一站式制浆机的制作方法

本发明属于造纸技术领域，具体涉及一种一站式制浆机。

背景技术：

纸张是与人生活息息相关的重要物品，其已经发展成为包装、印刷、卷烟、文化用品、机械、建材、军工等产业的原材料，造纸工业在各行各业都有广泛的应用，造纸工业的发展直接反映一个国家国民经济和文明建设的水平。我国是一个造纸用纸大国，造纸已成为带动国民经济发展的重要基础工业。

众所周知，纸张的制备需要消耗大量的制浆原料，而中国是一个少林多田的国家，森林覆盖率只有16.35％，不仅如此，我们造纸木材利用率也低于世界平均水平。据联合国统计，世界造纸用木材平均占总量的7～8％，先进的林业国家，如芬兰、美国、加拿大等造纸用木材占总木材量的32％，而我国每年用于造纸工业的木材仅占我国木材总量的4％。但我国是一个农业大国，据统计，全国共有18亿多亩耕地，年产粮食超过5亿吨，每年产生的农业秸秆6亿多吨，非木材纤维超过7亿吨，每年都有大量的农业废物(如棉轩、甘鹿渣、麦草等)和种类繁多的其他禾本科植物(如竹子、芦苇、芒秆等可供制浆造纸利用。这些禾本类植物来源丰富，价格低廉，生长周期短，是目前我国造纸工业的主要原料之一。

传统的造纸工艺是将造纸原料经过制浆、调制、抄造、加工等主要处理步骤，其中，制浆为造纸的第一步，也是最为关键的步骤，制浆的过程就是脱出制浆原料中的木质素的过程；该脱除过程主要分为化学制浆法、机械制浆法和半化学制浆法，化学制浆法是应用最为广泛的生产方法，其利用化学药液在通入高温蒸汽的装置内不断蒸煮料片，使制浆原料中的木质素在高温下与化学试剂发生反应生产水溶物，与纤维分离成浆料；化学制浆虽然保留了纤维的天然长度，除去了大部分的木质素，但是制浆工作效率低，浆料得率低。如何提升制浆工作效率和浆料收率，成为亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明提供一种一站式卧式制浆机，所述制浆机包括机体、翻板、进料口、出料口和电机；所述机体包括内壳体和外壳体；所述翻板设置于所述内壳体的内壁上，所述翻板设置的角度使之倾向于物料在内壳体中的传送方向；所述电机设置在所述机体的端部，用于驱动内壳体沿水平中心轴转动；所述进料口设置在所述机体的一端，所述出料口设置在所述机体的另一端，且进料口与出料口与所述内壳体相连通。

根据本发明的技术方案，所述翻板可以均匀排布在所述内壳体的内壁上，例如直线排布或交错排布。其中，翻板与内壳体的固定方式不限，可以采用本领域已知的焊接、螺栓固定等方式。

根据本发明的技术方案，所述制浆机的机体长度为15-25米，例如18-23米，示例性地，机体长度为20米。

根据本发明的技术方案，所述内壳体的径向宽度为0.75-3米，例如0.75-2米，示例性地，所述径向宽度可以为1米、1.5米。进一步地，所述内壳体与所述外壳体的径向宽度的比值为1:1.03-1.2，例如1:1.05-1.15，示例性地，所述比值为1:1.08、1:10、1:1.12。

根据本发明的技术方案，所述翻板在所述内壳体的内壁上的分布密度可以为8-15块/m²，例如10-13块/m²，优选10块/m²。

根据本发明的技术方案，每两个翻板之间的距离为200-300cm，例如200-275cm，优选200cm。

根据本发明的技术方案，所述翻板与内壳体径向方向的夹角为α，0＜α＜45°，例如5°≤α≤20°。

根据本发明的技术方案，所述翻板的尺寸可以为：其宽度与所述内壳体径向宽度的比值为0.15-0.45，例如0.2-0.4，示例性地，比值为0.3；其长度与所述内壳体径向宽度的比值0.5-0.8，例如0.6-0.75，示例性地，比值为0.65。进一步地，所述翻板可以为平面板或曲面板，优选为曲面板，更优选为曲面板中的弧形板。

上述翻板的分布密度、设置间隔、弧度以及尺寸，直接关系到造纸纤维原料与化学药液的混合反应情况、成浆率以及物料和热量的传送情况。为使造纸纤维原料和化学药液能够充分反应成浆，且保持体系热量分布均匀、传送速度和成浆速度相匹配，需要严格控制翻板的上述参数。

根据本发明的技术方案，所述制浆机的机体可以是圆柱形，以及类似的形状，优选为圆柱形。

根据本发明的技术方案，所述制浆机还包括支架，所述支架的形状和数量不限，可以选择本领域已知形状的支架，所述支架用来支撑和固定机体。

根据本发明的技术方案，所述内壳体的内壁、所述翻板、以及翻板与内壳体内壁的连接处，可以涂覆涂层，防止化学药剂对内壳体、翻板以及连接处造成腐蚀。

本申请中所述的“径向宽度”指的是内壳体半径的宽度。

进一步地，本发明还提供上述一站式制浆机的使用方法，所述方法包括以下步骤：将植物秸秆和化学药剂同时连续送入上述制浆机中，在制浆机内混合旋转，反应成浆，得到的浆料从制浆机内连续排出或一次排出。

根据本发明的使用方法，所述植物秸秆的尺寸为1-5厘米，优选2-3厘米。其中，所述植物秸秆选自禾本科植物秸秆，例如所述禾本科植物可以选自芦苇、稻草、竹片、棉杆、麦草、玉米秸秆、高粱秸秆等中的至少一种。

