CN104846676B

CN104846676B - 一种利用桉木片制取漂白化机浆的方法

Info

Publication number: CN104846676B
Application number: CN201510269242.5A
Authority: CN
Inventors: 傅其军; 肖凌; 陆琪; 岑跃; 吴明刚; 庞玉辉; 覃云斋; 李品端; 李有忠; 王玉军
Original assignee: Nanning Sugar Industry Ltd Co
Current assignee: Nanning Sugar Industry Ltd Co
Priority date: 2015-05-25
Filing date: 2015-05-25
Publication date: 2016-08-24
Anticipated expiration: 2035-05-25
Also published as: CN104846676A

Abstract

本发明公开了一种利用桉木片制取漂白化机浆的方法，骤包括首先是原料的准备，然后挤压脱水，在挤压脱水过程中采用螺旋锥轴直径先变小后变大变径锥形结构的、螺旋叶片螺距逐渐变大变距结构的单螺旋挤压机对木片进行挤压脱水处理，挤压脱水后物料成多间隙疏松丝条海绵状，使得物料能够强吸化学物品，然后再依次经过一次浸渍漂白、一次高浓带压磨浆、磨后纤维束与药液充分混合漂白、二次高浓带压磨浆、除去杂质工序即可得到高白度、高松厚度纸浆产品，其工艺流程简化，生产纸浆效果好，节能环保。

Description

一种利用桉木片制取漂白化机浆的方法

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片制取漂白化机浆的方法。

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。造纸行业是国民经济基础产业之一，与社会经济发展和人民生活息息相关，是国际公认的“永不衰竭”的常青行业。随着我国经济快速发展，对纸及纸制品的需求快速增加。根据联合国粮农组织（FAO）统计，1980年我国人均纸及纸制品的消费量只有16.8kg，2000年增加到32.8kg，到2011年已经达到约73kg。长期以来，我国造纸原材料主要是以非木纤维为主，木浆比例很小。也正是因为以非木纤维为主的原料结构，造成了我国造纸行业产品结构失衡、质量低下、企业规模偏小、经济效益差、环境污染严重。随着造纸行业国际竞争的加剧以及低碳经济的约束，在未来我国造纸原料结构调整过程中，提高造纸原材料结构中木浆的比重成为必然趋势。

化机浆是木浆的一种，其是在常温或一定温度（压力）下，用化学药品处理木片（草片），然后再磨浆机里磨解成浆。现在的化机浆得率高易漂白，对木材利用率高（得率达85% ～ 95%），且还有不透明度高，裂断长、松厚度、透气度均好等优点，同时原料来源也比较充足（杨木、桦木、桉木），生产成本低（吨浆3000-3300元左右)，环境污染小。因此，目前国内化机浆生产技术得到了快速的发展。目前，国内外生产化机浆主要是以杨木或针叶木为原料，而以速生桉，通过P—RC APMP工艺来生产化机浆较少，这是由于桉木密度大、颜色深、污水较难处理，对生产高白度、高松厚度、高得率的化机浆有很高技术挑战性的难题，其无法桉木屑原料的制浆生产工艺进行正常生产，因此，如何利用那些被认为材性较差或未完全利用的木材原料生产化机浆是今后研发的主要方向，这对提高企业经济效益、缓解我国制浆纤维资源缺乏状况、是非常有意义的。

近几年国内专利数据库公开了相关速生桉化机浆生产工艺的专利技术：例如专利文献【申请号】CN201310238414.3，公开(公告)号【CN103334328A】，该专利文献公开了一种“利用桉木屑制漂白化机浆的方法”。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。该方法在制备时采用的是桉木屑，而不是桉木片，对原料的要求比较高，且物料在进行磨浆前的挤压浓缩处理，采用变径变距的双螺旋挤压机挤压撕裂脱水后，物料含水率不大于45%wt，这相对来桉木浆来说含水率还比较高，对后序的处理会有影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用密度高、颜色深的桉木片生产高白度、高松厚度纸浆产品的、工艺流程简化、生产纸浆效果好且节能环保的利用桉木片制取漂白化机浆的方法。

为了达到上述目的，本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：利用桉木片制取漂白化机浆的方法，该方法包括以下步骤：

