CN101451314A - 一种以禾草类植物为原料制备高硬度浆的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以禾草类植物为原料制备高硬度浆的方法。所述的方法包括备料、蒸煮步骤，将备料后的原料输送至蒸煮器中进行蒸煮至硬度为高锰酸钾值16－28，相当于卡伯价24－50的高硬度浆，所述的蒸煮方法包括将禾草类植物原料进行备料后，再进入浸渍螺旋输送至蒸煮器中，往蒸煮器中加入蒸煮药剂；通入蒸汽进行加热，加热到所需要的压力时，保温所需要的时间。该方法蒸煮和保温的时间较现有技术方法大大缩短，为企业大大降低了能耗，提高了生产效率，而且，所制备的高硬度浆能作为制备漂白化学浆的原料。

Description

一种以禾草类植物为原料制备高硬度浆的方法

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

本发明涉及一种高硬度浆，更具体地说，涉及一种以禾草类植物为原料制备的高硬度浆及其制备方法。

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。化学法制浆是借助化学作用，通过除去植物纤维原料中的某些成分使原料离解成浆，是一种应用最广泛的制浆方法，在化学法蒸煮中又分石灰法、烧碱法、蒽醌-烧碱法、硫酸盐法、亚硫酸盐法蒸煮。

现有技术中的亚硫酸盐法以植物纤维为原料，其工艺过程是首先进行备料，将进行过预处理的生产纸浆的原料装入蒸球、立锅和连蒸(蒸煮锅、立式蒸煮锅、连续蒸煮器)等设备中，再加入亚硫酸铵等化学药品，往蒸球、立锅或连蒸中通入蒸汽加热、保温一段时间后得到粗浆。

由于直接通蒸汽加热、化学反应激烈，即脱木素的化学反应激烈。原料中不但有造纸浆所要的纤维，也含有生产纸浆不需要的半纤维素、木素及树脂、果胶、淀粉、单宁、色素、无机化合物的其他组分。在蒸煮时首先在较低的温度下进行，这时就有木素和纤维部分分离，待升高温度进行蒸煮时，低温反应产物中的木素、聚戊糖等又缩合附在纤维的表面上，很难再从纤维上洗除，所以纸浆的均匀性差、浆渣多、浆的硬度高、滤水性差，需要大量的水洗涤除去杂细胞、半纤维素、木素组成的黑液，造成污水污染环境，更使得生产纸浆的成本增高，也给下步的漂白造成困难。现有技术的这种工艺每生产1吨纸浆产生10-12吨，甚至18吨黑液，而且这种黑液粘度高(一般在浓度42％时100度时为460厘泊左右)。

目前，多数制浆造纸企业都面临着造纸原料紧缺、能源紧张、环境污染、纸浆特别是草浆质量不高的问题。随着我国加入世界贸易组织，造纸工业面临的形势更加严峻，企业之间的竞争也日趋激烈。如何降低生产成本，降低污染，提高产品质量来满足以纸为原料的下游产业，如印刷、新闻出版、包装、卷烟等行业，是造纸工作者需要考虑的问题。基于上述因素，使得人们不得不对低成本、低污染的制浆方法寄予厚望。

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。

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

本发明的目的在于提供一种以禾草类植物为原料制备高硬度浆的方法。所述的方法中蒸汽加热保温的时间短，节省了能源。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种以禾草类植物为原料制备高硬度浆的方法，所述的方法包括备料、蒸煮步骤，所述的蒸煮方法为亚硫酸铵法、蒽醌-烧碱法、硫酸盐法或亚硫酸钠法蒸煮中的一种，采用亚硫酸铵法蒸煮时，亚硫酸铵的用量为绝干原料量的15-25％；采用蒽醌-烧碱法蒸煮时，用碱量以氢氧化钠计对绝干原料量的15-25％；采用硫酸盐法蒸煮时，用碱量以氢氧化钠计对绝干原料量的13-25％；亚硫酸钠法蒸煮时，总酸大于5％，化合酸为2.0-4.0％；蒸煮之后得到硬度为高锰酸钾值16-28的高硬度浆，优选硬度为高锰酸钾值18-27高硬度浆；最优选硬度为高锰酸钾值20-25的高硬度浆。

