CN100402742C - 一种用于禾草原料生产漂白化学浆的疏解工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于禾草原料生产漂白化学浆的疏解工艺，其中的疏解工艺是用疏解设备处理硬度为16-28高锰酸钾值相当于卡伯价24-50的浆，生产出的漂白化学浆的白度为68-82%ISO。本发明还涉及一种用于禾草原料生产漂白化学浆的疏解工艺包括：1.按照现有技术的方法制备所述的漂白化学浆；2.按照现有技术的方法，在禾草类原料蒸煮之后和原料浆进行漂白之前的任何一步，对原料浆进行疏解，使纤维的结构变得疏松；通过疏解工艺可以使禾草纤维的茎叶结构变得更为疏松，形成立体网状结构，这样禾草类纤维的比表面积变大，更利于禾草之中的木素暴露出来，从而达到脱木素过程中获得高的木素脱除率，从而制得较高白度的漂白化学浆。

Description

一种用于禾草原料生产漂白化学浆的疏解工艺

技术领域

本发明涉及一种疏解工艺，尤其涉及一种用于禾草原料生产漂白化学浆的疏解工艺。

背景技术

在我国《制浆造纸工艺学》书中指出，纸张的强度是通过将植物纤维经过疏解和打浆等物理方法处理，使植物纤维的两端发生不同程度的帚化和表面起毛，同时使纤维表面微纤维化，提高纤维的外比表面积，从而有利于在纸张成型时促进纤维间氢键的形成，提高纸张的强度。

疏解工艺用于木材制浆工艺已经是一种比较普遍的生产方法，在2004年6月的《装配器材》一文中发表了题为“螺旋挤压疏解机在碱性过氧化氢制浆中的重要作用”采用的挤压疏解工艺，不但是用于木材而且用于芦苇制浆，并且只是用于APMP浆，通过这种方法得到浆料的白度、撕裂指数、手抄片的裂断长都有所提高同时浆料的返黄值降低了。

我国有足够的禾草类纤维资源，长期以来，积累了丰富的禾草类纤维制浆造纸的经验，事实证明，草类纤维原料在中国纸业中将继续发挥举足轻重大作用。在麦(稻)草制浆，主要利用含纤维素较多的杆部，其它如叶、节、穗和鞘中的含有的大量对制浆造纸没有什么使用价值的薄壁杂细胞，在制浆生产过程中造成化学药品消耗高、废物量大、浆料洗涤困难，漂白度低和容易返黄等问题。此外，草原料中夹杂的泥沙、尘土等杂质也会给制浆造纸造成困难并对纸浆质量带来诸多不良影响，因此采用麦(稻)草制浆时，对草原料的高度净化是实现制浆造纸清洁生产的首要环节。

然而以稻、麦草为代表的非木材纤维生物结构和化学结构有太多的差异，然而这种差异主要表现在：1.生物结构的不均匀性及其表现在制浆过程中的差异，2.草类纤维木质素结构的特性造成草类纤维与木材制浆过程的不同，3.禾草类木质素的纤维细胞壁中分布的特征造成了草类纤维与木材制浆脱木素局部化学特性差异，4.草类蒸煮黑液的物理化学特性，造成草浆黑液碱回收困难。禾草类纤维秸秆全秆中的节、鞘、叶、穗约占总量的49％，茎秆部仅占一半左右，全秆各部位的纤维形态和化学组成都是不同的。

申请号为02121021.7，题为“麦(稻)草全封闭干湿备料系统”的中国专利保护的麦(稻)草的干湿备料系统中包括密封式切草机、水力碎解机、圆盘疏解机、螺旋压榨机和超氯器组成的麦(稻)草全封闭干湿法备料系统，从而以实现麦(稻)草备料过程中的高效、低耗、清洁生产的目的。在疏解过程中，被撕碎的草片穿过直径为18-28的筛孔，并经过料位槽进入圆盘疏解机，草片在疏解机中经过高速旋转磨盘的揉搓摩擦下，得到进一步的撕裂和疏解。通过本发明方法进行备料，具有如下效果：1.除杂效率高，2.动力消耗低，3.空气污染小，4.消除了备料的废水污染，同时也取得显著的经济效益。

