CN102587178B - 一种提高蔗渣氧碱蒸煮效果的纸浆制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高蔗渣氧碱蒸煮效果的纸浆制备方法，该方法将蔗渣氧碱浆的Eop段和P段漂白废水替代清水，回用于蔗渣湿法堆存过程中，而后进行蔗渣的氧碱法蒸煮，然后洗、选、筛、漂白后即得纸浆，该方法制得的纸浆较清水喷淋的湿法堆存蔗渣的氧碱法蒸煮得率提高1-3个百分点，较未经湿法堆存处理的蔗渣的氧碱法蒸煮得率提高2-6个百分点，且在成浆卡伯值相近的情况下，未漂浆的白度提高1-3%ISO，黏度提高40-110mL/g；该方法可降低中段废水的污染负荷20-40%，吨浆用水量下降5-18m3。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高蔗渣氧碱蒸煮效果的纸浆制备方法，这是一种利用Eop段和P段漂白废液对湿法堆存蔗渣进行喷淋以提高蔗渣氧碱蒸煮效果的纸浆制备方法。
背景技术
制浆造纸行业面临资源紧张、能耗高、环境污染严重等问题，尽管现在都在节能减排方面采取一定的措施以改善这种状况，但收效甚微，尤其是原料方面，越来越依存于进口。因此，合理开发新原料，或在现有工艺条件下提高制浆得率已成为造纸工业迫切需要解决的问题。蔗渣是甘蔗制糖厂的副产品，但同时也是一种品质优良的造纸纤维原料，在纸张消耗量不断增长而造纸资源，特别是木材资源日趋紧张的形势下，若能充分有效地利用好蔗渣纤维原料，将是一项很好的绿色工程。因此如何利用蔗渣进行高得率、节水、节能、降污减排的环保型制浆将是解决造纸原料短缺的途径之一。
氧碱制浆是一种由氧碱漂白派生出来的一种环保型制浆技术，特别适用于稻草、麦草、蔗渣等组织结构疏松的非木材纤维原料制浆造纸。该方法解决了传统碱法制浆蒸煮过程中恶臭气体产生的问题，从而能在源头上消除蒸煮时产生的废气污染；制浆过程还兼有漂白的作用，可有效降低漂白段漂剂用量，降低传统漂白废液对环境造成的严重危害；氧碱制浆具有促使硅份吸附于纤维上，有利于制浆废液的回收和处理；其蒸煮温度较传统制浆低30-40 ℃，较传统制浆方法节能效果更好；此外，在实现制浆废水封闭循环利用的同时，可以保证制浆质量稳定，并提高纸浆得率等优点。因此，氧碱制浆是一种极具潜力的环保型制浆方法。
蔗渣原料作为甘蔗榨糖的副产品，往往通过湿法堆存的方法去除蔗渣中残留的糖分，以改善其氧碱制浆效果。而蔗渣湿法堆存通常采用清水作为喷淋液，这不但造成生产过程中清水消耗量增大，还会在堆存过程中产生一些酸性废水造成二次污染，且腐蚀蔗渣堆存场地的地面。蔗渣湿法堆存过程中，若采用含氯的漂白废水进行喷淋。虽然可以节省堆存喷淋用水，但是后续蔗渣洗涤用水将增大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高蔗渣氧碱蒸煮效果的纸浆制备方法，本方法将蔗渣浆Eop段(氧和过氧化氢强化的碱抽提段)和/或P段（过氧化氢漂白段）漂白洗涤废液使用在蔗渣湿法堆存中，提供了一种既可以提高蔗渣氧碱法蒸煮效果，同时还能节水、降污减排的方法。
本发明基于传统的蔗渣湿法堆存预处理、蔗渣的氧碱法蒸煮阶段的工艺过程，利用蔗渣Eop段和/或P段漂白洗涤废液，并将废液按不同周期和不同组合模式喷淋于原料堆场堆存的蔗渣中，堆存一定时间后蔗渣经脱水或洗涤后脱水，再在常规氧碱法蒸煮条件下进行蒸煮，漂白洗涤后制得所需纸浆，并评价制浆效果。
