CN102660880A - 改善竹材化学法制浆蒸煮均匀性的一种预处理方法 - Google Patents

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韩善明
焦健
丁来保
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李红斌
梁芳敏
施英乔
沈葵忠
李萍
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Abstract

本发明公开了一种改善竹材化学法制浆蒸煮均匀性的预处理方法,首先将竹材切成竹片,然后采用双螺旋挤压机对竹片进行挤压,使竹材原料均匀受压变形,并使竹节及竹黄中的非纤维组分压溃成颗粒状,直至与维管束分离后,过筛将颗粒状非纤维组分与纤维组分分离,筛上的纤维组分直接进入下一步进行化学蒸煮。可以显著改善竹材化学蒸煮时药液的渗透性能和蒸煮均匀性,有效降低吨浆产品的化学品消耗及减少浆中的灰分含量。

Description

改善竹材化学法制浆蒸煮均匀性的ー种预处理方法
技术领域
[0001] 本发明属于制浆造纸技术领域,特别涉及改善竹材化学法制浆蒸煮均匀性的ー种预处理方法。
背景技术
[0002] 我国是世界上拥有竹材资源最多的国家。据统计,全国竹类植物约39属,500余种,竹林面积达500多万公顷,竹子种类和竹林面积约占世界的I / 4,产量约占世界的I /3,素有“竹子王国”之称。发展竹业已成为高效林业建设的重要内容。竹类纤维细长,呈纺锤状,两端尖鋭,其平均长度一般在I. 5 — 2. I毫米之间,平均宽度一般在15微米左右,其长宽比约在120 — 200之间。作为造纸原料,其制浆性能仅次于针叶木,优于阔叶木,明显优于禾草浆。多年的生产实践表明:竹浆可以替代或部分替代木浆生产包装纸、卫生纸、打印纸、铜板原纸、牛皮箱板纸、复印纸、无碳复写纸、装饰原纸、卷烟纸、描图纸等各种中高档 的纸制品。因此,在当前我国纸业市场需求潜力巨大、原料和产品供应严重不足的形势下,利用竹材制浆造纸具有其它草类纤维无法比拟的资源、技术和效益优势,发展竹材制浆造纸,有利于缓解我国木材供需矛盾,減少纸和纸浆的进ロ,同时,可以推动竹区经济发展,增加竹农收入,保护森林资源和生态环境。
[0003] 竹材结构主要由竹青、竹肉及竹黄三部分组成。竹青位于竹壁外层,组织致密、质地坚韧、表面光滑,并附有ー层蜡质,因此对水和胶粘剂的润湿性较差;竹壁内层为竹黄,其组织疏松、脆弱;竹青、竹黄之间部分为竹肉,是竹材纤维主要集中的部位,也是竹材加工利用的主要部分。目前,竹材制浆主要采用的是烧碱-蒽醌法、硫酸盐法或亚硫酸盐法等方式,制浆エ艺较为成熟。但是,目前竹浆生产エ艺基本上都是按照木材制浆エ艺路线进行,即竹材经过削片、筛选后,直接进行蒸煮,并没有根据竹类纤维原料的特性来设计制浆流程和エ艺方法;由于,竹材的结构不均匀,竹壁外层组织致密、质地坚韧,竹黄部分非纤维杂细胞含量高,尤其是竹节部位石细胞较多,灰分含量高。竹材的这些结构特点,造成了竹材制浆存在蒸煮药液渗透困难、均匀性差,化学品消耗高,制得竹浆非纤维杂细胞含量高、虑水性差,黑液中硅含量高、碱回收过程中易发生硅干扰等诸多问题。因此,针对上述存在的问题,国内外研究机构也做了一些相关预处理研究。因此,针对竹材的结构特点,发明ー种破坏竹材致密结构、并将竹材中的非纤维组分有效去除的预处理方法,对改善竹材化学蒸煮均匀性、降低化学品消耗、提高竹浆的质量性能,实现竹材资源的高效利用均有重大的现实意义。
发明内容
[0004] 本发明的目的是:针对竹材的结构特点,提供ー种改善竹材化学法制浆蒸煮均匀性的预处理方法,破坏竹材致密结构、减少竹材中非纤维组分的预处理方法,提高竹材化学蒸煮的药液渗透性能,改善蒸煮的均匀性、降低化学品消耗。
[0005] 本发明的技术方案是:ー种改善竹材化学法制浆蒸煮均匀性的预处理方法,首先将竹材切成竹片,然后采用双螺旋挤压机对竹片进行挤压,使竹材原料均匀受压变形,并使竹节及竹黄中的非纤维组分压溃成颗粒状,直至与維管束分离后,过筛将颗粒状非纤维组分与纤维组分分离,筛上的纤维组分直接进入下一步进行化学蒸煮。
[0006] 双螺旋挤压机对竹片进行挤压采用的压缩比为2. 8〜4: I。
[0007] 过筛是采用的摇摆孔筛,筛孔直径为4飞™。
[0008] 所述的竹片长度为3 cnT5cm。
[0009] 过筛时筛下的颗粒状非纤维组分用于燃料锅炉燃烧产生蒸汽,或进行水解发酵生产糠醛或戊糖醇。
[0010] 本发明的原理如下:针对竹材的结构特点,本发明从エ艺过程及设备的配置上,对
原料依次进行切片、双螺旋挤压、筛选等步骤处理,使得竹材在进入化学蒸煮エ段前,致密结构得以破坏,结构均匀,并尽可能去除原料中大部分的非纤维组分,从而提高竹材化学蒸煮的药液渗透性能,改善蒸煮的均匀性、降低化学品消耗及減少纸浆中的灰分含量。