本发明所述的禾草类植物原料为麦草、稻草、甘蔗渣、棉秆、芦苇中的一种或者一种以上的混合。

本发明所述的高硬度浆可以用来制备漂白化学浆。

本发明所述的亚硫酸铵法蒸煮包括如下步骤：

(1)在禾草类植物原料中加入亚硫酸铵法蒸煮药液，其中液比为1：2-4；

(2)通入蒸汽进行加热，加热升温至温度为100-120℃时保温15-25分钟，进行小放汽，继续加热升温至165-173℃，保温35-55分钟。

本发明所述的蒽醌-烧碱法蒸煮包括如下步骤：

(1)在禾草类植物原料中加入蒽醌-烧碱法蒸煮药液，其中蒽醌加入量为绝干原料量的0.5-0.8％；液比为1：2-4；

(2)通入蒸汽进行加热，加热升温至温度为100-120℃时保温15-25分钟，进行小放汽，继续加热升温至165-173℃，保温35-55分钟。

本发明所述的硫酸盐法蒸煮包括如下步骤：

(1)在禾草类植物原料中加入硫酸盐法蒸煮药液，液比为1：2-4，硫化度为5-15％；

(2)通入蒸汽进行加热，加热升温至温度为110-140℃时保温15-25分钟，进行小放汽，继续加热升温至165-173℃，保温35-55分钟。

本发明所述的亚硫酸钠法蒸煮包括如下步骤：

(1)在禾草类植物原料中加入亚硫酸钠法蒸煮药液，液比为1：2-4；

(2)往蒸煮器中通入蒸汽进行加热，加热升温至温度为100-120℃时保温15-25分钟，进行小放汽，继续加热升温至165-173℃，保温35-55分钟。

本发明的方法中在备料之后蒸煮之前还包括对禾草类植物原料进行预浸渍的过程。

本发明中在进行加热升温时将所述的禾草类植物原料放在蒸煮器中，所述的蒸煮器包括蒸球、立式蒸煮锅和连续蒸煮器。

本发明所述的备料为：

(1)将禾草类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；

(2)将切断破碎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。

具体的说，本发明所述的一种以禾草类植物为原料制备的用来制备漂白化学浆的高硬度浆，所述的高硬度浆硬度为高锰酸钾值16-28相当于卡伯价24-50；所述的高硬度浆优选硬度为高锰酸钾值18-27相当于卡伯价29-48；所述的高硬度浆最优选硬度为高锰酸钾值20-25相当于卡伯价34-42。

本发明所述的禾草类植物原料为麦草、稻草、甘蔗渣、棉秆、芦苇中的一种或者一种以上的组合。

本发明中所述的蒸煮方法为亚硫酸铵法蒸煮、蒽醌-烧碱法、硫酸盐法中的一种。

本发明所述的亚硫酸铵法蒸煮包括如下步骤：

(1)将禾草类植物原料进行备料后，送至蒸煮器中，亚硫酸铵的用量为绝干原料量的15-25％，液比为1：2-4；

(2)往蒸煮器中通入蒸汽进行加热，加热升温至温度为100-120℃，压力为0.4MPa左右时时保温15-25分钟，进行小放汽压力降至0.02MPa，继续加热升温至165-173℃，压力约为0.75MPa，保温35-55分钟。

本发明所述的蒽醌-烧碱法蒸煮包括如下步骤：

(1)将禾草类植物原料进行备料后，送至蒸煮器中，用碱量以氢氧化钠计对绝干原料量的15-25％，蒽醌加入量为绝干原料量的0.5-0.8％，液比为1：2-4；

(2)往蒸煮器中通入蒸汽进行加热，加热升温至温度为100-120℃，压力为0.4MPa时保温15-25分钟，进行小放汽压力降至0.02MPa，继续加热升温至165-173℃，压力为0.75MPa，保温35-55分钟。

本发明所述的硫酸盐法蒸煮包括如下步骤：

(1)将禾草类植物原料进行备料后，送至蒸煮器中，用碱量以氢氧化钠计对绝干原料量的13-25％，液比为1：2-4，硫化度为5-15％；

(2)往蒸煮器中通入蒸汽进行加热，加热升温至温度为110-140℃，压力为0.5MPa时保温15-25分钟，进行小放汽压力降至0.02MPa，继续加热升温至165-173℃，压力为0.75MPa，保温35-55分钟。

在上述的步骤(1)中在对禾草类植物原料进行备料后送至蒸煮器之前还包括经过浸渍螺旋器进行浸渍的过程。

化学制浆就是利用化学药剂的作用，适当地去除原料中的木素，尽可能保留纤维素和半纤维素以利于抄纸。实际上在蒸煮过程中由于高温强碱的作用，原料中的木素、纤维素、半纤维素以及其它成分均会发生一定的化学变化，受到不同程度的降解和损伤，因此必须研究原料在蒸煮过程中的变化规律，制定适宜的蒸煮条件。本发明的制浆方法中，通过控制蒸煮及保温的时间，尽量减小原料处于高温的时间，从而减少纤维素和半纤维素损害，达到既减少生产成本，节约能源，又能提高制浆的得率的目的。

所述的蒸煮方法所得到的高硬度浆的收率为58-68％。

本发明中所述的漂白化学浆是指白度为68-82％ISO，木质素脱除率为84-98％的化学浆。

在蒸煮之前，对原料采用常规的干、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15-30mm，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)将禾草类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；