本发明方法包括下述工艺步骤：
除非另有说明，本发明中所采用的百分数均为重量百分数，本发明中所用试剂为特殊说明的均为市售常规试剂。
（1）收集传统制浆过程中产生的Eop段和/或P段漂白洗涤废液（同时使用两种废液时任意比混合使用），采用60-80目的滤网过滤、过渡池沉淀后，用Eop段和/或P段澄清洗涤废液对蔗渣原料堆进行喷淋处理，时间以每间隔4-48h喷淋5min-20 min，每次喷淋以蔗渣堆底层有渗滤液流出时停止；
（2）喷淋堆存8-25天后的蔗渣出料，将出料的蔗渣混合均匀后进行脱水或洗涤后脱水；
（3）脱水后蔗渣用蒸煮液进行蒸煮，在液比（蔗渣与蒸煮液的重量比）为1:4-12，氧气压力为0.3-0.8MPa、85-130℃条件下蒸煮120-240min，升温时间为50-90min，蒸煮后浆料依传统工艺路线进行洗、选和筛后得到良浆，良浆待漂，蒸煮后的黑液进入碱回收系统，浆渣回收重新混入待蒸煮蔗渣进行蒸煮；
蒸煮成浆结果显示：细浆得率59-64%、卡伯值12-17、白度58.0 -61.0%ISO、黏度820 -880 mL/g。
（4）良浆依次进行Eop和P段漂白后洗涤至近中性，即得所需纸浆；
（5）本发明方法中步骤（1）渗滤出来的液体和步骤（2）第一段逆流洗涤出来的液体汇流为一体，采用60-80目的滤网截留大尺寸的悬浮固体，通过滤网的液体则进入过渡池，并以溢流的方式使获得一定停留时间的上清液溢流进入中段废水处理系统；对滤网截留下来的固体物和过渡池通过沉降沉于池底部的沉淀物定期进行清理与收集，经过压滤脱水，送至焚烧炉焚烧。
本发明中所述堆置后的蔗渣洗涤后脱水，洗涤采用的是1-3段逆流洗涤的方式，且最后一段采用清水洗涤，洗涤脱水后的液体送入上一洗涤段，洗涤脱水后的蔗渣则传送至蒸煮设备。
本发明中蒸煮液为添加NaOH和MgSO4的溶液，NaOH的用量为蔗渣重量的14-30%，MgSO4的用量为蔗渣重量的0.1-1%。
本发明中所述良浆进行Eop段漂白时，在浆浓度为8-12%的良浆中添加良浆绝干重量0.5-1.5%的H2O2、良浆绝干重量1.0-3.5%的NaOH、良浆绝干重量0-1.0%的Na2SiO3、良浆绝干重量0.1-1.0%的MgSO4和良浆绝干重量0.01-1%的DTPA，混合均匀后在氧压0.2 -0.6MPa、温度80-90℃下漂白30-90min。
本发明中所述良浆进行P段漂白时，在浆浓度为8-12%的浆液中添加良浆绝干重量1.0-2.5%的H2O2、良浆绝干重量1.5-2.5%的NaOH、良浆绝干重量0-1.0%的Na2SiO3、良浆绝干重量0.1-0.6%的MgSO4和良浆绝干重量0.01-1%的DTPA，混合均匀后在80-90℃下漂白30-90min。
本专利中蔗渣的湿法堆存采用的Eop段和/或P段废水，不但可以节约大量的清水资源， Eop段和/或P段的废水中还存在一定的残余化学药品，可以中和普通清水堆存过程中的酸，改善废水的性能。同时，由于堆存环境的变化，使堆存过程中微生物生长能力提高，从而使堆存过程中微生物降解废水中COD的能力增强，微生物在蔗渣原料中的生长改善蔗渣原料药液渗透能力的性质提高。且堆存后的蔗渣可以不行进洗涤，脱水后直接用于后续蒸煮，而不影响后续碱回收。因此，在蔗渣氧碱制浆前，采用Eop段和/或P段废水处理蔗渣，是一种环境友好型且可以改善后续氧碱蒸煮效果的处理方法。
