CN1446126A - 由过大木片回收压缩木和/或普通木的方法 - Google Patents

Abstract

一种由过大木片回收有枝节疤木和/或普通木的方法。根据本发明，将过大木片碾磨成碎片，然后将碎片干燥，并与水混合，然后包含高浓度的提取物并具有高比重的沉淀的碎片回收并提取，以便回收有价值的提取物，特别是木脂素。将上浮到水面的较轻的碎片回收，以便回收普通木材料，从而生产浆。

Description

由过大木片回收压缩木和/或普通木的方法

本发明涉及一种根据所附独立权利要求的前序部分的由过大木片回收有枝节疤木和/或普通木的方法。

树的枝条和枝杈源自树干内。枝条或枝杈的内部被称为枝节疤或内枝条。枝节疤起始于树干中心的木髓处，并向外向着树干的周边伸展，并接着伸展成外枝条。在树干内的枝节疤的直径向树干的周边增加。变干并掉落或砍断的枝杈终止于树干内，并由普通的树干材封装。

枝节疤的形态和化学成分与普通的树干材的形态和化学成分不同。枝节疤中的纤维较短，它们具有比普通的树干材厚的壁。例如在云杉中，枝节疤的纤维长度约为1mm，而普通的树干材的纤维长度为2至4mm。枝节疤的下部在形态上与其上部不同。在软木材中，下部包括所谓的压缩木，该压缩木具有厚壁和圆形横截面的纤维。压缩木包含更多的木质素，但纤维素比普通木更少。上部包含更象普通木的纤维。在硬木材中，上部与普通木大多数方面不同。上部包括所谓的受拉木，与普通木相比，该受拉木包含更多的纤维素和更少的木质素。然而，枝节疤的主要部分包括低含水量的树心木。相反，外围的白木质具有高含水量，甚至超过70％。

当树剪掉枝节疤时，即枝条或枝杈的基部保留在树干内，这样，它们留在木片中。

枝节疤的特征在于高含量的所谓的提取物，如果枝条断裂或变干并掉落，该提取物主要保护树木免受菌类和微生物的攻击。在松树中，枝节疤包含至多20-30％的树脂，该树脂主要包括溶解在单萜类碳氢化合物的混合物中的树脂酸。还存在酚醛树脂物质，主要是松叶素和松叶素甲醚。云杉的枝节疤通常包含不超过普通木的树脂，但它们包含达到20％的所谓木脂素型酚醛树脂物质。在北欧云杉(云杉属冷杉L.)中的主要成分，羟基罗汉松树脂酚，占枝节疤的5％至7％，这带来极强的抗氧化和抗癌特性。而且，在硬木材中，枝节疤具有高含量的酚醛树脂提取物质。

当砍伐树木时，即当采伐锯成木材和为了造纸和制木板而采伐制浆木材时，枝条从树干上砍掉。另一方面，枝节疤保留在树干中。在不同种类的木材之间，以及在相同种类的不同树木之间，树干木的该比例差别很大。通常枝节疤形成树干材重量的1％和5％之间。

在生产锯成木材时，树干的外部浪费掉，它通常切成木片，然后供给纸浆厂或用于生产能源。在热机械和化学热机械制浆时，首先，木材切割成木片，然后在盘磨机中脱纤维。而且，在化学制浆时，开始的工序为木切割成木片。然而，在做纸浆用的磨碎之木料和压缩的做纸浆用的磨碎之木料制浆中，原材料是去树皮的树干材。

当木材切割成木片时，枝节疤将形成大的木片块，称为过大木片。硬的枝节疤本身将分离，并与或多或少的普通木在一起。通常木片过筛，因此，可以观察到甚至超过90％的枝节疤保留在过大木片部分中。标准的程序是在一个特定的切削机中再次将过大的木片切割，并将木片回送到木片筛中。这意味着实际上所有枝节疤材料最终将供给纤维生产。整个过大木片部分的分离从经济上来讲并不合理，因为它通常占木片总量的5-10％。在需要特别清洁的木片的某些纸浆厂中，通过空气过滤筛来分离少量的枝节疤材料。

