CN112796150A - 一种纸浆纤维的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纸浆纤维的制备方法，包括以下步骤：在常温常压下进行(S1)切割：将秸秆切断和移除杂质得到切割后草料；(S2)破碎：将切割后草料放入破碎机进行进一步破碎；(S3)预浸：将(S2)中进一步破碎后的秸秆用螺旋预浸机加第一药水；第一药水包括NaOH 2‑8％和催化剂0.1％以液比1:2组成；(S4)浸泡：将(S3)中预浸后的草料放入反应仓浸泡20小时后控干残液；(S5)脱水：将草料放入螺旋脱水机进一步脱出残液；(S6)初步研磨；(S7)二次研磨；(S8)三次研磨：将完成二次研磨的草料放入第三研磨机研磨达到所需纤维的叩解度并在第三研磨机的料仓滞留1小时得半成品；(S9)以逆流方式洗涤干净后得到成品。本发明节能环保，高收率低污染。

Description

一种纸浆纤维的制备方法
技术领域
本发明涉及秸秆制浆技术领域，特别涉及一种纸浆纤维的制备方法。
背景技术
纸浆(paper pulp；pulp)是以植物纤维为原料，经不同加工方法制得的纤维状物质。可根据加工方法分为机械纸浆、化学纸浆和化学机械纸浆；也可根据所用纤维原料分为木浆、草浆、麻浆、苇浆、蔗浆、竹浆、破布浆等。又可根据不同纯度分为精制纸浆、漂白纸浆、未漂白纸浆、高得率纸浆、半化学浆等。一般多用于制造纸张和纸板。精制纸浆除用于制造特种纸外，也常常作为制造纤维素酯、纤维素醚等纤维素衍生物的原料。还用于人造纤维、塑料、涂料、胶片、火药等领域。
传统制浆是指利用化学方法、机械方法或两者结合的方法，使植物纤维原料离解变成本色或漂白纸浆的生产过程。通常采用的工艺过程是将植物纤维原料粉碎、蒸煮、洗涤、筛选、漂白、净化、烘干。现代新发展出一种生物制浆法，先用特殊菌种(白腐菌、褐腐菌、软腐菌)专门定向分解木素结构，后辅以机械或化学方法解离剩下的纤维素，而后进行漂白。
但申请人在实现现有技术中的技术方案的过程中，发现现有技术的技术方案中存在如下技术问题：
秸秆和竹子在生产纸浆纤维的过程中多需要高温高压高碱，且收获率低35-55％。生产一吨本色纸浆纤维通常需要12％NaOH、0.1％蒽醌、800kg标煤，并且需要高压容器。由于收获率低造成大量的木素、半纤维素的溶出，使得碱回收和水处理压力巨大。由于收获率低35-55％。生产一吨本色纸浆纤维通常需要12％NaOH、0.1％蒽醌、800kg标煤，严重地提高了生产成本，而其生产效率也较为低下，还要增加烟尘治理费用。
另外，现有技术普遍存在着这样的一个共识，即在0.5MPa以下，碱量低压12％难以得到均匀软化的浆料。上述两个因素是该共识达成的主要原因。现有技术通常在0.5-0.7MPa和12％以上的用碱量下将软化润涨。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种纸浆纤维的制备方法，解决了现有技术中能耗高，收率低且污染环境的技术问题，达到了节能环保，高收率低污染的技术效果。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种纸浆纤维的制备方法，包括以下步骤：
(S1)切割：将作为原料的秸秆经过破捆机破捆，进入切草机按3-4cm切断进入六辊除尘机移除掉秸秆的矿物质尘埃和轻杂质得到切割后草料；
(S2)破碎：将(S1)中所述的切割后草料放入破碎机进行进一步破碎，以增加纤维比表面积；
(S3)预浸：将(S2)中进一步破碎后的秸秆用螺旋预浸机加第一药水；所述第一药水包括NaOH 2-8％和催化剂0.1-1％以液比1:2-6组成；
