CN102268825A

CN102268825A - 一种化学热磨机械浆的强化预浸渍方法

Info

Publication number: CN102268825A
Application number: CN2010101980761A
Authority: CN
Inventors: 田超; 薛崇昀; 陈彬; 聂怡
Original assignee: China National Pulp and Paper Research Institute
Current assignee: China National Pulp and Paper Research Institute
Priority date: 2010-06-03
Filing date: 2010-06-03
Publication date: 2011-12-07

Abstract

本发明公开了一种化学热磨机械浆的强化预浸渍方法，是对化学热磨机械浆制浆工艺的改进，主要是通过两段浸渍和添加化学助剂来改善对木料的润胀、软化效果，减少挤压疏解和磨浆过程中对纤维的强行撕裂，降低纤维束的残留率，同时可以加强对浆料中有色物质的净洗，从而获得纤维长度更加均一、质量更加优良的化学热磨机械浆，并且能够降低制浆电耗。虽然本发明采用两段化学浸渍，但其效果主要是通过对化学浸渍药品进行合理分配、提高药品利用效率来实现的，而不是大幅增加化学品用量，因此不会造成污染负荷的显著提高。

Description

一种化学热磨机械浆的强化预浸渍方法

技术领域

本发明涉及化学机械法制浆领域，是对化学热磨机械浆制浆工艺的改进，特别是通过加强化学预浸渍效果来改善化学热磨机械浆的成浆性能，同时降低制浆电耗。

背景技术

化学机械法制浆是20世纪70年代发展起来的一类制浆方法，其基本特征是采用螺旋挤压机对制浆原料进行挤压疏解，并用少量化学药品对原料进行预浸渍，然后主要靠盘磨将其磨制成不同性能的纸浆。由于该工艺中只采用少量的化学药品，因此化学机械法制浆对纤维原料的利用率远大于化学法制浆(得率可达90％以上)，同时产生较少的制浆废水和较低的污染负荷；另外，由于化学预浸渍过程的加入，化学机械法制浆的成浆性能较磨石磨木浆、盘磨机械浆等纯机械浆有了较大的提升，其应用范围更加广泛，甚至可以用于替代一些纸种中的化学浆，以降低纸品的生产成本。所以，化学机械法制浆在投入工业化运营后，就以高效、环保的突出优势而备受世界制浆造纸行业的青睐，成为各国研究和开发的重点方向。经过短短三十几年的发展，全球化机浆产能已经超过600万吨/年，另外还有接近300万吨/年的产能正在建设之中。

该类制浆方法的典型代表是化学热磨机械法制浆工艺(CTMP)，这一工艺从投产至今一直是主流的化学机械法制浆工艺，目前发展较快的碱性过氧化氢机械浆(APMP)和碱性过氧化氢漂白机械浆(PRC-APMP)工艺也是在化学热磨机械浆的基础上开发出来的。

但是，这些化学机械法制浆工艺也有一些共性的缺陷。其一，对原料的适应性较差，特别是不适合采用密度较大的原料，较为理想的原料为密度在0.3～0.4g/cm³范围内的木材，所以木质松软、洁白的杨木是目前公认较为理想的化机浆原料，但是随着化机浆产能的迅速扩张，杨木的供应量已经远远不能满足生产需求。因此，桉木等密度(0.4～0.6g/cm³)较大的木材不得不被用来弥补杨木供应量的不足。由此而带来的问题是，密度较大的原料难以在较短的时间内被化学预浸渍药液浸透并软化，一方面加大了磨浆机的工作负荷，增加磨浆电耗，另一方面使纤维被强行撕裂的几率增大，产生较多的细小纤维，影响成浆质量。虽然通过单纯提高化学浸渍的药品用量可以在一定程度上使上述问题得到改善，但同时也造成制浆废液的污染负荷增加和成浆得率的下降。其二，纤维束问题是化学机械法制浆的痼疾，目前解决这一问题的方法主要是调整磨浆工艺和加大化学浸渍药品用量，其中调整磨浆工艺的效果是较为有限的，而加大化学浸渍药品用量的负面效应也如前面所述。因此，对现有的化学机械法制浆工艺进行有针对性的改进是非常有必要的。

