專利名稱：處理制漿黑液的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及處理蒸煮制漿產生的黑液的方法和設備。更具體地說，本發(fā)明涉及一種改進的套用傳統(tǒng)木漿堿回收法處理草漿黑液的方法和設備。其改進之處在于，改用擴散洗滌和壓榨過濾的原理洗漿，大幅度地提高了黑液提取率，大量節(jié)約用水，減少了提取黑液和蒸發(fā)濃縮黑液的設備投資，降低了日常運行費用，減少了中段水負荷，而且能夠完全處理掉黑液，防治黑液污染。
近年來，隨著國家治理污染力度加大，作為污染大戶的制漿行業(yè)為防治黑液污染，推廣套用傳統(tǒng)木漿堿回收法處理草漿黑液。該方法包括提取黑液、蒸發(fā)濃縮黑液、燒堿爐焚燒濃縮黑液、用水浸漬爐渣后固液分離、分離出的綠液用石灰苛化、再固液分離出白液、以及將含10％氫氧化鈉的白液送蒸煮回用。
在提取黑液工序，推廣使用轉鼓真空洗漿機和不銹鋼螺旋網帶洗漿機。在蒸煮器噴放出的漿和原黑液混合物中，漿占10～12.5％(漿濃度)，添加提取的黑液，使?jié){占到混合物總量的2.5～3.5％(漿濃度)。然后再使混合物進入真空洗漿機，漿能自動上網，網上形成10～20毫米厚的漿層。漿層的一側噴淋洗漿液，另一側抽成真空，噴淋液洗滌漿層，且漿層能隨網移動。洗漿后，離開洗漿機的漿濃度為10～12％。轉鼓真空洗漿機一般采用四段逆流工藝，不銹鋼螺旋網帶洗漿機采用5～6段逆流工藝。但是，這樣的方法提取黑液，最多只能做到，黑液提取率80～85％；按每噸絕干漿計，黑液提取量為10～12立方米；提取的黑液含10％左右的固形物污染源。
在蒸發(fā)濃縮黑液工序，推廣使用四效以上的蒸發(fā)器，如兩板三管五效蒸發(fā)器、四效短管蒸發(fā)器、五效全板蒸發(fā)器。蒸發(fā)量太大，不得不使用多效蒸發(fā)器。每生產一噸草漿，要將含固形物10％左右的10～12立方米黑液蒸發(fā)濃縮到含固形物50％左右，至少要蒸發(fā)掉9立方米水分。日產100噸漿，就要每天至少蒸發(fā)掉900噸水。而且草漿黑液含硅量高，含糖量高，粘度大，容易造成蒸發(fā)器結垢。所以，在蒸發(fā)之前，推廣使用各種除硅和降粘技術。
燒堿爐的功能是焚燒濃縮后的黑液，回收熱能生產蒸汽，經過焚燒，黑液中的鈉轉變成碳酸鈉，成為爐渣的一部分。用水浸漬爐渣，溶解其中的碳酸鈉，再固液分離。分離出來的固體稱為綠泥，填埋處理；分離出來的清液稱為綠液，是碳酸鈉溶液；添加石灰苛化后，再固液分離，分離出來的清液稱為白液，是濃度10％左右的氫氧化鈉溶液，可直接用于蒸煮。分離出來的固體稱為白泥，可作建材使用。
眾所周知，制漿行業(yè)的污染源就是黑液污染。更詳細地說，是蒸煮過程產生了漿和分散在蒸煮液中的有機和無機副產物，水和這些副產物構成黑液，將黑液蒸干會剩下固體形態(tài)的這些副產物，所以稱之為固形物，黑液污染的實質是固形物污染。將黑液從漿和黑液的混合物分離出來的過程稱為“提取黑液”；從實際意義上講，“提取黑液”是將成為污染源的固形物與漿分離的過程。這一分離過程進行的越徹底，漿中帶走的固形物越少，黑液中帶走的固形物越多，越有利于防治污染。工業(yè)上，使用“黑液提取率”這一概念，衡量“提取黑液”的徹底性。把蒸煮產生的固形物的總量定義為100％，經過“提取黑液”的過程，黑液中所含固形物的量占固形物總量的百分比定義為“黑液提取率”。顯然，不管用什么方法處理掉黑液，只能消滅掉黑液中的固形物污染源；漿中帶走的固形物污染源，分散在進一步洗漿所用的水中，構成中段水的一部分。固形物污染源在洗漿水中同樣污染環(huán)境，需要處理。
不難理解，“提取黑液”的過程實際上是用一定量的水洗漿的過程。這一定量的水，量越大，漿洗的越干凈，漿中帶走的固形物污染源越少，中段水越好處理，“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，需要處理黑液的量越大；特別是，對套用傳統(tǒng)木漿堿回收法處理草漿黑液，黑液的量大，更為不利。該方法是將黑液全部蒸濃燒光的方法，黑液的量越大，將黑液蒸濃消耗能量越多，蒸發(fā)設備容量越大，投資越大，運行費越高。因此，采用傳統(tǒng)蒸濃燒光堿回收法處理黑液，必須嚴格控制黑液提取量，一般控制在每噸漿提取8～12噸黑液。嚴格控制了黑液提取量，必然限制了黑液提取率。
