CN112726265A - 一种植物纤维半化学制浆方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种植物纤维半化学软化制浆方法，包括如下步骤：S1、原料粉碎处理，过筛板后输送；S2、进入封闭式加热双螺栓软化设备，喷洒软化剂配合蒸汽加热加压进行阶段式植物纤维软化处理；S3、进入双螺旋搓丝机进行搓丝处理，在搓丝机的高浓缩区第二次加软化剂进行纤维分丝离解成丝绒状纤维；S4、送入多辊匀浆反应机进行保温软化处理；S5、然后送料到高浓度磨浆机进行打浆，纤维分丝帚化出料，成品叩解度高。本发明的半化学软化制浆方法，是将软化处理分阶段式进行，结合机械设备将植物纤维不断的挤压、揉搓以及打磨，使得软化剂更好地渗入到植物纤维中，对纤维进行软化分离，得到的浆料纤维长度大，强度高；此外，细小纤维和碎片含量低，纤维束含量低，滤水性好。
Description
技术领域
本发明涉及植物纤维制浆技术领域，具体是指一种植物纤维半化学软化制浆方法。
背景技术
造纸行业是消耗植物原料资源的行业之一，充分合理地利用植物纤维原料资源也是造纸行业面临的考验，随着人民环保意识的提高，合理地利用植物纤维原料资源是造纸行业可持续发展的根本，因此植物纤维的生产与利用是我们的重点。
因此，研发全新的植物纤维半化学浆法技术，使生产成品纤维浆在强度、得率、环保等方面进一步提高或增强，更加适合造纸市场对植物纤维半化学浆性能的需求显得尤为重要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种植物纤维半化学软化制浆方法，生产成品纤维浆的叩解高，可达到28°SR，且强度好，得率高，节省蒸汽，成本低，更环保，更符合环保造纸及市场的要求。
为解决上述技术问题，本发明提供一种植物纤维半化学软化制浆方法，包括如下步骤：
S1、原料粉碎处理，过筛板后输送；
S2、进入封闭式加热双螺栓软化设备，喷洒软化剂配合蒸汽加热加压进行阶段式植物纤维软化处理；
S3、进入双螺旋搓丝机进行搓丝处理，在搓丝机的高浓缩区(双螺栓制浆室)第二次加软化剂进行纤维分丝离解成丝绒状纤维；
S4、送入多辊匀浆反应机进行80℃保温软化处理，处理时间为40-60分钟；
S5、然后送料到高浓度磨浆机进行打浆，纤维分丝帚化出料，成品叩解度高，最高可达到28度。
在随后的处理中，浆料进入磨后浆池充分的搅拌和调浓度水(用纸车间来的白水)稀释至5％的纤维浓度，经洗涤，挤压后，再稀释至4％的纤维浓度后浆泵输送车间抄纸。
本发明的双螺旋搓丝机主要由双螺旋、制浆室、底座、进料装置、传动装置、主电机等组成。通过螺旋将浆料推进双螺栓制浆室，在双螺栓磨片的强力搓丝下，离解成丝绒状纤维由排料口排出。具体地，利用一对变径和变螺距的螺旋旋转时产生的挤压使浆料与浆料之间的液体通过介质排出，具有液体提取率高、纤维流失少的特点。
本发明双螺旋搓丝机用于木片、竹片、稻麦草等原料的粗制浆，可直接将原料处理成丝绒状纤维干度70％，配合高浓度磨浆机及精浆机可直接制成纸浆。
进一步地，所述步骤S1中，筛板的筛孔直径为
进一步地，所述步骤S2中，阶段式植物纤维软化处理包括第一段软化处理、第二段软化处理和第三段软化处理，其中，
