CN115305737A - 一种绿桐prc-apmp制浆工艺及成品浆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种绿桐PRC‑APMP制浆工艺及成品浆，该工艺包括以下步骤：S1、将绿桐木片经洗涤后进行预汽蒸，得到预处理的木片；所述洗涤用水的温度不小于60℃；S2、将所述预处理的木片依次进行1段挤压撕裂、1段化学药液预浸、2段挤压撕裂；所述1段挤压撕裂和2段挤压撕裂的速度独立地为60‑85rpm，扭矩独立地为48‑100kN·m；S3、将所述2段挤压撕裂后的木料进行2段化学药液预浸，经磨浆得到粗浆；所述1段化学药液预浸和2段化学药液预浸均主要是碱剂作用；S4、将所述粗浆固液分离后进行高浓度漂白，进而得到成品浆料。本发明能够有效拓宽制浆原料资源，使得制浆原料成本更低，并且生产的浆料品质较好。

Description

一种绿桐PRC-APMP制浆工艺及成品浆
技术领域
本发明涉及制浆技术领域，具体为一种绿桐PRC-APMP制浆工艺及成品浆。
背景技术
P-RC APMP流程是在APMP(碱性过氧化氢化学机械法制浆，Alkaline PeroxideMechanical Pluping)工艺基础上发展的制浆工艺，其工艺重点包括预处理、盘磨机化学处理等，漂白等作用更好。典型的用于工业化生产的P-RC APMP简要流程为：木片→挤压疏解→(化学药液加入)木片仓→挤压疏解→(化学药液加入)木片仓→一段磨→高浓度停留塔→二段磨→消潜池。
目前，PRC-APMP(P-RC APMP流程)主要原材料是杨木和桉木。随着制浆产能的进一步放大以及环境保护政策，桉木和杨木、尤其是杨木的种植得到极大的限制，导致桉木、杨木已经无法满足供应需求。因此，PRC-APMP制浆原材料需要寻找新的替代品以满足制浆产业日益增长的纤维原材料需求。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种绿桐PRC-APMP制浆工艺及成品浆，本发明能够有效拓宽制浆原料资源，使得制浆原料成本更低，并且生产的浆料品质较好。
本发明提供一种绿桐PRC-APMP制浆工艺，其包括以下步骤：
S1、将绿桐木片经洗涤后进行预汽蒸，得到预处理的木片；所述洗涤用水的温度不小于60℃；
S2、将所述预处理的木片依次进行1段挤压撕裂、1段化学药液预浸、2段挤压撕裂；所述1段挤压撕裂和2段挤压撕裂的速度独立地为60-85rpm，扭矩独立地为48-100kN·m；
S3、将所述2段挤压撕裂后的木料进行2段化学药液预浸，经磨浆得到粗浆；所述1段化学药液预浸和2段化学药液预浸均主要是碱剂作用；
S4、将所述粗浆固液分离后进行高浓度漂白，所述高浓度漂白工艺中双氧水对绝干浆质量为1.0-5.0％；将得到的漂白浆料进行精磨，经筛洗、浓缩，得到成品浆料。
本发明提供了一种以绿桐为纤维原料的PRC-APMP制浆工艺，本发明方法生产良好性能浆料的同时，有效拓宽了制浆原料资源，缓解了原料供应紧张局面，使得制浆原料成本更低。
本发明实施例提供的绿桐PRC-APMP制浆工艺的主要流程为：备料、预处理、挤压撕裂、粗浆制备、高浓漂白、精浆制备及浆料储存等步骤。本发明实施例所述的备料为：将绿桐木片进行筛选，去除粗大片和细小木屑，筛选完成的木片暂存于木片仓中。本发明采用绿桐制浆，是一种全新的原材料，有效拓宽了制浆原料资源，并根据其材质特性，在制浆工艺流程进行了大幅度优化。
