CN103334328A

CN103334328A - 利用桉木屑制漂白化机浆的方法

Info

Publication number: CN103334328A
Application number: CN2013102384143A
Authority: CN
Inventors: 房桂干; 邓拥军; 韩善明; 李红斌; 焦健; 梁芳敏; 丁来保; 盘爱享; 苗丹丹; 沈葵忠; 施英乔; 李萍; 庄国俊
Original assignee: Institute of Chemical Industry of Forest Products of CAF
Current assignee: Institute of Chemical Industry of Forest Products of CAF
Priority date: 2013-06-17
Filing date: 2013-06-17
Publication date: 2013-10-02

Abstract

利用桉木屑制漂白化机浆的方法，属于制浆造纸领域。该方法对桉木屑原料分别依次进行洗涤、脱水、预汽蒸、双螺旋挤压、化学浸渍、高浓磨浆、消潜、洗涤等步骤处理。物料在进行磨浆前的挤压浓缩处理，均采用变径变距的双螺旋挤压机，避免了采用传统挤压撕裂机对纤维的损伤，制得纸浆与合格木片制得纸浆质量相近，纸浆的松厚度可达到3.4cm³/g以上，白度可达76%ISO以上，实现了桉木屑在制浆造纸领域中的有效利用；工艺过程采用的是对环境较为友好的碱性过氧化氢，制浆过程产生的污染物少且无毒；有效利用了磨浆过程产生的热能实现瞬间漂白及后续漂白反应，减少了蒸汽消耗。

Description

利用桉木屑制漂白化机浆的方法

技术领域

本发明属于化学机械法制浆技术领域，特别涉及一种利用桉木屑制取漂白化机浆的工艺。

背景技术

我国是纸和纸板的生产和消费大国，纸和纸板的生产量和消费量均居世界第一位。造纸工业是我国国民经济重要的基础原材料工业，产业关联度大，对国民经济发展具有重要意义。改革开放以来，我国造纸工业取得了长足的进步，2011年，我国纸及纸板产量超过1.1亿吨，达到11034.3万吨，已连续四年超过美国，居世界第一。然而，我国造纸工业还存在很多困难和问题，尤其是由于我国森林资源少，用于制浆造纸的木质纤维原料严重匮乏。有关统计数据表明，目前我国制浆造纸超过50%的木质纤维原料依赖进口。随着我国经济的快速成长，人民生活水平的进一步提高，纸品市场需求还在进一步增长。椐预测，到2015年纸和纸板的消费总量将达到1.4亿吨，2020年达2.0亿吨之巨。由于全球对生态环境保护的加强，世界木浆产量不会再有大的突破，基本维持在2500万吨/年，我国木浆进口量也基本保持在1000万吨/年。按我国现代造纸工业的原料结构要求为60%是废纸，35%为木浆，5%为非木浆。到2015年和2020年，我国木浆新增产能将必需分别达到2000万吨/年和4100万吨/年，才能满足我国纸业的需求。如此大的木浆增长量，仅靠优质木材纤维原料是远远无法满足市场的需求。