對于木材制漿，每噸漿提取8噸黑液，“黑液提取率”能達到95％以上，能夠解決黑液污染問題，堿回收率也能達到90％。每生產1噸漿，木材制漿用堿量超過禾草制漿的一倍半，堿回收法幾乎回收全部堿量，回收堿的價值高于處理黑液的運行成本，經濟合算。
對于禾草制漿，特別是用麥草制漿，套用傳統(tǒng)的蒸濃燒光堿回收法處理黑液，即使每噸漿提取10～12噸黑液，黑液提取率一般只能達到75～85％。國內難見麥草堿回收系統(tǒng)的黑液提取率超過85％的報道，相應的堿回收率也很難達到70％以上。當前運行的麥草漿堿回收系統(tǒng)黑液提取率普遍偏低，不但造成堿回收率低，影響經濟效益。更重要的是，沒有提取到黑液中的固形物污染源仍然留在漿中，需要大量的水洗漿，才能漂漿。洗漿水中含大量未被提取到黑液中的固形物污染源，構成中斷水污染，還要進行生化處理，才能排放。處理中段水的設備投資和日常運行費用也很高，大幅度地提高了制漿成本。所以，對國家環(huán)?？偩趾洼p工總會推廣使用的傳統(tǒng)堿回收法，提高其黑液提取率是降低運行成本的關鍵。
近幾年國內投入運行和現(xiàn)在正在籌建的麥草黑液堿回收裝置，大都使用轉鼓真空洗漿機，四段逆流工藝提取黑液。投資很高，對于日產100噸漿，也就是年產34000噸的制漿車間，提取黑液的投資要占到上千萬元。但是，黑液提取率卻很難達到85％。國家環(huán)?？偩趾洼p工總會在政策上積極鼓勵科研單位和環(huán)保企業(yè)研究開發(fā)提取黑液的方法和設備，以普遍提高黑液提取率。
用同樣的設備和工藝方法提取黑液，對木材制漿和麥草制漿的實際后果差別很大。用于木材制漿，黑液提取率高，再經過蒸濃燒光的處理過程，能夠徹底解決黑液污染問題。但是，用于麥草制漿，黑液提取率低，即使燒光了黑液，仍然不能徹底解決污染問題。以至于，在“麥草漿堿回收技術指南針”(張珂，俞正千主編)一書中，在第19頁論及，“過于嚴格的中國造紙工業(yè)污染物排放標準應盡快修訂，使之符合國情?！痹摃诘?9頁，倒數(shù)第5～3行透露“據(jù)了解有關部門已在醞釀對排放標準進行修改，而且考慮以總量控制(負荷標準)為主，這將是件好事?！逼渲兴龅摹胺蠂椤本褪欠衔覈茲{工業(yè)以草漿為主，特別是用麥草制漿所占比例甚大的國情，即使按現(xiàn)在方法治理，也難達到“過于嚴格的排放標準的國情”。
麥草中硅含量高，雜細胞多，含糖量高。用燒堿蒸煮麥草后，黑液的粘度大，給提取黑液造成困難。造成套用提取木漿黑液的方法和設備，效果不好，黑液提取率低。即使燒光黑液，仍不能徹底解決麥漿黑液污染問題。
本發(fā)明人在研究用鈣離子處理黑液，將黑液轉變成蒸煮液的方法時，意外地發(fā)現(xiàn)，將傳統(tǒng)堿回收的蒸濃燒光法和固形物沉淀法結合在一起，再按照本發(fā)明提供的方法提取草漿黑液，可將黑液提取率提高到90～98％，不但徹底消滅了黑液污染，而且降低了設備投資和日常運行費用。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種處理黑液的方法，該方法包括傳統(tǒng)堿回收的蒸濃燒光黑液和苛化綠液步驟，還包括用固形物沉淀劑與黑液反應，再固液分離出清液回用的步驟。在該方法中，先將原黑液和漿的混合物壓榨過濾，再用水浸漬漿使其充分擴散洗滌，再壓榨過濾，以提取黑液，能達到黑液提取率90～98％。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種提取黑液的方法，用該方法提取黑液，設備投資少，黑液提取率高，節(jié)約洗漿水，減輕中段水負荷。
本發(fā)明的再一個目的是，提供按本發(fā)明提取黑液所使用帶式真空壓濾機，專門用于分離氯化鈣和黑液反應產生的固液混合物。
按照本發(fā)明的方法處理黑液，蒸煮制漿產生的固形物污染源的90～98％分散在要處理掉的黑液中。經過提取黑液工序，漿中帶走的固形物污染源很少，只占固形物總量的2～10％，大量節(jié)省進一步洗漿所需水量，大幅度減輕中段水的污染負荷。對提取的黑液，高濃度部分用傳統(tǒng)堿回收法蒸濃燒光，回收堿；其余部分與固形物沉淀劑反應后，分離出的清液回用，分離出來的固相經過干燥后銷售或者焚燒。徹底消滅了黑液，解決了黑液污染問題。