第一步，原料的准备：先将桉木片原料进行热水洗涤，热水的温度为75-90℃，先通过热水洗涤可将木片软化预热保存，容易挤压撕裂脱水。

第二步，挤压撕裂脱水：采用螺旋锥轴直径先变小后变大变径锥形结构的、螺旋叶片螺距逐渐变大变距结构的单螺旋挤压机对第一步处理的物料进行挤压撕裂脱水处理，挤压撕裂脱水时原物料与压缩后的物料体积压缩比为3.5-3.8：1，挤压撕裂脱水后物料成多间隙疏松丝条海绵状，含水率不大于25% wt；通过该变径边距结构的单螺旋挤压机对木片挤压撕裂脱水成多间隙疏松丝条海绵状使得木片能够强吸化学物品，从而达到充分漂白的效果。

第三步，一次浸渍漂白：将第二步得到的多间隙疏松丝条海绵状物料放入反应仓中并加入化学物品进行一次浸渍漂白，浸渍反应浓度为28-32% wt，反应时间为40-45分钟，反应温度为60-85℃，所添加的化学药品为过氧化氢、氢氧化钠、DTPA、硅酸钠的混合药液，其含量为：过氧化氢用量为绝干浆料质量的3-4%，氢氧化钠用量为绝干浆料质量的2-3%，DTPA为绝干浆料质量的0.3-0.5%，硅酸钠为绝干浆料质量的3-3.5%，木片挤压撕裂脱水后马上进入第一次浸渍漂白，这是因为木片挤压撕裂脱水后成多间隙疏松丝条海绵状且含水分低容易吸收化学药品，这样漂白的效果更佳，且在接下来的工序中，化学药品一直留在物料中，可以不断地对物料进行漂白。

第四步，一次高浓带压磨浆：用高浓盘磨对步骤三处理后的物料进行高浓带压磨浆，磨浆温度80-90℃，磨室压力0.15-0.18MPa，浓度 28-32% wt，高浓带压磨浆可以使得物料摸得更细，与化学药品的接触面更大，漂白更好。

第五步，磨后纤维束与药液充分混合漂白：在磨浆机后的喷放管用喷嘴喷入化学药品，使化学品与物料充分混合均匀后，将物料送入高浓漂白塔中进行二次浸渍漂白，并利用磨浆过程的旋风分离器、汽水分离器、涤汽器的热能对物料进行加热；浸渍反应的温度为80-92℃，反应时间为45-65分钟，反应终点pH值为7.5-8.0，所添加的化学药品为过氧化氢、氢氧化钠、DTPA、硅酸钠的混合药液，其含量为：过氧化氢用量为绝干浆料质量的3-5%，氢氧化钠用量为绝干浆料质量的2-3%，DTPA为绝干浆料质量的0.3-0.5%，硅酸钠为绝干浆料质量的3-3.5%；磨浆后再进行第二次漂白，这是因为物料磨细后有些表面化学物品还没浸渍到，通过第二次加入化学物品可以使得物料漂白的更充分。

第六步，二次高浓带压磨浆：经第五步处理后的浆料进行第二段高浓带压磨浆，磨浆温度80-90℃，磨室压力0.12-0.15MPa，浓度 25-28% wt；将物料再次磨浆是为了能够生成松厚度更高的纸浆。

第七步，除去杂质：将第六步二段磨浆后的浆料经过消潜、筛选、浓缩、洗涤除去杂质、化学物质，即可得到化学机械浆。

作为本发明的进一步说明，所述的第一步原料的准备中桉木片预热保存阶段的时间为35～45分钟。

本发明利用桉木片制取漂白化机浆的方法具有以下有益效果：采用变径变距结构的单螺旋挤压机对木片进行挤压撕裂脱水处理，挤压撕裂脱水后物料成多间隙疏松丝条海绵状，使得物料能够强吸化学物品，然后再经过一次浸渍漂白、一次高浓带压磨、再次漂白、二次高浓带压磨浆就可得到高白度、高松厚度纸浆产品，工艺流程简化，生产纸浆效果好，且在生产时充分利用设备产生的热能，节能环保。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明第二步骤中挤压撕裂脱水采用的单螺旋挤压机的结构示意图。

图中，1—机架；2—轴承室；3—过渡轴；4—封闭罩；5—进料口；6—出料套；7—出料口；8—螺旋锥轴；9—螺旋叶片；10—筛板；11—喷药嘴。

具体实施方式

实施例1：

第一步，原料的准备：先将桉木片原料进行热水洗涤，热水的温度为75℃，桉木片热水洗涤的预热保存阶段时间为35分钟。

第二步，挤压撕裂脱水：采用螺旋锥轴直径先变小后变大的变径锥形结构、螺旋叶片螺距逐渐变大的变距结构的单螺旋挤压机对第一步处理的物料进行挤压撕裂脱水处理，挤压撕裂脱水时原物料与压缩后的物料体积压缩比为3.5：1，挤压撕裂脱水后物料成多间隙疏松丝条海绵状，含水率25% wt。