申请号为99221397.5题为“麦草挤压疏解机”的实用新型专利申请公开了一种疏解设备，主要用于对已经软化和湿润的麦草进行挤压、疏解的麦草挤压疏解机。该实用新型的目的在于针对现有技术中以麦草为原料的传统干法备料中具有除杂质率低、污染严重，给后序的制浆造纸生产带来很多不利的影响，也给蒸煮黑液的碱回收带来很大困难。在本发明中疏解机也是用于蒸煮之前，和挤压之后的，为了使得在蒸煮制浆中更易于蒸煮黑液的回收，同时更易于除杂质从而减少后序制浆造纸的不利影响。

申请号为200410023742.2题为“一种化学木浆的生产方法”一文中公布的木浆的生产方法，包括如下步骤：浸渍、挤压疏解、脱木素，在该文章中挤压疏解工艺也是在蒸煮工艺之前使用，通过该工艺使得木片的结构变得疏松，木片变薄，堆积密度变小，形成立体网状结构的木丝团，由于这种木丝团的比表面积变大，易于均匀吸收药品，使脱木素反应速度相应加快，反应物也易于溶出，此阶段为强化蒸煮摇曳的均匀渗透，减少蒸煮化学品的用量，减少蒸煮时间按何提高蒸煮成浆均一性的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于禾草原料生产漂白化学浆的疏解工艺.。

本发明提供了一种用于禾草原料生产漂白化学浆的疏解工艺，其中的疏解工艺是用疏解设备处理硬度为16-28高锰酸钾值相当于卡伯价24-50的浆，生产出的所述的漂白化学浆的白度为68-82％ISO。

本发明还提供了一种用于禾草原料生产漂白化学浆的疏解工艺，其中的疏解工艺用于生产漂白化学浆，包括：

(1)按照现有技术的方法，在禾草类原料蒸煮之后和原料浆进行漂白之前的任何一步，对原料浆进行疏解，使纤维的结构变得疏松；本发明中的漂白之前是指在经过漂白得到化学浆之前工艺步骤，因为漂白可以是现有技术中的多段漂白，所以本实施方案中的漂白之前包括了在多段漂白中的第一段和第二段之间的工艺；

(2)所述的疏解工艺处理的浆硬度为16-28高锰酸钾值相当于卡伯价24-50；

(3)所述的漂白化学浆的白度为68-82％ISO。

本发明还提供了一种用于禾草原料生产漂白化学浆的疏解工艺，其中的漂白化学浆的高锰酸钾值为18-27相当于卡伯价29-48。

本发明还提供了一种用于禾草原料生产漂白化学浆的疏解工艺，其中的漂白化学浆的高锰酸钾值为20-25相当于卡伯价34-42。

本发明还提供了一种用于禾草原料生产漂白化学浆的疏解工艺，其中的漂白化学浆的木素脱除率为84-98％。

本发明还提供了一种用于禾草原料生产漂白化学浆的疏解工艺，其中还向所述的疏解工艺中加入浓度为29-38g/L的碱液，加入的碱液的量为绝干浆质量的1-4％。

本发明还提供了一种用于禾草原料生产漂白化学浆的疏解工艺，其中的漂白化学浆是三段漂白化学浆、补充漂白的化学浆、无元素氯漂白系统ECF、全无氯漂白系统TCF浆的漂白化学浆、氧碱漂白的化学浆、臭氧漂白的化学浆、置换漂白的化学浆以及生物漂白的化学浆。