该步骤中禾草类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段、破碎及搓揉段和打散排出段。禾草类原料首先进入锤式破碎机的输送段，这一段主要起输送的作用，再进入破碎及搓揉段，在该段中禾草类原料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的禾草类原料被锤断，因此该锤式破碎机首先起到了切草机的作用，为之后的蒸煮装锅做好了准备；同时，在该破碎及搓揉段中，禾草类原料受到挤压作用，横截面为圆形的禾草类原料被压扁，使秸芯部分与秸秆分离，分离率为70-90％。从锤式破碎机搓揉段过来的禾草类原料经过打散排出段，在这一段中将挤压在一起的禾草类原料打散，在之后的蒸煮中，被打散的禾草原料与挤压在一起的禾草原料相比，由于其与蒸煮药液的接触面大，因此容易渗透至禾草类原料的内部，最后禾草类原料从锤式破碎机的出口排出。所排出的禾草类原料的长度为20-80mm。

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，禾草类原料进入锤式破碎机的速度为0.5-1.0m/s，转速太大或者进料过慢的话，容易导致禾草类原料在锤式粉碎机中受到的挤压力过大而堵塞，从而导致禾草类原料纤维的损伤，而且对设备的磨损也加大，而转速过低或者进料过快的话，会导致一些禾草类原料不能被完全搓揉，影响之后蒸煮药液的渗透，进而影响纸浆的质量。

禾草类原料外层有一层蜡质，且其杆内部有一层，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。而本发明中将禾菜类原料利用锤式破碎机进行切断和搓揉之后，就克服了现有技术中的上述缺陷。本发明中所述的禾草类原料进行切断搓揉处理的过程中，将禾草类原料的筒形加工为片状或条状，是指禾草类原料中空的圆筒形在摩

力、冲击力以及碾压力的作用下被压扁，由于原料在各个角度的受力大小不相同，因此在受力大的部位有裂痕的存在，禾草纤维原料成片状；在有的部位甚至断开成长条状。

(2)将切断破碎后的原料进行除尘处理；

经过切断破碎后的原料进行除尘处理，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。同时，由于切断破碎的禾草类原料被锤式破碎机搓揉的作用，使得在蒸煮的过程中蒸煮药液更容易渗透至禾草类原料内部，因此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禾草类原料备料所用的除尘机，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。由于禾草类原料纤维化学组成是多戊糖含量高，一般都在20％左右，氢氧化钠抽出物含量高，木素含量都较低，但是灰分含量比较高，因此除尘处理显得尤为重要。除尘处理可以采用现有技术中禾草类原料干法备料中除尘方式。在用旋风除尘器进行除尘处理时，风量为30000-38000m³/h，风压200-230mm水柱，在这样的条件下既能保证大量除去禾草原料中所含的灰尘，减轻后续蒸煮的负担，同时，禾草原料由于在锤式破碎机中已经被切断压扁，草片比较轻，风量以及风压过大容易使所需要的草片与灰尘一起被旋风除尘器排出，使得原料消耗大，成本增加。

(3)将经过除尘处理的原料进行筛选处理。

禾草类原料经过除尘处理后，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禾草类原料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，圆筒筛的里层筛板筛孔30 x 30mm，外层筛板筛孔的直径4-6mm，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。在原料中所含尘土或者其他杂质以及大的草片比较多的情况下，可以进行两次筛选，即第一次筛选圆筒筛转速为18-20r/min，倾斜角为10-12°；第二次筛选圆筒筛的转速为20-23r/min，倾斜角为8-10°。所述圆筒筛与一次筛选所选用的圆筒筛相同。

本发明的干法备料方法将锤式破碎机引入备料当中，使得禾草原料在锤式破碎机中被切断，而且禾草原料的秆被压扁，因此在之后的蒸煮过程中蒸煮药液很容易渗透至原料内部，因此蒸煮时间缩短。由于本方法再配合除尘器进行除尘以及圆筒筛进行筛选，经过此方法备料处理之后，禾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是80％，这样不仅减少了可减少浆中的尘埃，使得所制备的浆干净，得率高，得率比一般的方法提高1-3％，用本发明的方法生产成本降低0.5-2％。

在进行备料之后，可以先用浸渍液浸渍禾草类纤维原料，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。这样使浸渍液与原料充分接触，使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，如用碱量以氢氧化钠计对绝干原料量的4％的溶液，也可以是上述碱液与黑液的混合液，所用黑液的浓度为11-14°Be’(20℃)。

对原料进行了浸渍预处理，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作准备。

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立，这就有助于蒸煮脱木素的过程。本发明的方法中，蒸煮化学药液用量少，蒸煮及保温的时间短，在大量去除禾草类原料中的木素的同时，尽可能的减少了纤维素及半纤维素的降解和损伤。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。

