CN101144252A - 草木混合蒸煮生产化学浆的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种草木混合蒸煮生产化学浆的方法。是采用以下步骤：木片经50－100℃的热水或蒸煮液浸渍20－60分钟，再经挤压处理后，得处理木片；处理木片与草混合后的混合料，加入蒸煮液输送到蒸煮器中，进行蒸煮，制取化学浆；所述的木片占混合料的重量百分比为50－60％，所述的蒸煮条件为：蒸煮液用碱量(Na2O计)wt13－15％，液比1∶4，蒽醌用量wt 0.05％，保温时间40－100min，温度140－165℃。通过本发明的方法，实现了木片和草混合制浆的目的，简化了生产流程，降低了生产成本。草木混合蒸煮具有降低蒸煮时间和筛渣率，提高蒸煮的均一性，改善黑液提取和碱回收工段运行等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种生产化学浆的方法，特别涉及一种草木混合蒸煮生产化学浆的方法。
背景技术
草类纤维原料质地柔软、疏松，容易加工，制浆设备简单、投资少、上马快，因此在我国草浆造纸比较普遍。但草类原料生长分散，收集困难，运输和贮存不便，限制了企业的生产规模。此外草类原料纤维短，杂细胞多，纸浆强度低，大量地使用草类原料，使我国纸和纸板的质量和品种受到限制。另外，麦草硅含量大，这造成麦草浆碱回收困难，污水处理难度大等问题。
木材纤维原料用于造纸具有以下优点：一是木材单位面积储量大，纤维质量好，体积密集，便于运输、保存；二是木材制浆废液处理技术成熟可靠，黑液提取率与碱回收率高，水污染问题容易解决；三是可大面积营造人工速生丰产林、造纸定向专用林，有利于企业发展与生态平衡，改善环境；四是木材制浆造纸，企业规模较大，适合采用先进工艺与大型高效设备，有利于工人劳动保护与企业劳动生产率的提高。根据造纸工业发达国家的发展经验，发展速生丰产林是解决木材原料短缺最有效的途径之一。
大批量采用木材制浆造纸不是短期内就能实现的。目前，山东、河南等省的一些草浆造纸企业，因缺乏木材资源，制备的木浆产量小，不可能建设标准化的生产线，往往都在现有草浆生产线上进行生产。
草类原料结构疏松，木素含量低、分子量低且分散度大，易于蒸煮，与木材原料的蒸煮工艺条件相差较大。研究用浸渍+挤压处理后的木片与麦草混合蒸煮的性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种草木混合蒸煮生产化学浆的方法，以缩小草类和木材纤维在碱法制浆上存在的差异，期望改善其制浆质量和产量，达到混合制浆的目的，同时还可以改善黑液提取和碱回收工段的运行。
本发明是通过以下措施来实现的：
本发明的草木混合蒸煮生产化学浆的方法，其特征是采用以下步骤：
(1)木片经50-100℃的热水或蒸煮液浸渍20-60分钟，再经挤压处理后，得处理木片；
(2)处理木片与草混合后的混合料，加入蒸煮液输送到蒸煮器中，进行蒸煮，制取化学浆；所述的木片占混合料的重量百分比为50-60％，所述的蒸煮条件为：蒸煮液用碱量(Na2O计)wt13-15％，液比1∶4，蒽醌用量wt0.05％，保温时间40-100min，温度140-165℃。
通过本发明的方法，实现了木片和草混合制浆的目的，简化了生产流程，降低了生产成本。草木混合蒸煮具有降低蒸煮时间和筛渣率，提高蒸煮的均一性，改善黑液提取和碱回收工段运行等优点。
具体实施方式
1原料与方法
1.1实验原料
三倍体毛白杨取自山东太阳纸业集团速生林基地，树龄3年，原木经人工剥皮后，截成小段，手工削片，削片规格为25×20×3～5mm(长×宽×厚)，贮存备用。其化学成分组成见表1。(重量百分比，下同)。
表1三倍体毛白杨化学成分组成
| 灰分 | 纤维素 | 聚戊糖 | 酸不溶木素 | 酸溶木素 | 1％NaOH抽出物 | 苯醇抽出物 |
| 0.55 | 51.57 | 21.69 | 18.29 | 2.42 | 18.69 | 3.37 |
麦草取自山东泰山纸业集团，手工剪断，剪短至25～30mm，除去穗皮，其化学成分组成见表2。
表2麦草化学成分组成
