CN113106769A - 一种新型清洁造纸制浆方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于造纸技术领域，具体涉及一种新型清洁造纸制浆方法，包括原料切断或削片、分丝、除尘、预浸、一次挤浆、蒸煮、二次挤浆、真空蒸发、洗浆浓缩、三次挤浆、污水处理、污泥压滤工序；所述预浸工序中将切断或削片、分丝、除尘后的原料用二次挤浆工序的热黑液浸泡8h；所述一次挤浆工序产生的稀黑液在进入真空蒸发工序前加入磷酸调整pH=7；所述蒸煮工序蒸煮药剂为氢氧化钾和尿素溶液；在所述真空蒸发工序后增加复合肥生产车间。本发明在蒸煮工序采用氢氧化钾和尿素为制浆药剂，使产生的黑液中残留了大量植物生长所需的微量元素氮、磷、钾元素，改变了传统碱法和硫酸盐法制浆黑液中残留大量钠离子对植物和农作物产生的危害问题。
Description
技术领域
本发明属于造纸技术领域，具体涉及一种新型清洁造纸制浆方法。
背景技术
目前，造纸工业已有几百年历史，以木材或禾草类纤维为原料的造纸厂也很多，大多采用碱法或硫酸盐法制浆工艺，由原料、削片、切断、蒸煮、冲洗、筛选工序组成，这种制浆方法存在以下缺点：1、需要消耗大量的碱和氢氧化钠，造纸成本高；2、排放大量对人、畜及农作物有害的污水，水中悬浮物及有机物质浓度高，色泽深，可生化性差，水处理难度高；3、产生污泥量大，污泥没有进行综合利用；4、产生大量制浆黑液，不能有效利用。因此，需要一种新型的造纸制浆方法。
授权公告号为CN 103556515 B的发明专利公开了一种造纸制浆工艺，包括：除臭、清洗、消毒、切片，臭氧水药液浸泡，粗磨、离心，生物催化、降解，细磨、离心，饱和臭氧水漂白，浓缩、挤浆、打包等工序，但其臭氧水药液中含有臭氧水、氢氧化钠、过氧化氢、氧化镁、羟基苯三唑、亚硫酸钠、冷浸助剂等多种化学成分，所产生的污水成分更复杂，污水处理困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型清洁造纸制浆方法，该制浆方法减少了药剂使用量，将黑液变废为宝，降低了污水处理难度，制浆全过程无污水排放。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明一种新型清洁造纸制浆方法，包括原料切断或削片、分丝、除尘、预浸、一次挤浆、蒸煮、二次挤浆、真空蒸发、洗浆浓缩、三次挤浆、污水处理、污泥压滤工序；
所述预浸工序中将切断或削片、分丝、除尘后的原料用二次挤浆工序的热黑液浸泡8h，所述热黑液的加入量为原料重量的3~4倍；
所述一次挤浆工序产生的稀黑液在进入真空蒸发工序前加入磷酸调整pH=7；
所述蒸煮工序的蒸煮温度为150~175℃，蒸煮压力为0.5~0.8MPa，蒸煮药剂为氢氧化钾和尿素溶液，原料与氢氧化钾和尿素溶液的比例为1：4；
在所述真空蒸发工序后增加复合肥生产车间，将真空蒸发后的浓黑液用于生产复合肥；
所述洗浆浓缩工序和三次挤浆工序产生的污水经所述污水处理工序处理，污水处理工序产生的污泥再经污泥压滤后压滤得到的泥饼进入复合肥生产车间用于生产复合肥。
优选地，所述氢氧化钾和尿素溶液的有效含量为2~18%。
优选地，所述一次挤浆采用螺旋挤浆机；所述二次挤浆采用液压装置挤浆；所述三次挤浆采用辊式压滤机。
优选地，所述原料包括麦草、稻草、龙须草、构树皮、桑树皮、蔗渣、芦苇、黄麻红麻、竹片和木片。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明原料先经切断或削片、分丝、除尘处理，使原材料在备料过程中得到片状和分丝成粗纤维，加快了浸透速度，缩短了蒸煮时间，减少了药剂使用量，降低了污水处理难度。采用二次挤浆的热黑液预㓎制浆原料，充分利用了黑液的热能和残留在黑液内的大量制浆药剂，同时替代了传统制浆工艺预浸工序所使用的化学药剂，实现了制浆废液循环利用又降低了制浆成本，为实现无废物排放清洁制浆奠定了基础。在蒸煮工序采用氢氧化钾和尿素为制浆药剂，使产生的黑液中残留了大量植物生长所需的微量元素氮、磷、钾元素，改变了传统碱法和硫酸盐法制浆黑液中残留大量钠离子对植物和农作物产生的危害问题；采用磷酸改性稀黑液将稀黑液pH值=13调整为pH值=7，改性后的稀黑液经真空浓缩后进入到复合肥车间生产复合肥，变废为宝，解决了碱法制浆和硫酸盐法制浆碱回收设备投资大，运行费用高，以及工艺白泥二次污染问题。