发明内容

本发明通过采用两段化学浸渍并添加渗透剂来加强化学热磨机械浆的化学预浸渍效果，强化对制浆原料的润胀、软化，并以此改善成浆质量、降低磨浆能耗。

本发明的工艺流程如图1所示，具体实施方案如下：

(1)备料：将木材原料用削片机切削成尺寸合格的木片，筛除其中的碎渣和泥沙；

(2)I段化学预浸渍：将木片原料与含有NaOH和渗透剂的浸渍液混合均匀，固液比为1∶3，在80～90℃下浸渍25～40min，NaOH的用量(相当于绝干原料重量的百分比，下同)可根据原料的密度大小在1％～2％的范围内调整，渗透剂用量为0.2～0.5％；

(3)挤压疏解：用螺旋挤压机对I段浸渍后的原料挤压疏解，挤压比为4∶1；

(4)II段化学浸渍：将挤压疏解后的浆料与含有NaOH、Na₂SO₃和渗透剂的浸渍液混合，固液比为1∶4，在110～130℃下浸渍25～40min，NaOH用量为2～4％，Na₂SO₃用量为2～4％，渗透剂用量为0.2～0.5％。

(5)磨浆：用磨浆机将II段浸渍后的浆料磨制成浆，并达到所需游离度；

(6)消潜、筛选：将粗浆消潜并筛选出良浆后备用。

本工艺流程中所述渗透剂为烷基磺酸钠、烷基苯磺酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚中的任意一种，均为市售工业原料。

与常规化学热磨机械浆工艺相比，本发明的特点在于：

(1)将传统化学热磨机械浆工艺中的预汽蒸改为一段化学预浸渍，使整个工艺流程中的化学浸渍达到两段，其中，第一段化学浸渍既能达到预汽蒸工艺排除原料中的空气、软化木片的目的，同时通过化学药品的加入，特别是渗透剂的加入，使少量的NaOH能够更好的渗透至木片内部，木片的润胀和软化程度明显好于预汽蒸工艺，使木片得到更加充分的疏解，同时减少挤压疏解过程对纤维的损伤，并且降低了电能消耗；在第一段化学浸渍和充分挤压疏解的基础上，第二段化学浸渍的药液将更加均匀、深入地渗透到浆料之中，润胀、软化的效果进一步得到加强，使下一步的磨浆过程能够减少纤维束的残留和对纤维的强行撕裂，获得纤维长度更加均一纸浆，同时降低电能消耗；

(2)在化学浸渍过程中添加渗透剂，改善NaOH或Na₂SO₃润湿纤维表面并向原料内部渗透的能力，特别是对于一些密度较大或胶类、树脂含量较高的原料，使有限的化学浸渍药品发挥更大的润胀、软化作用，另外，渗透剂的加入还有利于净洗浆料中的有色物质，提高纸浆白度；

(3)虽然本工艺采用两段化学浸渍，但总用碱量并不会因此而明显高于传统化学热磨机械浆工艺，原因如上所述，两段浸渍对浸渍药品的利用效率要高于一段浸渍，并且本工艺还通过添加渗透剂来辅助浸渍药品发挥作用，所以两段化学浸渍的总用碱量在等于或略高于传统化学热磨机械浆工艺的情况下，即可使成浆质量获得明显提升，同时降低制浆能耗，从而避免了成浆得率的显著下降和废液污染负荷的增加；

(4)工艺改造简单，只需要将传统化学热磨机械浆生产线中的汽蒸仓改造为浸渍器即可，投资少、风险小。

附图说明

图1为本发明的强化预浸渍化学热磨机械浆工艺流程，图2为传统化学热磨机械浆工艺流程。

具体实施方式

以三倍体毛白杨或桉木为原料，分别采用强化预浸渍化学热磨机械浆工艺和传统化学热磨机械浆工艺进行制浆，除化学预浸渍工艺不同外，其他工艺参数保持一致，以比较两种工艺对制浆电耗和成浆质量的影响。