本发明还提供了一种用于禾草原料生产漂白化学浆的疏解工艺，其中的疏解工艺处理的浆是蒸煮之后到漂白之间得到的浆。

本发明还提供了一种用于禾草原料生产漂白化学浆的疏解工艺，其中的疏解工艺处理的浆是三段漂白化学浆中的第一段漂白得到的浆。

本发明还提供了一种用于禾草原料生产漂白化学浆的疏解工艺，其中的漂白化学浆为三段漂白的化学浆、氧碱漂白的化学浆。

本发明还提供了一种用于禾草原料生产漂白化学浆的疏解工艺，其中疏解后浆的叩解度为22-32°SR。

本发明还提供了一种用于禾草原料生产漂白化学浆的疏解工艺，其中疏解后浆的叩解度为26-28°SR。

本发明的疏解工艺尤其适用于禾草类纤维蒸解后，在较高的浓度下，经过挤压和/或搓揉、输送过程起到纤维疏松作用的疏解工艺。

通常的疏解工艺常常在木浆的生产过程中使用，同时经常用于木浆的生产过程中在蒸煮之前使用，这是由于木浆由于它的纤维素的结构比较特殊，所以在蒸煮之前，在疏解的过程中，木浆中的纤维自然分开，易于将其中的木素暴露出来，这样在以后的处理过程中可以达到好的效果。然而对于禾草类植物来说，也可以看到使用疏解工艺，同样疏解工艺也常常是在蒸煮之前使用的。

现有的疏解设备，如高频疏解机、揉搓机、盘式粉碎机、打浆设备中的盘磨疏解机、以及纤维分离机都可以在本发明的疏解工艺中进行使用，因为它们都可以起到疏解纤维而尽可能减少切断纤维的作用。

以上是完成本发明目的的技术方案，通过以上技术方案之间的任意组合都可以达到本发明的目的。

禾草类纤维从蒸煮到漂白之间通常还需要经过几个工艺过程：例如挤浆、粗筛、洗浆、送料、第一段漂白、洗涤，疏解工艺可以在这几个工艺中的任意两个工艺之间使用，如果要达到最终的漂白化学浆具有良好的效果，疏解工艺尤其适合跟在第一段漂白之后进行，疏解工艺在整个漂白工艺之前或者在挤浆之后进行也依然可以获得良好的漂白化学浆的效果。

这是由于禾草类纤维的结构比较致密，通过疏解工艺可以使禾草纤维的茎结构变得更为疏松，形成立体网状结构，这样禾草类纤维的比表面积变大，更利于禾草之中的木素暴露出来，从而达到脱木素过程中获得高的木素脱除率，从而制得白度为68-82％ISO，木素脱除率为84-98％的漂白化学浆。

同时在本发明中的疏解工艺适用于浆硬度为16-28高锰酸钾值的浆料疏解，对于低于此硬度范围的浆来说，经过疏解工艺的处理之后脱木素效果差。

具体实施方式

以下实施例用于更好的理解本发明，但是不用于限制本发明

实施例1：

稻草经过亚铵法进行蒸煮，蒸煮后得到稻草浆的硬度为16高锰酸钾值，相当于卡伯价24，通过肉眼可以看到，经过疏解操作的稻草浆掰开后，没有棒状的纤维，这说明通过疏解操作，可以达到纤维束分离的效果，疏解后的稻草浆叩解度为22°SR，相对于疏解之前的稻草浆，疏解之后的稻草浆的温度升高大约5-10℃。将疏解后的稻草浆接着通过泵输送到螺旋挤浆机进行排“浓”黑液处理，所得的浓黑液可以用于后序的蒸发作肥料，挤出的浆的浓度从挤浆前的10％提高到18％，此时浆的PH值为8，挤出的黑液浓度为9°Be(20℃)，残铵8g/L，再将挤浆后得到的稻草浆用黑液来稀释至浆的浓度至2.5-3.0％，送到跳筛进行粗浆筛选，跳筛损失为0.3％，再将跳筛后得到的稻草浆采用三段真空洗浆机进行洗涤，并将从真空洗浆机中排出的浆又通过高浓度除渣器除去杂质，损失0.1％，最后将浆料输送到次氯酸单段漂白工艺中进行单段漂白，再用泵将漂白后浆料泵入真空洗浆机进行洗涤，得到的漂白化学浆的白度为68％，木素脱除率为86％。