第一段软化处理中加入的软化剂包括16％浓度的烧碱液、过碳酰胺，所述烧碱液的加入量占浆料绝干量的3％，过碳酰胺的加入量占浆料绝干量的1％，且该阶段的处理温度为60-80℃，压力为200kpa，处理时间为4-6分钟；该阶段软化剂经喷嘴均匀喷洒在原料上，经过螺旋输送过程中可以浸泡混合和机械挤压，结合蒸汽预热作用下，辅料渗透更充分，更加均匀；除此之外，第一段软化处理过程中的软化剂中还可以选择性地加入市购的有助于软化的表面活性剂，表面活性剂的加入量占浆料绝干量的0.1％。
第二段软化处理的处理温度为80-100℃，压力为200kpa，处理时间为4-6分钟；该阶段经过第一阶段的软化剂充分与植物纤维混合后，继续在保压保温环境下螺旋输送，保证软化剂的均匀渗透，通过软化剂的浸泡，纤维素发生膨润，半纤维素溶解，接着与木素作用，起到膨润作用；
第三段软化处理的处理温度为100-150℃，压力为200kpa，处理时间为4-6分钟；该阶段在第二阶段的基础上再升温加热软化，继续进行蒸煮，木素的溶出速度逐渐增加，让纤维再次分丝分解软化。
因此，经过步骤S2的处理，植物纤维经过软化剂浸泡和保温保压蒸煮后，软化胞间层，加快催化纤维与木素分离，纤维润胀充分均匀，减少磨浆能耗，提高制浆浆料产品性能(叩解度，耐折度，耐破度)。
进一步地，所述步骤S3中，软化剂为16％浓度的烧碱液，比例是按每吨绝干浆加入90公斤烧碱液；作用是为了更充分软化木素及纤维，使浆料在高浓磨浆时更加容易分化帚化，提高浓磨浆效果。
步骤S3中，浆料在双螺栓磨片的强力搓丝下机械作用使纤维撕裂，开松，进一步强化了软化剂渗透和纤维分离，离解成丝绒状；同时在制浆室的高浓缩区加入烧碱液，使用高压计量泵添加，压力达至200Kpa，16％浓度的碱液用量占绝干量的9％。让加热过后的浆料再次得到湿润，在温度和压力的作用，可使浆料在高浓下加快化学反应。调节搓丝机内浆料浓度控制在30-40％，保证了浆料的性能。优选为35％。
步骤S4中，浆料从搓丝机出来，在多辊匀浆反应机的保温下，让浆料保温的时间延长，让药液和纤维反应更加充分：
1、多辊匀浆反应机温保时，来延长时间，保持时间进一步脱除木素，特别是细胞壁内的木素；
2、控制多辊匀浆反应机的移动速度，让浆料在线生产停留时间延长至45分钟以上，出来的浆料浓度，纤维的质量性能好，有利于高浓磨浆机打浆效果。
步骤S5中，高浓磨浆机对浆料的浓度和填入量有一定的要求，浓度范围在30-40％，优选为35％，填入的绝干浆量为6.5T/H，高浓打浆主要是靠纤维之间的互相磨擦作用进行打浆，前段一定要稳定浓度和产能才能保证打浆的质量。高浓打浆由于浆料的浓度高，盘磨间的间隙较大，间隙要求是0.15mm，打浆的作用是依靠磨盘间高浓度浆料的互相磨擦、挤压、揉搓、扭曲等作用，使纤维受到打浆，因此同时产生大量的磨擦热，使用纤维软化，有利于浆料的离体。能有效地对浆料进行处理，所制成的浆料，纤维切断少，能更多地保持纤维的长度和强度，浆料的滤水性较好。提高了纸张的性能，如抗张强度、撕裂度、耐折度、耐破度和伸长率等均有明显的提高。
本发明的半化学软化制浆方法，是将软化处理分阶段式进行，结合机械设备将植物纤维不断的挤压、揉搓以及打磨，使得软化剂更好地渗入到植物纤维中，对纤维进行软化分离，得到的浆料纤维长，强度高；此外，细小纤维和碎片含量低，纤维束含量低，滤水性好。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例进行详细描述。
如图1所示为本发明的工艺流程图。
一种植物纤维半化学软化制浆方法，包括如下步骤：
S1、原料粉碎处理，过筛孔直径20mm的筛板后经出料螺旋输送，经旋风除尘机除尘，从除尘机下料螺旋出料到上料皮带。
