专利名称：处理制浆黑液的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及处理蒸煮制浆产生的黑液的方法和设备。更具体地说，本发明涉及一种改进的套用传统木浆碱回收法处理草浆黑液的方法和设备。其改进之处在于，改用扩散洗涤和压榨过滤的原理洗浆，大幅度地提高了黑液提取率，大量节约用水，减少了提取黑液和蒸发浓缩黑液的设备投资，降低了日常运行费用，减少了中段水负荷，而且能够完全处理掉黑液，防治黑液污染。
近年来，随着国家治理污染力度加大，作为污染大户的制浆行业为防治黑液污染，推广套用传统木浆碱回收法处理草浆黑液。该方法包括提取黑液、蒸发浓缩黑液、烧碱炉焚烧浓缩黑液、用水浸渍炉渣后固液分离、分离出的绿液用石灰苛化、再固液分离出白液、以及将含10％氢氧化钠的白液送蒸煮回用。
在提取黑液工序，推广使用转鼓真空洗浆机和不锈钢螺旋网带洗浆机。在蒸煮器喷放出的浆和原黑液混合物中，浆占10～12.5％(浆浓度)，添加提取的黑液，使浆占到混合物总量的2.5～3.5％(浆浓度)。然后再使混合物进入真空洗浆机，浆能自动上网，网上形成10～20毫米厚的浆层。浆层的一侧喷淋洗浆液，另一侧抽成真空，喷淋液洗涤浆层，且浆层能随网移动。洗浆后，离开洗浆机的浆浓度为10～12％。转鼓真空洗浆机一般采用四段逆流工艺，不锈钢螺旋网带洗浆机采用5～6段逆流工艺。但是，这样的方法提取黑液，最多只能做到，黑液提取率80～85％；按每吨绝干浆计，黑液提取量为10～12立方米；提取的黑液含10％左右的固形物污染源。
在蒸发浓缩黑液工序，推广使用四效以上的蒸发器，如两板三管五效蒸发器、四效短管蒸发器、五效全板蒸发器。蒸发量太大，不得不使用多效蒸发器。每生产一吨草浆，要将含固形物10％左右的10～12立方米黑液蒸发浓缩到含固形物50％左右，至少要蒸发掉9立方米水分。日产100吨浆，就要每天至少蒸发掉900吨水。而且草浆黑液含硅量高，含糖量高，粘度大，容易造成蒸发器结垢。所以，在蒸发之前，推广使用各种除硅和降粘技术。
烧碱炉的功能是焚烧浓缩后的黑液，回收热能生产蒸汽，经过焚烧，黑液中的钠转变成碳酸钠，成为炉渣的一部分。用水浸渍炉渣，溶解其中的碳酸钠，再固液分离。分离出来的固体称为绿泥，填埋处理；分离出来的清液称为绿液，是碳酸钠溶液；添加石灰苛化后，再固液分离，分离出来的清液称为白液，是浓度10％左右的氢氧化钠溶液，可直接用于蒸煮。分离出来的固体称为白泥，可作建材使用。
众所周知，制浆行业的污染源就是黑液污染。更详细地说，是蒸煮过程产生了浆和分散在蒸煮液中的有机和无机副产物，水和这些副产物构成黑液，将黑液蒸干会剩下固体形态的这些副产物，所以称之为固形物，黑液污染的实质是固形物污染。将黑液从浆和黑液的混合物分离出来的过程称为“提取黑液”；从实际意义上讲，“提取黑液”是将成为污染源的固形物与浆分离的过程。这一分离过程进行的越彻底，浆中带走的固形物越少，黑液中带走的固形物越多，越有利于防治污染。工业上，使用“黑液提取率”这一概念，衡量“提取黑液”的彻底性。把蒸煮产生的固形物的总量定义为100％，经过“提取黑液”的过程，黑液中所含固形物的量占固形物总量的百分比定义为“黑液提取率”。显然，不管用什么方法处理掉黑液，只能消灭掉黑液中的固形物污染源；浆中带走的固形物污染源，分散在进一步洗浆所用的水中，构成中段水的一部分。固形物污染源在洗浆水中同样污染环境，需要处理。
不难理解，“提取黑液”的过程实际上是用一定量的水洗浆的过程。这一定量的水，量越大，浆洗的越干净，浆中带走的固形物污染源越少，中段水越好处理，“黑液提取率”越高，“提取黑液”的量越大。不利的是，“提取黑液”的量越大，需要处理黑液的量越大；特别是，对套用传统木浆碱回收法处理草浆黑液，黑液的量大，更为不利。该方法是将黑液全部蒸浓烧光的方法，黑液的量越大，将黑液蒸浓消耗能量越多，蒸发设备容量越大，投资越大，运行费越高。因此，采用传统蒸浓烧光碱回收法处理黑液，必须严格控制黑液提取量，一般控制在每吨浆提取8～12吨黑液。严格控制了黑液提取量，必然限制了黑液提取率。