按照本發(fā)明的方法處理黑液，一次性設備投資大大低于傳統(tǒng)堿回收法，日常運行費用也低于傳統(tǒng)堿回收法，降低了制漿成本。
本發(fā)明提供的處理制漿黑液的方法簡要敘述如下一種包括提取黑液、蒸發(fā)濃縮黑液、燒堿爐焚燒濃縮黑液、浸漬焚燒爐渣、固液分離出綠液、綠液用石灰苛化、再固液分離出含氫氧化鈉的白液、以及將白液送蒸煮制漿，處理制漿黑液同時回收堿的方法，其特征在于，其中所述的提取黑液包括下述步驟(1)將蒸煮器噴放出的漿和原黑液送入壓榨過濾機A，經過壓榨過濾，按每噸絕干漿計，漿中夾帶2～3立方米原黑液，將其送入擴散洗滌槽A，同時壓榨過濾出至少5立方米原黑液，送蒸發(fā)濃縮；(2)在擴散洗滌槽A內，夾帶2～3立方米原黑液的漿和壓榨過濾機C壓榨過濾出的濾液接觸，經過擴散洗滌后，將其送入壓榨過濾機B，經過壓榨過濾，夾帶淡黑液(濾液)的漿送入擴散洗滌槽B，同時壓榨過濾出的淡黑液送入沉淀固形物反應器；(3)在擴散洗滌槽B內，夾帶淡黑液的漿與新添加的至少10立方米、低于100℃的熱水和經過沉淀固形物后再固液分離出的部分清液接觸，經過充分擴散洗滌后，將其送入壓榨過濾機C，經過壓榨過濾，夾帶濾液的漿送紙漿篩選，同時壓榨過濾出的濾液送入擴散洗滌槽A；(4)在沉淀固形物反應器內，淡黑液與固形物沉淀劑反應，生成沉淀，經過固液分離后，固相經過干燥后銷售，分離出來的清液，部分送蒸煮和苛化，分別作為蒸煮液、供消化石灰和浸漬爐渣使用，其余部分送入擴散洗滌槽B。
按照上述方法處理制漿黑液，壓榨過濾機A將蒸煮產生的全部黑液固形物污染源分成兩部分。一部分夾帶在漿中，對蒸球蒸煮，其量不足固形物總量的40％；對連續(xù)蒸煮器蒸煮，其量不足固形物總量的34％。其余部分在送蒸發(fā)濃縮的黑液中，對蒸球蒸煮，其量超過固形物總量的60％；對連續(xù)蒸煮器蒸煮，其量超過固形物總量的66％。
送蒸發(fā)濃縮的黑液，可以直接混合煤粉燒掉，也可蒸發(fā)濃縮后混合煤粉燒掉。最好是蒸發(fā)濃縮后送燒堿爐焚燒光，再用上述方法步驟(4)中分離出來的清液浸漬爐渣，產生綠液。消化石灰也是用上述步驟(4)中分離出來的清液消化。將綠液苛化成白液后，白液含10％左右的氫氧化鈉，可以直接和上述步驟(4)分離出來的清液配成蒸煮液使用。也可以將白液蒸發(fā)濃縮到氫氧化鈉的濃度為40％，結晶除掉其中的無機雜質后，再作為燒堿配制蒸煮液。
按上述方法處理草漿黑液，送蒸發(fā)濃縮的黑液是蒸煮產生的原黑液，其中固形物污染源的含量，也就是濃度，遠遠大于用真空洗漿機提取的黑液。按每噸絕干漿計算，送蒸發(fā)濃縮的黑液量，大約是按傳統(tǒng)堿回收法提取黑液量的一半。其實際價值在于，蒸發(fā)工序的設備容量可以縮減近一半，蒸發(fā)工序的運行費用可以節(jié)省近一半。
至此，除送紙漿篩選、夾帶2～3立方米濾液的漿中還有少量黑液固形物污染源外，蒸煮產生的黑液固形物污染源已經全部被處理掉了。當然，紙漿篩選也可在擴散洗滌的過程中進行，在步驟(3)，漿直接送漂白。理論上計算，按上述方法，漿中所帶的黑液固形物污染源不到總量的2％，也就是說黑液提取率超過98％。但是，由于在擴散洗滌槽A和B中，實際操作不容易達到理想擴散，黑液提取率也達不到理論值。按上述方法，黑液提取率至少也能達到90％；控制好洗滌液的溫度，適當?shù)臄嚢璨⒈ＷC擴散洗滌時間，或增加一級擴散洗滌和壓榨過濾，黑液提取率達到95～98％毫無困難。
按照上述方法，在擴散洗滌槽C中，按每噸絕干漿計，至少添加10立方米、溫度100℃以下的凈熱水?？疾焖科胶猓群雎圆僮鬟^程中的跑、冒、滴、漏；再認定，從壓榨過濾機A來、帶原黑液的漿中水分和送紙漿篩選的漿中水分相等，體系進出的水量要平衡。也就是說，經過沉淀固形物，再固液分離后，固相沉淀夾帶的水量加上送蒸煮和苛化的水量至少為10立方米。一般經驗，固相沉淀夾帶近2立方米水；蒸球蒸煮需要6立方米蒸煮液，連續(xù)蒸煮需要9立方米蒸煮液；消化石灰和浸漬爐渣至少需要3立方米。所以，對于蒸球蒸煮至少應新添加10立方米凈熱水；對于連續(xù)蒸煮，應當至少添加13立方米凈熱水。新添加的水量越大，黑液提取率越高。