绿桐是一种速生阔叶木，其是在泡桐基础上精心培育出来的树种，具有耐寒、耐旱、耐盐碱、耐污染等优良特性，因此可在山地、坡地、平原等各种地形种植，适合在热带、亚热带、温带等不同气候条件种植，在荒滩、荒漠、湿地、盐碱等贫瘠土地也能生长。绿桐树叶片巨大，其固碳释氧功能高于普通树种3倍，另外，其叶面厚厚的茸毛是吸附风沙粉尘与工业污染物的利器。据国家林业部门测试，一棵成龄绿桐树每天可释放6公斤氧气(普通树种仅为1.85公斤)，每亩年均吸收2.26吨二氧化碳(普通树种仅为0.87吨)，每亩绿桐每年吸附粉尘及工业污染物达1.2吨以上(普通树种仅为0.45吨)。绿桐净化空气、治理环境的功能超过大部分树种，是目前世界上较环保的树种之一。
在本发明的实施例中，所述绿桐木片的密度为0.2-0.3g/cm3。本发明实施例依据绿桐木片本身材质特性(尤其是绿桐密度超低，只有0.24-0.25g/cm3左右，远低于一般化机浆使用的速生阔叶木材，常见的杨木密度在0.39g/cm3左右，桉木的密度在0.43g/cm3左右；竹柳的密度也在0.40g/cm3左右，依据产地、树龄等会有一定的变化，但是幅度不会太大)，经过多次创新性制浆尝试，在常规阔叶木PRC-APMP制浆工艺基础上进行了较大幅度的优化。
本发明实施例筛选的绿桐木片规格包括：木片长度优选15-35mm，厚度4.0±2.0mm，木片合格率≥85％(质量百分比)，树皮率≤0.5％。
本发明实施例将木片仓中的绿桐木片经计量后送入洗涤器进行洗涤，完成洗涤、脱水的木片投入一号预蒸仓中，进行1段预汽蒸使木片软化。该预处理过程中，木片洗涤用水的温度不小于60℃(如65-80℃)，利于提升白度等。并且，在本发明的实施例中，所述预汽蒸的预蒸仓料位为40-85％，排气口的温度优选为60-95℃。
本发明实施例将预汽蒸完成后的木片送入1#挤压机进行1段挤压撕裂，1段挤压撕裂完成后进行1段化学药液预浸。其中，所述1段挤压撕裂的速度优选为60-80rpm(更优选为75-80rpm)，扭矩为50-100kN·m；功率为400-800kW，扭矩控制优先。
在本发明的实施例中，上述的1号预浸器(1#化学药液预浸器)中化学药液的液位可为10-20％；该预浸化学药液为主要含有碱性化学试剂的水溶液，具体地，氢氧化钠(NaOH)对绝干木片用量0.5-1.5％，硫酸镁(MgSO4)用量对绝干木片用量0-0.2％。并且，1号反应仓料位可为40-85％，排汽温度优选60-90℃；本段工艺在传统化机浆工艺条件下适当提升了碱的用量，木片经过1号反应仓后送入2#挤压机进行2段挤压撕裂。
在本发明的优选实施例中，所述2段挤压撕裂的速度为65-85rpm，进一步为80-85rpm；扭矩为48-100kN·m，功率为400-800kW，扭矩控制优先。经研究，由于绿桐密度太小，前期挤压撕裂过程中单位时间产能会受到极大的影响，因此，绿桐在挤压撕裂工序中需要更高的转数来提升因密度过小带来的产能损失，本发明控制的60-85rpm这个转数超过杨木、桉木及竹柳等许多。针对绿桐材质很轻(密度只有0.24-0.25g/cm3)的特点，本发明加强了挤压速率，让生产能力没有因为材质太轻而大幅度降低，利于降低制浆成本等。