对于木材制浆，每吨浆提取8吨黑液，“黑液提取率”能达到95％以上，能够解决黑液污染问题，碱回收率也能达到90％。每生产1吨浆，木材制浆用碱量超过禾草制浆的一倍半，碱回收法几乎回收全部碱量，回收碱的价值高于处理黑液的运行成本，经济合算。
对于禾草制浆，特别是用麦草制浆，套用传统的蒸浓烧光碱回收法处理黑液，即使每吨浆提取10～12吨黑液，黑液提取率一般只能达到75～85％。国内难见麦草碱回收系统的黑液提取率超过85％的报道，相应的碱回收率也很难达到70％以上。当前运行的麦草浆碱回收系统黑液提取率普遍偏低，不但造成碱回收率低，影响经济效益。更重要的是，没有提取到黑液中的固形物污染源仍然留在浆中，需要大量的水洗浆，才能漂浆。洗浆水中含大量未被提取到黑液中的固形物污染源，构成中断水污染，还要进行生化处理，才能排放。处理中段水的设备投资和日常运行费用也很高，大幅度地提高了制浆成本。所以，对国家环保总局和轻工总会推广使用的传统碱回收法，提高其黑液提取率是降低运行成本的关键。
近几年国内投入运行和现在正在筹建的麦草黑液碱回收装置，大都使用转鼓真空洗浆机，四段逆流工艺提取黑液。投资很高，对于日产100吨浆，也就是年产34000吨的制浆车间，提取黑液的投资要占到上千万元。但是，黑液提取率却很难达到85％。国家环保总局和轻工总会在政策上积极鼓励科研单位和环保企业研究开发提取黑液的方法和设备，以普遍提高黑液提取率。
用同样的设备和工艺方法提取黑液，对木材制浆和麦草制浆的实际后果差别很大。用于木材制浆，黑液提取率高，再经过蒸浓烧光的处理过程，能够彻底解决黑液污染问题。但是，用于麦草制浆，黑液提取率低，即使烧光了黑液，仍然不能彻底解决污染问题。以至于，在“麦草浆碱回收技术指南针”(张珂，俞正千主编)一书中，在第19页论及，“过于严格的中国造纸工业污染物排放标准应尽快修订，使之符合国情。”该书在第19页，倒数第5～3行透露“据了解有关部门已在酝酿对排放标准进行修改，而且考虑以总量控制(负荷标准)为主，这将是件好事。”其中所述的“符合国情”就是符合我国制浆工业以草浆为主，特别是用麦草制浆所占比例甚大的国情，即使按现在方法治理，也难达到“过于严格的排放标准的国情”。
麦草中硅含量高，杂细胞多，含糖量高。用烧碱蒸煮麦草后，黑液的粘度大，给提取黑液造成困难。造成套用提取木浆黑液的方法和设备，效果不好，黑液提取率低。即使烧光黑液，仍不能彻底解决麦浆黑液污染问题。
本发明人在研究用钙离子处理黑液，将黑液转变成蒸煮液的方法时，意外地发现，将传统碱回收的蒸浓烧光法和固形物沉淀法结合在一起，再按照本发明提供的方法提取草浆黑液，可将黑液提取率提高到90～98％，不但彻底消灭了黑液污染，而且降低了设备投资和日常运行费用。
因此，本发明的目的在于提供一种处理黑液的方法，该方法包括传统碱回收的蒸浓烧光黑液和苛化绿液步骤，还包括用固形物沉淀剂与黑液反应，再固液分离出清液回用的步骤。在该方法中，先将原黑液和浆的混合物压榨过滤，再用水浸渍浆使其充分扩散洗涤，再压榨过滤，以提取黑液，能达到黑液提取率90～98％。
本发明的另一目的在于提供一种提取黑液的方法，用该方法提取黑液，设备投资少，黑液提取率高，节约洗浆水，减轻中段水负荷。
本发明的再一个目的是，提供按本发明提取黑液所使用带式真空压滤机，专门用于分离氯化钙和黑液反应产生的固液混合物。
按照本发明的方法处理黑液，蒸煮制浆产生的固形物污染源的90～98％分散在要处理掉的黑液中。经过提取黑液工序，浆中带走的固形物污染源很少，只占固形物总量的2～10％，大量节省进一步洗浆所需水量，大幅度减轻中段水的污染负荷。对提取的黑液，高浓度部分用传统碱回收法蒸浓烧光，回收碱；其余部分与固形物沉淀剂反应后，分离出的清液回用，分离出来的固相经过干燥后销售或者焚烧。彻底消灭了黑液，解决了黑液污染问题。
按照本发明的方法处理黑液，一次性设备投资大大低于传统碱回收法，日常运行费用也低于传统碱回收法，降低了制浆成本。