沉淀固形物反應器可以是化工領域中任何形式的反應器，最好是連續(xù)運行的反應器，最簡單的是帶攪拌的錐形底反應器。所說的固形物沉淀劑，可以是任何一種已知的、能沉淀固形物、其后又能固液分離的物質。本文推薦使用氯化鈣，氯化鈣與黑液反應后，在實驗室能常壓過濾，過濾速度較慢，但加壓可提高過濾速度?？梢赃x用任何已知的過濾設備，發(fā)明人推薦選用帶式真空壓濾機。
在本發(fā)明的上述方法步驟(2)中，壓榨過濾機B壓榨過濾出的、送入沉淀固形物反應器的淡黑液中所含固形物污染源的量不足蒸煮產生固形物總量40％，淡黑液中固形物的濃度不足2％。氯化鈣和淡黑液反應，產生沉淀，過濾出清液，清液中有機物去除率超過60％，特別是木素去除率超過80％。所以，清液中有機物的含量低于0.6％，木素的含量低于0.2％；用這樣的清液加燒堿配制蒸煮液蒸煮制漿，消化石灰，浸漬爐渣產生綠液，不會帶來任何問題。
在上述步驟(4)所述的“其余部分送入擴散洗滌槽B”，這部分清液的量加上新添加的凈熱水量是擴散洗滌槽A和B中洗滌液的量。其量太小，漿濃度太高，擴散洗滌效果差；其量大，沉淀固形物和固液分離過程的液量也大。推薦使用5％以下的漿濃度，擴散洗滌槽A和B中的洗滌液量多于20立方米，作為洗滌液回用的清液量不到10立方米。壓榨過濾設備B壓濾出來作為提取的淡黑液的量20立方米左右，沉淀固形物后，固液分離出清液的量18立方米左右。擴散洗滌槽內洗滌液的溫度越高越好，但不能到100℃，應在60℃以上。
本發(fā)明上述方法能夠將黑液提取率提高到95～98％的基礎在于，增加了黑液提取量，且增加部分是相對含固形物量少的淡黑液。這部分淡黑液又能夠用沉淀法、與酸反應、與鹼性固形物沉淀劑反應等方法處理掉，處理后的水分首先選擇回用，也可再處理后排放。黑液提取率95～98％的一個條件是，處理后的水分最好回用；如果能夠回用更多的水分或者經過再處理可排放水分，黑液提取率還能提高。
上述方法能將黑液提取率提高到95～98％的另一個條件是，套用傳統(tǒng)堿回收法能夠將壓榨過濾機A壓榨過濾出的原黑液蒸濃燒光，同時回收堿。只要經濟上合算，任何能將原黑液處理掉的實用技術都滿足這一條件。因此，使壓榨過濾出的原黑液與石膏反應，再固液分離，分離出的固相干燥后焚燒；分離出的液體作為回收堿的介質，浸漬爐渣，同樣能回收堿。這樣處理原黑液的方法配合上述處理淡黑液的方法，同樣很容易達到90％以上的黑液提率，達到95～98％的黑液提取率也毫無困難。經濟上的好處是，用低造價的回轉干燥器代替高造價的多效蒸發(fā)器，用普通鍋爐式的固體焚燒爐代替噴射式黑液焚燒爐?？纱罅抗?jié)省投資，這是本發(fā)明的另一方面。
一種包括提取黑液、使石膏和氯化鈣分別與黑液中的固形物反應、生成沉淀、固液分離、分離出的固相經過干燥再焚燒或者直接銷售、分離出的清液回用、并且能回收堿的處理蒸煮制漿產生的黑液的方法，其特征在于，該方法包括下述步驟(1)將蒸煮器噴放出的漿和原黑液的混合物直接送入壓榨過濾機A，經過壓榨過濾，按每噸絕干漿計，漿中帶2～3立方米原黑液，將其送入擴散洗滌槽A，同時壓榨過濾出至少5立方米原黑液，將其送石膏與原黑液反應器；(2)在擴散洗滌槽A內，帶2～3立方米原黑液的漿和壓榨過濾機C壓濾出的濾液接觸，經過擴散洗滌后，將其送入壓榨過濾機B，經過壓榨過濾，夾帶淡黑液(濾液)的漿送入擴散洗滌槽B，同時壓榨過濾出的淡黑液送入氯化鈣與黑液反應器；(3)在擴散洗滌槽B內，夾帶2～3立方米淡黑液的漿和至少10立方米、溫度低于100℃的凈熱水以及氯化鈣與黑液反應后分離出的部分清液接觸，經過擴散洗滌后，將其送入壓榨過濾機C，經過壓榨過濾，夾帶濾液的漿送紙漿篩選，同時壓榨過濾出的濾液送入擴散洗滌槽A；(4)在氯化鈣與黑液反應器內，淡黑液與氯化鈣反應，生成沉淀，固液分離后，固相經過干燥后送焚燒爐或者銷售，分離出來的清液部分送蒸煮和回收堿工序，分別作為蒸煮液和供浸漬爐渣使用，其余部分送入擴散洗滌槽B；(5)在石膏與原黑液反應器內，石膏與原黑液反應，生成沉淀，固液分離，分離出的固相經干燥后焚燒，爐渣用分離出的清液和淡黑液與氯化鈣反應后分離出的清液浸漬，溶解出爐渣中的堿，再固液分離，分離出的固體填埋，分離出的清液苛化，再固液分離，分離出的清液含氫氧化鈉，經過蒸發(fā)濃縮，結晶除掉其中的無機雜質后，作為濃燒堿溶液送蒸煮。
