以生物酶預(yù)處理+氫氧化鉀堿法稻草制漿提取黑液生產(chǎn)黃腐酸鉀有機(jī)肥的方法與流程

本發(fā)明屬于造紙技術(shù)領(lǐng)域的延伸，拓展到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有機(jī)肥料領(lǐng)域，具體涉及一種以生物酶預(yù)處理+氫氧化鉀堿法稻草制漿過程中產(chǎn)生的黑液中提取黃腐酸鉀有機(jī)肥的方法。

背景技術(shù)：

目前造紙廠的蒸煮普遍使用化學(xué)藥品溶出、脫除木素的反應(yīng)過程，一般的化學(xué)法制漿，不但要用到各種化學(xué)藥品，而且成本高、能耗大，若將制漿產(chǎn)生的黑液直接排入污水處理廠，會大大增加污水處理的費(fèi)用。

肥料是作物生長所需養(yǎng)分的直接或間接供給體，具有改良土壤性狀，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)的功能。但是長期以來，田間大量或過量施用化肥，不僅造成了土壤肥力利用率低，養(yǎng)分不均衡，土壤板結(jié)，土壤微生物群落失衡等問題，而且造成環(huán)境污染、重化肥輕有機(jī)肥等一系列現(xiàn)象。因而無公害已作為人們對食品和蔬菜質(zhì)量安全的衡量標(biāo)準(zhǔn)，故在此種情況下實(shí)現(xiàn)生物有機(jī)肥類型的多元化生產(chǎn)便提上日程。這也是保護(hù)土壤肥力與農(nóng)村環(huán)境，實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的需要。

國家知識產(chǎn)權(quán)局公開的《鉀堿+黑液回收制漿法》的專利申請（專利申請?zhí)枺?6118204.0）僅涉及到制漿黑液的回收利用，并未涉及用于生產(chǎn)肥料?！独脷溲趸泬A法造紙制漿黑液生產(chǎn)肥料的方法》（專利申請?zhí)枺?3122742.2）,雖然談到了利用氫氧化鉀堿法造紙制漿黑液生產(chǎn)肥料，但提到的制備原材料和制備工序過于寬泛，不具體和不明確，實(shí)際操作中難以具體實(shí)施。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種以生物酶預(yù)處理+氫氧化鉀堿法稻草制漿提取黑液生產(chǎn)黃腐酸鉀有機(jī)肥的方法。其方法是充分利用農(nóng)作物秸稈中所含的的黃腐酸等有機(jī)質(zhì)利于農(nóng)作物生長的先天條件。首先將稻草經(jīng)過濕法備料后進(jìn)入生物酶預(yù)處理倉在一定的溫度下對稻草進(jìn)行預(yù)處理，經(jīng)過預(yù)處理的稻草，保留了秸稈中氮、鉀、鈣、鎂、硫、硅等無機(jī)養(yǎng)分。在預(yù)處理倉內(nèi)特別指出的是使用新型生物酶（特殊菌種培養(yǎng)的生物酶），預(yù)處理液使用蒸煮后的黑液。預(yù)處理后的稻草經(jīng)過單螺旋擠草機(jī)擠后利用皮帶運(yùn)輸機(jī)進(jìn)入螺旋預(yù)浸機(jī)與配制好的氫氧化鉀藥液混合進(jìn)入40m3的蒸球進(jìn)行蒸煮。蒸煮后的黑液作為預(yù)處理液又返回到生物酶預(yù)處理倉作為生物酶的預(yù)處理液。單螺旋擠草機(jī)擠后的黑液當(dāng)中富含黃腐酸鉀及多種微量元素，是農(nóng)作物所必須的營養(yǎng)元素。然后將這些黑液經(jīng)過過濾后輸送進(jìn)入蒸發(fā)工段進(jìn)行蒸發(fā)濃縮成濃黑液。蒸發(fā)后的黑液在配料罐內(nèi)通過添加一定量的農(nóng)作物所需的營養(yǎng)元素，然后將濃黑液通過噴漿造粒技術(shù)、熱冷篩分系統(tǒng)最終生產(chǎn)出具有高活性的富含天然黃腐酸鉀的有機(jī)肥。本發(fā)明改變原來的蒸煮方式，利用生物酶預(yù)處理新技術(shù)，對稻草進(jìn)行生物酶預(yù)處理，降解木素，對環(huán)境無污染，將稻草的木素降解成低分子木素，增加了木素的溶出和被抽提的能力，從而實(shí)現(xiàn)木素與纖維素、半纖維素的分離。最重要的是稻草經(jīng)過生物酶預(yù)處理后，在一定的溫度條件下生成富含天然的黃腐酸，而且保留了農(nóng)作物稻草秸稈中本身含有豐富的有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀及其微量元素。經(jīng)過預(yù)處理后的稻草再使用氫氧化鉀堿法制漿，大大降低用堿量，蒸煮后的黑液作為生物酶預(yù)處理液通過泵打回至預(yù)處理倉。

