CN101451313B - 一种以禾草类植物为原料制备漂白化学浆的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种以禾草类植物为原料制备漂白化学浆的方法。所述的方法包括以下步骤：(1)将备料后的禾草类原料进行蒸煮得到硬度为高锰酸钾值12-15的浆；(2)将蒸煮后的浆料进行挤浆，洗涤，然后进行疏解处理；(3)将经过疏解处理所得的浆料进行氧脱木素处理和漂白处理，得到所述的漂白化学浆。所述的漂白化学浆可作为制备生产高质量文化用纸的浆料。而且，原料十分丰富，价格低。本发明的制备方法中，通过蒸煮与挤浆、洗浆、氧脱木素和氯化及碱处理的结合，不需要进行次氯酸盐漂白即可使浆料达到所需的白度，次氯酸盐漂白带来的一系列环境问题。
Description
本申请是申请号为200710300209.X、申请日为2007年12月5日、发明创造名称为“一种禾草类原料制备的浆和黑液、其制备方法及其应用”的申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种制备漂白化学浆的方法，更具体地说，本发明是一种以禾草类植物为原料制备漂白化学浆的方法。
背景技术
用植物纤维生产纸浆的方法有：化学法、机械法、化学机械法。在化学法中又分石灰法、烧碱法、蒽醌-烧碱法、硫酸盐法。
纸张的主要成分是纤维素和半纤维素，作为造纸原料的植物纤维有木材纤维和非木材纤维两种，它们的主要成分是纤维素、半纤维素和木素。制浆就是一个尽量出去木素，保留纤维素和半纤维素的过程，木材纤维是优质的造纸原料，在造纸工业中占有很大的优势。随着工业的迅速发展，木材供需发生矛盾，森林资源的日益缺乏与造纸工业及其它工业发展的需求之间的矛盾日益显著，因此，寻求非木材纤维造纸原料资源是一个现实又急待解决的问题。
草类制浆技术是一个系统工程，要根据禾草纤维原料的生物结构的不均一性和化学组成的特殊性对制浆的全过程进行研究，禾草类纤维制浆具有以下特点：1.重备料，除硅，除杂细胞，提高纸浆质量，滤水性，减少黑液的回收；2.禾草纤维脱木素的特性。由于禾草纤维中有较多的碱易溶木素，使其制浆难度降低，但同时它又要求有较高的脱木素率才能使纤维解离，因此它的制浆方法应与木材有很大的不同。3.由于原料中硅含量高，碳水化合物含量高，造成其黑液粘度高，回收难度大。4.禾草类现为中含有大量杂细胞，对造纸形成一系列危害。5.草浆的漂白性能较木材好，易采用短流程，无氯漂白达到高白度。
稻麦草是造纸的廉价非木材纤维原料。由于纤维长度比大，纤维间接触较多，有利于相互交织结合，可以增加纸张的匀度平滑度和透明度。我国有十分丰富和廉价的稻草资源，未能充分合理利用。据统计，我国年产稻草1.78亿吨，麦草0.87亿吨，但现在造纸每年耗用稻麦草量不足500万吨，漂白稻草浆可以抄成一般文化纸，与木浆搭配使用可抄较高质量的印刷、书写纸张。
有不少技术人员致力于这方面的研究，比如：
黑龙江造纸2003年第4期发表了题为“稻草亚铵法优化蒸煮工艺条件”的文章，该文章公开了稻草亚铵法蒸煮的优化条件，但是该蒸煮的方法中蒸煮时间长，亚硫酸铵的用量较大，使得消耗的能源比较大，成本也比较大，所制备的纸浆的质量不高。
黑龙江造纸2003年第4期发表了题为“麦草亚铵法制浆造纸的特点和应用”的文章，该文章公开了针对麦草这种特殊的植物纤维原料亚铵法制纸浆的方法，该方法的硬度低，保温的时间长，保温的温度较高，且黑液中残余亚硫酸铵的浓度比较高，同样存在消耗能源比较大，纸浆的质量不高的问题。
林产化学与工业1981年第4期发表了题为“马尾松亚铵法制浆”的文章，该文章公开的是以马尾松为原料亚硫酸铵法蒸煮法所制备的浆，该方法中亚铵的用量为20-25％，蒸煮的温度达到了163-165℃，保温时间5-6小时。该方法是以树木为原料，在森林资源缺乏的今天，以树木为原料造纸的问题越来越突出。
化工时刊2002年第2期发表了题为“稻草低压低温制浆研究”的文章，该文章以稻草为原料，经过预浸渍、蒸煮、洗筛、漂白的步骤得到了漂白浆，该方法的保温时间长达3.5个小时，需要消耗大量能源。
禾草类植物纤维纤维原料属于非木材纤维原料，包括稻草、麦草、芦苇、甘蔗渣、高粱秆、玉米秆、棉秆等。我国的森林资源缺乏，用于造纸的主要原料是草类原料。一般而言，作为造纸原料，木材原料优于草类原料，木材原料中针叶木又优于阔叶木。在我国森林资源日益缺乏的严重形势下，如何利用草类原料制备高质量的纸浆是现在急需解决的问题。
发明内容
本发明的另一目的在于提供一种以禾草类植物为原料的漂白化学浆的制备方法。所述的方法通过氧脱木素与一般的漂白方法配合，生产出的漂白化学浆木素脱除率高，强度高。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种以禾草类植物为原料制备漂白化学浆的方法，所述的方法包括以下步骤：
(1)将备料后的禾草类原料进行蒸煮得到硬度为高锰酸钾值12-15的浆；
(2)将蒸煮后的浆料进行挤浆，洗涤，然后进行疏解处理；
(3)将经过疏解处理所得的浆料进行氧脱木素处理和漂白处理，得到所述的漂白化学浆。
本发明所述的禾草类植物为稻草、麦草、棉杆、甘蔗渣、或芦苇中的一种或几种的组合。
本发明所述的备料为：
(1)将禾草类原料在摩擦力、冲击力以及碾压力的作用下进行切断搓揉处理，得到切断搓揉后的原料长度为20-80mm；