实施例2：

麦草经过亚铵法进行蒸煮，蒸煮后得到麦草浆的硬度为18高锰酸钾值相当于卡伯价29，将该麦草浆通过泵输送到螺旋挤浆机进行挤浆，将挤出的黑液蒸发作肥料，挤出的浆的浓度从挤浆前的8％提高到19％，此时浆的PH值为8，挤出的黑液浓度为11°Be(20℃)，残铵8g/L，将得到的浆，再将挤浆后得到的浆输送到高频疏解机中进行疏解，同时向疏解设备中加入浓度为36g/L的碱，碱液的重量是绝干浆质量的2％，疏解前的麦草浆的叩解度为20°SR，通过肉眼可以看到，经过疏解操作的麦草浆掰开后，没有棒状的纤维，这说明通过疏解操作，可以达到纤维束分离的效果，疏解后的麦草浆的叩解度为22°SR，疏解之前的麦草浆的温度为60℃，疏解之后的麦草浆的温度为65℃。将疏解后的麦草浆所得的浓黑液可以用于后序的蒸发作肥料，再将所得到的麦浆用黑液来稀释至浆的浓度至2.5-3.0％，送到跳筛进行粗浆筛选，跳筛损失为0.2％，再将跳筛后得到的麦草浆采用三段真空洗浆机进行洗涤，真空洗涤的浆浓度为2.8％，洗涤后的浆的湿重为1.8g，浆中的残余铵为1.0g/L，洗浆的洗净度为80ppm，从洗浆机中出来的浆浓度为10％，最后将浆料输送到次氯酸单断漂白工艺中进行单段漂白，用泵将漂白后浆料泵入真空洗浆机进行洗涤，最终得到的漂白化学浆的白度为70％，木素脱除率为88％。

实施例3：

棉秆经过碱法进行蒸煮，蒸煮后得到棉秆浆的硬度为20高锰酸钾值相当于卡伯价34，将该棉秆浆通过泵输送到单螺旋挤浆机进行挤浆，挤出的浆的浓度从挤浆前的8％提高到20％，此时浆的PH值为8.5，将得到的浆，加入黑液进行跳筛，跳筛之前调节浆的浓度，将浆的浓度稀释至3.0％，跳筛损失为0.2％，再将跳筛后得到的浆输送到疏解机中进行疏解，同时向疏解设备中加入浓度为38g/L的碱，碱液的重量是绝干浆质量的3％，疏解前的棉秆浆的叩解度为20°SR，通过肉眼可以看到，经过疏解操作的棉秆浆掰开后，没有棒状的纤维，这说明通过疏解操作，可以达到纤维束分离的效果，疏解后的棉秆浆的叩解度为24°SR，疏解之前的棉秆浆的温度为60℃，疏解之后的棉秆浆的温度为70℃。再将疏解后得到的棉秆浆采用压力洗浆机进行洗涤，洗涤的浆浓度为3.0％，洗浆的洗净度为70ppm，从洗浆机中出来的浆浓度为11％，最后将浆料输送到过氧化氢漂白工艺中进行漂白，用泵将漂白后浆料泵入真空洗浆机进行洗涤，得到的漂白化学浆的白度为72％，木素脱除率为84％。

