CN111926599A - 一种使用秸秆纤维造纸的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及造纸领域，具体涉及一种使用秸秆纤维造纸的方法，取预处理后的短秸秆，加水搅拌混合，进行预加热、然后揉搓打浆，得到秸秆纤维，向秸秆纤维中加入碱液，提高秸秆纤维的含水率，形成草浆；将草浆投入碎浆机，加入纸机的白水进行稀释、分散，得到液态草浆；将液态草浆泵送至磨浆机进行磨浆，得到磨浆草浆，将磨浆草浆输送至纸机造纸，得到成品纸，本发明采用稻草、麦草作为原料来源，经磨浆机处理后，纤维进行分丝帚化，利用造纸白水呈酸性的特点中和草浆中的碱性物质，纤维分离出的羟基，与废纸浆中的氢键进行有机的结合，提高的纤维间的结合强度，且改善了传统方法污染大、水难处理的缺点，制备成本低，碱处理后不产生废水。

Description

一种使用秸秆纤维造纸的方法

技术领域

本发明涉及造纸领域，具体涉及一种使用秸秆纤维造纸的方法。

背景技术

目前随着国家对环保力度的加强，国外的废纸进口越来越少，计划2021年国家不再签批国外废纸进口的批文。国外废纸进口量的下降，对造纸原料造成很大的影响。特别是国内废纸利用率偏低的情况下，寻找废纸替代原料的趋势成为造纸界的突破口，

织物秸秆因其来源广泛且生产成本低廉而被大多数学者关注，其在造纸中的应用也已颇具规模，据调查我国每年的秸秆产量约为9亿吨，每年至少有一半被浪费，而多数秸秆因为回收利用不当而被直接焚烧，不仅浪费了可以变废为金的秸秆资源又对环境造成了很大污染。尽管如今造纸工艺已经发展的较为成熟，但是目前现有的利用秸秆造纸的方法主要是秸秆原料通过化学试剂长时间浸泡后，破碎蒸煮后混合成纸浆，或者原材料通过生物长时间发酵后混合成纸浆，或者通过秸秆破碎、筛选、除尘、蒸煮、洗涤、净化、漂白以及打浆等步骤来实现秸秆纸浆。现有的秸秆纤维制备多采用化学方法进行预处理，并用碱法对木质纤维素进行分解，但是该方法对设备腐蚀性强，降低设备的使用寿命，使运营成本高，处理后的废液酸碱含量高，污染环境；且秸秆纤维处理后，制作的草浆，结合力小，无法满足大量使用上述方法工艺繁琐，步骤较多，且制浆后的废水仍会对环境造成较大污染。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种高效稳定、低成本投入、不产生废水的使用秸秆纤维造纸的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种使用秸秆纤维造纸的方法，取预处理后的短秸秆，加水搅拌混合，进行预加热、然后揉搓打浆，得到秸秆纤维；

采用机械法将秸秆进行粉碎，使其粉碎为具有最大表面积的短纤维，能够提高其在后续的加水搅拌过程中与水的吸收结合效率；在揉搓打浆过程中纤维之间的结合强度更小，在揉搓过程中更容易分离；

向秸秆纤维中加入碱液，提高秸秆纤维的含水率，形成草浆；在揉搓打浆后桔杆纤维更为细小，此时加入碱液，提高了碱与秸秆纤维的反应时间，提高碱的利用率，使处理后的草浆，碱残留较低，减少了对环境的污染，也方便后续处理，且省去了对碱液处理后的秸秆纤维进行水洗和剩余碱液回收的步骤，从而减少了秸秆纤维的损耗，提高了秸秆纤维的利用率，减少了资源的投入，降低了成本，且避免了后续对废弃碱液进行处理的工序；

将所述草浆投入碎浆机，加入纸机的白水进行稀释、分散，得到液态草浆，白水是抄纸时在纸机网部排出的含有细短纤维和加入纸浆的其他物质的废水，以不溶性COD为主，可生化性较低，且其加入的防腐剂有一定的毒性，在碎浆机碎解过程中，利用纸机白水稀释草浆，通过酸性的纸机白水中和草浆中的碱残留，使得碱含量对造纸系统影响可以忽略不计，对白水进行二次使用，提高了白水回用率，减少多余白水排放，且白水主要含有细小纤维、填料、涂料和溶解了的木材成分，以及添加的胶料、湿强剂、防腐剂等，能够提高纸页的质量，如改进匀度、柔软度、抗张强度等；

