CN100500987C

CN100500987C - 一种棕榈纤维中低压爆破制浆方法

Info

Publication number: CN100500987C
Application number: CNB2005100340911A
Authority: CN
Inventors: 胡健; 曾靖山; 梁云; 郑炽嵩; 黄干强
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2005-04-15
Filing date: 2005-04-15
Publication date: 2009-06-17
Anticipated expiration: 2025-04-15
Also published as: CN1693582A

Abstract

本发明公开了一种棕榈纤维中低压爆破制浆方法，包括原料预处理，即在棕榈纤维原料中加入占原料绝干重量0～10%的碱、占原料绝干重量0～16%的钠—硫化合物、和使得液比为0.5～3的水，混合均匀后放置0～24小时；然后对预处理后的物料进行中低压处理、和喷放。本发明成本低，工艺压力小、温度低，对纤维本身的损伤少；制浆后的废水可作为农作物灌溉用的肥料，污染少；纸浆得率高、白度较高、强度相当于化学浆强度；可用于制造高强纸板、瓦楞纸、书写纸、复印纸等文化用纸。

Description

一种棕榈纤维中低压爆破制浆方法

技术领域

本发明涉及造纸制浆领域，特别涉及一种棕榈纤维中低压爆破制浆方法。

背景技术

全世界纸张和纸浆的消耗量随着经济的发展而迅速增加，但可利用的木材纤维原料越来越少，这一矛盾随着人口的增加以及中国、印度等发展中国家经济稳步发展而变得更加尖锐。造纸工业面临两大任务：一是提高纤维原料的产品转化率；二是发展新的清洁生产技术以利用新的纤维原料资源。

棕榈树作为东南亚特别是马来西亚、印度尼西亚等国家的重要经济作物，其副产品纤维原料的产量非常巨大，主要种类包括：树茎、叶部纤维、果壳纤维、空果纤维束(EFB，empty fruit bunches)等。据不完全统计，马来西亚、印度尼西亚都有超过4000万吨/年的纤维产量。

传统的制浆方法主要有两类：化学法制浆和机械法制浆。但对于棕榈纤维原料而言，这两类制浆方法有如下问题：化学法制浆存在药品消耗多、产品得率低、废水难处理、固定投资大、产品成本高等缺点；机械法制浆存在能耗高、纸浆强度较差、成本也比较高等缺点。

在中国广泛采用的还有爆破制浆法。申请号为02115318.3的中国专利申请“阔叶木中低压爆破法制浆方法”和专利号为02115319.1的中国专利“草类原料中低压爆破制浆方法”分别公开了对阔叶木原料和草类原料采用中低压爆破的制浆方法，这两种方法均包括原料预处理、高温高压处理和喷放等步骤。通过对这两类爆破制浆法的进一步研究，以及特别对于棕榈纤维，发现有如下缺点：(1)上述发明没有控制液比，而液比控制是爆破法制浆质量的关键，液比太大，消耗蒸汽多，特别是爆破瞬间纤维束被水包围，纤维内部结构变化不明显，导致爆破效果较差；液比太小，纤维束容易被高温氧化，导致纸浆发黑发脆；这两种情况都会导致纸浆质量容易波动，并且纸浆强度较低。目前生产普遍采用的液比都比较大。本发明提出较小的并且适用于棕榈纤维的液比。(2)上述发明在处理周期内温度压力都保持一致，如果温度压力过高，纸浆发黑发脆，对处理时间很敏感，产品质量难以控制；如果温度压力偏低，爆破时棕榈纤维解离程度不高，棕榈纤维在输送过程和磨浆的时候很容易堵塞，并且处理时间长，纸浆强度较低。因此本发明特别提出先在较低的温度和压力下处理一定时间，然后快速升温升压之爆破喷放时所需压力，立即喷放或者停留短时间后喷放。(3)对于油棕空果纤维束(EFB)含有较多的油，本发明特别提出用石灰或者石灰和氢氧化钠(或者碳酸钠)的混合物，既可以降低成本又可以加强除油效果。并且可以通过调整药品配方使废水可直接用于灌溉棕榈树或其它农作物，或者加工成动物饲料。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种纸浆质量好、强度高、工艺简单、处理时间短、成本低、环保的棕榈纤维中低压爆破制浆方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：本棕榈纤维中低压爆破制浆方法包括如下步骤：