(2)将切断搓揉后的原料进行除尘处理；
(3)将经过除尘处理的原料进行筛选处理。
本发明所述禾草类原料进行切断搓揉处理的过程在锤式破碎机中进行；所述的锤式破碎机优选为现有技术中选矿或者树皮粉碎用的锤式破碎机。
本发明所述的蒸煮为亚硫酸铵法蒸煮、蒽醌-烧碱法蒸煮或硫酸盐法蒸煮中的一种；
所述的亚硫酸铵法蒸煮为：
(1)在禾草类植物原料中加入蒸煮药剂，其中亚硫酸铵的用量为对绝干原料量14-20％，液比为1∶2-4；
(2)通入蒸汽进行加热，加热升温至温度为120-140℃时保温60-120分钟，进行小放汽，继续加热升温至160-170℃，保温90-150分钟；
所述的蒽醌-烧碱法蒸煮为：
(1)在禾草类植物原料中加入蒸煮药剂，其中用碱量为以氢氧化钠计对绝干原料量13-16％，液比为1∶2-4，蒽醌加入量为绝干原料量的0.5-0.8％；
(2)通入蒸汽进行加热，加热升温至温度为120-140℃时保温60-120分钟，进行小放汽，继续加热升温至160-170℃，保温90-150分钟；
所述的硫酸盐法蒸煮为：
(1)在禾草类植物原料中加入蒸煮药剂，其中用碱量为以氢氧化钠计对绝干原料量12-15％，液比为1∶2-4，硫化度为5-8％；
(2)通入蒸汽进行加热，加热升温至温度为120-140℃时保温60-120分钟，进行小放汽，继续加热升温至160-170℃，保温90-150分钟。
本发明所述的挤浆为将所述高硬度浆调节浓度至8-15％后从挤浆机的入口进入，在挤压力的作用下进行挤浆，挤出黑液之后，浓度为20-35％的浆从挤浆机的出口排出；所述的挤浆机为现有技术中提取黑液用的变径单螺旋挤浆机或者双辊挤浆机。
本发明所述的洗浆为利用常温的清水或者浓度为3-6.2°Be′并且pH8-8.3的黑液为洗涤液在三段真空洗浆机中进行洗涤。
本发明所述的疏解为将洗浆后的浆料利用疏解机进行疏解，使纤维结构变得疏松；所述的疏解机为高频疏解机、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中的一种。
本发明所述的氧脱木素处理为：在氧脱木素反应塔中进行；所述的经疏解处理的浆料在该反应塔进口处的温度为95-100℃，压力为0.9-1.2MPa，出口处的温度为100-105℃，压力为0.2-0.6MPa；用碱量为以氢氧化钠计对绝干浆量的2-4％，氧气的加入量为每吨浆20-40kg；所述浆料在该反应塔内的反应时间为60一90分钟。
本发明所述的漂白处理包括氯化、碱处理；所述的氯化为：在用氯量为绝干浆的2.5-3％，浆的浓度为3-3.5％，温度为50-55℃的条件下处理45-60分钟；所述的碱处理为：在用碱量为以氢氧化钠计对绝干浆量2-4％，浆的浓度为10-12％，温度为50-55℃的条件下处理100-150分钟。
本发明中所述的漂白化学浆是指白度为68-82％ISO，木素脱除率为84-98％的化学浆。
在本发明的方法中，首先可以采用现有技术对原料进行备料，即采用常规的干、湿法备料，以除去叶、穗、谷粒、髓等杂质，这样可以减轻后续工艺的压力，并提高草浆的质量。干、湿法备料可采用现有常规设备，如切草机、筛选机、除尘机、湿法洗涤搓草机、斜螺旋脱水机等。经过备料后的去除水分的禾草类纤维原料也可以为精料，扣除禾草的水分为绝干草，一般草片的长度在20-80mm，原料的备料工艺为本领域技术人员公知技术。
在本发明中的备料过程中，也可以利用锤式破碎机进行干法备料，包括以下步骤：
(1)将麦草原料利用锤式破碎机进行切断搓揉处理，得到切断搓揉后的原料；
该步骤中麦草原料通过皮带输送机或者其它输送机送至锤式破碎机中，所述的锤式破碎机包括输送喂料段、破碎及搓揉段和打散排出段。麦草原料首先进入锤式破碎机的输送喂料段，这一段主要起输送喂料的作用，再进入破碎及搓揉段，在该段中麦草受到挤压力和敲击力的作用，进入锤式破碎机时长度为300-800mm的麦草被锤断，因此该锤式破碎机首先起到了切草机的作用，而且麦草在受到挤压力的作用下，横截面为圆形的麦草被压扁，使叶、穗、麦粒、髓等杂质与秸秆分离，分离率为70-90％。从锤式破碎机搓揉段过来的麦草经过打散排出段，将挤压在一起的麦草打散，因此在蒸煮时原料与蒸煮药液的接触面大，蒸煮药液容易渗透，从而加速脱木素的过程，最后麦草从锤式破碎机的出口排出。所排出的麦草草片长度为20-50mm。
本发明中的锤式破碎机为现有技术中选矿或者树皮粉碎用的锤式粉碎机。所述的锤式破碎机的转速为500-800rpm，麦草进入锤式破碎机的速度为0.5-1.0m/s，转速过低或者进料过快的话，会导致一些麦草不能被完全搓揉，影响之后蒸煮药液的渗透，进而影响低白度浆的质量。
麦草外层有一层蜡质，且其杆内部有一层髓，在一般的备料方法中，当外层被蒸煮药液浸渍时，蜡很快就能除去，但是由于其杆的内层有空气，因此蒸煮药液很难进入。将麦草利用锤式破碎机进行切断和搓揉之后，有利于原料的充分浸渍，蒸煮后容易得到质量好的浆。
(2)将切断破碎后的原料进行除尘处理；
经过切断破碎后的麦草进行除尘处理，这是由于切断后的草片中含有尘土、砂石、草叶、草穗等杂质，经过除尘处理，上述杂质大部分被除去，因此在备料后的蒸煮过程中，可以减少蒸煮时的化学药品消耗，蒸煮的时间也会相应的缩短。