[0011] 有益效果:
1.处理流程简单,设备紧凑,且均采用国产成熟设备,投资省;
2.对切片后的竹片采用双螺旋挤压,从长度方向和宽度方向全方位的挤压,使得竹材的致密结构得以破坏,井能够尽可能的去除其中的非纤维组分,所以预处理后的竹材结构均匀,蒸煮药液渗透性好,蒸煮时间短;
3.煮后纸浆筛渣率低,吨浆化学品消耗少;
4.竹材不同组分分别利用,提高了竹材利用的附加值。
具体实施方式
[0012] ー种改善竹材化学法制浆蒸煮均匀性的ー种预处理方法:
(1)原料准备:将竹材切成竹片,长度规格为3 cm^5cm ;
(2)双螺旋挤压:采用双螺旋挤压机对竹片进行挤压,压缩比为2. 8〜4:1,使竹材原料均匀受压变形,并使竹片中的竹节及竹黄中的非纤维组分压溃与維管束分离;目的是破坏竹材的致密结构,改善竹材化学蒸煮时的药液渗透性能;
(3)筛选:挤压后的竹材在经皮带输送机送到木片筛进行筛选,采用摇摆孔筛去除颗粒状非纤维组分,筛孔直径为4〜5_。減少竹材中的非纤维组分含量,有利于降低竹材蒸煮的化学品消耗;筛上纤维部分直接送入蒸煮器按传统エ艺条件进行化学蒸煮。筛下颗粒状非纤维组分用于燃料锅炉燃烧产生蒸汽,或进行水解发酵生产糠醛或戊糖醇。
[0013] 下面结合实施实例对本发明作进ー步详细说明。
[0014] 实施例I :
竹材首先经过切片,切片长度为3cm,切片后的竹材通过皮带输送机送入双螺旋挤压机进行挤压,压缩比为2. 8 :1,使竹材原料均匀受压变形,并使竹片中的竹节及竹黄中的非纤维组分压溃与維管束分离;挤压后的竹材在经皮带输送机送到木片筛进行筛选(筛孔直径为Γ5πιπι),去除竹材中的颗粒状非纤维组分,去除率为12%,筛选后的竹材再送入蒸煮器,采用亚硫酸盐法进行蒸煮,蒸煮条件为=Na2SO3用量为24%wt (对绝干物料)AQ用量为
O. 05%wt(对绝干物料),液比为4 :1,最高蒸煮温度165°C,升温时间75min,保温时间150min。制得纸浆得率为60. 2%,卡伯价为26. 8,筛渣率为O. 22%,相同条件下未经过预处理竹片蒸煮制浆得率为54. 6%,卡伯价为31. 4,筛渣率为2. 33%。相比较可见,相同条件下采用亚硫酸盐法蒸煮,经过预处理后的竹材较未处理竹片制得纸浆,得率提高5. 6个百分点,即单位吨浆化学品消耗降低10. 3%,筛渣率下降90. 6%。
[0015] 实施例2:
竹材首先经过切片,切片长度为5cm,切片后的竹材通过皮带输送机送入双螺旋挤压机进行挤压,压缩比为4:1,使竹材原料均匀受压变形,并使竹片中的竹节及竹黄中的非纤维组分压溃与維管束分离;挤压后的竹材在经皮带输送机送到木片筛进行筛选(筛孔直径为Γ5πιπι),去除竹材中的颗粒状非纤维组分,去除率为18%,筛选后的竹材在送入蒸煮器,先采用蒸汽预水解,水解条件为:液比5 :1,升温时间75min,最高蒸煮温度165 °C,保温时间90min。然后再采用亚硫酸盐法进行蒸煮,蒸煮条件为=Na2SO3用量为24%wt (对绝干物料)AQ用量为O. 05%wt (对绝干物料),液比为4 :1,最高蒸煮温度165°C,升温时间75min,保温时间150min。制得纸浆得率为48. 4%,卡伯价为20. 67,筛渣率为O. 12%,灰分含量为O. 24% ;相同条件下未经过预处理竹片蒸煮制浆得率为45. 2%,卡伯价为25. 35,筛渣率为I. 73%,灰分含量为O. 75%。比较可见,相同条件下蒸煮,经过预处理后的竹材较未处理竹片制得纸浆,得率提高3. 2个百分点,即单位吨浆化学品消耗降低7. 1%,筛渣率下降93. 1%,卡伯价下降17. 6%,纸浆中灰分含量下降68%。
[0016] 实施例3:
竹材首先经过切片,切片长度为4cm,切片后的竹材通过皮带输送机送入双螺旋挤压机进行挤压,压缩比为3. 4 :1,使竹材原料均匀受压变形,并使竹片中的竹节及竹黄中的非纤维组分压溃与維管束分离;挤压后的竹材在经皮带输送机送到木片筛进行筛选(筛孔直径为Γ5πιπι),去除竹材中的颗粒状非纤维组分,去除率为15%,筛选后的竹材在送入蒸煮器,先采用蒸汽预水解,水解条件为:液比5 :1,升温时间75min,最高蒸煮温度165°C,保温时间90min。然后再采用亚硫酸盐法进行蒸煮,蒸煮条件为=Na2SO3用量为24%wt (对绝干物料)AQ用量为O. 05%wt(对绝干物料),液比为4 :1,最高蒸煮温度165°C,升温时间75min,保温时间150min。制得纸浆得率为51. 4%,卡伯价为22. 45,筛渣率为O. 35%,灰分含量为O. 32% ;相同条件下未经过预处理竹片蒸煮制浆得率为45. 2%,卡伯价为25. 35,筛渣率为I. 73%,灰分含量为O. 75%。比较可见,相同条件下蒸煮,经过预处理后的竹材较未处理竹片制得纸浆,得率提高6. 2个百分点,筛渣率下降79. 8%,卡伯价下降11. 4%,纸浆中灰分含量下降57. 3%。

