CN101092798A - 一种生产造纸纤维原料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种生产造纸纤维原料,尤其是生产造纸竹纤维原料的方法。本发明主要采用低化学润胀、生物降解、物理破解三者相结合的办法,将生物质切碎筛选,进行低化学润胀,加菌浸泡,进行机械破解后,再干蒸,又机械破解,制成造纸纤维原料。本发明符合环保要求的,无污染排放,且节约水资源,不会造成水污染,有利于环境保护,并能节能降耗。另外,对于机械设备的要求并不是很高,能适应中小企业发展。
Description
技术领域
本发明涉及一种生产造纸纤维原料,尤其是生产造纸竹纤维原料的方法。
背景技术
过去,造纸制浆法通常以碱法或亚硫酸盐法等化学制浆法为主,但这种单纯的化学制浆法,在制作初期要投放大量的化学物,还需消耗大量水资源,并造成大量污水排放,已不能适应现代环保要求,现已基本淘汰。目前,一般采用两种方法,一种是生物降解与物理破解相结合的生态方法,其工艺方法包括切碎筛选、机械破解、膨化、浸菌种、再膨化、磨浆等,这种方法比较适应密度不高的生物质纤维,如木材、草类等,且要通过膨化,能源消耗大,成本较高,同时制成的浆硬度大,需要较长的生物降解时间;而对于竹子,由于其纤维形态密度大,纵向和横向的硬度很高,有韧性,纤维结构相当牢固,利用单纯的生态方法,制作造纸竹浆,需要很长的生物降解时间,限制了产量,对基础设施有较高要求,因此,采用生态制浆法存在着许多弊端。另一种是采用半化学与物理破解相结合的方法,其主要在化学制浆法的基础上,通过加入相对中等偏高含量的化学物,并在高强度的机械撕解下进行制浆,这种方法对机械的要求相当高,同时还存在一定程度的环境污染问题。而竹子具有生长周期短,可再生性等优点,其纤维长度介于阔叶木和针叶木之间,是制浆造纸的优质原料,如能充分利用,将解决造纸用木材短缺的问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述缺陷,提供一种符合环保要求的,无污染排放的,生产造纸纤维原料,尤其是生产造纸竹纤维原料的方法。
本发明采取的技术方案是:主要采用低化学润胀、生物降解、物理破解三者相结合的方法,其特征在于将生物质切碎筛选,进行低化学润胀,加菌浸泡,进行机械破解后,再干蒸,又机械破解,制成造纸纤维原料。
采用本发明制作的造纸纤维原料,由于只进行低化学润胀,其产生的化学反应物,经实践检验,一部分在液体过滤过程中沉积固化下来,并通过生物真菌自然降解作用,使之自然中和,形成含有有机肥的原料,同时,过滤后的液体无需排放,在生物真菌的作用下,其本质已基本中性,又可重新利用;另一部分,在干蒸高温杀菌过程中沉积固化下来,这些少量的沉积固化物因含有大量的燃料成分,还可用于低温加热、干蒸高温,节省能源,并在燃烧自然处理后回收利用;同时,在干蒸过程中,产生新的蒸馏清水,进一步提供生产用水,重新循环利用,因此可以节约水资源,不会造成水污染,有利于环境保护。另外,如采用竹子生产,可包括竹杆、竹梢、竹枝、竹制品加工下角料等,可以提高竹材的利用率。
具体实施例
例如,采用低碱化学润胀、生物降解、物理破解三者相结合的方法,制作造纸竹纤维原料,其过程如下:
首先,将竹材(包括竹杆、竹梢、竹枝、竹制品加工下角料等)切碎成呈条丝或块状的竹料,长度规格一般保持在0.5-25cm之间,最好为3-10cm,进行筛选,去除粉末颗粒,然后,准备好蓄水池,在该池中加入不高于6%含量的低碱类化学物,如CaO、NaOH、硫化钠等,保持常温,将竹料在该池中进行低化学润胀30-60小时;或加温,温度一般保持在35℃-60℃,将竹料在该池中进行低化学润胀20-40小时。之后,沥干竹料,并将该池中的液体与加过真菌的液体混合后,逐渐过滤,使之进行生物自然降解。过滤后的液体,因采用低含量的化学物,可生物降解后,回用到下次,重复使用。此时,竹料的含水量为50%-60%,其PH值在9-11之间。
