申请日1996.08.07
公开(公告)日1997.04.09
IPC分类号D21C3/02; C02F1/52; D21C7/00; D21C11/04
摘要
本发明涉及的是一种稻、麦草蒸煮制浆方法，由该方法所产生的废液及洗浆废水的回收利用方法和贯穿完成上述方法而制取造纸良浆的工艺流程装置，其技术特点是在低温、常压蒸煮条件下，同时添加二氧化钛助剂，所得草浆灰分含量低、滤水性好、废液澄清快，废液可以循环使用，另外草浆经碎浆、磨浆、洗浆后产生的废水，可用如石灰粉等作为凝聚剂回收净化，洗浆后的良浆易于漂白，本技术所得纸浆各项技术指标高，制造成本低、可操作性强、基本消除环境污染，而且可用于制造高级用纸。
権利要求書
1.一种草料蒸煮制浆工艺方法，其特征在于：以稻、麦草为原料，加入该绝 干稻、麦草总重量的13～16%的烧碱和0.3～0.5%的二氧化钛助剂，在常压下蒸煮3 .5～4小时，蒸煮温度为90～100℃，液比为1∶(5～6)，制得可漂纸浆。
2.权利要求1所述制浆所产生的洗浆废水回收利用方法，其特征在于将洗浆废 水与0.3～1.0%的凝聚剂混合后，沉淀澄清，澄清液可以回收循环使用，沉淀物用于 燃烧。
3.根据权利要求2所述的废水回收利用方法，其特征在于凝聚剂为生石灰，其 加入量为0.3～0.5%。
4.根据权利要求2所述的废水回收利用方法，其特征在于凝聚剂为高岭土或氧 化镁的其中之一。
5.根据权利要求2所述的废水回收利用方法，其特征在于用石灰乳对沉淀物燃 烧熔渣进行苛化反应，回收其中的残碱。
6.贯穿完成权利要求1或2所述的系统装置，其特征在于该装置是由常压蒸煮 器(1)、废液回收池(4)、碎浆机(2)、碎浆后的贮浆池(3)、除渣磨浆机(5)、离 心筛(6)、浓缩机(7)、分段废水回收池(10.11)及其动力泵(9)和贮浆池(13)共同 组成。
7.根据权利要求6所述的系统装置，其特征在于常压蒸煮器(1)中不设有搅拌 装置。
8.根据权利要求6所述的系统装置，其特征在于在浓缩机(7)与分段废水回收 池(10)之间设有搅拌器(8)，用于凝聚剂与废水混合。
说明书
草料蒸煮制浆工艺、该工艺洗浆废水的回收 方法及其系统装置
本发明涉及的是造纸工业中以稻、麦草为原料的化学制浆技术领域，尤其涉 及的是以苛性碱法用稻、麦草制浆的工艺方法，及其相应的洗浆废水的回收利用 方法和整套工艺系统装置。
很多国家在木材严重紧缺的情况下，研制以丰富的稻、麦草为原料用于造纸， 通常采用压力蒸煮工艺方法，即将绝干稻草、与绝干稻草按1∶3。重量比例的水和 以绝于稻草重量16%的苛性碱NaOH加入压力容器中，施加4～6Kg/cm3的压力，在140 ～160℃的温度范围内蒸煮2～4小时，制得可漂纸浆，这种可漂稻草浆得率很低，仅 为32～36%。这种生产方法目的在于用高温、高压的条件，促进碱液不断渗透到 草组织中，将其木质素转换成易溶解的碱木素，提纯其纤维，但实际生产中：其 天然纤维在高压、高温条件下蒸煮受到极大的破坏，降解程度大，浆张强度低、 且几乎占稻、麦草一半重量的非纤维有机物在高温、高压碱煮中，会产生大量的 亲水性溶胶，洗浆废液粘度高、浑浊，草浆呈黑色，导致草浆滤水性差，难于回 收，以上两点是后续抄纸时经常出现毛布粘边、断纸头等生产问题的主要原因， 影响生产效率;采用高温、压力碱煮工艺，稻草浆灰分含量高，达到13.1～17.8%， 手感较硬，色泽暗，耐折度及撕裂度、耐破度、抗张强度明显低于灰分含量低的 纸浆，高含量灰分还容易将蒸煮废液的回收管道堵死;尤其再经过碎浆、磨浆除 渣、筛选洗浆工序后，中段废水中集积大量的悬浮有机物，使废水浑浊不清，既 使长时间静置也不能澄清，不得不排放掉。该工艺产生的废液、废水给江河水质 造成极大的污染，成为困扰造纸行业的一大难题。
