专利名称：一种以禾草类植物为原料制备的高硬度浆及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种高硬度浆，更具体地说，涉及一种以禾草类植物为原料制备的高硬度浆及其制备方法。
背景技术：
用植物纤维生产纸浆的方法有化学法、机械法、化学机械法。化学法制浆是借助化学作用，通过除去植物纤维原料中的某些成分使原料离解成浆，是一种应用最广泛的制浆方法，在化学法蒸煮中又分石灰法、烧碱法、蒽醌-烧碱法、硫酸盐法、亚硫酸盐法蒸煮。
现有技术中的亚硫酸盐法以植物纤维为原料，其工艺过程是首先进行备料，将进行过预处理的生产纸浆的原料装入蒸球、立锅和连蒸(蒸煮锅、立式蒸煮锅、连续蒸煮器)等设备中，再加入亚硫酸铵等化学药品，往蒸球、立锅或连蒸中通入蒸汽加热、保温一段时间后得到粗浆。
由于直接通蒸汽加热、化学反应激烈，即脱木素的化学反应激烈。原料中不但有造纸浆所要的纤维，也含有生产纸浆不需要的半纤维素、木素及树脂、果胶、淀粉、单宁、色素、无机化合物的其他组分。在蒸煮时首先在较低的温度下进行，这时就有木素和纤维部分分离，待升高温度进行蒸煮时，低温反应产物中的木素、聚戊糖等又缩合附在纤维的表面上，很难再从纤维上洗除，所以纸浆的均匀性差、浆渣多、浆的硬度高、滤水性差，需要大量的水洗涤除去杂细胞、半纤维素、木素组成的黑液，造成污水污染环境，更使得生产纸浆的成本增高，也给下步的漂白造成困难。现有技术的这种工艺每生产1吨纸浆产生10-12吨，甚至18吨黑液，而且这种黑液粘度高(一般在浓度42％时100度时为460厘泊左右)。
目前，多数制浆造纸企业都面临着造纸原料紧缺、能源紧张、环境污染、纸浆特别是草浆质量不高的问题。随着我国加入世界贸易组织，造纸工业面临的形势更加严峻，企业之间的竞争也日趋激烈。如何降低生产成本，降低污染，提高产品质量来满足以纸为原料的下游产业，如印刷、新闻出版、包装、卷烟等行业，是造纸工作者需要考虑的问题。基于上述因素，使得人们不得不对低成本、低污染的制浆方法寄予厚望。
草类制浆技术是一个系统工程，要根据禾草纤维原料的生物结构的不均一性和化学组成的特殊性对制浆的全过程进行研究，禾草类纤维制浆具有以下特点1.重备料，除硅，除杂细胞，提高纸浆质量，滤水性，减少黑液的回收；2.禾草纤维脱木素的特性。由于禾草纤维中有较多的碱易溶木素，使其制浆难度降低，但同时它又要求有较高的脱木素率才能使纤维解离，因此它的制浆方法应与木材有很大的不同。3.由于原料中硅含量高，碳水化合物含量高，造成其黑液粘度高，回收难度大。4.禾草类现为中含有大量杂细胞，对造纸形成一系列危害。5.草浆的漂白性能较木材好，易采用短流程，无氯漂白达到高白度。
有不少技术人员致力于这方面的研究，比如黑龙江造纸2003年第4期发表了题为“稻草亚铵法优化蒸煮工艺条件”的文章，该文章公开了稻草亚铵法蒸煮的优化条件，但是该蒸煮的方法中蒸煮时间长，亚硫酸铵的用量较大，使得消耗的能源比较大，成本也比较大，所制备的纸浆的质量不高。
黑龙江造纸2003年第4期发表了题为“麦草亚铵法制浆造纸的特点和应用”的文章，该文章公开了针对麦草这种特殊的植物纤维原料亚铵法制纸浆的方法，该方法的硬度低，保温的时间长，保温的温度较高，且黑液中残余亚硫酸铵的浓度比较高，同样存在消耗能源比较大，纸浆的质量不高的问题。
林产化学与工业1981年第4期发表了题为“马尾松亚铵法制浆”的文章，该文章公开的是以马尾松为原料亚硫酸铵法蒸煮法所制备的浆，该方法中亚铵的用量为20-25％，蒸煮的温度达到了163-165℃，保温时间5-6小时。该方法是以树木为原料，在森林资源缺乏的今天，以树木为原料造纸的问题越来越突出。
化工时刊2002年第2期发表了题为“稻草低压低温制浆研究”的文章，该文章以稻草为原料，经过预浸渍、蒸煮、洗筛、漂白的步骤得到了漂白浆，该方法的保温时间长达3.5个小时，需要消耗大量能源。
禾草类植物纤维纤维原料属于非木材纤维原料，包括稻草、麦草、芦苇、甘蔗渣、高粱秆、玉米秆、棉秆等。我国的森林资源缺乏，用于造纸的主要原料是草类原料。一般而言，作为造纸原料，木材原料优于草类原料，木材原料中针叶木又优于阔叶木。在我国森林资源日益缺乏的严重形势下，如何利用草类原料制备高质量的纸浆是现在急需解决的问题。
发明内容
本发明的首要目的在于提供一种以禾草类植物为原料制备的用来制备漂白化学浆的高硬度浆。所述的高硬度浆硬度高，以禾草类植物为原料，能作为漂白化学浆的原料。
本发明的另一目的在于提供一种以禾草类植物为原料制备的用来制备漂白化学浆的高硬度浆的蒸煮方法。所述的蒸煮方法所用的蒸煮药液少，蒸煮和保温的时间短，是一种既经济又环保的蒸煮方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种以禾草类植物为原料制备的高硬度浆，所述的高硬度浆硬度为高锰酸钾值16-28，所述的高硬度浆通过除有机溶剂法制浆之外的方法进行制备；所述的高硬度浆优选硬度为高锰酸钾值18-27；所述的高硬度浆最优选硬度为高锰酸钾值20-25。