将液态草浆泵送至磨浆机进行磨浆，得到磨浆草浆，将磨浆草浆输送至纸机造纸，得到成品纸，采用磨浆机二次打浆，处理后浆料更加细腻，有利于纤维分丝帚化，分离出更多的羟基，与废纸浆中的氢键进行有机的结合，提高的纤维间的结合强度，从而提升秸秆纤维的使用量，更多的解决原料短缺的问题。

进一步的，所述碱液的为质量浓度3-5％的强碱溶液。

进一步的，所述预加热的温度为80-90℃。

进一步的，所述短秸秆与所述水的质量之比为1：1。

进一步的，所述草浆的水分含量为30-40％。

进一步的，所述预处理为取稻草或麦草剪切处理后，投入净化筛中，去除切除过程后产生的粉末、秸秆叶子、石子杂物，得到短秸秆。

进一步的，所述稻草或麦草剪切处理后的规格为5-10mm。

进一步的，所述磨浆草浆按照10％的比例输送至废纸线成浆池，与废纸浆混合后，输送至纸机造纸，得到成品纸，将磨浆草浆与废纸线的成浆池进行混合，能够对废纸线中的纸浆进行重新利用，减少了资源的投入，降低了成本。

进一步的，所述加水方法为喷淋加水。

进一步的，所述秸秆纤维中加入碱液后，在20-30℃，20r/min的条件下搅拌1h。

与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：

本发明提供的一种使用秸秆纤维造纸的方法，采用稻草、麦草作为原料来源，制备成本低，利用半机械半化学综合法来获得高强度的秸秆纤维，能够提高浆得率，提高对秸秆纤维的使用率并提升秸秆纤维的强度，增加碱液处理的效率和利用率，采用白水稀释碱液，使碱液处理后不产生废水，且通过白水中的细小纤维、填料、涂料和溶解了的木材成分，以及添加的胶料、湿强剂、防腐剂等，能够提高成品纸的质量，获得更好的抗张强度、柔软度等。

本发明提供的秸秆纤维的制备方法利用造纸白水呈酸性的特点中和草浆中的碱性物质，改善了传统的化学蒸煮草浆，污染大、水难处理的缺点，在生产过程中不产生废水，对设备腐蚀也有明显改善。

本发明提供的液态草浆，经磨浆机处理后，纤维进行分丝帚化，分离出更多的羟基，与废纸浆中的氢键进行有机的结合，提高的纤维间的结合强度，从而减少秸秆纤维的消耗量，增加浆得率，更多的解决原料短缺的问题，并且使制备的秸秆纤维具有更优的使用性能，秸秆纤维制备的草浆结合强度更高，更容易与废纸纤维结合，同时制备工艺条件温和，秸秆纤维使用量有大的提升。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合具体实施例和附图对本发明进行进一步的描述。

如图1所示：

实施例1：

一种使用秸秆纤维造纸方法，包括以下步骤：

步骤一：取稻草或麦草剪切处理后，投入净化筛中，净化筛的筛孔尺寸0.180mm，标准目数80目，转速100r/min，去除切除过程后产生的粉末、秸秆叶子、石子等杂物，得到5mm的短秸秆，取短秸秆加1：1质量的水进行喷淋、搅拌混合，将其加热至80℃，进行预加热、然后揉搓打浆，得到秸秆纤维；

步骤二：向秸秆纤维中加入质量浓度3％的强碱溶液，在20℃，20r/min的条件下搅拌1h，进行提高秸秆纤维的含水率，形成草浆，此时草浆的水分含量为30％；

步骤三：将草浆投入处理效率为1250t/d的碎浆机，碎浆机碎浆温度为50℃，同时加入纸机的白水进行稀释、分散，得到3％液态草浆；

步骤四：将液态草浆泵送至磨浆机进行磨浆，磨浆机的有效磨浆功率为180kwh/t，得到磨浆草浆，将磨浆草浆输送至纸机造纸，得到成品纸，作为实验组A。

一种用于造纸的秸秆纤维，由上述的方法制备得到。

实施例2：

步骤一：取稻草或麦草剪切处理后，投入净化筛中，净化筛的筛孔尺寸0.180mm，标准目数80目，转速100r/min，去除切除过程后产生的粉末、秸秆叶子、石子等杂物，得到8mm的短秸秆，取短秸秆加1：1质量的水进行喷淋、搅拌混合，将其加热至85℃，进行预加热、然后揉搓打浆，得到秸秆纤维；