本发明中的高硬度浆作为制备漂白化学浆的原料，高硬度浆的蒸煮方法可以为亚硫酸铵法、硫酸盐法、蒽醌-烧碱法。在现有技术的蒸煮的过程中，这几种方法制备纸浆时存在蒸煮和保温的时间长，蒸煮的温度高，保温时间长的问题。而在本发明的方法中，蒸煮药液的用量少，蒸煮和保温的时间大大缩短。

蒸煮的过程一般包括三个过程：(1)蒸煮液向原料内部渗透的过程；(2)碱液与原料起化学方应的过程；(3)反应物从原料中溶出的过程。此三过程既分阶段，又几乎同时交叉进行，根据不同纸浆的需要，适当除去原料中的木素和杂质，使纤维之间的结合力下降，促使纤维离解成浆。因此，蒸煮的目的在于利用蒸煮液的作用，适当地除去原料中的木素，尽可能保留纤维素和部分半纤维素以利于抄纸。在蒸煮过程中，由于长时间高温蒸煮以及化学蒸煮药液的使用，原料中的木素、纤维素和半纤维素以及其它成分均会发生一定的化学变化，受到不同程度的降解和损伤。

由于高温蒸煮以及化学蒸煮药液的使用，原料中的木素、纤维素和半纤维素以及其它成分均会发生一定的化学变化，受到不同程度的降解和损伤。针对禾草类植物纤维这种特殊的制浆原料，本发明的方法中，对蒸煮和保温的时间进行了严格的控制，缩短了蒸煮和保温的时间，因而减少了禾草类植物原料中纤维素和半纤维素的降解。因此，本发明的方法中最大限度的保护了禾草类植物原料中制浆所需的成分，同时大大缩短了保温时间，大大减少了能耗，提高了浆的得率。

本发明的有益效果在于：本发明的高硬度浆，以禾草类植物为原料，通过除有机溶剂法制浆以外的方法进行制备，在制备的过程中通过缩短蒸煮的时间，制备出高硬度浆。蒸煮时间的缩短都会大大降低能耗，而且浆的得率比现有技术中将原料蒸煮成低硬度浆的得率有很大的提高，制浆时间大大缩短，因而大大提高了生产效率。同时，本发明所述的高硬度浆可以作为制备漂白化学浆的原料，由于蒸煮和保温的时间大大缩短，因而减少了纸浆处于高温状态的时间，因此减少了纸浆中所需要的纤维素和半纤维素的损失，纸浆的得率得到了提高。以本发明所述的高硬度浆为原料，制备漂白化学浆，所述的漂白化学浆的白度为68-82％ISO，木素脱除率为84-98％。用所述的高硬度浆为原料所制备的漂白化学浆，裂断长为5000-8100m，耐折次数为20-60次，白度为68-82％ISO，所制备的以禾草类植物为原料制备的漂白化学浆的质量比得上现有的阔叶木纸浆，甚至还超过了现有的阔叶木纸浆的质量。

具体实施方式

实施例1

经过干法备料后的稻草经过浸渍螺旋机，在浸渍螺旋机中加入浸渍药液，其中用碱量为以氢氧化钠计与对绝干稻草量的16％，然后送入蒸球，蒽醌加入量为绝干原料量的0.6％，液比1：3，稻草装满后蒸球空转20分钟；之后，通蒸汽进行一次加热升温，升温至100℃，在此温度下保温25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55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20相当于卡伯价32，蒸煮终点时pH值为11，黑液中的残碱浓度为15g/l。所制备的高硬度浆的得率为60％。

实施例2

将经过锤式破碎机进行干法备料后的麦草送入蒸球，往蒸球中加入蒸煮药液，其中用碱量以氢氧化钠计对绝干原料量的18％，蒽醌加入量为绝干原料量的0.7％，液比1：4，麦草装满后蒸球空转20分钟；之后，通蒸汽进行一次加热升温，升温至110℃，在此温度下保温20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168℃，保温40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18相当于卡伯价30，蒸煮终点时pH值为12，黑液中的残碱浓度为16g/l。所制备的高硬度浆的得率为62％。

实施例3

经过干法备料后的稻草经过浸渍螺旋机，在浸渍螺旋机中加入浸渍药液，其中用碱量以氢氧化钠计对绝干稻草量为20％，混合浸渍，然后送入蒸球，蒽醌加入量为绝干原料量的0.8％，液比1：2.5，稻草装满后蒸球空转20分钟；之后，通蒸汽进行一次加热升温，升温至120℃，在此温度下保温25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173℃，保温35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16相当于卡伯价23，蒸煮终点时pH值为12.5，黑液中的残碱浓度为18g/l。所述的高硬度浆的得率为64％。

实施例4

将经过锤式破碎机进行干法备料后的棉秆送入蒸球，往蒸球中加入蒸煮药液，用碱量为以氢氧化钠计对绝干原料量25％，蒽醌加入量为绝干原料量的0.8％，液比1：3，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100℃，在此温度下保温20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55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25相当于卡伯价40，蒸煮终点时pH值为13，黑液中的残碱浓度为13.5g/l。所述的高硬度浆的得率为58％。