本发明中进行除尘处理所采用的除尘机可以为现有技术中麦草备料所用的除尘机，包括辊式除尘机、双圆锥除尘机和旋风除尘机，优选所述的除尘机为旋风除尘机。在旋风除尘器中进行除尘处理时风量为30000-38000m3/h，风压210mmHgO。在这样的条件下能大量除去麦草中所含的灰尘，减轻后续蒸煮的负担。
(3)将经过除尘处理的原料进行筛选处理。
麦草经过除尘处理后，往往带有粗大草片和碎末等杂物，在蒸煮过程中，这些杂物有的不易为蒸煮药液所渗透，以致产生未蒸解物；有的碎末虽然与蒸煮液反应，但是使黑液粘度增加，影响蒸煮药液的循环，致使蒸煮不均，引起操作困难，影响纸浆黑液提取的量和浆的洗净度，因此筛选处理这一步骤是麦草干法备料中十分重要的步骤。
本发明所述的圆筒筛为现有技术中用于禾草类原料干法备料的圆筒筛。所述圆筒筛的转速为18-23r/min，倾斜角为6-12°，本发明所述的圆筒筛为双层圆筒筛，圆筒筛的里层筛板正方形筛孔的边长为30-50mm，外层筛板筛孔的直径为4-8mm，在这个筛选处理的过程中，大的草片以及其他细小的杂质如泥沙、尘土等被筛选出来，保证了之后纸浆的干净。
本发明的干法备料方法，使麦草原料的除杂率达到90％以上，而一般的方法进行干法备料的除杂率约为80％，这样不仅可减少浆中的尘埃，使得所制备的浆干净，得率高。采用本发明的方法进行备料时制浆的得率比一般的方法提高1-3％，生产成本降低0.5-2％。
本发明的方法中可以在蒸煮之前对原料进行浸渍处理，将浸渍液浸渍麦草原料，使液比达到1∶2-4，在常压下于85℃以上于螺旋浸渍器中保温和混合10分钟以上，其中在85-95℃之间保温混合10-40分钟为好。这样使浸渍液与麦草原料充分接触，使麦草原料的浸渍均匀完全。所述的浸渍液可以为一定浓度的碱溶液，如用碱量为以氢氧化钠计对绝干原料量为4％，也可以是上述碱溶液与黑液的混合液，所用黑液的浓度为11-14°Be’(20℃)。对原料进行了浸渍处理，利用了作为废料的黑液，使黑液得到了循环再利用，减少了环境对黑液处理的压力，由于对原料浸渍预处理，使得在加热处理时所脱出的杂细胞、半纤维素、木素为主的黑液分离排出，为下一步的蒸煮过程做准备。所述的对原料进行浸渍处理的过程属于预处理过程，其主要目的在于为了之后蒸煮过程中蒸煮液的渗透作好准备，所以这个步骤可以省略。
接下来的蒸煮过程是制浆的关键步骤，由于木材与草类原料的组织结构、微观结构、化学组成以及木素分子结构等均有差异，因此，在蒸煮过程中脱木素反应历程也有很大的差别。对于草类原料碱法蒸煮脱木素反应历程，包括升温和保温两段。草类原料的共同特点是木素脱除较为容易，而与木材原料相比，木素大量溶出的温度提前较多。在草类原料硫酸盐蒸煮时，就发现次生壁木素、符合胞间层和细胞角木素都在蒸煮一开始就同时进行脱除。草类原料一般含有较多的半纤维素和较少的木素，而且半纤维素主要存在于细胞壁里，这就有助于蒸煮脱木素的过程。本发明的方法中可以采用亚硫酸铵法蒸煮、亚硫酸钠法、蒽醌-烧碱法、硫酸盐法等进行蒸煮。
在蒸煮结束之后，将所得的高硬度浆保持一定的压力稀释后喷放至喷放锅中，所述的压力为0.75MPa。稀释液可以为清水，也可以为前述浸渍处理所用的黑液。此时喷放锅内的高硬度浆的浓度为8-15％，硬度为高锰酸钾值12-15，喷放锅与螺旋挤浆机之间通过输送泵相连接，输送泵将喷放锅中的浆输送到螺旋挤浆机的入口，高硬度浆从螺旋挤浆机的入口进入，经过挤浆之后，上述高硬度浆从挤浆机的出口送出，送出的浆料的浓度由8-15％提高到20-38％，变成了高浓度的高硬度浆，温度为70-80℃。在挤浆的同时，大部分黑液被挤出后在黑液槽中贮存。所选用的挤浆机为现有技术中提取黑液用的螺旋挤浆机，优选为变径单螺旋挤浆机或者双辊挤浆机。
所述的螺旋挤浆机可以为一台，也可以为两台，即所述挤浆可以为经过一道螺旋挤浆机进行挤浆，也可以为经过第一道螺旋挤浆机挤浆之后再经过第二道螺旋挤浆机挤浆。
使用挤浆机进行挤浆时，由于在挤浆的过程会产生很大的挤压力，温度迅速上升，促使纤维分离、分丝、帚化、压溃，初生壁遭到破坏，纤维吸收足够能量，使纤维内部产生很大的应力，高硬度浆的反应性能得到很大提高。同时，纤维产生细纤维化，表皮有机物及纤维间杂质溶解到蒸煮黑液中，通过出液槽排出，纤维纯度得到极大提高。黑液中的一些灰分和杂质也随着黑液被排出，为下一步的洗浆和漂白做好了充分的准备。
本发明中选择变径单螺旋挤浆机或者双辊挤浆机，是因为用这两种挤浆机处理浆料对浆料中的纤维损伤小，有利用保持浆料的强度。
将从挤浆中出来的浆先经过跳筛筛选，然后进行洗涤，可采用真空洗浆机或者压力洗涤机进行洗涤。出洗浆机后浆的浓度在9-11％之间，将此浆经过螺旋输送机送到疏解机处理，处理后的浆料湿重为1.5-1.7g，温度65-70℃。所述的疏解机为现有的疏解设备，如高频疏解机，盘磨疏解机。通过疏解，可以将纤维搓开，纤维与纤维之间的木质素被裸露出来，有利于后面的漂白工艺的进行。
本发明所述的氧脱木素处理为：在氧脱木素反应塔中进行；所述的经疏解处理的浆料在该反应塔进口处的温度为95-100℃，压力为0.9-1.2MPa，出口处的温度为100-105℃，压力为0.2-0.6MPa；用碱量为以氢氧化钠计对绝干浆量的2-4％，氧气的加入量为每吨浆20-40kg；所述浆料在该反应塔内的反应时间为60-90分钟。
