植物纤维的节能、环保、资源化制浆方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于应用植物纤维原料的制浆方法，特别是设及一种植物纤维节能、环保、 资源化制浆方法。
【背景技术】
[0002] 传统制浆工艺造成极严重环境污染的主要原因是造纸原料利用率较低，特别是我 国制浆原料W枯杆类为主，其中占原料重量近一半的非纤维素原料及加入的化工原料均作 为废弃物排放。
[0003] 汽爆制浆作为一种有发展前途的新技术受到世界各国的高度重视，国内外对汽爆 制浆的研究大多局限在汽爆制浆设备和工艺条件的研究上，缺少完整的工艺条件，废水也 没能很好处理，仍然有污染，废弃物及废水没有进行综合利用。
[0004] 申请号200910052762. 5的发明专利申请'预提取半纤维素的竹溶解浆制浆方法 及其产品'，其步骤包括；（1)竹材备料：将竹材制成竹片或竹丝，并洗漆除去杂质及尘埃； (2)预水解：在蒸煮器中进行，包括蒸球或蒸煮锅，工艺条件为：固液比为1 : 0.4?8.0,水 解温度为100?200°C，压力为相应温度下的饱和蒸汽压力，水解时间为15?240分钟，水 解终点抑值为2?5 ; (3)液固分离和洗漆，收集滤液制得提取液；(4)残渣碱法制备溶解 浆。
[0005] 上述制浆方法可提取出竹材中绝大部分的多缩戊糖，但对于废弃物及废水仍缺 少综合利用。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于克服现有技术中的不足而公开一种植物纤维的节能、环保、资 源化制浆方法。
[0007] 本发明的制浆方法包括W下步骤：
[000引（1)将植物纤维原料经机械切断，切断后原料长度2?4cm ;
[0009] 口)将切断后的植物纤维原料水洗除尘，水洗后植物纤维原料挤干，挤出的洗水经 沉淀处理后继续用于植物纤维原料水洗除尘，洗水的沉淀物用做肥料；
[0010] 樹将水洗后的植物纤维原料投入螺旋预处理器，同时喷入处理剂，处理温度20? 90°C，处理反应时间30?60分钟，所述处理剂是占植物纤维投入总重量1?3%。的监复合 助剂和浓度分别为3?5%的稀碱液或亚硫酸钢溶液，稀碱液或亚硫酸钢溶液与植物纤维 投入总重量的重量比为1 : 3?5;监复合助剂是脂肪醇聚氧己締離、烧基酪聚氧己締離和 烧基苯横酸钢的复配物，其重量比依次为1?3 ; 2?5 ; 1?3;
[0011] (4)将螺旋预处理器预处理的含水量为20?30%的植物纤维原料汽爆处理，汽爆 处理采用蒸汽加热加压的方式，温度100?230°C，压力1?3Mpa，保持30?240秒，或，汽 爆处理采用蒸汽加温、压缩空气加压的方式，温度100?140°C，压缩空气加压压力1. 2? 3Mpa，保持时间30?240秒；
[0012] 脚汽爆处理后的浆料进行水解处理，浆料与水解液的固液比为1 : 3?8,水解液 是无机酸的水溶液，无机酸是盐酸或硫酸，无机酸重量百分比浓度为1?2%，水解液通入 蒸汽加温，温度为100?130°C，水解处理时间2?3小时，水解处理后的水解液经过中和脱 色除胶体、除杂、膜浓缩结晶得到木糖；膜浓缩分离的水返回本步骤用于水解处理使用；
[0013] 做分离木糖之后的浆料用焦亚硫酸钢或亚硫酸钢水溶液进行横化处理，其浓度分 别为3?8%，横化处理温度120?170°C，投入量与植物纤维投入总重量的重量比为1 : 3?5,横化反应物过滤得到的水溶液经超滤膜浓缩，浓缩液经喷雾干燥得到粉状木质素横 酸钢；
