以生物酶預處理+氫氧化鉀堿法麥草制漿提取黑液生產黃腐酸鉀有機肥的方法與流程
本發明屬于造紙技術領域的延伸，拓展到農業生產有機肥料領域，具體涉及一種以生物酶預處理+氫氧化鉀堿法麥草制漿過程中產生的黑液中提取黃腐酸鉀有機肥的方法。
背景技術：
目前造紙廠的蒸煮普遍使用化學藥品溶出、脫除木素的反應過程，一般的化學法制漿，不但要用到各種化學藥品，而且成本高、能耗大，若將制漿產生的黑液直接排入污水處理廠，會大大增加污水處理的費用。
肥料是作物生長所需養分的直接或間接供給體，具有改良土壤性狀，提高作物產量和品質的功能。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，養分不均衡，土壤板結，土壤微生物群落失衡等問題，而且造成環境污染、重化肥輕有機肥等一系列現象。因而無公害已作為人們對食品和蔬菜質量安全的衡量標準，故在此種情況下實現生物有機肥類型的多元化生產便提上日程。這也是保護土壤肥力與農村環境，實現循環經濟的需要。
國家知識產權局公開的《鉀堿+黑液回收制漿法》的專利申請（專利申請號：96118204.0）僅涉及到制漿黑液的回收利用，并未涉及用于生產肥料。《利用氫氧化鉀堿法造紙制漿黑液生產肥料的方法》（專利申請號：03122742.2）,雖然談到了利用氫氧化鉀堿法造紙制漿黑液生產肥料，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，實際操作中難以具體實施。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種以生物酶預處理+氫氧化鉀堿法麥草制漿提取黑液生產黃腐酸鉀有機肥的方法。其方法是充分利用農作物秸稈中所含的的黃腐酸等有機質利于農作物生長的先天條件。首先將麥草經過濕法備料后進入生物酶預處理倉在一定的溫度下對麥草進行預處理，經過預處理的麥草，保留了秸稈中氮、鉀、鈣、鎂、硫、硅等無機養分。在預處理倉內特別指出的是使用新型生物酶（特殊菌種培養的生物酶），預處理液使用蒸煮后的黑液。預處理后的麥草經過單螺旋擠草機擠后利用皮帶運輸機進入螺旋預浸機與配制好的氫氧化鉀藥液混合進入40m3的蒸球進行蒸煮。蒸煮后的黑液作為預處理液又返回到生物酶預處理倉作為生物酶的預處理液。單螺旋擠草機擠后的黑液當中富含黃腐酸鉀及多種微量元素，是農作物所必須的營養元素。然后將這些黑液經過過濾后輸送進入蒸發工段進行蒸發濃縮成濃黑液。蒸發后的黑液在配料罐內通過添加一定量的農作物所需的營養元素，然后將濃黑液通過噴漿造粒技術、熱冷篩分系統最終生產出具有高活性的富含天然黃腐酸鉀的有機肥。本發明改變原來的蒸煮方式，利用生物酶預處理新技術，對麥草進行生物酶預處理，降解木素，對環境無污染，將麥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，從而實現木素與纖維素、半纖維素的分離。最重要的是麥草經過生物酶預處理后，在一定的溫度條件下生成富含天然的黃腐酸，而且保留了農作物麥草秸稈中本身含有豐富的有機質、氮、磷、鉀及其微量元素。經過預處理后的麥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處理液通過泵打回至預處理倉。
本發明的目的按下述技術方案實現：一種以生物酶預處理+氫氧化鉀堿法麥草提取黑液生產黃腐酸鉀有機肥的方法，主要包括生物酶預處理麥草提取預處理黑液、氫氧化鉀堿法麥草制漿蒸煮黑液的提取和黃腐酸鉀有機肥成品生產三部分，其中，生物酶預處理麥草提取預處理黑液包括：濕法備料、生物酶預處理麥草、富含黃腐酸鉀黑液的貯存；氫氧化鉀堿法麥草制漿蒸煮黑液的提取包括：生物酶預處理麥草的擠壓、預浸機內麥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；黃腐酸鉀有機肥成品生產包括：黑液蒸發濃縮、噴漿造粒機、熱冷篩分系統、有機肥成品包裝。本發明使用的是天然有機肥原料，不同于從其他煤質中提取黃腐酸，提取的黑液當中的天然黃腐酸在蒸煮過程中與氫氧化鉀反應生產富含黃腐酸鉀的黑液，黑液當中富含多種微量元素，是農作物所必須的營養元素。本發明將麥草預處理后通過單螺旋擠草機擠出的黑液，通過蒸發濃縮過程，制得高濃度的黑液，提取其中的有機質。然后將濃黑液通過噴漿造粒技術生產出高活性的黃腐酸鉀有機肥料。