Claims (5)

1. ー种改善竹材化学法制浆蒸煮均匀性的预处理方法,首先将竹材切成竹片,其特征在干,然后采用双螺旋挤压机对竹片进行挤压,使竹材原料均匀受压变形,并使竹节及竹黄中的非纤维组分压溃成颗粒状,直至与維管束分离后,过筛将颗粒状非纤维组分与纤维组分分离,筛上的纤维组分直接进入下一步进行化学蒸煮。
2.如权利要求I所述的改善竹材化学法制浆蒸煮均匀性的预处理方法,其特征在于,双螺旋挤压机对竹片进行挤压采用的压缩比为2. 8〜4: I。
3.如权利要求I所述的改善竹材化学法制浆蒸煮均匀性的预处理方法,其特征在于,过筛是采用的摇摆孔筛,筛孔直径为Γ5πιπι。
4.如权利要求I所述的改善竹材化学法制浆蒸煮均匀性的预处理方法,其特征在于,所述的竹片长度为3 cnT5cm。
5.如权利要求I所述的改善竹材化学法制浆蒸煮均匀性的预处理方法,其特征在干,过筛时筛下的颗粒状非纤维组分用于燃料锅炉燃烧产生蒸汽,或进行水解发酵生产糠醛或戊糖醇。
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