[发明专利]一种无黑液化学制浆新工艺

说明书

技术领域

本技术属于生物质深度开发与应用领域，可以在制浆造纸和新材料领域广泛应用。

背景技术

目前，纤维素已在多种领域运用广泛，其中的最重要用途是造纸。纸是国民生产生活中的必需品。2012年，中国纸与纸板产量超过了1亿吨，占世界总产量的23.5%，位居世界首位。制浆造纸工业是我国国民经济的重要产业之一，随着人社会的进步，制浆造纸和新材料产业将有巨大的发展潜力。

当前，制浆造纸行业正在面临挑战，大量小型制浆造纸厂由于能耗大、污水不能达标排放被迫关闭。多年来我国的制浆生产企业因受环保、原料保障、成本居高的多重制约，利润不高，正在不断萎缩，每年产能已不足3000万吨，且以木浆为主，进口的原浆和废纸再生浆量已超过6000万吨。制浆造纸工业已成为我国有机水污染排放最多的行业，占全国工业废水总量的30%。

制浆是利用化学、机械、生物或几者相结合的方法，使植物纤维原料分离成为纸浆的生产过程。根据蒸煮和磨浆工艺的不同，可以生产出得率、性能和品质各不相同的化学浆、半化学浆、化学机械浆、机械浆和生物浆。

目前造纸工业普遍采用的纤维提取方法主要有烧碱法或硫酸盐法。碱是化学和半化学制浆过程最常用的化工原料，作为木材（或非木材）制浆蒸煮药液的重要成分，起着脱除木质素，使造纸的核心材料——纤维从植物原料细胞中分离出来的关键作用。在传统蒸煮过程中，为了保证原料的成浆质量和成浆收率，烧碱和硫化碱的用量常为原料的25%左右，特别是目前通用的硫酸盐法制浆工艺不但大量耗碱，而且使用了相当量的硫化物，蒽醌等助剂，导致纤维得率低、质量差、“三废”严重，后处理难度大、投资大、成本高、能耗高等弊端。需要2 ~ 3吨的折百植物原料和0.67～0.9吨折百碱量才能得到1吨纤维浆。大量碱的使用会造成纤维和木质素的破坏，导致原材料消耗偏高，不但增加了制浆成本，而且导致资源浪费和大量的造纸黑液难以处理及资源化利用。造纸黑液中相当量的木质素、溶解纤维、半纤维等有用的物质没有被很好的利用，而被焚烧或违规排放。目前焚烧被认为是解决造纸黑液污染的可行办法，现有大型制浆厂通过浓缩、焚烧，苛化法回收套用碱，部分解决了制浆黑液的污染问题，但浪费了大量的生物质资源，且设备投资大、成本高、能耗大，同时大量产生含有二氧化碳、氮氧化物、二氧化硫、二噁英等废气和含有大量的木质素、溶解的纤维、半纤维、蛋白质等的洗涤废水以及夹带大量残碱、硫化碱、硅铝酸盐等以碳酸钙为主的白泥废渣，导致了严重的二次环境污染。秸秆等含硅酸盐很高的黑液，因容易浓缩结垢，运行效果也不理想。且整个黑液浓缩焚烧系统的投资大（占总投资的一半以上）、成本高、能耗大。目前全国碱法制浆工艺产生的木质素约2000万吨/年，几乎全部被焚烧或排放掉，只部分用了其热能。

机械浆主要通过机械碾磨成浆，含有较高的木质素和细胞的其它成份，具有生产过程较简单、成本低、得率高、污染小、成纸印刷性能好、平滑度好，不透明度高等优点，但在碾磨过程中纤维折断严重，长宽比小，浆料成分复杂，分丝帚化效果差，成纸性能较差。机械浆主要通过机械碾磨的方法,仅适用于木材类原料，存在能耗高（每吨浆需电1000多度），原料单一、木材原料少、价格高，“大材小用”等问题，并且设备投资大，停机维护频率高、维修费用大。

化学机械浆是通过化学、热、机械方法或三者之间相互结合的使纤维原料分离的方法。化学机械浆由于碱等化学物质对木素的剥离作用，其纤维分离点主要发生在胞间层，长纤维较多而细纤维含量低，含有较高的木质素，光散射系数较高。化学机械浆作为浆原料的补充，对木材加工边角废料的有效利用途径在制浆行业中有一定开发应用的潜力。

生物制浆是清洁制浆工艺的方向之一，但由于生物菌种的培育、选择和制浆过程的条件要求较高，存在生产波动大、渗透难、物料处理不均、处理时间长、成浆品质差、生产效率低等诸多问题，通过十几年攻关，目前国内仅有个别企业在使用秸秆生产低品质浆，每吨处理成本仅节约几百元，该方法还需进一步发展。

北京英力生科新材料技术有限公司经过多年对植物全价开发的探索研究，发明了分段式从植物原料中高效、高收率提取纤维的绿色工艺，同时开发了木质素直接利用或提取及黑液制备有机钾肥的成套技术，突破了绿色技术和生态产业的关键技术瓶颈，实现了植物体的全价开发。