在上述方法中，黑液提取率很容易達到90～98％?？刂坪脭U散洗滌槽A和B內的溫度，適當攪拌并保證擴散洗滌時間，黑液提取率達到95～98％并不困難。
與石膏反應的原黑液濃度較高，反應后產生的固相有機物親水，固液分離有困難，而且分離出的清液量較少。反應時添加適量氯化鈣，或者添加較大量的芒硝，都能使其容易固液分離。添加芒硝更可取，這是因為焚燒時可將芒硝還原成堿。石膏的化學成分是硫酸鈣，與黑液反應后，鈣和木素、有機酸等有機污染物結合，形成固相；硫酸根和鈉成為硫酸鈉，在焚燒時，能還原成堿。焚燒時，如果硫酸鈉的量太大，硫酸鈉沒能全部還原，剩余的硫酸鈉會在上述步驟(5)濃縮燒堿溶液時，作為無機雜質被分離出，重復使用。
也可用氯化鈣代替石膏與原黑液反應。反應后過濾分離出固液兩相，清液量較少，可并入處理淡黑液產生的清液之中；固相經過干燥后，直接作為水泥添加劑出售。用銷售收入頂替回收堿的價值。
按本發(fā)明的方法處理草漿黑液，除了從蒸煮器噴放出的漿和原黑液的混合物的漿濃度較大，達到10～12％，需要螺旋輸送設備之外，其它輸送設備都是造紙制漿行業(yè)的通用設備。石膏與原黑液反應、氯化鈣與黑液反應所用的反應器也是化工領域常用的反應器。石膏和原黑液反應后，可用沉降設備固液分離，也可抽濾或加壓過濾分離。本發(fā)明提供的帶式真空壓濾機結構簡單、造價較低、處理物料的能力大，選擇合適的濾帶，適合在此處使用。
擴散洗滌槽A和B的功能是使?jié){和洗滌液在槽內充分接觸，擴散洗滌，盡可能達到纖維細胞內外的液體中固形物的濃度一致，這需要溫度、時間和適當?shù)臄嚢?。擴散洗滌槽需要保溫，甚至盤管加熱，還要有適當?shù)娜莘e，以保證足夠的停留時間，充分擴散。這樣的設備，應是公知技術。壓榨過濾機A和B、C略有差別，差別在于進漿濃度。其功能是，利用壓力使?jié){液分離，按每噸絕干漿計，分離后漿中夾帶的液體量不超過3立方米?，F(xiàn)有的多種擠漿機可以選用，推薦采用帶式泥漿脫水機，加以改造，成為本發(fā)明的壓榨過濾機。
本發(fā)明所說的固形物沉淀劑包括酸性、堿性和金屬陽離子在內的任何能和黑液反應，生成沉淀的物質。黑液中固形物的有機成分占大部分，其中含大量親水有機官能團，固形物沉淀的顆粒小，固液分離困難。十分幸運，氯化鈣和黑液反應后，石膏和黑液反應再加硫酸鈉后都能在常壓條件下過濾出清液，過濾速度較慢。實驗證明，加壓或者真空抽濾能加快過濾速度。
污水處理廠使用的污泥脫水機原理清晰，性能可靠，結構簡單，處理的物料量大，且造價較低。經過改造，成為本發(fā)明的帶式真空壓濾機。參考說明書附圖
(1)，該圖簡要說明了帶式真空壓濾機的工作原理，以及其與原有的污泥脫水機的區(qū)別。圖中標出重力脫水段A，真空脫水段B，劈形脫水段C，張力脫水段D和壓榨脫水段E。圖中序號(1)指示動力輥，它通過減速器由馬達驅動，依靠摩擦力帶濾帶移動。序號(2)指示調偏輥，調整其與水平面之間的角度能調整濾帶與動力輥之間的相對位置。序號(3)指示張緊輥，其功能是調整濾帶的張力。序號(4)指示張力脫水段，依靠其中羅拉輥改變?yōu)V帶移動方向和張力方向，對上下濾帶之間的物料產生壓力，使其脫水。序號(5)指示下濾帶，其功能是留住固體顆粒，允許水分穿過。序號(6)指示下濾帶清洗槽，其功能是清洗沒有剝離干凈的濾渣。序號(7)指示真空抽濾箱，序號(9)指示真空抽濾箱的頂面，該面置于水平位置與移動的下濾帶底面接觸，維持箱體內的負壓狀態(tài)；真空抽濾箱用泵抽真空，其頂面(9)開孔，水分在大氣壓力作用下，穿過下濾帶的孔目和所說開孔，被抽濾到真空抽濾箱(7)中，再經過管路流入清液槽。頂面(9)表面親水，水在其表面形成均勻的薄膜，既有密封作用，又減小了其與濾帶之間的摩擦。序號(8)指示承托輥，其功能是防止濾帶過分下垂。序號(10)指示壓榨輥，其功能是壓榨上下濾帶之間的物料，使其脫水。
要壓濾的物料從A段左端置于濾帶上，經過五段脫水從E段右端剝離?，F(xiàn)有的污泥脫水機，只包括重力脫水段A，劈形脫水段C，張力脫水段D和壓榨脫水段E，不包括真空脫水段B。這樣的脫水機原設計只處理固相顆粒大、與水親和力小，透水性好的固液混合物，例如厭氧污泥、紙漿等，從來沒有處理過沉淀黑液固形物的混合物，氯化鈣與黑液反應后，石膏與黑液反應再加硫酸鈉的混合物。將濾帶更換成網目更密的濾帶，使濾網能留住固相中的細微顆粒，再增加真空脫水段B，就能夠處理本發(fā)明中沉淀固形物產生的固液混合物。