得到2段挤压撕裂后的木料，本发明实施例进行粗浆制备，具体包括：将所述的木料送入2#化学药液预浸器进行预浸反应；2号预浸器中化学药液的液位可为20-30％，NaOH对绝干木片用量1.0-5.0％，H2O2对绝干木片用量0-1.5％，硅酸钠(Na2SiO3)对绝干木片用量0-1.0％，MgSO4对绝干木片用量0-0.3％，渗透剂对绝干木片用量0-0.2％，2号反应仓料位可为40-80％，反应时间优选为30-90分钟，排汽温度60-95℃；可将2#反应仓木料送入1段高浓磨进行磨浆，从而得到粗浆。其中涉及的化学试剂种类为本领域常用市售，例如采用聚氧乙烯醚类渗透剂，常规双氧水和碱剂产品。
在本发明的实施例中，所述2段化学药液预浸的化学药液中，氢氧化钠对绝干木片质量优选为1.5-5.0％，更优选为2.0-4.8％；渗透剂对绝干木片质量可为0.1-0.2％，本段在常规化机浆工艺条件下适当提升了碱的用量，并减少了双氧水和硅酸钠的用量，甚至不添加双氧水和硅酸钠；优选预浸的排汽温度为60-95℃，时间为30-90分钟等。所述1段化学药液预浸、2段化学药液预浸的反应温度各自优选为86-93℃，反应(浸渍)浓度均可为25-35％。
此外，所述的磨浆为高浓度磨浆。具体地，磨浆浓度为25-40％，磨浆功率4.0～8.0MW；磨浆单位能耗300～600kwh/admt；根据化学预处理程度的大小和磨后叩解度等来调节；所得的粗浆白度可在41-45％ISO。
针对漂白容易带来白度偏灰暗的问题，本发明实施例提高了木片洗涤水温度，并且用碱量前移来增加色素深的有机抽出物排出，而在二段预浸渍时减少或取消双氧水添加，这样不仅减轻了漂白负担，而且解决了浆料色泽发灰暗的问题，从而提高了浆料质量并降低了制浆成本。
本发明实施例将所得的粗浆经过1号旋风分离器进行固液分离，之后送入高浓漂塔进行碱性双氧水漂白，漂白的浆料质量浓度可为20-30％。作为优选，所述的高浓漂白工艺为两段，具体如下：一段高浓漂白中，NaOH对绝干浆用量1.0-2.0％，H2O2对绝干浆用量1.0-5.0％，Na2SiO3对绝干浆用量1.0-3.5％、优选1.5-3.5％，MgSO4对绝干浆用量0-0.15％，漂白时间可为60-90分钟，漂白温度85-95℃、优选90-95℃。二段高浓漂白：NaOH对绝干浆用量0-1.0％，H2O2对绝干浆用量0-2.0％，Na2SiO3对绝干浆用量0-1.0％、MgSO4对绝干浆用量0-0.15％，漂白时间可为60分钟，漂白温度80-85℃。
本发明实施例将高浓漂白后的浆料送入2#高浓磨进行精磨：磨浆浓度为20-35％，磨浆功率5.0～8.5MW；磨浆单位能耗400～700kwh/admt；根据化学预处理程度的大小和磨后叩解度等来调节。精磨浆料经过压力筛进行筛洗，筛洗后良浆通过多盘浓缩，从而得到成品浆料；筛洗渣浆可通过渣浆磨进行再次磨浆，而将成品浆料存入储浆塔中。
在本发明的一些实施例中，压力筛的筛缝0.15mm，进浆浓度为1.5％；进浆压力为2.5bar；进、出口压差15.7kPa；渣浆/良浆流量比25.5％；运行负荷为65％。
本发明实施例提供了如前所述的绿桐PRC-APMP制浆工艺得到的浆料，其白度高于71％ISO，例如为75-80％ISO。
本发明提供了一种采用绿桐的PRC-APMP制浆工艺及其成品浆料，可解决常规阔叶木化学机械制浆产能低下等问题，能够提供高白度、高松厚度及高强度的化机浆，对提升文化纸化机浆比例、降低生产成本以及节约木材资源等方面，具有积极的意义。
具体实施方式
下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，对本发明做进一步的说明。如无特殊说明的，均为质量配比。化学试剂为市售，渗透剂主要成分为异辛醇聚氧乙烯醚。