第三步，一次浸渍漂白：将第二步得到的多间隙疏松丝条海绵状物料放入反应仓中并加入化学物品进行一次浸渍漂白，浸渍反应浓度为28% wt，反应时间为40分钟，反应温度为60℃，所添加的化学药品为过氧化氢、氢氧化钠、DTPA、硅酸钠的混合药液，其含量为：过氧化氢用量为绝干浆料质量的3%，氢氧化钠用量为绝干浆料质量的2%，DTPA为绝干浆料质量的0.3%，硅酸钠为绝干浆料质量的3%。

第四步，一次高浓带压磨浆：用高浓盘磨对步骤三处理后的物料进行高浓带压磨浆，磨浆温度80℃，磨室压力0.15MPa，浓度 28% wt。

第五步，磨后纤维束与药液充分混合漂白：在磨浆机后的喷放管用喷嘴喷入化学药品，使化学品与物料充分混合均匀后，将物料送入高浓漂白塔中进行二次浸渍漂白，并利用磨浆过程的旋风分离器、汽水分离器、涤汽器的热能对物料进行加热；浸渍反应的温度为80℃，反应时间为45分钟，反应终点pH值为7.5，所添加的化学药品为过氧化氢、氢氧化钠、DTPA、硅酸钠的混合药液，其含量为：过氧化氢用量为绝干浆料质量的3%，氢氧化钠用量为绝干浆料质量的2%，DTPA为绝干浆料质量的0.3%，硅酸钠为绝干浆料质量的3%。

第六步，二次高浓带压磨浆：经第五步处理后的浆料进行第二段高浓带压磨浆，磨浆温度80℃，磨室压力0.12MPa，浓度 25% wt。

实施例2：

第一步，原料的准备：先将桉木片原料进行热水洗涤，热水的温度为80℃，原料的准备中桉木片热水洗涤的预热保存阶段时间为40分钟；

第二步，挤压撕裂脱水：采用螺旋锥轴直径先变小后变大的变径锥形结构、螺旋叶片螺距逐渐变大的变距结构的单螺旋挤压机对第一步处理的物料进行挤压撕裂脱水处理，挤压撕裂脱水时原物料与压缩后的物料体积压缩比为3.6：1，挤压撕裂脱水后物料成多间隙疏松丝条海绵状，含水率21% wt。

第三步，一次浸渍漂白：将第二步得到的多间隙疏松丝条海绵状物料放入反应仓中并加入化学物品进行一次浸渍漂白，浸渍反应浓度为30% wt，反应时间为42分钟，反应温度为70℃，所添加的化学药品为过氧化氢、氢氧化钠、DTPA、硅酸钠的混合药液，其含量为：过氧化氢用量为绝干浆料质量的3%，氢氧化钠用量为绝干浆料质量的2%，DTPA为绝干浆料质量的0.3%，硅酸钠为绝干浆料质量的3%；

第四步，一次高浓带压磨浆：用高浓盘磨对步骤三处理后的物料进行高浓带压磨浆，磨浆温度85℃，磨室压力0.17MPa，浓度 30% wt；

第五步，磨后纤维束与药液充分混合漂白：在磨浆机后的喷放管用喷嘴喷入化学药品，使化学品与物料充分混合均匀后，将物料送入高浓漂白塔中进行二次浸渍漂白，并利用磨浆过程的旋风分离器、汽水分离器、涤汽器的热能对物料进行加热；浸渍反应的温度为85℃，反应时间为55分钟，反应终点pH值为7.8，所添加的化学药品为过氧化氢、氢氧化钠、DTPA、硅酸钠的混合药液，其含量为：过氧化氢用量为绝干浆料质量的5%，氢氧化钠用量为绝干浆料质量的3%，DTPA为绝干浆料质量的0.5%，硅酸钠为绝干浆料质量的3.5%；

第六步，二次高浓带压磨浆：经第五步处理后的浆料进行第二段高浓带压磨浆，磨浆温度85℃，磨室压力0.15MPa，浓度 26% wt；

实施例3：

第一步，原料的准备：先将桉木片原料进行热水洗涤，热水的温度为90℃，桉木片热水洗涤的预热保存阶段时间为45分钟。

第二步，挤压撕裂脱水：采用螺旋锥轴直径先变小后变大的变径锥形结构、螺旋叶片螺距逐渐变大的变距结构的单螺旋挤压机对第一步处理的物料进行挤压撕裂脱水处理，挤压撕裂脱水时原物料与压缩后的物料体积压缩比为3.8：1，挤压撕裂脱水后物料成多间隙疏松丝条海绵状，含水率18% wt。