所述的禾草类植物原料为麦草、稻草、甘蔗渣、棉秆、芦苇中的一种或者一种以上的混合。
所述的高硬度浆用来制备漂白化学浆。
所述的除有机溶剂法制浆之外的方法包括亚硫酸铵法、蒽醌-烧碱法和硫酸盐法。
所述的亚硫酸铵法包括如下步骤(1)在禾草类植物原料中加入对绝干原料量9-13％的亚硫酸铵溶液，其中液比为1∶2-4；(2)通入蒸汽进行加热，加热升温至温度为100-120℃时保温20-40分钟，进行小放汽，继续加热升温至165-173℃，保温60-90分钟。
所述的蒽醌-烧碱法包括如下步骤(1)在禾草类植物原料中加入对绝干原料量9-12％的氢氧化钠溶液，其中液比为1∶2-4，蒽醌加入量为绝干原料量的0.5-0.8％；(2)通入蒸汽进行加热，加热升温至温度为100-120℃时保温20-40分钟，进行小放汽，继续加热升温至165-173℃，保温60-90分钟。
所述的硫酸盐法包括如下步骤(1)在禾草类植物原料中加入对绝干原料量8-11％的氢氧化钠溶液，其中液比为1∶2-4，硫化度为5-15％；(2)通入蒸汽进行加热，加热升温至温度为110-140℃时保温20-40分钟，进行小放汽，继续加热升温至165-173℃，保温60-90分钟。
所述的亚硫酸钠法包括如下步骤(1)在禾草类植物原料中加入总酸大于4％，化合酸1.0-3.0％的蒸煮液；(2)往蒸煮器中通入蒸汽进行加热，加热升温至温度为100-120℃时保温20-40分钟，进行小放汽，继续加热升温至165-173℃，保温60-90分钟。
所述的步骤(1)中还包括对禾草类植物原料进行浸渍的过程。
在加热升温时将所述的禾草类植物原料放在蒸煮器中，所述的蒸煮器包括蒸球、立式蒸煮锅和连续蒸煮器。
所述的蒸煮方法所得到的高硬度浆的收率为58-68％。
本发明所述的蒸煮器包括蒸球、立式蒸煮锅和连续蒸煮器。
具体的说，本发明所述的一种以禾草类植物为原料制备的用来制备漂白化学浆的高硬度浆，所述的高硬度浆硬度为高锰酸钾值16-28相当于卡伯价24-50；所述的高硬度浆优选硬度为高锰酸钾值18-27相当于卡伯价29-48；所述的高硬度浆最优选硬度为高锰酸钾值20-25相当于卡伯价34-42。
本发明所述的禾草类植物原料为麦草、稻草、甘蔗渣、棉秆、芦苇中的一种或者一种以上的组合。
本发明中所述的蒸煮方法为亚硫酸铵法蒸煮、蒽醌-烧碱法、硫酸盐法中的一种。
本发明所述的亚硫酸铵法蒸煮包括如下步骤(1)将禾草类植物原料进行备料后，送至蒸煮器中，加入对绝干原料量9-13％的亚硫酸铵溶液，其中液比为1∶2-4；(2)往蒸煮器中通入蒸汽进行加热，加热升温至温度为100-120℃，压力为0.4MPa左右时时保温20-40分钟，进行小放汽压力降至0.02MPa，继续加热升温至165-173℃，压力约为0.75MPa，保温60-90分钟。
本发明所述的蒽醌-烧碱法蒸煮包括如下步骤(1)将禾草类植物原料进行备料后，送至蒸煮器中，加入对绝干原料量9-12％的氢氧化钠溶液，蒽醌加入量为绝干原料量的0.5-0.8％，其中液比为1∶2-4；(2)往蒸煮器中通入蒸汽进行加热，加热升温至温度为100-120℃，压力为0.4MPa时保温20-40分钟，进行小放汽压力降至0.02MPa，继续加热升温至165-173℃，压力为0.75MPa，保温60-90分钟。
本发明所述的硫酸盐法蒸煮包括如下步骤(1)将禾草类植物原料进行备料后，送至蒸煮器中，加入对绝干原料量8-11％的氢氧化钠溶液，其中液比为1∶2-4，硫化度为5-15％；(2)往蒸煮器中通入蒸汽进行加热，加热升温至温度为110-140℃，压力为0.5MPa时保温20-40分钟，进行小放汽压力降至0.02MPa，继续加热升温至165-173℃，压力为0.75MPa，保温60-90分钟。
在上述的步骤(1)中在对禾草类植物原料进行备料后送至蒸煮器之前还包括经过浸渍螺旋器进行浸渍的过程。
碱法制浆就是利用碱液的作用，适当地去除原料中的木素，尽可能保留纤维素和半纤维素以利于抄纸。实际上在蒸煮过程中由于高温强碱的作用，原料中的木素、纤维素、半纤维素以及其它成分均会发生一定的化学变化，受到不同程度的降解和损伤，因此必须研究原料在蒸煮过程中的变化规律，制定适宜的蒸煮条件。本发明的碱法制浆方法中，通过对蒸煮液的用量和浓度，蒸煮及保温时间的长短，蒸煮温度的高低进行系统的研究，在尽可能的减少纤维素和半纤维素损害的条件下进行蒸煮，从而达到既减少生产成本，节约能源，又能提高制浆的得率的目的。
所述的蒸煮方法所得到的高硬度浆的收率为58-68％。
本发明中所述的漂白化学浆是指白度为68-82％ISO，木质素脱除率为84-98％的化学浆。
对常用的禾草雷植物原料的化学组成进行分析，发现综纤维素重量百分含量为65-70％，总木素重量百分含量为18-25，聚戊糖重量百分含量为22-28％，苯-醇抽出物重量百分含量为2-4％。