实施例1
本实施例提供的绿桐PRC-APMP制浆工艺主要流程为：备料、预处理、挤压撕裂、粗浆制备、高浓漂白、精浆制备等。
本实施例进行了绿桐制浆的工艺及浆料对比，绿桐木片规格、挤压速率等工艺一致，具体对比如下：
表1实施例1中的主要工艺参数
Figure BDA0003821534470000051
Figure BDA0003821534470000061
Figure BDA0003821534470000071
第一次制浆总用碱量75公斤，总双氧水用量90公斤，其浆料白度只有70.72％ISO，浆料颜色偏灰暗。第二次制浆改善工艺，二段浸渍取消漂白功能，总用碱量85公斤，总双氧水用量51公斤，其浆料白度达到78.39％ISO，浆料颜色亮白。本发明实施例通过提升总用碱量，将原材料中一些碱溶出物多溶解抽出部分后，对提升浆料漂白效果十分有效。
此外，通过工艺优化后，其浆料强度等质量指标也得到了一定的提升，如下表。通过分析表2：提升用碱量后，浆料同叩解度下，裂断长和撕裂指数得到提升。
表2实施例1的成浆指标
Figure BDA0003821534470000081
实施例2
(1)备料：绿桐木片(密度0.24-0.25g/cm3)长度17-35mm，厚度2.7-5.6mm，木片合格率85.5％(质量百分比)，树皮率0.45％，木片干度75.3％，投入振框筛进行筛选，筛选后进入木片仓中；
(2)预处理：将木片仓中木片经计量后送入洗涤器进行洗涤，洗涤热水温度65℃，完成洗涤、脱水的木片投入一号预蒸仓中进行1段预汽蒸，蒸气温度87.6℃，时间20分钟；
(3)挤压撕裂：将预汽蒸完成后的木片送入1#挤压机进行1段挤压撕裂，1段挤压的速度76rpm，扭矩65.3kN.m，功率453kw；1段挤压撕裂完成后进行1段化学药液预浸，1号预浸器中化学药液的液位18.3％，NaOH对绝干木片用量1.5％，硫酸镁用量对绝干木片用量0.15％，1号反应仓料位83.3％，排汽温度86.5℃；木片经过1号反应仓后送入2#挤压机进行2段挤压撕裂；2段挤压的速度83.5rpm，扭矩55.6kN.m，功率503kw。
(4)粗浆制备：将2段挤压撕裂后木料送入2#化学药液预浸器，2号预浸器中化学药液的液位27.6％，NaOH对绝干木片用量4.0％，MgSO4对绝干木片用量0.1％，渗透剂对绝干木片用量0.2％，2号反应仓料位77.9％，反应浓度30.0％，反应时间为60分钟，反应温度92.5℃，将2#反应仓木料送入1段高浓磨进行磨浆，得到粗浆；磨浆浓度35％，磨机功率5.5MW，磨浆单位能耗412kwh/admt。
(5)高浓漂白：粗浆经过1号旋风分离器进行固液分离，之后送入高浓漂塔，高浓漂白工艺如下，一段高浓漂白：NaOH对绝干浆用量1.5％，H2O2对绝干浆用量3.5％，Na2SiO3对绝干浆用量2.0％，漂白浓度20.0％，漂白时间为80分钟，漂白温度92℃；二段高浓漂白：NaOH对绝干浆用量0.5％，H2O2对绝干浆用量1.5％，Na2SiO3对绝干浆用量0.75％，漂白浓度20.0％，漂白时间为60分钟，漂白温度80℃；
(6)精浆制备：将高浓漂白浆料送入2#高浓磨进行精磨、精磨浆料经过压力筛进行筛洗，压力筛的筛缝0.15mm，进浆浓度为1.5％；进浆压力为2.5bar；进、出口压差15.7kPa；渣浆/良浆流量比25.5％；运行负荷为65％；筛洗后良浆通过多盘浓缩，得到成品浆料；筛洗渣浆通过渣浆磨进行再次磨浆；