本发明提供的处理制浆黑液的方法简要叙述如下一种包括提取黑液、蒸发浓缩黑液、烧碱炉焚烧浓缩黑液、浸渍焚烧炉渣、固液分离出绿液、绿液用石灰苛化、再固液分离出含氢氧化钠的白液、以及将白液送蒸煮制浆，处理制浆黑液同时回收碱的方法，其特征在于，其中所述的提取黑液包括下述步骤(1)将蒸煮器喷放出的浆和原黑液送入压榨过滤机A，经过压榨过滤，按每吨绝干浆计，浆中夹带2～3立方米原黑液，将其送入扩散洗涤槽A，同时压榨过滤出至少5立方米原黑液，送蒸发浓缩；(2)在扩散洗涤槽A内，夹带2～3立方米原黑液的浆和压榨过滤机C压榨过滤出的滤液接触，经过扩散洗涤后，将其送入压榨过滤机B，经过压榨过滤，夹带淡黑液(滤液)的浆送入扩散洗涤槽B，同时压榨过滤出的淡黑液送入沉淀固形物反应器；(3)在扩散洗涤槽B内，夹带淡黑液的浆与新添加的至少10立方米、低于100℃的热水和经过沉淀固形物后再固液分离出的部分清液接触，经过充分扩散洗涤后，将其送入压榨过滤机C，经过压榨过滤，夹带滤液的浆送纸浆筛选，同时压榨过滤出的滤液送入扩散洗涤槽A；(4)在沉淀固形物反应器内，淡黑液与固形物沉淀剂反应，生成沉淀，经过固液分离后，固相经过干燥后销售，分离出来的清液，部分送蒸煮和苛化，分别作为蒸煮液、供消化石灰和浸渍炉渣使用，其余部分送入扩散洗涤槽B。
按照上述方法处理制浆黑液，压榨过滤机A将蒸煮产生的全部黑液固形物污染源分成两部分。一部分夹带在浆中，对蒸球蒸煮，其量不足固形物总量的40％；对连续蒸煮器蒸煮，其量不足固形物总量的34％。其余部分在送蒸发浓缩的黑液中，对蒸球蒸煮，其量超过固形物总量的60％；对连续蒸煮器蒸煮，其量超过固形物总量的66％。
送蒸发浓缩的黑液，可以直接混合煤粉烧掉，也可蒸发浓缩后混合煤粉烧掉。最好是蒸发浓缩后送烧碱炉焚烧光，再用上述方法步骤(4)中分离出来的清液浸渍炉渣，产生绿液。消化石灰也是用上述步骤(4)中分离出来的清液消化。将绿液苛化成白液后，白液含10％左右的氢氧化钠，可以直接和上述步骤(4)分离出来的清液配成蒸煮液使用。也可以将白液蒸发浓缩到氢氧化钠的浓度为40％，结晶除掉其中的无机杂质后，再作为烧碱配制蒸煮液。
按上述方法处理草浆黑液，送蒸发浓缩的黑液是蒸煮产生的原黑液，其中固形物污染源的含量，也就是浓度，远远大于用真空洗浆机提取的黑液。按每吨绝干浆计算，送蒸发浓缩的黑液量，大约是按传统碱回收法提取黑液量的一半。其实际价值在于，蒸发工序的设备容量可以缩减近一半，蒸发工序的运行费用可以节省近一半。
至此，除送纸浆筛选、夹带2～3立方米滤液的浆中还有少量黑液固形物污染源外，蒸煮产生的黑液固形物污染源已经全部被处理掉了。当然，纸浆筛选也可在扩散洗涤的过程中进行，在步骤(3)，浆直接送漂白。理论上计算，按上述方法，浆中所带的黑液固形物污染源不到总量的2％，也就是说黑液提取率超过98％。但是，由于在扩散洗涤槽A和B中，实际操作不容易达到理想扩散，黑液提取率也达不到理论值。按上述方法，黑液提取率至少也能达到90％；控制好洗涤液的温度，适当的搅拌并保证扩散洗涤时间，或增加一级扩散洗涤和压榨过滤，黑液提取率达到95～98％毫无困难。
按照上述方法，在扩散洗涤槽C中，按每吨绝干浆计，至少添加10立方米、温度100℃以下的净热水。考察水量平衡，先忽略操作过程中的跑、冒、滴、漏；再认定，从压榨过滤机A来、带原黑液的浆中水分和送纸浆筛选的浆中水分相等，体系进出的水量要平衡。也就是说，经过沉淀固形物，再固液分离后，固相沉淀夹带的水量加上送蒸煮和苛化的水量至少为10立方米。一般经验，固相沉淀夹带近2立方米水；蒸球蒸煮需要6立方米蒸煮液，连续蒸煮需要9立方米蒸煮液；消化石灰和浸渍炉渣至少需要3立方米。所以，对于蒸球蒸煮至少应新添加10立方米净热水；对于连续蒸煮，应当至少添加13立方米净热水。新添加的水量越大，黑液提取率越高。
沉淀固形物反应器可以是化工领域中任何形式的反应器，最好是连续运行的反应器，最简单的是带搅拌的锥形底反应器。所说的固形物沉淀剂，可以是任何一种已知的、能沉淀固形物、其后又能固液分离的物质。本文推荐使用氯化钙，氯化钙与黑液反应后，在实验室能常压过滤，过滤速度较慢，但加压可提高过滤速度。可以选用任何已知的过滤设备，发明人推荐选用带式真空压滤机。
