CN116732800A - 一种秸秆化机浆和制浆废液的制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种秸秆化机浆和制浆废液的制备方法，其特征在于，采用氢氧化钾‑尿素溶液预浸渍处理秸秆，然后经挤压疏解，得到制浆废液和预浸渍秸秆；预浸渍秸秆经过磨浆，制得秸秆化机浆。本发明还提供一种秸秆化机浆和制浆废液的应用，其中所述制浆废液无需添加养分，仅浓缩或造粒即可制得有机肥；所得秸秆化机浆可用作制备瓦楞原纸。本发明提供的秸秆化机浆和制浆废液的制备方法及其应用的完整工艺，流程完备，实施过程简单，发掘了秸秆纤维原料制浆造纸的潜能，废液制备肥料用于农业生产，体现了制浆造纸工业和农业生产的资源循环共享，促进了两个行业的可持续发展。
Description
本发明涉及化工领域，具体涉及一种秸秆化机浆和制浆废液的制备方法及其应用。
背景技术
纤维原料不足一直是制约中国造纸行业可持续发展的关键瓶颈。因此，选择合适的造纸纤维原料替代部分木浆和废纸浆迫在眉睫。秸秆作为农作物的副产品，具有产量大、分布广的特点，是一种良好的造纸纤维替代材料。研究并加以利用，可以改善纤维原料短缺的局面。
化机浆制备通常使用的化学药品为钠碱，钠碱法化机浆废液一般的处理方法是浓缩后进碱回收，或稀释后进水处理系统，但一套碱回收装置一般需投资大，其日常运行费用非常高，而稀释后进水处理系统增加系统负荷，处理成本也非常高，所以需要从源头考虑废液处理的途径。钾碱与钠碱化学性质相近，尿素在高温条件下，能够起到脱除秸秆中的木质素的作用，且钾和尿素都是植物生长必须的大量元素，其制浆废液可制成各种类型的肥料，增加了化机浆废液的处理和利用途径，也增加了企业的盈利能力。
发明内容
本发明的目的是提供一种秸秆化机浆和制浆废液的制备方法及其应用。该方法制备的秸秆化机浆无需配抄其他纸浆即可制备合格瓦楞原纸，且制浆过程中产生的废液可用于生产肥料，无需排放，无二次污染。该方法提出了一套秸秆预浸渍、磨浆制得化机浆及制浆废液制备肥料的完整工艺，发掘了秸秆纤维原料制浆造纸的潜能，实现了生物质资源的合理利用，废液制备肥料用于农业生产，也在一定程度上体现了制浆造纸工业和农业生产的资源循环共享，促进了两个行业的可持续发展。
为了实现上述目的，本发明提供了一种秸秆化机浆的制备及其废液的利用。
一种秸秆化机浆和制浆废液的制备方法，具体采用氢氧化钾-尿素溶液预浸渍处理秸秆，然后经挤压疏解，得到制浆废液和预浸渍秸秆；预浸渍秸秆经过磨浆，制得秸秆化机浆。
优选地，所述秸秆包括麦秆、玉米秸秆、水稻秸秆中的一种或多种。
优选地，所述预浸渍的工艺参数为：氢氧化钾用量6～9％，尿素的用量为4.0～8.0％的，固液比为1∶4～7，最高温度为90～130℃，保温30min。
优选地，所述挤压疏解的工艺参数为：使用压缩比为3.5∶1的螺旋挤碾机。
优选地，所述磨浆的工艺参数为：磨浆浓度10～25％，磨浆间隙0.5mm、0.3mm和0.1mm，磨浆段数为3或4段。
一种秸秆化机浆和制浆废液，由上述制备方法制备得到。
优选地，所述制浆废液的性质参数为：固形物浓度6.0～11.0％，固形物中有机质含量为65.0～78.0％，钾元素含量10.0～16.0％，总养分(氮+五氧化二磷+氧化钾)为18.5～22.5％。
本发明还提供一种秸秆化机浆和制浆废液的应用。
优选地，所述制浆废液无需添加养分，仅浓缩或造粒即可制得有机肥；所得秸秆化机浆可用作制备瓦楞原纸。
优选地，所述有机肥中，有机质含量为65.0～78.0％，钾元素含量为10.0～16.0％，总养分为18.5～22.5％。
本发明有如下优势：
1.本发明提出了一套秸秆预浸渍、磨浆制得化机浆及制浆废液制备肥料的完整工艺，流程完备，但实施过程简单，涉及的药品及设施较少，均为常规产品，且生产过程中无二次污染。将制浆废液变废为宝，节约了污水处理费用，无需进行常规碱回收，降低了企业运行成本。
2.本发明制得的秸秆化机浆，抄片所得纸页的各项指标均达到瓦楞芯(原)纸(BG/T 13023-2008)合格品的规定。
3.制浆废液固形物的有机质、钾含量高，其中钾多以有机钾形式存在，当废液作为液体肥料施加到土壤中时，有机钾可缓慢释放出来，起到缓释钾肥的作用；且保留了秸秆中氮、钙、镁、硫、硅等无机养分，对改良土壤和生态环境和可持续发展有着重大作用和深远意义。
4.废液可生产有机肥，且根据企业实际情况，制成不同形式的肥料，液体肥料可以在施肥季直接用于企业一定半径的地区就近销售，固体肥料可以长时间保存并销往全国各地。
5.现有化机浆大都集中在利用强碱进行预处理。本文在氢氧化钾预处理秸秆的基础上，通过在预处理过程中增加尿素，提高预处理对木素的脱出效果。并且尿素是优秀的肥料，制浆的废液无需添加肥料，即可得到有机肥。在预处理过程中，协同使用尿素和氢氧化钾不仅增加了木素的脱除效果，还能增加废液的肥力。