本發(fā)明的目的按下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種以生物酶預(yù)處理+氫氧化鉀堿法稻草提取黑液生產(chǎn)黃腐酸鉀有機(jī)肥的方法，主要包括生物酶預(yù)處理稻草提取預(yù)處理黑液、氫氧化鉀堿法稻草制漿蒸煮黑液的提取和黃腐酸鉀有機(jī)肥成品生產(chǎn)三部分，其中，生物酶預(yù)處理稻草提取預(yù)處理黑液包括：濕法備料、生物酶預(yù)處理稻草、富含黃腐酸鉀黑液的貯存；氫氧化鉀堿法稻草制漿蒸煮黑液的提取包括：生物酶預(yù)處理稻草的擠壓、預(yù)浸機(jī)內(nèi)稻草與氫氧化鉀藥液的混合、蒸球蒸煮噴放、蒸煮后黑液的的收集貯存；黃腐酸鉀有機(jī)肥成品生產(chǎn)包括：黑液蒸發(fā)濃縮、噴漿造粒機(jī)、熱冷篩分系統(tǒng)、有機(jī)肥成品包裝。本發(fā)明使用的是天然有機(jī)肥原料，不同于從其他煤質(zhì)中提取黃腐酸，提取的黑液當(dāng)中的天然黃腐酸在蒸煮過程中與氫氧化鉀反應(yīng)生產(chǎn)富含黃腐酸鉀的黑液，黑液當(dāng)中富含多種微量元素，是農(nóng)作物所必須的營養(yǎng)元素。本發(fā)明將稻草預(yù)處理后通過單螺旋擠草機(jī)擠出的黑液，通過蒸發(fā)濃縮過程，制得高濃度的黑液，提取其中的有機(jī)質(zhì)。然后將濃黑液通過噴漿造粒技術(shù)生產(chǎn)出高活性的黃腐酸鉀有機(jī)肥料。

本發(fā)明的工藝參數(shù)為：

（1）生物酶預(yù)處理稻草黑液的工藝參數(shù)為：

生物酶用量：2%（以稻草絕干量為基準(zhǔn)）

生物酶預(yù)處理溫度：50℃

稻草干度：18-20%

生物酶預(yù)處理時間45h(稻草與生物酶進(jìn)行反應(yīng)溫度達(dá)到55℃開始計時)，條件：8≤PH≤10；T=55-57℃

提取黑液濃度：8-10%；

提取黑液溫度：80℃

（2）氫氧化鉀堿法稻草制漿黑液的工藝參數(shù)

氫氧化鉀：9.2%（沒有經(jīng)過生物酶預(yù)處理用堿量為15.4%（絕干量）

液比：1:2.8-3.1。

上述（1）、（2）條件下黃腐酸鉀有機(jī)肥生產(chǎn)線的工藝參數(shù)：

蒸發(fā)濃縮后黑液濃度：45%；

蒸發(fā)濃縮后黑液溫度：60℃；

造粒機(jī)機(jī)頭溫度：400-500℃；

造粒機(jī)機(jī)尾溫度：100-110℃；

噴漿壓力：0.25-0.45MPa；

產(chǎn)品粒度（1.00-4.75mm）:≥90%；

有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（以烘干計）：≥45%；

總養(yǎng)分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（以烘干計）：≥5.0%；

水分（鮮樣）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（以烘干計）：≤30%；

酸堿度：PH=5.5-8.5。

本發(fā)明具有如下顯著效果：

1、利用生物酶預(yù)處理新技術(shù)，從稻草中提取出化學(xué)活性與生物活性很強(qiáng)的天然生物活性物質(zhì)—黃腐酸。并且保留了稻草秸稈中氮、鉀、鈣、鎂、硫、硅等無機(jī)養(yǎng)分。

2．以農(nóng)作物稻草為原料，采用生物酶預(yù)處理技術(shù)和氫氧化鉀蒸煮工藝，最終提取生物酶預(yù)處理后稻草通過單螺旋擠漿機(jī)擠出的黑液，經(jīng)過噴漿造粒技術(shù)生產(chǎn)的黃腐酸鉀有機(jī)肥，具有如下顯著功效：