实施例5

经过锤式破碎机备料后的麦草经过浸渍螺旋机，在浸渍螺旋机中与用碱量以氢氧化钠计对绝干麦草量为4％的浸渍药液混合浸渍，然后送入蒸球，加入对绝干原料量往蒸球中加入对绝干原料量15％的亚硫酸铵溶液，液比1：4，麦草装满后蒸球空转20分钟；之后，通蒸汽进行一次加热升温，升温至110℃，在此温度下保温25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168℃，保温55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18相当于卡伯价30，蒸煮终点时pH值为12，黑液中的残铵浓度为8.5g/l。所述的高硬度浆的得率为63％。

实施例6

经过干法备料后的棉秆经过浸渍螺旋机，在浸渍螺旋机中与用碱量以氢氧化钠计对绝干棉秆量为4％的浸渍药液混合浸渍，然后送入蒸球，往蒸球中加入蒸煮药液，其中亚硫酸铵的用量为对绝干原料量18％，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120℃，在此温度下保温20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173℃，保温45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16相当于卡伯价24，蒸煮终点时pH值为12，黑液中的残铵浓度为12g/l。所述的高硬度浆的得率为66％。

实施例7

经过干法备料后的麦草送入立式蒸锅，加入蒸煮药剂，其中亚硫酸铵用量为对绝干原料量20％，液比1：3，麦草装满后蒸球空转20分钟；之后，通蒸汽进行一次加热升温，升温至100℃，在此温度下保温18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45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25相当于卡伯价44，蒸煮终点时pH值为12.5，黑液中的残铵浓度为15g/l。所述的高硬度浆的得率为65％。

实施例8

经过干法备料后的棉秆与麦草按质量比为1：1配比经过浸渍螺旋机，在浸渍螺旋机中与用碱量为以氢氧化钠计对绝干原料量为4％浸渍药液混合浸渍，然后送入蒸球，往蒸球中加入蒸煮药剂，其中亚硫酸铵用量为对绝干原料量25％，液比1：3，原料装满后蒸球空转20分钟；之后，通蒸汽进行一次加热升温，升温至100℃，在此温度下保温25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35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23相当于卡伯价38，蒸煮终点时pH值为12.5，黑液中的残铵浓度为9.6g/l。所述的高硬度浆的得率为67％。

实施例9

经过干法备料后的稻草经过浸渍螺旋机，在浸渍螺旋机中与用碱量为以氢氧化钠计对绝干稻草量为13％的浸渍药液混合浸渍，然后送入蒸球，硫化度为5％，液比1∶3，稻草装满后蒸球空转20分钟；之后，通蒸汽进行一次加热升温，升温至100℃，在此温度下保温30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45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28相当于卡伯价50，蒸煮终点时pH值为11，黑液中的残碱浓度为12g/l。所述的高硬度浆的得率为61％。

实施例10

经过干法备料后的麦草经过浸渍螺旋机，在浸渍螺旋机中与用碱量以氢氧化钠计对绝干麦草量为17％的浸渍液混合浸渍，然后送入蒸球，硫化度为8％，液比1：4，麦草装满后蒸球空转15分钟；之后，通蒸汽进行一次加热升温，升温至110℃，在此温度下保温20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168℃，保温55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19相当于卡伯价30.5，蒸煮终点时pH值为12，黑液中的残碱浓度为12g/l。

实施例11

经过干法备料后的芦苇经过浸渍螺旋机，在浸渍螺旋机中与对绝干芦苇量为4％的氢氧化钠溶液和黑液混合液混合浸渍，然后送入蒸球，加入蒸煮药剂，其中用碱量为以氢氧化钠计对绝干原料量21％，硫化度为10％，液比1：2.5，芦苇装满后蒸球空转20分钟；之后，通蒸汽进行一次加热升温，升温至140℃，在此温度下保温40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173℃，保温90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17相当于卡伯价26，蒸煮终点时pH值为12，黑液中的残碱浓度为14g/l。

实施例12

将干法备料后的甘蔗渣送入蒸球，加入蒸煮药液，其中用碱量为以氢氧化钠计对绝干原料量25％，硫化度为15％，液比1：3，甘蔗渣装满后蒸球空转20分钟；之后，通蒸汽进行一次加热升温，升温至120℃，在此温度下保温20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40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26相当于卡伯价44，蒸煮终点时pH值为12.5，黑液中的残碱浓度为13.5g/l。