在本发明的上述方法步骤(2)中，压榨过滤机B压榨过滤出的、送入沉淀固形物反应器的淡黑液中所含固形物污染源的量不足蒸煮产生固形物总量40％，淡黑液中固形物的浓度不足2％。氯化钙和淡黑液反应，产生沉淀，过滤出清液，清液中有机物去除率超过60％，特别是木素去除率超过80％。所以，清液中有机物的含量低于0.6％，木素的含量低于0.2％；用这样的清液加烧碱配制蒸煮液蒸煮制浆，消化石灰，浸渍炉渣产生绿液，不会带来任何问题。
在上述步骤(4)所述的“其余部分送入扩散洗涤槽B”，这部分清液的量加上新添加的净热水量是扩散洗涤槽A和B中洗涤液的量。其量太小，浆浓度太高，扩散洗涤效果差；其量大，沉淀固形物和固液分离过程的液量也大。推荐使用5％以下的浆浓度，扩散洗涤槽A和B中的洗涤液量多于20立方米，作为洗涤液回用的清液量不到10立方米。压榨过滤设备B压滤出来作为提取的淡黑液的量20立方米左右，沉淀固形物后，固液分离出清液的量18立方米左右。扩散洗涤槽内洗涤液的温度越高越好，但不能到100℃，应在60℃以上。
本发明上述方法能够将黑液提取率提高到95～98％的基础在于，增加了黑液提取量，且增加部分是相对含固形物量少的淡黑液。这部分淡黑液又能够用沉淀法、与酸反应、与硷性固形物沉淀剂反应等方法处理掉，处理后的水分首先选择回用，也可再处理后排放。黑液提取率95～98％的一个条件是，处理后的水分最好回用；如果能够回用更多的水分或者经过再处理可排放水分，黑液提取率还能提高。
上述方法能将黑液提取率提高到95～98％的另一个条件是，套用传统碱回收法能够将压榨过滤机A压榨过滤出的原黑液蒸浓烧光，同时回收碱。只要经济上合算，任何能将原黑液处理掉的实用技术都满足这一条件。因此，使压榨过滤出的原黑液与石膏反应，再固液分离，分离出的固相干燥后焚烧；分离出的液体作为回收碱的介质，浸渍炉渣，同样能回收碱。这样处理原黑液的方法配合上述处理淡黑液的方法，同样很容易达到90％以上的黑液提率，达到95～98％的黑液提取率也毫无困难。经济上的好处是，用低造价的回转干燥器代替高造价的多效蒸发器，用普通锅炉式的固体焚烧炉代替喷射式黑液焚烧炉。可大量节省投资，这是本发明的另一方面。
一种包括提取黑液、使石膏和氯化钙分别与黑液中的固形物反应、生成沉淀、固液分离、分离出的固相经过干燥再焚烧或者直接销售、分离出的清液回用、并且能回收碱的处理蒸煮制浆产生的黑液的方法，其特征在于，该方法包括下述步骤(1)将蒸煮器喷放出的浆和原黑液的混合物直接送入压榨过滤机A，经过压榨过滤，按每吨绝干浆计，浆中带2～3立方米原黑液，将其送入扩散洗涤槽A，同时压榨过滤出至少5立方米原黑液，将其送石膏与原黑液反应器；(2)在扩散洗涤槽A内，带2～3立方米原黑液的浆和压榨过滤机C压滤出的滤液接触，经过扩散洗涤后，将其送入压榨过滤机B，经过压榨过滤，夹带淡黑液(滤液)的浆送入扩散洗涤槽B，同时压榨过滤出的淡黑液送入氯化钙与黑液反应器；(3)在扩散洗涤槽B内，夹带2～3立方米淡黑液的浆和至少10立方米、温度低于100℃的净热水以及氯化钙与黑液反应后分离出的部分清液接触，经过扩散洗涤后，将其送入压榨过滤机C，经过压榨过滤，夹带滤液的浆送纸浆筛选，同时压榨过滤出的滤液送入扩散洗涤槽A；(4)在氯化钙与黑液反应器内，淡黑液与氯化钙反应，生成沉淀，固液分离后，固相经过干燥后送焚烧炉或者销售，分离出来的清液部分送蒸煮和回收碱工序，分别作为蒸煮液和供浸渍炉渣使用，其余部分送入扩散洗涤槽B；(5)在石膏与原黑液反应器内，石膏与原黑液反应，生成沉淀，固液分离，分离出的固相经干燥后焚烧，炉渣用分离出的清液和淡黑液与氯化钙反应后分离出的清液浸渍，溶解出炉渣中的碱，再固液分离，分离出的固体填埋，分离出的清液苛化，再固液分离，分离出的清液含氢氧化钠，经过蒸发浓缩，结晶除掉其中的无机杂质后，作为浓烧碱溶液送蒸煮。
在上述方法中，黑液提取率很容易达到90～98％。控制好扩散洗涤槽A和B内的温度，适当搅拌并保证扩散洗涤时间，黑液提取率达到95～98％并不困难。