附图说明
图1为秸秆化机浆和制浆废液的制备方法流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种秸秆化机浆和制浆废液的制备方法，具体采用氢氧化钾-尿素溶液预浸渍处理秸秆，然后经挤压疏解，得到制浆废液和预浸渍秸秆；预浸渍秸秆经过磨浆，制得秸秆化机浆；其中：
所述秸秆为麦秆；
所述预浸渍的工艺参数为：氢氧化钾用量6.5％，尿素用量8.0％，固液比为1∶5，最高温度为120℃，保温30min；
所述挤压疏解选用压缩比为3.5∶1的螺旋挤碾机；
所述磨浆的工艺参数为：磨浆浆浓20％，磨浆间隙为0.5mm、0.3mm、0.1mm、0.1mm，4段磨浆。
实施例2
一种秸秆化机浆和制浆废液的制备方法，具体采用氢氧化钾-尿素溶液预浸渍处理秸秆，然后经挤压疏解，得到制浆废液和预浸渍秸秆；预浸渍秸秆经过磨浆，制得秸秆化机浆；其中：
所述秸秆为玉米秸秆；
所述预浸渍的工艺参数为：氢氧化钾用量5.0％，尿素用量6.0％，固液比为1∶4，最高温度为110℃，保温30min；
所述挤压疏解选用压缩比为3.5∶1的螺旋挤碾机；
所述磨浆的工艺参数为磨浆浆浓为25％，磨浆间隙为0.5mm、0.3mm、0.1mm，3段磨浆，经筛分后制得玉米秆化机浆。
实施例3
一种秸秆化机浆和制浆废液的制备方法，具体采用氢氧化钾-尿素溶液预浸渍处理秸秆，然后经挤压疏解，得到制浆废液和预浸渍秸秆；预浸渍秸秆经过磨浆，制得秸秆化机浆；其中：
所述秸秆为水稻秸秆；
所述预浸渍的工艺参数为：氢氧化钾用量6.0％，尿素用量8.0％，固液比为1∶5，最高温度为120℃，保温30min；
所述挤压疏解选用压缩比为3.5∶1的螺旋挤碾机；
所述磨浆的工艺参数为磨浆浆浓为20％，磨浆间隙为0.5mm、0.3mm、0.1mm，3段磨浆，经筛分后制得水稻秸秆化机浆。
实施效果
按照上述参数进行实验，将实施例1-3所得化机浆抄造定量为120±5g/m2手抄片，进行物理性能检测，包括纸页紧度、环压指数和裂断长度等。同时，也对所得有机肥料的有机质含量，总养分(氮+五氧化二磷+氧化钾)进行测定，具体结果如表1所示。
由表1可以看出，各实施例所得化机浆均符合瓦楞芯(原)纸(GB/T 13023-2008)关于纸页紧度、环压指数和裂断长度分别为0.45g/cm3、3.5N·m/g、2.50km的规定。另外，所得各有机肥料均符合有机肥料(NY525-2012)的标准对相关指标的规定。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种秸秆化机浆和制浆废液的制备方法，其特征在于，采用氢氧化钾-尿素溶液预浸渍处理秸秆，然后经挤压疏解，得到制浆废液和预浸渍秸秆；预浸渍秸秆经过磨浆，制得秸秆化机浆。
2.如权利要求1所述的一种秸秆化机浆和制浆废液的制备方法，其特征在于，所述秸秆包括麦秆、玉米秸秆、水稻秸秆中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的一种秸秆化机浆和制浆废液的制备方法，其特征在于，所述预浸渍的工艺参数为：氢氧化钾用量6～9％，尿素的用量为4.0～8.0％，固液比为1∶4～7，最高温度为90～130℃，保温30min。
4.如权利要求1所述的一种秸秆化机浆和制浆废液的制备方法，其特征在于，所述挤压疏解的工艺参数为：使用压缩比为3.5∶1的挤碾机。
5.如权利要求1所述的一种秸秆化机浆和制浆废液的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述磨浆的工艺参数为：磨浆浓度10～25％，磨浆间隙0.5mm、0.3mm和0.1mm，磨浆段数为3或4段。
6.一种秸秆化机浆和制浆废液，其特征在于，如权利要求1-5任一项所述制备方法制备得到。
7.如权利要求6所述的一种秸秆化机浆和制浆废液，其特征在于，所述制浆废液的性质参数为：固形物浓度6.0～11.0％，固形物中有机质含量为65.0～78.0％，钾元素含量10.0～16.0％，总养分(氮+五氧化二磷+氧化钾)为18.5～22.5％。
8.如权利要求6-7任一项所述的一种秸秆化机浆和制浆废液的应用。
9.如权利要求8所述的一种秸秆化机浆和制浆废液的应用，其特征在于：
所述制浆废液无需添加养分，仅浓缩或造粒即可制得有机肥；
所得秸秆化机浆可用作制备瓦楞原纸。
10.如权利要求9所述的一种秸秆化机浆和有机肥的应用，其特征在于，所述有机肥中，有机质含量为65.0～78.0％，钾元素含量为10.0～16.0％，总养分为18.5～22.5％。
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