实施例13

经过干法备料后的麦草和稻草经过浸渍螺旋机，其中麦草与稻草的质量比为2：1，在浸渍螺旋机中与用碱量为以氢氧化钠计对绝干麦草和稻草量为4％的浸渍药液混合浸渍，然后送入蒸球，加入以氢氧化钠计对绝干原料量23％蒸煮药液，硫化度为15％，液比1：3，麦草稻草装满后蒸球空转23分钟；之后，通蒸汽进行一次加热升温，升温至115℃，在此温度下保温20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43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26相当于卡伯价45，蒸煮终点时pH值为12.5，黑液中的残碱浓度为13.5g/l。

实施例14

经过干湿法备料后的麦草、麦草和棉杆经过喂料螺旋，三种原料的质量比为1：1：1，进入连续蒸煮管中与用碱量为以氢氧化钠计对绝干原料量25％的蒸煮药液混合蒸煮，蒽醌加入量为绝干原料量的0.8％，液比1：3，通蒸汽进行加热至110℃，保温20分钟，升温30分钟，小放汽之后，升温至165℃，保温40分钟；在喷放前，向连续蒸煮器的中间管内加入黑液进行稀释控制浆得浓度8-12％，同时保持0.75MPa进行连续喷放，此时浆的硬度为高锰酸钾值24相当于卡伯价42，蒸煮终点时pH值为11.5，黑液中的残碱浓度为11.5g/l。

实施例15

经过干法备料后的芦苇送入蒸球，往蒸球中加入蒸煮药液，其中用碱量为以氢氧化钠计对绝干原料量的22％，硫化度为15％，液比1：3，芦苇装满后蒸球空转20分钟；之后，通蒸汽进行一次加热升温，升温至115℃，在此温度下保温15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55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26相当于卡伯价46，蒸煮终点时pH值为12.5，黑液中的残碱浓度为13.5g/l。

实施例16

经过干法备料后的芦苇和麦草以质量比为1：3混合经过浸渍螺旋机，芦苇与麦草的质量比为1：1，在浸渍螺旋机中与用碱量以氢氧化钠计对绝干芦苇和麦草混合原料量为4％浸渍液混合浸渍，然后送入蒸球，加入用碱量为以氢氧化钠计对绝干原料量17％的蒸煮药液，硫化度为8％，液比1：3，芦苇和麦草混合装满后蒸球空转20分钟；之后，通蒸汽进行一次加热升温，升温至115℃，在此温度下保温20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60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26相当于卡伯价45，蒸煮终点时pH值为12.5，黑液中的残碱浓度为13.5g/l。

实施例17

经过干法备料后的芦苇、麦草和稻草以质量比为1：1：1，送入蒸球进行亚硫酸钠法蒸煮，其中芦苇、麦草以及稻草的质量比为1：1：1，加入总酸6％，化合酸3.0％的蒸煮液，芦苇、麦草和稻草混合装满后蒸球空转20分钟；之后，通蒸汽进行一次加热升温，升温至115℃，在此温度下保温15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55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26相当于卡伯价45。

以下实施例涉及的是以上述实施例中的高硬度浆作为原料制备高质量的纸浆。

实施例18

将蒸煮完之后所得的硬度为高锰酸钾值16-18相当于卡伯价22-30的高硬度浆用压力洗涤机洗涤，洗涤之后将高硬度浆进行稀释，稀释到浓度为5-12％，进行漂白，首先进行氧漂，其氧气加入量为绝干浆量的2-5％，氢氧化钠的加入量为为绝干浆量的2-6％，加入硫酸镁盐作保护剂，氧漂的温度为90-110℃，在一段氧漂结束之后，以相同的方式重复氧漂一次，氧漂结束之后，再以比较传统的方式进行漂白，氯化-碱处理-次氯酸盐漂白，漂白的条件为：用氯量为绝干浆的2.5-3％，浆的浓度为3-3.5，漂白的温度为50-55℃，漂白的时间为45-60分钟；碱处理的条件为：加入氢氧化钠的量为绝干浆量2-4％，浆的浓度为10-12％，漂白温度为50-55℃，时间为100-150分钟；次氯酸盐漂白：次氯酸钠的加入量为绝干浆量的2-4％，漂白的温度为30-35℃，漂白的时间为100-150分钟。漂白结束后，纸浆的白度为72％ISO，裂断长为6000m，是一种高质量的纸浆。

实施例19

将蒸煮完之后所得的硬度为高锰酸钾值18-20相当于卡伯价29-33的高硬度浆先用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，之后将所得的浆用真空洗涤机洗涤，洗涤之后将高硬度浆进行稀释至浓度为8-12％，然后进行漂白，首先进行氧漂，其氧气加入量为绝干浆量的2-5％，氢氧化钠的加入量为为绝干浆量的2-6％，加入硫酸镁盐作保护剂，氧漂的温度为90-110℃，在一段氧漂结束之后，再以比较传统的方式进行漂白，氯化-碱处理-次氯酸盐漂白，漂白的条件为：用氯量为绝干浆的2.5-3％，浆的浓度为3-3.5％，漂白的温度为50-55℃，漂白的时间为45-60分钟；碱处理的条件为：加入氢氧化钠的量为绝干浆量2-4％，浆的浓度为10-12％，漂白温度为50-55℃，时间为100-150分钟；次氯酸盐漂白：次氯酸钠的加入量为绝干浆量的2-4％，漂白的温度为30-35℃，漂白的时间为100-150分钟。漂白结束后，纸浆的白度为75％ISO，裂断长为6200m，是一种高质量的纸浆。

