CN101701429B - 一种缓和硫酸盐蒸煮条件下提高桉木纸浆得率与黏度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种缓和硫酸盐蒸煮条件下显著提高桉木纸浆得率和黏度的方法，其工艺步骤为：按木片先送入木片负压混料仓排气并加入配好的含义助剂的蒸煮药液，混合均匀，传送入蒸煮器，在以NaOH计用碱量15～20％、硫化度12～28％、蒽醌用量0.01～0.5％、Na2SO3用量0～5％、表面活性剂用量0.1～2.0％、重量液比1∶3～5，按蒸煮曲线升温70～120min、最高温度137～152℃、保温180～300min进行蒸煮。在同等脱木素的前提下，可提高桉木浆得率2～3个百分点、黏度200-300mL/g，降低能耗8-15％，吨浆用碱量下降15～30％。
Description
技术领域
本发明涉及造纸工业中提高桉木制浆效果，同时改善纸浆质量的方法，特别是涉及一种通过缓和硫酸盐蒸煮条件显著提高桉木纸浆得率与黏度的制浆方法。
背景技术
当今世界造纸工业依托的植物纤维原料主体依然是木材原料，所占的比份高达95％左右。造纸工业持续不断地快速发展，形成了对木材资源保障巨大的压力，人们不得不着力于培育速生丰产的阔叶木林来作为造纸工业原料依托的基础，并基本形成了北方以杨木为主，南方以桉木为主的造纸原料格局。纸浆纤维由原来的长纤维针叶木逐步转向短纤维的阔叶木，其中又以桉木的纤维最短，平均只有0.7-0.9mm。由于木材原料纤维变短，纸浆纤维的品质整体呈下降的趋势。
随着现代社会对环境保护要求的呼声日益地高涨，造纸工业实施的废水污染排放标准也越来越严格。虽然主导纸浆格局的硫酸盐制浆方法在清洁化生产方面已经很成熟，但纸浆漂白的过程则应环保的要求从原来主流的CEH漂白不得不开始转型至ECF漂白，未来则最终会走向TCF漂白。漂白过程的这一变迁驱使人们必须在蒸煮过程中脱出较多的木素，以利于后续的漂白。所带来的结果是纸浆的黏度和得率降低，强度也受到一定程度地损伤。这对于纤维本已很短的桉木纸浆而言，无疑对纸浆的品质会带来更多负面的效应。当然，桉木制浆所面临的问题，其实也是其他植物纤维原料制备化学漂白浆共同面临的问题。所以，问题的关键还是如何去顺应制浆技术发展的方向，寻求找到制浆效果的提高和纸浆质量保证的突破口。
发明内容
本发明的目的是以桉木原料为对象，在缓和硫酸盐蒸煮条件的同时，利用蒸煮脱木素复合助剂，在不降低脱木素程度的前提下，获得纸浆得率和黏度显著的提高，同时改善漂白浆综合物理强度的效果。
本发明是提高桉木制浆效果，同时改善纸浆质量的方法。桉木经脱皮，削片，排除空气，加蒸煮剂和助剂，装料，碱法蒸煮，氧脱木素，白度值(D-Eop或D1-Eop-D2)漂白制得高得率、高黏度的漂白浆。
该方法包括下述工艺步骤：(除非另有说明，本发明中所采用的百分数均为重量百分数)。
(1)来自原料场堆存的桉木经人工或机械剥皮，进行削片之后，直接送入预设的木片负压混料仓进行减压排气呈负压状态5～15min，并在负压状态下按药液计量配制好的蒸煮试剂和促进蒸煮效果的蒽醌和表面活性剂助剂送入负压仓至木片充分浸透，在调回常压状态之后，将木片和混合的药液送至蒸煮设备；
(2)来自步骤(1)药液配制与所加药液量依据如下条件确定：以重量百分比计，NaOH计为15～20％、硫化度12～28％、蒽醌用量0.01～0.5％、Na2SO3用量0～2％、表面活性剂用量0.1～2.0％、重量液比1∶3～5，进入蒸煮设备的桉木片按蒸煮曲线升温70～120min、最高温度137～152℃、保温180～300min进行蒸煮，蒸煮结束后，实施浆料的喷放，依传统工艺路线进行洗、选、筛，提取的黑液进入碱回收系统，浆渣回收重新混入待蒸煮木片进行蒸煮，良浆待氧脱；
蒸煮成浆结果：细浆得率53～57％、卡伯值15～22、白度28～35％ISO、黏度1500～1650mL/g。