实施例4：

稻草经过碱法进行蒸煮，蒸煮后得到稻草浆的硬度为22高锰酸钾值相当于卡伯价30，将该稻草浆通过泵输送到单螺旋挤浆机进行挤浆，挤出的浆的浓度从挤浆前的10％提高到19％，此时浆的PH值为8.5，将得到的浆，加入黑液调浓至2.5％后进入跳筛，跳筛损失为0.2％，再将跳筛后得到的稻草浆采用水平带真空洗浆机进行洗涤，洗涤的浆浓度为3.2％，洗浆的洗净度为100ppm，从洗浆机中出来的浆浓度为10％，再将洗涤后得到的浆输送到纤维分离机中进行疏解，同时向疏解设备中加入浓度为35g/L的碱，碱液的重量是绝干浆质量的2％，疏解前的稻草浆的叩解度为20°SR，通过肉眼可以看到，经过疏解操作的稻草浆掰开后，没有棒状的纤维，这说明通过疏解操作，可以达到纤维束分离的效果，疏解后的稻草浆的叩解度为28°SR，疏解之前的稻草浆的温度为60℃，疏解之后稻草浆的温度为65℃。最后疏解之后的浆料输送到氧碱漂白工艺中进行漂白，用泵将漂白后浆料泵入用水平带真空洗浆机进行洗涤，得到的漂白化学浆的白度为74％ISO，木素脱除率为86％。

实施例5：

稻草经过亚铵法进行蒸球蒸煮，蒸煮后得到稻草浆的硬度为25高锰酸钾值相当于卡伯价42，蒸煮终点的PH值为8，黑液的残铵控制在9g/L，将蒸球内的浆的浓度控制在10％，接着将蒸煮后的稻草浆通过泵输送到螺旋挤浆机进行排“浓”黑液处理，挤出的浆的浓度从挤浆前的9％提高到21％，所得的浓黑液可以用于后序的蒸发作肥料，此时浆的PH值为8，挤出的黑液浓度为10°Be(20℃)，残铵10g/L，温度75℃，再将挤浆后得到的稻草浆用黑液来稀释至浆的浓度至2.5-3.0％，送到跳筛进行粗浆筛选，跳筛损失为0.2％，又通过高浓度除渣器除去杂质，损失0.1％，再将除渣后得到的稻草浆进入三段真空洗浆机进行洗涤，洗涤的浆浓度为3.0％，洗浆的洗净度为90ppm，从洗浆机中出来的浆浓度为9％，并将从真空洗浆机中排出的浆料输送到CEH三段漂白工艺中进行漂白，在第一段漂白之后将该稻草浆输送到机中进行疏解，疏解前的稻草浆的叩解度为20°SR，通过肉眼可以看到，经过疏解操作的稻草浆掰开后，没有棒状的纤维，这说明通过疏解操作，可以达到纤维束分离的效果，疏解后的稻草浆的叩解度为26°SR，相对于疏解之前的稻草浆，疏解之后的稻草浆的温度升高大约5-10℃。疏解之后的浆料在继续进行漂白，三段漂白完成之后用泵将浆料泵入真空洗浆机进行洗涤，得到的漂白化学浆的白度为78％，木素脱除率为90％。

实施例6：

棉秆经过亚铵法进行蒸煮，蒸煮后得到稻草浆的硬度为27或者28高锰酸钾值相当于卡伯价48-50，调节蒸煮锅中的浆的浓度到9％，将该棉秆浆通过泵输送到单螺旋挤浆机进行挤浆，挤出的浆的浓度从挤浆前的10％提高到18％，此时浆的PH值为8.0，将得到的浆，加入黑液调浓至2.5％后进入跳筛，跳筛损失为0.3％，再将跳筛后得到的浆输送到盘式粉碎机中进行疏解，疏解前的棉秆浆的叩解度为20°SR，通过肉眼可以看到，经过疏解操作的棉秆浆掰开后，没有棒状的纤维，这说明通过疏解操作，可以达到纤维束分离的效果，疏解后的棉秆浆的叩解度为32°SR，疏解之前的棉秆浆的温度为60℃，疏解之后的棉浆的温度为65℃。再将疏解后得到的棉秆浆采用真空洗浆机进行三段洗涤，洗涤的浆浓度为2.8％，洗浆的洗净度为50ppm，从洗浆机中出来的浆浓度为11％，此时浆的湿重为1.7g，温度为70℃，浆在螺旋输送机内加热到90℃并输送到中浓浆料管，先经过调质处理排出浆内的空气使之流态化，后经中浓泵输送到氧脱木素反应塔，在中浓泵和氧脱木素反应塔之间，输送管路中加热高压蒸汽到100度，之后进入氧脱木素塔脱除木素，最后将浆料输入二段真空洗浆机洗涤浆料，得到的漂白化学浆的白度为78％ISO，木素脱除率为95％。