(1)原料预处理：在棕榈纤维原料中加入占原料绝干重量0～10％的碱、占原料绝干重量0～16％的钠—硫化合物、和使得液比(纤维束中所含水的重量与原料绝干重量之比)为0.5～3的水，混合均匀后放置0～24小时；

(2)中低压处理：将预处理后的物料装入爆破罐中，在140～210℃、0.5mpa～1.9mpa压力下处理1～15分钟；

(3)喷放：将原料瞬间爆破喷放至接收容器。

所述原料预处理的液比优选1～2。液比太大，消耗蒸汽多，升温时间长，产生大量的冷凝水，在爆破时纤维束被水包围，使纤维内部高压缓慢卸压，导致纤维内部微观结构在爆破时变化不明显，爆破效果较差；液比太小，纤维直接暴露在高温高压环境中，高温氧化，导致纸浆发黑发脆；这两种情况都会导致纸浆质量容易波动，并且纸浆强度较低。对于棕榈纤维原料而言，本发明提供的液比范围在生产过程中易于实现，并且在该范围内纸浆质量较好，使爆破对时间温度压力的敏感性降低，提高生产的稳定性。

所述原料预处理中，先将棕榈纤维原料的纤维束分离出来再进行混合。因为大部分棕榈纤维是以丝状的纤维束形式存在植物中，并被薄壁细胞等包围；首先将纤维束从棕榈纤维原料中分离出来，可减少纸浆的杂质、提高纸浆的强度、同时提高纸浆的抄造性能。

所述碱是氢氧化钠、碳酸钠、石灰中的一种或一种以上混合物；优选石灰、石灰与氢氧化纳和/或碳酸钠的混合物。采用石灰对原料预处理，一方面，由于大部分棕榈纤维原料中含有较多的油，采用石灰可以加强除油效果，除去棕榈纤维原料中的微量油和其它非纤维杂质；另一方面，制浆后的废水可以直接作为棕榈树或其它农作物的肥料、或经干燥后作为肥料，该肥料可长期用于灌溉施肥而不会导致土壤板结，还可加工成动物饲料；此外，可显著降低成本。

所述钠-硫化合物是硫代硫酸钠、连二硫酸盐、多硫化物、亚硫酸钠、硫化钠中的一种或一种以上混合物。

所述中低压处理中，优选程序升温升压或者分段升温升压，即先在较低的温度和压力下将物理处理一段时间；然后快速升温升压至爆破喷放时所需温度和压力；再立即喷放或者停留短时间后喷放。因为传统的升温升压程序有如下缺点：温度压力过高，纸浆发黑发脆，对处理时间很敏感，产品质量难以控制；温度压力偏低，爆破时棕榈纤维解离程度不高，棕榈纤维在输送过程和磨浆的时候很容易堵塞，并且处理时间长，纸浆强度较低。采用程序升温升压或者分段升温升压，可以更好的保护棕榈纤维原料中的纤维束不被高温氧化降解。

本发明可根据最后浆料要求选择磨浆工艺，可以单段也可多段磨浆。

采用本发明，可使爆破后部分原料纤维胞间层部分分裂，P层和S1层之间的结合、S1和S2层之间的结合部分被破坏；而原料表观并没有完全分离成纤维。这样可减少爆破过程对纤维素的破坏、减少木素和半纤维素的溶出。同时由于在爆破过程中已有相当部分纤维P层和S₁层之间的结合、或者S₁和S₂层的结合减弱，既提高浆料的得率又容易打浆；因为已经暴露出一部分S₂层并且在后续磨浆工段比较容易暴露出S₂层，纤维之间有类似于化学浆的结合力，很大程度上克服了纤维之间结合和得率之间的矛盾。因此，采用本发明制得的低浆既有化学浆的强度、又有近似于化学机械浆的得率，而且有较高的白度。