(S4)浸泡：将(S3)中预浸后的草料放入反应仓浸泡20小时后控干残液；
(S5)脱水：将草料放入螺旋脱水机进一步脱出残液；
(S6)初步研磨：将进一步脱出残液后的材料螺旋输送至第一磨机混合加入第二药水混合研磨，所述第二药水包括NaOH 2-4％和催化剂0.1-1％以液比1:0.5-2组成；
(S7)二次研磨：将完成初次研磨的草料放入第二研磨机混合研磨并送入第二研磨机的料仓停留1小时，提高浆料的叩解度和润涨；
(S8)三次研磨：将完成二次研磨的草料放入第三研磨机研磨达到所需纤维的叩解度并在第三研磨机的料仓滞留1小时得半成品；
(S9)洗涤：将三次研磨后的半成品放入3台串联的脱水机以逆流方式洗涤干净后得到成品；
所述(S1)-(S9)在常温常压下进行。
优选的，所述秸秆为麦草、稻草、芦苇或棉杆中的一种或多种。
更优选的，所述秸秆为麦草、稻草、芦苇或棉杆中的多种。
特别优选的，所述原料还包括竹子。
特别优选的，还采用液体循环的方式回用制备过程所产生的液体；所述液体循环包括以下步骤：
(1)集水：将反应仓和脱水机产生的液体汇集并通过集水池泵送至微滤机过滤；
(2)过滤：微滤机滤出流失的纤维送至脱水机脱水，微滤机脱出水分自流进入酸析初沉池；
(3)初沉：通过酸析初沉池降低COD、BOD、SS和沉淀污泥，得到的上清液经酸析初沉池上出水口自溢到好氧曝气池；
(4)曝气：在好氧曝气池通过曝气和好氧菌的作用再次降低COD、BOD、SS后，得到的上清液经好氧曝气池的上出水口自溢到回流池沉淀后，上清液经回流池的上出水口自溢到絮凝沉淀池；
(5)絮凝沉淀：在絮凝沉淀池中加入絮凝剂进行沉淀，并上清液泵送至气浮池；
(6)气浮池去污垢：在气浮池刮掉污泥后将上清液经气浮池的上出水口自溢到回用水池；以实现用于纤维提取过程的配药液体，循环使用，液体无需外排。
本申请提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
上述技术方案，由于采用切草、筛选净化、再次破碎后进行常温药液循环喷淋浸泡软化20小时和多次在不同研磨机进行研磨结合滞留时间的利用等一系列技术手段，使得通过第一研磨机搓磨进一步增大纤维的比表面积有利于药液的再次浸入，加药进入研磨机混合搓磨利用磨机研磨产生的热量进一步软化纤维，经过料仓的1小时的滞留时间再次软化润涨后，加药进入第二研磨机混合搓磨，经过第二研磨机研磨以达到生产所用的合格纤维，利用第二研磨机研磨产生的热量进一步软化润涨纤维。有效解决了现有技术中的能耗高，收率低且污染环境的技术问题，进而实现了节能环保，高收率低污染的技术效果。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本申请实施方式的技术方案通过提供一种纸浆纤维的制备方法，解决了现有技术中能耗高，收率低且污染环境的问题，在采用切草、筛选净化、再次破碎后进行常温药液循环喷淋浸泡软化20小时和多次在不同研磨机进行研磨结合滞留时间的利用等一系列技术手段下实现了节能环保，高收率低污染的有益效果。
本发明为解决上述技术问题的实施方案的总体思路如下：
采用切草、筛选净化、再次破碎后进行常温药液循环喷淋浸泡软化20小时和多次在不同研磨机进行研磨结合滞留时间的利用等一系列技术手段，使得通过第一研磨机搓磨进一步增大纤维的比表面积有利于药液的再次浸入，加药进入研磨机混合搓磨利用磨机研磨产生的热量进一步软化纤维，经过料仓的1小时的滞留时间再次软化润涨后，加药进入第二研磨机混合搓磨，经过第二研磨机研磨以达到生产所用的合格纤维，利用第二研磨机研磨产生的热量进一步软化润涨纤维。