与石膏反应的原黑液浓度较高，反应后产生的固相有机物亲水，固液分离有困难，而且分离出的清液量较少。反应时添加适量氯化钙，或者添加较大量的芒硝，都能使其容易固液分离。添加芒硝更可取，这是因为焚烧时可将芒硝还原成碱。石膏的化学成分是硫酸钙，与黑液反应后，钙和木素、有机酸等有机污染物结合，形成固相；硫酸根和钠成为硫酸钠，在焚烧时，能还原成碱。焚烧时，如果硫酸钠的量太大，硫酸钠没能全部还原，剩余的硫酸钠会在上述步骤(5)浓缩烧碱溶液时，作为无机杂质被分离出，重复使用。
也可用氯化钙代替石膏与原黑液反应。反应后过滤分离出固液两相，清液量较少，可并入处理淡黑液产生的清液之中；固相经过干燥后，直接作为水泥添加剂出售。用销售收入顶替回收碱的价值。
按本发明的方法处理草浆黑液，除了从蒸煮器喷放出的浆和原黑液的混合物的浆浓度较大，达到10～12％，需要螺旋输送设备之外，其它输送设备都是造纸制浆行业的通用设备。石膏与原黑液反应、氯化钙与黑液反应所用的反应器也是化工领域常用的反应器。石膏和原黑液反应后，可用沉降设备固液分离，也可抽滤或加压过滤分离。本发明提供的带式真空压滤机结构简单、造价较低、处理物料的能力大，选择合适的滤带，适合在此处使用。
扩散洗涤槽A和B的功能是使浆和洗涤液在槽内充分接触，扩散洗涤，尽可能达到纤维细胞内外的液体中固形物的浓度一致，这需要温度、时间和适当的搅拌。扩散洗涤槽需要保温，甚至盘管加热，还要有适当的容积，以保证足够的停留时间，充分扩散。这样的设备，应是公知技术。压榨过滤机A和B、C略有差别，差别在于进浆浓度。其功能是，利用压力使浆液分离，按每吨绝干浆计，分离后浆中夹带的液体量不超过3立方米。现有的多种挤浆机可以选用，推荐采用带式泥浆脱水机，加以改造，成为本发明的压榨过滤机。
本发明所说的固形物沉淀剂包括酸性、碱性和金属阳离子在内的任何能和黑液反应，生成沉淀的物质。黑液中固形物的有机成分占大部分，其中含大量亲水有机官能团，固形物沉淀的颗粒小，固液分离困难。十分幸运，氯化钙和黑液反应后，石膏和黑液反应再加硫酸钠后都能在常压条件下过滤出清液，过滤速度较慢。实验证明，加压或者真空抽滤能加快过滤速度。
污水处理厂使用的污泥脱水机原理清晰，性能可靠，结构简单，处理的物料量大，且造价较低。经过改造，成为本发明的带式真空压滤机。参考说明书附图
(1)，该图简要说明了带式真空压滤机的工作原理，以及其与原有的污泥脱水机的区别。图中标出重力脱水段A，真空脱水段B，劈形脱水段C，张力脱水段D和压榨脱水段E。图中序号(1)指示动力辊，它通过减速器由马达驱动，依靠摩擦力带滤带移动。序号(2)指示调偏辊，调整其与水平面之间的角度能调整滤带与动力辊之间的相对位置。序号(3)指示张紧辊，其功能是调整滤带的张力。序号(4)指示张力脱水段，依靠其中罗拉辊改变滤带移动方向和张力方向，对上下滤带之间的物料产生压力，使其脱水。序号(5)指示下滤带，其功能是留住固体颗粒，允许水分穿过。序号(6)指示下滤带清洗槽，其功能是清洗没有剥离干净的滤渣。序号(7)指示真空抽滤箱，序号(9)指示真空抽滤箱的顶面，该面置于水平位置与移动的下滤带底面接触，维持箱体内的负压状态；真空抽滤箱用泵抽真空，其顶面(9)开孔，水分在大气压力作用下，穿过下滤带的孔目和所说开孔，被抽滤到真空抽滤箱(7)中，再经过管路流入清液槽。顶面(9)表面亲水，水在其表面形成均匀的薄膜，既有密封作用，又减小了其与滤带之间的摩擦。序号(8)指示承托辊，其功能是防止滤带过分下垂。序号(10)指示压榨辊，其功能是压榨上下滤带之间的物料，使其脱水。
要压滤的物料从A段左端置于滤带上，经过五段脱水从E段右端剥离。现有的污泥脱水机，只包括重力脱水段A，劈形脱水段C，张力脱水段D和压榨脱水段E，不包括真空脱水段B。这样的脱水机原设计只处理固相颗粒大、与水亲和力小，透水性好的固液混合物，例如厌氧污泥、纸浆等，从来没有处理过沉淀黑液固形物的混合物，氯化钙与黑液反应后，石膏与黑液反应再加硫酸钠的混合物。将滤带更换成网目更密的滤带，使滤网能留住固相中的细微颗粒，再增加真空脱水段B，就能够处理本发明中沉淀固形物产生的固液混合物。