所述原料包括秸秆、木片或竹片，其中，秸秆原料经除铁后，经切割破碎后过筛板；
木片或竹片原料经除铁后切片，粉碎后过筛板；
粉碎或破碎过程中，可选用锤片式粉碎机，在粉碎机内部，在一定线速(3000rpm/min)运转的锤片强烈打击，撞击筛板和齿板上，使植物纤维成为碎状纤维；
S2、上料皮带将物料输送进入三段封闭加热双螺栓软化设备，此过程需要喷洒软化剂配合蒸汽加热加压进行阶段式植物纤维软化处理；
阶段式植物纤维软化处理包括第一段软化处理、第二段软化处理和第三段软化处理，其中：
第一段软化处理中加入的软化剂包括16％浓度的烧碱液、过碳酰胺，所述烧碱液的加入量占浆料绝干量的3％，过碳酰胺的加入量占浆料绝干量的1％，且该阶段的处理温度为60-80℃，优选为80℃，压力为200kpa，处理时间为4-6分钟，优选为5分钟；该阶段软化剂经喷嘴均匀喷洒在原料上，经过螺旋输送过程中可以浸泡混合和机械挤压，结合蒸汽预热作用下，辅料渗透更充分，更加均匀；
第二段软化处理的处理温度为80-100℃，优选为100℃，压力为200kpa，处理时间为4-6分钟，优选为5分钟；该阶段经过第一阶段的软化剂充分与植物纤维混合后，继续在保压保温环境下螺旋输送，保证软化剂的均匀渗透，通过软化剂的浸泡，纤维素发生膨润，半纤维素溶解，接着与木素作用，起到膨润作用；
第三段软化处理的处理温度为100-150℃，优选为150℃，压力为200kpa，处理时间为4-6分钟，优选为5分钟；该阶段在第二阶段的基础上再升温加热软化，继续进行蒸煮，木素的溶出速度逐渐增加，让纤维再次分丝分解软化；
经过步骤S2的处理，植物纤维经过软化剂浸泡和保温保压蒸煮后，软化胞间层，加快催化纤维与木素分离，纤维润胀充分均匀，减少磨浆能耗，提高制浆浆料产品性能(叩解度，耐折度，耐破度)。
S3、进入双螺旋搓丝机进行搓丝处理，在搓丝机的高浓缩区第二次加软化剂进行纤维分丝离解成丝绒状纤维；
第二次加的软化剂为16％浓度的烧碱液，比例是按每吨绝干浆加入90公斤烧碱液；作用是为了更充分软化木素及纤维，使浆料在高浓磨浆时更加容易分化帚化，提高高浓磨浆效果。
浆料在双螺栓磨片的强力搓丝下机械作用使纤维撕裂，开松，进一步强化了软化剂渗透和纤维分离，离解成丝绒状；同时在制浆室的高浓缩区加入烧碱液，使用高压计量泵添加，压力达至200Kpa，16％浓度的碱液用量占绝干量的12％。让加热过后的浆料再次得到湿润，在温度和压力的作用，可使浆料在高浓下加快化学反应。调节搓丝机内浆料浓度控制在30-40％，保证了浆料的性能。优选为35％。
S4、送入多辊匀浆反应机进行80℃保温软化处理，处理时间为40-60分钟，优选地，上述80℃保温软化处理操作两次；
浆料从搓丝机出来，在多辊匀浆反应机的保温下，让浆料保温的时间延长，让药液和纤维反应更加充分：
1、多辊匀浆反应机温保时，来延长时间，保持时间进一步脱除木素，特别是细胞壁内的木素；
2、控制多辊匀浆反应机的移动速度，让浆料在线生产停留时间延长至45分钟以上，出来的浆料浓度，纤维的质量性能好，有利于高浓磨浆机打浆效果。
S5、然后送料到高浓度磨浆机进行打浆，纤维分丝帚化出料，叩解度高。
高浓磨浆机对浆料的浓度和填入量有一定的要求，浓度范围在30-40％，优选为35％，填入的绝干浆量为6.5T/H，高浓打浆主要是靠纤维之间的互相磨擦作用进行打浆，前段一定要稳定浓度和产能才能保证打浆的质量。高浓打浆由于浆料的浓度高，盘磨间的间隙较大，间隙要求是0.15mm，打浆的作用是依靠磨盘间高浓度浆料的互相磨擦、挤压、揉搓、扭曲等作用，使纤维受到打浆，因此同时产生大量的磨擦热，使用纤维软化，有利于浆料的离体。能有效地对浆料进行处理，所制成的浆料，纤维切断少，能更多地保持纤维的长度和强度，浆料的滤水性较好。提高了纸张的性能，如抗张强度、撕裂度、耐折度、耐破度和伸长率等均有明显的提高，叩解度最高可达到28度。