本制备方法通过切草、筛选净化、再次破碎后进行常温药液循环喷淋浸泡软化20小时，改变了常规的高温高压的工艺，节省了煤炭的燃烧和碳排放。利用脱水螺旋、进入计量料仓均匀上料脱水机控干挤出残余药液后，通过第一研磨机搓磨进一步增大纤维的比表面积有利于药液的再次浸入，加药进入第一研磨机混合搓磨利用磨机研磨产生的热量进一步软化纤维，经过第一研磨机的料仓的1小时的滞留时间再次软化润涨后，加药进入第二研磨机混合搓磨，经过第二研磨机研磨以达到生产所用的合格纤维，利用第二研磨机研磨产生的热量进一步软化润涨纤维，经过第二研磨机的料仓1小时的滞留时间再次软化后，纤维已经达到生产装饰密度板、瓦楞原纸、本色口杯原纸、本色生活用纸的要求。(根据产品叩解度的需要决定是否进入第三研磨机机器料仓)利用脱水机串联逆向洗涤后可进入纤维使用的环节，根据下游使用的要求进行筛选净化。
所产生的液体经水处理系统处理后循环使用，由于产品最终含水75％,故每吨纤维成品在生产过程中需要添加1.5-2吨清水。
本制备方法生产总用碱量在3-12％之间，主要以机械研磨软化为主，稻草、麦草得率在78-85％，棉杆、芦苇、竹子得率在85-92％，属于高得率，水处理难度很小，经处理后可以循环使用。在预处理阶段采取了增加纤维比表面积和催化剂的过程使得草料软化润涨更均匀充分，经过20小时的常温浸泡取代了高温高压的传统高压。这样整个生产过程无污水排放，无需锅炉加温、无烟尘排放。既克服了现有技术的技术偏见，也可以有效地降低生产成本，，提高生产效率，有效地减少生产的能源耗费量，节能、减排，利于环境的保护。同时，本制备方法的产品，纤维更长更均匀，且纤维结合力更强，，产品表面平整度好，环压指标好。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
实施例1
一种纸浆纤维的制备方法，包括以下步骤：
(S1)切割：将作为原料的秸秆经过破捆机破捆，进入切草机按3cm切断进入六辊除尘机移除掉秸秆的矿物质尘埃和轻杂质得到切割后草料；
(S2)破碎：将(S1)中的切割后草料放入破碎机进行进一步破碎，以增加纤维比表面积；
(S3)预浸：将(S2)中进一步破碎后的秸秆用螺旋预浸机加第一药水；第一药水包括NaOH 2-8％和催化剂0.1％以液比1:2组成；
(S4)浸泡：将(S3)中预浸后的草料放入反应仓浸泡20小时后控干残液；
(S5)脱水：将草料放入螺旋脱水机进一步脱出残液；
(S6)初步研磨：将进一步脱出残液后的材料螺旋输送至第一磨机混合加入第二药水混合研磨，第二药水包括NaOH 2％和催化剂0.1％以液比1:0.5组成；
(S7)二次研磨：将完成初次研磨的草料放入第二研磨机混合研磨并送入第二研磨机的料仓停留1小时，和提高浆料的叩解度和润涨；
(S8)三次研磨：将完成二次研磨的草料放入第三研磨机研磨达到所需纤维的叩解度并在第三研磨机的料仓滞留1小时得半成品；
(S9)洗涤：将三次研磨后的半成品放入3台串联的脱水机以逆流方式洗涤干净后得到成品；
(S1)-(S9)在常温常压下进行。
具体的，秸秆为麦草、稻草、芦苇和棉杆中。
更具体的，原料还包括竹子。
特别优选的，还采用液体循环的方式回用制备过程所产生的液体；液体循环包括以下步骤：
(1)集水：将反应仓和脱水机产生的液体汇集并通过集水池泵送至微滤机过滤；
(2)过滤：微滤机滤出流失的纤维送至脱水机脱水，微滤机脱出水分自流进入酸析初沉池；