本发明所述的漂白处理包括氯化、碱处理；所述的氯化为：在用氯量为绝干浆的2.5-3％，浆的浓度为3-3.5％，温度为50-55℃的条件下处理45-60分钟；所述的碱处理为：在用碱量为以氢氧化钠计对绝干浆量2-4％，浆的浓度为10-12％，温度为50-55℃的条件下处理100-150分钟。
本发明的有益效果是：以禾草类植物为原料制备的漂白化学浆，裂断长为4500-6500m，耐折次数为20-50，白度为68-82％ISO，木素脱除率为84-98％。所述的漂白化学浆可作为制备生产高质量文化用纸的浆料。而且，本发明中所用的原料为禾草类植物，包括稻草、麦草、棉杆、甘蔗渣、芦苇等，这些原料十分丰富，而且价格低。本发明中所述的漂白化学浆可以抄成一般文化纸，由于它本身的性能优良，因此在制备更高质量的纸张时，与现有技术相比，可与更少的木浆搭配使用，因此在森林资源日益缺乏的今天，大大缓解了高质量纸张需求与木材资源缺乏之间的矛盾，同时也降低了企业的生产成本，为企业带来良好的经济效益。本发明的制备方法中，通过蒸煮与挤浆、洗浆、氧脱木素和氯化及碱处理的结合，不需要进行次氯酸盐漂白即可使浆料达到所需的白度，次氯酸盐漂白带来的一系列环境问题。
具体实施方式
实施例1
将麦草原料除去草料中的叶、穗、霉烂部分，长度为300-500mm麦草原料通过皮带输送机以喂料速度为0.8m/s从锤式破碎机的入口进入，所述的锤式破碎机的转速为500rpm，原料进入锤式破碎机时经过切断搓揉处理后，长度为20-40mm的麦草原料从锤式破碎机的出口排出。所述的锤式破碎机为现有技术中选矿或者树皮的锤式破碎机。从锤式破碎机中排出的麦草原料进入旋风除尘机中，在风量为30000m3/h，风压为200mm水柱的条件下进行除尘处理。从除尘机中出来的麦草原料进入圆筒筛中进行筛选，筛选时圆筒筛转速19r/min，倾斜角为8°。所述的圆筒筛为现有技术中在禾草类制浆中的备料中起筛选作用的双层圆筒筛。最后，从圆筒筛的出料口中出来的麦草原料进入蒸煮器中进行蒸煮。本发明的备料方法除杂率达到90％。
将备料后的麦草经过亚硫酸铵法蒸煮，预浸渍在螺旋浸渍器中进行，预浸渍时用碱量为以氢氧化钠计对绝干浆量4％，液比为1∶4，温度为80℃，时间为40分钟，然后将预浸渍所得到的原料送入蒸煮器中，加入蒸煮药剂，其中亚硫酸铵用量为绝干原料量的14％，液比1∶4，第一次加热升温至140℃，在此温度下保温90分钟，再小放汽20-30分钟，二次加热升温40分钟至温度为168℃，保温120分钟，蒸煮之后得到硬度为15的浆。将蒸煮后得到的浆调节浓度至10％送入变径单螺旋挤浆机进行挤浆，得到25％的浆料，然后利用三段真空洗浆机进行洗涤，洗涤后的浆料在高频疏解机中进行疏解，再通过螺旋输送机加热该浆至70℃并输送到中浓浆管。该浆在中浓浆管中先经过调质处理排除浆内的空气使之流态化，后经离心式中浓浆泵输送到氧脱木素反应塔。该浆在进入反应塔之前在管路中与加入的20kg每吨浆的氧气和含碱量为以氢氧化钠计对绝干浆量4％的碱溶液混合，并在管路中通入蒸汽将该浆加热升温。之后该浆在混合器中经过充分混合后进入氧脱木素反应塔，保护剂为硫酸镁，加入量为绝干浆量的1％，进口温度95℃，压力0.9Mpa，停留75分钟使该浆能进行充分的脱木素反应，塔顶温度为100℃，压力保持为0.6MPa。处理完成后将该浆喷放到浆池并稀释，再进行两段漂白，用氯量为绝干浆的2.5％，浆的浓度为3％，漂白的温度为52℃，漂白的时间为60分钟，碱处理为：用碱量为以氢氧化钠计对绝干浆量的2％，浆的浓度为10％，漂白温度为52℃，时间为120分钟。即可得到白度为82％ISO，裂断长6500米，耐折度45次的优质禾草浆。
实施例2
将稻草原料除去草料中的叶、穗、霉烂部分，长度为500-800mm稻草原料通过皮带输送机以喂料速度为0.6m/s从锤式破碎机的入口进入，所述的锤式破碎机的转速为600rpm，原料进入锤式破碎机时的经过切断搓揉处理后，长度为30-50mm的稻草原料从锤式破碎机的出口排出。所述的锤式破碎机为现有技术中选矿或者树皮用的锤式破碎机。从锤式破碎机中排出的稻草原料进入旋风除尘机中，在风量为35000m3/h，风压为220mm水柱的条件下进行除尘处理。从除尘机中出来的稻草原料进入圆筒筛中进行筛选，筛选时圆筒筛转速20r/min，倾斜角为10°。所述的圆筒筛为现有技术中在禾草类制浆中的备料中起筛选作用的双层圆筒筛。圆筒筛的里层筛板方形筛孔30×30mm，外层筛板筛孔的直径4-6mm。最后，从圆筒筛的出料口中出来的稻草原料进入蒸煮器中进行蒸煮。采用本方法进行干法备料除杂率达到92％。
将备料的稻草经过烧碱-蒽醌法蒸煮，具体为烧碱加入量为绝干原料量的13％，蒽醌加入量为绝干原料量的0.7％，液比1∶4，第一次加热升温至140℃，在此温度下保温90分钟，再小放汽20-30分钟，第二次加热升温30分钟至温度为170℃，保温90分钟。蒸煮后得到硬度为13的浆，调节浓度后得到浓度为12％的浆，送入双辊挤浆机进行挤浆后，黑液挤出，得到浓度为25％的浆，然后将所得的浆用清水调节浓度至12％，再通过螺旋输送机加热该浆至70℃并输送到中浓浆管。该浆在中浓浆管中先经过调质处理排除浆内的空气使之流态化，后经离心式中浓浆泵输送到氧脱木素反应塔。该浆在进入反应塔之前在管路中与加入的30kg每吨浆的氧气和含碱量为以氢氧化钠计对绝干浆量的3％的碱溶液混合，并在管路中通入蒸汽将该浆加热升温。之后该浆在混合器中经过充分混合后进入氧脱木素反应塔，保护剂为硫酸镁，加入量为绝干浆重量的1.2％，进口温度98℃，压力1.05Mpa，停留85分钟使该浆能进行充分的脱木素反应，塔顶温度为102℃，压力保持为0.4MPa。处理完成后将该浆喷放到浆池并稀释。将所得浆料进行两段漂白，用氯量为绝干浆的2.8％，浆的浓度为3.2％，漂白的温度为55℃，漂白的时间为45分钟，碱处理为：用碱量为以氢氧化钠计对绝干浆量4％，浆的浓度为12％，漂白温度为50℃，时间为120分钟。即可得到白度为74％ISO，裂断长5500米，耐折度35次的优质禾草浆。