目前我国自产木浆约为750万吨/年左右，生产中除少量使用针叶材，绝大部分使用的是阔叶材中的桉木和杨木，其中桉木制浆约为400万吨/年左右。传统的木浆生产中，无论是化学法制浆还是化学机械法制浆，均仅使用经过木片筛筛选出的尺寸较为均一的合格木片，以确保制得纸浆产品的质量稳定。而在筛选过程中还产生有过大片和过小片（即木屑），其中过大片可以采用再碎机进行碎解，再经过筛选后可加以利用。但是，过筛的木屑由于尺寸规格较小，纤维损伤较多，且有较高含量的抽出物及杂质，采用传统的工艺技术及装备无法将这些原料用于制浆造纸，因此，目前这些制浆企业大多将过筛的木屑当作废弃物进行焚烧或少量用于低附加值的刨花板生产，由此造成了纤维资源的极大浪费。而目前制浆企业在备料筛选过程中往往要产生6-10%的碎屑，仅海南金海、湛江晨鸣及广西金桂等木浆生产企业每天产生的桉木屑量均达200吨以上。经粗略计算，我国制浆行业每年备料产生的木屑达90-150万吨，其中产生的桉木屑达50-100万吨。中国林业科学研究院林产化学工业研究所的邓拥军等曾经对杨木板皮及桑树枝等农林加工剩余物的化学机械法制浆进行了系统的研究，开发出了“利用杨木加工剩余物制取文化用纸配抄用漂白化机浆的方法”（ZL 200910181331.9）及”“利用桑树枝全秆制漂白化学机械浆的方法”(ZL 200910181332.3)等农林加工剩余物的化机浆生产技术，但是， ZL 200910181331.9或ZL 200910181331.9等化机浆生产技术使用的农林加工剩余物原料，经过备料后，主要还是以合格木片进行制浆。因此，桉木屑等原料无法采用现有的制浆技术进行正常生产。因此，针对桉木屑的原料特点，开发出一套与之相适应的清洁制浆技术和装备，实现木屑类废弃纤维原料在制浆造纸行业的清洁高效利用，对有效利用林业资源，减少纤维资源的浪费，提高企业的经济效益，缓解我国纸浆纤维资源缺乏状况均具有重要的现实意义。

发明内容

解决的技术问题：为了实现废弃的桉木屑纤维资源在木浆生产企业的高值化利用，提供一种利用桉木屑制漂白化机浆的方法。

技术方案：一种利用桉木屑制取漂白化机浆的方法，步骤为：

第一步，原料的准备：先将桉木屑原料进行热水洗涤，然后用变径变距的双螺旋挤压机进行挤压脱水；热水的温度为60-70℃，挤压后物料含水率小于50%wt；

第二步，预汽蒸：对第一步处理的物料在1大气压、100～105℃下进行预汽蒸10~30分钟；

第三步，螺旋挤压：采用变径变距的双螺旋挤压机对第二步处理的物料进行挤压脱水；挤压后物料含水率不大于45% wt；

第四步，化学浸渍：用碱性过氧化氢药液对第三步处理的物料进行化学处理，处理条件为：过氧化氢用量为绝干物料质量的2~4%，氢氧化钠用量为绝干物料质量的2～4％，金属离子螯合剂用量为绝干质量的0.1~0.3%，双氧水稳定剂为绝干物料质量的0.1~1%，浸渍浓度为30~40% wt，浸渍温度40~85℃，浸渍时间15~60分钟；

第五步，螺旋挤压：采用用变径变距的双螺旋挤压机对第四步处理的物料进行挤压浓缩；挤压后物料含水率不大于45% wt；

第六步，化学浸渍：用碱性过氧化氢药液对第五步处理的物料进行化学处理，处理条件为：过氧化氢用量为绝干物料质量的2~6%，氢氧化钠用量为绝干物料质量的1～3％，金属离子螯合剂用量为绝干质量的0.1~0.3%，双氧水稳定剂为绝干物料质量的0.1~1.0%，浸渍浓度为25~35% wt，浸渍温度40~80℃，浸渍时间15~60分钟；

第七步，过程加药的高浓常压磨浆：用高浓盘磨对步骤六处理后的物料进行高浓常压磨浆，磨浆浓度为25～35％wt，并在磨浆机的喂料螺旋中添加化学品，利用磨浆过程的高浓混合作用及产生的热能，使化学品与物料充分混合均匀；化学品加入量为：占绝干物料质量2~5%的过氧化氢，占绝干物料质量1.0~3.0%的氢氧化钠，占绝干物料质量0.1~0.3%的金属离子螯合剂，占绝干物料质量0.1~1%的双氧水稳定剂；

第八步，利用磨浆过程的高浓混合作用及产生的热能，使第七步处理后的浆料在高浓漂白塔中完成漂白反应，反应的温度为85~95℃、反应时间为40~60分钟，反应终点pH值为8.5~9.5；