本發明的工藝參數為：
（1）生物酶預處理麥草黑液的工藝參數為：
生物酶用量：3%（以麥草絕干量為基準）；
生物酶預處理溫度：50℃；
麥草干度：18-20%；
生物酶預處理時間：50h(麥草與生物酶進行反應溫度達到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）氫氧化鉀堿法麥草制漿黑液的工藝參數
氫氧化鉀：12-13%（沒有經過生物酶預處理用堿量為20-21%（絕干量）；
液比：1:2.9-3.3；
麥草蒸煮全程時間為：180分鐘。
上述（1）、（2）條件下黃腐酸鉀有機肥生產線的工藝參數：
蒸發濃縮后黑液濃度：45%；
蒸發濃縮后黑液溫度：60℃；
造粒機機頭溫度：400-500℃；
造粒機機尾溫度：100-110℃；
噴漿壓力：0.25-0.45MPa；
產品粒度（1.00-4.75mm）:≥90%；
有機質的質量分數（以烘干計）：≥45%；
總養分的質量分數（以烘干計）：≥5.0%
水分（鮮樣）的質量分數（以烘干計）：≤30%；
酸堿度：PH=5.5-8.5。
本發明具有如下顯著效果：
1、利用生物酶預處理新技術，從麥草中提取出化學活性與生物活性很強的天然生物活性物質—黃腐酸。并且保留了麥草秸稈中氮、鉀、鈣、鎂、硫、硅等無機養分。
2．以農作物麥草為原料，采用生物酶預處理技術和氫氧化鉀蒸煮工藝，最終提取生物酶預處理后麥草通過單螺旋擠漿機擠出的黑液，經過噴漿造粒技術生產的黃腐酸鉀有機肥，具有如下顯著功效：
（1）改良土壤團粒結構，疏松土壤，提高土壤的保水保肥能力，調節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、改良作物品質的作用。
（3）強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致的生理病害有明顯的效果。
3.有機肥生產采用噴漿造粒技術，顆粒小，水分少，硬度大，可機播，全水溶性、高活性，能促進植物抗病、高產、綠色環保等優勢。
4. 本發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用，無需進行常規堿回收，降低運行成本。
5.本發明麥草原料的收購需要大量的人力，解決當地部分勞動就業問題，社會效益顯著。
附圖說明
圖1為本發明氫氧化鉀堿法麥草制漿黑液蒸煮工藝曲線圖。
圖2為本發明生物酶預處理麥草后提取黑液工藝流程圖。
具體實施方式
本發明技術方案具體實施方式為：生物酶預處理麥草提取黑液、氫氧化鉀堿液麥草制漿產生預處理黑液和黃腐酸鉀有機肥成品生產三部分：
1. 生物酶預處理麥草黑液的提取
1.1濕法備料：
采用從農民手中收購來的麥草，輸送到切草機切削成15-30mm長的料片，經羊角除塵器除塵后，用皮帶運輸機輸先后經過水洗機、水力洗草機洗后脫水，至下道工序。
1.2生物酶預處理麥草黑液的提取：
經濕法備料來的洗滌脫水后的料片經皮帶運輸機輸送至生物酶預處理倉，按照預處理工藝對洗滌后的麥草進行生物酶預處理。生物酶預處理過的麥草進入單螺旋擠草機進行擠壓，擠壓后麥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輸送至黑液貯存池待生產有機肥料使用。
備注：預處理黑液來自氫氧化鉀堿法麥草蒸煮后的單螺旋擠漿機擠后的黑液。
1.3主要設備：
輥式切草機：12t/h
鼓式洗滌機:8 m3
水力洗草機：60 m3
草漿泵：450 m3/h,H=20m
斜螺旋脫水機；200t/d，900*7000mm
生物酶預處理設備：9200 m3
單螺旋擠草機：ZLYA1100,直徑750mm
移動卸料小車：B=1200mm，L=120m。
