一种干法制浆工艺及设备的制作方法

本发明涉及造纸技术领域，尤其是涉及一种基于一年生纤维原料的干法制浆工艺及设备。

背景技术：

目前，中国造纸工业面临着原料资源短缺、污染依然严重以及工艺相对落后等问题。

据统计，由于中国林业资源短缺，2008年全国纸浆消费量：木浆22％，非本浆占18％，废纸浆占60％。其中废纸浆和木浆原料主要靠进口，以废纸为例，进口废纸原料占废纸原料消耗量比例已由2000年的26％提至2008年的46％，每年需花费大量外汇。以上数据显示出中国本土造纸浆源，与国际上的现代造纸工业采用90％以上木浆造纸相比，原料结构明显不合理。其根本出路在于充分利用科技手段开创新的适合国情的纸浆资源。

自上世纪80年代中期政府号召推行林纸一体化以来，几十年过去了到2003年年底，中国种植速生丰产林面积不到300万亩。仅占整个规划面积的1.4％，而且，许多企业种植的速生林仅为观赏林，真正用于造纸的微乎甚微。

根据预测，到2010年，我国纸品市场消费量将达到8000万吨。如果届时要想改变我国浆源结构不合理的现状，要让国产木浆比例达到90％的话，则每年需要木材约1.8亿方，需速生林的面积必须达到每年约10287万公顷(合1.53亿亩)，这显然是不现实的，这证明了，如果想要扭转我国浆源结构不合理的事实，光靠林纸一体化是远远不够的。还必须充分利用我国丰富的年生纤维资源。

中国是一个农业大国，由于人口众多，人均资源占有率低，资源十分宝贵。然而，大量的一年生，如棉秆、竹子、芦苇等纤维原料却因缺乏技术手段而得不到利用。禾本科植物中的非纤维物质较多,而非纤维物质是制浆的天敌，也是造纸行业污染严重的主要根源。

由此，相对多年生的木材来说，禾本科植物在作为造纸原料时，自然会导致其生产环节的成本高、污染更大，以及纸浆以及纸成品的质量较低等技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种干法制浆工艺及设备，以解决现有技术中存在的禾本科植物中的非纤维物质较多,由此，相对多年生的木材来说，禾本科植物在作为造纸原料时，自然会导致其生产环节的成本高、污染更大，以及纸浆以及纸成品的质量较低等技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种干法制浆工艺，其具体包括如下步骤：

步骤一：原料切断；

将制浆原料切割成2-3cm长的段料；

步骤二：段料碎解；

利用粉碎设备将所述段料进行碎解，将段料中的非纤维物质打碎，并迫使非纤维物质从段料上脱离；

步骤三：筛选，去除非纤维物质；

利用60—80目的网筛筛选碎解后的段料，将段料中的非纤维物质筛出；

步骤四：重复步骤二和三，直至段料中的非纤维物质全部去除，进而获得制浆的纤维素原料；

步骤五：漂白所述纤维素原料获得成品纸浆。

进一步地，所述步骤二中，对所述段料进行碎解，利用机械物理力量攻击木素大分子，使得苯环开裂。

进一步地，所述步骤五具体包括如下步骤：

步骤1：向所述纤维素原料中加入氢氧化钠和水，具体配料比为：

纤维素:水:氢氧化钠＝100∶(200-300)∶(1-8)，

获得纤维素一级配料；

步骤2：将纤维素一级配料搅拌均匀，将纤维素一级配料加热至80℃；

保持温度1-5分钟，进行软化处理；

步骤3：向所述纤维素一级配料中加入过氧化氢，配料比为：

纤维素一级配料:过氧化氢＝100∶(1-l3)；

获得纤维素二级配料；

步骤4：将纤维素二级配料加热至90--95℃，保持温度60—120min，进行漂白反应，漂白后获得纸浆成品。

进一步地，所述步骤2中，在搅拌过程中向纤维素一级配料中通入蒸汽用于加热。

进一步地，对所述步骤2处理后的纤维素一级配料进行挤压，提高纤维素一级配料的浓度。

进一步地，所述步骤3中，还包括对所述纤维素二级配料进行高浓磨磨浆。

进一步地，所述碎解包括依次进行的初步非纤维物质粉碎、二次纤维素撕裂磋磨以及三次挤压。

进一步地，所述碎解中的初步非纤维物质粉碎、二次纤维素撕裂磋磨以及三次挤压循环重复进行2-4次。

进一步地，筛选出的所述非纤维物质作为养殖饲料进行处理。

进一步地，所述步骤一中，原料切断后进行除尘处理。

本发明通过干法，借助机械力去除部分非纤维物质并将纤维撕裂分散，再在常温下加药借助化学药品在高浓条件下漂白洗涤出浆同步进行，是综合作用的新技术。是节能、环保、减排、低耗、综合利用、低成本、高白度、高得率的新型制浆技术的探索。