实施例1

对三倍体毛白杨采用强化预浸渍化学热磨机械浆法制浆的工艺条件：取三倍体毛白杨木片2kg(绝干)；I段化学预浸渍，NaOH用量1％、渗透剂用量0.2％，固液比1∶3，温度90℃，浸渍时间40min；挤压疏解，压缩比4∶1；II段化学浸渍，NaOH用量2％、Na₂SO₃用量3％、渗透剂用量0.2％，固液比1∶4，温度120℃，浸渍时间30min；三段磨浆，浓度均为30％，盘磨间隙1.5mm→0.4mm→0.1mm；消潜，温度80℃，时间30min；筛选，筛缝0.15mm。

对三倍体毛白杨采用常规化学热磨机械浆法制浆的工艺条件：取三倍体毛白杨木片2kg(绝干)；常压汽蒸15min；挤压疏解，压缩比4∶1；化学浸渍，NaOH用量3％、Na₂SO₃用量3％，固液比1∶4，温度120℃，浸渍时间30min；三段磨浆，浓度均为30％，盘磨间隙1.5mm→0.4mm→0.1mm；消潜，温度80℃，时间30min；筛选，筛缝0.15mm。

实验结果如表1所示。

表1

^*注：制浆电耗包括挤压疏解机和高浓磨浆机两部分的电能消耗。

如表1所示，与常规化学热磨机械浆工艺相比，强化预浸渍工艺使三倍体毛白杨化学热磨机械浆在得率和松厚度未出现明显下降的情况下，制浆电耗降低了将近20％，筛渣率降低了40％，白度提高了7.7％，抗张指数提高了9.6％，撕裂指数提高了27.6％。

实施例2

对桉木采用强化预浸渍化学热磨机械浆法制浆的工艺条件：取桉木木片2kg(绝干)；I段化学预浸渍，NaOH用量1.5％、渗透剂用量0.3％，固液比1∶3，温度90℃，浸渍时间40min；挤压疏解，压缩比4∶1；II段化学浸渍，NaOH用量2.5％、Na₂SO₃用量3％、渗透剂用量0.2％，固液比1∶4，温度130℃，浸渍时间30min；三段磨浆，浓度均为30％，盘磨间隙1.5mm→0.5mm→0.1mm；消潜，温度80℃，时间30min；筛选，筛缝0.15mm。

对桉木采用常规化学热磨机械浆法制浆的工艺条件：取桉木木片2kg(绝干)；常压汽蒸15min；挤压疏解，压缩比4∶1；化学浸渍，NaOH用量4％、Na₂SO₃用量3％，固液比1∶4，温度130℃，浸渍时间30min；三段磨浆，浓度均为30％，盘磨间隙1.5mm→0.5mm→0.1mm；消潜，温度80℃，时间30min；筛选，筛缝0.15mm。

实验结果如表2所示。

表2

如表2所示，与常规化学热磨机械浆工艺相比，强化预浸渍工艺使桉木化学热磨机械浆在得率和松厚度未出现明显下降的情况下，制浆电耗降低了将13.4％，筛渣率降低了33.3％，白度提高了6.8％，抗张指数提高了10.9％，撕裂指数提高了26.5％。

Claims

1.一种化学热磨机械浆的强化预浸渍方法，其特征在于，采用两段化学浸渍并添加渗透剂来加强化学热磨机械浆的化学浸渍效果，具体包括以下步骤：

(2)I段化学预浸渍：将木片原料与含有NaOH和渗透剂的浸渍液混合均匀，固液比为1∶3，在80～90℃下浸渍25～40min，NaOH的用量为1％～2％，渗透剂用量为0.2～0.5％；

(6)消潜、筛选：将粗浆消潜并筛选出良浆后备用。

2.如权利要求1所述的一种化学热磨机械浆的强化预浸渍方法，其特征在于，所述的木材原料为杨木、桉木、枫木、相思木中的任意一种。

3.如权利要求1所述的一种化学热磨机械浆的强化预浸渍方法，其特征在于，在步骤(2)、(4)中添加渗透剂。

4.如权利要求1所述的一种化学热磨机械浆的强化预浸渍方法，其特征在于，所述的渗透剂为烷基磺酸钠、烷基苯磺酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚中的任意一种。