实施例20

将蒸煮完之后所得的硬度为高锰酸钾值18-20相当于卡伯价29-33的高硬度浆先用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，之后将所得的浆用压力洗涤机洗涤，洗涤之后将高硬度浆进行稀释，稀释到浓度为5-12％，进行漂白，首先进行氧漂，其氧气加入量为绝干浆量的2-5％，氢氧化钠的加入量为绝干浆量的2-6％，加入硫酸镁盐作保护剂，氧漂的温度为90-110℃，在一段氧漂结束之后，再以比较传统的方式进行漂白，氯化-碱处理-次氯酸盐漂白，漂白的条件为：用氯量为绝干浆的2.5-3％，浆的浓度为3-3.5，漂白的温度为50-55℃，漂白的时间为45-60分钟；碱处理的条件为：加入氢氧化钠的量为绝干浆量2-4％，浆的浓度为10-12％，漂白温度为50-55℃，时间为100-150分钟；次氯酸盐漂白：次氯酸钠的加入量为绝干浆量的2-4％，漂白的温度为30-35℃，漂白的时间为100-150分钟。漂白结束后，纸浆的白度为72％ISO，裂断长为5500m，是一种高质量的纸浆。

实施例21

将蒸煮完之后所得的硬度为高锰酸钾值22-25相当于卡伯价38-42的高硬度浆先用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，之后将所得的浆用压力洗涤机洗涤，洗涤之后将高硬度浆进行稀释，稀释到浓度为8-12％，进行漂白，首先进行氧漂，其氧气加入量为绝干浆量的2-5％，氢氧化钠的加入量为为绝干浆量的2-6％，加入硫酸镁盐作保护剂，氧漂的温度为90-110℃，在一段氧漂结束之后，重复上述的步骤再进行一段氧漂，最后以比较传统的方式进行漂白，氯化-碱处理-次氯酸盐漂白，漂白的条件为：用氯量为绝干浆的2.5-3％，浆的浓度为3-3.5，漂白的温度为50-55℃，漂白的时间为45-60分钟；碱处理的条件为：加入氢氧化钠的量为绝干浆量2-4％，浆的浓度为10-12％，漂白温度为50-55℃，时间为100-150分钟；次氯酸盐漂白：次氯酸钠的加入量为绝干浆量的2-4％，漂白的温度为30-35℃，漂白的时间为100-150分钟。漂白结束后，纸浆的白度为80％ISO，裂断长为6500m，是一种高质量的纸浆。

实施例22

将蒸煮完之后所得的硬度为高锰酸钾值25-28相当于卡伯价42-50的高硬度浆先用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，挤浆之后进入盘磨疏解机进行疏解，再将所得的浆用真空洗涤机洗涤，洗涤之后将高硬度浆进行稀释，稀释到浓度为5-12％，进行漂白，首先进行氧漂，其氧气加入量为绝干浆量的2-5％，氢氧化钠的加入量为为绝干浆量的2-6％，加入硫酸镁盐作保护剂，氧漂的温度为90-110℃，在一段氧漂结束之后，再以比较传统的方式进行漂白，氯化-碱处理-次氯酸盐漂白，漂白的条件为：用氯量为绝干浆的2.5-3％，浆的浓度为3-3.5，漂白的温度为50-55℃，漂白的时间为45-60分钟；碱处理的条件为：加入氢氧化钠的量为绝干浆量2-4％，浆的浓度为10-12％，漂白温度为50-55℃，时间为100-150分钟；次氯酸盐漂白：次氯酸钠的加入量为绝干浆量的2-4％，漂白的温度为30-35℃，漂白的时间为100-150分钟。漂白结束后，纸浆的白度为78％ISO，裂断长为6200m，是一种高质量的纸浆。

实施例23

将蒸煮完之后所得的硬度为高锰酸钾值19-21相当于卡伯价31-35的高硬度浆先用压力洗涤机进行洗涤，然后将所得的浆加入至盘磨疏解机进行疏解，之后将所得的浆用真空洗涤机洗涤，洗涤之后将高硬度浆进行稀释，稀释到浓度为10-12％，进行漂白，首先进行氧漂，其氧气加入量为绝干浆量的2-5％，氢氧化钠的加入量为为绝干浆量的2-6％，加入硫酸镁盐作保护剂，氧漂的温度为90-110℃，在一段氧漂结束之后，再以比较传统的方式进行漂白，氯化-碱处理-次氯酸盐漂白，漂白的条件为：用氯量为绝干浆的2.5-3％，浆的浓度为3-3.5％，漂白的温度为50-55℃，漂白的时间为45-60分钟；碱处理的条件为：加入氢氧化钠的量为绝干浆量2-4％，浆的浓度为10-12％，漂白温度为50-55℃，时间为100-150分钟；次氯酸盐漂白：次氯酸钠的加入量为绝干浆量的2-4％，漂白的温度为30-35℃，漂白的时间为100-150分钟。漂白结束后，纸浆的白度为75％ISO，裂断长为5800m，是一种高质量的纸浆。