实施例3
将麦草和芦苇按照1∶1混合后经过亚硫酸铵法蒸煮，在蒸球中进行，加入蒸煮药剂，其中亚硫酸铵的用量为对绝干原料量16％，液比1∶3，第一次加热升温至140℃，在此温度下保温120分钟，再小放汽20-30分钟，第二次加热升温30分钟至温度为168℃，保温150分钟。蒸煮后得到硬度为12的浆，将浆调节浓度至12％后经过变径单螺旋挤浆机进行挤浆，挤浆之后得到浓度为20％的浆，再用三段真空洗浆机进行洗涤。洗涤后的浆料送入揉搓机中进行疏解，再进行氧脱木素。该浆在进入氧脱木素反应塔之前在管路中与加入的30kg每吨浆的氧气和含碱量为以氢氧化钠计对绝干浆量3％的碱溶液混合，并在管路中通入蒸汽将该浆加热升温。之后该浆在混合器中经过充分混合后进入氧脱木素反应塔，保护剂为硫酸镁，加入量为绝干浆重量的0.2％，该浆在进入反应塔之前在管路中与加入的35kg每吨浆的氧气和含碱量为以氢氧化钠计对绝干浆量的3.5％的碱溶液混合，并在管路中通入蒸汽将该浆加热升温。之后该浆在混合器中经过充分混合后进入氧脱木素反应塔，保护剂为硫酸镁，加入量为绝干浆重量的1.5％，进口温度100℃，压力1.2Mpa，停留60分钟使该浆能进行充分的脱木素反应，塔顶温度为105℃，压力保持为0.6MPa。处理完成后将该浆喷放到浆池并稀释，再进行两段漂白，用氯量为绝干浆的3％，浆的浓度为3.5％，漂白的温度为52℃，漂白的时间为55分钟，碱处理为：用碱量为绝干浆量3.5％，浆的浓度为11.5％，漂白温度为53℃，时间为140分钟。即可得到白度为80％ISO，裂断长7000米，耐折度50次的优质禾草浆。
实施例4
将长度为400-700mm棉秆原料通过皮带输送机以喂料速度为0.5m/s从锤式破碎机的入口进入，所述的锤式破碎机的转速为700rpm，原料进入锤式破碎机时的经过切断及搓揉处理后，长度为25-35mm的棉秆原料从锤式破碎机的出口排出。所述的锤式破碎机为现有技术中树皮粉碎用的锤式破碎机。从锤式破碎机中排出的棉秆原料进入旋风除尘机中，在风量为32000m3/h，风压为210mm水柱的条件下进行除尘处理。从除尘机中出来的棉秆原料进入圆筒筛中进行筛选，筛选时圆筒筛转速23r/min，倾斜角为12°。所述的圆筒筛为现有技术中在禾草类制浆中的备料中起筛选作用的双层圆筒筛。圆筒筛的里层筛板筛孔直径为30mm，外层筛板筛孔的直径4-6mm最后，从圆筒筛的出料口中出来的棉秆原料进入蒸煮器中进行蒸煮。采用此方法进行干法备料除杂率达到91.5％。
经过干法备料后的棉秆经过浸渍螺旋机，在浸渍螺旋机中与含碱量为以氢氧化钠计对绝干棉秆量为4％的氢氧化钠溶液混合液混合浸渍，然后送入蒸球，加入对绝干原料量往蒸球中加入蒸煮药剂，其中亚硫酸铵的用量为对绝干原料量20％，液比1∶2.5，棉秆装满后蒸球空转20分钟；之后，通蒸汽进行一次加热升温，升温至130℃，在此温度下保温100分钟，再小放汽20-30分钟，二次加热开始通蒸汽，升温30分钟至温度为165℃，保温110分钟；在喷放前，向蒸球内加入黑液进行稀释，同时压力保持0.75MPa进行喷放，此时浆的硬度为高锰酸钾值13。将蒸煮完之后所得浆料调节浓度至15％，再送入双辊挤浆机进行挤浆，得到浓度为32％的浆料，用温水稀释后在三段真空洗浆机中进行洗浆，洗浆之后采用盘式粉碎机进行疏解，然后加热该浆至76℃并经容积式中浓浆泵输送到氧脱木素反应塔。该浆在进入反应塔之前在管路中与加入的20kg每吨浆的氧气和含碱量为以氢氧化钠计对绝干浆量的4％的碱溶液混合，并在管路中通入蒸汽将该浆加热升温。保护剂为硫酸镁，加入量为绝干浆重量的1％，进口温度95℃，压力0.9Mpa，停留75分钟使该浆能进行充分的脱木素反应，塔顶温度为100度，压力保持为0.6MPa。处理完成后将该浆喷放到浆池并稀释，再进行两段漂白，用氯量为绝干浆的3％，浆的浓度为3.5％，漂白的温度为50℃，漂白的时间为60分钟，碱处理为：用碱量为以氢氧化钠计对绝干浆量4％，浆的浓度为12％，漂白温度为50℃，时间为150分钟漂白结束后，纸浆的白度为72％ISO，裂断长为8000m，耐折度为70次，是一种高质量的浆。
实施例5