(3)来自步骤(2)的良浆送入氧脱木素塔，在浆浓10-15％、初始氧压0.4-0.6MPa、用碱量1.5～3.0％、Mg2SO4用量0.2-0.5％、温度85～105℃的条件下氧脱40～75min，之后按规范要求洗净度洗涤，氧脱废水作为步骤(2)蒸煮纸浆洗涤的回用水；
氧脱浆结果：对原料得率51.5～55％、卡伯值8～11、白度大于等于46-55％ISO、黏度1340～1450mL/g。
(4)来自步骤(3)的氧脱浆按高白度漂白要求，进入二氧化氯一段D1-氧促过氧化氢漂白Eop-二氧化氯二段D2漂白过程，D1段浆浓10～12％、ClO2用量1.0～1.5％、温度70～80℃、控制pH为3.5～4.0处理60～120min；Eop段浆浓10～15％、H2O2用量1.5～2.0％、NaOH用量0.6～0.8％、Mg(OH)2用量0.5～1.0％、Na2SiO3用量1.5～2.5％、络合剂用量0.05～0.5％、初始氧压0.4～0.5MPa、温度85～90℃、处理50～60min；D2段浆浓10～12％、ClO2用量0.2～0.3％、温度70～80℃、控制pH为3.5～4.0处理90～120min；各段漂白结束时均按规范要求洗净度洗涤；具体要求省略。
漂白浆结果：对原料得率49.0～51.5％、卡伯值0.3～0.6、白度88～90％ISO、黏度1180～1280mL/g。标准浆张抗张指数75-83N·m/g、耐破指数6.5-7.2kPa·m2/g、撕裂指数8.8-9.5mN·m2/g。
(5)或对来自步骤(3)的氧脱浆按常规白度漂白要求，进入二氧化氯D-Eop漂白过程，D段浆浓10～12％、ClO2用量0.5～1.5％、温度70～80℃、控制pH为3.5～4.0处理60～120min；氧促过氧化氢漂白Eop段浆浓10～15％、H2O2用量1.0～2.0％、NaOH用量0.5～0.8％、Mg(OH)2用量0.5～1.0％、Na2SiO3用量1.5～2.5％、络合剂用量0.05～0.5％、初始氧压0.4-0.5MPa、温度85～90℃、处理50～60min；各段漂白结束时均按规范要求洗净度洗涤。
漂白浆结果：对原料得率49.5～52.5％、卡伯值0.9～1.5、白度78～84％国际标准ISO、黏度1220～1310mL/g。标准浆张抗张指数78～85N·m/g、耐破指数6.8～7.5kPa·m2/g、撕裂指数9.1～9.7mN·m2/g。
其中，步骤(1)中所述的木片负压混料仓是让木片在仓内形成低至5kPa的负压并可以保压、泄压，同时在负压状态下加入药液与木片均匀混合。
其中，步骤(2)所述的缓和硫酸盐蒸煮条件为137-152℃的低温条件，以NaOH计为15-20％的低用碱量条件，做到不降低桉木硫酸盐蒸煮脱木素的程度。
其中，步骤(4)的D1-Eop-D2三段漂白和D-Eop两段漂白应桉木浆白度的要求取舍，高白度采用D1-Eop-D2三段漂白，常规白度采用D-Eop两段漂白。
如果蒸煮设备具备负压操作的条件，木片也可以不经负压仓而直接送入蒸煮设备进行负压排气操作，并在负压状态下完成木片与蒸煮药液的混合。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)在现有技术基础上增加了木片负压混料仓，强化了木片与药液混合的均匀性，同时，将硫酸盐蒸煮温度控制在135～152℃的低温范围，且以NaOH计用不到20％的用碱量，再借助于蒸煮助剂的复合使用，达到了与现有技术脱木素水平相当的蒸煮效果。
(2)比桉木160℃前后常规硫酸盐蒸煮温度降低了8～23℃，节能效果明显，吨浆可节能5～15％。
(3)与以NaOH计的桉木硫酸盐蒸煮高于21％的用碱量相比，实际用碱量减少了15～30％，吨浆耗碱最大可降低近120kg，可明显提高碱回收的热回收效率，显著降低白泥废固物的产生量。
(4)相同蒸煮脱木素率时，蒸煮均匀性好，浆渣率不超过1％，纸浆得率增加2～3个百分点，制浆效果明显改善，同时纸浆黏度提高200～300mL/g，漂白浆综合物理强度增加10～13％，纸浆品质提高显著。
