專利名稱：鉀堿—黑液回收制漿法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于用堿性化合物制漿技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鉀堿-黑液回收制漿法。
堿法生產(chǎn)紙漿是目前工業(yè)生產(chǎn)紙漿的主要方法，其產(chǎn)量約占紙總產(chǎn)量的75％。堿法制漿主要有燒堿法和硫酸鹽法，如《制漿造紙技術(shù)講座》一書中就詳細(xì)介紹了堿法制漿的生產(chǎn)工藝過程，燒堿法設(shè)備較簡(jiǎn)單，廣為小廠使用，硫酸鹽法由于原材料消耗低，成漿質(zhì)量好，設(shè)備復(fù)雜而為大中型廠采用其產(chǎn)量占紙漿總產(chǎn)量的50％以上。但堿法制漿排污量大，是工業(yè)污染的主要米源之一。另一方面，雖然硫酸鹽法適合稻麥草漿，但稻麥草漿黑液硅含量高、粘度大、發(fā)熱量低，給堿回收操作帶來很大的困難，尤以稻草漿黑液為甚，因此實(shí)際上目前的硫酸鹽法紙漿生產(chǎn)設(shè)備不適合稻麥草漿，也就是說，到目前為止，還沒有找到經(jīng)濟(jì)而有效的解決辦法，稻麥草利用的程度受到很大的限制，很難成為大中型造紙廠的纖維原料，也是小型造紙廠污染不能解決的主要原因。
本發(fā)明的目的是要提供一種堿回收容易，生產(chǎn)過程中無廢液、無廢渣排放，變廢為寶、保護(hù)環(huán)境的鉀堿-黑液回收制漿法。
本發(fā)明的目的是用以下方式來實(shí)現(xiàn)的。該鉀堿-黑液回收制漿法包括對(duì)植物纖維原料進(jìn)行蒸煮、洗滌、酸化、苛化工序過程，蒸煮工序里配制的蒸煮液采用鉀堿即氫氧化鉀作為主要蒸煮藥劑，蒸煮液的有效成份是KOH和K2S，采用水封閉循環(huán)原理，通過對(duì)制漿黑液和洗滌液相繼進(jìn)行酸化和苛化處理后，分離出沉渣和清液，沉渣可以作為含鉀的有機(jī)復(fù)合肥料或其他用途，清液用來重新配蒸煮液。本發(fā)明基本上采用堿法制漿成漿原理，在充分利用現(xiàn)有制漿設(shè)備的基礎(chǔ)上，新增幾種簡(jiǎn)單設(shè)備，便可以實(shí)現(xiàn)制漿中廢液廢渣的全部回收利用。廢渣是含有鉀的優(yōu)良有機(jī)復(fù)合肥料，廢液含有大量的活性鉀堿，可以直接配制蒸煮液，鉀堿回收率高達(dá)50-60％，因此整個(gè)生產(chǎn)過程無廢液、廢渣排放，從而達(dá)到變廢為寶，保護(hù)環(huán)境的目的。下面再結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1是以稻麥草為纖維原料的鉀堿-黑液回收制漿工藝流程圖。
圖中4個(gè)虛線框分別為A-蒸煮、B-洗滌、C-酸化、O-苛化四個(gè)主要工序過程，其中蒸煮、洗滌、苛化工序與現(xiàn)有堿法制漿工藝中的相應(yīng)工序的原理基本相同。下面對(duì)各工序逐一說明1、蒸煮工序本工序由配制蒸煮液、備料、浸泡、噴放5個(gè)生產(chǎn)過程組成。備料、浸泡、蒸煮、噴放4個(gè)工藝過程與現(xiàn)有堿法工藝過程完全相同，其中浸泡僅適合草麥漿，對(duì)于木漿，該工藝過程應(yīng)省去。蒸煮液的有效成份是KOH而不是NaOH和Na2S。因?yàn)閺U渣中含有大量的鉀元素，可以用作農(nóng)家肥料，而鈉元素?zé)o益作物生長。配制蒸煮液，先要知道蒸煮液中KOH的總含量，它與現(xiàn)有制漿工藝中NaOH總量的換算關(guān)系為KOH總含量＝(56/40)×(NaOH平均活度系數(shù)/KOH平均活度系數(shù))×NaOH總量再測(cè)出苛化工序來的棕色清液中的KOH含量，即用苛化得來的堿性棕液配制蒸煮液，氫氧化鉀的加入量等于蒸煮液氫氧化鉀總含量減去堿性棕液中氫氧化鉀含量。根據(jù)上述的換算關(guān)系，蒸煮液中氫氧化鉀總含量參照現(xiàn)有堿法制漿工藝中氫氧化鈉的用量，氫氧化鉀用量約為氫氧化鈉用量的1.3倍。將確定需加入的KOH重量加入用苛化得來的堿性棕液中溶解，配成蒸煮液。棕液中KOH含量可以用稀鹽酸溶液中和滴淀測(cè)出。