| 灰分 | 纤维素 | 聚戊糖 | 酸不溶木素 | 酸溶木素 | 1％NaOH抽出物 | 苯醇抽出物 |
| 8.28 | 68.39 | 24.03 | 18.13 | 2.65 | 42.55 | 4.36 |
2结果与讨论
2.1木片热水预浸一挤压预处理混合蒸煮性能
考虑到木材和草类碱法蒸煮脱木质素阶段的不同，采用经过80℃热水浸渍和螺旋挤压预处理后的三倍体毛白杨木片和麦草进行混合蒸煮，以缩小草类和木材纤维在碱法制浆上存在的差异，期望改善其制浆质量，达到混合制浆的目的。
蒸煮用速生杨木片和麦草均经过水分平衡。草木混合蒸煮试验方案为：木片配比为30％、40％、50％和60％，蒽醌用量0.05％，最高温度165℃，保温时间60min，液比1∶4，用碱量(Na2O计)分别为12％、14％和16％，蒸煮前木片先用热水预浸30min，并经挤压处理，然后与麦草混合进行蒸煮。
不同用碱量下木片经预处理的草木混合制浆性能见表3～表5。
表3数据表明，用碱量12％时，混合浆得率较低，这是因为木片成浆率偏低。在试验过程中还发现，在用碱量12％时，麦草成浆较好，木材成浆较差，而且粗渣主要由木丝团构成，木片的粗渣率较高，这说明12％用碱量尚不能满足木片蒸煮的要求。
表3用碱量12％混合制浆性能
| 木片配比/％麦草配比/％ | 3070 | 4060 | 5050 | 6040 |
| 细浆得率/％粗渣率/％卡伯值 | 35.1714.1221.35 | 35.3215.4923.24 | 36.1213.5421.93 | 33.6616.2324.19 |
从表4可知，用碱量14％时，草木混合浆得率有明显提高，在木片配比为50％时，细浆得率达最高值，这说明此配比下蒸煮药液浸透均匀，木片成浆率提高。在木片配比为50％～60％时混合制浆效果较好，纸浆卡伯值较低，而且草木混合制浆得率高于麦草单独制浆。
表4用碱量14％混合制浆性能
| 木片配比/％麦草配比/％ | 3070 | 4060 | 5050 | 6040 |
| 细浆得率/％粗渣率/％卡伯值 | 40.212.3919.98 | 41.842.8720.18 | 47.470.5617.90 | 45.111.8918.31 |
由表5数据看出，用碱量16％时，草木混合制浆效果较好，粗渣很少，且草木混合浆得率随木片配比的增加而提高幅度较大，这是木片成浆率提高明显所致。在木片配比为50％～60％时混合制浆效果较好，纸浆卡伯值较低。草木混合制浆得率接近于全木浆，高于全麦草制浆。
表5用碱量16％混合制浆性能
| 木片配比/％麦草配比/％ | 3070 | 4060 | 5050 | 6040 |
| 细浆得率/％粗渣率/％卡伯值 | 38.212.1619.24 | 41.852.5919.74 | 46.610.6617.68 | 44.821.4918.32 |
总之，表3～表5数据表明，木片经预处理的草木混合制浆是可行的，当然蒸煮条件既要兼顾草片，又要兼顾木片。当用碱量为16％，对麦草浆得率和强度的影响较大，因此，草木混合制浆较适宜的用碱量为14％，较适宜的木片配比为50％，此条件下混合浆卡伯值较低。在该条件下，麦草已完全达到纤维分离点，甚至出现一定量的过煮，木质素的脱除率较高。对于木材，虽然到达纤维分离点，但蒸煮条件相对较缓和，致使存在少量浆渣，但这些浆渣完全可以回用。
2.2木片碱预浸一挤压预处理混合蒸煮性能
本部分探讨采用碱浸渍+挤压预处理木片的草木混合蒸煮性能。预处理流程为14％用碱量(Na2O计)、95℃下处理30min，浸渍得率为91.8％，浸渍后经挤压机挤压处理后备用。
2.2.1不同草木比例、用碱量的蒸煮性能
表6所示，13％的用碱量可满足草木混合蒸煮的成浆硬度要求。提高麦草比例可提高成浆的粘度，但由黑液碱浓和打浆度可以看出，成浆的滤水性能降低，蒸煮的碱耗有所提高，但对成浆的硬度影响较小。
表6 草木混合NaOH-AQ法蒸煮条件及结果
| 草：木 | 30∶70 | 50∶50 | ||
| 用碱量(Na2O计)/％制浆得率/％打浆度/0SR黑液碱浓/g/L卡伯值粘度/mL/g | 1347.9716.510.6417.68752.6 | 1546.3414.1813.96700.1 | 1345.5319.09.1 517.00792.2 | 1545.3012.6114.38739.7 |