(3)初沉：通过酸析初沉池降低COD、BOD、SS和沉淀污泥，得到的上清液经酸析初沉池上出水口自溢到好氧曝气池；
(4)曝气：在好氧曝气池通过曝气和好氧菌的作用再次降低COD、BOD、SS后，得到的上清液经好氧曝气池的上出水口自溢到回流池沉淀后，上清液经回流池的上出水口自溢到絮凝沉淀池；
(5)絮凝沉淀：在絮凝沉淀池中加入絮凝剂进行沉淀，并上清液泵送至气浮池；
(6)气浮池去污垢：在气浮池刮掉污泥后将上清液经气浮池的上出水口自溢到回用水池；以实现用于纤维提取过程的配药液体，循环使用，液体无需外排。
本实施例的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
上述技术方案，由于采用切草、筛选净化、再次破碎后进行常温药液循环喷淋浸泡软化20小时和多次在不同研磨机进行研磨结合滞留时间的利用等一系列技术手段，使得通过第一研磨机搓磨进一步增大纤维的比表面积有利于药液的再次浸入，加药进入研磨机混合搓磨利用磨机研磨产生的热量进一步软化纤维，经过料仓的1小时的滞留时间再次软化润涨后，加药进入第二研磨机混合搓磨，经过第二研磨机研磨以达到生产所用的合格纤维，利用第二研磨机研磨产生的热量进一步软化润涨纤维。有效解决了现有技术中的能耗高，收率低且污染环境的技术问题，进而实现了节能环保，高收率低污染的技术效果。
实施例2
一种纸浆纤维的制备方法，包括以下步骤：
(S1)切割：将作为原料的秸秆经过破捆机破捆，进入切草机按3.5cm切断进入六辊除尘机移除掉秸秆的矿物质尘埃和轻杂质得到切割后草料；
(S2)破碎：将(S1)中的切割后草料放入破碎机进行进一步破碎，以增加纤维比表面积；
(S3)预浸：将(S2)中进一步破碎后的秸秆用螺旋预浸机加第一药水；第一药水包括NaOH 1-8％和催化剂0.5％以液比1:4组成；
(S4)浸泡：将(S3)中预浸后的草料放入反应仓浸泡20小时后控干残液；
(S5)脱水：将草料放入螺旋脱水机进一步脱出残液；
(S6)初步研磨：将进一步脱出残液后的材料螺旋输送至第一磨机混合加入第二药水混合研磨，第二药水包括NaOH1-8％和催化剂0.5％以液比1:1.5组成；
(S7)二次研磨：将完成初次研磨的草料放入第二研磨机混合研磨并送入第二研磨机的料仓停留1小时，和提高浆料的叩解度和润涨；
(S8)三次研磨：将完成二次研磨的草料放入第三研磨机研磨达到所需纤维的叩解度并在第三研磨机的料仓滞留1小时得半成品；
(S9)洗涤：将三次研磨后的半成品放入3台串联的脱水机以逆流方式洗涤干净后得到成品；
(S1)-(S9)在常温常压下进行。
具体的，秸秆为麦草、稻草、芦苇和棉杆中。
更具体的，原料还包括竹子。
特别优选的，还采用液体循环的方式回用制备过程所产生的液体；液体循环包括以下步骤：
(1)集水：将反应仓和脱水机产生的液体汇集并通过集水池泵送至微滤机过滤；
(2)过滤：微滤机滤出流失的纤维送至脱水机脱水，微滤机脱出水分自流进入酸析初沉池；
(3)初沉：通过酸析初沉池降低COD、BOD、SS和沉淀污泥，得到的上清液经酸析初沉池上出水口自溢到好氧曝气池；
(4)曝气：在好氧曝气池通过曝气和好氧菌的作用再次降低COD、BOD、SS后，得到的上清液经好氧曝气池的上出水口自溢到回流池沉淀后，上清液经回流池的上出水口自溢到絮凝沉淀池；
(5)絮凝沉淀：在絮凝沉淀池中加入絮凝剂进行沉淀，并上清液泵送至气浮池；
(6)气浮池去污垢：在气浮池刮掉污泥后将上清液经气浮池的上出水口自溢到回用水池；以实现用于纤维提取过程的配药液体，循环使用，液体无需外排。
本实施例的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
