专利名称：禾草类纤维制浆工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种禾草类纤维原料的制浆工艺，属于造纸工业技术领域。
背景技术：
众所周知，禾草类纤维原料能否成为人类可持续发展的造纸原料，是世界各国关注的问题。它与木材纤维原料相比有许多劣势，如它的收割、运输、贮存需要大量劳动力，原料收集半径小，纸张质量低劣，环境问题严重等。
经分析，造成的原因有原料的收集和运输半径小，限制了草浆厂的规模，造成它的劳动生产率比较低，目前世界的草浆厂规模基本上都在10万吨/年以下，多数为1-3万吨/年。
工艺技术及生产装备落后目前的草浆生产工艺还没有完全根据禾草的制浆特点制订，生产装备的大型化和自动化水平低。因此，草浆生产的单位能耗、水耗、纤维原料及化工原料消耗高。
社会经济发展后，劳动力价格提高，而禾草资源的收割、运输、贮存需要大量劳动力，这些环节的机械化问题没有相应解决。
由于禾草类纤维形态的特点，使草浆的纸张强度、表面强度、不透明度比木材低。
还有就是环境问题，至今草浆的黑液治理并没有得到根本解决，如建设一个草浆碱回收工程比建设同等规模的木浆碱回收投资要多，其投资额相当于建设一个全套造纸生产线的投资；从技术上看，由于禾草原料中杂细胞和细小纤维多，戊聚糖含量高，以致于浆滤水性差，洗涤后提取黑液困难；黑液粘度大，浓度低，蒸发负荷大，传热性差，燃烧造成困难；黑液固形物中硅含量高，燃烧时膨化性能差，发热值低，苛化后白泥沉降性和过滤性能差，碱损失率高等。追根到底是现有的蒸煮工艺也不尽合理。
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，主要是研究禾草类纤维制浆的特点1.重备料，除硅，除杂细胞，提高纸浆质量，滤水性；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.禾草类纤维(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，申请号为98111534.9的一种造纸黑液的处理方法，属造纸废料处理方法领域，包括以下几个工艺步骤将蒸煮后的黑液排入黑液储存池，下次蒸煮时，再将该黑液放入蒸球后，测定黑液的含碱量，再根据蒸煮的需要添加入烧碱，进行蒸煮。该发明的目的是为了降低生产成本、降低能耗、提高生产率、降低环境污染，但该方法只是提出了一个构思，没有任何工艺参数。
湖北工学院学报99年14卷3期发表了题为“强化禾草备料和改革蒸煮的设想与初步实践”的文章，该文章公开了的一种蒸煮思路低温快速蒸煮、大液比蒸煮、二级蒸煮。具体地包括，热黑液预浸(可补碱)—预蒸—排黑液—白液二蒸—冷喷放。其采用白液置换进行二蒸，然后依次用温黑液、洗涤水置换，并且采用了冷喷放。从工艺上讲，比较复杂，并且没有任何工艺参数。
轻工机械99年3期发表了“间歇蒸煮工段的节能减污改造(作者王锡元)”的文章，该文献在总结了RDH(快速置换加热)工艺的基础上认为，木浆深度脱木素蒸煮和草浆低温快速蒸煮应该具备如下条件温黑液、热黑液预浸(利用残碱，起蒸时具有较低碱浓)；主脱木素初期加白液(形成高碱、硫氢根离子浓度)；蒸煮后期采用洗涤黑液置换(降低溶出木素强度和离子浓度)；蒸煮开始和结束具有较低温度；全过程采用大液比、低固形物均匀加热蒸煮；冷喷放。该文献提出的将各段洗出的污染物和锅内提出的温黑液合并，然后在预热预浸中回收热量和部分化学药品，该文献只是一设想，并没有提供相应的参数。
江苏造纸99年4期公开了一篇题为“蒸球置换蒸煮工艺流程的设想”的文章，该文献的基本原则是大液比(1∶4.5-5)；二级蒸煮(间接加热温黑液一蒸，热黑液置换二蒸)，球内置换洗涤，冷喷放，用白液补充碱浓。该文献采用白液球外预浸，没有公开具体的工艺参数。
国际造纸20卷1期公开了一篇题为“麦草置换蒸煮的小试研究”的文章，该文章认为，麦草碱法蒸煮的条件是碱浓在整个蒸煮过程中均匀分配；保持蒸煮液中低的木素或其他溶出物的浓度；蒸煮温度不要太高。该文献提出锅内进行白液温黑液预浸(加热至120℃)，采用不同的液比的白液和热黑液置换并完成蒸煮，用洗涤水置换黑液。