将稻草进行蒽醌-烧碱法蒸煮：加入蒸煮药剂，其中用碱量为以氢氧化钠计对绝干原料量14％，其中液比为1∶2，蒽醌加入量为绝干原料量的0.6％；通入蒸汽进行加热，加热升温至温度为120℃时保温100分钟，进行小放汽，继续加热升温至160℃，保温90分钟，得到硬度为高锰酸钾值15的浆。先用双辊挤浆机进行挤浆，经过挤浆将黑液挤出，同时黑液中的杂质也随同黑液一起排出，之后将所得的浆用三段真空洗涤机洗涤，再利用纤维分离机进行疏解，然后通过螺旋输送机加热该浆至70℃并输送到中浓浆管。该浆在中浓浆管中先经过调质处理排除浆内的空气使之流态化，后经离心式中浓浆泵输送到氧脱木素反应塔。该浆在进入反应塔之前在管路中与加入的20kg每吨浆的氧气和含碱量为以氢氧化钠计对绝干浆量的4％的碱溶液混合，并在管路中通入蒸汽将该浆加热升温。之后该浆在混合器中经过充分混合后进入氧脱木素反应塔，保护剂为硫酸镁，加入量为绝干浆重量的1％，进口温度95℃，压力0.9Mpa，停留75分钟使该浆能进行充分的脱木素反应，塔顶温度为100度，压力保持为0.6MPa。处理完成后将该浆喷放到浆池并稀释，再进行两段漂白，用氯量为绝干浆的3％，浆的浓度为3％，漂白的温度为55℃，漂白的时间为50分钟，碱处理为：用碱量为以氢氧化钠计对绝干浆量4％，浆的浓度为12％，漂白温度为55℃，时间为120分钟。所得到的漂白化学浆的白度为75％ISO，裂断长为5200m，耐折度30次，是一种高质量的浆。
实施例6
将长度为600-800mm芦苇原料通过皮带输送机以喂料速度为0.9m/s从锤式破碎机的入口进入，所述的锤式破碎机的转速为800rpm，原料进入锤式破碎机时的经过切断搓揉处理后，长度为35-50mm的芦苇原料从锤式破碎机的出口排出。所述的锤式破碎机为现有技术中选矿用的锤式破碎机。从锤式破碎机中排出的芦苇原料进入旋风除尘机中，在风量为38000m3/h，风压为230mm水柱的条件下进行除尘处理。从除尘机中出来的芦苇原料进入圆筒筛中进行筛选，筛选时圆筒筛转速21r/min，倾斜角为11°。所述的圆筒筛为现有技术中在禾草类制浆中的备料中起筛选作用的双层圆筒筛。圆筒筛的里层筛板筛孔30×30mm，外层筛板筛孔的直径4-6mm。最后，从圆筒筛的出料口中出来的芦苇原料进入蒸煮器中进行蒸煮。
将备料后的芦苇进行蒽醌-烧碱法蒸煮：用碱量为以氢氧化钠计对绝干原料量15％，液比为1∶2，蒽醌加入量为绝干原料量的0.6％；通入蒸汽进行加热，加热升温至温度为135℃时保温90分钟，进行小放汽，继续加热升温至163℃，保温140分钟。将蒸煮完之后所得的硬度为高锰酸钾值14的浆，先用变径单螺旋挤浆机进行挤浆，经过挤浆将黑液挤出，同时黑液中的杂质也随同黑液一起排出，之后将所得的浆用三段真空洗浆机洗涤，洗涤之后将高硬度浆进行稀释，稀释到浓度为12％。然后利用盘磨疏解机进行疏解，疏解之后该浆送至在中浓浆管中先经过调质处理排除浆内的空气使之流态化，后经离心式中浓浆泵输送到氧脱木素反应塔。该浆在进入反应塔之前在管路中与加入的30kg每吨浆的氧气和含碱量为以氢氧化钠计对绝干浆量的4％的碱溶液混合，并在管路中通入蒸汽将该浆加热升温。之后该浆在混合器中经过充分混合后进入氧脱木素反应塔，保护剂为硫酸镁，加入量为绝干浆重量的1％，进口温度95℃，压力0.9Mpa，停留75分钟使该浆能进行充分的脱木素反应，塔顶温度为100℃，压力保持为0.6MPa。处理完成后将该浆喷放到浆池并稀释，再进行两段漂白，用氯量为绝干浆的3％，浆的浓度为3.5％，漂白的温度为50℃，漂白的时间为60分钟，碱处理为：用碱量为以氢氧化钠计对绝干浆量3.5％，浆的浓度为10％，漂白温度为54℃，时间为130分钟。漂白结束后所得到的漂白化学浆的白度为72％ISO，裂断长为5500m，耐折度为60次，是一种高质量的浆。
实施例7
将稻草和甘蔗渣按照1∶1混合后经过硫酸盐法蒸煮，具体为用对绝干原料量4％的氢氧化钠溶液和黑液混合液混合浸渍，然后送入蒸球，加入对绝干原料量12％的烧碱溶液，硫化度为10％，液比1∶2.5，第一次加热升温至140℃，在此温度下保温40分钟，再小放汽20-30分钟，第二次加热升温30分钟至温度为173℃，保温90分钟。蒸煮后得到硬度为28相当于卡伯价50的浆，经过双辊挤浆机挤浆后再用三段真空洗浆机进行洗浆，从洗浆机中出来的浆浓度为12％，洗涤过程中保持68-70℃，再将其输送到高频疏解机中进行疏解，然后通过螺旋输送机加热该浆至70℃并输送到中浓浆管。该浆在中浓浆管中先经过调质处理排除浆内的空气使之流态化，后经离心式中浓浆泵输送到氧脱木素反应塔。该浆在进入反应塔之前在管路中与加入的20kg每吨浆的氧气和用碱量为以氢氧化钠计对绝干浆量的4％的碱溶液，并在管路中通入蒸汽将该浆加热升温。之后该浆在混合器中经过充分混合后进入氧脱木素反应塔，保护剂为硫酸镁，加入量为绝干浆重量的1％，进口温度102℃，压力1.12Mpa，停留90分钟使该浆能进行充分的脱木素反应，塔顶温度为104℃，压力保持为0.5MPa。处理完成后将该浆喷放到浆池并稀释，再进行两段漂白，用氯量为绝干浆的2.5％，浆的浓度为3％，漂白的温度为50℃，漂白的时间为58分钟，碱处理为：用碱量为以氢氧化钠计对绝干浆量3％，浆的浓度为10％，漂白温度为50℃，时间为150分钟。即可得到白度为78％ISO，裂断长6500m，耐折度50次的优质禾草浆。
实施例8
