CN1900417A - 一种洋麻碱性过氧化氢机械浆制浆工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种洋麻碱性过氧化氢机械浆制浆工艺,包括如下步骤:先将洋麻进行洗涤、汽蒸处理;然后用挤压疏解机对洋麻进行挤碾撕裂处理,并加入一段浸渍液进行浸渍漂白,温度控制在60~100℃,处理时间为40~60min;再进行一次挤碾处理,加入二段浸渍液浸渍进行浸渍漂白,温度控制在80~90℃,处理时间为40~50min;然后经过两段盘磨机磨浆,消潜处理,最后经浓缩成纸浆,该工艺在针对以木材为原料的工艺基础上进行改进,采用原料充足的洋麻为原料,选择适合的浸渍液对洋麻进行处理,而且浸渍反应后采用高浓磨浆机和低浓磨浆机磨浆,制浆得率高,裂断长、耐折度高,成纸强度高,白度高,水耗量少,废水排放量低,完全可替代木浆造纸。
Description
技术领域
本发明涉及一种化学机械浆的制浆工艺,尤其涉及一种以洋麻为原料的碱性过氧化氢机械浆制浆工艺。
背景技术
碱性过氧化氢机械浆(APMP),是以阔叶木为主要制浆原料,采用挤压疏解、浸渍和磨浆工艺而制成的一种化学机械浆,是九十年代发展起来的一种新的化学机械浆。APMP的特点是制浆得率高、成纸强度好、白度较高;常温常压磨浆,流程简单、能耗低,降低了投资成本和操作费用;尤其是污染少、污水负荷低,不含硫化物,在环境压力日趋紧迫的今天,引起了人们的普遍的关注和重视,并成为当今世界最富有竞争力的制浆方法之一。APMP被誉为“九十年代最具有发展潜力的制浆工艺”。
APMP是集制浆、漂白为一体的新工艺,制作工艺流程中有两段化学预处理,使用化学药品主要为H2O2和NaOH,达到使纤维润胀和去除树脂、重金属离子等生产目的。非大药量、长时间、高温度腐蚀增白原料的传统工艺,化学预处理的废水无臭、无硫、无氯。
目前,APMP技术多采用杨木、桦木等速生阔叶材为原料,但是,我国木材资源缺乏,而且木材的生长周期长,成本高;禾草类纤维原料丰富,但制成的浆液质量差,无法满足一些高档纸的要求,因此必须开发一些新制浆原料,以满足造纸工业的发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种洋麻碱性过氧化氢机械浆制浆工艺,该工艺在针对以木材为原料的工艺基础上进行改进,采用洋麻为原料,原料充足,易得,所得浆料质量好,得率高,裂断长、耐折度高,成纸强度高,白度高,水耗量少,废水排放量低,完全可替代木浆造纸。
为了实现上述发明目的,本发明的洋麻碱性过氧化氢机械浆制浆工艺,包括如下步骤:
1)先将洋麻进行洗涤、汽蒸处理;
2)然后用挤压疏解机对洋麻进行挤碾撕裂处理,并加入一段浸渍液进行浸渍漂白,温度控制在60~100℃,处理时间为40~60min,所述的浸渍液为:NaOH用量为3%~5%、H2O2用量为1%~3%、EDTA用量为0.1%~0.3%、MgSO4用量为0.05%~0.10%、Na2SiO3用量为1%~3%,以绝干麻杆的重量为基准。
3)再进行一次挤碾处理,加入二段浸渍液浸渍进行浸渍漂白,温度控制在80~90℃,处理时间为40~50min,所述的浸渍液为:NaOH用量为3%~4%、H2O2用量为2%~4%、EDTA(乙二胺四乙酸)用量为0.1%~0.3%、MgSO4用量为0.05%~0.10%、Na2SiO3用量为2%~3%,以绝干麻杆的重量为基准。
4)然后经过两段盘磨机磨浆,消潜处理,最后经浓缩成纸浆。
其中,所述的洋麻为一年生草本植物,取其杆部为佳,杆部纤维含量较高。
洗涤和汽蒸为制浆工艺的预处理过程,所述的洗涤温度45~60℃,汽蒸一般在常压预汽蒸仓进行,温度70~90℃,停留时间为20~30min。
步骤2)、3)中,采用的挤压疏解机为单螺旋或双螺旋,一般压缩比>1∶4,经过挤碾撕裂处理的麻杆呈絮团状,提高了干度,干度可达到60%左右,这样增加了纤维的比表面积,便于下一步吸收浸渍液。
所述的浸渍漂白分别在浸渍器和反应仓中进行,可采用本领域常用的设备,浸渍器、反应仓是APMP工艺中的关键设备之一,浸渍器使经过挤压疏解机疏解后的纤维物料在膨胀分散过程中充分均匀地吸收浸渍液,以便在反应仓中有效进行成浆反应。物料在浸渍器中浸渍化学药品后从反应仓顶部进料口落入反应仓内,通蒸汽使仓内达到一定温度,物料在仓内停留一段时间后,被仓底出料螺旋轴分层输出。