针对我国的木材纤维原料奇缺，而作为农业国家，一年生的禾草类纤维的产量却很大的现状，要想真正的满足造纸行业的需求，必须研究禾草类纤维的特性，对现有的蒸煮工艺进行改进。
因此，目前我国还没有一套切实可行的禾草纤维的制浆工艺，应尽快从我国的基本国情出发，研究出一种不仅能提高草浆的质量，而且能减少废液的处理量和废液处理难度的草类制浆工艺，是当前造纸技术中的一大难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种禾草类纤维制浆工艺的预处理方法。
本发明的另一目的在于提供一种禾草类纤维制浆工艺的一次蒸煮方法。
本发明的另一目的在于提供一种禾草类纤维制浆工艺的二次蒸煮方法。
本发明的另一目的在于提供一种禾草类纤维制浆工艺中的黑液除硅方法。
本发明的另一目的在于提供一种非木纤维禾草类纤维的制浆工艺，该工艺能克服已有非木纤维纸浆质量低、能耗高、环境污染大的不足。
为了实现本发明目的，本发明的一种禾草类纤维制浆工艺的预处理方法为将禾草类纤维原料经浸渍液浸渍，经过浸渍的禾草类纤维原料中综纤维素重量百分含量为60-70％，总木素重量百分含量为12-20％，聚戊糖重量百分含量为20-27％，均对绝干原料而言。
除此之外，经过浸渍的禾草类纤维原料中还含有灰分和苯-醇抽出物。
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∶2.1-4.5，在常压下温度于85摄氏度以上保温和混合10分钟以上，其中在85-95度的条件保温和混合10-40分钟为好。
所述的浸渍液中碱的含量为25-35克/升，绝干原料量与浸渍液总液重量的比为1∶2.1-4.5；浸渍处理所用黑液浓度为11-14°Be′(20℃)时，黑液中SiO2含量小于2.1％，优选为12-14°Be′(20℃)时，黑液中SiO2含量小于1.86％，固形物浓度14-20％，优选为16-20％。
一种禾草类纤维制浆工艺的一次蒸煮方法，将禾草类纤维原料蒸煮后，纤维中综纤维素重量百分含量为60-75％，总木素重量百分含量为8-10.0％，聚戊糖重量百分含量为22-27％，优选为，综纤维素重量百分含量为65-75％，总木素重量百分含量为8-9％，聚戊糖重量百分含量为22-24％；均对绝干原料而言。
一次蒸煮方法采用蒸汽加热的方式，向蒸煮器内通入水蒸汽，使蒸汽的压力为0.3-0.5Mpa后，中间小放气一次，加热时间为30-80分钟，温度为140℃-150℃，保温10-40分钟，然后进行抽、排液。
其中，本发明所采用的蒸煮方式可分为连续式蒸煮和间歇式蒸煮，具体工艺可根据所使用的蒸煮方式进行调整。
比如采用间歇式蒸煮工艺可为向蒸煮器内通入水蒸汽，使蒸汽的压力为0.3-0.4Mpa后，放气至蒸煮器内的压力为零或接近零，又以放至蒸煮器内压力为0-0.02Mpa为好。再次使蒸球内的压力达到0.3-0.4Mpa，在0.3-0.4Mpa的压力条件下，相当于温度140℃-150℃，进行加热，加热时间为40-80分钟，在0.3-0.4Mpa的压力下保温10-40分钟，然后进行抽、排液。
连续式蒸煮方式为向第一根蒸煮管内通入水蒸汽，使蒸汽的压力为0.4-0.45Mpa后，在此条件下进行加热，相当于温度140℃-150℃，加热时间为30分钟，在0.4-0.45Mpa的压力下保温20分钟，蒸煮器在前段加热，后段保温，然后进行抽、排液。
在一次蒸煮前，可先进行预处理，经过浸渍的禾草类纤维原料中综纤维素重量百分含量为60-70％，总木素重量百分含量为12-20％，聚戊糖重量百分含量为20-27％，均对绝干原料而言。
一种禾草类纤维制浆工艺的二次蒸煮方法，二次蒸煮后所得浆的成分为综纤维素重量百分含量为70-80％，总木素重量百分含量为0.5-2.0％，聚戊糖重量百分含量为21-26％，均对绝干原料而言。
在二次蒸煮前，可先进行一次蒸煮，蒸煮后纤维中综纤维素重量百分含量为60-75％，总木素重量百分含量为8-10％，聚戊糖重量百分含量为22-27％，均对绝干原料而言。
优选还包括预处理，经过浸渍的禾草类纤维原料中综纤维素重量百分含量为60-70％，总木素重量百分含量为12-20％，聚戊糖重量百分含量为22-27％，均对绝干原料而言。