与现有技术相比，本发明的优点是：
（1）采用蔗渣浆Eop段和P段漂白废水在蔗渣湿法堆存中的喷淋处理，在不改变普通蔗渣氧碱法制浆工艺条件的前提下，可以将蔗渣氧碱法蒸煮细浆得率提高至59%-64%的高得率水平，比用清水喷淋的湿法堆存蔗渣的氧碱法蒸煮得率提高1-3个百分点，比未经湿法堆存处理的蔗渣的氧碱法蒸煮得率提高2-6个百分点，且在成浆卡伯值相近的情况下，与清水喷淋处理或是未经湿法处理的蔗渣的成浆相比，未漂浆的白度提高1%ISO-3%ISO，而黏度提高40 mL/g-110 mL/g。
（2）来自Eop段和P段漂白废水处理蔗渣后的渗滤水的COD值与取用蔗渣浆Eop段和P段漂白废水的对应指标相比降低，实际排污量降低了20%-40%，因此在提高废水的利用价值的同时，可明显缓解中段废水的污染负荷，且吨浆用水量可减少5 m3-15 m3。
（3）对Eop段和P段漂白废水处理蔗渣后的渗滤水和洗涤水可也用于粗浆的洗涤且洗涤液可送到碱回收系统处理；而渗透水和洗涤水中截留的固体悬浮物，通过进入焚烧炉焚烧，可以不外排废固物。做到了漂白废液的回用既明显提高了制浆效果，又降低了有化物总量，还降低了吨浆水耗，且无新的三废产生，改善了整个过程的清洁化生产。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1 ：本提高氧碱蒸煮效果的纸浆制备方法，其具体操作如下：
（1）收集传统制浆过程中产生的Eop段和P段漂白洗涤废液（以2:1比例混合），采用60目的滤网过滤、过渡池沉淀后，用混合废液对蔗渣原料堆进行喷淋处理，每间隔4h喷淋5min，每次喷淋的量以蔗渣堆底层有渗滤液流出时停止喷淋；喷淋堆存8天后的蔗渣出料，混合均匀，蔗渣传送至洗涤机进行3段逆流洗涤，最后一段采用清水，洗涤脱水后的液体送入上一洗涤段，洗涤脱水后的蔗渣则传送至蒸煮设备；
堆存结果：处理蔗渣后的渗滤水的实际排污量降低了20%，吨浆用清水量可减少5 m3。
（2） 脱水后蔗渣用蒸煮液进行蒸煮，蒸煮液为添加NaOH和MgSO4的溶液，NaOH的用量为蔗渣重量的18%，MgSO4的用量为蔗渣重量的1%，在液比（蔗渣与蒸煮液的重量比）为1:4、氧压为0.7MPa、85℃条件下蒸煮240min，升温时间为50min，蒸煮结束后，浆料喷放，然后进行清水洗涤至近中性，采用0.20mm的筛板筛后得到良浆，提取后的黑液进入碱回收系统，浆渣回收重新混入待蒸煮蔗渣进行蒸煮；
制浆结果：细浆得率59 %、卡伯值17、白度58.0%ISO、黏度870 mL/g。
（3）良浆依次进行Eop和P段漂白后洗涤，即得所需纸浆，其中良浆进行Eop段漂白时，在浆浓度为10%的良浆中添加良浆绝干重量1%的H2O2、2%的NaOH、0.5%的Na2SiO3、1%的MgSO4和0.01%的DTPA，混合均匀后在氧压0.4 MPa、温度85℃下漂白60min；
浆料进行P段漂白时，在浆浓度为10%的浆液中添加良浆绝干重量2%的H2O2、2%的NaOH、0.5%的Na2SiO3、0.3%的MgSO4和0.5%的DTPA，混合均匀后85℃下漂白60min。
