專利名稱：草料蒸煮制漿工藝、該工藝洗漿廢水的回收方法及其系統(tǒng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是造紙工業(yè)中以稻、麥草為原料的化學(xué)制漿技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及的是以苛性堿法用稻、麥草制漿的工藝方法，及其相應(yīng)的洗漿廢水的回收利用方法和整套工藝系統(tǒng)裝置。
很多國家在木材嚴(yán)重緊缺的情況下，研制以豐富的稻、麥草為原料用于造紙，通常采用壓力蒸煮工藝方法，即將絕干稻草、與絕干稻草按1∶3。重量比例的水和以絕于稻草重量16％的苛性堿NaOH加入壓力容器中，施加4～6Kg/cm3的壓力，在140～160℃的溫度范圍內(nèi)蒸煮2～4小時，制得可漂紙漿，這種可漂稻草漿得率很低，僅為32～36％。這種生產(chǎn)方法目的在于用高溫、高壓的條件，促進(jìn)堿液不斷滲透到草組織中，將其木質(zhì)素轉(zhuǎn)換成易溶解的堿木素，提純其纖維，但實(shí)際生產(chǎn)中其天然纖維在高壓、高溫條件下蒸煮受到極大的破壞，降解程度大，漿張強(qiáng)度低、且?guī)缀跽嫉尽Ⅺ湶菀话胫亓康姆抢w維有機(jī)物在高溫、高壓堿煮中，會產(chǎn)生大量的親水性溶膠，洗漿廢液粘度高、渾濁，草漿呈黑色，導(dǎo)致草漿濾水性差，難于回收，以上兩點(diǎn)是后續(xù)抄紙時經(jīng)常出現(xiàn)毛布粘邊、斷紙頭等生產(chǎn)問題的主要原因，影響生產(chǎn)效率；采用高溫、壓力堿煮工藝，稻草漿灰分含量高，達(dá)到13.1～17.8％，手感較硬，色澤暗，耐折度及撕裂度、耐破度、抗張強(qiáng)度明顯低于灰分含量低的紙漿，高含量灰分還容易將蒸煮廢液的回收管道堵死；尤其再經(jīng)過碎漿、磨漿除渣、篩選洗漿工序后，中段廢水中集積大量的懸浮有機(jī)物，使廢水渾濁不清，既使長時間靜置也不能澄清，不得不排放掉。該工藝產(chǎn)生的廢液、廢水給江河水質(zhì)造成極大的污染，成為困擾造紙行業(yè)的一大難題。
稻、麥草與木材相比有很多自身“弱點(diǎn)”1、生長時間短，木質(zhì)化程度輕，纖維短，質(zhì)地疏松；2、灰分含量大，約為15～18％；3、含有50％以上的非纖維性有機(jī)物。這些“弱點(diǎn)”恰恰證明了稻、麥草易于藥液浸漬、滲透、擴(kuò)散，是不適于高壓蒸煮的，否則就會出現(xiàn)上面所述的弊端，另處，也說明了稻、麥草制漿脫鹽(脫硅)比脫木素更為重要。參見《造紙技術(shù)通訊》1971年第2期《稻、草制高級紙用漿》一文中，其技術(shù)內(nèi)容為在50～90℃的較溫和的溫度、堿比13％、常壓蒸煮稻草漿，其灰分只為4.4～8.1％；而與高溫壓力堿煮方法相比，前者成漿的耐折度幾乎是后者的2倍，其他指標(biāo)，如撕裂度、耐破度及抗張強(qiáng)度都較后者有所提高。因此，實(shí)驗(yàn)表明，用低溫常壓蒸煮制漿在技術(shù)是可行的，同時在經(jīng)濟(jì)上也是有益的，但資料中未具體說明常壓溫和條件下所造出的紙漿可否漂白、可否用于生產(chǎn)白色紙張，特別是對所產(chǎn)生的廢水污染及回收問題未予考慮，而且該工藝公開如此長時間，而未見實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用，足見其存在不成熟之處。其他此方面的生產(chǎn)技術(shù)，該篇文章中公開的另一制漿方法用機(jī)械化學(xué)方法，14～15％的NaOH在96℃的溫度煮1小時，再進(jìn)行機(jī)械磨漿，但由于機(jī)械的作用，纖維的撕力降低了，且在磨漿時，需用較大馬力，液比也較大為1∶5～6，因此蒸汽消耗也較多，還只能生產(chǎn)低檔的粗紙。