在对原料进行浸渍之前，可以采用现有技术对原料进行初步处理，即采用常规的干、湿法备料，以除去叶、穗、谷粒、髓等杂质，这样可以减轻后续工艺的压力，并提高草浆的质量。干、湿法备料可采用现有常规设备，如切草机、筛选机、除尘机、湿法洗涤搓草机、斜螺旋脱水机等。经过备料后的去除水分的禾草类纤维原料也可以为精料，扣除禾草的水分为绝干草，一般草片的长度在15-30mm，原料的备料工艺为本领域技术人员公知技术。
本发明所说的浸渍处理采用的方式为将浸渍液浸渍禾草类纤维原料，使液比达到1∶2-4，在常压下于85℃以上于螺旋浸渍器中保温和混合10分钟以上，其中在85-95℃之间保温混合10-40分钟为好。这样使浸渍液与原料充分接触，使原料的浸渍均匀完全。所述的浸渍液可以为一定浓度的碱溶液，如对绝干原料量为4％的氢氧化钠溶液，也可以是碱与黑液的混合液，所用黑液的浓度为11-14°Be’(20℃)。
对原料进行了浸渍预处理，利用了作为废料的黑液，使黑液得到了循环再利用，减少了环境对黑液处理的压力，由于对原料浸渍预处理，使得在加热处理时所脱出的杂细胞、半纤维素、木素为主的黑液分离排出，为下一步的蒸煮过程作准备。
接下来的蒸煮过程是制浆的关键步骤，由于木材与草类原料的组织结构、微观结构、化学组成以及木素分子结构等均有差异，因此，在蒸煮过程中脱木素反应历程也有很大的差别。对于草类原料碱法蒸煮脱木素反应历程，包括升温和保温两段。草类原料的共同特点是木素脱除较为容易，而与木材原料相比，木素大量溶出的温度提前较多。在草类原料硫酸盐蒸煮时，就发现次生壁木素、符合胞减层和细胞角木素都在蒸煮一开始就同时进行脱除。草类原料一般含有较多的半纤维素和较少的木素，而且半纤维素主要存在于细胞壁立，这就有助于蒸煮脱木素的过程。本发明的方法中，蒸煮化学药液用量少，蒸煮及保温的时间短，在大量去除禾草类原料中的木素的同时，尽可能的减少了纤维素及半纤维素的降解和损伤。本发明的方法中可以采用亚硫酸铵法蒸煮、亚硫酸钠法、蒽醌-烧碱法、硫酸盐法等进行蒸煮。
本发明中的高硬度浆作为制备漂白化学浆的原料，高硬度浆的蒸煮方法可以为亚硫酸铵法、硫酸盐法、蒽醌-烧碱法。在现有技术的蒸煮的过程中，这几种方法制备纸浆时存在蒸煮和保温的时间长，蒸煮的温度高，保温时间长的问题。而在本发明的方法中，蒸煮药液的用量少，蒸煮和保温的时间大大缩短。
蒸煮的过程一般包括三个过程(1)蒸煮液向原料内部渗透的过程；(2)碱液与原料起化学方应的过程；(3)反应物从原料中溶出的过程。此三过程既分阶段，又几乎同时交叉进行，根据不同纸浆的需要，适当除去原料中的木素和杂质，使纤维之间的结合力下降，促使纤维离解成浆。因此，蒸煮的目的在于利用蒸煮液的作用，适当地除去原料中的木素，尽可能保留纤维素和部分半纤维素以利于抄纸。在蒸煮过程中，由于高温蒸煮以及化学蒸煮药液的使用，原料中的木素、纤维素和半纤维素以及其它成分均会发生一定的化学变化，受到不同程度的降解和损伤。
本发明中所述的禾本科植物为稻草、麦草、棉秆、甘蔗渣、芦苇。禾本科植物纤维化学组成是多戊糖含量高，一般都在20％左右，氢氧化钠抽出物含量高，木素含量都较低，但是灰分含量比较高，灰分中主要是二氧化硅。
由于高温蒸煮以及化学蒸煮药液的使用，原料中的木素、纤维素和半纤维素以及其它成分均会发生一定的化学变化，受到不同程度的降解和损伤。针对禾草类植物纤维这种特殊的制浆原料，本发明的方法中，对化学蒸煮药液进行了严格的控制，将其浓度降低，减少对制浆所需要成分如纤维素、半纤维素的降解和损伤。同时，在高温蒸煮的过程中，本发明的方法中采用尽可能减少保温时间的方法，使得禾草类植物处于高温的时间缩短，因而减少了禾草类植物原料中纤维素和半纤维素的降解。因此，本发明的方法中最大限度的保护了禾草类植物原料中制浆所需的成分，同时大大缩短了保温时间，大大减少了能耗。
本发明的有益效果在于本发明的高硬度浆，以禾草类植物为原料，通过除有机溶剂法制浆以外的方法进行制备，在制备的过程中通过降低蒸煮液的用量，缩短蒸煮的时间，制备出高硬度的高硬度浆。化学药液用量的减少以及蒸煮时间的缩短都会大大降低企业生产成本，而得率得到了很大的提高，因而大大提高了生产效率。同时，本发明所述的高硬度浆可以作为制备漂白化学浆的原料，由于蒸煮时所用的药液的浓度降低，而且蒸煮和保温的时间也大大缩短，因而在最大限度上减少了纸浆中所需要的纤维素和半纤维素的损失，纸浆的得率得到了提高。以本发明所述的高硬度浆为原料，制备漂白化学浆，所述的漂白化学浆的白度为68-82％ISO，木素脱除率为84-98％。用所述的高硬度浆为原料所制备的漂白化学浆，其打浆度为25-36°SR，裂断长为5000-8100m，耐折次数为20-60，白度为68-82％ISO，所制备的以禾草类植物为原料制备的漂白化学浆的质量比得上现有的阔叶木纸浆，甚至还超过了现有的阔叶木纸浆的质量。