收集步骤（1）的渗滤液和步骤（2）第一逆流洗涤段的洗涤液，采用80目的滤网过滤，滤液进入过渡池沉淀后，上清液进入废水处理系统处理，沉淀物和滤网截留物经过压滤脱水后焚烧处理。
漂白结果：对原料得率59.0%、Kappa值1.5、白度等于76%ISO。
实施例2：本提高氧碱蒸煮效果的纸浆制备方法，其具体操作如下：
（1）收集传统制浆过程中产生的Eop段漂白洗涤废液，采用80目的滤网过滤、过渡池沉淀后，用Eop段澄清废液对蔗渣原料堆进行喷淋处理，每间隔24h喷淋10min，当蔗渣堆底层有渗滤液流出时停止喷淋；喷淋堆存12天后的蔗渣出料，混合均匀，蔗渣挤压脱水后传送至蒸煮设备。
堆存结果：处理蔗渣后的渗滤水的实际排污量降低了23%，且吨浆用清水量可减少7 m3。
（2）脱水后蔗渣用蒸煮液进行蒸煮，蒸煮液为添加NaOH和MgSO4的溶液，NaOH的用量为蔗渣重量的14%，MgSO4的用量为蔗渣重量的0.1%，在液比为1:9（蔗渣与蒸煮液的重量比）、氧压为0.5MPa、105℃条件下蒸煮160min，升温时间为60min，蒸煮结束后，浆料喷放然后进行清水洗涤至近中性，采用0.20mm的筛板筛后得到良浆，提取后的黑液进入碱回收系统，浆渣回收重新混入待蒸煮蔗渣进行蒸煮；
制浆结果：细浆得率为64.0%、卡伯值为13、白度为60.5%ISO、黏度为870 mL/g。
（3）良浆依次进行Eop和P段漂白后洗涤，即得所需纸浆，其中良浆进行Eop段漂白时，在浆浓度为8%的良浆中添加良浆绝干重量0.5%的H2O2、3.5%的NaOH、1.0%的Na2SiO3、0.1%的MgSO4和1%的DTPA，混合均匀后在氧压0.2 MPa、温度80℃下漂白90min；
浆料进行P段漂白时，在浆浓度为8%的浆液中添加良浆绝干重量2.5%的H2O2、1.5%的NaOH、1.0%的Na2SiO3、0.1%的MgSO4和1%的DTPA，混合均匀后80℃下漂白90min。
收集步骤（1）的渗滤液和步骤（2）第一逆流洗涤段的洗涤液，采用70目的滤网过滤，滤液进入过渡池沉淀后，上清液进入废水处理系统处理，沉淀物和滤网截留物经过压滤脱水后焚烧处理。
漂白结果：纸浆相对于原料得率为62.0%、Kappa值为0.5、白度等于79.5%ISO。
实施例3 ：本提高氧碱蒸煮效果的纸浆制备方法，其具体操作如下：
（1）收集传统制浆过程中产生的P段漂白洗涤废液，采用70目的滤网过滤、过渡池沉淀后，用P段澄清废液对蔗渣原料堆进行喷淋处理，每间隔48h喷淋20min，当蔗渣堆底层有渗滤液流出时停止喷淋；喷淋堆存25天后的蔗渣出料，混合均匀，蔗渣传送至洗涤机进行2段逆流洗涤，最后一段采用清水，洗涤脱水后的液体送入上一洗涤段，洗涤脱水后的蔗渣则传送至蒸煮设备；
堆存结果：处理蔗渣后的渗滤水的实际排污量降低了38%，且吨浆用清水量可减少12 m3。
（2）脱水后蔗渣用蒸煮液进行蒸煮，蒸煮液为添加NaOH和MgSO4的溶液，NaOH的用量为蔗渣重量的30%，MgSO4的用量为蔗渣重量的0.5%，在液比为1: 12（蔗渣与蒸煮液的重量比）、氧压为0.4MPa、130℃条件下蒸煮120min，升温时间为90min，蒸煮结束后，浆料喷放，然后进行清水洗涤至近中性，采用0.20mm的筛板筛后得到良浆，提取后的黑液进入碱回收系统，浆渣回收重新混入待蒸煮蔗渣进行蒸煮；