一种禾草类纤维的制浆工艺的二次蒸煮方法，是将禾草类纤维与蒸煮液混合，采用蒸汽加热的方式，蒸气压力升为0.5-0.75MPa，温度在155-165℃，蒸煮时间40-80分钟，保温20-60分钟，从蒸煮器即可排出纸浆液。
其中采用间歇式蒸煮工艺可为将纤维与蒸煮液混合，采用蒸汽加热的方式，蒸气压力升为0.5-0.6MPa，再次小放气至蒸煮器内的压力降至0.3-0.4MPa后，再使蒸煮器的压力上升至0.6-0.7MPa，相当于温度在155-165℃，使蒸煮器内的温度上升，在06-0.7MPa的压力下，蒸煮时间40-80分钟，保温20-60分钟，从蒸煮器即可排出纸浆液。
连续式蒸煮方式为在第一根蒸煮器和第二根蒸煮器连接处，将纤维与蒸煮液混合，采用蒸汽加热的方式，蒸气压力升为0.7-0.75MPa，相当于温度在155-165℃，蒸煮保温50-60分钟，从第二根蒸煮器出浆口以冷喷放形式排出纸浆液。
一种禾草类纤维的制浆工艺，是将禾草类纤维先进行预处理，再经过一次蒸煮、二次蒸煮而成，经过浸渍的禾草类纤维原料中综纤维素重量百分含量为60-70％，总木素重量百分含量为12-20％，聚戊糖重量百分含量为20-27％，均对绝干原料而言，一次蒸煮后，纤维中综纤维素重量百分含量为60-75％，总木素重量百分含量为8-10.0％，聚戊糖重量百分含量为22-27％，均对绝干原料而言；二次蒸煮后所得浆的成分为综纤维素重量百分含量为70-80％，总木素重量百分含量为0.5-2.0％，聚戊糖重量百分含量为21-26％，均对绝干原料而言。
本发明的研究人员对禾草类纤维原料进行分析，发现针对禾草纤维的生物结构及化学组成的特性，在蒸煮之前，必须对其进行处理，将一些对成浆不利的成分预先进行处理，比如叶、穗、鞘、硅等杂质杂细胞。
本发明所述的禾草类纤维原料可采用现有常用的禾草类纤维原料，比如稻、麦草、芦苇、芦竹、荻苇、芒杆等。
对常用的禾草类纤维原料的化学组成进行分析，发现综纤维素重量百分含量为65-72％，总木素重量百分含量为18-20％，聚戊糖重量百分含量为22-28％，苯-醇抽出物重量百分含量为2-3％，灰份重量百分含量为7-11％，均对绝干原料而言。
在对原料进行浸渍前，可采用现有技术对原料进行初步处理，即采用常规干、湿法备料，以去除叶、穗、谷粒、髓等杂质，这样可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，比如切草机、筛选机、除尘机、湿法洗涤器、湿法洗涤搓草机、斜螺旋脱水机等。经过备料后的去除水份的禾草类纤维原料也可称为精料，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∶2.1-4.5，在常压下温度于85摄氏度以上保温和混合10分钟以上，其中在85-95度的条件保温和混合10-40分钟为好。这样使浸渍液与原料充分地进行接触，使原料的浸渍的均匀完全。
在浸渍液中碱的含量为25-35克/升，绝干原料量(T)与浸渍液总液重量的比为1∶2.1-4.5。
所说的浸渍液为含有一定碱浓的黑液，是碱与黑液的混合液，黑液的温度可控制在80-95℃之间，黑液中加入的碱可为烧碱(NaOH)，加入量控制在25-36克/升，优选为28-32克/升，黑液可直接采用制备草浆的蒸煮过程中产生的废液，这样在大液比的条件下(液比达到1∶2.1-4.5)重复循环使用制备草浆中产生的黑液，提高黑液的提取浓度，减少黑液的排放量，从而达到集中治理、减轻环境污染和节水的目的，同时也保证了液相蒸煮，锅内循环、置换和热洗涤的实现。
本阶段浸渍处理所用黑液浓度为11-14°Be′(20℃)时，黑液中SiO2含量小于2.1％，优选为12-14°Be′(20℃)时，黑液中SiO2含量小于1.86％，固形物浓度14-20％，优选为16-20％。
其中，PH值为11-14，优选11.8-13.3，残碱量为8-12克/升，优选为8-10克/升，COD为150000-180000mg/l，优选为160000-180000mg/l。