（1）改良土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，疏松土壤，提高土壤的保水保肥能力，調(diào)節(jié)PH值，降低土壤中重金屬的含量。

（2）固氮、解磷、活化鉀。特別是對鉀肥的增效尤為明顯，起到增根壯苗、抗重茬、抗病、改良作物品質(zhì)的作用。

（3）強(qiáng)化植物根系的附著力和快速吸收能力，特別是對由于缺乏微量元素而導(dǎo)致的生理病害有明顯的效果。

3.有機(jī)肥生產(chǎn)采用噴漿造粒技術(shù)，顆粒小，水分少，硬度大，可機(jī)播，全水溶性、高活性，能促進(jìn)植物抗病、高產(chǎn)、綠色環(huán)保等優(yōu)勢。

4. 本發(fā)明解決了造紙黑液的有效利用，變廢為寶，降低治污成本，減少廢液排放，大大降低污水處理費(fèi)用，無需進(jìn)行常規(guī)堿回收，降低運(yùn)行成本。

5.本發(fā)明稻草原料的收購需要大量的人力，解決當(dāng)?shù)夭糠謩趧泳蜆I(yè)問題，社會效益顯著。

附圖說明

圖1為本發(fā)明氫氧化鉀堿法稻草制漿黑液蒸煮工藝曲線圖。

圖2為本發(fā)明生物酶預(yù)處理稻草后提取黑液工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明技術(shù)方案具體實(shí)施方式為生物酶預(yù)處理稻草提取黑液、氫氧化鉀堿法制漿黑液提取和黃腐酸鉀有機(jī)肥成品生產(chǎn)三部分：

1. 生物酶預(yù)處理稻草提取黑液

1.1濕法備料：

采用從農(nóng)民手中收購來的稻草，輸送到切草機(jī)切削成15-30mm長的料片，經(jīng)羊角除塵器除塵后，用皮帶運(yùn)輸機(jī)先后經(jīng)過鼓式洗滌機(jī)、水力洗草機(jī)洗后脫水，至下道工序。

1.2生物酶預(yù)處理稻草提取黑液：

經(jīng)濕法備料來的洗滌脫水后的稻草料片經(jīng)皮帶運(yùn)輸機(jī)輸送至生物酶預(yù)處理倉，按照預(yù)處理工藝使用特殊菌種培養(yǎng)的生物酶對洗滌后的稻草進(jìn)行生物酶預(yù)處理。生物酶預(yù)處理過的稻草進(jìn)入單螺旋擠草機(jī)進(jìn)行擠壓，擠壓后稻草入料片倉供蒸煮裝球使用。擠出來的的黑液濃度為8-10%，溫度約80℃，輸送至黑液貯存池待制有機(jī)肥料使用。

備注：預(yù)處理黑液來自氫氧化鉀堿法稻草蒸煮后的單螺旋擠漿機(jī)擠后的黑液

1.3主要設(shè)備：

輥式切草機(jī)：12t/h

鼓式洗滌機(jī):8 m³

水力洗草機(jī)：60 m³

草漿泵：450 m³/h,H=20m

斜螺旋脫水機(jī)；200t/d，900*7000mm

生物酶預(yù)處理設(shè)備：9200 m³

單螺旋擠草機(jī)：ZLYA1100,直徑750mm

移動卸料小車：B=1200mm，L=120m

1.4工藝流程：

收購的稻草經(jīng)切草機(jī)、除塵器、皮帶運(yùn)輸機(jī)、洗滌機(jī)、洗草機(jī)、脫水機(jī)、皮帶運(yùn)輸機(jī)進(jìn)入到生物酶預(yù)處理倉，再經(jīng)過擠草機(jī)，擠出的黑液經(jīng)氫氧化鉀堿法制漿、黑液儲存槽，到生物酶預(yù)處理倉；經(jīng)擠草機(jī)擠出的液渣到黑液儲存池。

1.5生物酶預(yù)處理稻草后提取黑液工藝參數(shù)：

生物酶用量：2%（以稻草絕干量為基準(zhǔn)）

生物酶預(yù)處理溫度：50℃

稻草干度：18-20%

生物酶預(yù)處理時間：45h(稻草與生物酶進(jìn)行反應(yīng)溫度達(dá)到55℃開始計時)，條件：8≤PH≤10；T=55-57℃

提取黑液濃度：8-10%；

提取黑液溫度：80℃

2．氫氧化鉀堿法稻草制漿黑液提取

2.1裝球制漿

從單螺旋擠漿機(jī)出來的預(yù)處理后的稻草通過皮帶運(yùn)輸機(jī)進(jìn)入預(yù)浸機(jī)與氫氧化鉀藥液混合輸送至40m3的蒸球進(jìn)行蒸煮制漿提取黑液。

