一种以禾草类植物为原料制备高硬度浆的碱法蒸煮方法

专利名称：一种以禾草类植物为原料制备高硬度浆的碱法蒸煮方法
技术领域：
本发明涉及一种高硬度浆，更具体地说，涉及一种以未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 戊糖等又縮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 特别是草桨质量不高的问题。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、巻烟等行业，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，未草类纤维制浆具有以下特点l.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.未草纤维脱木素 的特性。由于未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
咼o
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°C，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，以未草类植物为原料，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
一种以未草类植物为原料制备的高硬度桨，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100-12(TC时保温20-40分钟，进行小 放汽，继续加热升温至165-173°C，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100-12(TC时保温20-40分钟，进行小 放汽，继续加热升温至165-173°C，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'C时保温20-40分钟，进行小放 汽，继续加热升温至165-173'C，保温60-卯分钟。
所述的亚硫酸钠法包括如下步骤
(1) 在未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100-12(TC时保温20-40分 钟，进行小放汽，继续加热升温至165-173°C，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，所述的高硬度桨硬度为高锰酸钾值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l: 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°C，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陽173。C，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l: 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°C，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
°C，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h 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°C，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 °C，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。
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'C，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°C，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°C，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°C，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。
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l: 2-4,在常压下于85'C以上于螺旋浸渍器中保温和混合10分钟以上，其中在 85-95'C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°C)。
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。
本发明中的高硬度桨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縮短。
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。未本科植物 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桨原料，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，减少对制桨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縮短，因而减少了未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未草类植物原料中制浆所需的成分， 同时大大縮短了保温时间，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，縮短 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縮短 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縮短，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 未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IOO°C，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。C，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，此时桨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l: 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11(TC，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°C，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，此时桨的硬度为高 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l: 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12(TC，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°C，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/l。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l: 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10(TC，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°C，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/1。
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l: 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'C，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°C，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l: 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'C，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'C，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/1。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IOO °C，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'C，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
IOO'C，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°C，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l: 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10(TC，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°C， 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ll，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l: 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。C,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'C，保温卯分钟；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l: 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14(TC,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°C， 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l: 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12(TC，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°C，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'C， 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'C，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l: 3，通蒸汽进行加
热至110'C，保温20分钟，升温30分钟，小放汽之后，升温至165'C，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115t:，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°C， 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 卢苹和麦草混合量为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l: 3，戸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。C，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°C，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，此时浆的硬度为高猛酸钾值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。C，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°C，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。C，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'C，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'C，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 'C，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，洗漆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，氧漂的温度为卯-110 'C，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°C，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°C，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°C,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 °C，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 °C，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°C，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°C,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，是一种高质量的纸桨。
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-ll(TC，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'C，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°C，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°C，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 卯-ll(TC，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°C，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°C，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°C，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，挤桨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°C，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°C，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°C ，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°C，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-ll(TC，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 用氯量为绝干衆的2.5-3%，浆的浓度为3-3.5，漂白的温度为50-55'C，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°C，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°C，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 。C，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 °C ，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°C，时间为100-150分钟；次氯酸盐漂白次 氯酸钠的加入量为绝干衆量的2-4%，漂白的温度为30-35°C，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 为绝干桨量的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°C，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。C，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°C，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。C，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高硬度浆的碱法蒸煮方法，其特征在于，所述的碱法蒸煮为蒽醌-烧碱法和硫酸盐法中的一种，制备硬度为高锰酸钾值16-28的高硬度浆；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。
2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的高硬度浆硬度为18-27。
3、 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的高硬度浆硬度为20-25。
4、 根据权利要求1所述的方法，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、戸苇中的一种或者一种以上的混合。
5、 根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于所述的高硬度浆用来制备 漂白化学浆。
6、 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 未草类植物原料进行浸渍的过程。
7、 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未草类 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D21C3/00GK101353868SQ20081009789
公开日2009年1月28日 申请日期2007年7月27日 优先权日2007年7月27日
发明者宋建军, 宋明信, 李洪法, 杨吉慧, 赵淑晶, 陈松涛 申请人:山东泉林纸业有限责任公司