氢氧化钾法草浆造纸工艺 一种氢氧化钾法造纸工艺,属于造纸领域。
目前国产纸浆中麦草浆约占60%,据1995年统计,制浆造纸企业11000家,年产5000吨以下企业有9000多家,造纸行业排放污水量23.9亿吨,废水中化学需氧量321.4万吨,占总排放量的41.8%。造纸污水中草浆黑液占总量的85%。
可见,草浆造纸的黑液治理是当务之急。而发展一种能用于小企业的无黑液排放造纸工艺,更有现实意义。
目前国内多使用烧碱法造纸工艺,对黑液的处理比较成熟的是燃烧法回收碱,其工艺路线如图1所示。
(1)蒸煮:将麦草放入蒸球中,在烧碱和蒸气的作用下蒸煮,麦草便发生一系列物理和化学变化,烧碱和麦草中的木质素、聚糖类碳水化合物以及二氧化硅生成碱木素等有机物钠盐和硅酸钠,溶解在蒸煮液中成为黑液,麦草中的纤维则游离出来成为纸浆。
(2)分离:用真空洗浆机或其分离设备将纸浆和黑液分离。
(3)漂白:在纸浆中加入漂白剂进行漂白处理。
(4)造纸:漂白后的纸浆进入造纸机制成纸张。
(5)浓缩:分离的黑液经多效蒸发器使水分蒸发,黑液浓缩。
(6)焚烧:浓缩后的黑液在碱回收炉中焚烧,黑液中的有机物被烧掉,其中的碱变成碳酸钠。
(7)苛化:碳酸钠的水溶液加入石灰,生成烧碱和碳酸钙,前者回收可再用于蒸煮工序,后者作为白泥排出。
这种工艺的优点是技术比较成熟,能彻底治理黑液,对年产1.7万吨以上的造纸厂有较好的经济效益,但存在以下缺点:
1、投资较大,对年产1.7万吨以下的造纸厂不能使用。
2、工艺复杂,设备和管理要求高,操作较难掌握。
3、处理后的白泥难以应用,造成二次污染。
本发明的目的是针对上述方法地缺点,根据一种新思路设计一种同样能解决黑液污染的新的草浆造纸工艺。新思路的内容有以下几点:
1、烧碱和氢氧化钾的化学性质接近,在纸浆生产的蒸煮工艺中的化学反应是等效的,因而是可以互相替代的。
2、钠不是植物必需的可作肥料的元素,而钾是植物生长必需的三大元素之一,含钾盐的复合肥在农村是很受欢迎的肥料,有很大的需求量,如用氢氧化钾代替烧碱,用黑液可直接生产复合肥。
3、根据对麦草浆黑液的分析,其中来自麦草的木质素和糖类等约占70%,这部份物质排入水体,则因耗氧严重造成污染,但如干化作为复合肥的成分,则对农田有利。
4、氢氧化钾的市场价格比烧碱高,但考虑到烧碱法处理黑液的巨额投资,以及复合肥的销售收入,经济上应是可行的。
本发明的工艺路线如图2所示:
(1)蒸煮:将麦草放入蒸球内,加入氢氧化钾进行蒸煮。除氢氧化钾外,可根据实际情况加入部分氨和烧碱,但应以氢氧化钾为主体。
(2)分离:蒸煮后的黑液和纸浆通过洗浆分离设备进行分离。
(3)漂白:在纸浆中加入漂白剂进行处理。
(4)造纸:漂白后的纸浆通过造纸机制成纸张。
(5)浓缩:分离出的黑液经蒸发器后浓缩。
(6)中和:浓缩后的黑液中加入酸类物质,使其中的碱性物质被中和。
(7)配制:根据对肥料的要求加入数量不等的含氮、磷及微量元素的物质。
(8)干燥:被中和的黑液经干燥备干燥,成为复合肥。
(9)包装:复合肥经检验后包装出厂。
上述工艺产生的中段水可以重新使用。黑液的分离设备可采用高效弹性挤压机进行闭式挤取,这种设备可使黑液提取率达到90%以上。
中和工序可根据当地情况采用工业废酸,以降低成本。
氢氧化钾法造纸工艺从原理上看,不限于麦草浆,也不受造纸厂规模的限制,它的优点是投资小,黑液勿需作为污染源进行复杂的处理,而是制成复合肥直接出厂,不存在其它处理方法造成的二次污染问题。