经过浸渍的禾草类纤维原料中综纤维素重量百分含量为60-70％，总木素重量百分含量为12-20％，聚戊糖重量百分含量为20-27％，均对绝干原料而言。
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杂细胞、半纤维素、木素为主的黑液分离排出。
浸渍后的纤维经过一次蒸煮，采用蒸汽加热的方式，向蒸煮器内通入水蒸汽，使蒸汽的压力为0.3-0.5Mpa后，加热时间为30-80分钟，温度为140℃-150℃，保温10-40分钟，然后进行抽、排液。一吨纸浆仅排出3立方米左右的黑液。
此时，经过一次蒸煮后的纤维中综纤维素重量百分含量为60-75％，总木素重量百分含量为8-10％，聚戊糖重量百分含量为22-27％，均对绝干原料而言。
经过处理的纤维按照本领域常规的蒸煮工艺即能生产出较高质量的纸浆，所得的纸浆中的半纤维素、聚戊糖含量低，而有用的纤维素却较高。
优选的蒸煮工艺为将经过预处理的纤维与蒸煮液混合，采用蒸汽加热的方式，蒸气压力升为0.5-0.6Mpa，再次小放气至蒸煮器内的压力降至0.3-0.4MPa后，再使蒸煮器的压力上升至0.6-0.7Mpa(相当于温度在155度左右)，使蒸煮器内的温度上升，在06～0.7Mpa的压力下，蒸煮时间40-80分钟，保温20--60分钟，从蒸煮器即可排出纸浆液。一吨浆生产的黑液的体积在7立方米左右。
所得纸浆液可用本领域所属技术人员所知的传统洗浆机进行逆流洗涤，排出黑液。此时的黑液浓度为12-14°Be′(20℃)时，黑液中SiO2含量小于1.86％。此黑液可作为浸渍液和蒸煮液。如果黑液硅含量高，易造成黑液粘度大，回收难度加大，影响纸浆质量，而采用本发明所述的制浆工艺所得的黑液中硅含量可减少50％，达到了除硅的目的，而且还可以重复循环使用，减少了对环境的污染，每吨浆排出的黑液可减少50％，可节省水50％。
所述的蒸煮液中含有碱16克/升以上，又以16-25克/升为佳，绝干原料量(T)与蒸煮液的总液量比为1∶3.5-5.0。
经分析，经过蒸煮后，所得纸浆的成分为综纤维素重量百分含量为70-80％，总木素重量百分含量为0.5-2.0％，聚戊糖重量百分含量为21-26％，均对绝干原料而言。
为了降低碱耗和提高纸浆率，在预处理及蒸煮时，均加入蒽醌及其衍生物中的一种，蒽醌及其衍生物的加入量为绝干原料量的0.6-0.8％。蒸煮助剂蒽醌及其衍生物具有提高脱木素和保护碳水化合物的作用。蒽醌的使用效果因原料和制浆方法不同而有所差别。
本发明的制浆工艺可采用现有的蒸煮设备来完成，比如间歇式蒸煮器、连续蒸煮器等本领域技术人员常用的蒸煮设备。间歇式蒸煮器包括蒸球、蒸煮锅；(连续蒸煮器立式、)横管式和斜管式。具体工艺本领域技术人员可根据所使用的蒸煮方式在本发明公开的范围内进行调整。
在本发明的制浆工艺中，由于黑液中硅含量可减少50％，可采用黑液作为浸渍液和蒸煮液，黑液可以重复循环使用，减少了对环境的污染，每吨浆排出的黑液可减少50％，可节省水50％。而且所形成的浆料颜色浅，白度高、硬度低、强度耐折高、易打浆、易漂白，与现有技术传统烧碱AQ工艺相比其纸浆的物理性质性能分别为烧碱AQ工艺，粗浆硬度K 15.0-18.0，粗浆得率47.5-50％，细浆硬度K 10-13，细浆白度(1SO)36-39％，打浆度28-32°SR，湿重2-2.6克，裂断长2-2.8Km，耐折度，8-15次，而本工艺粗浆硬度K 9-14，粗浆得率49.5-52.5％，细浆硬度K 7-12，细浆白度(1SO)39-48.7％，打浆度18-28°SR，湿重4.2-10.2克，裂断长2.7-4.0Km，耐折度50-150次(以上是14个蒸球的统计数据)。
其纸浆漂白性能分别为常规浆漂白，漂前硬度k 13.2，漂前浓度5.2％，漂白时间4小时，漂液浓度28g/l，漂率7.5％，终点白度(1SO)74.5％，终点残氯0.35％，打浆度28°SR，湿重1.8g，裂断长2.875km，耐折度10次，而后本工艺漂前硬度k 10.8，漂前浓度4.3％，漂白时间4小时，漂液浓度24.7g/l，漂率6.7％，终点白度(1SO)76.8％，终点残氯0.369/1，打浆度30°SR，湿重2.1克，裂断长3.675km，耐折度79次。