第三步，一次浸渍漂白：将第二步得到的多间隙疏松丝条海绵状物料放入反应仓中并加入化学物品进行一次浸渍漂白，浸渍反应浓度为32% wt，反应时间为45分钟，反应温度为85℃，所添加的化学药品为过氧化氢、氢氧化钠、DTPA、硅酸钠的混合药液，其含量为：过氧化氢用量为绝干浆料质量的4%，氢氧化钠用量为绝干浆料质量的3%，DTPA为绝干浆料质量的0.5%，硅酸钠为绝干浆料质量的3.5%。

第四步，一次高浓带压磨浆：用高浓盘磨对步骤三处理后的物料进行高浓带压磨浆，磨浆温度90℃，磨室压力0.18MPa，浓度 32% wt。

第五步，磨后纤维束与药液充分混合漂白：在磨浆机后的喷放管用喷嘴喷入化学药品，使化学品与物料充分混合均匀后，将物料送入高浓漂白塔中进行二次浸渍漂白，并利用磨浆过程的旋风分离器、汽水分离器、涤汽器的热能对物料进行加热；浸渍反应的温度为92℃，反应时间为65分钟，反应终点pH值为8.0，所添加的化学药品为过氧化氢、氢氧化钠、DTPA、硅酸钠的混合药液，其含量为：过氧化氢用量为绝干浆料质量的5%，氢氧化钠用量为绝干浆料质量的3%，DTPA为绝干浆料质量的0.5%，硅酸钠为绝干浆料质量的3.5%。

第六步，二次高浓带压磨浆：经第五步处理后的浆料进行第二段高浓带压磨浆，磨浆温度90℃，磨室压力0.15MPa，浓度28% wt。

本发明第二步骤中挤压撕裂脱水采用的单螺旋挤压机包括机架1、轴承室2、封闭罩4，所述的轴承室2固定在机架1的左边，轴承室2活动安装有过渡轴3；所述的封闭罩4固定在机架1的右边，封闭罩4的左边上方设置有进料口5，封闭罩4的右侧设置有出料套6，出料套6固定连接出料口7；所述的封闭罩4内还安装有螺旋锥轴8，螺旋锥轴8的一端穿过封闭罩4的左侧与过渡轴3轴头镶套连接，螺旋锥轴8另一端出料侧安装在出料套6内并与出料套6活动悬臂连接，没有物料时螺旋锥轴8是悬空的，当有物料时，出料套6形成物料环托起螺旋锥轴8；所述的螺旋锥轴8上设置有多个螺旋叶片9；所述的螺旋锥轴8与封闭罩4之间设置有筛板10；所述的螺旋锥轴8的形状为直径从进料端到出料端先变小后变大的变距锥形；所述的螺旋叶片9的螺距从进料端到出料端逐渐变大，靠近出料套6的第一个叶片处的锥轴直径为396-398mm，靠近出料套6的第三个叶片处的锥轴直径为386-392mm；所述的出料套6的形状为圆筒形，内径为400-406mm，出料套6与螺旋锥轴8的间距为7-10mm。

通过将螺旋锥轴8设置成直径先变小后变大的变径锥形结构，将螺旋叶片9设置成变距结构，由于物料容积的变化形成压缩比，在挤压力和摩擦力等作用下通过控制扭矩形成不同的物料的撕裂力度，并把出料套6的内径设置成大于螺旋锥轴8末端的直径，可以减小单螺旋挤压机的出料速度，增加木片的撕裂挤压时间，让物料更加柔软疏松，挤压撕裂脱水效果好，对于化学机械法制浆来说，便于下一步更好地吸收化学药液和降低高浓磨浆机的磨浆能耗，并形成有效高浓度的药液吸收漂白。

所述的驱动装置与过渡轴3连接，通过过渡轴3轴头嵌套结构带动单螺旋挤压机工作。

为了使物料挤压撕裂后，能够充分吸收化学药物，在该出料套6内安装喷药嘴11，喷药嘴11为多个并均匀安装在出料套6的上面、前后三个内表面上，为了是药物喷洒的更加充分、到位，在出料套6的下内表面也可以再安装喷药嘴11。