具体实施例方式
实施例1经过干法备料后的稻草经过浸渍螺旋机，在浸渍螺旋机中与对绝干稻草量为9％的氢氧化钠溶液混合浸渍，然后送入蒸球，蒽醌加入量为绝干原料量的0.6％，液比1∶3，稻草装满后蒸球空转20分钟；之后，通蒸汽进行一次加热升温，升温至100℃，在此温度下保温30分钟，再小放汽20-30分钟，二次加热开始通蒸汽，升温30分钟至温度为165℃，保温80分钟；在喷放前，向蒸球内加入黑液进行稀释，同时压力保持0.75MPa进行喷放，此时浆的硬度为高锰酸钾值20相当于卡伯价32，蒸煮终点时pH值为11，黑液中的残碱浓度为12g/l。所制备的高硬度浆的得率为60％。
实施例2经过干法备料后的麦草送入蒸球，往蒸球中加入对绝干原料量10％的烧碱溶液，蒽醌加入量为绝干原料量的0.7％，液比1∶4，麦草装满后蒸球空转20分钟；之后，通蒸汽进行一次加热升温，升温至110℃，在此温度下保温20分钟，再小放汽20-30分钟，二次加热开始通蒸汽，升温30分钟至温度为168℃，保温90分钟；在喷放前，向蒸球内加入黑液进行稀释，同时压力保持0.75MPa进行喷放，此时浆的硬度为高锰酸钾值18相当于卡伯价30，蒸煮终点时pH值为12，黑液中的残碱浓度为12g/l。所制备的高硬度浆的得率为62％。
实施例3经过干法备料后的稻草经过浸渍螺旋机，在浸渍螺旋机中与对绝干稻草量为12％的氢氧化钠溶液和黑液混合液混合浸渍，然后送入蒸球，蒽醌加入量为绝干原料量的0.8％，液比1∶2.5，稻草装满后蒸球空转20分钟；之后，通蒸汽进行一次加热升温，升温至120℃，在此温度下保温40分钟，再小放汽20-30分钟，二次加热开始通蒸汽，升温30分钟至温度为173℃，保温90分钟；在喷放前，向蒸球内加入黑液进行稀释，同时压力保持0.75MPa进行喷放，此时浆的硬度为高锰酸钾值16相当于卡伯价23，蒸煮终点时pH值为12，黑液中的残碱浓度为14g/1。所述的高硬度浆的得率为64％。
实施例4经过干法备料后的棉秆送入蒸球，往蒸球中加入对绝干原料量9％的烧碱溶液，蒽醌加入量为绝干原料量的0.8％，液比1∶3，棉秆装满后蒸球空转20分钟；之后，通蒸汽进行一次加热升温，升温至100℃，在此温度下保温20分钟，再小放汽20-30分钟，二次加热开始通蒸汽，升温30分钟至温度为165℃，保温60分钟；在喷放前，向蒸球内加入黑液进行稀释，同时压力保持0.75MPa进行喷放，此时浆的硬度为高锰酸钾值25相当于卡伯价40，蒸煮终点时pH值为12.5，黑液中的残碱浓度为13.5g/l。所述的高硬度浆的得率为58％。
实施例5经过干法备料后的麦草经过浸渍螺旋机，在浸渍螺旋机中与对绝干麦草量为4％的氢氧化钠溶液混合浸渍，然后送入蒸球，加入对绝干原料量往蒸球中加入对绝干原料量10％的亚硫酸铵溶液，液比1∶4，麦草装满后蒸球空转20分钟；之后，通蒸汽进行一次加热升温，升温至110℃，在此温度下保温20分钟，再小放汽20-30分钟，二次加热开始通蒸汽，升温30分钟至温度为168℃，保温90分钟；在喷放前，向蒸球内加入黑液进行稀释，同时压力保持0.75MPa进行喷放，此时浆的硬度为高锰酸钾值18相当于卡伯价30，蒸煮终点时pH值为12，黑液中的残铵浓度为8.5g/l。所述的高硬度浆的得率为63％。
实施例6经过干法备料后的棉秆经过浸渍螺旋机，在浸渍螺旋机中与对绝干棉秆量为4％的氢氧化钠溶液和黑液混合液混合浸渍，然后送入蒸球，加入对绝干原料量往蒸球中加入对绝干原料量12％的亚硫酸铵溶液，液比1∶2.5，棉秆装满后蒸球空转20分钟；之后，通蒸汽进行一次加热升温，升温至120℃，在此温度下保温40分钟，再小放汽20-30分钟，二次加热开始通蒸汽，升温30分钟至温度为173℃，保温90分钟；在喷放前，向蒸球内加入黑液进行稀释，同时压力保持0.75MPa进行喷放，此时浆的硬度为高锰酸钾值16相当于卡伯价24，蒸煮终点时pH值为12，黑液中的残铵浓度为9g/l。所述的高硬度浆的得率为66％。
实施例7经过干法备料后的麦草经过浸渍螺旋机，在浸渍螺旋机中与对绝干麦草量为4％的氢氧化钠溶液和黑液混合液混合浸渍，然后送入蒸球，加入对绝干原料量往蒸球中加入对绝干原料量13％的亚硫酸铵溶液，蒽醌加入量为绝干原料量的0.8％，液比1∶3，麦草装满后蒸球空转20分钟；之后，通蒸汽进行一次加热升温，升温至100℃，在此温度下保温20分钟，再小放汽20-30分钟，二次加热开始通蒸汽，升温30分钟至温度为165℃，保温60分钟；在喷放前，向蒸球内加入黑液进行稀释，同时压力保持0.75MPa进行喷放，此时浆的硬度为高锰酸钾值25相当于卡伯价44，蒸煮终点时pH值为12.5，黑液中的残铵浓度为10g/l。所述的高硬度浆的得率为65％。