打浆后纸浆物理性能本工艺打浆度35°SR，湿重1.69g，裂断长3.65km，耐折度68次，撕裂度480Nm，白度(1SO)76.8％；而常规蒸煮打浆度31°SR，湿重1.7g，裂断长3.254Km，耐折度26次，撕裂度440Nm，白度(1SO)74.5％。
虽然已有一些研究人员提出用白液、黑液对草类纤维进行蒸煮，但只是提出了一些设想，而且没有提出用全黑液浸渍和蒸煮，而本发明研究人员认为，只要对草类纤维进行合理处理，去除其中的杂细胞，便可得到与木浆可媲美的高质量的浆。本发明研究人员首先对草类纤维进行预浸渍处理，然后再经两次蒸煮，在第一次蒸煮时，即驱除髓、麦芒、泥土及硅，并去除部分多戊糖和部分木素；在第二次蒸煮时，进一步脱木素，氧化溶出的多戊糖和木素，这样所得的浆滤水性好、易打浆、易漂白，而且黑液粘度低，浓度高，提取容易，可回收利用。
采用本发明的工艺路线，制备的草浆可以部分代替阔叶木浆，浆料颜色浅、白度高；硬度低、强度、耐折高；滤水性好、易打浆、易漂白，在同等均匀的条件下禾草类纤维原料进行脱木素，而且蒸煮液是在一定碱浓下不断循环加热，被脱出的木素随着蒸煮液的不断循环加热流动，不容易在纤维上缩合，因此原浆白度可提高5-8％。
在大液比的条件下重复使用黑液，减少黑液的排放量(每吨浆排7立方米黑液)，从而达到集中治理、减轻环境污染和节水的目的。本发明蒸煮工艺所得黑液的性质与传统工艺不同，黑液中硅含量可减少50％，当黑液提取的浓度提高，而粘度降低。
一般禾草类纤维原料制浆过程中所产生的黑液中硅含量为3-5％，二氧化硅与碱作用生成硅酸钠，在燃烧过程中易结垢，影响了碱回收过程的顺利进行。而本发明所得黑液中的硅含量仅为1-2％，降低了硅的含量(即达到了除硅的目的)，这也是粘度明显降低的原因之一，而且也使膨润容积系数(VIE)显著增大。
本发明所述的禾草类纤维的制浆工艺，纸浆质量高、能耗低、环境污染大的不足，减少了对环境的污染，每吨浆排出的黑液可减少50％，可节省水50％。而且所形成的浆料颜色浅，白度高、硬度低、强度耐折高、易打浆、易漂白。该工艺可应用于国内麦草制浆厂的改造，能提高纸浆强度，改善废液的品质，利于回收处理，减少废液排放和BOD、COD量。
具体实施例方式
下面实施例进一步描述本发明，但所述实施例仅用于说明本发明而不是限制本发明。
检测项目参照标准水分的测定GB/T 2677&#8226；2-1993；灰分含量的测定GB/T2677&#8226；3-1993；水抽出物含量的测定GB/T2677&#8226；4-1993；1％NaOH抽出物含量的测定GB/T2677&#8226；5-1993；苯-醇抽出物含量的测定GB/T2677&#8226；6-1994；综纤维素含量的测定GB/T 2677&#8226；10-1995；酸不溶木素含量的测定GB/T2677&#8226；8-1994；酸溶木素含量的测定GB/T 10337-1989(紫外光谱法)；聚戊糖含量的测定GB/T 2677&#8226；9-1994(二溴化法)。
原料试样的制备将风干麦草原料试样用粉碎机(Willey磨)粉碎，所得粉末经样品筛筛选，取40～60目之间的部分，平衡水分后供分析用。
纸浆试样的制备将湿纸浆试样分散后，用覆盖有洁净白布的铜网在手抄纸器上抄成薄浆片，风干后撕成5mm×5mm小块，平衡水分后备用。
实施例1在本实施例中对碱法制浆所用浸渍处理工艺，以25立方米的蒸球作为蒸煮容器，经分析，绝干麦秸中综纤维素重量百分含量为69.96％，聚戊糖重量百分含量为25.41％，灰分7.35％，苯—醇抽出物2.35％，总木素19.85％，将经过初步处理的麦秸长2-3厘米，4.8吨绝干麦秸置于蒸煮容器中加入加热的浸渍液，浸渍液由液碱和黑液组成。加碱的浓度为14％绝干草重量的百分数的NaOH(氢氧化钠)溶液，浸渍液中氢氧化钠的含量为28克/升，绝干麦秸量(T)与浸渍液总液量的重量比为1∶2.8，向蒸煮容器中加入浸渍液麦秸后，在常压下旋转浸渍0.25小时，使浸渍液与原料充分地接触，使原料浸渍均匀。在蒸球静止条件下浸渍1小时后，在90摄氏度下旋转保温和混合均匀15分钟。配制浸渍液所用的黑液，残碱10.2克/升，12.22oBe′(20℃)，固形物浓度177.9克/升，COD 152567mg/升，有机物106.17克/升，有机物/无机物1.48，二氧化硅4.86克/升，总碱(以氧化钠计)48.26克/升，惰性氧化物0.2％。经过浸渍的麦草纤维原料中综纤维素重量百分含量为66.65％，总木素重量百分含量为13.21％，聚戊糖重量百分含量为23.5％，均对绝干原料而言。
