治理化学制浆造纸黑液的绿色化学方法

摘要

治理化学制浆造纸黑液的绿色化学方法,利用全天然原材料,采用“绿色化学”过程使化学制浆蒸球排出的黑液增浓固化,其中的黑色物质被充分清除和回收利用。不仅可彻底治理这类黑液污染环境,还能更深入广泛地开辟广大农村、地面、农作物原废弃物等可再生资源的综合利用途径;为农业增产增收,廉价利用和储存太阳给地球的能量;节省宝贵的水资源。本发明具有投资省、成本低,工艺简单,易于实施等优点。

说明书

本发明涉及化学制浆造纸黑液的治理方法。

现行化学制浆造纸使用传统设备，利用木、竹、草为纤维源料，通过蒸球加以碱、亚铵、亚硫酸铵等化学原料进行蒸煮，取得基本的纤维原料以制造各种类型的纸张。其煮料蒸球中排出的原料浆需用大量清水进行反复冲洗，冲洗后的大量冲洗液即为造纸黑液予以遗弃，此过程称为蒸煮料冲洗除黑。经冲洗除黑后其清洁度达到工艺标准的纤维浆送入漂洗工段漂洗造纸。据测定，在此废弃的黑液中还含有60-70％的原料未被利用而被浪费，造纸中实际上只利用了自然资源的30-40％。而且，黑液自然排放，还会极大地污染环境。

90年代初，国内外利用碱回收法治理造纸黑液，物理、化学、生物综合处理等方法治理造纸黑液。但这些方法一般都投资较大，运行费用较高，用水量极大，致使造纸厂难以借此达到治污目的，更难使中、小纸厂获得生产效益。

针对现有治理化学制浆造纸黑液方法的不足，本发明提供一种新的治理化学制浆造纸黑液的方法，旨在既能实现对造纸原料天然资源的充分利用，又能彻底根治造纸黑液造成的环境污染，且设备简单，成本低廉，适合大、中、小各类化学制浆造纸厂使用。

本发明的目的是通过下述方案实现的。

治理化学制浆造纸黑液的绿色化学方法，依次按下述方法操作：

1)制备冲洗液：用清洁水冲洗刚从蒸球中排出的原料浆，离心分离冲洗液和不溶物，如此反复用清洁水冲洗9次，可依次分别得到比重分别为1.001-1.000、1.0025-1.003、1.0048-1.005、1.008-1.010、1.028-1.030、1.048-1.050、1.068-1.070、1.088-1.090及1.090以上的1号、3号、5号、10号、30号、50号、70号、90号及110号冲洗液，装入各号储存池备用。经多次冲洗直到存留物的除黑程度，即清洁度达到漂洗工段要求，即将存留物送入漂洗工段漂洗。在这一冲洗过程中不废弃存留物，不排放任何一次冲洗液。冲洗水可以用自来水，也可以用漂洗工段及抄纸工段中产生的澄清液。

2)冲洗液增浓：另取蒸球中排出的原料浆，依次用70号、50号、30号、10号、5号、3号、1号、清洁水分别冲洗原料浆，离心分离冲洗液和不溶物，根据每次冲洗后所得冲洗液的不同比重，依次将所得冲洗液盛入第1)步所得的90号、70号、50号、30号、10号、5号、3号、1号冲洗液储存池冲。在本步骤经如此多次冲洗，当分离后的存留物清洁度达到漂洗工段要求时，即将存留物送入漂洗工段漂洗。这一过程同样不排放或废弃任何一次冲洗液和存留物。

3)调配固形物：取第2)步所得的90号冲洗液装于调配固形池(或缸中)，加入植物干粉调配料，充分混合，搅拌，直到混合物干稠，能塑造成型。本步骤中的植物干粉调配料为全天然植物材料，可以是杂草、农业副产物、废弃物，经干燥后粉碎成粉，再过100目筛后所得到的细粉，根据需要还可以在这些植物干粉调配料中加入含氮、磷、钾的无机肥和地表土、或岩石粉，其中无机肥的重量为植物干粉调配料重量的0.5％-3％，地表土或岩石粉的重量为植物干粉调配料重量的30％。