第九步，经第八步处理后的浆料进行第二段高浓常压磨浆，磨浆浓度为25～35％wt；磨后浆料经过消潜、洗涤、筛选，最后成浆。

所述双螺旋挤压机为变径变距的双螺旋挤压机，压缩比为体积比4~6:1。

所述双氧水稳定剂为硅酸钠或有机膦酸盐。

所述金属离子螯合剂为二乙烯三胺五乙酸五钠（DTPA）。

所述过程加药的高浓常压磨浆，在喂料螺旋添加的化学品为包含有双氧水、氢氧化钠、螯合剂及双氧水稳定剂化学品的混合药液。

本发明的原理如下：根据桉木屑原料尺寸规格较小，纤维长度较短，且有较高含量的抽出物及杂质等特点，本方法从工艺过程及设备的配置上，对桉木屑原料分别依次进行热水洗涤、脱水、预汽蒸、双螺旋挤压浓缩、化学浸渍、高浓磨浆、消潜、洗涤等步骤处理，在尽量减少纤维损伤的情况下，将桉木屑中的抽出物和杂质尽可能地去除，并用碱性过氧化氢进行浸渍，使桉木屑原料得到充分软化和漂白，同时在磨浆过程中加入漂白化学品，利用磨浆过程的高浓混合作用及产生的热能，使纸浆在磨解的过程中迅速升温实现瞬间漂白，提高漂白效率，制得纸浆与合格桉木片制得化机浆的质量相近。

有益效果：

1. 纸浆质量好：物料在进行磨浆前的挤压浓缩处理，均采用变径变距的双螺旋挤压机，避免了采用传统挤压撕裂机对纤维的损伤，制得纸浆与合格木片制得纸浆质量相近，纸浆的松厚度可达到3.4cm³/g以上，白度可达76%ISO以上，实现了桉木屑在制浆造纸领域中的有效利用；

2. 环保节能：工艺过程采用的是对环境较为友好的碱性过氧化氢，制浆过程产生的污染物少且无毒；有效利用了磨浆过程产生的热能实现瞬间漂白及后续漂白反应，减少了蒸汽消耗。

具体实施方式

以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。

若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。

本文中的常压指1个大气压下；本文中的浸渍浓度和磨浆浓度，若无特别说明，指物料占体系的质量百分比。

桉木屑首先通过热水洗涤，去除泥沙等重杂质，洗涤后的木屑经过脱水后、进行常压预汽蒸，汽蒸后的物料用变径变距的双螺旋挤压机进行挤压浓缩，尽可能地去除原料中的水溶性抽出物，然后用少量的碱性过氧化氢药液进行化学浸渍，浸渍后的物料用变径变距的双螺旋挤压机进行挤压浓缩，然后再加入碱性过氧化氢进行化学浸渍，浸渍后的物料送入高浓盘磨进行高浓常压磨浆，并在磨浆过程中添加化学品，利用磨浆过程的高浓混合作用及产生的热能，使纸浆在盘磨中迅速升温并在高温下实现瞬间漂白，磨后浆料送入高浓漂白塔中进一步完成漂白反应，完成漂白反应后的浆料再用盘磨磨至最终纸产品所需的加拿大游离度，然后进行消潜、筛选、洗涤、最后成浆。