步骤二：向秸秆纤维中加入质量浓度4％的强碱溶液，在25℃，20r/min的条件下搅拌1h，提高秸秆纤维的含水率，形成草浆，此时草浆的水分含量为34％；

步骤三：将草浆投入处理效率为1250t/d的碎浆机，碎浆机碎浆温度为50℃，同时加入纸机的白水进行稀释、分散，得到3.5％液态草浆；

步骤四：将液态草浆泵送至磨浆机进行磨浆，磨浆机的有效磨浆功率为180kwh/t，得到磨浆草浆，将磨浆草浆输送至纸机造纸，得到成品纸，作为实验组B。

实施例3：

步骤一：取稻草或麦草剪切处理后，投入净化筛中，净化筛的筛孔尺寸0.180mm，标准目数80目，转速100r/min，去除切除过程后产生的粉末、秸秆叶子、石子等杂物，得到10mm的短秸秆，取短秸秆加1：1质量的水进行喷淋、搅拌混合，将其加热至90℃，进行预加热、然后揉搓打浆，得到秸秆纤维；

步骤二：向秸秆纤维中加入质量浓度5％的强碱溶液，在30℃，20r/min的条件下搅拌1h，提高秸秆纤维的含水率，形成草浆，此时草浆的水分含量为40％；

步骤三：将草浆投入处理效率为1250t/d的碎浆机，碎浆机碎浆温度为50℃，同时加入纸机的白水进行稀释、分散，得到4％液态草浆；

步骤四：将液态草浆泵送至磨浆机进行磨浆，磨浆机的有效磨浆功率为180kwh/t，得到磨浆草浆，将磨浆草浆输送至纸机造纸，得到成品纸，作为实验组C。

实施例4：

步骤一：取稻草或麦草剪切处理后，投入净化筛中，净化筛的筛孔尺寸0.180mm，标准目数80目，转速100r/min，去除切除过程后产生的粉末、秸秆叶子、石子等杂物，得到10mm的短秸秆，取短秸秆加1：1质量的水进行喷淋、搅拌混合，将其加热至90℃，进行预加热、然后揉搓打浆，得到秸秆纤维；

步骤二：向秸秆纤维中加入质量浓度5％的强碱溶液，在30℃，20r/min的条件下搅拌1h，提高秸秆纤维的含水率，形成草浆，此时草浆的水分含量为40％；

步骤三：将草浆投入处理效率为1250t/d的碎浆机，碎浆机碎浆温度为50℃，同时加入纸机的白水进行稀释、分散，得到4％液态草浆；

步骤四：将液态草浆泵送至磨浆机进行磨浆，磨浆机的有效磨浆功率为180kwh/t，得到磨浆草浆，将磨浆草浆按照10％的比例输送至废纸线成浆池，与废纸浆混合后，输送至纸机造纸，得到成品纸，作为实验组D。

对比例1：

步骤一：取稻草或麦草剪切处理后，投入净化筛中，净化筛的筛孔尺寸0.180mm，标准目数80目，转速100r/min，去除切除过程后产生的粉末、秸秆叶子、石子等杂物，得到8mm的短秸秆，向秸秆纤维中加入质量浓度4％的强碱溶液，在20℃，20r/min的条件下搅拌1h，搅拌后过滤，取滤渣，用水洗滤渣至中性，然后揉搓打浆，得到秸秆纤维；

将将草浆投入处理效率为1250t/d的碎浆机，碎浆机碎浆温度为50℃，进行打浆，将造纸草浆输送至纸机造纸，得到成品纸，作为对照组A。

对比例2：

步骤一：取稻草或麦草剪切处理后，投入净化筛中，净化筛的筛孔尺寸0.180mm，标准目数80目，转速100r/min，去除切除过程后产生的粉末、秸秆叶子、石子等杂物，得到8mm的短秸秆，取短秸秆加1：1质量的水浸泡搅拌混合，将其加热至85℃，进行预加热、然后揉搓打浆，得到秸秆纤维；

步骤二：向秸秆纤维中加入质量浓度4％的强碱溶液，在20℃，20r/min的条件下搅拌1h，形成草浆；

步骤三：将将草浆投入处理效率为1250t/d的碎浆机，碎浆机碎浆温度为50℃，进行打浆，将造纸草浆输送至纸机造纸，得到成品纸，作为对照组B。

实施例6：

1.对实施例1-4提供的实验组A、实验组B、实验组C和实验组D的磨浆草浆与对比例1-2提供的对照组A和对照组B的造纸草浆通过浆得率来检测造纸浆料的利用率，在蒸发皿上精确称取磨浆草浆和造纸草浆100g，在烘箱中烘干至无水分后，称量其质量，记作M₀，M₀除以100g得到浆得率(％)，实验组A、实验组B、实验组C、实验组D、对照组A和对照组B的数据结果见表1。