稻、麦草与木材相比有很多自身“弱点”：1、生长时间短，木质化程度轻， 纤维短，质地疏松;2、灰分含量大，约为15～18%;3、含有50%以上的非纤维性 有机物。这些“弱点”恰恰证明了稻、麦草易于药液浸渍、渗透、扩散，是不适 于高压蒸煮的，否则就会出现上面所述的弊端，另处，也说明了稻、麦草制浆脱 盐(脱硅)比脱木素更为重要。参见《造纸技术通讯》1971年第2期《稻、草制 高级纸用浆》一文中，其技术内容为：在50～90℃的较温和的温度、碱比13%、 常压蒸煮稻草浆，其灰分只为4.4～8.1%;而与高温压力碱煮方法相比，前者成 浆的耐折度几乎是后者的2倍，其他指标，如撕裂度、耐破度及抗张强度都较后 者有所提高。因此，实验表明，用低温常压蒸煮制浆在技术是可行的，同时在经 济上也是有益的，但资料中未具体说明常压温和条件下所造出的纸浆可否漂白、 可否用于生产白色纸张，特别是对所产生的废水污染及回收问题未予考虑，而且 该工艺公开如此长时间，而未见实际生产应用，足见其存在不成熟之处。其他此 方面的生产技术，该篇文章中公开的另一制浆方法：用机械化学方法，14～15% 的NaOH在96℃的温度煮1小时，再进行机械磨浆，但由于机械的作用，纤维的撕力降 低了，且在磨浆时，需用较大马力，液比也较大为1∶5～6，因此蒸汽消耗也较多，还 只能生产低档的粗纸。
本发明的发明目的在于提供一种以稻、麦草为原料用碱煮法生产制浆的工艺 方法，尤其提供一种能够生产滤水性能好、灰分含量低、浆张强度高、用水量少、 易于漂白的制浆生产工艺。
本发明的另一发明目的在于用于治理洗浆废水的污染，提供一种该废水的回 收利用、减少污染的方法。
本发明的再一发明目的在于提供一种贯穿上述以稻、麦草为原料制浆、回收 利用制浆废液和洗浆废水至形成良浆的生产流程系统装置。
因此完成本发明第一发明目的的制浆工艺方法为：在温度为90～100℃、碱 比为13～16%、液比保持为1∶(5～6)的条件下，同时加入绝干草料重量的0.3～0.5 %的助剂二氧化钛，蒸煮稻、麦草浆3.5～4小时，制得可漂草浆。
由著名造纸专家曹光锐先生所译著的《在匈牙利草浆的生产应用》一文中， 论及到草料灰分及其活性的关系：“稻草中的灰分含量是所有草类原料中最高者， 而且稻草在化学蒸煮中，又是反应活性最大者。”查看周期表，硅元素的坐标位 置在第II周期与第IV属的交叉点处，据有关资料表明：同一属内并且相邻的元素， 其化学性质相近，钛元素与硅相邻，并在同一属，因此二氧化钛与二氧化硅也具 有类似的反应活性。为证实这一点，经多次对比实验：在同一碱比(16%)和温度 (90～100℃)、常压条件下，加入少量0.3～0.5%二氧化钛所蒸煮的稻、麦草浆， 手感较软、色泽较浅、可以漂白，而没有配加二氧化钛蒸煮得到的稻、麦草浆， 手感软硬，色泽较暗，较难漂白。产生这些现现象的原因可从二氧化钛的特性进 行分析【摘自《化学试剂词典》】：白度为98%的二氧化钛是一种白色颜料，颗 粒细小为320目，本身显碱性，具有渗透性强和覆盖能力大的特性，实验表明，二 氧化钛能吸附于草片表面并能渗透到草片组织，由此它能够引导蒸煮碱液更有效 地渗透到草片组织中，保证了在温和蒸煮条件下，促进化学反应，具有更高的反 应活性。