注：其它蒸煮条件为升温时间60min，保温时间60min，最高温度165℃，液比1∶4，AQ用量0.05％。
2.2.2相同用碱量下不同草木比例蒸煮性能
表7所示，在相同的蒸煮条件下，草木混合蒸煮的硬度比草木单独蒸煮稍高，得率、打浆度、粘度等介于二者之间。
表7 草木混合NaOH-AQ法蒸煮条件及结果
| 草∶木 | 0∶100 | 50∶50 | 100∶0 | 50∶50 |
| 用碱量(Na2O计)制浆得率(粗浆)％打浆度/oSR成浆SiO2含量/％黑液碱浓g/L卡伯值粘度mL/g | 1350.4415.511.9216.91648.5 | 1346.9618.01.236.1720.14863.0 | 1343.5024.42.084.0114.391030.8 | 1247.016.7825.60897.2 |
注：其它蒸煮条件为升温时间60min，保温时间60min，最高温度165℃，液比1∶4，AQ0.05％。
对混合蒸煮对黑液除硅效果的初步分析。草木混合蒸煮的硅来自于草类原料，本次试验的结果表明，100g麦草成浆后SiO2含量为100×43.50％×2.08％＝0.9048g,100g麦草+100g杨木混合蒸煮成浆的SiO2含量为200×46.96％×1.23％＝1.1552g，即草木混合蒸煮，浆料可以吸附更多SiO2，含量高约27.7％。降低黑液中SiO2含量有利于黑液提取和碱回收工段的运行。
2.2.3同一蒸煮工艺条件下草、木及混合蒸煮
本部分采用80目铜网将草木分隔开混合蒸煮，探讨混合蒸煮的成浆性能。从混合蒸煮的结果看，木浆和草浆的卡伯值满足蒸煮的要求；与单独蒸煮的结果相比，木浆的卡伯值和粘度较高，草浆的粘度和卡伯值稍低，但差别很小。混合蒸煮改变了碱液的分配，改善了成浆的性能
表8 草木混合NaOH-AQ法蒸煮条件及结果
| 原料 | 杨木 | 草木混合 | 麦草 | |
| 杨木 | 麦草 | |||
| 制浆得率(粗浆)％卡伯值粘度/mL/g | 47.8413.17533 | 54.4725.16642 | 40.5015.81800 | 43.1715.47819 |
注：蒸煮条件为用碱量13％，升温时间60min，保温时间60min，最高温度165℃，液比1∶4，AQ用量0.05％。
2.3草木混合蒸煮的优点
草木混合蒸煮可降低蒸煮时间和筛渣率，提高蒸煮的均一性，改善黑液提取和碱回收工段的运行等优点。
3结论
3.1木片经热水预浸一挤压预处理的草木混合制浆是可行的，当然蒸煮条件既要兼顾草片，又要兼顾木片。草木混合制浆较适宜的用碱量为13-15％，较适宜的木片配比为50-60％，此条件下混合浆卡伯值较低。在该条件下，麦草已完全达到纤维分离点，甚至出现一定量的过煮，木质素的脱除率较高。对于木材，虽然到达纤维分离点，但蒸煮条件相对较缓和，致使存在少量浆渣，但这些浆渣完全可以回用。
3.2采用碱浸渍+挤压预处理木片也可以实现草木混合蒸煮，草木混合蒸煮可降低蒸煮时间和筛渣率，提高蒸煮的均一性，还可以改善黑液提取和碱回收工段操作等优点。
Claims (1)
1.一种草木混合蒸煮生产化学浆的方法，其特征是采用以下步骤：
(1)木片经50-100℃的热水或蒸煮液浸渍20-60分钟，再经挤压处理后，获取处理木片；
(2)处理木片与草混合后的混合料，加入蒸煮液输送到蒸煮器中，进行蒸煮，制取化学浆；所述的木片占混合料的重量百分比为50-60％，所述的蒸煮条件为：蒸煮液用碱量(Na2O计)wt13-15％，液比1∶4，蒽醌用量wt0.05％，保温时间40-100min，温度140-165℃。
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| CN102517948A (zh) * | 2011-12-29 | 2012-06-27 | 永州湘江纸业有限责任公司 | 多种纤维原料混合蒸煮制浆的方法 |
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