将麦草、棉杆和甘蔗渣按照1∶1∶1混合后经过硫酸盐法蒸煮，具体为往蒸球中加入蒸煮药剂，用碱量为以氢氧化钠计对绝干原料量12％，硫化度为8％，液比1∶3，第一次加热升温至120℃，在此温度下保温120分钟，再小放汽20-30分钟，第二次加热升温30分钟至温度为168℃，保温90分钟。蒸煮后得到硬度为13的浆，经过变径单螺旋挤浆机挤浆后再用三段真空洗浆机进行洗涤，再用清水调节浓度至15％，然后进入高频疏解机中进行疏解，再通过螺旋输送机加热该浆至70℃并输送到中浓浆管。该浆在中浓浆管中先经过调质处理排除浆内的空气使之流态化，后经离心式中浓浆泵输送到氧脱木素反应塔。该浆在进入反应塔之前在管路中与加入的20kg每吨浆的氧气和含碱量为以氢氧化钠计对绝干浆量的4％的碱溶液混合，并在管路中通入蒸汽将该浆加热升温。之后该浆在混合器中经过充分混合后进入氧脱木素反应塔，保护剂为硫酸镁，加入量为绝干浆重量的1％，进口温度95℃，压力0.9Mpa，停留75分钟使该浆能进行充分的脱木素反应，塔顶温度为100度，压力保持为0.6MPa。处理完成后将该浆喷放到浆池并稀释，再进行两段漂白，用氯量为绝干浆的3％，浆的浓度为3％，漂白的温度为55℃，漂白的时间为50分钟，碱处理为：用碱量为以氢氧化钠计对绝干浆量4％，浆的浓度为12％，漂白温度为55℃，时间为120分钟。即可得到白度为78％ISO，裂断长6300米，耐折度45次的优质禾草浆。
实施例9
将稻草、甘蔗渣和芦苇按照1∶1∶1混合后经过硫酸盐法蒸煮，往蒸球中加入蒸煮药剂，其中用碱量为以氢氧化钠计对绝干原料量的15％，硫化度为5％，液比1∶3，之后，通蒸汽进行第一次加热升温，升温至140℃，在此温度下保温120分钟，再小放汽30分钟，第二次加热开始通蒸汽，升温30分钟至温度为170℃，保温150分钟。蒸煮后得到硬度为12的浆，再经过双辊挤浆机进行挤浆，然后送入三段真空洗浆机进行洗涤，然后利用纤维分离机进行疏解俄，再加热该浆至80℃并经容积式高浓浆泵输送到氧脱木素反应塔。反应塔中加入35kg每吨浆的氧气和含碱量为以氢氧化钠计对绝干浆量3％碱溶液，并在管路中通入蒸汽将该浆加热升温。保护剂为硫酸镁，加入量为绝干浆重量的0.8％，之后该浆在混合器中经过充分混合后进入氧脱木素反应塔，保护剂为硫酸镁，加入量为绝干浆重量的0.2％，先在入口温度为95℃，压力为1.0MPa，出口温度为100℃，压力为0.7MPa的条件下进行一段氧脱木素处理60分钟；再将经过一段氧脱木素处理后的浆料在入口温度为100℃，压力为0.7MPa，出口温度为108℃，压力为0.4MPa的条件下进行二段氧脱木素处理40分钟。处理完成后将该浆喷放到浆池并稀释，此时浆的硬度K(高锰酸钾值)降低到10相当于卡伯价13，叩解度为38°SR。之后用泵将稀释的浆泵入二段真空洗浆机洗涤，后面采用传统的CEH三段漂白，具体为：C段用氯量为绝干浆的4％，浆的浓度为3.2％，漂白的温度为50℃，漂白的时间为45分钟；E段用碱量为以氢氧化钠计对绝干浆量3％，浆的浓度为12％，漂白温度为52℃，时间为120分钟，即可得到白度为81％ISO，裂断长6800米，耐折度48次的优质禾草浆。
实施例10
将芦竹经过亚硫酸铵法蒸煮，在立式蒸锅中进行，加入蒸煮药剂，亚硫酸铵的用量为对绝干原料量18％，液比1∶4，装满后蒸球空转20分钟；之后，通蒸汽进行第一次加热升温，升温至130℃，在此温度下保温100分钟，再小放汽20-30分钟，第二次加热开始通蒸汽，升温30分钟至温度为168℃，保温90分钟。蒸煮后得到硬度为13.5的浆，再用变径单螺旋挤浆机进行挤浆，然后进入三段真空洗浆机中进行洗涤，洗涤之后得到浓度为10％的浆，然后利用盘式粉碎机进行疏解，再通过螺旋输送机加热该浆至70℃并输送到中浓浆管。该浆在中浓浆管中先经过调质处理排除浆内的空气使之流态化，后经离心式中浓浆泵输送到氧脱木素反应塔。该浆在进入反应塔之前在管路中与加入的20kg每吨浆的氧气和含碱量为以氢氧化钠计对绝干浆量4％的碱溶液混合，并在管路中通入蒸汽将该浆加热升温。之后该浆在混合器中经过充分混合后进入氧脱木素反应塔，保护剂为硫酸镁，加入量为绝干浆量的1％，进口温度95℃，压力0.9Mpa，停留75分钟使该浆能进行充分的脱木素反应，塔顶温度为100℃，压力保持为0.6MPa。处理完成后将该浆喷放到浆池并稀释，再进行两段漂白，用氯量为绝干浆的2.5％，浆的浓度为3％，漂白的温度为52℃，漂白的时间为60分钟，碱处理为：用碱量为以氢氧化钠计对绝干浆量的2％，浆的浓度为10％，漂白温度为52℃，时间为120分钟。即可得到白度为77％ISO，裂断长5500米，耐折度40次的优质禾草浆。
Claims (10)
1.一种以禾草类植物为原料制备漂白化学浆的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
(1)将备料后的禾草类原料进行蒸煮得到硬度为高锰酸钾值12-15的浆；
(2)将蒸煮后的浆料进行挤浆，洗涤，然后进行疏解处理；
(3)将经过疏解处理所得的浆料进行氧脱木素处理和漂白处理，得到所述的漂白化学浆；
所述的蒸煮为亚硫酸铵法蒸煮、蒽醌-烧碱法蒸煮或硫酸盐法蒸煮中的一种；
所述的亚硫酸铵法蒸煮为：
(1)在禾草类植物原料中加入蒸煮药剂，其中亚硫酸铵的用量为对绝干原料量14-20％，液比为1∶2-4；
(2)通入蒸汽进行加热，加热升温至温度为120-140℃时保温60-120分钟，进行小放汽，继续加热升温至160-170℃，保温90-150分钟；
所述的蒽醌-烧碱法蒸煮为：
(1)在禾草类植物原料中加入蒸煮药剂，其中用碱量为以氢氧化钠计对绝干原料量13-16％，液比为1∶2-4，蒽醌加入量为绝干原料量的0.5-0.8％；
(2)通入蒸汽进行加热，加热升温至温度为120-140℃时保温60-120分钟，进行小放汽，继续加热升温至160-170℃，保温90-150分钟；
所述的硫酸盐法蒸煮为：