[0014] 仍分离木质素横酸钢之后的浆料经水洗得粗浆，水洗水经膜过滤处理得到的水返 回本步骤用于浆料水洗；
[0015] 佩粗浆进行磨浆处理，磨浆浓度3?12%，磨浆后的浆料经除砂、压力筛筛选、水 洗、挤干得含水量为60?65%的本色浆，所述水洗过程中浆料与水的比例为1 : 10?15， 所述挤干后的水经膜过滤处理后用于粗浆稀释或横化处理，所述除砂分离的渣料用于肥 料，所述压力筛筛选出的渣料返回本步骤的粗浆磨浆工序继续处理。
[0016] 本发明还包括W下技术内容和步骤：
[0017] 所述植物纤维原料是稻草、麦草、芦韦、棉杆、沙柳、竹子、竹柳、甘庶渣和木材；
[0018] 所述本色浆加入双氧水予W漂白，双氧水与浆料的重量比为1 : 3?6 ;温度 100?130°C，时间30?60分钟，漂白后的浓度为1-3%的浆料经除砂器、压力筛处理后的 良浆放入良浆池，筛渣返回本色浆制浆方法的磨浆工序，良浆经二次磨浆、挤干、烘干得漂 白溶解浆，二次磨浆的打浆度为25-50SR，挤干的挤出水经膜过滤处理返回良浆的二次磨浆 使用。
[0019] 本发明的有益效果和优点在于：
[0020] 1、本方法首先通过机械将植物纤维原料切断剖细，然后采用监助剂和稀碱液或 亚硫酸钢溶液对其软化，采用HZ助剂是使碱液均匀、快速渗透缩短软化时间。软化后的植 物纤维原料进入汽爆机进行瞬间爆破，使物料均匀破碎。使用水解方法将半纤维素水解为 木糖，采用膜分离木糖后的残余物进行横化反应，提取木质素横酸钢后的纤维浆料通过常 规方法制得本色浆，还可W经过高浓漂白制得漂白溶解浆，其a -纤维素含量可达95 % W 上。
[0021] 2、本方法使打浆更为容易，降低能耗，提高纸浆质量。抄造纸页可W在高得率条件 下保证纤维之间高的结合强度。
[0022] 3、本方法W蒸汽作为工作介质，属物理法制浆的范畴，因此较少使用化学药品，不 仅大大减少了化学品的消耗，也避免了传统制浆工艺中黑液的产生。本方法的洗浆液可提 取木糖、木质素横酸钢等产品，制浆过程中产生的沉淀物或渣料可用作肥料，达到资源化 综合利用的目的。本方法基本实现了废水零排放，在本制浆方法的废液中，废液污染负荷 CODcr、BOD5与传统制浆方法相比分别降低到1/8?1/10和1/2?1/3,比相应的CTMP还 要低，是一种环境友好的清洁制浆方法。本方法由于较少使用化学药品，因此制浆成本较 低，相对于传统的化学法制浆每吨可节约人民币400元?500元左右。
[0023] 4、本方法是一种低能耗的制浆新方法，与目前较为先进的化学机械法制浆技术 相比，大大节约了能源消耗。阔叶木喷放磨浆可节能30 %-40 % ;草类喷放磨浆可节能 50% -60%。
[0024] 下面W麦草制浆为例与化学制浆比较其节能效果见表一。
[0025] 表一
[0026]
【主权项】