下面结合实施实例对本发明作进一步详细说明。

实施例1：

桉木屑首先进行热水（温度为60-70℃）洗涤，去除泥沙等重杂质，洗涤后的木屑采用双螺旋挤压机(压缩比为体积比4:1)挤压浓缩至40%（绝干物料重占湿物料总重，下同）以上浓度、然后再用100~105℃蒸汽进行常压汽蒸，汽蒸时间为15 min，汽蒸后的物料用双螺旋挤压机(压缩比为体积比4:1)挤压浓缩至50%以上浓度，尽可能地去除原料中的水溶性抽出物，然后加入碱性过氧化氢药液进行化学浸渍，浸渍条件为：过氧化氢用量2.0%wt（对绝干物料），氢氧化钠用量2.5% wt（对绝干物料），DTPA用量0.2% wt（对绝干物料），硅酸钠用量0.6% wt（对绝干物料），浸渍浆浓（绝干物料重占湿物料总重）35%，浸渍温度75℃，浸渍时间30分钟；浸渍后的物料用双螺旋挤压机(压缩比为体积比4:1)挤压浓缩至50% wt以上浓度，然后再加入碱性过氧化氢进行化学浸渍，浸渍条件为：过氧化氢用量4.0% wt（对绝干物料），氢氧化钠用量2.0% wt（对绝干物料），DTPA用量0.2% wt（对绝干物料），硅酸钠用量0.8% wt（对绝干物料），浸渍浆浓（绝干物料重占湿物料总重）35%，浸渍温度50℃，浸渍时间15分钟；浸渍后的物料送入高浓盘磨进行高浓常压磨浆，并在磨浆过程中添加化学品，化学品添加量为：过氧化氢用量2.0% wt（对绝干物料），氢氧化钠用量1.0% wt（对绝干物料），DTPA用量0.1% wt（对绝干物料），硅酸钠用量0.5% wt（对绝干物料），磨后浆料在高浓漂白塔中完成漂白反应。停留反应时间为40分钟、反应温度为91~94℃，反应终点pH值为9.13；完成漂白反应后的浆料用盘磨磨至加拿大游离度为350mLCSF左右的纸浆，然后将纸浆用85-95℃的热水稀释至4% wt的浓度进行消潜、消潜时间为30min，消潜后的纸浆用筛缝为0.15mm的筛浆机进行筛选，筛选后的良浆，经浓缩后成浆。成浆质量为：纸浆得率85.5%，纸浆的松厚度为3.65cm³/g，抗张强度12.0N.m/g，白度72.5%ISO。

实施例2：

桉木屑首先进行热水（温度为60-70℃）洗涤，去除泥沙等重杂质，洗涤后的木屑采用双螺旋挤压机(压缩比为体积比4:1)挤压浓缩至40%（绝干物料重占湿物料总重，下同）以上浓度、然后再用100~105℃蒸汽进行常压汽蒸，汽蒸时间为15 min，汽蒸后的物料用双螺旋挤压机(压缩比为体积比4:1)挤压浓缩至50%以上浓度，尽可能地去除原料中的水溶性抽出物，然后加入碱性过氧化氢药液进行化学浸渍，浸渍条件为：过氧化氢用量3.0% wt（对绝干物料），氢氧化钠用量3.5% wt（对绝干物料），DTPA用量0.25% wt（对绝干物料），有机膦酸盐稳定剂用量0.25% wt（对绝干物料），浸渍浆浓（绝干物料重占湿物料总重）35%，浸渍温度85℃，浸渍时间40分钟；浸渍后的物料用双螺旋挤压机(压缩比为体积比4:1)挤压浓缩至50% wt以上浓度，然后再加入碱性过氧化氢进行化学浸渍，浸渍条件为：过氧化氢用量4.0% wt（对绝干物料），氢氧化钠用量2.0% wt（对绝干物料），DTPA用量0.2% wt（对绝干物料），有机膦酸盐稳定剂用量0.2% wt（对绝干物料），浸渍浆浓（绝干物料重占湿物料总重）35%，浸渍温度50℃，浸渍时间15分钟；浸渍后的物料送入高浓盘磨进行高浓常压磨浆，并在磨浆过程中添加化学品，化学品添加量为：过氧化氢用量3.0% wt（对绝干物料），氢氧化钠用量1.0% wt（对绝干物料），DTPA用量0.1% wt（对绝干物料），有机膦酸盐稳定剂用量0.1% wt（对绝干物料），磨后浆料在高浓漂白塔中完成漂白反应。停留反应时间为40分钟、反应温度为90~94℃，反应终点pH值为9.46；完成漂白反应后的浆料用盘磨磨至加拿大游离度为320mLCSF左右的纸浆，然后将纸浆用85-95℃的热水稀释至4% wt的浓度进行消潜、消潜时间为30min，消潜后的纸浆用筛缝为0.15mm的筛浆机进行筛选，筛选后的良浆，经浓缩后成浆。成浆质量为：纸浆得率85.0%，纸浆的松厚度为3.39cm³/g，抗张强度13.69N.m/g，白度74.88%ISO。