表1.实施例1-4的浆得率

	实验组A	实验组B	实验组C	实验组D	对照组A	对照组B
							浆得率(％)	93.2	92.3	91.4	92.3	68.3	87.2

通过实验组A-D、对照组A和对照组B的得浆率可知，实验组A-D均具有远高于传统化学方法获得的得浆率，传统的化学法浆得率低于50％，而本发明所提供的使用秸秆纤维造纸的方法，采用稻草、麦草作为原料来源，半机械半化学综合法来获得高强度的秸秆纤维，经磨浆机处理后，纤维进行分丝帚化，分离出更多的羟基，与废纸浆中的氢键进行有机的结合，提高的纤维间的结合强度，从而提升秸秆纤维的使用量，且利用白水稀释草浆，通过酸性的纸机白水中和草浆中的碱残留，使得碱含量对造纸系统影响可以忽略不计，同时利用了白水内的细小纤维、填料、涂料和溶解了的木材成分，以及添加的胶料、湿强剂、防腐剂等，能够提高纸页的质量，如改进匀度，减少透气度等，并提高浆得率；而对照组A中由于在碱处理后，进行清洗，损耗了部分纤维因此浆得率较低，对照组B中不存在此步骤则浆得率略高于对照组A。

2.对实施例1-4提供的实验组A、实验组B、实验组C和实验组D与对比例1-2提供的对照组A和对照组B通过抗张强度、柔软度和环压指数的参数测定来检测成品纸的纸张性能，实验组A、实验组B、实验组C、实验组D、对照组A和对照组B的数据结果见表2。

表2.实施例1-4的纸张性能

通过实验组A-D、对照组A和对照组B的纸张性能可知，实验组A的纸张性能略差于实验组C和实验组D，这是因为实验组C和实验组D的纤维量较高，且实验组D较实验组C略好，这是因为废纸线成浆池内具有较多的纸浆内残留的纤维和有机物等能够对成纸过程具有一定的辅助作用，而对照组A的强度和柔软度均较差，这是因为在碱液处理时，秸秆纤维颗粒较大，颗粒内部难以与碱液进行充分反应，使其含水率较低，处理后纸浆顺滑度和细腻度的较差，导致其柔软度较差，且由于颗粒不均，导致纸张的强度分布不均匀，从而较易损坏对照组B的处理效果好于对照组A，本发明提供的一种使用秸秆纤维造纸的方法半机械半化学制备方法，使制备的秸秆纤维具有更优的使用性能，同时制备工艺条件温和，化学品残留少，且无污染物排放，另外基于制备的秸秆纤维制备的草浆结合强度更高，更容易与废纸纤维结合，秸秆纤维使用量有大的提升。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种使用秸秆纤维造纸的方法，取预处理后的短秸秆，加水搅拌混合，进行预加热、然后揉搓打浆，得到秸秆纤维，其特征在于：

向秸秆纤维中加入碱液，提高秸秆纤维的含水率，形成草浆；

将所述草浆投入碎浆机，加入纸机的白水进行稀释、分散，得到液态草浆；

将液态草浆泵送至磨浆机进行磨浆，得到磨浆草浆，将磨浆草浆输送至纸机造纸，得到成品纸。

2.根据权利要求1所述的一种使用秸秆纤维造纸的方法，其特征在于：所述碱液的为质量浓度3-5％的强碱溶液。

3.根据权利要求1所述的一种使用秸秆纤维造纸的方法，其特征在于：所述预加热的温度为80-90℃。

4.根据权利要求1所述的一种使用秸秆纤维造纸的方法，其特征在于：所述短秸秆与所述水的质量之比为1：1。

5.根据权利要求1所述的一种使用秸秆纤维造纸的方法，其特征在于：所述草浆的水分含量为30-40％。

6.根据权利要求1所述的一种使用秸秆纤维造纸的方法，其特征在于：所述预处理为取稻草或麦草剪切处理后，投入净化筛中，去除切除过程后产生的粉末、秸秆叶子、石子杂物，得到短秸秆。

7.根据权利要求6所述的一种使用秸秆纤维造纸的方法，其特征在于：所述稻草或麦草剪切处理后的规格为5-10mm。

8.根据权利要求1所述的一种使用秸秆纤维造纸的方法，其特征在于：所述磨浆草浆按照10％的比例输送至废纸线成浆池，与废纸浆混合后，输送至纸机造纸，得到成品纸。

9.根据权利要求1所述的一种使用秸秆纤维造纸的方法，其特征在于：所述加水方法为喷淋加水。

10.根据权利要求1所述的一种使用秸秆纤维造纸的方法，其特征在于：所述秸秆纤维中加入碱液后，在20-30℃，20r/min的条件下搅拌1h。

Images