[发明专利]氢氧化钾法草浆造纸工艺

说明书

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：用真空洗浆机或其他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的缺点，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设备干燥，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。