其次,在另一蓄水池中,加入一定量的真菌,如黄孢原毛平革菌等,并将经低碱化学润胀,沥干后的上述竹料置入该池中,进行浸泡,一般时间为30-60小时,保持常温,使真菌大量繁殖,进行生物降解,然后过滤液体,重新沥干竹料。此时,竹料的含水量在60%-70%之间,PH值在7-9之间。另外,过滤后的一部分液体可与上一过程的蓄水池中液体相混合后,过滤的沉积物中含有大量的真菌,可与第一次过滤的沉积物混合一段时间,进行沉积物自然生化,形成有机肥原料。
第三,将经过加菌浸泡、沥干后的竹料进行机械破解,使之呈丝状粗纤维,之后,进行干蒸,先低温,温度保持在35℃-65℃,时间一般以10-30小时为宜,以进一步加快生物降解;或保持常温,时间一般在30-60小时,以便生物充分降解。然后,将温度提高到65℃-120℃,一般保持80℃-100℃之间为宜,进行高温杀菌,当然,也可以采用更高的温度进行。在上述干蒸过程中,即采用经过过滤的液体进行加热,通过蒸汽、蒸馏水对丝状粗纤维竹料一边进行汽洗(如同蒸汽浴),一边加快生物降解,一边进行杀菌,同时,由于水份蒸发,将液体中残存的生化物固化下来。干蒸后形成新的蒸馏清水,重新进行利用,使生产用水循环使用,因此可节约水资源,不会造成水污染,有利于环境保护。此时,竹料的含水量在60%-70%之间,PH值已基本低于7或保持在7左右。另外,残存的生化物进行固化后,因含有大量的燃料成分,可用于干蒸加热,节约能源。
第四,将经过干蒸后的丝状粗纤维竹料加入少量清水,使之含水量保持在70%以上,再次进行机械破解后挤干,使之呈丝状细纤维,含水量保持在55%-65%之间,即制成造纸竹纤维原料。挤出的液体也可用于回用。
很显然,如果以木材类或草类等生物质为原材料,重复上述过程,同样能实现本发明。
另外,在上述过程中,如采用低酸化学润胀,加入不高于6%含量的低酸类化学物,如亚硫酸铵、亚硫酸钠、亚硫酸钙等,同样能实现本发明。
Claims (7)
1、一种生产造纸纤维原料的方法,主要采用低化学润胀、生物降解、物理破解三者相结合的办法,其特征在于将生物质切碎筛选,进行低化学润胀,加菌浸泡,进行机械破解后,再干蒸,又机械破解,制成造纸纤维原料。
2、根据权利要求1所述的一种生产造纸纤维原料的方法,其特征在于进行低化学润胀时,加入低碱或低酸类化学品的含量不高于6%。
3、根据权利要求1所述的一种生产造纸纤维原料的方法,其特征在于干蒸过程是,先低温加热或保持常温,然后进行高温杀菌;
4、根据权利要求1所述的一种生产造纸纤维原料的方法,其特征在于将生物质切碎筛选时,切碎成呈条丝或块状的竹料,长度规格一般保持在0.5-25cm之间,最好为3-10cm,进行筛选,去除粉末颗粒。
5、根据权利要求1所述的一种生产造纸纤维原料的方法,其特征在于加菌浸泡时,保持常温,一般时间为30-60小时。
6、根据权利要求2所述的一种生产造纸纤维原料的方法,其特征在于保持常温,将切碎筛选后的生物质材料,进行低化学润胀30-60小时;或加低温,温度一般保持在35℃-60℃,将竹料在该池中进行低化学润胀20-40小时。
7、根据权利要求3所述的一种生产造纸纤维原料的方法,其特征在于低温的温度保持在温度保持在35℃-65℃,时间一般以10-30小时为宜;常温下,时间一般在30-60小时为宜;高温的温度为65℃-120℃,一般保持80℃-100℃之间为宜。
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