4)固形物造型：在普通饲料造粒机或特制机械中，将第3)步所得混合于稠物压塑成粒、片或块。

5)干燥成品：将第4)步所得到的粒、片或块状物置于烘房中，以30℃-70℃温度通风干燥，至其含水量小于5％(重量比)即为回收成品，储存备用。

在上述过程中，当所使用的植物干粉调配料为杂草所制成的时，其最后回收成品可用作燃料。当所使用的植物干粉调配料为农业副产物制成的时，其最后回收成品可用作家用饲料原料。当所使用的植物干粉调配料中加有含氮、磷、钾的无机肥、地表土或岩石粉时，其最后回收成品可用作肥料。此外，成品经粉碎也可用于上述第3)步骤中代替植物干粉调配料使用。

下面结合附图说明，详述本发明实施例。

图1，本发明与化学制浆造纸工艺关系图。

图2，本发明工艺流程图。

图中序号含义：1．蒸煮原料，2．煮料蒸球，3．本发明工艺，4．纤维漂洗工段，5．抄纸工段，6．成品纸，7．回收成品，8．蒸球直接排出的蒸煮料，9．冲洗增浓装置，10．调配固形池，11．固形物造型机械，12．烘房，13．回收成品库，14．70号冲洗液储存池，15．50号冲洗液储存池，16．30号冲洗液储存池，17．10号冲洗液储存池，18．5号冲洗液储存池，19．3号冲洗液储存池，20．1号冲洗液储存池，21．冲洗液输液管，22．90号冲洗液储存池，23．调配固形池输液管，24．调配料，25．清洁水。(20-14也作暂存池)

实施例1：回收成品用作燃料的黑液治理。

1>．制备1号-70号冲洗液，并分别盛装于20-14各储存池中，供下步骤施用。

①取蒸球直接排出料8,1M³，分两次在增浓装置9中分离，得110号浓黑液0.18M³，并暂时储存于储存池22中；

②用清洁水0.40M³在增浓装置9中冲洗①步骤存留物，两次共分离出0.8M³70号黑色冲洗液，然后将此冲洗液盛装于14暂存池中；

③用清洁水0.5M³冲洗增浓装置9中②步骤存留物，两次共分离出1M³ 30号冲洗液，然后将此冲洗液盛装于16暂存池中；

④用清洁水0.5M³冲洗增浓装置9中③步骤存留物，两次共分离出1M³ 10号冲洗液，然后将此冲洗液盛装于17暂存池中；

⑤用清洁水0.5M³冲洗增浓装置9中④步骤存留物，两次共分离出1M³ 5号冲洗液，然后将此冲洗液盛装于18暂存池中；

⑥用清洁水0.4M³冲洗增浓装置9中⑤步骤存留物，两次共分离出1M³ 3号冲洗液，然后将此冲洗液盛装于19暂存池中；

⑦用清洁水0.5M³冲洗增浓装置9中⑥步骤存留物，两次共分离出1M³ 1号冲洗液，然后将此冲洗液盛装于20暂存池中。把增浓装置9中的存留物送漂洗工段。

⑧取0.2M³ 14暂存池中的70号冲洗液，0.15M³ 22储存池中的110号浓黑液，0.25M³清洁水配成0.6M³ 50号冲洗液，并盛装于15暂存池中。

              全部制备结果列于如表1

暂存池序号1415161718192022冲洗液指标70号50号30号10号5号3号1号90号冲洗液体积0.6M³0.6M³1M³1M³1M³1M³1M³0.03M³

2>．冲洗液增浓，存留物清洁送漂。

①取蒸球直接排出原料浆0.5M³，在冲洗增浓装置9中离心(2000转/分钟以上)分离3-5分钟，得110号浓黑液0.08M³，通过冲洗液输液管21使此浓黑液盛装在90号储存池22中；

②通过21管取0.5M³储存池14中的70号黑液继续冲洗增浓装置9中①步骤的存留物，均匀后离心分离3-5分钟，得90号浓黑液0.51M³，通过21管使此液盛装在90号储存池22中；

③通过21管取0.5M³暂存池15中的50号黑液继续冲洗增浓装置9中②步骤的存留物，均匀后离心分离3-5分钟，得70号黑液0.52M³，通过21管使此液盛装在70号暂存池14中；    

④通过21管取0.5M³暂存池16中的30号黑液继续冲洗增浓装置9中③步骤的存留物，均匀后离心分离3-5分钟，得50号黑液0.5M³，通过21管使此液盛装在50号暂存池15中；

⑤通过21管取0.5M³暂存池17中的10号黑液继续冲洗增浓装置9中④步骤的存留物，均匀后离心分离3-5分钟，得30号黑液0.5M³，通过21管使此液盛装在30号暂存池16中；

⑥通过21管取0.5M³暂存池18中的5号淡黑液继续冲洗增浓装置9中⑤步骤的存留物，均匀后离心分离3-5分钟，得10号黑液0.5M³，通过21管使此液盛装在10号暂存池17中；

