麦草制浆过程中碱回收技术的探索与实践

麦草制浆过程中碱回收技术的探索与实践

传统的麦草处理方法具有高碱量、低黑液浓度和高黑暗液排放量的特点，难以处理污染。碱回收是治理草浆黑液污染的重要方法,麦草浆碱回收在我国已经成功地运行了三十余年,但几乎没有一家具有经济效益,基本处于保本经营。麦草浆碱回收是国内外各种浆种中进行碱回收难度最大的一种,这是由于麦草黑液硅含量高、黑液黏度大、燃烧值低,导致蒸发浓度较低只能到45%,碱回收率小于70%(木浆中硅含量较低,木浆黑液可蒸发到70%浓度,碱回收率可达95%～98%),并且蒸发器易结垢,不能产生高压蒸汽等,都严重制约草浆碱回收效益。泉林经过科技攻关,根据麦草纤维原料的特性及其客观规律来开发新制浆工艺、采用更独特的流程,探索出麦草制浆的特性和规律,在如何利用麦草纤维原料制浆、黑液处理技术等方面取得大量自主创新成果。通过实施新式备料强化草类纤维原料的备料和除尘;利用大液比立锅置换蒸煮工艺大幅降低用碱量、大幅提高黑液提取浓度,使出蒸发器后的黑液浓度达到60%以上,燃烧热量远高于行业水平;黑液污染负荷CODcr和BOD5去除率85%以上,排放水中的CODcr含量可由现在的100mg/L降到60mg/L;碱回收率达到85%以上。1快速破碎的草料及除尘特点备料是草类制浆过程中一个非常重要的环节,它的意义在于:备料是降低黑液中硅含量最经济有效的办法,有利于降低黑液黏度。泉林致力于麦草备料新方式的研发,推出了一整套适合中国国情的麦草备料工艺和设备。该备料方法包括如下步骤:将锤式破碎机引入备料当中,取代传统的切草机,草料在锤式破碎机中被切断、压扁、搓揉成丝状,使蒸煮药液很容易渗透至原料内部,因此蒸煮时间缩短、用碱量降低、蒸煮均匀;破碎后的原料进行除尘处理;破碎后的原料中含有尘土、砂石、草叶、草穗等杂质,泉林利用旋风分离机进行除尘。草料经过锤式破碎机后,叶鞘穗被搓成细小片,和尘土一道从旋风分离机的上口被排出,而秸秆密度较大,从旋风分离机的下口进入下道工序;从旋风分离器排出的草料仍然含麦糠、尘土等杂质,需要通过筛选的方法来使之分离。这些杂质容易通过直径4mm的筛板,从杂质收集槽中通过风机排出。采用该系统备料后除杂率由15%提高28%,蒸煮用碱量降低2.5%,黑液中的硅含量及无机物的流动性大幅提高。通过研发采用新式备料技术使黑液中的硅含量减少30%以上,黑液在高固含量条件下黏度降低50%,从而更好地降低黑液蒸发过程中的结垢现象,同时可以把黑液蒸发到更高的浓度,提高燃烧效率。(见表I)2不同质量小、热小、专酸盐黑液蒸发泉林非木纤维蒸煮工艺采取了全黑液分级置换蒸煮工艺,在蒸煮全过程中不加一滴清水(国内企业蒸煮配碱均用清水),黑液循环利用,通过黑液循环增加浓度,减少黑液量,为碱回收创造条件,同时节约清水。草类纤维在蒸煮前期就开始大量脱木素,当蒸煮温度上升到110℃时木素脱出率达到65%,而木材此时木素脱出率只达到20%。利用这一特点,温度上升到110℃时,把这部分高浓黑液从蒸煮器中置换出来,达到了置换洗涤的目的,同时降低了蒸煮液中固形物含量,这符合低固形物蒸煮的发展趋势。分级蒸煮的黑液同传统蒸煮在黑液性质上有很大的不同,集中表现在下面两点上:黏度低和硅含量低(黑液不断循环,低聚糖发生热裂解,分子量下降,黏度降低);在较高的残碱条件下蒸煮,硅不析出,黑液中的硅含量低。泉林开发了麦草立锅蒸煮系统,该工艺特点:装锅前进行碱液预浸,预浸液为含有一定碱浓的黑液;采用热黑液装锅;大液比全液相蒸煮;立锅中央设置循环管,便于蒸煮均匀;滤网面积大于木浆蒸煮锅;黑液置换冷喷放;控制蒸煮硬度k17～19(传统上要求K<14),提高了滤水性能,降低黑液黏度,改善强度;每t浆的黑液量8～9m:,黑液的固形物13%～14%。(见表2)通过研发采用置换蒸煮技术,黑液固含量大幅提高,蒸发效率使黑液中有机无机含量比大幅提高,提高黑液的燃烧值,节能并产生更多的燃烧能量,大幅提高碱回收产热效率。3液体黑的性质3.1煤草浆的充填料洗消黑液提取工艺与设备上采取两种或两种以上机型组合的流程(采用了螺旋挤浆机十三段真空洗浆机),即采用挤压——扩散置换洗涤机理处理麦草浆料洗涤和提取黑液;并配备封闭筛选工艺。做到了节水和达到清洁生产目的。提高了黑液提取率,使之达到90%(国内草浆黑液提取率一般为80%左右)左右。蒸煮黑液污染负荷CODcr和BOD5去除率达到88%。3.2麦草浆黏度采用新式备料技术和蒸煮技术,黑液具有高浓度、低黏度特性。通常麦草浆黑液入炉浓度大约在45%～48%黏度已达300mPa·s以上;超过50%浓度,黏度将超过1000mPa·s,黑液雾化将非常困难,燃烧难以进行。而泉林采用新技术后,浓度55%～60%的麦草浆黑液黏度仍低于500mPa·s,有利于完全燃烧和提高碱炉的热效率。(见表3)4立锅蒸发麦草技术体系4.1设计锤式粉碎机备料系统,使黑液中的硅含量减少30%以上,黑液在高固含量条件下黏度降低50%,从而更好地降低黑液蒸发过程中的结垢现象,同时可以把黑液蒸发到更高的浓度,提高燃烧效率;4.2立锅蒸煮麦草技术体系,开创国际先河。采用大液比、液相循环、分级蒸煮、置换洗涤,减少黑液排放量,降低污染;黑液固含量提高20%,减少蒸发水量,大幅提高蒸发效率使黑液中有机无机含量比大幅提高,从而大幅提高黑液的燃烧值;4.3黑液出蒸发器浓度达到60%以上,创麦草浆碱回收先河。五提高我国制浆黑液碱回收效率的研究高固形物麦草