在随后的处理中，浆料进入磨后浆池充分的搅拌和调浓度水(用纸车间来的白水)稀释至5％的纤维浓度，经洗涤，挤压后，再稀释至4％的纤维浓度后浆泵输送车间抄纸。
对优选工艺条件下制备得到的浆料进行检测：
结果如下表：
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种植物纤维半化学软化制浆方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、原料粉碎处理，过筛板后输送；
S2、进入封闭式加热双螺栓软化设备，喷洒软化剂配合蒸汽加热加压进行阶段式植物纤维软化处理；
S3、进入双螺旋搓丝机进行搓丝处理，在搓丝机的高浓缩区第二次加软化剂进行纤维分丝离解成丝绒状纤维；
S4、送入多辊匀浆反应机进行保温软化处理；
S5、然后送料到高浓度磨浆机进行打浆，纤维分丝帚化出料，成品叩解度高。
2.根据权利要求1所述的植物纤维半化学软化制浆方法，其特征在于，
所述步骤S1中，筛板的筛孔直径为
3.根据权利要求1所述的植物纤维半化学软化制浆方法，其特征在于，
所述步骤S2中，阶段式植物纤维软化处理包括第一段软化处理、第二段软化处理和第三段软化处理。
4.根据权利要求3所述的植物纤维半化学软化制浆方法，其特征在于，
所述第一段软化处理中加入的软化剂包括16％浓度的烧碱液、过碳酰胺，所述烧碱液的加入量占浆料绝干量的3％，过碳酰胺的加入量占浆料绝干量的1％，且该阶段的处理温度为60-80℃，压力为200kpa，处理时间为4-6分钟；该阶段软化剂在螺旋输送过程中通过浸泡混合和机械挤压，结合蒸汽预热作用下与植物纤维渗透。
5.根据权利要求3所述的植物纤维半化学软化制浆方法，其特征在于，
所述第二段软化处理的处理温度为80-100℃，压力为200kpa，处理时间为4-6分钟；该阶段经过第一阶段的软化剂充分与植物纤维混合后，继续在保压保温环境下螺旋输送，保证软化剂的均匀渗透。
6.根据权利要求3所述的植物纤维半化学软化制浆方法，其特征在于，
所述第三段软化处理的处理温度为100-150℃，压力为200kpa，处理时间为4-6分钟；该阶段在第二阶段的基础上再升温加热软化。
7.根据权利要求1所述的植物纤维半化学软化制浆方法，其特征在于，
所述步骤S3中，第二次加的软化剂为16％浓度的烧碱液，比例是按每吨绝干浆加入90公斤烧碱液，且双螺旋搓丝机内浆料浓度控制在30-40％。
8.根据权利要求1所述的植物纤维半化学软化制浆方法，其特征在于，
步骤S4中，保温软化处理的温度为80℃，处理时间为40-60分钟。
9.根据权利要求1所述的植物纤维半化学软化制浆方法，其特征在于，
步骤S5中，高浓磨浆机中浆料的浓度范围在30-40％，填入的为绝干浆量为6.5T/H。
10.根据权利要求1所述的植物纤维半化学软化制浆方法，其特征在于，
所述原料包括秸秆、木片或竹片，其中，
秸秆原料经除铁后，经切割破碎后过筛板；
木片或竹片原料经除铁后切片，粉碎后过筛板。
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