浸渍预处理后，向蒸球内补加碱和黑液形成第一次蒸煮液，在第一次蒸煮液中含有氢氧化钠30克/升，绝干麦秸原料量(T)与第一次蒸煮液的总液量的重量比为1∶4.8，在蒸球以4.5转/分的旋转下，向蒸球中，通入蒸汽使其压力为0.35MPa，小放气至蒸球内的压力接近于0，在蒸球旋转下又使蒸球内的蒸气压力升至0.35MPa，在0.35MPa的压力下进行第一次蒸煮，蒸煮时间为60分钟后，在0.35MPa的压力下保温25分钟后，从蒸球喷放口进行抽排液，抽、排出黑液。一次蒸煮后的纤维中综纤维素重量百分含量为67.61％，总木素重量百分含量为9.1％，聚戊糖重量百分含量为23.91％，均对绝干原料而言。此时，黑液PHl2.6，残碱7.8克/升，16.12°Be′(20℃)，固形物浓度250.9克/升，COD 247128毫克，无机物(硫酸盐灰分，以氢氧化钠计)92.96克/升，有机物157.89克/升，有机物/无机物1.7，二氧化硅7.21克/升，总碱(以氧化钠计)60.28克/升，惰性氧化物6.2％。
经过一次蒸煮处理后的草浆纤维继续补充碱和黑液，其中含有氢氧化钠26克/升，绝干麦秸量(T)与蒸煮液的总量的重量比为1∶4.6，向蒸球内通入蒸气，使蒸球内压力达到0.55MPa，小放气至蒸球内的压力降至0.35MPa，再使蒸球内压力升到0.65MPa，在0.65MPa的压力蒸球以4.5转/分的旋转下进行第二次蒸煮，蒸煮时间40分钟，静止保温60分钟，从蒸球的喷放口进行热喷放，用平水带式洗浆机进行逆流洗涤生成黑液。经分析，经过蒸煮后，所得纸浆的成分为综纤维素重量百分含量为72.58％，总木素重量百分含量为1.23％，聚戊糖重量百分含量21.73％，均对绝干原料而言。所生成的黑液PH 13.6，残碱10.6克/升，12.5°Be′(20℃)，固形物浓度179.92克/升，COD 153790毫克/升，有机物112克/升，有机物/无机物1.51，二氧化硅4.90克/升，总碱(以氧化钠Na2O)50.15克/升，惰性氧化物0.21％。
实施例2同实施例1，不同的是，稻草纤维原料的成分为综纤维素重量百分含量为67.6％，聚戊糖重量百分含量为26.8％，灰分10.21％，苯—醇抽出物2.32％，总木素18.96％。
浸渍的麦草纤维原料中综纤维素重量百分含量为66％，总木素重量百分含量为16.03％，聚戊糖重量百分含量为20％，均对绝干原料而言。
一次蒸煮后的纤维中综纤维素重量百分含量为69.52％，总木素重量百分含量为9.74％，聚戊糖重量百分含量为19.75％，均对绝干原料而言。
二次蒸煮所得纸浆的成分为综纤维素重量百分含量为75.73％，总木素重量百分含量为1.46％，聚戊糖重量百分含量为22.45％，均对绝干原料而言。
实施例3同实施例1，不同的是，稻草纤维原料的成分为综纤维素重量百分含量为67.6％，聚戊糖重量百分含量为27.6％，灰分9.58％，苯—醇抽出物3.87％，总木素23.1％。
浸渍的麦草纤维原料中综纤维素重量百分含量为63％，总木素重量百分含量为14％，聚戊糖重量百分含量为20％，均对绝干原料而言。
一次蒸煮后的纤维中综纤维素重量百分含量为70.02％，总木素重量百分含量为8.8％，聚戊糖重量百分含量为25％，均对绝干原料而言。
二次蒸煮所得纸浆的成分为综纤维素重量百分含量为76.58％，总木素重量百分含量为1.5％，聚戊糖重量百分含量为22％，均对绝干原料而言。