⑦通过21管取0.5M³暂存池19中的3号淡黑液继续冲洗增浓装置9中⑥步骤的存留物，均匀后离心分离3-5分钟，得5号淡黑液0.5M³，通过21管使此液盛装在5号暂存池18中；

⑧通过21管取0.5M³暂存池20中的1号淡黑液继续冲洗增浓装置9中⑦步骤的存留物，均匀后离心分离3-5分钟，得3号淡黑液0.5M³，通过21管使此液盛装在3号暂存池19中；

⑨通过21管取0.5M³清洁水再冲洗增浓装置9中⑧步骤的存留物，均匀后离心分离3-5分钟，得1号淡黑液0.5M³，通过21管使此液盛装在1号暂存池20中；

⑩取出增浓装置19中的存留物，移送漂洗工段4中。

如果此时存留物中的黑色物尚未完全清除到符合漂洗要求，则可返回冲洗增浓装置9中，将⑦、⑧、⑨步骤所得淡黑液PH值调到9-10范围，再重复冲洗增浓，分离而得的淡黑色液仍返回原储存池中。使得冲洗增浓装置9中的存留物完全符合漂洗要求。

继续上述①-⑩各步骤的操作，待浓黑液储存池22中的90号浓黑超过1M3时，接着进行下面3步骤操作。

3>．浓黑液调配固形、回收利用——作燃料。

①取储存池22中的90号浓黑液1M³，经23管转入调配固形池10中，在不断搅拌中加入0.3吨调配料，均匀后经过3-5分钟，调配池10的反应物由流动状态全部转化为固体状态，然后排入造型塑形设施。

②利用①步骤供给的固体反应物经制块(片)机11(由普通制砖机改装)制成1.5cm厚，3cm宽，5cm长的块形料坯，转入下步骤。

③把②步骤供给的块形料坯分摊在烘房的烘烤筛中，置于烘房12中，在30℃-70℃温度范围通风干燥2小时，至含水量在5％以下后，转入下步骤。

④将③步骤所得烘干料转入回收成品库13中，准备作燃料。

实施例2：回收成品用作复合肥料的黑液治理。

1>进行与实施例1中1>步骤、2>步骤相同的操作；

2>浓黑液调配固形、回收利用作复合肥料。

①取储存池22中90号浓黑液1M³，经23管转入调配固形池10中，在不断搅拌中加入0.4吨调配料(粉末，含普通地表土30％)，均匀后经过3-5分钟，调配池10的反应物由流动状态全部转化为固体状态，然后排入造型塑形设施。

②利用①步骤供给的固体反应物经造粒机11(普通饲料机)制成2-3cm长，直径0.3-0.55cm的粒状料坯，转入下步骤。

③把②步骤所得的粒状料坯分摊在烘房的烘烤筛中，置于烘房12中，在30℃-70℃温度范围通风干燥2小时至含水量5％以下后，转入下步骤。

④将③步骤所得烘干料转入烘干料储存库13中，准备作复合肥料。

实施例3：回收成品用作饲料原料的黑液治理。

1>进行与实施例2中1>步骤相同的操作；

2>①取储存池22中的90号浓黑液1M³，经23管转入调配固形池10中，在不断搅拌中加入0.3吨调配料(地面可作鲜饲料的野草、杂草、富含淀粉、蛋白质的农业废弃物干粉)，均匀后经过3-5分钟，反应物全部转化为固体状态，然后排入造型塑形设施11中。

②③④各步骤操作与实施例2相同。

与已有技术相比，本发明具有如下特点：

1．能彻底治理传统化学制浆造纸厂泡洗蒸球排出料浆的黑液，挽救因无法治理黑液而被迫关停的一大批中小纸厂，使全国数亿元资金再产生经济效益。

2．设备投入和全部运行费用低，平均每年产1千吨打字纸、有光纸的造纸企业，投入30万元以下的资金即可达到彻底治理黑液的目的。

3．治理造纸黑液过程使用的原材料为全天然材料，不仅无再次污染行为，是一种绿色化学处理过程，极有利于自然生态平衡，而且还为广大农村开发更广泛的。可再生资源综合利用前景，使农民增产增收。

4．使现有被废弃的占造纸原料60％左右的有机物被转化为新资源或能源，间接而廉价地利用和储存了太阳能。

5．为造纸企业每吨纸节约水250M³以上，比现行公开的治理黑液技术节省95％以上的水资源。