具体实施方式
下面以实例进一步说明本发明的实质内容，但但它们不是对本发明的限定。
实施例1将备好料的桉木片输送至预设的木片负压混料仓内进行减压排气呈负压状态，压力在9kPa保持10min，并在负压状态下按配制好的蒸煮试剂和助剂送入负压仓至木片充分混合、浸透，负压仓泄压后，将木片和混合的药液送至蒸煮设备。硫酸盐蒸煮条件为：NaOH用量19％、硫化度24％，蒽醌用量0.05％、Na2SO3用量0.5％、表面活性剂用量0.2％、重量液比1∶3.0，按蒸煮曲线升温90min、最高温度145℃、保温190min进行蒸煮。
蒸煮结束后，洗、选、筛好的良浆送入氧脱木素塔，在浆浓10％、初始氧压0.4MPa、NaOH用量1.75％、Mg2SO4用量0.5％、温度95℃的条件下氧脱60min。氧脱浆洗净之后，进入D1-Eop-D2漂白过程，D1段浆浓10％、ClO2用量0.8％、温度70℃、控制PH为3.5～4.0处理90min；白度Eop段浆浓10％、H2O2用量1.5％、NaOH用量0.6％、Mg(OH)2用量0.6％、Na2SiO3用量2.0％、络合剂用量0.1％、初始氧压0.4MPa、温度85℃、处理60min；D2段浆浓10％、ClO2用量0.2％、温度70℃、控制PH为3.5～4.0处理120min。氧脱木素段洗涤废液被用于蒸煮纸浆的洗涤，各段漂白结束后均按规范要求洗净度洗涤，具体要求省略。
蒸煮成浆结果：细浆得率54.4％、卡伯值16.9、白度31％ISO、黏度1530mL/g。
氧脱浆结果：对原料得率52.7％、卡伯值9.1、白度51％ISO、黏度1360mL/g。
漂白浆结果：对原料得率50.3％、卡伯值0.4、白度89.2％ISO、黏度1210mL/g。标准浆张抗张指数77N·m/g、耐破指数6.9kPa·m2/g、撕裂指数9.0mN·m2/g。
实施例2重复实施例1，有以下不同点：让木片于负压仓在7kPa保持8min；硫酸盐蒸煮NaOH用量17％、硫化度21％、表面活性剂用量0.5％，升温110min、保温210min；氧脱NaOH用量2.0％；D1-Eop-D2漂白的D1段ClO2用量1.25％，D2段ClO2用量0.3％。
蒸煮成浆结果：细浆得率55.3％、卡伯值19、白度30％ISO、黏度1560mL/g。
氧脱浆结果：对原料得率53.4％、卡伯值9.5、白度50％ISO、黏度1370mL/g。
漂白浆结果：对原料得率51.2％、卡伯值0.5、白度88.2％ISO、黏度1220mL/g。标准浆张抗张指数76N·m/g、耐破指数7.0kPa·m2/g、撕裂指数9.1mN·m2/g。
实施例3重复实施例1，有以下不同点：让木片于负压仓在5kPa保持10min；硫酸盐蒸煮NaOH用量16.0％、硫化度18％、蒽醌用量0.2％、表面活性剂用量1.0％，升温120min、最高温度140℃、保温240min；氧脱NaOH用量2.2％；D1-Eop-D2漂白的D1段ClO2用量1.5％，D2段ClO2用量0.3％。
蒸煮成浆结果：细浆得率56.0％、卡伯值21、白度29％ISO、黏度1600mL/g。
氧脱浆结果：对原料得率53.8％、卡伯值10.4、白度48％ISO、黏度1390mL/g。
漂白浆结果：对原料得率51.5％、卡伯值0.6、白度88.0％ISO、黏度1220mL/g。标准浆张抗张指数81N·m/g、耐破指数7.1kPa·m2/g、撕裂指数8.9mN·m2/g。
实施例4重复实施例1，有以下不同点：让木片于负压仓在5kPa保持5min；硫酸盐蒸煮NaOH用量15.0％、硫化度15％、蒽醌用量0.3％、表面活性剂用量1.0％，升温120min、最高温度140℃、保温270min；氧脱NaOH用量2.0％；D-Eop漂白的D段ClO2用量1.0％，Eop段H2O2用量2.0％、NaOH用量0.8％、Mg(OH)2用量0.8％。
蒸煮成浆结果：细浆得率56.4％、卡伯值22、白度28％ISO、黏度1620mL/g。