(1)在禾草类植物原料中加入蒸煮药剂，其中用碱量为以氢氧化钠计对绝干原料量12-15％，液比为1∶2-4，硫化度为5-8％；
(2)通入蒸汽进行加热，加热升温至温度为120-140℃时保温60-120分钟，进行小放汽，继续加热升温至160-170℃，保温90-150分钟。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的禾草类植物为稻草、麦草、棉杆、甘蔗渣、或芦苇中的一种或几种的组合。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的备料为：
(1)将禾草类原料在摩擦力、冲击力以及碾压力的作用下进行切断搓揉处理，得到切断搓揉后的原料长度为20-80mm；
(2)将切断搓揉后的原料进行除尘处理；
(3)将经过除尘处理的原料进行筛选处理。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述禾草类原料进行切断搓揉处理的过程在锤式破碎机中进行。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的锤式破碎机为现有技术中选矿或者树皮粉碎用的锤式破碎机。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的挤浆为将所述高硬度浆调节浓度至8-15％后从挤浆机的入口进入，在挤压力的作用下进行挤浆，挤出黑液之后，浓度为20-35％的浆从挤浆机的出口排出；所述的挤浆机为现有技术中提取黑液用的变径单螺旋挤浆机或者双辊挤浆机。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的洗浆为利用常温的清水或者浓度为3-6.2°Be′并且pH8-8.3的黑液为洗涤液在三段真空洗浆机中进行洗涤。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的疏解为将洗浆后的浆料利用疏解机进行疏解，使纤维结构变得疏松；所述的疏解机为高频疏解机、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中的一种。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的氧脱木素处理为：在氧脱木素反应塔中进行；所述的经疏解处理的浆料在该反应塔进口处的温度为95-100℃，压力为0.9-1.2MPa，出口处的温度为100-105℃，压力为0.2-0.6MPa；用碱量为以氢氧化钠计对绝干浆量的2-4％，氧气的加入量为每吨浆20-40kg；所述浆料在该反应塔内的反应时间为60-90分钟。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的漂白处理包括氯化、碱处理；所述的氯化为：在用氯量为绝干浆的2.5-3％，浆的浓度为3-3.5％，温度为50-55℃的条件下处理45-60分钟；所述的碱处理为：在用碱量为以氢氧化钠计对绝干浆量2-4％，浆的浓度为10-12％，温度为50-55℃的条件下处理100-150分钟。
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| CN1044686A (zh) * | 1989-01-30 | 1990-08-15 | 西北轻工业学院 | 用毛竹(或木竹杂竹)配废纸、芒秆、麦草、稻草制造牛皮箱纸板 |
| CN1643209A (zh) * | 2002-03-28 | 2005-07-20 | 阿克佐诺贝尔公司 | 含有木素纤维素的非木纸浆的漂白方法 |
Non-Patent Citations (1)
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| 陈嘉翔等.第二章.《制浆原理与工程》.中国轻工业出版社,1995,(第1版), * |
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| CN101451313A (zh) | 2009-06-10 |
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Denomination of invention: Method for preparing bleached chemical pulp by using grass type plants as raw materials Effective date of registration: 20140211 Granted publication date: 20120125 Pledgee: China Development Bank Co Pledgor: Shandong Quanlin Paper Industry Co. Ltd.|Shandong Fuyin Paper Environmental Technology Co. Ltd. Registration number: 2014990000101 |
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