污泥脱水机中增加真空脱水段，提高了脱水能力，也会增加滤带的长度，增加滤带的张力，这是有限度的。防止滤带张力过大，可制造单独的水平带式真空过滤机，将混合物固液分离。参考附图2，过滤机只有重力脱水段A和真空脱水段B，而且只有一条滤带。图中序号(1)指示动力辊，其功能是带动滤带移动。序号(2)指示调偏辊，其功能是调整滤带的相对位置。序号(3)指示张紧辊，其功能是调整滤带张力。序号(4)指示滤带，其功能是留住固体颗粒，允许水分穿过滤带。序号(5)指示剥离滤渣的位置。序号(6)指示滤带清洗槽，其功能是清洗滤带。序号(7)指示真空抽滤箱，序号(9)指示真空抽滤箱的顶面，该面置于水平位置与移动的滤带底面相接触，维持箱体内的负压状态；真空抽滤箱用泵抽真空，其顶面(9)开孔，固液混合物中的水分在大气压力作用下，穿过滤带的孔目和所说开孔，被抽滤到真空抽滤箱(7)中，再经过管路流入清液槽。顶面(9)的表面亲水，水在其表面形成均匀的薄膜，既有密封作用，又减小了其与滤带之间的摩擦。序号(8)指示承托辊，其功能是防止滤带过分下垂。
单独的水平带式真空过滤机，重力脱水段和真空脱水段的长度可以根据需要调整。对较难过滤的固液混合物，可增加真空脱水段的过滤面积。单独的真空过滤机也可以和原有的污泥脱水机合用，真空过滤后再压榨脱水，效果更好。
作为本发明的实施方案，是日产150吨浆的处理麦草黑液装置，按本发明的方法处理黑液。其主要设备的配置包括日产75吨麦草浆碱回收装置中的蒸发设备，蒸发能力为每小时37吨，另有15％的裕量；日产100吨麦草浆碱回收装置中的喷射式黑液焚烧炉，日焚烧固形物能力为120～130吨；日产100吨麦草浆碱回收装置中的苛化设备；按本发明的方法配制的提取黑液设备，压榨过滤机，扩散洗涤槽，氯化钙与黑液反应器，反应后固液分离所用的带式真空压滤机；另外还有粗浆筛分、蒸发浓缩白液和结晶去除无机杂质的装置，以及浆、液输送设备。
蒸煮全部采用连续蒸煮器。蒸煮器进料液比为1比4，既每1吨麦草配4立方米蒸煮液。蒸煮后，粗浆得率45％左右，浆液比为1比9，喷放出的浆和黑液的混合物中，每吨浆带9立方米原黑液。用螺旋输送器，将喷放出来的浆和原黑液直接送入压榨过滤机A。经过压榨过滤，按每吨绝干浆计，浆中带不足3立方米原黑液，将其送入扩散洗涤槽A；同时压榨过滤出至少6立方米原黑液，送黑液蒸发。
黑液蒸发用蒸发能力为每小时37吨的蒸发设备。蒸发设备日蒸发能力为888吨，有15％的裕量；压榨过滤机A每天压滤出原黑液量为900立方米，正好匹配。每天900立方米原黑液中固形物的量是蒸煮产生固形物总量的67％，在130吨左右，配用日产100吨浆的黑液焚烧炉和苛化设备也刚好合适。连续蒸煮吨浆用碱量按350千克计，焚烧炉和苛化设备的碱回收率按82％计，每天回收碱29.1吨，总碱回收率55％。但是，回收每吨碱的成本大大降低。
在扩散洗涤槽A内，压榨过滤机A压滤出的、带不足3立方米原黑液的浆用压榨过滤机C滤出的22立方米滤液浸渍5～10分钟，洗涤液温度保持在60℃以上，适当搅拌，扩散洗涤，槽中浆浓度为4％。再将其送入压榨过滤机B，经过压榨过滤，带3立方米滤液的浆送入扩散洗涤槽B；同时压榨过滤出数量不超过22立方米的滤液(淡黑液)；将其送入与氯化钙反应的反应器。
在黑液与氯化钙反应器内，滤液中固形物的浓度1.7％左右，对每立方米滤液氯化钙的用量不超过4千克，此处使用的是化工行业副产物工业级氯化钙，扣除杂质折合成纯氯化钙计量。反应后生成沉淀，用带式真空压滤机过滤，滤出的固相含80％左右水分，经过干燥后作为水泥添加剂直接出售，或者焚烧掉。滤出的清液量为20立方米左右，其中的8立方米送连续蒸煮，添加烧碱后作为蒸煮液使用；3立方米送苛化，部分用于消化石灰，部分用于浸渍炉渣产生绿液；剩余的9立方米左右清液送入扩散洗涤槽B，与新添加的至少13立方米温度接近100℃的热水一起作为洗涤液，扩散洗涤经过压榨过滤机B压榨过滤出的浆。
在扩散洗涤槽B内，浆的浓度也在4％左右，可以充分浸渍扩散，使纸浆细胞内外液体中固形物浓度接近相等。只考虑固形物的有机物部分，其浓度不会达到0.5％。扩散洗涤槽B中的浆和液再经过压榨过滤机C压榨过滤，滤出的滤液量在22立方米左右，送扩散洗涤槽A。压滤出的浆带有滤液，每吨浆带3立方米滤液，其中有机固形物的总量不超过1.5％。这样的浆经过稀释，筛选后再浓缩，可以直接送漂白。
