一種無汙染製漿及生產富鉀複合基肥的方法

2024-03-01 04:21:15 1

專利名稱：一種無汙染製漿及生產富鉀複合基肥的方法
技術領域：
本發明屬於制槳造紙技術領域，涉及利用植物纖維製漿及綜合利用的方 法。更準確地說，本發明涉及利用玉米秸稈製漿，及利用製漿廢液製取富鉀的 氮、磷、鉀複合基肥的方法。
背景技術：
利用植物纖維原料的製漿工藝對於本領域普通技術人員來說是己知的。 利用玉米秸稈製漿以及綜合利用也是已知的。現有技術中利用玉米秸稈綜合利 用的文獻報導有1、 "利用農作物秸稈製取防治棉花黃枯萎病製劑的方法"發明專利，申i青號:CN200410012445.8，申請日2004.07.27，公開(公告)號CN1596662， 公開(公告)日2005.03.23;2、 "旱作農業區小麥，玉米秸稈直接還田技術的增產效應"、"大力推進 玉米秸稈粉碎還田機械化"、"旱地玉米秸稈還田秋施肥生態效應研究"、"玉米 秸堆制生物有機肥"、"玉米秸稈還田條件下冬小麥高產的關鍵措施"3、 "纖維素類廢棄物的綜合利用"是山西大學環境與資源學院，山西省農業科學研究院土壤肥料研究所，利用能夠降解纖維素和木質素的菌種對玉米秸 稈粉和白酒精進行了發酵處理。4、 "用秸稈生產乙醇技術"是天冠集團聯合有關科研機構針對秸稈原料的 特殊構造，採用酸水解和酶水解結合的工藝處理秸稈原料，對其含有的木質素 進行破壞或去除，然後分步發酵生產酒精。5、 "一種以玉米秸稈為輔料白酒或飼料的製備方法"發明專利，公開(公告)號C醒0632，公開(公告)日:2006. 10.04，申請(專利權)人魏漢蓮發明(設計)人魏漢蓮等。 一種玉米秸稈輔料白酒或飼料的製備方法。6、 "利用玉米秸稈中的纖維素生產燃料酒精的試驗研究"李冬梅，哈爾濱 工業大學碩士論文；"纖維素酶高產菌株選育與玉米秸稈生產酒精工藝研究" 王倩，河北農業大學碩士論文；"玉米秸稈酒精中廢棄物木質素的綜合利用"長 春理工大學生命科學院、吉林省輕工業設計研究院，作者張強[l]陸軍[l]侯霖[2]金花[2]樸敬慧[2];"玉米秸稈的綜合開發利用"陝西省科學院酶工程研究所，張強、秦濤、張紅豔、阮祥穩，簡要地介紹了秸杆還田、秸稈飼料、燃 料酒精以及秸稈在工業造紙等方面的應用。7、 "用玉米秸稈製備羧甲基纖維素"、"玉米秸稈中半纖維素的分離、結構鑑定及化學改良機理研究"、"秸杆中半纖維素的結構及分離新方法綜述"、"利 用玉米秸稈種植草菇新技術"、"玉米秸稈綜合利用技術——以秸稈氣化、沼氣 建設、風能和太陽能利用為重點，提高農村再生清潔能源開發利用"。8、 "一種玉米秸稈生產纖維的方法"發明專利，公開(公告)號 CN1556263，公開(公告)日2004.12.22，申請(專利權)人王來雲，秦加友，王山，發明(設計)人王來雲、秦加友等。 一種利用汽爆和酶菌水解的方法將玉米秸稈生產纖維的技術。9、 "利用植物纖維製取丙烷液化氣和高辛垸值汽油的方法"發明專利， 公開(公告)號CN1360007，公開(公告)日2002.07.24，申請(專利權)人叢大擁，發明(設計)人叢大擁。公開一種利用植物纖維製取丙烷液化氣和高辛烷值汽油的方法。10、 "鶴壁市玉米秸稈綜合利用"——玉米秸稈的葉可製成青貯飼料、秸