实施例4本实施例采用横管式连续蒸煮器进行连续蒸煮工艺，经分析，绝干麦秸中综纤维素重量百分含量为68.9％，聚戊糖重量百分含量为23.5％，灰分7.35％，苯—醇抽出物3.12％，总木素19.85％，将经过初步处理的麦秸长约3厘米，4.8吨绝干麦秸置于第一根蒸煮管内中加入加热的浸渍液，浸渍液由液碱和黑液组成。加碱的浓度为16％绝干草重量的百分数的NaOH(氢氧化钠)溶液，浸渍液中氢氧化钠的含量为32克/升，绝干麦秸量(T)与浸渍液总液量的重量比为1∶4.5，在0.1MPa压力下温度于105摄氏度混合20分钟，使浸渍液与原料充分地接触，使原料浸渍均匀。配制浸渍液所用的黑液，残碱9.8克/升，13.1°Be′(20℃)，固形物浓度177.9克/升，COD 16253mg/升。经过浸渍的麦草纤维原料中综纤维素重量百分含量为67.86％，总木素重量百分含量为12.11％，聚戊糖重量百分含量为25.8％，均对绝干原料而言。
浸渍预处理后，采用蒸汽加热的方式，向第一根蒸煮管内通入水蒸汽，使蒸汽的压力为0.4Mpa后，温度145度进行加热，加热时间为30分钟，保温20分钟，蒸煮器在前段加热，后段保温，然后进行抽、排液。一次蒸煮后的纤维中综纤维素重量百分含量为72.52％，总木素重量百分含量为8.8％，聚戊糖重量百分含量为26％，均对绝干原料而言。
经过一次蒸煮处理后的草浆纤维进行二次蒸煮，在第一根蒸煮管和第二根蒸煮管连接处，将纤维与蒸煮液混合，采用蒸汽加热的方式，蒸气压力升为0.75Mpa，温度在165度，蒸煮保温60分钟，从第二根蒸煮管出浆口以冷喷放形式排出纸浆液。
二次蒸煮所得纸浆的成分为综纤维素重量百分含量为78.58％，总木素重量百分含量为1.2％，聚戊糖重量百分含量为26％，均对绝干原料而言。
权利要求
1.一种禾草类纤维制浆工艺的预处理方法，其特征在于，将禾草类纤维原料经浸渍液浸渍，经过浸渍的禾草类纤维原料中综纤维素重量百分含量为60-70％，总木素重量百分含量为12-20％，聚戊糖重量百分含量为20-27％，各含量均相对绝干原料而言。
2.根据权利要求1所述的一种禾草类纤维制浆工艺的预处理方法，其特征在于，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∶2.1-4.5，在常压下温度于85-120摄氏度保温和混合10-100分钟，其中在85-95摄氏度的条件保温和混合10-40分钟为好；进一步的，该预处理方法特征在于，所述的浸渍液中碱的含量为25-35克/升，绝干原料量与浸渍液总液重量的比为1∶2.1-4.5；浸渍处理所用黑液浓度为11-14°Be’(20℃)时，黑液中SiO2含量小于2.1％，优选为12-14°Be’(20℃)时，黑液中SiO2含量小于1.86％，固形物浓度14-20％，优选为16-20％。
3.一种禾草类纤维制浆工艺的一次蒸煮方法，其特征在于，将禾草类纤维原料蒸煮后，纤维中综纤维素重量百分含量为60-75％，总木素重量百分含量为7-11％，聚戊糖重量百分含量为22-27％，优选为，综纤维素重量百分含量为65-75％，总木素重量百分含量为8-10％，聚戊糖重量百分含量为22-24％；均相对绝干原料而言。
4.根据权利要求3所述的一种禾草类纤维的制浆工艺的一次蒸煮方法，其特征在于，采用蒸汽加热的方式，向蒸煮器内通入水蒸汽，使蒸汽的压力为0.3-0.5Mpa后，中间小放气一次，加热时间为30-80分钟，温度为140-150℃，保温10-40分钟，然后进行抽、排液；进一步的，该一次蒸煮方法特征在于，在一次蒸煮前，先进行预处理，经过浸渍的禾草类纤维原料中综纤维素重量百分含量为60-70％，总木素重量百分含量为12-20％，聚戊糖重量百分含量为20-27％，均相对绝干原料而言。
5.一种禾草类纤维制浆工艺的二次蒸煮方法，其特征在于，二次蒸煮后所得浆的成分为综纤维素重量百分含量为70-80％，总木素重量百分含量为0.5-2.0％，聚戊糖重量百分含量为21-26％，均相对绝干原料而言。
6.根据权利要求5所述的一种禾草类纤维的制浆工艺的二次蒸煮方法，其特征在于，在二次蒸煮前，先进行一次蒸煮，蒸煮后纤维中综纤维素重量百分含量为60-75％，总木素重量百分含量为8-10％，聚戊糖重量百分含量为22-27％，均相对绝干原料而言；进一步的，该二次蒸煮方法特征在于，还包括预处理，经过浸渍的禾草类纤维原料中综纤维素重量百分含量为60-70％，总木素重量百分含量为12-20％，聚戊糖重量百分含量为20-27％，均对绝干原料而言；更进一步的，该二次蒸煮方法特征在于，将禾草类纤维与蒸煮液混合，采用蒸汽加热的方式，蒸气压力升为0.5-0.75Mpa，温度在155-165℃，蒸煮时间40-80分钟，保温20-60分钟，从蒸煮器即可排出纸浆液。