考察实施方案的水量平衡。从提取黑液的体系出去的水量，按每吨浆计有，送纸浆筛选的浆带3吨水，送蒸煮8吨水，送苛化3吨水，过滤出的渣夹带、以及操作中会有的跑、冒、滴、漏，按损失2吨水计算，共计16吨水。因此进入体系的水量至少要16吨，进入体系的浆和3立方米原黑液带3吨水，所以，至少要新添加13水吨进入扩散洗涤槽B。而且，只要体系增加出水量，就要增加进水量。可以看出按本发明提取黑液，洗涤纸浆的效果只用十几吨水就能将浆洗净，提取的淡黑液全部处理掉，节约了大量水且解决了污染问题。
实施例实验室内用容积为5升的蒸球蒸煮制备麦草浆。蒸球中加入500克风干麦草，折合成绝干麦草450克，浓度2.5％的氢氧化钠溶液2.7升，其中含有67克烧碱，以及少量蒽醌。加热后，经过小放汽，再加热到160℃，保持6大气压，保温30分钟后放汽，取出浆和黑液的混合物。称重，浆和黑液的混合物只有3055克，比添加到蒸球中物料总量少212克，这是小放汽和最后放汽造成的损失。用手工和聚酯滤网压榨过滤，大烧杯作为扩散洗涤槽，试验如下(1)3055克浆和黑经压榨过滤得1.8升黑液，称重2千克；浆和黑液称重975克；总量比压滤前少80克，可能是操作损失。(2)称取100克刚刚压滤出的浆和黑液，烘干到衡重后，称重为30克，说明样品含水70％，含绝干浆和固形物30％。(3)称取100克刚刚压滤出的浆和黑液，用热水充分洗涤后烘干到衡重，称重为23克，说明样品含绝干浆23％，含固形物7％。(4)称取100克刚刚压滤出的浆和黑液，将其放入450毫升80℃热水中浸渍5分钟，略加搅拌，滤网过滤后压榨出湿浆，称重为93克。(5)将93克湿浆烘干到衡重，称重为24.5克，浆中只含1.5克固形物。(6)按相同方法再制备93克湿浆，将湿浆放入450毫升80℃热水中浸渍5分钟，略加搅拌，滤网过滤后压榨出湿浆，称重为92.5克，烘干到衡重，称重为23.4克。浆中固形物含量为0.4克，不足浆重量的2％。保留全部滤液，滤液不足450毫升。(7)取100克刚刚压滤出的浆和黑液，放入试验(6)的滤液中，浸渍5分钟并略加搅拌。滤液事先加热到80℃，且已补充到450毫升。滤网过滤后压榨出湿浆，湿浆称重为94克，烘干到衡重，称重为24.9克，浆中含固形物1.9克。保留全部滤液。(8)在试验(7)保留的近450毫升滤液中添加3.5克氯化钙，充分搅拌后，过滤出400毫升滤液，滤液略带黄色。(9)在200毫升试验(8)的滤液中加250毫升水，加热到80℃。按实验(7)制备相同的湿浆94克，将其放入准备好的450毫升滤液加水中。浸渍5分钟，适当搅拌，用滤网过滤压榨出湿浆，湿浆称重93克，烘干到衡重，称重不足23.5克，浆中固形物含量不足0.5克，只占浆重量的2.1％。
上述实施方案和实施例旨在说明本发明的思想，进一步说明本发明的具体工艺步骤、设备配置和实际效果，并不限制本发明的范围。本发明提供的方法不限于处理草浆，竹、木、苇、芒杆和龙须草等制浆原料的蒸煮黑液都可用本发明的方法处理。
权利要求
1.一种包括提取黑液、蒸发浓缩黑液、用烧碱炉焚烧浓缩黑液、浸渍焚烧炉渣、固液分离出绿液、绿液用石灰苛化、再固液分离出含氢氧化钠的白液、以及将白液送蒸煮制浆，处理制浆黑液同时回收碱的方法，其特征在于，其中所述的提取黑液包括下述步骤(1)将蒸煮器喷放出的浆和原黑液送入压榨过滤机A，经过压榨过滤，按每吨绝干浆计，浆中夹带2～3立方米原黑液，将其送入扩散洗涤槽A，同时压榨过滤出至少5立方米原黑液，送蒸发浓缩；(2)在扩散洗涤槽A内，夹带2～3立方米原黑液的浆和压榨过滤机C压榨过滤出的滤液接触，经过扩散洗涤后，将其送入压榨过滤机B，经过压榨过滤，夹带淡黑液(滤液)的浆送入扩散洗涤槽B，同时压榨过滤出的淡黑液送入沉淀固形物反应器；(3)在扩散洗涤槽B内，夹带淡黑液的浆与新添加的至少10立方米、低于100℃的热水和经过沉淀固形物后再固液分离出的部分清液接触，经过扩散洗涤后，将其送入压榨过滤机C，经过压榨过滤，夹带滤液的浆送纸浆筛选，同时压榨过滤出的滤液送扩散洗涤槽A；(4)在沉淀固形物反应器内，淡黑液与固形物沉淀剂反应，生成沉淀，经过固液分离后，固相经过干燥后销售，分离出来的清液，部分送蒸煮和苛化，分别作为蒸煮液、供消化石灰和浸渍炉渣使用，其余部分送入扩散洗涤槽B。