上述技术方案，由于采用切草、筛选净化、再次破碎后进行常温药液循环喷淋浸泡软化20小时和多次在不同研磨机进行研磨结合滞留时间的利用等一系列技术手段，使得通过第一研磨机搓磨进一步增大纤维的比表面积有利于药液的再次浸入，加药进入研磨机混合搓磨利用磨机研磨产生的热量进一步软化纤维，经过料仓的1小时的滞留时间再次软化润涨后，加药进入第二研磨机混合搓磨，经过第二研磨机研磨以达到生产所用的合格纤维，利用第二研磨机研磨产生的热量进一步软化润涨纤维。有效解决了现有技术中的能耗高，收率低且污染环境的技术问题，进而实现了节能环保，高收率低污染的技术效果。
实施例3
一种纸浆纤维的制备方法，包括以下步骤：
(S1)切割：将作为原料的秸秆经过破捆机破捆，进入切草机按4cm切断进入六辊除尘机移除掉秸秆的矿物质尘埃和轻杂质得到切割后草料；
(S2)破碎：将(S1)中的切割后草料放入破碎机进行进一步破碎，以增加纤维比表面积；
(S3)预浸：将(S2)中进一步破碎后的秸秆用螺旋预浸机加第一药水；第一药水包括NaOH 2-8％和催化剂1％以液比1:6组成；
(S4)浸泡：将(S3)中预浸后的草料放入反应仓浸泡20小时后控干残液；
(S5)脱水：将草料放入螺旋脱水机进一步脱出残液；
(S6)初步研磨：将进一步脱出残液后的材料螺旋输送至第一磨机混合加入第二药水混合研磨，第二药水包括NaOH 1-8％和催化剂1％以液比1:2组成；
(S7)二次研磨：将完成初次研磨的草料放入第二研磨机混合研磨并送入第二研磨机的料仓停留1小时，和提高浆料的叩解度和润涨；
(S8)三次研磨：将完成二次研磨的草料放入第三研磨机研磨达到所需纤维的叩解度并在第三研磨机的料仓滞留1小时得半成品；
(S9)洗涤：将三次研磨后的半成品放入3台串联的脱水机以逆流方式洗涤干净后得到成品；
(S1)-(S9)在常温常压下进行。
具体的，秸秆为麦草、稻草、芦苇和棉杆中。
更具体的，原料还包括竹子。
特别优选的，还采用液体循环的方式回用制备过程所产生的液体；液体循环包括以下步骤：
(1)集水：将反应仓和脱水机产生的液体汇集并通过集水池泵送至微滤机过滤；
(2)过滤：微滤机滤出流失的纤维送至脱水机脱水，微滤机脱出水分自流进入酸析初沉池；
(3)初沉：通过酸析初沉池降低COD、BOD、SS和沉淀污泥，得到的上清液经酸析初沉池上出水口泵送到厌氧塔自溢到好氧曝气池；
(4)曝气：在好氧曝气池通过曝气和好氧菌的作用再次降低COD、BOD、SS后，得到的上清液经好氧曝气池的上出水口自溢到回流池沉淀后，上清液经回流池的上出水口自溢到絮凝沉淀池；
(5)絮凝沉淀：在絮凝沉淀池中加入絮凝剂进行沉淀，并上清液泵送至气浮池；
(6)气浮池去污垢：在气浮池刮掉污泥后将上清液经气浮池的上出水口自溢到回用水池；以实现用于纤维提取过程的配药液体，循环使用，液体无需外排。
本实施例的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
上述技术方案，由于采用切草、筛选净化、再次破碎后进行常温药液循环喷淋浸泡软化20小时和多次在不同研磨机进行研磨结合滞留时间的利用等一系列技术手段，使得通过第一研磨机搓磨进一步增大纤维的比表面积有利于药液的再次浸入，加药进入研磨机混合搓磨利用磨机研磨产生的热量进一步软化纤维，经过料仓的1小时的滞留时间再次软化润涨后，加药进入第二研磨机混合搓磨，经过第二研磨机研磨以达到生产所用的合格纤维，利用第二研磨机研磨产生的热量进一步软化润涨纤维。有效解决了现有技术中的能耗高，收率低且污染环境的技术问题，进而实现了节能环保，高收率低污染的技术效果。
