一种闭环式环保秸秆生物机械法制浆工艺的制作方法

本发明涉及一种制浆工艺，尤其是涉及一种闭环式环保秸秆生物机械法制浆工艺。

背景技术：

我国是造纸技术最早发明的国家，是造纸大国，但我国的造纸技术还相对落后，主要采用化学制浆工艺或化学机械法工艺。化学制浆工艺在制浆过程中需要采用大量的化学试剂，制浆蒸煮过程中会排出大量的黑液，这种黑液是造成污染的主要来源，直接排放造成了水源的直接污染，给人民生活带来了极大的危害。

树木是常见的造纸原料，但由于过度采伐会造成环境的极大破坏，人们开始寻找可再生的替代原料。秸秆是非常好的原材料，农田收割后会产生大量的秸秆，由于秸秆焚烧会产生大量的灰尘，污染环境，很多地方已经明令禁止进行秸秆焚烧，这就为造纸提供了非常充分的原材料，即价格低廉，又不会对生态环境造成破坏。但目前大部分造纸企业依然采用落后的化学制浆工艺进行制浆，环境污染严重。采用秸秆制浆时需要对秸秆进行粉碎，在粉碎备料过程中传统技术合格率低，尘土飞扬，污染严重。而且，在采用蒸煮器进行蒸煮时，温度高，需要达到160-170℃左右的高温，还需要采用较高的压力，能耗严重。在蒸煮过程中还会出现秸秆搭桥的现象，导致输送出料问题。

许多企业为了环保达标，不惜投入重金购置黑液处理装置，投资巨大，导致企业生产成本提高，严重影响了企业发展。

技术实现要素：

针对前述现有造纸工艺存在的诸多问题，本发明提供了一种闭环式环保秸秆制浆工艺，有效解决了传统化学制浆工艺产生的污染问题，能耗低、产率高。

本发明的闭环式环保秸秆生物机械法制浆工艺如下所述：

一种闭环式环保秸秆生物机械法制浆工艺，包括以下步骤：

(1)秸秆进行粗破碎处理，秸秆切割成8-10cm长的粗料；

(2)粗料进行细破碎处理，切割成3-5cm长的细料，并且茎秆被径向撕裂开；

(3)对前述细料进行水洗处理；

(4)对水洗后物料进汽蒸软化；

(5)对细料进行药液浸渍并帚化成粗纤维；

(6)在生物反应器中进行生物酶处理；

(7)进行高浓磨浆。

优选地，蒸汽软化处理时采用多个螺旋输送管，所述螺旋输送管之间设置有连接管。

优选地，前述粗破碎、细破碎步骤中产生的固体废弃物(简称“固废”)与后续工艺产生的并经浓缩的废黑液混合后，压块造粒用于燃烧发电。

优选地，前述步骤(4)中，蒸汽温度为80-100℃，时间为15-20分钟。

优选地，前述步骤(1)和步骤(2)中，进行负压除尘处理。

优选地，蒸汽软化处理时或生物酶处理时采用两个横向布置的螺旋输送管，在两个螺旋输送管尾端之间设置有连接管。

本发明的闭环式环保秸秆生物机械法制浆工艺，将生物技术与机械技术等相结合，用秸秆作为原材料，以生物转化替换化学反应，不用蒸煮，不排放任何污水，不会污染环境，制浆产率高。