枝节疤由于其短和厚的纤维，因而提供稀薄的浆，以生产纸和板。枝节疤材料也很难分离纤维，因为它们不能由煮液或水浸透。在化学煮浆时，煮液很少渗入木节疤中，木节疤在蒸煮后以碎片甚至大块的形式保持在浆内。在机械浆生产时，枝节疤实际上根本不会分离纤维，但它们磨碎成料浆状浆(TAPPI Journal78：5，1995，162-168页)。在木片中枝节疤的比例越高，获得的浆越稀薄。枝节疤包含吸收光的物质，并因此提供很难漂白到高亮度的较暗的浆。

在制造浆和纸时，在枝节疤中的高含量的提取物将带来附加的问题。通过特别是在造纸机上形成粘性沉积物，树脂成分将带来大的问题。在蒸煮和漂白期间，提取物还导致化学物消耗增加。它们还产生与化学物的缩合反应，这样完全阻止脱除木质素和纤维分离。

总之，在生产浆和纸时，枝节疤不希望有。问题是公知的筛选法不能充分选择，因此，仅枝节疤特别是其木髓部分可筛出，而不会损失有价值的普通树干材。

另一个筛出枝节疤材料的原因是它包含大量的有价值的提取物。作为一个例子，在云杉中提出的是木脂素，木脂素的主要成分是羟基罗汉松树脂酚，该羟基罗汉松树脂酚是一种特别有趣的生物活性物质。另外，存在大量的树脂，因此例如在生产所谓的木松香时可利用枝节疤。这种木松香由松树树桩少量生产，但很难且成本高的拔出树桩，以便进一步对其处理，以供提取。

预先公知的是通过厚度筛选将枝节疤与生产木片分离。即，已经发现大部分过大部分包含木节疤，约90％的木节疤材料集中于此(STFI-kontakt Nr 4，1987，6-7页；和TAPPI Journal 78：5，1995，162-168页)。这样，浆生产，特别是机械浆和热机械浆的生产更便利，浆的质量提高，而分离的枝节疤材料用于通过燃烧产生能量。

然而，由普通木分离枝节疤材料将增加浆生产的成本，获得的优点不会激发这种成本增加的措施。然而，如果有可能以简单经济的方式回收在枝节疤材料中包含的这种大量提取物，则能获得进一步的优点。

以前公知的是木髓木，特别是枝条包含大量的木脂素(R.Ekman，Holzforschung 30，1976，79-85页；和Acta Academiae AboensisSer B，39，1979，1-6页)。木脂素存在于所有软木材，特别是在松树和云杉的木髓中，它包含即羟基罗汉松树脂酚，该羟基罗汉松树脂酚具有防癌效果，并可用于药物制备和功能食品中的添加剂。

这样，本发明的目的是提供一种简单且具有成本效率的方法，用于从过大木片中浓缩枝节疤材料和/或普通木。该目的例如是以如此高的比例浓缩枝节疤材料，以便它可以由该材料经济有利的回收提取物。

本发明的目的通过具有所附加独立权利要求的特征的方法可以实现。

根据本发明，所谓的过大木片用作原材料，过大木片本身已经包含许多枝节疤材料，这样首先将其磨碎以形成干燥的碎片，该碎片与水混合并暂时保持一段时间，因此具有高比重的重碎片和高含量的提取物沉淀在底部，同时轻碎片，包含的主要的普通木保持漂浮，并以简单的方式与沉淀的碎片分离，然后回收。轻和干的碎片没有时间被水浸透到沉淀到底部的程度，但它保持漂浮在水面上，分离后，它供给到浆生产，即将它回收供给浆生产。

这样，首先筛选木片，以便分离所谓的过大木片，然后将过大木片磨碎以提供碎片。既考虑到长度更考虑到厚度，在木片中枝节疤材料的含量主要集中在过大尺寸的木片，因为枝节疤硬而坚韧，因此很难打成木片。

根据一个优选的实施例，根据本发明，通过在强气流中过大木片的空气密度分离，在过大木片中枝节疤材料的浓度也可以适当的实质上增加。因此，具有较高浓度的枝节疤材料的重木片与具有较高含量的普通木的轻木片分离，然后供给化学或机械浆生产，或有可能燃烧。