实施例8经过干法备料后的棉秆经过浸渍螺旋机，在浸渍螺旋机中与对绝干棉秆量为4％的氢氧化钠溶液和黑液混合液混合浸渍，然后送入蒸球，加入对绝干原料量往蒸球中加入对绝干原料量11.5％的亚硫酸铵溶液，蒽醌加入量为绝干原料量的0.8％，液比1∶3，棉秆装满后蒸球空转20分钟；之后，通蒸汽进行一次加热升温，升温至100℃，在此温度下保温20分钟，再小放汽20-30分钟，二次加热开始通蒸汽，升温30分钟至温度为165℃，保温60分钟；在喷放前，向蒸球内加入黑液进行稀释，同时压力保持0.75MPa进行喷放，此时浆的硬度为高锰酸钾值23相当于卡伯价38，蒸煮终点时pH值为12.5，黑液中的残铵浓度为9.6g/l。所述的高硬度浆的得率为67％。
实施例9经过干法备料后的稻草经过浸渍螺旋机，在浸渍螺旋机中与对绝干稻草量为9％的氢氧化钠溶液混合浸渍，然后送入蒸球，硫化度为5％，液比1∶3，稻草装满后蒸球空转20分钟；之后，通蒸汽进行一次加热升温，升温至100℃，在此温度下保温30分钟，再小放汽20-30分钟，二次加热开始通蒸汽，升温30分钟至温度为165℃，保温80分钟；在喷放前，向蒸球内加入黑液进行稀释，同时压力保持0.75MPa进行喷放，此时浆的硬度为高锰酸钾值28相当于卡伯价50，蒸煮终点时pH值为11，黑液中的残碱浓度为12g/l。所述的高硬度浆的得率为61％。
实施例10经过干法备料后的麦草经过浸渍螺旋机，在浸渍螺旋机中与对绝干麦草量为10％的氢氧化钠溶液混合浸渍，然后送入蒸球，硫化度为8％，液比1∶4，麦草装满后蒸球空转20分钟；之后，通蒸汽进行一次加热升温，升温至110℃，在此温度下保温20分钟，再小放汽20-30分钟，二次加热开始通蒸汽，升温30分钟至温度为168℃，保温90分钟；在喷放前，向蒸球内加入黑液进行稀释，同时压力保持0.75MPa进行喷放，此时浆的硬度为高锰酸钾值19相当于卡伯价30.5，蒸煮终点时pH值为12，黑液中的残碱浓度为12g/l。
实施例11经过干法备料后的芦苇经过浸渍螺旋机，在浸渍螺旋机中与对绝干芦苇量为4％的氢氧化钠溶液和黑液混合液混合浸渍，然后送入蒸球，加入对绝干原料量往蒸球中加入对绝干原料量12％的烧碱溶液，硫化度为10％，液比1∶2.5，芦苇装满后蒸球空转20分钟；之后，通蒸汽进行一次加热升温，升温至140℃，在此温度下保温40分钟，再小放汽20-30分钟，二次加热开始通蒸汽，升温30分钟至温度为173℃，保温90分钟；在喷放前，向蒸球内加入黑液进行稀释，同时压力保持0.75MPa进行喷放，此时浆的硬度为高锰酸钾值17相当于卡伯价26，蒸煮终点时pH值为12，黑液中的残碱浓度为14g/l。
实施例12将甘蔗渣经过浸渍螺旋机，在浸渍螺旋机中与对绝干甘蔗渣量为4％的氢氧化钠溶液和黑液混合液混合浸渍，然后送入蒸球，加入对绝干原料量往蒸球中加入对绝干原料量9％的烧碱溶液，硫化度为15％，液比1∶3，甘蔗渣装满后蒸球空转20分钟；之后，通蒸汽进行一次加热升温，升温至120℃，在此温度下保温20分钟，再小放汽20-30分钟，二次加热开始通蒸汽，升温30分钟至温度为165℃，保温60分钟；在喷放前，向蒸球内加入黑液进行稀释，同时压力保持0.75MPa进行喷放，此时浆的硬度为高锰酸钾值26相当于卡伯价44，蒸煮终点时pH值为12.5，黑液中的残碱浓度为13.5g/l。
实施例13经过干法备料后的麦草和稻草经过浸渍螺旋机，在浸渍螺旋机中与对绝干麦草和稻草量为4％的氢氧化钠溶液和黑液混合液混合浸渍，然后送入蒸球，加入对绝干原料量往蒸球中加入对绝干原料量9％的烧碱溶液，硫化度为15％，液比1∶3，麦草稻草装满后蒸球空转20分钟；之后，通蒸汽进行一次加热升温，升温至115℃，在此温度下保温20分钟，再小放汽20-30分钟，二次加热开始通蒸汽，升温30分钟至温度为165℃，保温60分钟；在喷放前，向蒸球内加入黑液进行稀释，同时压力保持0.75MPa进行喷放，此时浆的硬度为高锰酸钾值26相当于卡伯价45，蒸煮终点时pH值为12.5，黑液中的残碱浓度为13.5g/l。
实施例14经过干湿法备料后的麦草、麦草和棉杆经过喂料螺旋，进入连续蒸煮管中与对绝干麦草量13％的氢氧化钠溶液和黑液混合液混合蒸煮，液比1∶3，通蒸汽进行加热至110℃，保温20分钟，升温30分钟，小放汽之后，升温至165℃，保温60分钟；在喷放前，向连续蒸煮器的中间管内加入黑液进行稀释控制浆得浓度8-12％，同时保持0.75MPa进行连续喷放，此时浆的硬度为高锰酸钾值24相当于卡伯价42，蒸煮终点时pH值为11.5，黑液中的残碱浓度为11.5g/l。
实施例15经过干法备料后的芦苇经过浸渍螺旋机，在浸渍螺旋机中与对绝干芦苇量为4％的氢氧化钠溶液和黑液混合液混合浸渍，然后送入蒸球，加入对绝干原料量往蒸球中加入对绝干原料量9％的烧碱溶液，硫化度为15％，液比1∶3，芦苇装满后蒸球空转20分钟；之后，通蒸汽进行一次加热升温，升温至115℃，在此温度下保温20分钟，再小放汽20-30分钟，二次加热开始通蒸汽，升温30分钟至温度为165℃，保温60分钟；在喷放前，向蒸球内加入黑液进行稀释，同时压力保持0.75MPa进行喷放，此时浆的硬度为高锰酸钾值26相当于卡伯价46，蒸煮终点时pH值为12.5，黑液中的残碱浓度为13.5g/l。