污泥脫水機中增加真空脫水段，提高了脫水能力，也會增加濾帶的長度，增加濾帶的張力，這是有限度的。防止濾帶張力過大，可制造單獨的水平帶式真空過濾機，將混合物固液分離。參考附圖2，過濾機只有重力脫水段A和真空脫水段B，而且只有一條濾帶。圖中序號(1)指示動力輥，其功能是帶動濾帶移動。序號(2)指示調偏輥，其功能是調整濾帶的相對位置。序號(3)指示張緊輥，其功能是調整濾帶張力。序號(4)指示濾帶，其功能是留住固體顆粒，允許水分穿過濾帶。序號(5)指示剝離濾渣的位置。序號(6)指示濾帶清洗槽，其功能是清洗濾帶。序號(7)指示真空抽濾箱，序號(9)指示真空抽濾箱的頂面，該面置于水平位置與移動的濾帶底面相接觸，維持箱體內的負壓狀態(tài)；真空抽濾箱用泵抽真空，其頂面(9)開孔，固液混合物中的水分在大氣壓力作用下，穿過濾帶的孔目和所說開孔，被抽濾到真空抽濾箱(7)中，再經過管路流入清液槽。頂面(9)的表面親水，水在其表面形成均勻的薄膜，既有密封作用，又減小了其與濾帶之間的摩擦。序號(8)指示承托輥，其功能是防止濾帶過分下垂。
單獨的水平帶式真空過濾機，重力脫水段和真空脫水段的長度可以根據(jù)需要調整。對較難過濾的固液混合物，可增加真空脫水段的過濾面積。單獨的真空過濾機也可以和原有的污泥脫水機合用，真空過濾后再壓榨脫水，效果更好。
作為本發(fā)明的實施方案，是日產150噸漿的處理麥草黑液裝置，按本發(fā)明的方法處理黑液。其主要設備的配置包括日產75噸麥草漿堿回收裝置中的蒸發(fā)設備，蒸發(fā)能力為每小時37噸，另有15％的裕量；日產100噸麥草漿堿回收裝置中的噴射式黑液焚燒爐，日焚燒固形物能力為120～130噸；日產100噸麥草漿堿回收裝置中的苛化設備；按本發(fā)明的方法配制的提取黑液設備，壓榨過濾機，擴散洗滌槽，氯化鈣與黑液反應器，反應后固液分離所用的帶式真空壓濾機；另外還有粗漿篩分、蒸發(fā)濃縮白液和結晶去除無機雜質的裝置，以及漿、液輸送設備。
蒸煮全部采用連續(xù)蒸煮器。蒸煮器進料液比為1比4，既每1噸麥草配4立方米蒸煮液。蒸煮后，粗漿得率45％左右，漿液比為1比9，噴放出的漿和黑液的混合物中，每噸漿帶9立方米原黑液。用螺旋輸送器，將噴放出來的漿和原黑液直接送入壓榨過濾機A。經過壓榨過濾，按每噸絕干漿計，漿中帶不足3立方米原黑液，將其送入擴散洗滌槽A；同時壓榨過濾出至少6立方米原黑液，送黑液蒸發(fā)。
黑液蒸發(fā)用蒸發(fā)能力為每小時37噸的蒸發(fā)設備。蒸發(fā)設備日蒸發(fā)能力為888噸，有15％的裕量；壓榨過濾機A每天壓濾出原黑液量為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產生固形物總量的67％，在130噸左右，配用日產100噸漿的黑液焚燒爐和苛化設備也剛好合適。連續(xù)蒸煮噸漿用堿量按350千克計，焚燒爐和苛化設備的堿回收率按82％計，每天回收堿29.1噸，總堿回收率55％。但是，回收每噸堿的成本大大降低。
在擴散洗滌槽A內，壓榨過濾機A壓濾出的、帶不足3立方米原黑液的漿用壓榨過濾機C濾出的22立方米濾液浸漬5～10分鐘，洗滌液溫度保持在60℃以上，適當攪拌，擴散洗滌，槽中漿濃度為4％。再將其送入壓榨過濾機B，經過壓榨過濾，帶3立方米濾液的漿送入擴散洗滌槽B；同時壓榨過濾出數(shù)量不超過22立方米的濾液(淡黑液)；將其送入與氯化鈣反應的反應器。
在黑液與氯化鈣反應器內，濾液中固形物的濃度1.7％左右，對每立方米濾液氯化鈣的用量不超過4千克，此處使用的是化工行業(yè)副產物工業(yè)級氯化鈣，扣除雜質折合成純氯化鈣計量。反應后生成沉淀，用帶式真空壓濾機過濾，濾出的固相含80％左右水分，經過干燥后作為水泥添加劑直接出售，或者焚燒掉。濾出的清液量為20立方米左右，其中的8立方米送連續(xù)蒸煮，添加燒堿后作為蒸煮液使用；3立方米送苛化，部分用于消化石灰，部分用于浸漬爐渣產生綠液；剩余的9立方米左右清液送入擴散洗滌槽B，與新添加的至少13立方米溫度接近100℃的熱水一起作為洗滌液，擴散洗滌經過壓榨過濾機B壓榨過濾出的漿。