本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種以稻、麥草為原料用堿煮法生產(chǎn)制漿的工藝方法，尤其提供一種能夠生產(chǎn)濾水性能好、灰分含量低、漿張強(qiáng)度高、用水量少、易于漂白的制漿生產(chǎn)工藝。
本發(fā)明的另一發(fā)明目的在于用于治理洗漿廢水的污染，提供一種該廢水的回收利用、減少污染的方法。
本發(fā)明的再一發(fā)明目的在于提供一種貫穿上述以稻、麥草為原料制漿、回收利用制漿廢液和洗漿廢水至形成良漿的生產(chǎn)流程系統(tǒng)裝置。
因此完成本發(fā)明第一發(fā)明目的的制漿工藝方法為在溫度為90～100℃、堿比為13～16％、液比保持為1∶(5～6)的條件下，同時加入絕干草料重量的0.3～0.5％的助劑二氧化鈦，蒸煮稻、麥草漿3.5～4小時，制得可漂草漿。
由著名造紙專家曹光銳先生所譯著的《在匈牙利草漿的生產(chǎn)應(yīng)用》一文中，論及到草料灰分及其活性的關(guān)系“稻草中的灰分含量是所有草類原料中最高者，而且稻草在化學(xué)蒸煮中，又是反應(yīng)活性最大者?！辈榭粗芷诒恚柙氐淖鴺?biāo)位置在第II周期與第IV屬的交叉點(diǎn)處，據(jù)有關(guān)資料表明同一屬內(nèi)并且相鄰的元素，其化學(xué)性質(zhì)相近，鈦元素與硅相鄰，并在同一屬，因此二氧化鈦與二氧化硅也具有類似的反應(yīng)活性。為證實(shí)這一點(diǎn)，經(jīng)多次對比實(shí)驗(yàn)在同一堿比(16％)和溫度(90～100℃)、常壓條件下，加入少量0.3～0.5％二氧化鈦所蒸煮的稻、麥草漿，手感較軟、色澤較淺、可以漂白，而沒有配加二氧化鈦蒸煮得到的稻、麥草漿，手感軟硬，色澤較暗，較難漂白。產(chǎn)生這些現(xiàn)現(xiàn)象的原因可從二氧化鈦的特性進(jìn)行分析摘自《化學(xué)試劑詞典》白度為98％的二氧化鈦是一種白色顏料，顆粒細(xì)小為320目，本身顯堿性，具有滲透性強(qiáng)和覆蓋能力大的特性，實(shí)驗(yàn)表明，二氧化鈦能吸附于草片表面并能滲透到草片組織，由此它能夠引導(dǎo)蒸煮堿液更有效地滲透到草片組織中，保證了在溫和蒸煮條件下，促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)，具有更高的反應(yīng)活性。
本發(fā)明所提供的稻、麥草生產(chǎn)制漿過程中，由于添加了少量的助劑二氧化鈦，因其具有較強(qiáng)的滲透能力和反應(yīng)活性，在提取草纖維時，能夠溶解較多的木質(zhì)素，對纖維的破壞性小，能夠充分溶解稻草灰分，降低了草漿灰分含量，明顯提高了張漿強(qiáng)度，增強(qiáng)了成漿的耐折度、撕裂度、耐破度和抗張強(qiáng)度，濾水性提高，有利于順利抄紙，提高生產(chǎn)效率，而且更容易進(jìn)行漂白。