附图说明
图1为本发明一种新型清洁造纸制浆方法的工艺流程图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限定本发明的保护范围。若未特别指明，实施例中所用技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。下述实施例中的试验方法，如无特别说明，均为常规方法。
本发明制浆方法适用原料包括但不限于麦草、稻草、龙须草、构树皮、桑树皮、芦苇、蔗渣、竹片和木片。
实施例一
如图1所示，本实施例所用原料为麦草，制浆方法步骤如下：
（1）原料切断、分丝、除尘
麦草经抓草机运送至切草分丝机，经切草分丝机切断、分丝，然后分丝好的麦草自动送至除尘仓，除尘仓下方设置往复式振动筛，重质灰粉通过往复振动筛筛到重质灰粉仓内，轻质灰粉由除尘仓上方安装的抽风机抽出送至水浸式灰粉收集池。轻、重质灰粉送往堆积场，按比例掺和部分改性后pH值=7的黑液，搅拌均匀堆积发酵后做农业粗肥。
（2）预浸
将切断、分丝、除尘后的麦草用抓草机送至预浸池中，每30-50cm厚用泵喷洒一次热黑液，再用抓草机往下按压一次，往复进行。装满后浸泡8h，热黑液的加入量为麦草重量的4倍。
（3）一次挤浆
将预㓎好的麦草用抓草机运送到螺旋挤浆机传送带漏斗内，经传送带进入螺旋挤浆机。挤出来的粗纤维经活动铁槽进入盛料笼，盛料笼容积为10m³可装入挤干后的麦草2吨左右。装满后用行吊吊入自加热笼式制浆蒸煮器内。脱出的稀黑液流入真空蒸发工序黑液池内，待蒸发、浓缩、后制作复合肥。
（4）蒸煮
蒸煮工序在自加热笼式制浆蒸煮器内进行（参见专利202120686506.8），盖好笼盖，打开药液罐阀门，将2%含量的氢氧化钾和1.2％含量尿素溶液加入蒸煮器内，麦草与药液总比例为1：4左右。盖好筒盖。开启天然气加热装置升温蒸煮。蒸煮温度为158℃，蒸煮压力为0.5Mpa，蒸煮时间约为1.5-2h。
蒸煮完成后，打开筒体下方的黑液排放阀，利用筒体内现存的蒸汽压力可快速将筒内热黑液排放到热黑液储存池用作预浸液，使黑液中含的余热和化学药剂得到充分利用。筒盖上的压力表降至零后。打开筒盖锁扣，用行吊把筒盖吊到一边。抽出笼盖与笼体连接串销，使笼体与笼盖处于分离状态。
此蒸煮器利用天燃气或液化气加热，改变了传统蒸汽加热模式，替代了传统蒸球制浆，省去了采用锅炉供蒸汽用软化水及软水设备投资等问题，降低了制浆成本，同时也减少了锅炉蒸汽输送过程中管道消耗热量问题，减少了蒸汽浪费。
（5）二次挤浆
二次挤浆是在蒸煮器筒盖打开吊到一边后，采用液压装置挤浆，将液压装置卡在蒸煮器笼体上方，装上连接串销锁好锁扣，同时使液压输出轴卡在笼盖中心位置。打开液压挤浆装置启动按扭，使液压轴逐渐外伸，迫使笼盖在笼体内下行，使笼体内熟料中含的黑液被压出，通过黑液排放阀自动流入热黑液储存池。热黑液储存池上方装有黑液泵用于预㓎池供应热黑液喷洒。
（6）真空蒸发
预㓎工序产生的稀黑液，稀黑液的pH在13左右，在稀黑液中加入85%磷酸调整pH=7（一般1t稀黑液需浓度85%的磷酸6kg），进入真空浓缩装置（参见专利200720092138.4）中进行浓缩得浓黑液，浓黑液进入复合肥生产车间用于生产复合肥。该真空浓缩装置也可在下方设置炉膛，利用天燃气或液化气加热。
（7）洗浆浓缩