实施例16经过干法备料后的芦苇和麦草混合经过浸渍螺旋机，在浸渍螺旋机中与对绝干芦苇和麦草混合量为4％的氢氧化钠溶液和黑液混合液混合浸渍，然后送入蒸球，加入对绝干原料量往蒸球中加入对绝干原料量9％的烧碱溶液，硫化度为8％，液比1∶3，芦苇和麦草混合装满后蒸球空转20分钟；之后，通蒸汽进行一次加热升温，升温至115℃，在此温度下保温20分钟，再小放汽20-30分钟，二次加热开始通蒸汽，升温30分钟至温度为165℃，保温60分钟；在喷放前，向蒸球内加入黑液进行稀释，同时压力保持0.75MPa进行喷放，此时浆的硬度为高锰酸钾值26相当于卡伯价45，蒸煮终点时pH值为12.5，黑液中的残碱浓度为13.5g/l。
实施例17经过干法备料后的芦苇、麦草和稻草送入蒸球进行亚硫酸钠法蒸煮，加入总酸5％，化合酸1.0-3.0％的蒸煮液，芦苇、麦草和稻草混合装满后蒸球空转20分钟；之后，通蒸汽进行一次加热升温，升温至115℃，在此温度下保温20分钟，再小放汽20-30分钟，二次加热开始通蒸汽，升温30分钟至温度为165℃，保温60分钟；在喷放前，向蒸球内加入黑液进行稀释，同时压力保持0.75MPa进行喷放，此时浆的硬度为高锰酸钾值26相当于卡伯价45。
以下实施例涉及的是以上述实施例中的高硬度浆作为原料制备高质量的纸浆。
实施例18将蒸煮完之后所得的硬度为高锰酸钾值16-18相当于卡伯价22-30的高硬度浆用压力洗涤机洗涤，洗涤之后将高硬度浆进行稀释，稀释到浓度为5-12％，进行漂白，首先进行氧漂，其氧气加入量为绝干浆量的2-5％，氢氧化钠的加入量为为绝干浆量的2-6％，加入硫酸镁盐作保护剂，氧漂的温度为90-110℃，在一段氧漂结束之后，以相同的方式重复氧漂一次，氧漂结束之后，再以比较传统的方式进行漂白，氯化-碱处理-次氯酸盐漂白，漂白的条件为用氯量为绝干浆的2.5-3％，浆的浓度为3-3.5，漂白的温度为50-55℃，漂白的时间为45-60分钟；碱处理的条件为加入氢氧化钠的量为绝干浆量2-4％，浆的浓度为10-12％，漂白温度为50-55℃，时间为100-150分钟；次氯酸盐漂白次氯酸钠的加入量为绝干浆量的2-4％，漂白的温度为30-35℃，漂白的时间为100-150分钟。漂白结束后，纸浆的白度为72％ISO，裂断长为6000m，是一种高质量的纸浆。
实施例19将蒸煮完之后所得的硬度为高锰酸钾值18-20相当于卡伯价29-33的高硬度浆先用单螺旋挤浆机进行挤浆，经过挤浆将黑液挤出，同时黑液中的杂质也随同黑液一起排出，之后将所得的浆用真空洗涤机洗涤，洗涤之后将高硬度浆进行稀释至浓度为8-12％，然后进行漂白，首先进行氧漂，其氧气加入量为绝干浆量的2-5％，氢氧化钠的加入量为为绝干浆量的2-6％，加入硫酸镁盐作保护剂，氧漂的温度为90-110℃，在一段氧漂结束之后，再以比较传统的方式进行漂白，氯化-碱处理-次氯酸盐漂白，漂白的条件为用氯量为绝干浆的2.5-3％，浆的浓度为3-3.5％，漂白的温度为50-55℃，漂白的时间为45-60分钟；碱处理的条件为加入氢氧化钠的量为绝干浆量2-4％，浆的浓度为10-12％，漂白温度为50-55℃，时间为100-150分钟；次氯酸盐漂白次氯酸钠的加入量为绝干浆量的2-4％，漂白的温度为30-35℃，漂白的时间为100-150分钟。漂白结束后，纸浆的白度为75％ISO，裂断长为6200m，是一种高质量的纸浆。
实施例20将蒸煮完之后所得的硬度为高锰酸钾值18-20相当于卡伯价29-33的高硬度浆先用单螺旋挤浆机进行挤浆，经过挤浆将黑液挤出，同时黑液中的杂质也随同黑液一起排出，之后将所得的浆用压力洗涤机洗涤，洗涤之后将高硬度浆进行稀释，稀释到浓度为5-12％，进行漂白，首先进行氧漂，其氧气加入量为绝干浆量的2-5％，氢氧化钠的加入量为绝干浆量的2-6％，加入硫酸镁盐作保护剂，氧漂的温度为90-110℃，在一段氧漂结束之后，再以比较传统的方式进行漂白，氯化-碱处理-次氯酸盐漂白，漂白的条件为用氯量为绝干浆的2.5-3％，浆的浓度为3-3.5，漂白的温度为50-55℃，漂白的时间为45-60分钟；碱处理的条件为加入氢氧化钠的量为绝干浆量2-4％，浆的浓度为10-12％，漂白温度为50-55℃，时间为100-150分钟；次氯酸盐漂白次氯酸钠的加入量为绝干浆量的2-4％，漂白的温度为30-35℃，漂白的时间为100-150分钟。漂白结束后，纸浆的白度为72％ISO，裂断长为5500m，是一种高质量的纸浆。