作为本发明的进一步改进，所述的螺旋锥轴8主材质为41Cr1MoTiA，采用这种主材质可使得螺旋锥轴8的抗拉强度在900-1000Mpa、屈服强度在650-700Mpa、及延伸率在8-10%范围；同时在螺旋锥轴8、螺旋叶片9的表面堆焊有耐磨层，可以为铬合金，使得耐磨层的HRC在52-56度范围，从而提高螺旋锥轴8、螺旋叶片9的韧性、耐磨性、耐腐蚀性、抗拉扭性以及硬度，使得螺旋轴不易磨损，延长了设备的使用寿命，降低了维修费用。

作为本发明的进一步改进，所述的过渡轴3轴肩设置有倒角，倒角半径为4-6mm，这是因为过渡轴3安装在轴承室2中，另一端与联接振动很大的螺旋锥轴8镶套连接，在振动很大时这种镶套联接容易导致过渡轴3扭断，尤其是开停机螺旋锥轴8出料口7还未形成料塞的时候，为了解决此问题，通过将过渡轴3轴肩设计成倒角，可以避免过渡轴3轴头因受应力过大而被扭断。

经检测，实施例1、2、3生产得到的化学机械浆各项性能指标与国内造纸厂家质量要求的金浪浆业速生桉化机浆的质量指标的对比情况为：

序号	指标	单位	金浪浆业速生桉化机浆的质量指标	实施例1	实施例2	实施例3
							1	成浆游离度	ml CSF	300～500	415	355	320
2	成浆白度	% ISO	80±2	78.3	80.6	81.8
							3	抗张强度	Nm/g	≥14	15.2	16.3	17.8
4	不透明度	%	≥85	87	88	89
							5	松厚度	cm³/g	>2.5	3.7	3.6	3.5
6	裂断长	km	≥1.4	1.55	1.64	1.75
							7	尘埃	mm² /500g	150	75	60	45
8	纤维束含量	%	≤0.1	0.09	0.08	0.07

由表可以看出，实施例1、2、3得到的化学机械浆各项性能指标都达到了甚至是优于国内造纸厂家质量要求的金浪浆业速生桉化机浆的质量指标的要求。

Claims

1.一种利用桉木片制取漂白化机浆的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

第一步，原料的准备：先将桉木片原料进行热水洗涤，热水的温度为75-90℃；

第二步，挤压撕裂脱水：采用螺旋锥轴直径先变小后变大变径锥形结构的、螺旋叶片螺距逐渐变大变距结构的单螺旋挤压机对第一步处理的物料进行挤压撕裂脱水处理，挤压撕裂脱水时原物料与压缩后的物料体积压缩比为3.5-3.8：1，挤压撕裂脱水后物料成多间隙疏松丝条海绵状，含水率不大于25% wt；

第三步，一次浸渍漂白：将第二步得到的多间隙疏松丝条海绵状物料放入反应仓中并加入化学物品进行一次浸渍漂白，浸渍反应浓度为28-32% wt，反应时间为40-45分钟，反应温度为60-85℃，所添加的化学药品为过氧化氢、氢氧化钠、DTPA、硅酸钠的混合药液，其含量为：过氧化氢用量为绝干浆料质量的3-4%，氢氧化钠用量为绝干浆料质量的2-3%，DTPA为绝干浆料质量的0.3-0.5%，硅酸钠为绝干浆料质量的3-3.5%；

第四步，一次高浓带压磨浆：用高浓盘磨对步骤三处理后的物料进行高浓带压磨浆，磨浆温度80-90℃，磨室压力0.15-0.18MPa，浓度 28-32% wt；

第五步，磨后纤维束与药液充分混合漂白：在磨浆机后的喷放管用喷嘴喷入化学药品，使化学品与物料充分混合均匀后，将物料送入高浓漂白塔中进行二次浸渍漂白，并利用磨浆过程的旋风分离器、汽水分离器、涤汽器的热能对物料进行加热；浸渍反应的温度为80-92℃，反应时间为45-65分钟，反应终点pH值为7.5-8.0，所添加的化学药品为过氧化氢、氢氧化钠、DTPA、硅酸钠的混合药液，其含量为：过氧化氢用量为绝干浆料质量的3-5%，氢氧化钠用量为绝干浆料质量的2-3%，DTPA为绝干浆料质量的0.3-0.5%，硅酸钠为绝干浆料质量的3-3.5%；

第六步，二次高浓带压磨浆：经第五步处理后的浆料进行第二段高浓带压磨浆，磨浆温度80-90℃，磨室压力0.12-0.15MPa，浓度 25-28% wt；

2.根据权利要求1所述的利用桉木片制取漂白化机浆的方法，其特征在于：所述的第一步原料的准备中桉木片热水洗涤的时间为35～45分钟。