根据本发明的使用方法，所述化学药剂包括水、氢氧化钠和过氧化氢，水可以是清水或后续工序的回用水或者二者组合；例如，所述清水可以是ph为6.5～7.5的自来水、工业用水等中的至少一种。优选地，所述药剂由清水和/或后续工序回用水、氢氧化钠和过氧化氢组成。进一步地，所述植物秸秆:水:氢氧化钠:过氧化氢的质量比为(2.0-3.0):(2.5-3.5):(0.1-0.3):(0.05-0.15)，例如质量比为(2.3-2.7):(2.8-3.2):(0.15-0.25):(0.08-0.12)，优选为2.5:2.9:0.2:0.1。

根据本发明的使用方法，所述植物秸秆和化学药剂的进料总量为2300-2800千克/小时，例如2500-2700千克/小时，优选为2600、2630、2650千克/小时。

根据本发明的使用方法，在植物秸秆进入制浆机前，将所述化学药剂与植物秸秆混合，例如所述植物秸秆利用螺旋杆加料时，在制浆机入口前，将化学药剂喷至植物秸秆上。

根据本发明的使用方法，所述旋转的速度为30-200转/分钟，例如50-160转/分钟，示例性地，速度为100转/分钟。旋转速度不宜过快，否则不利于充分反应成浆。加药软化过程，利用植物纤维和化学药剂在制浆机内接触反应，植物秸秆在制浆机中翻滚、移动自发产生的热量(温度在70-80℃之间)，植物秸秆利用该热量在上述一站式制浆机内可以充分软化，进而形成浆液。

根据本发明的使用方法，当所述浆料一次排出时，其排出量为4000-5000千克/小时，例如4200-4800千克/小时，优选为4000千克/小时、4500千克/小时、4600千克/小时。

本发明的有益效果：

本发明提供的一站式制浆机，所述软化、制浆的过程可在同一设备中一站式完成，而且能够实现连续进料和连续出料的连续化操作生产，而不是单锅式的间歇式生产。通过旋转的内壳体和内置的翻板，能够将含有纤维和化学药剂的混合物料充分搅拌、软化、破壁，将物料从入口输送至出口，在此过程中逐渐完成植物秸秆中纤维素与木质素的分离，制备得到造纸过程中用到的浆料。因此本发明的制浆机大大简化了制浆工序，工作效率高、浆料产率高，同时还降低了反应能耗和生产成本。

附图说明

图1是本发明实施例1的一站式制浆机的结构示意图；

附图标记：1-翻板，2-进料口，3-出料口，4-电机，5-内壳体，6-外壳体，7-支架。

具体实施方式

下文将结合具体实施例对本发明的技术方案做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。

除非另有说明，以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品，或者可以通过已知方法制备。

实施例1

如图1所示的一站式卧式制浆机，其包括机体、翻板1、进料口2、出料口3和电机4；机体由内壳体5和外壳体6组成；翻板1设置于内壳体5的内壁上，翻板1设置的角度使之倾向于物料在内壳体5中的传送方向；电机4设置在机体的端部，用于驱动内壳体沿水平中心轴转动；进料口3设置在机体的一端，出料口2设置在机体的另一端，且进料口2与出料口3与内壳体5相连通。

翻板1以焊接方式均匀排布在内壳体5的内壁上，翻板1在内壳体5的内壁上的分布密度为10块/m²，每两块翻板之间的距离为200cm。翻板1与内壳体5径向方向的夹角为α＝20°。翻板的尺寸为：其宽度与内壳体径向宽度的比值为0.3，其长度与内壳体径向宽度的比值为0.65。翻板1为曲面板中的弧形板。

翻板的分布密度、设置间隔、弧度以及尺寸，直接关系到造纸纤维原料与化学药液的混合反应情况、成浆率以及物料和热量的传送情况。为使造纸纤维原料和化学药液能够充分反应成浆，且保持体系热量分布均匀、传送速度和成浆速度相匹配，需要严格控制翻板的上述参数。

内壳体5的径向宽度为1米，内壳体与外壳体的径向宽度的比值为1:1.1，说明内壳体5与外壳体6的间隔为10厘米。

制浆机的机体长度为20米，机体为圆柱形。

制浆机还包括支架，支架用来支撑和固定机体。

内壳体的内壁、翻板、以及翻板与内壳体内壁的连接处，均涂覆涂层，防止化学药剂对内壳体、翻板以及连接处造成腐蚀。

实施例2

一站式制浆机的使用方法包括以下步骤：选用干燥的稻草，除杂除尘粉碎，将长度2-5厘米的秸秆2.5t和化学药剂3.2t(化学药剂包括清水2.9t、氢氧化钠0.2t和过氧化氢0.1t)同时连续送入实施例1中的制浆机内，进料时间130分钟(进料量为2627kg/h)，在制浆机内混合旋转，反应成浆，得到的浆料从制浆机内连续排出。

利用螺旋杆加料，在稻草秸秆进入制浆机入口前，，将化学药剂喷至稻草秸秆上。

内壳体旋转的速度为100转/分钟。旋转速度不宜过快，否则不利于充分反应成浆。稻草秸秆和药剂进入制浆机内，利用植物纤维和化学药剂在制浆机内接触反应，植物秸秆在制浆机中翻滚、摩擦、移动自发产生的热量，温度在70-80℃之间，植物秸秆利用该热量在一站式制浆机内可以充分软化，进而形成浆液。

本实施例得到的浆液的实验强度指标如表1所示。其中，硬度卡伯值依据gb/t1546-2004纸浆卡伯值的测定得到，打浆度依据gb/t3332-2004纸浆打浆度的测定(肖伯尔-瑞格勒法)得到。

表1

以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。