2.权利要求1所述的方法，其特征在于，其中步骤(1)所述的将压榨过滤出的至少5立方米原黑液送蒸发浓缩还包括，将原黑液蒸发浓缩后与煤粉混合焚烧掉，或将原黑液直接与煤粉混合焚烧掉。
3.权利要求1所述的方法，其特征在于，其中步骤(4)所述的淡黑液与固形物沉淀剂反应包括，淡黑液与酸反应、与硷性和金属阳离子固形物沉淀剂反应。
4.一种包括提取黑液、使石膏和氯化钙分别与黑液中的固形物反应、生成沉淀、固液分离、分离出的固相经过干燥再焚烧或者直接销售、分离出的清液回用、并且能回收碱的处理制浆黑液的方法，其特征在于，该方法包括下述步骤(1)将蒸煮器喷放出的浆和原黑液的混合物直接送入压榨过滤机A，经过压榨过滤，按每吨绝干浆计，浆中带2～3立方米原黑液，将其送入扩散洗涤槽A，同时压榨过滤出至少5立方米原黑液，将其送石膏与原黑液反应器；(2)在扩散洗涤槽A内，带2～3立方米原黑液的浆和压榨过滤机C压滤出的滤液接触，经过扩散洗涤后，将其送入压榨过滤机B，经过压榨过滤，夹带淡黑液(滤液)的浆送入扩散洗涤槽B，同时压榨过滤出的淡黑液送入氯化钙与黑液反应器；(3)在扩散洗涤槽B内，夹带2～3立方米淡黑液的浆和至少10立方米、温度低于100℃的净热水以及氯化钙与黑液反应后分离出的部分清液接触，经过扩散洗涤后，将其送入压榨过滤机C，经过压榨过滤，夹带滤液的浆送纸浆筛选，同时压榨过滤出的滤液送入扩散洗涤槽A；(4)在氯化钙与黑液反应器内，淡黑液与氯化钙反应，生成沉淀，固液分离后，固相经过干燥后送焚烧炉或者销售，分离出来的清液部分送蒸煮和回收碱工序，分别作为蒸煮液和供浸渍炉渣使用，其余部分送入扩散洗涤槽B；(5)在石膏与黑液反应器内，石膏与黑液反应，生成沉淀，固液分离，分离出的固相经干燥送焚烧炉焚烧，炉渣用分离出的清液和淡黑液与氯化钙反应后分离出的清液浸渍，溶解炉渣中的碱，再固液分离，分离出的固体填埋，分离出的清液苛化，再固液分离，分离出的清液含氢氧化钠，经过蒸发浓缩，结晶除掉其中的无机杂质后，作为浓烧碱溶液送蒸煮。
5.权利要求4所述的方法，其特征在于，在其中步骤(5)所述的石膏与黑液反应器内，用氯化钙代替石膏与黑液反应，反应后固液分离出的清液并入处理淡黑液产生的清液，分离出的固相经过干燥后直接作为水泥添加剂出售。
6.固液分离黑液与沉淀剂反应后的混合物所使用的，包括重力脱水段、劈形脱水段、张力脱水段和压榨脱水段的带式真空压滤机，其特征在于其中还包括真空脱水段，该脱水段的真空抽滤箱用泵抽真空，其箱体顶面开孔，处于水平位置的顶面与移动的滤带的底面相接触，水分在大气压力作用下，穿过滤带的孔目和所说开孔被抽滤到真空抽滤箱中，再经过管路流入液槽。
7.固液分离黑液与沉淀剂反应后的混合物所使用的水平带式真空过滤机，其特征在于该过滤机包括，带动滤带移动的动力辊；调整滤带相对位置的调偏辊；调整滤带张力的张紧辊；只允许水分穿过的滤带；滤带清洗槽；用泵抽成真空的真空抽滤箱，其箱体顶面开孔，置于水平位置的顶面与滤带底面相接触，水分在大气压力作用下，穿过滤带的孔目和所说开孔被抽滤到真空抽滤箱中，再经过管路流入液槽。
全文摘要
发明公开一种包括提取黑液、蒸发焚烧黑液、浸渍炉渣、产生绿液、苛化绿液、分离出白液送蒸煮,处理黑液且回收碱的方法,其特征在于,该方法包括:喷放出的浆送压滤机,压滤出带2～3倍液的浆和至少5倍浆重的原黑液,黑液送蒸发焚烧回收碱;浆经反复扩散洗涤和压滤后被洗净;压滤出的淡黑液经化学处理后回用。原、淡黑液总提取率达95～98%,且全被处理掉。该方法提取黑液大量节水,节省投资和运行费,减轻中段水负荷。
文档编号D21C11/04GK1381645SQ01110680
公开日2002年11月27日 申请日期2001年4月17日 优先权日2001年4月17日
发明者罗英铭, 罗进宇 申请人:罗英铭