本發(fā)明的生產(chǎn)制漿方法，是根據(jù)稻、麥草本身的特性，并添加了助劑，使采用低溫、常壓蒸煮更適于稻、麥草制漿，也更能提高草漿的質(zhì)量，使堿液更能快速滲透到草料組織中，明顯減少了草漿中親水性溶膠的含量，降低了廢液粘度及渾濁度，澄清速度比未加助劑的要快，澄清液呈茶色透明，有利于回收利用廢液的殘堿和熱量，所以本工藝方法雖然液比較大，但廢液較清、回收利用率高，減少水的耗用量、節(jié)省水源、消除環(huán)境污染，草漿的濾水性提高，容易洗漿等操作，不會影響設(shè)備的使用，可基本消除抄紙時粘邊、斷紙頭等生產(chǎn)困擾。本工藝主設(shè)計由于增強(qiáng)了藥液對草組織的滲透能力，促進(jìn)了化學(xué)反應(yīng)，也就無需在此工序中使用帶有攪拌裝置的蒸煮器，進(jìn)一步提高了廢液的澄清度，提高回收利用率，減少對纖維的破壞，去除了較多的灰分，為順利進(jìn)行后面各工序創(chuàng)造了條件。因此，利用本發(fā)明的生產(chǎn)工藝方法可實(shí)現(xiàn)以低成本的稻、麥草原料生產(chǎn)高級印刷紙、書寫紙及高強(qiáng)度包裝紙及紙板等高要求的紙制品，可節(jié)約大量代用木漿。
經(jīng)上述蒸煮制漿工藝所得粗漿經(jīng)碎漿、磨漿、除渣和篩選后，進(jìn)行制漿洗滌。完成本發(fā)明第二發(fā)明目的的廢水回收利用方法是向洗滌廢水中加入0.3～1％的凝聚劑，然后靜置沉淀，其上清液可回收再用于洗漿或蒸煮制漿中作為補(bǔ)充水，其沉淀物含有較多有機(jī)物和部分無機(jī)鹽，與煤相混用于鍋爐燃燒，省煤，其熔渣可再經(jīng)苛化回收殘堿，可減少無機(jī)鹽的污染。
在上述廢水回收利用方法中，其凝聚劑的最佳加入量為0.3～0.5％；該凝聚劑為生石灰、高嶺土或氧化鎂的其中之一。另外，為使凝聚劑能與廢水中的懸浮物充分混合，進(jìn)而沉淀、澄清，利用攪拌手段達(dá)到這一目的。
本凝聚沉淀回收利用方法，充分利用了所提供的凝聚劑的本身特性，如石灰粉(CaO)遇水后在轉(zhuǎn)變?yōu)槭焓褻a(OH)2的過程中，體積會急劇膨脹到原來的3～3.5倍，這一過程中，它會大量凝聚、吸附廢水中的懸浮有機(jī)物，使混濁廢水能夠沉淀澄清，凝聚劑高嶺土和氧化鎂也具有相同的工作機(jī)理。這種回收方法，根除了稻、麥草制紙漿的所產(chǎn)生的廢水污染環(huán)境的缺陷，而且方法簡單、效果好，回收率高、費(fèi)用低。為加速澄清、沉淀，使凝聚劑與廢水充分混合，可以采用攪拌廢水的方法，同時利用攪拌中所產(chǎn)生的渦旋作用和離心作用，實(shí)現(xiàn)廢水的快速澄清、回收，進(jìn)一步降低了水的耗用量。
本發(fā)明還提供了完成上述生產(chǎn)制漿到產(chǎn)出良漿的工藝流程系統(tǒng)裝置，它包括常壓蒸煮容器，蒸煮粗漿濾液送回收池后泵送回蒸煮容器，補(bǔ)充蒸煮用水；粗漿送至碎漿機(jī)后經(jīng)磨漿除渣機(jī)送離心篩篩選，所選的良漿流入圓網(wǎng)濃縮機(jī)進(jìn)行洗漿處理，洗漿廢水輸送到攪拌器與凝聚劑充分混合后，進(jìn)入廢水沉淀池靜置沉淀，其上清液進(jìn)入回收池，回收利用，其沉淀物泵送至鍋爐，與煤混合用于燃燒，洗后良漿送貯漿池，待漂白造紙。