实施例7：

本实施例的在漂白之前工艺步骤以及工艺参数与实例6是相同的，但是本实施的漂白不是在氧脱木素塔中进行的，而是采用现有的生物漂白法进行的，也就是利用微生物或者木素水解酶处理棉秆浆，在微生物的作用过程中，由于产生的氧化酶对解聚木素起到的催化作用，所以可以使得木素进行氧化，微生物的添加量需要根据漂白的浆料的量来决定，微生物漂白后的浆料也是采用实施例6中的二段真空洗涤机进行洗涤，得到的漂白化学浆的白度为68％ISO，木素脱除率为84％。

实施例8：

本实施例的在漂白之前工艺步骤以及工艺参数与实施例4是相同的，但是本实施例中的漂白不是三段漂白，而是采用置换漂白技术，它在漂白段通入ClO₂，提高了浆的洁净度，和白度。在置换漂白之后最后将浆料输入二段真空洗浆机洗涤浆料，得到的漂白化学浆的白度为82％ISO，木素脱除率为98％。

Claims (11)

1.一种用于禾草原料生产漂白化学浆的疏解工艺，其特征在于，包括：

(1)在禾草类原料蒸煮之后和原料浆进行漂白之前的任何一步，对原料浆进行疏解，所述的疏解为对原料浆用高频疏解机、揉搓机、盘式粉碎机、打浆设备中的盘磨疏解机或纤维分离机进行处理，使纤维结构变得疏松；

(2)所述的疏解工艺处理的浆硬度为16-28高锰酸钾值；

(3)所述的漂白化学浆的白度为68-82％ISO。

2.根据权利要求1所述的疏解工艺，其特征在于所述的原料浆的高锰酸钾值为18-27。

3.根据权利要求2所述的疏解工艺，其特征在于所述的原料浆的高锰酸钾值为20-25。

4.根据权利要求1或2所述的疏解工艺，其特征在于所述的漂白化学浆的木素脱除率为84-98％。

5.根据权利要求1或2所述的疏解工艺，其特征在于还向所述的疏解工艺中加入浓度为29-38g/L的碱液，加入的碱液的量为绝干浆质量的1-4％。

6.根据权利要求1或2所述的疏解工艺，其特征在于所述的漂白化学浆是传统的CEH三段漂白化学浆、补充漂白的化学浆、无元素氯漂白系统ECF、全无氯漂白系统TCF浆的漂白化学浆、氧碱漂白的化学浆、臭氧漂白的化学浆、置换漂白的化学浆以及生物漂白的化学浆。

7.根据权利要求1所述的疏解工艺，其特征在于所述的疏解工艺处理的浆是蒸煮之后到漂白之间得到的浆。

8.根据权利要求1所述的疏解工艺，其特征在于所述的疏解工艺处理的浆是三段漂白化学浆中的第一段漂白得到的浆。

9.根据权利要求6所述的疏解工艺，其特征的在于所述的漂白化学浆为三段漂白的化学浆、氧碱漂白的化学浆。

10.根据权利要求1或2所述的疏解工艺，其特征在于疏解后浆的扣解度为22-32°SR。

11.根据权利要求10所述的疏解工艺，其特征在于疏解后浆的叩解度为26-28°SR。