(7)浆料储存：将成品浆存入储浆塔中，储浆塔浆料PH值8.3，浓度7.3％。
成品浆质量特性：浆料白度75.3％ISO，游离度192ml，裂断长2.83Km，撕裂指数3.19mN.m2/g，松厚度3.11，尘埃度72.8mm2/kg，纤维束含量0.23％。
由以上实施例可知，本发明创新地提供了一种采用绿桐的PRC-APMP制浆工艺，能够提供高白度、高松厚度及高强度的化机浆，对提升文化纸化机浆比例，降低生产成本以及节约木材资源等方面具有积极的意义。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种绿桐PRC-APMP制浆工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将绿桐木片经洗涤后进行预汽蒸，得到预处理的木片；所述洗涤用水的温度不小于60℃；
S2、将所述预处理的木片依次进行1段挤压撕裂、1段化学药液预浸、2段挤压撕裂；所述1段挤压撕裂和2段挤压撕裂的速度独立地为60-85rpm，扭矩独立地为48-100kN·m；
S3、将所述2段挤压撕裂后的木料进行2段化学药液预浸，经磨浆得到粗浆；所述1段化学药液预浸和2段化学药液预浸均主要是碱剂作用；
S4、将所述粗浆固液分离后进行高浓度漂白，所述高浓度漂白工艺中双氧水对绝干浆质量为1.0-5.0％；将得到的漂白浆料进行精磨，经筛洗、浓缩，得到成品浆料。
2.根据权利要求1所述的绿桐PRC-APMP制浆工艺，其特征在于，步骤S1中，所述绿桐木片的密度为0.2-0.3g/cm3，长度为15-55mm，厚度为2-6mm。
3.根据权利要求1所述的绿桐PRC-APMP制浆工艺，其特征在于，步骤S1中，所述预汽蒸的料位为40-85％，温度为60-95℃。
4.根据权利要求1所述的绿桐PRC-APMP制浆工艺，其特征在于，步骤S2中，所述1段挤压撕裂的速度为60-80rpm，扭矩为50-100kN·m；所述2段挤压撕裂的速度为65-85rpm，扭矩为48-100kN·m，功率均为400-800kW，扭矩控制优先。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的绿桐PRC-APMP制浆工艺，其特征在于，步骤S2中，所述1段化学药液预浸采用含0.5-1.5％对绝干木片质量的氢氧化钠的化学药液，预浸温度为60-90℃。
6.根据权利要求5所述的绿桐PRC-APMP制浆工艺，其特征在于，步骤S3中，所述2段化学药液预浸的化学药液中，氢氧化钠对绝干木片质量为1.0-5.0％，渗透剂对绝干木片质量为0-0.2％，预浸温度为60-95℃，时间为30-90分钟。
7.根据权利要求6所述的绿桐PRC-APMP制浆工艺，其特征在于，步骤S4中，所述高浓度漂白工艺为两段高浓漂白，第一段高浓漂白工艺包括：双氧水对绝干浆质量为1.0-5.0％，氢氧化钠对绝干木片质量为1.0-2.0％，硅酸钠对绝干木片质量为1.0-3.5％，硫酸镁对绝干木片质量为0-0.15％，漂白时间为60-90分钟，温度为85-95℃。
8.根据权利要求7所述的绿桐PRC-APMP制浆工艺，其特征在于，步骤S4中，第二段高浓漂白工艺中，双氧水对绝干浆质量为0-2％。
9.如权利要求1-8任一项所述的绿桐PRC-APMP制浆工艺得到的浆料，白度高于71％ISO。
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