本发明与现有技术相比具有如下优点和效果：

(1)本发明采用较小范围的液比，即保证了爆破时棕榈纤维的微观结构发生显著变化，又使得爆破过程容易控制，纸浆得率高、白度较高、强度相当于化学浆强度；可用于制造高强纸板、瓦楞纸、书写纸、复印纸等文化用纸。

(2)本发明所采用的原料为东南亚大量未被利用的棕榈纤维或棕榈纤维废料，原料来源广泛，成本低；

(3)本发明工艺压力小、温度低，对纤维本身的损伤少；

(4)制浆后的废水可作为农作物灌溉用的肥料和动物饲料，污染少；

(5)工艺设备简单，磨浆能耗低，易实现产业化。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

采用的原料为从榨油厂得到的油棕空果纤维(EFB)：

(1)原料预处理：先将油棕空果纤维疏解并干燥，然后在原料中加入相当于原料绝干重量5％的氢氧化钙、1％的氢氧化钠、和使得液比为2的水，混合均匀后放置4小时；

(2)中低压处理：将预处理后的物料装入爆破罐中，在200℃、1.8mpa压力下处理4分钟；

(3)喷放：将原料瞬间爆破喷放至接收容器；

(4)2段磨浆；并打浆至40°SR。

得到纸浆性能如下：裂断长4.7KM，得率78％，白度21％ISO。废水PH值为6.6，可直接用于浇灌农作物。

实施例2

采用的原料为新鲜的棕榈叶：

(1)原料预处理：先将棕榈叶粉碎、筛选出纤维并干燥，然后在原料中加入占原料绝干重量2％的氢氧化钠、8％的亚硫酸钠和使得液比为1的水，混合均匀后放置2小时；

(2)中低压处理：将预处理后的物料装入爆破罐中，在185℃、1.1mpa压力下处理4分钟；

(3)喷放：迅速升温升压至200℃、1.8mpa，并保持5秒钟，然后将原料瞬间爆破喷放至接收容器；

(4)2段磨浆；并打浆至45°SR。

得到纸浆性能如下：裂断长5.4KM，得率80％，白度23％ISO。废水PH值为6.5，干燥后可用作动物饲料或者肥料。

Claims

1、一种棕榈纤维中低压爆破制浆方法，其特征在于包括下述步骤：

(1)原料预处理：在棕榈纤维原料中加入占原料绝干重量2～10％的碱、占原料绝干重量8～16％的钠-硫化合物、和使得液比为0.5～3的水，混合均匀后放置0～24小时；所述液比为纤维束中所含水的重量与原料绝干重量之比；

(3)喷放：将原料瞬间爆破喷放至接收容器。

2、根据权利要求1所述的棕榈纤维中低压爆破制浆方法，其特征在于：还包括后续的磨浆步骤。

3、根据权利要求1或2所述的棕榈纤维中低压爆破制浆方法，其特征在于：所述原料预处理的液比为1～2。

4、根据权利要求1或2所述的棕榈纤维中低压爆破制浆方法，其特征在于：所述原料预处理中，先将棕榈纤维原料的纤维束分离出来再进行混合。

5、根据权利要求1或2所述的棕榈纤维中低压爆破制浆方法，其特征在于：所述碱是氢氧化钠、碳酸钠、石灰中的一种或一种以上混合物。

6、根据权利要求5所述的棕榈纤维中低压爆破制浆方法，其特征在于：所述碱是石灰、石灰与氢氧化纳的混合物、石灰与碳酸钠的混合物或石灰与氢氧化纳及碳酸钠三者的混合物。

7、根据权利要求1或2所述的棕榈纤维中低压爆破制浆方法，其特征在于：所述钠-硫化合物是硫代硫酸钠、连二硫酸盐、多硫化物、亚硫酸钠、硫化钠中的一种或一种以上混合物。

8、根据权利要求1或2所述的棕榈纤维中低压爆破制浆方法，其特征在于：所述中低压处理中，采用程序升温升压或者分段升温升压，即先在较低的温度和压力下将物理处理一段时间；然后快速升温升压至爆破喷放时所需温度和压力；再立即喷放或者停留短时间后喷放。