实施例21将蒸煮完之后所得的硬度为高锰酸钾值20-22相当于卡伯价34-38的高硬度浆先用双螺旋挤浆机进行挤浆，经过挤浆将黑液挤出，同时黑液中的杂质也随同黑液一起排出，之后将所得的浆用真空洗涤机洗涤，洗涤之后将高硬度浆进行稀释，稀释到浓度为8-12％，进行漂白，首先进行氧漂，其氧气加入量为绝干浆量的2-5％，氢氧化钠的加入量为为绝干浆量的2-6％，加入硫酸镁盐作保护剂，氧漂的温度为90-110℃，在一段氧漂结束之后，再以比较传统的方式进行漂白，氯化-碱处理-次氯酸盐漂白，漂白的条件为用氯量为绝干浆的2.5-3％，浆的浓度为3-3.5，漂白的温度为50-55℃，漂白的时间为45-60分钟；碱处理的条件为加入氢氧化钠的量为绝干浆量2-4％，浆的浓度为10-12％，漂白温度为50-55℃，时间为100-150分钟；次氯酸盐漂白次氯酸钠的加入量为绝干浆量的2-4％，漂白的温度为30-35℃，漂白的时间为100-150分钟。漂白结束后，纸浆的白度为78％IS0，裂断长为6400m，是一种高质量的纸浆。
实施例22将蒸煮完之后所得的硬度为高锰酸钾值22-25相当于卡伯价38-42的高硬度浆先用单螺旋挤浆机进行挤浆，经过挤浆将黑液挤出，同时黑液中的杂质也随同黑液一起排出，之后将所得的浆用压力洗涤机洗涤，洗涤之后将高硬度浆进行稀释，稀释到浓度为8-12％，进行漂白，首先进行氧漂，其氧气加入量为绝干浆量的2-5％，氢氧化钠的加入量为为绝干浆量的2-6％，加入硫酸镁盐作保护剂，氧漂的温度为90-110℃，在一段氧漂结束之后，重复上述的步骤再进行一段氧漂，最后以比较传统的方式进行漂白，氯化-碱处理-次氯酸盐漂白，漂白的条件为用氯量为绝干浆的2.5-3％，浆的浓度为3-3.5，漂白的温度为50-55℃，漂白的时间为45-60分钟；碱处理的条件为加入氢氧化钠的量为绝干浆量2-4％，浆的浓度为10-12％，漂白温度为50-55℃，时间为100-150分钟；次氯酸盐漂白次氯酸钠的加入量为绝干浆量的2-4％，漂白的温度为30-35℃，漂白的时间为100-150分钟。漂白结束后，纸浆的白度为80％ISO，裂断长为6500m，是一种高质量的纸浆。
实施例23将蒸煮完之后所得的硬度为高锰酸钾值25-28相当于卡伯价42-50的高硬度浆先用单螺旋挤浆机进行挤浆，经过挤浆将黑液挤出，同时黑液中的杂质也随同黑液一起排出，挤浆之后进入盘磨疏解机进行疏解，再将所得的浆用真空洗涤机洗涤，洗涤之后将高硬度浆进行稀释，稀释到浓度为5-12％，进行漂白，首先进行氧漂，其氧气加入量为绝干浆量的2-5％，氢氧化钠的加入量为为绝干浆量的2-6％，加入硫酸镁盐作保护剂，氧漂的温度为90-110℃，在一段氧漂结束之后，再以比较传统的方式进行漂白，氯化-碱处理-次氯酸盐漂白，漂白的条件为用氯量为绝干浆的2.5-3％，浆的浓度为3-3.5，漂白的温度为50-55℃，漂白的时间为45-60分钟；碱处理的条件为加入氢氧化钠的量为绝干浆量2-4％，浆的浓度为10-12％，漂白温度为50-55℃，时间为100-150分钟；次氯酸盐漂白次氯酸钠的加入量为绝干浆量的2-4％，漂白的温度为30-35℃，漂白的时间为100-150分钟。漂白结束后，纸浆的白度为78％ISO，裂断长为6200m，是一种高质量的纸浆。
实施例24将蒸煮完之后所得的硬度为高锰酸钾值19-21相当于卡伯价31-35的高硬度浆先用压力洗涤机进行洗涤，然后将所得的浆加入至盘磨疏解机进行疏解，之后将所得的浆用真空洗涤机洗涤，洗涤之后将高硬度浆进行稀释，稀释到浓度为10-12％，进行漂白，首先进行氧漂，其氧气加入量为绝干浆量的2-5％，氢氧化钠的加入量为为绝干浆量的2-6％，加入硫酸镁盐作保护剂，氧漂的温度为90-110℃，在一段氧漂结束之后，再以比较传统的方式进行漂白，氯化-碱处理-次氯酸盐漂白，漂白的条件为用氯量为绝干浆的2.5-3％，浆的浓度为3-3.5，漂白的温度为50-55℃，漂白的时间为45-60分钟；碱处理的条件为加入氢氧化钠的量为绝干浆量2-4％，浆的浓度为10-12％，漂白温度为50-55℃，时间为100-150分钟；次氯酸盐漂白次氯酸钠的加入量为绝干浆量的2-4％，漂白的温度为30-35℃，漂白的时间为100-150分钟。漂白结束后，纸浆的白度为75％ISO，裂断长为5800m，是一种高质量的纸浆。
实施例25将蒸煮完之后所得的硬度为高锰酸钾值20-23相当于卡伯价34-40的高硬度浆先用单螺旋挤浆机进行挤浆，经过挤浆将黑液挤出，同时黑液中的杂质也随同黑液一起排出，之后将所得的浆用真空洗涤机洗涤，洗涤之后将高硬度浆进行稀释，稀释到浓度为8-12％，进行漂白，首先进行氧漂，其氧气加入量为绝干浆量的2-5％，氢氧化钠的加入量为为绝干浆量的2-6％，加入硫酸镁盐作保护剂，氧漂的温度为90-110℃，在一段氧漂结束之后，再以比较传统的方式进行漂白，氯化-碱处理-次氯酸盐漂白，漂白的条件为用氯量为绝干浆的2.5-3％，浆的浓度为3-3.5，漂白的温度为50-55℃，漂白的时间为45-60分钟；碱处理的条件为加入氢氧化钠的量为绝干浆量2-4％，浆的浓度为10-12％，漂白温度为50-55℃，时间为100-150分钟；次氯酸盐漂白次氯酸钠的加入量为绝干浆量的2-4％，漂白的温度为30-35℃，漂白的时间为100-150分钟。漂白结束后，纸浆的白度为80％ISO，裂断长为6700m，是一种高质量的纸浆。