1.4工藝流程：
收購的麥草經切草機、除塵器、皮帶運輸機、洗地機、洗草機、脫水機、皮帶運輸機進入到生物酶預處理倉，再經過擠草機，擠出的黑液經氫氧化鉀堿法制漿、黑液儲存槽，到生物酶預處理倉；經擠草機擠出的液渣到黑液儲存池。
1.5生物酶預處理麥草后提取黑液的工藝參數：
生物酶預處理麥草黑液的工藝參數為：
生物酶用量：3%（以麥草絕干量為基準）
生物酶預處理溫度：50℃
麥草干度：18-20%
生物酶預處理時間：50h(麥草與生物酶進行反應溫度達到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．氫氧化鉀堿法麥草制漿提取預處理黑液
2.1裝球制漿
從單螺旋擠漿機出來的預處理后的麥草通過皮帶運輸機進入預浸機與氫氧化鉀藥液混合輸送至40m3的蒸球進行蒸煮制漿提取蒸煮后的黑液作為生物酶預處理黑液。
2.2蒸煮主要工藝參數
氫氧化鉀：12-13%（不經過生物酶預處理時的用堿量為20-21%麥草的絕干量）；
液比：1:2.9-3.3；
麥草全程需要180分鐘（不包含噴放）。
2.3主要設備
蒸球：40m3；
皮帶運輸機：12.5t/h ,L=45m；
預浸螺旋輸送機：螺旋直徑Ф800mm，螺旋轉速 88r／min；
噴放鍋：100m3,出漿濃度3-4%；
單螺旋擠漿機：P3NB20-326-B5-96。
2.4工藝流程
生物酶預處理后的麥草—皮帶運輸機—預浸螺旋輸送機—蒸球—噴放倉—單螺旋擠漿機—黑液貯存池—生物酶預處理倉。
3.有機肥生產
3.1黑液蒸發濃縮：
來自生物酶預處理后的麥草，通過單螺旋擠草機擠出的黑液，進入黑液過濾機過濾后，依據黑液蒸發流程送入七體五效蒸發器進行黑液的蒸發濃縮，濃縮成濃黑液，黑液濃度：45%，溫度:60℃,貯存制肥待用。
3.2黃腐酸鉀有機肥的生產：
由蒸發來的濃黑液，經養分和PH調配后通過噴漿造粒機、滾動篩分機、滾筒冷卻機、包膜機直至生產出合格的成品有機肥。
備注：黑液殘堿較多，屬于強堿性，使用磷酸或硫酸進行定量調節。調節PH值=5.5-8.5。
3.3主要設備：
板式蒸發器：設計壓力: 殼體0.095MPa ；加熱器0.3MPa；
換熱面積: 640㎡；
噴漿造粒烘干機：Φ4250×14000mm，筒體轉速4.2 r.p.m；
滾動篩分機：篩體轉速12.5r/min，生產能力10~12t/h；
滾筒冷卻機：Φ1800×18000mm，筒體轉速n=5r.p.m；
提升機：H=13m,70m3/h；
包膜機：筒體轉速n=13r.p.m；
旋風除塵器：Φ3.8×10；
文丘里洗滌塔：5×4.2m。
3.4工藝流程：
來自生物酶預處理后，經過單螺旋擠漿機擠后的黑液—配料罐—蒸發濃縮—噴漿造粒機—滾動篩分機—滾筒冷卻機—包膜機—成品入庫待售。
3.5工藝參數：
蒸發濃縮后黑液濃度：45%；
蒸發濃縮后黑液溫度：60℃；
造粒機機頭溫度：400-500℃；
造粒機機尾溫度：100-110℃；
噴漿壓力：0.25-0.45MPa；
產品粒度（1.00-4.75mm）:≥90%；
有機質的質量分數（以烘干計）：≥45%；
總養分的質量分數（以烘干計）：≥5.0%；
水分（鮮樣）的質量分數（以烘干計）：≤30%；
酸堿度：PH=5.5-8.5。
本發明是以麥草為原料，充分利用農作物麥草秸稈當中含有的豐富的有機質、氮、磷、鉀和微量元素。采用生物酶預處理新技術+氫氧化鉀堿法制漿，提取生物酶預處理后的黑液，通過單螺旋擠草機擠出的黑液，經過制肥工序生產出黃腐酸鉀有機肥。在采用生物酶預處理新技術的過程中產生的黑液和鉀堿制漿產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，提取其中的有機質，通過蒸發濃縮生產出活性高的黃腐酸鉀有機肥。本發明消除污染，降低治污成本，不僅增加了收入，而且解決了一部分人員的勞動就業問題，產生良好的經濟效益和社會效益。
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