实施例1-3与现有技术的比较：
现有技术的工艺参数：
1.高温高压(0.6--0.7mpa)，
2.强碱12--16％(NaOH)，碱抽提物多65％左右，
3.黑液难以处理，
4.收获率低(35％)，
5.耗水量高100吨/吨浆
6.高污染
本申请实施例的比较优势：
01.常温常压以降低能耗
02.碱含量少(NaOH2-8％)
03.液体回收降低排放
04.收率高(78％以上)
05.耗水量低(由于产品最终含水75％,故每吨纤维成品在生产过程中需要添加1.5-2吨清水。)
06.低污染
以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种纸浆纤维的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(S1)切割：将作为原料的秸秆经过破捆机破捆，进入切草机按3-4cm切断进入六辊除尘机移除掉秸秆的矿物质尘埃和轻杂质得到切割后草料；
(S2)破碎：将(S1)中所述的切割后草料放入破碎机进行进一步破碎；
(S3)预浸：将(S2)中进一步破碎后的秸秆用螺旋预浸机加第一药水；所述第一药水包括NaOH 2-8％和催化剂0.1-1％以液比1:2-6组成；
(S4)浸泡：将(S3)中预浸后的草料放入反应仓浸泡20小时后控干残液；
(S5)脱水：将草料放入螺旋脱水机进一步脱出残液；
(S6)初步研磨：将进一步脱出残液后的材料螺旋输送至第一磨机混合加入第二药水混合研磨，所述第二药水包括NaOH 2-4％和催化剂0.1-1％以液比1:0.5-2组成；
(S7)二次研磨：将完成初次研磨的草料放入第二研磨机混合研磨并送入第二研磨机的料仓停留1小时，和提高浆料的叩解度和润涨；
(S8)三次研磨：将完成二次研磨的草料放入第三研磨机研磨达到所需纤维的叩解度并在第三研磨机的料仓滞留1小时得半成品；
(S9)洗涤：将三次研磨后的半成品放入3台串联的脱水机以逆流方式洗涤干净后得到成品；
所述(S1)-(S9)在常温常压下进行。
2.根据权利要求1所述的纸浆纤维的制备方法，其特征在于：所述秸秆为麦草、稻草、芦苇或棉杆中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的纸浆纤维的制备方法，其特征在于：所述秸秆为麦草、稻草、芦苇或棉杆中的多种。
4.根据权利要求1所述的纸浆纤维的制备方法，其特征在于：所述原料还包括竹子。
5.根据权利要求1所述的纸浆纤维的制备方法，其特征在于：还采用液体循环的方式回用制备过程所产生的液体；所述液体循环包括以下步骤：
(1)集水：将反应仓和脱水机产生的液体汇集并通过集水池泵送至微滤机过滤；
(2)过滤：微滤机滤出流失的纤维送至脱水机脱水，微滤机脱出水分自流进入酸析初沉池；
(3)初沉：通过酸析初沉池降低COD、BOD、SS和沉淀污泥，得到的上清液经酸析初沉池上出水口自溢到好氧曝气池；
(4)曝气：在好氧曝气池通过曝气和好氧菌的作用再次降低COD、BOD、SS后，得到的上清液经好氧曝气池的上出水口自溢到回流池沉淀后，上清液经回流池的上出水口自溢到絮凝沉淀池；
(5)絮凝沉淀：在絮凝沉淀池中加入絮凝剂进行沉淀，并上清液泵送至气浮池；
(6)气浮池去污垢：在气浮池刮掉污泥后将上清液经气浮池的上出水口自溢到回用水池；
以实现用于纤维提取过程的配药液体，循环使用，液体无需外排。
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