将二次挤浆后的粗浆，用抓机运送到带有搅拌器的浆池内，按比例加水稀释搅拌均匀后，用浆泵抽到斜网进行浓缩。斜网浓缩浆料时滤下的废水自流入污水收集池。
（8）三次挤浆
经斜网浓缩后的粗浆通过漏斗自动进入辊式压滤机，经辊式压滤压滤脱水后就成了粗浆，粗浆含水份65%左右，折干率35％左右，得浆率为50%左右，销售到生产烧纸、或生产瓦楞原纸的厂家。三次挤浆产生的废水流入污水收集池。
（9）污水处理
污水收集池里的污水经污水泵进入漏斗式多级污水沉淀池循环沉淀，该沉淀池为钢板焊接架构，安装在地面上，总高度4.2米左右。利用锥度水压差沉淀速度快、定时排放污泥方便、定时清洗污水池便利、一次提升多工序用水自动流入、运行费用低、极大地降低了有害菌种产生速度。为封闭循环利用奠定了良好基础。
（10）复合肥生产车间
真空蒸发后浓黑液，用黑液泵送往复合肥生产车间按照国标要求标准复配、造粒、烘干、装袋、生产复合肥。污水处理系统产生的污泥经污泥压滤机压缩减少含水量后，泥饼也进入复合肥生产车间生产复合肥。
注：禾草类原料制浆（包括：稻草、芦苇、蔗渣、黄麻红麻、构树皮桑树皮）的具体方法和麦草基本相似。也可根据实际情况调整药剂用量和蒸煮时间以及蒸煮温度。
实施例二
本实施例所用原料为杨木片。
（1）原料削片
把已扒光皮的杨木枝丫材，用抓草机运送到削片机前输送机内，枝丫材缓慢进入削片机进行削片。
（2）预浸
削出来的杨木片经振筛筛选后用铲斗机运往预㓎池中，按杨木片与热黑液比例为1:3的量注入热黑液浸泡8h。
（3）一次挤浆
将预㓎好的木片用抓机运送到螺旋挤浆机传送带漏斗内，经传送带进入螺旋挤浆机。挤出来的杨木粗纤维经活动铁槽进入盛料笼，盛料笼容积为10m³可装入挤干后的杨木粗纤维2.5吨左右。装满后用行吊入自加热笼式制浆蒸煮器内。脱出的稀黑液流入真空蒸发工序黑液池内，待蒸发、浓缩、后制作复合肥。
（4）蒸煮
蒸煮工序在自加热笼式制浆蒸煮器内进行，盖好笼盖，打开药液罐阀门，将配比好的18％含量的氢氧化钾和2.4％尿素溶液注入蒸煮器内。杨木片与药液的总比例为1：4。加满后盖好筒盖锁好锁扣。开启天然气加热装置升温蒸煮。蒸煮压力为8Mpa，蒸煮温度175℃、蒸煮时间为2.5h。
蒸煮完成后，打开筒体下方的黑液排放阀，利用筒体内现存的蒸汽压力可快速将筒内热黑液排放到热黑液储存池用作预浸液，使黑液中含的余热和化学药剂得到充分利用。筒盖上的压力表降至零后。打开筒盖锁扣，用行吊把筒盖吊到一边。抽出笼盖与笼体连接串销，使笼体与笼盖处于分离状态。
（5）二次挤浆
二次挤浆采用液压挤浆装置，将液压挤浆装置卡在自加热笼式制浆蒸煮器的笼体上方，装上连接串销锁好锁扣，同时使液压输出轴卡在笼盖中心位置。打开液压装置启动按扭，使液压轴逐渐外伸，迫使笼盖在笼体内下行，使笼体内熟料中含的黑液被压出，通过黑液排放阀自动流入热黑液储存池。热黑液储存池上方装有黑液泵，用于预㓎池供应热黑液喷洒。
（6）真空蒸发
预㓎工序产生的稀黑液，稀黑液的pH在13左右，在稀黑液中加入85%磷酸调整pH=7，进入真空浓缩装置中进行浓缩得浓黑液，浓黑液进入复合肥生产车间用于生产复合肥。
（7）洗浆浓缩
将二次挤浆后的粗浆，用抓机运送到带有搅拌器的浆池内，按比例加水稀释搅拌均匀后，用浆泵抽到斜网进行浓缩。斜网浓缩浆料时滤下的废水自流入污水收集池。
（8）三次挤浆
经斜网浓缩后的粗浆通过漏斗自动进入辊式压滤机，通过辊式压滤机挤压后就成了粗浆，粗浆含水份65%左右，折干率为35％左右，得浆率为40%左右，销售或用于生产文化纸和卫生纸。三次挤浆产生的废水流入污水收集池。
（9）污水处理系统
污水收集池里的污水，经污水泵进入漏斗式多级污水沉淀池循环沉淀，该沉淀池为钢板焊接架构，安装在地面上，总高度4.2米左右。利用锥度水压差沉淀速度快、定时排放污泥方便、定时清洗污水池便利、一次提升多工序用水自动流入、运行费用低、极大地降低了有害菌种产生速度。为封闭循环利用奠定了良好基础。
（10）复合肥生产车间