稈通過高能爆碎、膜分離等工藝，可製成低聚木糖、無鹼紙漿和木質素。上述文獻及技術，主要是利用農作物秸稈製取防治棉花黃枯萎病製劑、玉 米秸稈直接還田技術、玉米秸堆制生物有機肥、利用玉米秸稈種植草薛新技術、 玉米秸稈發酵生產酒精、白酒或詞料、玉米秸稈制沼氣和製取丙烷液化氣和高 辛烷值汽油的方法。另外，儘管利用植物纖維原料，如玉米秸稈進行製漿，對於本領域普通技 術人員也是已知的。但是，迄今為止，現有技術均未解決製漿造紙工業中的一 大難題，汙染問題，即黑液的處理問題。因此，導致了植物纖維製漿和綜合利 用由於汙染問題而不能實施，或者運行成本過高不能工業化。發明內容本發明的目的是提供一種切實可行的植物纖維的製漿工藝，同時，解決現 有技術中難以解決的黑液汙染問題。具體地說，本發明利用玉米秸稈經氫氧化 鉀溶液加熱水解，分離出纖維素，水解液製取複合基肥，整個生產過程中無汙 染排放。利用玉米秸稈製取複合基肥的生產工藝，是將農作物廢棄料玉米秸稈經氫氧化鉀溶液加熱水解，分離出纖維素，例如用於包裝材料的製作等等；水解液 中主要含生物有機酸鉀鹽、未反應的氫氧化鉀、鹼(鹼土)金屬鹽及其絡合物、 糖類等水溶性物質，水解液中未反應的氫氧化鉀用有機酸中和生成有機酸鉀鹽。所述有機酸包括羥基酸如檸檬酸，羰基酸如乙醯丙酸，取代或未取代的酚 類如苯酚和甲酚，經復配製成富鉀的氮、磷、鉀複合基肥，其中含有多種植物 需要的微量元素，主要用於瓜、果等經濟作物追施，具有抗旱、防寒作用，促 使果實膨大，提高了瓜果的甜度和產量，使用效果良好；解決了農作物廢棄料 玉米秸稈焚燒對環境的危害，生產中無廢水、廢液、廢渣的排放，經濟效益和 社會效益顯著。另外，也可以首先對水解液進行分離，分離出不溶物作為複合基肥的原料， 分離出的液體作為有機鉀葉面肥的原料。具體地說，首先利用氫氧化鉀水溶液對玉米秸稈進行加熱水解，加熱水解 溫度對於本領域普通技術人員來說，可在較大範圍內選擇。但溫度太低會延長 水解時間，使生產能力下降；另一方面，如溫度太高的話，可能會使水解不均 勻，導致最終產品的質量不均一。因此，水解溫度範圍優選為90-ll(TC，更優 選為95-105°C。水解時間優選從0. 5-2小時，更優選從0. 5-1小時。氫氧化鉀 水溶液相對於絕幹原料的用量太少的話，會造成水解不充分；用量太高的話， 會造成水解速度過快，因此，優選的用量範圍為5-30%，優選為10-25%，更優 選為20-25%。利用有機酸中和，使水解液的pH值達到中性。所述pH值範圍通常在 5.5-9.0，優選從6-8。所述的復配指的是，向水溶性有機酸鉀鹽中添加尿素，過磷酸鈣和復硝鉀。 根據複合基肥的特性，應當對添加物的用量進行控制。其添加量太多或太少均 會對最終產品的質量造成影響。因此，相對於水溶性有機酸鉀鹽溶液，尿素的 添加量優選為30-40%。過磷酸鈣的添加量優選為40-50%。復硝鉀的添加量為 1-5%,優選為2-4%。


圖l為其製漿及綜合利用工藝流程具體實施方式
實施例1在lm3搪玻璃反應釜中，加入粗粉碎玉米秸稈料、20%的氫氧化鉀溶液，在 105"C加熱水解1小時，過濾、水洗至中性，濾液、洗液分別、分級保存；分離 的不溶性纖維，乾燥，用於包裝材料的製作；濾液(水解液)中主要含生物有 機酸鉀鹽、未反應的氫氧化鉀、鹼(鹼土)金屬鹽及其絡合物、糖類等水溶性 物質，濾液(水解液)中未反應的氫氧化鉀用擰檬酸中和生成水溶性檸檬酸鉀 鹽，再加30%尿素，50%過磷酸鈣及1°/。復硝鉀經復配製成富鉀的氮、磷、鉀複合 基肥，洗液分級重複使用。 