本发明是根据禾本科植物类的特征与结构进行研发的，禾本科植物非纤维物质较多,它是制浆的天敌，也是污染的根源。把非纤维物质拿出来,只保留处理纤维素，制浆就自然而然简单化了。

而非纤维物质本身就是一种粉状物质,在粉碎过程中，它很容易被打碎,与纤维素脱离,而纤维素是很难被打碎的，在筛选过程中,纤维素基本上全都保留下来。

而非纤维物质富含营养，是养殖的最佳饲料，这样就能变废为宝,为养殖业节省大量的粮食，非纤维物质在工业生产中，也有很大的价值。

一种干法制浆设备，依次包括碎解设备、筛选设备、软化反应装置、挤浆机和漂白反应装置；

所述碎解设备用于将原料切断成2-3cm长的段料，然后将段料中的非纤维物质打碎，并迫使非纤维物质从段料上脱离；

所述筛选设备用于将段料中的非纤维物质筛出，进而获得制浆的纤维素原料；所述筛选设备的网筛筛孔为60—80目；

所述软化反应装置用于向纤维素原料中加入氢氧化钠和水进行软化处理；

所述漂白反应装置用于对软化处理后的纤维素进行漂白处理。

进一步，所述碎解设备包括粉碎机和撕碎机，粉碎机设置在撕碎机之后。

进一步，所述碎解设备还包括所述撕碎机或者粉碎机工序后设置的研磨机。

进一步，所述筛选设备为振动筛、摇摆筛或者滚动筛。

进一步，所述软化反应装置包括搅拌设备，所述搅拌设备与蒸汽管路连接；蒸汽管路与蒸汽发生装置连接，用于对搅拌设备内的纤维素原料进行加热。

进一步，所述搅拌设备包括储料仓，储料仓内设置有搅拌器；或者，所述搅拌设备为螺旋搅拌机。

进一步，所述干法制浆设备还包括设置在所述挤浆机与所述漂白反应装置之间的高浓磨浆机。

进一步，所述漂白反应装置包括纸浆漂白反应器，漂白反应器中设置有搅拌器。

进一步，所述干法制浆设备还包括氢氧化钠药剂罐和过氧化钠药剂罐。

本发明提供的干法制浆设备，实现了无污染、零排放的目标，工艺简单、能耗低、制浆成本低。干取禾本科植物类40％的非纤维物质,是一种最佳的养殖饲料,能节省大量的粮食。造纸白浆得率55％,纸浆不用洗涤,制浆过程不产生一滴水；纸浆白度高、纸的强度好、不返黄。

另外，本发明成功拓宽了原料资源，彻底取代了“无碱不成浆、无氯不漂白”的传统制浆理念，实现了无污染、零排放制浆的终极目标，也打破了非木浆不能追高档纸的陈规，是我国制浆行业科技的一项重大技术创新。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种干法制浆工艺的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种干法制浆设备的结构示意图。

附图标记：

1-撕碎机； 2-粉碎机； 3-滚动筛；

4-储料仓； 5-螺旋搅拌机； 6-氢氧化钠药剂罐；

7-挤浆机； 8-高浓磨浆机； 9-漂白反应器；

10-过氧化钠药剂罐； 11-蒸汽管路。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合具体的实施方式对本发明做进一步的解释说明。