有利的气密分离的过大木片最好磨碎成具有约5至70mm的长度和2至10mm的厚度的碎片，有利的是，具有5至30mm的长度和2至7mm的厚度，然后，碎片很容易干燥成适当的干物质含量。碎片最好干燥成至少85％的干物质含量，有利的是至少87％。

有利的通过在水面下的一个位置将碎片送入水中，干的碎片与水箱或类似物中的水混合。轻和重的碎片的分离发生在水下。重碎片即具有高比重的碎片下沉并沉积到水下，同时，轻碎片即具有低比重的碎片向水面上升。

分离是快速的。小于2分钟的保持时间常足以实现令人满意的分离。对于云杉或松树，发现10秒至1分钟的保持时间是适当的。水温可以较低，通常小于60摄氏度，有利的小于50摄氏度，通常在15至30摄氏度。

具有很高浓度的提取物的沉积的碎片在提取前将适当的进一步粉碎，以便回收其包含的有价值的提取物。

在本文中，过大木片意味着木片本体具有一定长度，特定的厚度，通过视觉观察，该长度和厚度超过平均生产的木片的尺寸。过大木片的典型的尺寸是约8至40mm的厚度，至多约500mm的长度。过大木片通常具有不规则的形状，其结构很容易显示出它们包含枝节疤或其部分。

对于本发明，现在有可能回收很纯净的枝节疤材料。本发明回收的枝节疤材料可直接提取，无需任何进一步的处理来回收有价值的提取物。执行的碾磨提供充分细的材料以便有效提取，根据希望回收的成分可采用热水或有机稀释剂来进行。

另一方面，木材仍很粗糙，因此，分离并包含高比例的普通木的材料部分可回收并供给浆生产，并保证浆具有适当的质量。枝节疤材料与普通木相比基本上较暗，漂白时，它需要比普通木所需更多的化学物。这样从过大木片中去除木节疤材料有可能回收该木节疤材料，以生产浆，并在漂白浆时达到较高的亮度。

下面参考附图来描述本发明。附图示意性表示根据本发明的设备10，该设备处理过大木片11或任何其它对应的木材。过大木片源于例如在生产TMP或热机械浆，生产CTMP或化学机械浆，或化学浆。过大木片在设备10内供给碾磨设备12，以便碾磨成碎片。碎片的一部分，较重的碎片a具有比其它部分的碎片即轻碎片b高的比重。碾磨过的碎片14供给到干燥装置16，以便将碎片材料干燥成适当的干物质含量。然后，例如借助螺旋输送机20或类似物将干燥的碎片18供给沉淀箱22或任何其它对应的水池或水箱。碎片送如水中，以避免不必要的供气。在水面24下的一点执行供送。在沉淀箱中，属于具有较高比重的碎片部分的较重的碎片a沉淀到箱的底部，较轻的碎片b上浮到水面。在箱22的底部，布置输送机26，该输送机26将堆积在底部上的具有较重的碎片的碎片部分输送到出口28，并进一步输送到收集装置30。在箱22的上部，几乎在水面处，布置有溢出口32，材料由该溢出口上浮到表面，即较轻的碎片b排出箱外。然后，以这种方式与较重的碎片a分离的较轻的碎片b的部分供给回收装置34。

收集在收集装置30内的材料包含碎片，该碎片具有比在其它回收装置34内的碎片实质上高的提取物浓度，因此，它可用于提取回收物。另一方面，堆积在回收装置34内的材料是较纯净的木材料，没有任何干扰物，因此，它可以返回到浆生产中。

下面，借助下面的实施例来更详细的描述本发明的方法。

实例1

当过大木片经过木片筛选和气密分离(ADS)时，该过大木片取自TMP生产线(热机械浆生产线)。然后，它在小切削机中碾磨成小碎片，它对应于当碾磨过大木片以便返回到TMP程序时通常获得的那些碎片木片。碎片空气干燥到约90％的干物质含量。