1. 植物纤维的节能、环保、资源化制浆方法，其特征在于包括w下步骤： (1)将植物纤维原料经机械切断，切断后原料长度2?4cm ; 口)将切断后的植物纤维原料水洗除尘，水洗后植物纤维原料挤干，挤出的洗水经沉淀 处理后继续用于植物纤维原料水洗除尘，洗水的沉淀物用做肥料； 樹将水洗后的植物纤维原料投入螺旋预处理器，同时喷入处理剂，处理温度20? 90°C，处理反应时间30?60分钟，所述处理剂是占植物纤维投入总重量1?3%。的监复合 助剂和浓度分别为3?5%的稀碱液或亚硫酸钢溶液，稀碱液或亚硫酸钢溶液与植物纤维 投入总重量的重量比为1 : 3?5;监复合助剂是脂肪醇聚氧己締離、烧基酪聚氧己締離和 烧基苯横酸钢的复配物，其重量比依次为1?3 ; 2?5 ; 1?3; (4)将螺旋预处理器预处理的含水量为20?30%的植物纤维原料汽爆处理，汽爆处理 采用蒸汽加热加压的方式，温度100?230°C，压力1?3Mpa，保持30?240秒，或，汽爆处 理采用蒸汽加温、压缩空气加压的方式，温度100?140°C，压缩空气加压压力1. 2?3Mpa， 保持时间30?240秒； 脚汽爆处理后的浆料进行水解处理，浆料与水解液的固液比为1 : 3?8,水解液是无 机酸的水溶液，无机酸是盐酸或硫酸，无机酸重量百分比浓度为1?2%，水解液通入蒸汽 加温，温度为100?130°C，水解处理时间2?3小时，水解处理后的水解液经过中和脱色除 胶体、除杂、膜浓缩结晶得到木糖；膜浓缩分离的水返回本步骤用于水解处理使用； 做分离木糖之后的浆料用焦亚硫酸钢或亚硫酸钢水溶液进行横化处理，其浓度分别为 3?8%，横化处理温度120?170°C，投入量与植物纤维投入总重量的重量比为1 : 3? 5,横化反应物过滤得到的水溶液经超滤膜浓缩，浓缩液经喷雾干燥得到粉状木质素横酸 钢； 仍分离木质素横酸钢之后的浆料经水洗得粗浆，水洗水经膜过滤处理得到的水返回本 步骤用于浆料水洗； 佩粗浆进行磨浆处理，磨浆浓度3?12%，磨浆后的浆料经除砂、压力筛筛选、水洗、挤 干得含水量为60?65%的本色浆，所述水洗过程中浆料与水的比例为1 : 10?15,所述 挤干后的水经膜过滤处理后用于粗浆稀释或横化处理，所述除砂分离的渣料用于肥料，所 述压力筛筛选出的渣料返回本步骤的粗浆磨浆工序继续处理。
2. 根据权利要求1所述的制浆方法，其特征在于：所述植物纤维原料是稻草、麦草、芦 韦、棉杆、沙柳、竹子、竹柳、甘庶渣和木材。
3. 根据权利要求1所述的制浆方法，其特征在于：所述本色浆加入双氧水予W漂白，双 氧水与浆料的重量比为1 : 3?6 ;温度100?130°C，时间30?60分钟，漂白后的浓度为 1-3%的浆料经除砂器、压力筛处理后的良浆放入良浆池，筛渣返回本色浆制浆方法的磨浆 工序，良浆经二次磨浆、挤干、烘干得漂白溶解浆，二次磨浆的打浆度为25-50SR，挤干的挤 出水经膜过滤处理返回良浆的二次磨浆使用。
【专利摘要】本发明是植物纤维的节能、环保、资源化制浆方法，包括以下步骤：⑴原料经机械切断；⑵水洗除尘；⑶预处理；⑷汽爆处理；⑸水解处理，提取木糖；⑹磺化处理，提取木质素磺酸钠；⑺水洗得粗浆；⑻磨浆处理，除砂、压力筛筛选、水洗、挤干得含水量为60～65％的本色浆。所述本色浆加入双氧水予以漂白得漂白溶解浆。本方法对植物纤维原料软化效果好、可提取木糖和木质素磺酸钠、采用膜分离技术使废水零排放，具有较少使用化学药品、避免传统制浆工艺中黑液产生和收率高、制浆成本较低的突出优点。
【IPC分类】D21B1-36, D21C3-22, D21D1-20
【公开号】CN104532641
【申请号】CN201410707891
【发明人】武长安, 邱全国, 张克贤, 武晶晶
【申请人】武长安, 邱全国, 张克贤, 武晶晶
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年11月28日