实施例24

将蒸煮完之后所得的硬度为高锰酸钾值20-23相当于卡伯价34-40的高硬度浆先用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，之后将所得的浆用真空洗涤机洗涤，洗涤之后将高硬度浆进行稀释，稀释到浓度为8-12％，进行漂白，首先进行氧漂，其氧气加入量为绝干浆量的2-5％，氢氧化钠的加入量为绝干浆量的2-6％，加入硫酸镁盐作保护剂，氧漂的温度为90-110℃，在一段氧漂结束之后，再以比较传统的方式进行漂白，氯化-碱处理-次氯酸盐漂白，漂白的条件为：用氯量为绝干浆的2.5-3％，浆的浓度为3-3.5，漂白的温度为50-55℃，漂白的时间为45-60分钟；碱处理的条件为：加入氢氧化钠的量为绝干浆量2-4％，浆的浓度为10-12％，漂白温度为50-55℃，时间为100-150分钟；次氯酸盐漂白：次氯酸钠的加入量为绝干浆量的2-4％，漂白的温度为30-35℃，漂白的时间为100-150分钟。漂白结束后，纸浆的白度为80％ISO，裂断长为6700m，是一种高质量的纸浆。

Claims (10)

1、一种以禾草类植物为原料制备高硬度浆的方法，所述的方法包括备料、蒸煮步骤，其特征在于所述的蒸煮方法为亚硫酸铵法、蒽醌-烧碱法、硫酸盐法或亚硫酸钠法蒸煮中的一种，采用亚硫酸铵法蒸煮时，亚硫酸铵的用量为绝干原料量的15-25％；采用蒽醌-烧碱法蒸煮时，用碱量以氢氧化钠计对绝干原料量的16-25％；采用硫酸盐法蒸煮时，用碱量以氢氧化钠计对绝干原料量的13-25％；亚硫酸钠法蒸煮时，总酸大于5％，化合酸为2.0-4.0％；蒸煮之后得到硬度为高锰酸钾值16-28的高硬度浆，优选硬度为高锰酸钾值18-27高硬度浆；最优选硬度为高锰酸钾值20-25的高硬度浆。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的禾草类植物原料为麦草、稻草、甘蔗渣、棉秆、芦苇中的一种或者一种以上的混合。

3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述的高硬度浆用来制备漂白化学浆。

4、根据权利要求1所｀述的方法，其特征在于所述的亚硫酸铵法蒸煮包括如下步骤：

(1)在禾草类植物原料中加入亚硫酸铵法蒸煮药液，其中液比为1：2-4；

(2)通入蒸汽进行加热，加热升温至温度为100-120℃时保温15-25分钟，进行小放汽，继续加热升温至165-173℃，保温35-55分钟。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的蒽醌-烧碱法蒸煮包括如下步骤：

(1)在禾草类植物原料中加入蒽醌-烧碱法蒸煮药液，其中蒽醌加入量为绝干原料量的0.5-0.8％；液比为1：2-4；

(2)通入蒸汽进行加热，加热升温至温度为100-120℃时保温15-25分钟，进行小放汽，继续加热升温至165-173℃，保温35-55分钟。

6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的硫酸盐法蒸煮包括如下步骤：

(1)在禾草类植物原料中加入硫酸盐法蒸煮药液，液比为1：2-4，硫化度为5-15％；

(2)通入蒸汽进行加热，加热升温至温度为110-140℃时保温15-25分钟，进行小放汽，继续加热升温至165-173℃，保温35-55分钟。

7、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的亚硫酸钠法蒸煮包括如下步骤：

(1)在禾草类植物原料中加入亚硫酸钠法蒸煮药液，液比为1：2-4；

(2)往蒸煮器中通入蒸汽进行加热，加热升温至温度为100-120℃时保温15-25分钟，进行小放汽，继续加热升温至165-173℃，保温35-55分钟。

8、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于在备料之后蒸煮之前还包括对禾草类植物原料进行预浸渍的过程。

9、根据权利要求5或6或7所述的方法，其特征在于在加热升温时将所述的禾草类植物原料放在蒸煮器中，所述的蒸煮器包括蒸球、立式蒸煮锅或连续蒸煮器。

10、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；

(2)将切断破碎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。