2、洗滌工序該工序與現(xiàn)有堿法制漿工藝的洗滌過程幾乎完全相同，洗滌粗漿時(shí)，為提高水的利用率，采用常規(guī)的逆流多段洗滌工藝，現(xiàn)有制漿工藝是將洗滌廢液送濃縮工序或者排出廠外，本發(fā)明是將洗滌與黑液混合外送酸化工序。
3、酸化工序酸化工序包括混合、配酸液、預(yù)酸化、酸化、沉淀、分離6個(gè)工藝過程。即將黑液與洗滌液混合成混合液、待溫度降到50℃以下時(shí)，一邊緩慢加入酸化液，一邊輕輕攪拌混合液，直到混合液的PH值落在4.0-4.5之間為止?；旌弦核峄?，靜置加熱至90℃，保溫0.5小時(shí)或更長時(shí)間，混合液中木質(zhì)素經(jīng)絮凝、降解、濃縮后成渣析出，再經(jīng)過濾分離出酸性棕液和酸性殘?jiān)?。酸化液的配制是取適量酸性棕液，加入適量磷酸型或硫酸型絮凝劑，混溶后配成酸化液，絮凝劑加入量約為20-30％(重量百分比濃度)，磷酸型絮凝劑即為濃磷酸，硫酸型絮凝劑即為濃硫酸和明礬的混合物。本工序需增加洗滌塔、酸化鍋、沉淀池或真空抽濾機(jī)等設(shè)備，該工序的主要目的是沉淀分離出溶解在黑液和洗滌液中的絕大多數(shù)有機(jī)物和無機(jī)物，同時(shí)要盡可能多地讓鉀離子留在溶液中，所用的絮凝劑能夠方便地在苛化工序中沉淀析出，沉淀物不能含有大量對(duì)農(nóng)作物有害的元素。因此選用以磷酸或以硫酸為主要成份的絮凝劑，可以輔之二氧化碳、二氧化硫。二氧化碳、二氧化硫大量存在于鍋爐排出的廢氣中，溶于水形成碳酸和亞硫酸，二者都是弱酸，容易被堿性溶液吸收，中和部分堿性。因此將黑液與洗滌液混合的混合液在加入酸化液之前進(jìn)行預(yù)酸化，即用混合液洗滌鍋爐排出的廢氣，吸收鍋爐廢氣中的二氧化碳、二氧化硫和粉塵，中和混合液的部分鉀堿，實(shí)現(xiàn)預(yù)酸化，廢氣中的粉塵被混合液吸收后可以形成沉淀核。預(yù)酸化工序一方面可以減少絮凝劑的使用量，另一方面也大大減少廢氣中有害物二氧化硫和粉塵的排放量。預(yù)酸化需在洗滌塔內(nèi)進(jìn)行，考慮到設(shè)備投資規(guī)模，非必要時(shí)，也可省去。對(duì)預(yù)酸化后的混合液中加入適量酸化液酸化?；旌弦核峄笮纬蓛瞿z狀沉淀，經(jīng)靜置升溫到90℃，保溫約45分鐘，凍膠狀沉淀逐漸降解，縮凝成泥土狀沉淀同時(shí)伴隨大量二氧化碳?xì)怏w放出。經(jīng)粗濾和真空抽濾，分離出酸性殘?jiān)妥厣逡?。棕色清液中溶有大量磷酸?使用磷酸型絮凝劑)，或者硫酸鉀(使用硫酸型絮凝劑)以及碳酸鉀和亞硫酸鉀(有預(yù)酸化工藝)還有少量著色的酚類有機(jī)物和殘留的硅酸根離子。
4、苛化工序包括石灰消化、苛化和分離三個(gè)工藝過程，原理上與現(xiàn)有堿法制漿工藝的苛化工序沒有本質(zhì)上的區(qū)別，都是用Ca離子沉淀溶液中鉀鹽的酸根離子，使鉀鹽轉(zhuǎn)換成KOH。在本工序中將消化完全的石灰乳液與酸性棕液混合，充分?jǐn)嚢瑁a(chǎn)生沉淀，然后靜置過濾或離心分離去鈣鹽殘?jiān)秃幸欢康幕钚遭泬A的堿性棕液，石灰乳液的加入量由磷酸加入量或者由硫酸和明礬加入量確定。磷酸鈣、碳酸鈣、亞硫酸鈣和硅酸鈣溶解度非常小，可以較方便地沉淀分離出去。硫酸鈣溶解度較大，可以在溶液中加入20％的乙醇，讓硫酸鈣沉淀析出，之后必需在95℃溫度下蒸餾清液，回收乙醇，這一工藝過程可以與稻草漿的浸泡工序合并，當(dāng)然要擴(kuò)大設(shè)備投資，經(jīng)苛化、沉淀、分離后的液體棕色清亮、粘滯系數(shù)大大減小，含有大量活性KOH，用來重新配制蒸煮液。在實(shí)際操作時(shí)，根據(jù)配制蒸煮液的需要，在蒸煮液中加入一定量的S＝和HS-離子。
下面是用本發(fā)明制取的兩個(gè)稻草漿實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)磷酸型酸化硫酸型酸化風(fēng)干稻草重(g)40 40300ml棕液活性鉀堿含量2.8 2.9加入KOH量(g) 3.2 3.1蒸煮液含KOH總量 6690℃浸泡時(shí)間(h) 11蒸煮最高溫度(℃) 135 135升溫時(shí)間(h) 0.8 0.8保溫時(shí)間(h) 44蒸煮前總重量(g) 353 350蒸煮后總重量(g) 328 327黑液(ml) 210 200洗滌廢水(ml) 230 240漿絕干重(g) 19.5 19.4磷酸型絮凝劑(g) 9硫酸明礬硫酸型絮凝劑(g) 4 6取酸性棕液(ml) 30 30得酸性棕液(ml) 440 430酸性殘?jiān)^干重(g)7.1 7.5CaO用量(g) 10 6乙醇用量(ml) 100得堿性棕液(ml) 405 400堿性殘?jiān)^干重(g)18 11乙醇回收量(ml)90堿性棕液中活性鉀堿含量(g)3.5 3.0