制浆结果：细浆得率61%、卡伯值17、白度61%ISO、黏度830 mL/g。
（3）良浆依次进行Eop和P段漂白后洗涤，即得所需纸浆，其中良浆进行Eop段漂白时，在浆浓度为12%的良浆中添加良浆重量1.5%的H2O2、1%的NaOH、0%的Na2SiO3、0.5%的MgSO4和0.1%的DTPA，混合均匀后在氧压0.6 MPa、温度90℃下漂白30min；
浆料进行P段漂白时，在浆浓度为12%的浆液中添加浆液重量1.0%的H2O2、2.5%的NaOH、0%的Na2SiO3、0.6%的MgSO4和0.01%的DTPA，混合均匀后90℃下漂白30min。
收集步骤（1）的渗滤液和步骤（2）第一逆流洗涤段的洗涤液，采用60目的滤网过滤，滤液进入过渡池沉淀后，上清液进入废水处理系统处理，沉淀物和滤网截留物经过压滤脱水后焚烧处理。
漂白结果：对原料得率59.5%、Kappa值1.0、白度等于78%ISO。
Claims (2)
1.一种提高蔗渣氧碱蒸煮效果的纸浆制备方法，其特征在于按如下步骤进行：
（1）收集传统制浆过程中产生的Eop段和/或P段漂白洗涤废液，采用60-80目的滤网过滤、过渡池沉淀后，用Eop段和/或P段澄清废液对蔗渣原料堆进行喷淋处理，时间以每间隔4-48h喷淋5-20 min，每次喷淋以蔗渣堆底层有渗滤液流出时停止；
（2）喷淋堆存8-25天后的蔗渣出料，混合均匀，蔗渣脱水或洗涤后脱水；
（3）脱水后蔗渣用蒸煮液进行蒸煮，在液比为1:4-12，氧气压力为0.3-0.8MPa、85-130℃条件下蒸煮120-240min，升温时间为50-90min，蒸煮后浆料进行洗、选和筛后得到良浆；
（4）良浆依次进行Eop和P段漂白后洗涤至近中性，即得所需纸浆；
（5）收集步骤（1）的渗滤液和步骤（2）第一逆流洗涤段的洗涤液，采用60-80目的滤网过滤，滤液进入过渡池沉淀后，上清液进入废水处理系统处理，沉淀物和滤网截留物经过压滤脱水后焚烧处理；
所述蒸煮液为添加NaOH和MgSO4的溶液，NaOH的用量为蔗渣重量的14-30%，MgSO4的用量为蔗渣重量的0.1-1%；
良浆进行Eop段漂白时，在浆浓度为8-12%的良浆中添加良浆绝干重量0.5-1.5%的H2O2、良浆绝干重量1.0-3.5%的NaOH、良浆绝干重量0-1.0%的Na2SiO3、良浆绝干重量0.1-1.0%的MgSO4和良浆绝干重量0.01-1%的DTPA，混合均匀后在氧压0.2 -0.6MPa、温度80-90℃下漂白30-90min；
浆料进行P段漂白时，在浆浓度为8-12%的浆液中添加良浆绝干重量1.0-2.5%的H2O2、良浆绝干重量1.5-2.5%的NaOH、良浆绝干重量0.0-1.0%的Na2SiO3、良浆绝干重量0.1-0.6%的MgSO4和良浆绝干重量0.01-1%的DTPA，混合均匀后在80-90℃下漂白30-90min。
2.根据权利要求1所述纸浆的制备方法，其特征在于：堆置后的蔗渣洗涤后脱水，洗涤采用的是1-3段逆流洗涤的方式，且最后一段采用清水洗涤，洗涤脱水后的液体送入上一洗涤段循环使用。
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