实施例3

桉木屑首先进行热水（温度为60-70℃）洗涤，去除泥沙等重杂质，洗涤后的木屑采用双螺旋挤压机(压缩比为体积比4:1)挤压浓缩至40%（绝干物料重占湿物料总重，下同）以上浓度、然后再用100~105℃蒸汽进行常压汽蒸，汽蒸时间为15 min，汽蒸后的物料用双螺旋挤压机(压缩比为体积比4:1)挤压浓缩至50%以上浓度，尽可能地去除原料中的水溶性抽出物，然后加入碱性过氧化氢药液进行化学浸渍，浸渍条件为：过氧化氢用量3.0% wt（对绝干物料），氢氧化钠用量3.5% wt（对绝干物料），DTPA用量0.25% wt（对绝干物料），有机膦酸盐稳定剂用量0.25% wt（对绝干物料），浸渍浆浓（绝干物料重占湿物料总重）35%，浸渍温度85℃，浸渍时间40分钟；浸渍后的物料用双螺旋挤压机(压缩比为体积比4:1)挤压浓缩至50% wt以上浓度，然后再加入碱性过氧化氢进行化学浸渍，浸渍条件为：过氧化氢用量5.0% wt（对绝干物料），氢氧化钠用量1.6% wt（对绝干物料），DTPA用量0.2% wt（对绝干物料），有机膦酸盐稳定剂用量0.2% wt（对绝干物料），浸渍浆浓（绝干物料重占湿物料总重）35%，浸渍温度50℃，浸渍时间15分钟；浸渍后的物料送入高浓盘磨进行高浓常压磨浆，并在磨浆过程中添加化学品，化学品添加量为：过氧化氢用量4.0% wt（对绝干物料），氢氧化钠用量1.0% wt（对绝干物料），DTPA用量0.1% wt（对绝干物料），有机膦酸盐稳定剂用量0.1% wt（对绝干物料），磨后浆料在高浓漂白塔中完成漂白反应。停留反应时间为40分钟、反应温度为88~92℃，反应终点pH值为8.75；完成漂白反应后的浆料用盘磨磨至加拿大游离度为390mLCSF左右的纸浆，然后将纸浆用85-95℃的热水稀释至4% wt的浓度进行消潜、消潜时间为30min，消潜后的纸浆用筛缝为0.15mm的筛浆机进行筛选，筛选后的良浆，经浓缩后成浆。成浆质量为：纸浆得率84.7%，纸浆的松厚度为3.75cm³/g，抗张强度10.67N.m/g，白度77.38%ISO。

Claims

1.一种利用桉木屑制取漂白化机浆的方法，其特征在于，步骤为：

2.如权利要求1所述的利用桉木屑制取漂白化机浆的方法，其特征在于所述双螺旋挤压机为变径变距的双螺旋挤压机，压缩比为体积比4~6:1。

3.如权利要求1所述的利用桉木屑制取漂白化机浆的方法，其特征在于所述双氧水稳定剂为硅酸钠或有机膦酸盐。

4.如权利要求1所述的利用桉木屑制取漂白化机浆的方法，其特征在于所述金属离子螯合剂为二乙烯三胺五乙酸五钠（DTPA）。

5.如权利要求1所述的利用桉木屑制取漂白化机浆的方法，其特征在于所述过程加药的高浓常压磨浆，在喂料螺旋添加的化学品为包含有双氧水、氢氧化钠、螯合剂及双氧水稳定剂化学品的混合药液。