2.2蒸煮主要工藝參數(shù)

氫氧化鉀：9%（沒有生物酶預(yù)處理時用堿量為15%絕干量）；

液比：1:2.8-3.1；

稻草全程蒸煮時間140min。

2.3 主要設(shè)備

蒸球：40m3

皮帶運(yùn)輸機(jī)：12.5t/h ,L=45m

預(yù)浸螺旋輸送機(jī)：螺旋直徑Ф800mm，螺旋轉(zhuǎn)速 88r／min

噴放鍋：100m3,出漿濃度3-4%

單螺旋擠漿機(jī)：P3NB20-326-B5-96

2.4工藝流程

生物酶預(yù)處理后的稻草—皮帶運(yùn)輸機(jī)—預(yù)浸螺旋輸送機(jī)—蒸球—噴放倉—單螺旋擠漿機(jī)—黑液貯存池—生物酶預(yù)處理倉

3. 黃腐酸鉀有機(jī)肥成品生產(chǎn)

3.1黑液蒸發(fā)濃縮：

來自生物酶預(yù)處理的稻草，通過單螺旋擠草機(jī)擠出的黑液，根據(jù)黑液蒸發(fā)流程送入七體五效蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，濃縮成濃黑液，黑液濃度：45%，溫度:60℃,貯存待用。

3.2有機(jī)肥的生產(chǎn)：

蒸發(fā)濃縮來的濃黑液，經(jīng)養(yǎng)分和PH調(diào)配后通過噴漿造粒機(jī)、滾動篩分機(jī)、滾筒冷卻機(jī)、包膜機(jī)直至生產(chǎn)出合格的成品有機(jī)肥。

備注：黑液殘堿較多，顯強(qiáng)堿性，必須使用磷酸或硫酸進(jìn)行定量調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)PH值=5.5-8.5。

3.3主要設(shè)備：

板式蒸發(fā)器：設(shè)計壓力: 殼體0.095MPa ；加熱器0.3MPa；

換熱面積: 640㎡

噴漿造粒烘干機(jī)：Φ4250×14000mm，筒體轉(zhuǎn)速4.2 r.p.m；

滾動篩分機(jī)：篩體轉(zhuǎn)速12.5r/min，生產(chǎn)能力10~12t/h；

滾筒冷卻機(jī)：Φ1800×18000mm，筒體轉(zhuǎn)速n=5r.p.m；

提升機(jī)：H=13m,70m³/h；

包膜機(jī)：筒體轉(zhuǎn)速n=13r.p.m；

旋風(fēng)除塵器：Φ3.8×10；

文丘里洗滌塔：5×4.2m。

3.4工藝流程：

來自生物酶預(yù)處理，后經(jīng)過單螺旋擠漿機(jī)擠后的黑液—配料罐—蒸發(fā)濃縮—噴漿造粒機(jī)—滾動篩分機(jī)—滾筒冷卻機(jī)—包膜機(jī)—成品入庫待售。

3.5工藝參數(shù)：

蒸發(fā)濃縮后黑液濃度：45%；

蒸發(fā)濃縮后黑液溫度：60℃；

造粒機(jī)機(jī)頭溫度：400-500℃；

造粒機(jī)機(jī)尾溫度：100-110℃；

噴漿壓力：0.25-0.45MPa；

產(chǎn)品粒度（1.00-4.75mm）:≥90%；

有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（以烘干計）：≥45%；

總養(yǎng)分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（以烘干計）：≥5.0%；

水分（鮮樣）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（以烘干計）：≤30%；

酸堿度：PH=5.5-8.5。

本發(fā)明是以稻草為原料，充分利用農(nóng)作物稻草當(dāng)中含有的豐富的有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀和微量元素。采用生物酶預(yù)處理技術(shù)后然后通過氫氧化鉀堿法制漿，提取生物酶預(yù)處理后從單螺旋擠草機(jī)擠出的黑液生產(chǎn)黃腐酸鉀有機(jī)肥。在采用生物酶預(yù)處理新技術(shù)的過程中產(chǎn)生的黑液和鉀堿制漿產(chǎn)生的黑液沒有直接排入污水處理廠處理，而是將其變廢為寶，提取其中的有機(jī)質(zhì)，通過蒸發(fā)濃縮生產(chǎn)出活性高的黃腐酸鉀有機(jī)肥。本發(fā)明解決了造紙黑液的有效利用，降低治污成本，不僅增加了收入，而且解決了一部分人員勞動就業(yè)問題，可產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。