为了提高打浆度,本发明所述的两段磨浆,可分别采用高浓磨浆机和低浓磨浆机进行,磨浆机使纤维物料在高压磨浆区里纤维轴向受到较大的挤压力,有利于在纤维轴向产生裂纹,强化了药液浸透和纤维分离作用,即对纤维产生揉搓作用,使挤碾后的原料成为纤维并受到一定程度的分丝帚化。所述的高浓磨浆机,进浆浓度为:20~40%,所述的低浓磨浆机,进浆浓度为:3%~5%。
所述的消潜,浓缩处理可采用本领域常用的工艺设备及其条件。比如消潜池,浓缩机。
对于需要抄造白度高的纸种,可在磨浆后加一段补充漂白,温度控制在60~100℃,处理时间为40~60min,所述的漂白液为:H2O2用量为1~4%、EDTA用量为0.1~0.4%、MgSO4用量为0.05%~0.15%、Na2SiO3用量为2~5%,pH为10.5~11(加NaOH调节)以绝干麻杆的重量为基准。
本发明采用的洋麻(Kenaf),原产于非洲,锦葵科,木槿属一年生草本植物。喜光,对土壤条件要求不高,耐盐碱耐干旱,根系发达。由于本发明技术人员发现洋麻的树心几乎是白色,因此在采用APMP制浆中化学预处理过程中会减少化学和有机溶物的排放,有利于环保,降低废水的处理难度。
本发明洋麻碱性过氧化氢机械浆制浆工艺,针对洋麻原料的特点,对APMP制浆的制浆工艺进行调整,选择适合的浸渍液对洋麻进行处理,而且浸渍反应后采用高浓磨浆机和低浓磨浆机磨浆,制浆得率高,得率为>75%,所得浆液的白度70~80%ISO,裂断长>5km,撕裂指数10~15mN.m2./g,打浆度50~70SR°,耐破度指数2~5kpR.m2./g。
同时本发明的洋麻的洗涤、筛选、净化采用逆流用水,除最后一段使用清水(纸机用水)和化学药品配制使用清水外,均不再使用大量清水。由挤压疏解机脱除的含残余药液的废水和洗涤、筛选剩余的白水,又可用于原料的洗涤,既减少清水使用又利用了残余的药液。废水排放量约为0.000015~0.00002m3/t。
采用本发明的制浆工艺所产生的废水,可采用厌氧-好氧处理,经UASB(上流式厌氧污泥反应器)或IC(内循环式厌氧反应器),以及进行好氧生物处理,可使BOD(生化耗氧量),COD(化学耗氧量),SS(悬浮物)降低,使其符合国家排放标准要求和国家农灌水水质要求流程。
采用本发明所述的洋麻制浆工艺,所得浆液质量好,可满足书刊纸新闻纸、铜板纸的国家标准的要求,不必配抄木浆生产高档纸,洋麻可成为很有发展前途的、并具有较好经济收益、社会效益及环境效益的浆种。
附图说明
图1为本发明所述的洋麻碱性过氧化氢机械浆制浆工艺流程图
具体实施方式
下面由具体实施例详加说明,以便更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。
实施例1
本实施采用在国内种植的全洋麻杆。
具体的本实施例的洋麻碱性过氧化氢机械浆制浆工艺如下:
先将洋麻预处理:在温度50℃的洗涤器内进行洗涤,进入预蒸仓内进行汽蒸在90℃下处理20min;
然后用单螺旋挤压疏解机对洋麻进行挤碾撕裂处理,经过挤压疏解机疏解后的洋麻向前推进,在挤压疏解机和浸渍器之间时喷加浸渍液,所述的浸渍液为:NaOH用量为4%、H2O2用量为2%、EDTA用量为0.2%、MgSO4用量为0.05%、Na2SiO3用量为2.0%,以绝干麻杆的重量为基准。
进入浸渍器后,经过螺旋叶片的推进和搅拌,洋麻膨胀和分散,浸渍液被洋麻充分吸收。然后经螺旋轴输送段将洋麻从反应仓顶部进料口落入反应仓内,通蒸汽使仓内达到80℃,停留40min时间;
再如此进行一次挤压疏解机挤碾处理,加入二段浸渍液经浸渍器和反应仓进行浸渍漂白,温度控制在90℃,处理时间为40min,所述的浸渍液为:o用量为3%、H2O2用量为3%、EDTA用量为0.2%、MgSO4用量为0.05%、Na2SiO3用量为2.0%,以绝干麻杆的重量为基准;
然后经过两段盘磨机磨浆,高浓磨浆机,进浆浓度为:25%,低浓磨浆机的进浆浓度为:3%。
所得磨浆经消潜池进行消潜灭菌处理,最后经筛选净化,浓缩成纸浆。