權(quán)利要求
1.一種鉀堿-黑液回收制漿法，包括對(duì)植物纖維原料進(jìn)行蒸煮、洗滌、酸化、苛化工序，其特征在于蒸煮工序里配制的蒸煮液采用鉀堿即氫氧化鉀作為主要蒸煮藥劑，蒸煮液的有效成份是KOH和K2S，采用水封閉循環(huán)原理通過對(duì)制漿黑液和洗滌液相繼進(jìn)行酸化和苛化處理后，分離出沉渣和清液，沉渣可以作為含鉀的有機(jī)復(fù)合肥料或其他用途，清液用來重新配制蒸煮液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉀堿—黑液回收制漿法，其特征在于酸化工序中，將黑液與洗滌液混合成混合液，待溫度降到50℃以下時(shí)，一邊緩慢加入酸化液，一邊輕輕攪拌混合液，直到混合液的PH值落在4.0-4.5之間為止。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鉀堿-黑液回收制漿法，其特征在于混合液酸化后，靜置加熱至90℃，保溫0.5小時(shí)或更長時(shí)間，混合液中木質(zhì)素經(jīng)絮凝、降解、濃縮后成渣析出，再經(jīng)過濾分離出酸性棕液和酸性殘?jiān)?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鉀堿-黑液回收制漿法，其特在于取適量酸性棕液，加入適量磷酸型或硫酸型絮凝劑，混溶后配成酸化液，絮凝劑加入量約為20-30％，磷酸型絮凝劑即為濃磷酸，硫酸型絮凝劑即為濃硫酸和明礬的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鉀堿-黑液回收制漿法，其特征在于混合液在加入酸化液之前進(jìn)行預(yù)酸化，即用混合液洗滌鍋爐排出的廢氣，吸收鍋爐廢氣中的二氧化碳、二氧化硫和粉塵，中和混合液中的部分鉀堿，實(shí)現(xiàn)預(yù)酸化。
6.根據(jù)權(quán)和要求1至5之一所述的鉀堿-黑液回收制漿法，其特征在于苛化工序中，將消化完全的石灰乳液與酸性棕液混合，充分?jǐn)嚢?，產(chǎn)生沉淀，然后靜置過濾或離心分離去鈣鹽殘?jiān)秃幸欢康幕钚遭泬A的堿性棕液，石灰乳液的加入量由磷酸加入量或者由硫酸和明礬加入量確定。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鉀堿-黑液回收制漿法，其特征在于用苛化得來的堿性棕液配制蒸煮液，氫氧化鉀的加入量等于蒸煮液氫氧化鉀總含量減去堿性棕液中氫氧化鉀含量。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鉀堿-黑液回收制漿法，其特征在于蒸煮液中氫氧化鉀總含量參照現(xiàn)有堿性制漿工藝中氫氧化鈉的用量，氫氧化鉀用量約為氫氧化鈉用量的1.3倍。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉀堿-黑液回收制漿法，其特征在于蒸煮液中加入一定量的S＝和HS-離子。
全文摘要
本發(fā)明屬于用堿性化合物制漿技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鉀堿—黑液回收制漿法。它包括對(duì)植物纖維原料進(jìn)行蒸煮、洗滌、酸化、苛化工序，蒸煮工序里配制的蒸煮液采用鉀堿即氫氧化鉀作為主要蒸煮藥劑，蒸煮液的有效成分是KOH和K
文檔編號(hào)D21C3/02GK1167853SQ9611820
公開日1997年12月17日 申請(qǐng)日期1996年6月6日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月6日
發(fā)明者盛利元, 侯曼玲 申請(qǐng)人:盛利元