[发明专利]一种预处理草浆原料脱硅的微生物菌剂及其在草浆原料除硅制浆中的应用

说明书

本发明具体涉及一种预处理草浆原料脱硅的微生物菌剂及其在草浆原料除硅制浆中的应用，属于非木材原料制浆技术领域。本发明通过优化菌种组成及菌种比例，最终得出了预处理草浆原料脱硅的微生物菌剂，包括短小芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌，三种菌种相互协同，共同完成麦草秸秆在预处理阶段的脱硅处理，除硅率达到70％以上，最佳条件下除硅率可以达到90％以上。与传统的制浆方法相比，本发明增加了预处理工艺，在预处理阶段将草浆原料中的大部分硅除去，减少黑液中的硅含量，改善了传统制浆方法因黑液中硅含量过高而面临的硅干扰问题。

技术领域

本发明属于非木材原料制浆技术领域，具体涉及一种预处理草浆原料脱硅的微生物菌剂及其在草浆原料除硅制浆中的应用。

背景技术

非木材原料与木材原料相比，灰分含量高(灰分中60％以上是SiO₂)，非木材原料中的SiO₂在蒸煮过程中，会与氢氧化钠反应生成硅酸钠而进入黑液，导致碱回收系统一系列的问题而被称为“硅干扰”。中国2016年副产非木浆黑液约为880万吨(按1吨风干浆对应1.5吨黑液固形物计)，而非木浆特别是草浆黑液碱回收面临的最主要技术障碍在于较严重的硅干扰问题，碱回收系统运行效果较差。从近10年行业平均水平看，虽然我国非木浆黑液碱回收取得了长足的进步，但草浆厂黑液碱回收率仍然很难超过80％，吨碱回收成本在1000元以上，且能源自给率一般低于70％。相比之下，木浆厂黑液碱回收率一般高于95％，吨碱回收成本仅500元左右，一些厂家还可做到对外供电。解决非木浆黑液碱回收的硅干扰问题对我国非木浆黑液处理及回收工艺的发展具有重要意义。

非木材原料，如麦草、稻草、竹材等植物体内，在生长过程中都含有硅。上述非木材原料作为纸浆原料时，制浆系统中硅的来源主要有两种：一种是植物在生长过程中从土壤中吸收的硅；另外一种是夹杂在原料中的尘土、泥沙等形式的硅。其中，植物体内从土壤中吸收的硅，在植物体内合适的pH条件下形成无定形的硅胶(SiO₂·nH₂O)，广泛沉积在非木材原料纤维的细胞壁、细胞间隙和表皮细胞上。在制浆造纸过程中，硅元素经由蒸煮工段后被溶入到制浆黑液当中。

制浆黑液是一类特殊的生物质原料，具有含水高、含钠高、黏度大等属性，非木浆黑液还具有硅含量高的特性。麦草浆黑液固形物中硅含量以二氧化硅计算达到4％～8％，蔗渣、芦苇浆黑液固形物中二氧化硅含量约为2％～4％，而木浆黑液固形物中二氧化硅含量一般低于0.5％。

硅的存在对碱回收系统的黑液提取、蒸发、燃烧、苛化、白泥回收等环节均产生不利影响，具体表现在：(1)浆料滤水性差因而洗浆耗水量大，导致稀黑液浓度低、蒸发负荷高；(2)为避免蒸发器换热面析出硅垢，黑液出蒸发站浓度一般低于50％，加之膨胀效果差、含硅组分熔点较高，入炉燃烧往往需要辅助燃料以维持炉温使熔融物顺利流出；(3)白液澄清困难，白泥由于混入硅酸钙也不适宜煅烧回收。

对于预处理除硅，主要是蒸煮制浆之前以破坏含硅元素较多的植物组织为主，使其提前释放，减少其在黑液中的沉积量。如，麦草原料中的结合硅主要存在于原料的茎秆表皮及叶、节、梢中，经过备料净化麦草，叶、穗、沙石等杂质去除率为53.8％，黑液中的硅含量(以SiO₂计)降低了30.2％，但是却损失了将近1/3的原料。在非木材原料制浆除硅中，最常采用的一般是蒸煮同步除硅工艺和黑液除硅工艺，而在蒸煮制浆之前的预处理除硅工艺却鲜有报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种预处理草浆原料脱硅的微生物菌剂及其在草浆原料除硅制浆中的应用。

本发明的技术方案如下：

一种预处理草浆原料脱硅的微生物菌剂，包括短小芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌。