌条件下进行,由于物料的含水量不高,搅拌过程扬起或翻起物料,继而增大高压水与物料的接触,实现对物料的进一步破壁,制备得到浆料;
4)对步骤3)制备得到的浆料混合物,以及任选地步骤2)分离得到的废液依次进行压滤处理、滤网挤压处理、膜处理、气浮处理和絮凝处理,得到造纸纸浆;
所述高压水脉冲破壁处理是指:将高压水脉冲喷射至物料的破壁制浆过程;
所述高压水脉冲破壁处理是采用物理脉冲破壁制浆装置,其中,所述装置具有一外壳;沿外壳的轴向方向,在所述外壳上开设一进料口;在靠近所述外壳内壁处设置一内桶,且所述内桶的开口设置在进料口所在的一侧;内桶壁由具有多处开孔的筛板组成;
在靠近所述进料口的内桶壁上设置转动轴,所述转动轴带动所述内桶在外壳内沿轴向方向转动;
沿所述轴向方向,在所述内桶的内壁上设置多条高压水压脉冲管路,在每条高压水压脉冲管路上设置若干脉冲单元,所述脉冲单元设置一顶尖具有开口的棱锥形结构,在该结构内设置高压水脉冲喷头和电磁阀组件,所述高压水脉冲喷头与高压水压脉冲管路连接;
其中,所述高压水压脉冲管路穿过内桶和外壳,与能产生高压水的设备连接,所述高压水的压力为100-250个标准大气压,所述装置是卧式,所述内桶沿水平轴向方向转动。
2.根据权利要求1所述的工艺,其中,步骤1)中,所述物料是禾本类植物,选自芦苇、稻草、竹片、棉杆、麦草、玉米秸秆或高粱秸秆。
3.根据权利要求1所述的工艺,其中,所述物料经预处理工艺,所述预处理包括除杂除尘、粉碎、筛分;
其中,所述除杂除尘是除去原料中的杂质和粉尘,除尘在除尘装置中进行,或者在除杂机或者储料仓中顶部加入喇叭状的除尘装置,即除尘与粉碎或储料送料一体进行;
其中,所述粉碎是将原料粉碎成1-5厘米的段料,在物料粉碎机中进行;
其中,所述筛分是将粉碎后的断料经过筛分离处理。
4.根据权利要求1所述的工艺,其中,步骤1)中,所述回用水是含有少量杂质的水;所述清水是pH为6.5~7.5的自来水、工业用水中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的工艺,其中,所述物料:药剂中清水和/或回用水:氢氧化钠的质量比为100:300:7。
6.根据权利要求1所述的工艺,其中,步骤2)中,所述分离包括采用排水泵进行抽水和/或采用真空泵进一步抽出水分,分离后得到的软化后的物料的含水量为65%。
7.根据权利要求6所述的工艺,其中,分离得到的水分返回到步骤1)中,作为药剂重新加入到体系中;压力筛分离得到的软化后的物料与步骤3)的软化后的物料混合,一并进行脉冲破壁处理。
8.根据权利要求1所述的工艺,其中,步骤3)中,所述高压水的压力为150个标准大气压。
9.根据权利要求1-8任一项所述的工艺,其中,步骤4)中,包括如下步骤:
(a)对步骤3)制备得到的浆料和废液,以及任选地步骤2)分离得到的废液进行压滤处理,分离纸浆与黑液;
(b)对上述黑液进行膜处理前的预处理,通过滤网挤压进一步脱除黑液中的固体颗粒物;
(c)对步骤(b)的黑液进行膜处理,分离得到碱水和混有固体颗粒物的杂质物料;
(d)对步骤(c)的杂质物料进行气浮、絮凝处理,得到上层的絮凝物和下层的清液;
(e)收集步骤(d)上层的絮凝物,进行压泥处理,得到有机肥或木质素。
10.根据权利要求9所述的工艺,其中,步骤(a)中,根据纸浆的质量需求,将压滤处理后分离得到的纸浆再次循环进行一次或多次的步骤(a)处理,即通过将纸浆加少量清水后再次进行压滤处理。
11.根据权利要求9所述的工艺,其中,步骤(b)的预处理是继续滤除黑液中固体颗粒物,以阻止固体颗粒物进入步骤(c)的膜处理装置中,堵塞甚至损坏滤膜;该步骤滤除得到的固体颗粒物也进入步骤(d)的工序。
12.根据权利要求1-7任一项所述的工艺,其中,步骤(c)的膜处理后得到的碱水返回软化工序中。
13.根据权利要求1-3任一项所述的工艺,其中,步骤(d)的气浮处理过程中,加入絮凝剂,所述絮凝剂的加入量为每吨水50克至800克絮凝剂。
14.根据权利要求9所述的工艺,其中,步骤(e)中,压泥处理分离出的黑液也进入到工序(b)中,实现循环处理。
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