本发明所提供的稻、麦草生产制浆过程中，由于添加了少量的助剂二氧化钛， 因其具有较强的渗透能力和反应活性，在提取草纤维时，能够溶解较多的木质素， 对纤维的破坏性小，能够充分溶解稻草灰分，降低了草浆灰分含量，明显提高了 张浆强度，增强了成浆的耐折度、撕裂度、耐破度和抗张强度，滤水性提高，有 利于顺利抄纸，提高生产效率，而且更容易进行漂白。
本发明的生产制浆方法，是根据稻、麦草本身的特性，并添加了助剂，使采 用低温、常压蒸煮更适于稻、麦草制浆，也更能提高草浆的质量，使碱液更能快 速渗透到草料组织中，明显减少了草浆中亲水性溶胶的含量，降低了废液粘度及 浑浊度，澄清速度比未加助剂的要快，澄清液呈茶色透明，有利于回收利用废液 的残碱和热量，所以本工艺方法虽然液比较大，但废液较清、回收利用率高，减 少水的耗用量、节省水源、消除环境污染，草浆的滤水性提高，容易洗浆等操作， 不会影响设备的使用，可基本消除抄纸时粘边、断纸头等生产困扰。本工艺主设 计由于增强了药液对草组织的渗透能力，促进了化学反应，也就无需在此工序中 使用带有搅拌装置的蒸煮器，进一步提高了废液的澄清度，提高回收利用率，减 少对纤维的破坏，去除了较多的灰分，为顺利进行后面各工序创造了条件。因此， 利用本发明的生产工艺方法可实现以低成本的稻、麦草原料生产高级印刷纸、书 写纸及高强度包装纸及纸板等高要求的纸制品，可节约大量代用木浆。
经上述蒸煮制浆工艺所得粗浆经碎浆、磨浆、除渣和筛选后，进行制浆洗涤。 完成本发明第二发明目的的废水回收利用方法是向洗涤废水中加入0.3～1%的凝 聚剂，然后静置沉淀，其上清液可回收再用于洗浆或蒸煮制浆中作为补充水，其 沉淀物含有较多有机物和部分无机盐，与煤相混用于锅炉燃烧，省煤，其熔渣可 再经苛化回收残碱，可减少无机盐的污染。
在上述废水回收利用方法中，其凝聚剂的最佳加入量为0.3～0.5%;该凝聚剂 为生石灰、高岭土或氧化镁的其中之一。另外，为使凝聚剂能与废水中的悬浮物 充分混合，进而沉淀、澄清，利用搅拌手段达到这一目的。
本凝聚沉淀回收利用方法，充分利用了所提供的凝聚剂的本身特性，如石灰 粉(CaO)遇水后在转变为熟石灰Ca(OH)2的过程中，体积会急剧膨胀到原来的3～3. 5倍，这一过程中，它会大量凝聚、吸附废水中的悬浮有机物，使混浊废水能够 沉淀澄清，凝聚剂高岭土和氧化镁也具有相同的工作机理。这种回收方法，根除 了稻、麦草制纸浆的所产生的废水污染环境的缺陷，而且方法简单、效果好，回收 率高、费用低。为加速澄清、沉淀，使凝聚剂与废水充分混合，可以采用搅拌废 水的方法，同时利用搅拌中所产生的涡旋作用和离心作用，实现废水的快速澄清、 回收，进一步降低了水的耗用量。
本发明还提供了完成上述生产制浆到产出良浆的工艺流程系统装置，它包括： 常压蒸煮容器，蒸煮粗浆滤液送回收池后泵送回蒸煮容器，补充蒸煮用水;粗浆 送至碎浆机后经磨浆除渣机送离心筛筛选，所选的良浆流入圆网浓缩机进行洗浆 处理，洗浆废水输送到搅拌器与凝聚剂充分混合后，进入废水沉淀池静置沉淀， 其上清液进入回收池，回收利用，其沉淀物泵送至锅炉，与煤混合用于燃烧，洗 后良浆送贮浆池，待漂白造纸。
在本流程装置中，洗涤工序可采有多段串联圆网浓缩机来完成，其中段废水 可进入搅拌器及后续程序处理，其末段较洁净废水可直接泵送碎浆机或蒸煮器或 作为洗浆用水。
本发明的技术方案使制得的可漂纸浆滤水性好，浆张强度高，成本低，整体 技术可操作性强。