在本流程裝置中，洗滌工序可采有多段串聯(lián)圓網(wǎng)濃縮機(jī)來完成，其中段廢水可進(jìn)入攪拌器及后續(xù)程序處理，其末段較潔凈廢水可直接泵送碎漿機(jī)或蒸煮器或作為洗漿用水。
本發(fā)明的技術(shù)方案使制得的可漂紙漿濾水性好，漿張強(qiáng)度高，成本低，整體技術(shù)可操作性強(qiáng)。
以下將結(jié)合附圖
詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，其中附圖為本發(fā)明的工藝流程裝置圖。
下面將依據(jù)附圖詳細(xì)闡速本發(fā)明所設(shè)計的制漿工藝、廢水回收工藝及其貫穿上述兩工藝方法的整套稻、麥草制漿工藝流程。在蒸煮器1中加入初段稻、麥草，其中液比為1∶(5～6)，堿比為13～16％，加入絕干草重量0.3～0.5％的助劑二氧化鈦TiO2，通入蒸汽常壓加熱，直至達(dá)到90～100℃的溫度后，蒸煮3.5～4小時，其后向回收池4泄放蒸煮廢液，蒸煮草漿送碎漿機(jī)2進(jìn)行碎漿處理，在本工藝中，以二氧化缽作為助劑，提高了藥液對草組織的滲透能力，進(jìn)而配合在實(shí)際低溫、常壓蒸煮操作中，溶解大量木質(zhì)素和草組織中的灰分，減少了對其纖維破壞，提純纖維，提高了濾水性和漿張強(qiáng)度，其制漿廢液也由原來高壓未加助劑蒸煮的黑色變?yōu)闇\棕色、透明，而且該助劑本身的堿性特性，可以促使硅酸鹽轉(zhuǎn)化為二氧化硅而沉淀下來，從而使廢液得到凈化，其沉淀物可定期進(jìn)行清理。總之，該工藝方法，一方面提高了蒸煮制漿的質(zhì)量，另一方面蒸煮廢液比較清淡，適于沉淀后回收利用，既使在大液比的條件下，由于蒸煮中大量循環(huán)使用廢液，該工藝的耗水量是非常低的，節(jié)省用水，充分利用殘堿及余熱，減少了環(huán)境污染。該蒸煮工藝中，還可以省去蒸煮器中的攪拌裝置，有利于度液的回收。
草漿經(jīng)碎漿及貯漿池3泵送除渣磨漿機(jī)5，然后轉(zhuǎn)送離心篩6進(jìn)行篩選，由管道輸送，其良漿自流于圓網(wǎng)濃縮機(jī)7進(jìn)行多段串聯(lián)洗滌，所選出的尾漿(漿渣)回流于貯漿池3，以備回磨復(fù)選。一般經(jīng)多級洗滌，末末洗漿廢水已經(jīng)比較清潔，可以直接轉(zhuǎn)送鄰近的用水處，如由貯池11轉(zhuǎn)送回初段洗漿用或碎漿機(jī)2的稀釋用水；其中段廢水因經(jīng)碎漿、磨漿等操作，出現(xiàn)了大量的懸浮有機(jī)物，是廢水難于凈化治理的一大難題。在本實(shí)施例中，可向中段廢水中加入0.3～1％的凝聚劑，該凝聚劑的最佳加入量為0.3～0.5％，其加入量過大會使廢水變得渾濁不清，其凝聚劑最好為生石灰，也可為高嶺土或氧化鎂的其中之一。生石灰粉遇水變?yōu)槭焓业倪^程中，體積會迅速膨脹到原來的3～3.5倍，因此能吸附、凝聚廢水中的懸浮有機(jī)物，使廢水得到沉淀、凈化，其上的清水由廢水沉淀池10及廢水回收池12泵送回洗漿處用，其池底沉淀物因含有大量有機(jī)物及無機(jī)物，可用于與煤混合后燃燒，其燃燒熔渣可利用石灰乳進(jìn)行苛化反應(yīng)回收一些蒸煮用堿，使原來的污染廢水能夠循環(huán)復(fù)用，最大限度回收利用，減少污染浪費(fèi)，降低生產(chǎn)成本。在本實(shí)施例中，為了增加凝聚劑與廢水懸浮有機(jī)物充分作用，將其凝聚沉淀，在濃縮機(jī)7的輸出廢水管道與廢水沉淀池10之間設(shè)置一攪拌器8，充分?jǐn)嚢琛⒒旌?，同時因?yàn)樗a(chǎn)生的渦旋作用和離心作用，可以加快沉淀、澄清速度，提高廢水凈化程度。洗后的紙漿自流于貯漿井13，以備送漂白工序使用。圖中9為各工序的輸送動力泵。