实施例26将蒸煮完之后所得的硬度为高锰酸钾值16-19相当于卡伯价24-31的高硬度浆先用单螺旋挤浆机进行挤浆，经过挤浆将黑液挤出，同时黑液中的杂质也随同黑液一起排出，之后将所得的浆用真空洗涤机洗涤，洗涤之后进入盘磨疏解机进行疏解，疏解结束之后高硬度浆的浓度为8-12％，进行漂白，首先进行氧漂，其氧气加入量为绝干浆量的2-5％，氢氧化钠的加入量为绝干浆量的2-6％，加入硫酸镁盐作保护剂，氧漂的温度为90-110℃，在一段氧漂结束之后，再以比较传统的方式进行漂白，氯化-碱处理-次氯酸盐漂白，漂白的条件为用氯量为绝干浆的2.5-3％，浆的浓度为3-3.5，漂白的温度为50-55℃，漂白的时间为45-60分钟；碱处理的条件为加入氢氧化钠的量为绝干浆量2-4％，浆的浓度为10-12％，漂白温度为50-55℃，时间为100-150分钟；次氯酸盐漂白次氯酸钠的加入量为绝干浆量的2-4％，漂白的温度为30-35℃，漂白的时间为100-150分钟。漂白结束后，纸浆的白度为82％ISO，裂断长为6700m，是一种高质量的纸浆。
权利要求
1.一种以禾草类植物为原料制备的高硬度浆，其特征在于所述的高硬度浆硬度为高锰酸钾值16-28，所述的高硬度浆通过除有机溶剂法制浆之外的方法进行制备；所述的高硬度浆优选硬度为高锰酸钾值18-27；所述的高硬度浆最优选硬度为高锰酸钾值20-25。
2.根据权利要求1所述的高硬度浆，其特征在于所述的禾草类植物原料为麦草、稻草、甘蔗渣、棉秆、芦苇中的一种或者一种以上的混合。
3.根据权利要求1或2所述的高硬度浆，其特征在于所述的高硬度浆用来制备漂白化学浆。
4.一种制备权利要求1或2所述的高硬度浆的方法，其特征在于所述的除有机溶剂法制浆之外的方法包括亚硫酸铵法、蒽醌-烧碱法、硫酸盐和亚硫酸钠法。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述的亚硫酸铵法包括如下步骤(1)在禾草类植物原料中加入对绝干原料量9-13％的亚硫酸铵溶液，其中液比为1∶2-4；(2)通入蒸汽进行加热，加热升温至温度为100-120℃时保温20-40分钟，进行小放汽，继续加热升温至165-173℃，保温60-90分钟。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述的蒽醌-烧碱法包括如下步骤(1)在禾草类植物原料中加入对绝干原料量9-12％的氢氧化钠溶液，其中液比为1∶2-4，蒽醌加入量为绝干原料量的0.5-0.8％；(2)通入蒸汽进行加热，加热升温至温度为100-120℃时保温20-40分钟，进行小放汽，继续加热升温至165-173℃，保温60-90分钟。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述的硫酸盐法包括如下步骤(1)在禾草类植物原料中加入对绝干原料量8-11％的氢氧化钠溶液，其中液比为1∶2-4，硫化度为5-15％；(2)通入蒸汽进行加热，加热升温至温度为110-140℃时保温20-40分钟，进行小放汽，继续加热升温至165-173℃，保温60-90分钟。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述的亚硫酸钠法包括如下步骤(1)在禾草类植物原料中加入总酸大于4％，化合酸1.0-3.0％的蒸煮液；(2)往蒸煮器中通入蒸汽进行加热，加热升温至温度为100-120℃时保温20-40分钟，进行小放汽，继续加热升温至165-173℃，保温60-90分钟。
9.根据权利要求5或6或7所述的方法，其特征在于所述的步骤(1)中还包括对禾草类植物原料进行浸渍的过程。
10.根据权利要求5或6或7所述的方法，其特征在于在加热升温时将所述的禾草类植物原料放在蒸煮器中，所述的蒸煮器包括蒸球、立式蒸煮锅和连续蒸煮器。
全文摘要
本发明公开了一种以禾草类植物为原料制备的高硬度浆及其蒸煮方法。所述的高硬度浆的硬度为高锰酸钾值16－28相当于卡伯价24－50，所述的蒸煮方法包括将禾草类植物原料进行备料后，再进入浸渍螺旋输送至蒸煮器中，往蒸煮器中加入蒸煮药液；通入蒸汽进行加热，加热到所需要的压力时，保温所需要的时间。该方法中蒸煮药液的用量低，方法操作简单，且蒸煮所用药液少，蒸煮的时间短，是既经济又环保的蒸煮方法。
文档编号D21C3/14GK101089290SQ20071012963
公开日2007年12月19日 申请日期2007年7月27日 优先权日2007年7月27日
发明者李洪法, 宋明信, 陈松涛, 杨吉慧, 宋建军, 赵淑晶 申请人:山东泉林纸业有限责任公司