實施例2在lm3搪玻璃反應釜中，加入粗粉碎玉米秸稈料、25%的氫氧化鉀溶液，在 95"C加熱水解1.5小時，過濾、水洗至中性，濾液、洗液分別、分級保存；分 離的不溶性纖維，乾燥，用於包裝材料的製作；濾液(水解液)中主要含生物 有機酸鉀鹽、未反應的氫氧化鉀、鹼(鹼土)金屬鹽及其絡合物、糖類等水溶 性物質，濾液(水解液)中未反應的氫氧化鉀用乙醯丙酸中和生成水溶性乙醯 丙酸鉀鹽，再加40%尿素，40%過磷酸鈣及5%復硝鉀經復配製成富鉀的氮、磷、 鉀複合基肥。實施例3在lm3搪玻璃反應釜中，加入粗粉碎玉米秸稈料、10%的氫氧化鉀溶液，在 10(TC加熱水解2小時，過濾、水洗至中性，濾液、洗液分別、分級保存；分離 的不溶性纖維，乾燥，用於包裝材料的製作；濾液(水解液)中主要含生物有 機酸鉀鹽、未反應的氫氧化鉀、鹼(鹼土)金屬鹽及其絡合物、糖類等水溶性 物質，濾液(水解液)中未反應的氫氧化鉀用酚類或取代的酚類中和生成水溶
性酚鉀鹽，再加35%尿素，45%過磷酸鈣及3%復硝鉀經復配製成富鉀的氮、磷、 鉀複合基肥。上述富鉀的氮、磷、鉀複合基肥含有多種植物需要的微量元素，使氮、磷、 鉀及微量元素均衡，在瓜果等經濟作物上作為複合基肥施用，具有抗旱、防寒 作用，促使果實膨大，提高了瓜果的甜度和產量，使用效果良好；並解決了農 作物廢棄料玉米秸稈焚燒對環境的危害，生產中無廢水、廢液、廢渣的排放。另外，本發明所製得的富鉀的氮、磷、鉀複合基肥的各項指標均符合國象 標準，其中氮、磷、鉀含量均達到和超過國家標準。沒有檢測到有害元素如汞、 砷、鎘、鉛和鉻。本發明中所使用的百分比均為重量百分比。本發明的所給出的具體實施方 式僅為舉例性的。在不違背本發明的精神下，本領域普通技術人員對本發明作 出的改進或變更均落在本發明的範圍內。
權利要求
1、一種無汙染製漿及生產富鉀複合基肥的方法，包括將農作物廢棄料玉米秸稈經氫氧化鉀溶液加熱水解，分離得到纖維素；用有機酸中和水解液；再向中和水解液中添加尿素，過磷酸鈣和復硝鉀；製得富鉀的氮、磷、鉀複合基肥。
2、 根據權利要求1所述的方法，其中，氫氧化鉀水溶液相對於絕幹原料的用量為5-30%，水解時間為O. 5-2小時，水解溫度為90 110°C。
3、 根據權利要求1或2所述的方法，其中，所述的有機酸包括輕基酸， 羰基酸，取代或未取代的酚類。
4、 根據權利要求3所述的方法，其中，所述的有機酸包括檸檬酸，乙醯 丙酸，或苯酚或甲酚。
5、 根據權利要求1所述的方法，其中，尿素，過磷酸鈣和復硝鉀的添加 量相對於水溶性有機酸鉀鹽溶液分別為30-40%， 40-50%和1-5%。
6、 根據權利要求5所述的方法，其中，尿素，過磷酸鈣和復硝鉀的添加 量相對於水溶性有機酸鉀鹽溶液分別為35%， 45%和3%。
7、 根據權利要求1所述的方法，其中，中和後水解液的pH值為
8、 根據權利要求6所述的方法，其中，中和後水解液的pH值為6-8。
全文摘要
本發明提供了一種無汙染製漿及生產富鉀複合基肥的方法，特別是指一種利用玉米秸稈提取纖維素，以及廢液的綜合利用方法。首先利用5-30％的氫氧化鉀水溶液，於90-110℃對玉米秸稈水解0.5-2小時，分離出纖維素；然後利用有機酸中和水解液或，使pH值在5.5-9之間；再向其中添加尿素，過磷酸鈣和復硝鉀，從而製得富鉀的氮、磷、鉀複合基肥。
文檔編號C05G1/00GK101148377SQ20071014386
公開日2008年3月26日 申請日期2007年8月6日 優先權日2007年8月6日
發明者晶 南, 燕 王, 喬 祁, 邱利平 申請人:西安華恆科技實業有限公司;南 晶