在擴散洗滌槽B內，漿的濃度也在4％左右，可以充分浸漬擴散，使紙漿細胞內外液體中固形物濃度接近相等。只考慮固形物的有機物部分，其濃度不會達到0.5％。擴散洗滌槽B中的漿和液再經過壓榨過濾機C壓榨過濾，濾出的濾液量在22立方米左右，送擴散洗滌槽A。壓濾出的漿帶有濾液，每噸漿帶3立方米濾液，其中有機固形物的總量不超過1.5％。這樣的漿經過稀釋，篩選后再濃縮，可以直接送漂白。
考察實施方案的水量平衡。從提取黑液的體系出去的水量，按每噸漿計有，送紙漿篩選的漿帶3噸水，送蒸煮8噸水，送苛化3噸水，過濾出的渣夾帶、以及操作中會有的跑、冒、滴、漏，按損失2噸水計算，共計16噸水。因此進入體系的水量至少要16噸，進入體系的漿和3立方米原黑液帶3噸水，所以，至少要新添加13水噸進入擴散洗滌槽B。而且，只要體系增加出水量，就要增加進水量?？梢钥闯霭幢景l(fā)明提取黑液，洗滌紙漿的效果只用十幾噸水就能將漿洗凈，提取的淡黑液全部處理掉，節(jié)約了大量水且解決了污染問題。
實施例實驗室內用容積為5升的蒸球蒸煮制備麥草漿。蒸球中加入500克風干麥草，折合成絕干麥草450克，濃度2.5％的氫氧化鈉溶液2.7升，其中含有67克燒堿，以及少量蒽醌。加熱后，經過小放汽，再加熱到160℃，保持6大氣壓，保溫30分鐘后放汽，取出漿和黑液的混合物。稱重，漿和黑液的混合物只有3055克，比添加到蒸球中物料總量少212克，這是小放汽和最后放汽造成的損失。用手工和聚酯濾網壓榨過濾，大燒杯作為擴散洗滌槽，試驗如下(1)3055克漿和黑經壓榨過濾得1.8升黑液，稱重2千克；漿和黑液稱重975克；總量比壓濾前少80克，可能是操作損失。(2)稱取100克剛剛壓濾出的漿和黑液，烘干到衡重后，稱重為30克，說明樣品含水70％，含絕干漿和固形物30％。(3)稱取100克剛剛壓濾出的漿和黑液，用熱水充分洗滌后烘干到衡重，稱重為23克，說明樣品含絕干漿23％，含固形物7％。(4)稱取100克剛剛壓濾出的漿和黑液，將其放入450毫升80℃熱水中浸漬5分鐘，略加攪拌，濾網過濾后壓榨出濕漿，稱重為93克。(5)將93克濕漿烘干到衡重，稱重為24.5克，漿中只含1.5克固形物。(6)按相同方法再制備93克濕漿，將濕漿放入450毫升80℃熱水中浸漬5分鐘，略加攪拌，濾網過濾后壓榨出濕漿，稱重為92.5克，烘干到衡重，稱重為23.4克。漿中固形物含量為0.4克，不足漿重量的2％。保留全部濾液，濾液不足450毫升。(7)取100克剛剛壓濾出的漿和黑液，放入試驗(6)的濾液中，浸漬5分鐘并略加攪拌。濾液事先加熱到80℃，且已補充到450毫升。濾網過濾后壓榨出濕漿，濕漿稱重為94克，烘干到衡重，稱重為24.9克，漿中含固形物1.9克。保留全部濾液。(8)在試驗(7)保留的近450毫升濾液中添加3.5克氯化鈣，充分攪拌后，過濾出400毫升濾液，濾液略帶黃色。(9)在200毫升試驗(8)的濾液中加250毫升水，加熱到80℃。按實驗(7)制備相同的濕漿94克，將其放入準備好的450毫升濾液加水中。浸漬5分鐘，適當攪拌，用濾網過濾壓榨出濕漿，濕漿稱重93克，烘干到衡重，稱重不足23.5克，漿中固形物含量不足0.5克，只占漿重量的2.1％。
上述實施方案和實施例旨在說明本發(fā)明的思想，進一步說明本發(fā)明的具體工藝步驟、設備配置和實際效果，并不限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明提供的方法不限于處理草漿，竹、木、葦、芒桿和龍須草等制漿原料的蒸煮黑液都可用本發(fā)明的方法處理。
權利要求
1.一種包括提取黑液、蒸發(fā)濃縮黑液、用燒堿爐焚燒濃縮黑液、浸漬焚燒爐渣、固液分離出綠液、綠液用石灰苛化、再固液分離出含氫氧化鈉的白液、以及將白液送蒸煮制漿，處理制漿黑液同時回收堿的方法，其特征在于，其中所述的提取黑液包括下述步驟(1)將蒸煮器噴放出的漿和原黑液送入壓榨過濾機A，經過壓榨過濾，按每噸絕干漿計，漿中夾帶2～3立方米原黑液，將其送入擴散洗滌槽A，同時壓榨過濾出至少5立方米原黑液，送蒸發(fā)濃縮；(2)在擴散洗滌槽A內，夾帶2～3立方米原黑液的漿和壓榨過濾機C壓榨過濾出的濾液接觸，經過擴散洗滌后，將其送入壓榨過濾機B，經過壓榨過濾，夾帶淡黑液(濾液)的漿送入擴散洗滌槽B，同時壓榨過濾出的淡黑液送入沉淀固形物反應器；(3)在擴散洗滌槽B內，夾帶淡黑液的漿與新添加的至少10立方米、低于100℃的熱水和經過沉淀固形物后再固液分離出的部分清液接觸，經過擴散洗滌后，將其送入壓榨過濾機C，經過壓榨過濾，夾帶濾液的漿送紙漿篩選，同時壓榨過濾出的濾液送擴散洗滌槽A；(4)在沉淀固形物反應器內，淡黑液與固形物沉淀劑反應，生成沉淀，經過固液分離后，固相經過干燥后銷售，分離出來的清液，部分送蒸煮和苛化，分別作為蒸煮液、供消化石灰和浸漬爐渣使用，其余部分送入擴散洗滌槽B。