洋麻的洗涤、筛选、净化采用逆流用水,大大减少了废水排放量,仅为0.000016m3/t,废水可采用厌氧-好氧处理,经UASB(上流式厌氧污泥反应器)或IC(内循环式厌氧反应器),以及进行好氧生物处理,可符合国家排放标准要求和国家农灌水水质要求流程。
本实施例中所得洋麻浆液性能指标(见表1)为:
表1
得率 | 打浆度 | 紧度 | 白度 | 不透明度 | 环压指数 | 裂断长 | 撕裂指数 | 耐破度指数 | 耐折度 |
% | %SR | g/cm3 | %ISO | % | N.m/g | m | mN.m2/g | kPa.m2/g | 次 |
80.1 | 63.5 | 0.91 | 70.5 | 80.2 | 5.26 | 6380 | 11.36 | 3.20 | 25.5 |
对于需要抄造白度高的纸种,可在磨浆后加一段补充漂白,温度控制在80℃,处理时间为40min,所述的漂白液为:H2O2用量为2%、EDTA用量为0.2%、MgSO4用量为0.05%、Na2SiO3用量为2.0%,经NaOH调节pH为10.5,以绝干麻杆的重量为基准。
所得洋麻浆液性能指标(见表2)为:
表2
得率 | 打浆度 | 定量 | 紧度 | 白度 | 不透明度 | 裂断长 | 撕裂指数 | 耐破度指数 | 耐折度 |
% | %SR | g/m3 | g/cm3 | %ISO | % | m | mN.m2/g | kPa.m2/g | 次 |
76.0 | 65.0 | 63.69 | 0.5943 | 75.1 | 82.02 | 5804 | 12.59 | 2.50 | 17.3 |
经过漂白,所得浆液可直接抄造A等胶印书刊纸,无需配抄,添加化学浆或木浆液。表3为胶印书刊纸的质量指标(QB1211-91),将其主要指标与本试验所制的洋麻全杆APMP并经过补充漂白后的纸浆相比较可以看出:试验样品的白度、不透明度、紧度、耐折度都达到A等标准的要求。裂断长更是大大超过A等标准指标2800m,不必配抄木浆板即可抄造A等胶印书刊纸。
表3 胶印书刊纸的质量指标与试验样品的比较
胶印书刊纸的质量指标(QB1211-91) | 试验样品 | ||||
指标名称 | 单位 | 规定 | |||
A等 | B等 | C等 | |||
1.定量 | G/m2 | 52±2.560±2.570±3.0 | 52±2.560±3.070±3.5 | 52±2.560±3.070±3.5 | 63.6 |
2.白度 | % | 70~75 | ≥60 | ≥55 | 75.1 |
3.不透明度52g/m2不小于60g/m2不小于70g/m2不小于 | % | 788082 | 788080 | 788080 | 82.02 |
4.平滑度(反正面)不小于正反面差不大于 | s% | 3520 | 3030 | 2040 | |
5.裂断长卷筒(纵)不小于平板(纵横)不小于 | m | 3500- | 3000- | 25002000 | 5800 |
6.耐折度(纵横)不小于 | 次 | 5 | 4 | 3 | 17.3 |
7.施胶度 不小于 | mm | 0.25 | - | ||
8.紧度 不大于 | g/cm3 | 0.85 | 0.5943 | ||
9.表面强度(正反面)不小于 | cm/s | 100 | - | ||
10.交货水分 | % | 4.0~8.0 | - |
实施例2
本实施例的工艺过程同实施例1,不同的是,
洋麻预处理的条件:在温度45℃的洗涤器内进行洗涤,进入预蒸仓内进行汽蒸在80℃下处理30min;
一段浸渍液为:NaOH用量为3%、H2O2用量为3%、EDTA用量为0.1%、MgSO4用量为0.08%、Na2SiO3用量为3.0%,以绝干麻杆的重量为基准。反应仓内温度为60℃,反应60min;
二段浸渍液为:NaOH用量为4%、H2O2用量为2%、EDTA用量为0.3%、MgSO4用量为0.10%、Na2SiO3用量为2.5%,以绝干麻杆的重量为基准;温度控制在80℃,处理时间为50min;
高浓磨浆机的进浆浓度为:40%,低浓磨浆机的进浆浓度为:5%。