氧脱浆结果：对原料得率54.5％、卡伯值10.8、白度47％ISO、黏度1430mL/g。
漂白浆结果：对原料得率52.2％、卡伯值1.1、白度83.7％ISO、黏度1280mL/g。标准浆张抗张指数83N·m/g、耐破指数7.0kPa·m2/g、撕裂指数9.3mN·m2/g。
Claims (4)
1.一种缓和硫酸盐蒸煮条件下提高桉木纸浆得率与黏度的制浆方法，其特征在于包括下述步骤：
(1)来自原料场堆存的桉木经人工或机械剥皮，进行削片之后，直接送入预设的木片负压混料仓进行减压排气呈负压状态5～15min，并在负压状态下按药液计量配制好的蒸煮试剂和促进蒸煮效果的蒽醌和表面活性剂助剂送入负压仓至木片充分浸透，在调回常压状态之后，将木片和混合的药液送至蒸煮设备；
(2)来自步骤(1)药液配制与所加药液量依据如下条件确定：以重量百分比计，NaOH计为15～20％、硫化度12～28％、蒽醌用量0.01～0.5％、Na2SO3用量0～2％、表面活性剂用量0.1～2.0％、重量液比1∶3～5，进入蒸煮设备的桉木片按蒸煮曲线升温70～120min、最高温度137～152℃、保温180～300min进行蒸煮，蒸煮结束后，实施浆料的喷放，依传统工艺路线进行洗、选、筛，提取的黑液进入碱回收系统，浆渣回收重新混入待蒸煮木片进行蒸煮，良浆待氧脱；
(3)来自步骤(2)的良浆送入氧脱木素塔，在浆浓10-15％、初始氧压0.4-0.6MPa、用碱量1.5～3.0％、MgSO4用量0.2-0.5％、温度85～105℃的条件下氧脱40～75min，之后按规范要求洗净度洗涤，氧脱废水作为步骤(2)蒸煮纸浆洗涤的回用水；
(4)来自步骤(3)的氧脱浆按高白度漂白要求，进入二氧化氯一段D1-氧促过氧化氢漂白Eop-二氧化氯二段D2漂白过程，D1段浆浓10～12％、ClO2用量1.0～1.5％、温度70～80℃、控制pH为3.5～4.0处理60～120min；Eop段浆浓10～15％、H2O2用量1.5～2.0％、NaOH用量0.6～0.8％、Mg(OH)2用量0.5～1.0％、Na2SiO3用量1.5～2.5％、络合剂用量0.05～0.5％、初始氧压0.4～0.5MPa、温度85～90℃、处理50～60min；D2段浆浓10～12％、ClO2用量0.2～0.3％、温度70～80℃、控制pH为3.5～4.0处理90～120min；各段漂白结束时均按规范要求洗净度洗涤；
或对来自步骤(3)的氧脱浆按常规白度漂白要求，进入二氧化氯D-Eop漂白过程，D段浆浓10～12％、ClO2用量0.5～1.5％、温度70～80℃、控制pH为3.5～4.0处理60～120min；氧促过氧化氢漂白Eop段浆浓10～15％、H2O2用量1.0～2.0％、NaOH用量0.5～0.8％、Mg(OH)2用量0.5～1.0％、Na2SiO3用量1.5～2.5％、络合剂用量0.05～0.5％、初始氧压0.4-0.5MPa、温度85～90℃、处理50～60min；各段漂白结束时均按规范要求洗净度洗涤。
2.根据权利要求1所述的缓和硫酸盐蒸煮条件下提高桉木纸浆得率与黏度的制浆方法，其特征在于其中，步骤(1)中所述的木片负压混料仓是让木片在仓内形成低至5kPa的负压并可以保压、泄压，同时在负压状态下加入药液与木片均匀混合。
3.根据权利要求1所述的缓和硫酸盐蒸煮条件下提高桉木纸浆得率与黏度的制浆方法，其特征在于其中，步骤(2)所述的缓和硫酸盐蒸煮条件为137-152℃的低温条件，以NaOH计为15-20％的低用碱量条件，做到不降低桉木硫酸盐蒸煮脱木素的程度。
4.根据权利要求1所述的缓和硫酸盐蒸煮条件下提高桉木纸浆得率与黏度的制浆方法，其特征在于其中，步骤(4)的D1-Eop-D2三段漂白和D-Eop两段漂白应桉木浆白度的要求取舍，高白度采用D1-Eop-D2三段漂白，常规白度采用D-Eop两段漂白。
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