空气干燥的碎片与池中的冷水混合，保持约1.5分钟。上浮到水面的部分去掉，然后水轻轻倒出，回收出沉淀部分。将这两部分均干燥并称重。试验进行三次。干部分的称重表明平均26％的碎片沉淀在底部，74％的碎片上浮到表面。

在具有丙酮的Soxhlet装置中将各部分分离提取，在气相色谱仪中对提取物进行分析，以便定量确定木脂素的浓度。用于沉积的水试样也进行分析。分析结果概括在下表中，在水分馏后，它指出木脂素的分布。

表

部分	木脂素占总量的分布	每部分的木脂素百分比
			沉淀的碎片	81.5	9.7
漂浮的碎片	17.4	0.7
			水	1.1	-

沉淀的碎片具有显著较暗的颜色，高的木脂素含量(9.7％)表明碎片实际上仅由来自枝节疤的木髓木构成。漂浮的碎片几乎与普通木一样亮，但根据木脂素含量，它显示出包含其余的有枝节疤木髓。仅少部分木脂素溶解于水相中。

在上述方式中，获得木脂素有枝节疤木髓材料，该材料非常适合回收有价值的提取物，特别是木脂素。在例如用丙酮或乙醇提取后，其余可供给燃烧以便产生能量。

当漂浮的碎片润湿时，它可直接返回至生产热机械浆纤维。

实例2

根据上述相同的方法，手工存储的过大松树木片(Pinussylvestris)分馏，结果是42％的碎片沉淀，58％的碎片上浮到表面。对各部分化学分析表明沉淀的碎片包含实际上纯净的有枝节疤木髓木，漂浮的碎片仅包含其余的有枝节疤木髓。

实例3

根据与实例1相同的方法将不同种类的木的过大木片分别分馏，这些不同种类的木的过大木片都用于生产浆纤维。木种类是香脂冷杉(Abies balsamea)、扭叶松(Pinus contorta)、西加云杉(Piceasitchensis)、白云杉(Picea gluca)和西伯利亚杉(Abiessibirica)。各部分的分析表明85％至100％的枝节疤材料集中在单独的部分，该单独的部分几乎仅包括枝节疤木。

这些实例表明本发明非常适合从软木材选出有枝节疤木髓木，以便回收潜在的有价值的提取物，例如木脂素，类黄酮，1，2二苯乙烯，丹宁酸，同分异构类黄酮，和酚酸。对于高概率，本发明还用于由硬木材选出枝节疤材料，同时枝节疤通常具有比周围的普通树干材高的密度。

这里所述的分馏法很容易实现与传统的沉淀浮选技术相连续的工艺。

Claims (8)

1.一种由过大木片回收有枝节疤木的方法，其特征在于：

将过大木片碾磨成碎片；

将碎片干燥；

将干燥的碎片与水混合；和

回收包含高浓度的提取物并具有高比重的沉淀碎片。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，过大木片用强气流筛选，以便分离出具有增加比重的木片部分，然后，仅将该木片部分碾磨成碎片。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将过大木片碾磨成具有5至70mm的平均长度和2至10mm的厚度的碎片，有利的是，该碎片具有5至30mm的长度和2至7mm的厚度。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将碎片干燥成至少85％的干物质含量，有利的是至少87％。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，沉淀的碎片分馏并提取，以获得提取物，特别是木脂素，类黄酮，1，2二苯乙烯，丹宁酸，同分异构类黄酮，和酚酸，该提取物的干物质含量至少为85％，有利的是至少87％。

6.一种由过大木片回收普通木以生产浆的方法，其特征在于：

将过大木片碾磨成碎片，

将碎片干燥，

将干燥的碎片与水混合，因此使富有提取物并具有高比重的碎片沉淀，而且富有普通木并具有低比重的碎片上浮到水面；

将在水中沉淀的碎片与上浮到水面并具有低比重的碎片分离；和

将上浮到水面的碎片回收以生产浆。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，过大木片碾磨成具有5至70mm的平均长度和2至10mm的厚度的碎片，有利的是，该碎片具有5至30mm的长度和2至7mm的厚度。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，将碎片干燥成至少85％的干物质含量，有利的是至少87％。

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