真空蒸发后浓黑液，用黑液泵送往复合肥生产车间按照国标要求标准复配、造粒、烘干、装袋、生产复合肥。污水处理系统产生的污泥经污泥压滤机压缩减少含水量后，泥饼也进入复合肥生产车间生产复合肥。
注：木材类原料制浆（包括：构木、松木、桉木、竹子等）的具体方法基本相似。但可根据各种纸张对浆料纤维物理指标的要求调整药剂用量和蒸煮时间以及蒸煮温度。
传统硫酸盐法制浆黑液中残留大量钠离子，会对植物和农作物产生的危害：一是毒害作用，当植物吸收进较多的钠离子或氯离子时，就会改变细胞膜的结构和功能。例如，植物细胞里的钠离子浓度过高时，细胞膜上原有的钙离子就会被钠离子所取代，使细胞膜出现微小的漏洞，膜产生渗漏现象，导致细胞内的离子种类和浓度发生变化，核酸和蛋白质的合成和分解的平衡受到破坏，从而严重影响植物的生长发育。同时，因盐分在细胞内的大量积累，还会引起原生质凝固，造成叶绿素破坏，光合作用率急剧下降。此外，还会使淀粉分解，造成保卫细胞中糖分增多、膨压增大，最终导致气孔扩张而大量失水。这些危害，都会造成植物死亡。二是增加了土壤的渗透压，给植物根的吸收作用造成了阻力，使植物吸水发生困难，使植物体内出现严重缺水，光合作用和新陈代谢无法进行，同时，还会出现细胞脱水、植株萎蔫，最后导致植物死亡。
而本申请在蒸煮过程中使用的药剂为氢氧化钾和尿素、在稀黑液pH值由碱性降为中性时使用的药剂为磷酸。从而使黑液及复合肥中含有氮、磷、钾元素。氮、磷、钾都是植物生长所需的微量元素。特别是钾元素能提高光合作用，促进植物生长，提高作物的抗病性、耐旱的能力、谷粒发育速度、抗寒性以及作物的生长、发育、产量和品质。该工艺麦草制浆稀黑液样品经上海微谱检测技术有限公司检测，结果显示：总养分24.6克/L，氮=4.0克/L、磷=0.4克/L、钾=20.2克/L，重金属五项：（铅、镉、汞、砷、铬）全部为零。从检测结果可以看出此制浆方法产生的制浆黑液钾元素含量最高，且不含重金属离子，完全可以用于生产复合肥。
以上所述之实施例，只是本发明的较佳实施例而已，仅仅用以解释本发明，并非限制本发明实施范围，对于本技术领域的技术人员来说，当然可根据本说明书中所公开的技术内容，通过置换或改变的方式轻易做出其它的实施方式，故凡在本发明的原理上所作的变化和改进等，均应包括于本发明申请专利范围内。
Claims (4)
1.一种新型清洁造纸制浆方法，其特征在于，包括原料切断或削片、分丝、除尘、预浸、一次挤浆、蒸煮、二次挤浆、真空蒸发、洗浆浓缩、三次挤浆、污水处理、污泥压滤工序；
所述预浸工序中将切断或削片、分丝、除尘后的原料用二次挤浆工序的热黑液浸泡8h，所述热黑液的加入量为原料重量的3~4倍；
所述一次挤浆工序产生的稀黑液在进入真空蒸发工序前加入磷酸调整pH=7；
所述蒸煮工序的蒸煮温度为150~175℃，蒸煮压力为0.5~0.8MPa，蒸煮药剂为氢氧化钾和尿素溶液，原料与氢氧化钾和尿素溶液的比例为1：4；
在所述真空蒸发工序后增加复合肥生产车间，将真空蒸发后的浓黑液用于生产复合肥；
所述洗浆浓缩工序和三次挤浆工序产生的污水经所述污水处理工序处理，污水处理工序产生的污泥再经污泥压滤后压滤得到的泥饼进入复合肥生产车间用于生产复合肥。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氢氧化钾和尿素溶液的有效含量为2~18%。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一次挤浆采用螺旋挤浆机；所述二次挤浆采用液压装置挤浆；所述三次挤浆采用辊式压滤机。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述原料包括麦草、稻草、龙须草、构树皮、桑树皮、蔗渣、芦苇、黄麻红麻、竹片和木片。
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