实施例1

如图1所示，本实施例提供的一种干法制浆工艺，其具体包括如下步骤：

步骤一：原料切断和除尘；

原料为麦草，将制浆原料切割成2-3cm长的段料；轻微除尘,对麦草进行净化,尽量让麦草没有任何流失,让生产的养殖饲料没有尘土。

步骤二：段料碎解；利用机械物理力量攻击木素大分子，使得苯环开裂。

用粉碎机等粉碎设备将切割成段料的麦草打成粉末状，将段料中的非纤维物质打碎，并迫使非纤维物质从纤维素上脱离；

步骤三：筛选，去除非纤维物质；

利用60目的网筛筛选碎解后的段料，将段料中的非纤维物质筛出；

步骤四：重复步骤二和三2至3次，直至段料中的非纤维物质全部去除，进而获得制浆的纤维素原料；重复2-3次后，产出的纤维素柔软而光滑的；

步骤五：软化处理；

将净化后的纤维素送入进入储料仓,通过进料螺旋把纤维素原料送到螺旋搅拌机内，加氢氧化钠和水，加热反应1-3分钟,具体配料比为如下，

纤维素:水:氢氧化钠＝100∶(200-250)∶(2-6)，从而获得麦草的纤维素一级配料；

将纤维素一级配料搅拌均匀，将纤维素一级配料加热至80℃保持温度1-5分钟，进行软化处理；

步骤六：向所述纤维素一级配料中加入过氧化氢，配料比为：

纤维素一级配料:过氧化氢＝100∶(1-l3)；

获得纤维素二级配料；然后进行高浓磨磨浆,让纤维素变成细纤维。

步骤七：加热漂白，将纤维素二级配料加热至90--95℃，保持温度60—90min，即成白浆成品,白度达80％以上。纸浆不用洗涤,加酸调PH值,经筛选后即能生产纸。

其中，可以对软化处理后的纤维素一级配料进行挤压，提高纤维素一级配料的浓度。

筛选出的非纤维物质作为养殖饲料进行处理，从而实现生态循环处理。

实施例2

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，所用原料为棉杆，在软化处理和漂白时，纤维素原料、水、碱以及过氧化钠的配比为100：(200-300)∶(l-7)∶(1-12)。

生产出的纸浆白度达到了90％以上。纸浆不用洗涤,加酸调PH,经磨浆筛选后即可生产纸。棉杆浆是最好的纸浆,并能生产各种文化用纸。

实施例3

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，所用原料为杨木片，杨木片经过干燥处理后作为原料使用。

杨木片经过三次碎解和筛选。

筛选好的纤维素,进入储料仓,由计量螺旋送入拌料螺旋。加碱、加水，加热5分钟,再加入过氧化氢进行高浓磨磨浆，按重量计，纤维素原料:水:碱:过氧化氢＝I00∶(200-300)∶(1-7)∶(1-7)。

磨好的细纤维,加热90-95℃,在漂塔内反应90-120分钟，即成白浆,白度高达85％以上。其纸浆不用洗涤,加酸调PH,经磨浆、筛选即可生产纸。

实施例4

如图2所示，本实施例提供的一种实现上述工艺方法的干法制浆设备，其依次包括碎解设备、筛选设备、软化反应装置、挤浆机和漂白反应装置；

碎解设备用于将原料切断成2-3cm长的段料，然后将段料中的非纤维物质打碎，并迫使非纤维物质从段料上脱离；

筛选设备用于将段料中的非纤维物质筛出，进而获得制浆的纤维素原料；筛选设备的网筛筛孔为60—80目；

软化反应装置用于向纤维素原料中加入氢氧化钠和水进行软化处理；

漂白反应装置用于对软化处理后的纤维素进行漂白处理。

碎解设备包括粉碎机2和撕碎机1。

筛选设备为滚动筛3。

筛选后纤维束原料送入储料仓4内，储料仓通过螺旋输送装置与螺旋搅拌机5连接，螺旋搅拌机5与蒸汽管路11连接，边搅拌边对纤维素原料进行加热，使之软化。

在螺旋搅拌机5之后设置有挤浆机7，用于将纤维素原料中的水分挤出，挤出后的水分还可以循环用于纤维素的蒸汽加热和软化处理。从而最大程度地较少废液排放。

挤浆机7之后设置有高浓磨浆机8。高浓磨浆机8用于将纤维素原料研磨成更加细软的细纤维。

而漂白反应装置包括纸浆漂白反应器9，漂白反应器9中设置有搅拌器。而氢氧化钠药剂罐6用于向螺旋搅拌机5中输送用于软化处理的碱；而过氧化钠药剂罐10则用于储存用于漂白处理的过氧化钠。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。