附图说明

图1为本发明的闭环式环保秸秆生物机械法制浆工艺的流程图。

图2为本发明的干法备料工艺中采用的装置的示意图。

图3为本发明的蒸汽软化处理步骤中采用的装置的示意图。

具体实施方式

本发明的闭环式环保秸秆生物机械法制浆工艺，将生物技术与机械技术等相结合，用秸秆作为原材料，以生物转化替换化学反应。

本发明的制浆工艺包括：(1)秸秆进行粗破碎处理，秸秆切割成8-10cm长的粗料；

(2)粗料进行细破碎处理，切割成3-5cm长的细料，并且茎秆被径向撕裂开；

(3)对前述细料进行水洗处理，除去原料中的泥沙；尘土。

(4)将细料进行蒸汽软化处理；

(5)对细料进行药液浸渍并帚化成粗纤维；

(6)在生物反应器中进行生物酶处理，生物酶定向反应原料中非纤维质有机物。

(7)进行高浓磨浆，把粗纤维离解成细纤维。

在传统的秸秆粉碎处理中，由于工作时是敞开式操作，粉碎过程中会产生大量的灰尘，灰尘飞扬既污染环境又对操作人员身体会造成损害。针对这样的问题，本发明采用了粗破碎和细破碎相结合的工艺，如图2所示，先将秸秆切割成8-10cm长的粗料，再切割成3-5cm长的细料，在细破碎过程中茎秆同时被径向撕裂开，以增大比表面积，有利于后续的生物酶反应。

在破碎时优选采用闭合的负压除尘系统，通过该系统，破碎时产生的灰尘会被除尘系统收集，这样灰尘不会污染环境，同时收集的灰尘废料可以作为燃料用于燃烧发电，实现废物回收利用。

经过破碎处理后，需要对粉碎后的细料进行水洗，以洗掉灰尘和部分糖分。此时产生的废黑液在本发明工艺中可以进行回收利用，经过蒸发浓缩后可以与前面产生的固废一起压块造粒制成生物质燃料输送到发电站进行燃烧发电。

接着，将细料进行蒸汽软化处理。蒸汽软化处理时可以采用多个螺旋输送管，所述螺旋输送管之间设置有连接管。如图3所示，采用两个螺旋输送管，两个螺旋输送管首尾相接。蒸汽软化处理时可以采用常压，蒸汽温度为80-100℃，时间为15-20分钟。传统的化学制浆工艺蒸煮器蒸煮处理时温度高，需要达到160-170℃左右的高温，还需要采用较高的压力。本发明的蒸汽软化处理具有非常明显的优势。

经过蒸汽软化处理后，在生物反应器中进行生物酶处理，在生物酶处理时同样优选前述蒸汽软化处理装置，即如图3所示，采用两个螺旋输送管，两个螺旋输送管尾部通过连接管相接。螺旋搅拌有利于生物酶反应进行的更充分，同时有利于出料。生物酶处理时产生的废黑液在本发明工艺中可以进行回收利用，经过蒸发浓缩后可以与前面产生的固废一起压块造粒制成生物质燃料输送到发电站进行燃烧发电。

最后，进行高浓磨浆，得到期望的纸浆。高浓磨浆为机械制浆，可以采用本领域常用的工艺。

通过本发明的闭环式环保秸秆制浆工艺，可以清楚地看到各环节譬如除尘、水洗、蒸汽软化处理等步骤中产生的废液/废料均被回收利用，用于燃烧发电，整个系统不会产生任何的污染，对环境有益。

同时，将生物技术与机械技术等相结合，用秸秆作为原材料，以生物转化替换化学反应，不用蒸煮，不排放任何污水，不会污染环境，制浆产率高。

另外，需要指出的是，本发明中的秸秆类原料包括但不限于以麦草、稻草、芦苇、棉秆等为代表的草类纤维。

技术特征：

技术总结
本发明提供一种闭环式环保秸秆生物机械法制浆工艺，通过对秸秆进行粗破碎、细破碎、水洗、蒸汽软化、浸渍搓丝、生物酶处理、高浓磨浆等处理后，并将固体废弃物和系统产生并浓缩的废液混合后进行压块造粒并用于燃烧发电，实现了秸秆制浆，并且是闭环无污染处理方式，环保，而且开创了秸秆制浆造纸的新方法。

技术研发人员：王东兴;夏友亮;邵学军;李强;王延峰;马宝庆
受保护的技术使用者：山东世纪阳光纸业集团有限公司
技术研发日：2018.09.30
技术公布日：2019.02.15