2.權利要求1所述的方法，其特征在于，其中步驟(1)所述的將壓榨過濾出的至少5立方米原黑液送蒸發(fā)濃縮還包括，將原黑液蒸發(fā)濃縮后與煤粉混合焚燒掉，或將原黑液直接與煤粉混合焚燒掉。
3.權利要求1所述的方法，其特征在于，其中步驟(4)所述的淡黑液與固形物沉淀劑反應包括，淡黑液與酸反應、與鹼性和金屬陽離子固形物沉淀劑反應。
4.一種包括提取黑液、使石膏和氯化鈣分別與黑液中的固形物反應、生成沉淀、固液分離、分離出的固相經過干燥再焚燒或者直接銷售、分離出的清液回用、并且能回收堿的處理制漿黑液的方法，其特征在于，該方法包括下述步驟(1)將蒸煮器噴放出的漿和原黑液的混合物直接送入壓榨過濾機A，經過壓榨過濾，按每噸絕干漿計，漿中帶2～3立方米原黑液，將其送入擴散洗滌槽A，同時壓榨過濾出至少5立方米原黑液，將其送石膏與原黑液反應器；(2)在擴散洗滌槽A內，帶2～3立方米原黑液的漿和壓榨過濾機C壓濾出的濾液接觸，經過擴散洗滌后，將其送入壓榨過濾機B，經過壓榨過濾，夾帶淡黑液(濾液)的漿送入擴散洗滌槽B，同時壓榨過濾出的淡黑液送入氯化鈣與黑液反應器；(3)在擴散洗滌槽B內，夾帶2～3立方米淡黑液的漿和至少10立方米、溫度低于100℃的凈熱水以及氯化鈣與黑液反應后分離出的部分清液接觸，經過擴散洗滌后，將其送入壓榨過濾機C，經過壓榨過濾，夾帶濾液的漿送紙漿篩選，同時壓榨過濾出的濾液送入擴散洗滌槽A；(4)在氯化鈣與黑液反應器內，淡黑液與氯化鈣反應，生成沉淀，固液分離后，固相經過干燥后送焚燒爐或者銷售，分離出來的清液部分送蒸煮和回收堿工序，分別作為蒸煮液和供浸漬爐渣使用，其余部分送入擴散洗滌槽B；(5)在石膏與黑液反應器內，石膏與黑液反應，生成沉淀，固液分離，分離出的固相經干燥送焚燒爐焚燒，爐渣用分離出的清液和淡黑液與氯化鈣反應后分離出的清液浸漬，溶解爐渣中的堿，再固液分離，分離出的固體填埋，分離出的清液苛化，再固液分離，分離出的清液含氫氧化鈉，經過蒸發(fā)濃縮，結晶除掉其中的無機雜質后，作為濃燒堿溶液送蒸煮。
5.權利要求4所述的方法，其特征在于，在其中步驟(5)所述的石膏與黑液反應器內，用氯化鈣代替石膏與黑液反應，反應后固液分離出的清液并入處理淡黑液產生的清液，分離出的固相經過干燥后直接作為水泥添加劑出售。
6.固液分離黑液與沉淀劑反應后的混合物所使用的，包括重力脫水段、劈形脫水段、張力脫水段和壓榨脫水段的帶式真空壓濾機，其特征在于其中還包括真空脫水段，該脫水段的真空抽濾箱用泵抽真空，其箱體頂面開孔，處于水平位置的頂面與移動的濾帶的底面相接觸，水分在大氣壓力作用下，穿過濾帶的孔目和所說開孔被抽濾到真空抽濾箱中，再經過管路流入液槽。
7.固液分離黑液與沉淀劑反應后的混合物所使用的水平帶式真空過濾機，其特征在于該過濾機包括，帶動濾帶移動的動力輥；調整濾帶相對位置的調偏輥；調整濾帶張力的張緊輥；只允許水分穿過的濾帶；濾帶清洗槽；用泵抽成真空的真空抽濾箱，其箱體頂面開孔，置于水平位置的頂面與濾帶底面相接觸，水分在大氣壓力作用下，穿過濾帶的孔目和所說開孔被抽濾到真空抽濾箱中，再經過管路流入液槽。
全文摘要
發(fā)明公開一種包括提取黑液、蒸發(fā)焚燒黑液、浸漬爐渣、產生綠液、苛化綠液、分離出白液送蒸煮,處理黑液且回收堿的方法,其特征在于,該方法包括:噴放出的漿送壓濾機,壓濾出帶2～3倍液的漿和至少5倍漿重的原黑液,黑液送蒸發(fā)焚燒回收堿;漿經反復擴散洗滌和壓濾后被洗凈;壓濾出的淡黑液經化學處理后回用。原、淡黑液總提取率達95～98%,且全被處理掉。該方法提取黑液大量節(jié)水,節(jié)省投資和運行費,減輕中段水負荷。
文檔編號D21C11/04GK1381645SQ01110680
公開日2002年11月27日 申請日期2001年4月17日 優(yōu)先權日2001年4月17日
發(fā)明者羅英銘, 羅進宇 申請人:羅英銘