该工艺的废水排放量为0.000015m3/t,浆液得率为82%,白度72%ISO,裂断长5523m,撕裂指数12.1mN.m2./g,打浆度60SR°,耐破度指数3.9kpR.m2./g。
实施例3
本实施例的工艺过程同实施例1,不同的是,
洋麻预处理的条件:在温度60℃的洗涤器内进行洗涤,进入预蒸仓内进行汽蒸在70℃下处理25min;
一段浸渍液为:NaOH用量为5%、H2O2用量为1%、EDTA用量为0.3%、MgSO4用量为0.1%、Na2SiO3用量为1.0%,以绝干麻杆的重量为基准。反应仓内温度为10℃,反应50min;
二段浸渍液为:NaOH用量为3%、H2O2用量为4%、EDTA用量为0.1%、MgSO4用量为0.08%、Na2SiO3用量为3%,以绝干麻杆的重量为基准;温度控制在85℃,处理时间为40min;
高浓磨浆机的进浆浓度为:30%,低浓磨浆机的进浆浓度为:4%。
在磨浆后,进行补充漂白,温度控制在60℃,处理时间为60min,所述的漂白液为:H2O2用量为4%、EDTA用量为0.1%、MgSO4用量为0.10%、Na2SiO3用量为5.0%,经NaOH调节pH为11,以绝干麻杆的重量为基准。
该工艺的废水排放量为0.000020m3/t,浆液得率为89%,白度78%ISO,裂断长5236m,撕裂指数14.1mN.m2./g,打浆度58SR°,耐破度指数4.2kpR.m2./g。
实施例4
同实施例3,不同的补充漂白的工艺为:温度控制在100℃,处理时间为45min,所述的漂白液为:H2O2用量为1%、EDTA用量为0.4%、MgSO4用量为0.15%、Na2SiO3用量为3.0%,经NaOH调节pH为10.8,以绝干麻杆的重量为基准。
以上所述,仅为本发明的较佳实施例,并非用来限定本发明实施的范围。所以凡依本发明申请范围所述的形状、构造、材质、特征及精神所为均是等同变化或修饰,均应包括于本发明的申请专利范围之内。
Claims (5)
1.洋麻碱性过氧化氢机械浆制浆工艺,其特征在于,包括如下步骤:
1)先将洋麻进行洗涤、汽蒸处理;
2)然后用挤压疏解机对洋麻进行挤碾撕裂处理,并加入一段浸渍液进行浸渍漂白,温度控制在60~100℃,处理时间为40~60min,所述的浸渍液为:NaOH用量为3%~5%、H2O2用量为1%~3%、EDTA用量为0.1%~0.3%、MgSO4用量为0.05%~0.10%、Na2SiO3用量为1%~3%,以绝干麻杆的重量为基准,
3)再进行一次挤碾处理,加入二段浸渍液浸渍进行浸渍漂白,温度控制在80~90℃,处理时间为40~50min,所述的浸渍液为:NaOH用量为3%~4%、H2O2用量为2%~4%、EDTA用量为0.1%~0.3%、MgSO4用量为0.05%~0.10%、Na2SiO3用量为2%~3%,以绝干麻杆的重量为基准,
4)然后经过两段磨浆机磨浆,消潜处理,最后经浓缩成纸浆。
2.根据权利要求1所述的洋麻碱性过氧化氢机械浆制浆工艺,其特征在于,洗涤和汽蒸为制浆工艺的预处理过程,所述的洗涤温度45~60℃,汽蒸一般在常压预汽蒸仓进行,温度约70~90℃,停留时间为20~30min。
3.根据权利要求1所述的洋麻碱性过氧化氢机械浆制浆工艺,其特征在于,所述的高浓磨浆机,进浆浓度为:20~40%,所述的低浓磨浆机,进浆浓度为:3%~5%。
4.根据权利要求1所述的洋麻碱性过氧化氢机械浆制浆工艺,其特征在于,可在磨浆后加一段补充漂白,温度控制在60~100℃,处理时间为40~60min,所述的漂白液为:H2O2用量为1~4%、EDTA用量为0.1~0.4%、MgSO4用量为0.05%~0.15%、Na2SiO3用量为2~5%,pH为10.5~11,加NaOH调节,以绝干麻杆的重量为基准。
5.根据权利要求1或4所述的洋麻碱性过氧化氢机械浆制浆工艺,其特征在于,所制浆得率为>75%,白度70~80%ISO,裂断长>5km,撕裂指数10~15mN.m2./g,打浆度50~70SR°,耐破度指数2~5kpR.m2./g。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Open date: 20070124 |