權(quán)利要求
1.一種草料蒸煮制漿工藝方法，其特征在于以稻、麥草為原料，加入該絕干稻、麥草總重量的13～16％的燒堿和0.3～0.5％的二氧化鈦助劑，在常壓下蒸煮3.5～4小時，蒸煮溫度為90～100℃，液比為1∶(5～6)，制得可漂紙漿。
2.權(quán)利要求1所述制漿所產(chǎn)生的洗漿廢水回收利用方法，其特征在于將洗漿廢水與0.3～1.0％的凝聚劑混合后，沉淀澄清，澄清液可以回收循環(huán)使用，沉淀物用于燃燒。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的廢水回收利用方法，其特征在于凝聚劑為生石灰，其加入量為0.3～0.5％。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的廢水回收利用方法，其特征在于凝聚劑為高嶺土或氧化鎂的其中之一。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的廢水回收利用方法，其特征在于用石灰乳對沉淀物燃燒熔渣進(jìn)行苛化反應(yīng)，回收其中的殘堿。
6.貫穿完成權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)裝置，其特征在于該裝置是由常壓蒸煮器(1)、廢液回收池(4)、碎漿機(jī)(2)、碎漿后的貯漿池(3)、除渣磨漿機(jī)(5)、離心篩(6)、濃縮機(jī)(7)、分段廢水回收池(10.11)及其動力泵(9)和貯漿池(13)共同組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)裝置，其特征在于常壓蒸煮器(1)中不設(shè)有攪拌裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)裝置，其特征在于在濃縮機(jī)(7)與分段廢水回收池(10)之間設(shè)有攪拌器(8)，用于凝聚劑與廢水混合。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是一種稻、麥草蒸煮制漿方法，由該方法所產(chǎn)生的廢液及洗漿廢水的回收利用方法和貫穿完成上述方法而制取造紙良漿的工藝流程裝置，其技術(shù)特點(diǎn)是在低溫、常壓蒸煮條件下，同時添加二氧化鈦助劑，所得草漿灰分含量低、濾水性好、廢液澄清快，廢液可以循環(huán)使用，另外草漿經(jīng)碎漿、磨漿、洗漿后產(chǎn)生的廢水，可用如石灰粉等作為凝聚劑回收凈化，洗漿后的良漿易于漂白，本技術(shù)所得紙漿各項技術(shù)指標(biāo)高，制造成本低、可操作性強(qiáng)、基本消除環(huán)境污染，而且可用于制造高級用紙。
文檔編號D21C3/02GK1147042SQ9611552
公開日1997年4月9日 申請日期1996年8月7日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月7日
發(fā)明者李文海 申請人:李文海