7.一种禾草类纤维的制浆工艺，其特征在于，将禾草类纤维先进行预处理，再经过一次蒸煮、二次蒸煮而成，经过浸渍的禾草类纤维原料中综纤维素重量百分含量为60-70％，总木素重量百分含量为12-20％，聚戊糖重量百分含量为20-27％，均对绝干原料而言；一次蒸煮后，纤维中综纤维素重量百分含量为60-75％，总木素重量百分含量为8-10％，聚戊糖重量百分含量为22-27％，均对绝干原料而言；二次蒸煮后所得浆的成分为综纤维素重量百分含量为70-80％，总木素重量百分含量为0.5-2.0％，聚戊糖重量百分含量为21-26％，均对绝干原料而言。
8.根据权利要求7所述的制浆工艺，其特征在于，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∶2.1-4.5，在常压下温度于85-120摄氏度保温和混合10-100分钟，其中在85-95摄氏度的条件保温和混合10-40分钟为好；进一步的，该预处理方法特征在于，所述的浸渍液中碱的含量为25-35克/升，绝干原料量与浸渍液总液重量的比为1∶2.1-4.5；浸渍处理所用黑液浓度为11-14°Be’(20℃)时，黑液中SiO2含量小于2.1％，优选为12-14°Be’(20℃)时，黑液中SiO2含量小于1.86％，固形物浓度14-20％，优选为16-20％；所述的一次蒸煮方法采用蒸汽加热的方式，向蒸煮器内通入水蒸汽，使蒸汽的压力为0.3-0.5Mpa后，中间小放气一次，加热时间为30-80分钟，温度为140-150℃，保温10-40分钟，然后进行抽、排液；进一步的，该一次蒸煮方法特征在于，在一次蒸煮前，先进行预处理，经过浸渍的禾草类纤维原料中综纤维素重量百分含量为60-70％，总木素重量百分含量为12-20％，聚戊糖重量百分含量为20-27％，均相对绝干原料而言；所述的二次蒸煮方法为，在二次蒸煮前，先进行一次蒸煮，蒸煮后纤维中综纤维素重量百分含量为60-75％，总木素重量百分含量为8-10％，聚戊糖重量百分含量为22-27％，均相对绝干原料而言；进一步的，该二次蒸煮方法特征在于，还包括预处理，经过浸渍的禾草类纤维原料中综纤维素重量百分含量为60-70％，总木素重量百分含量为12-20％，聚戊糖重量百分含量为20-27％，均对绝干原料而言；更进一步的，该二次蒸煮方法特征在于，将禾草类纤维与蒸煮液混合，采用蒸汽加热的方式，蒸气压力升为0.5-0.75Mpa，温度在155-165℃，蒸煮时间40-80分钟，保温20-60分钟，从蒸煮器即可排出纸浆液。
9.一种禾草类纤维制浆工艺中的黑液除硅方法，其特征在于，将禾草类纤维原料进行预处理，再经过一次蒸煮、二次蒸煮，二次蒸煮后所得黑液浓度为12-14°Be’(20℃)时，黑液中SiO2含量小于1.86％。
10.根据权利要求9所述的黑液除硅方法，其特征在于，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∶2.1-4.5，在常压下温度于85-120摄氏度保温和混合10-100分钟，其中在85-95摄氏度的条件保温和混合10-40分钟为好；进一步的，该预处理方法特征在于，所述的浸渍液中碱的含量为25-35克/升，绝干原料量与浸渍液总液重量的比为1∶2.1-4.5；浸渍处理所用黑液浓度为11-14°Be’(20℃)时，黑液中SiO2含量小于2.1％，优选为12-14°Be’(20℃)时，黑液中SiO2含量小于1.86％，固形物浓度14-20％，优选为16-20％；所述的一次蒸煮方法采用蒸汽加热的方式，向蒸煮器内通入水蒸汽，使蒸汽的压力为0.3-0.5Mpa后，中间小放气一次，加热时间为30-80分钟，温度为140-150℃，保温10-40分钟，然后进行抽、排液；进一步的，该一次蒸煮方法特征在于，在一次蒸煮前，先进行预处理，经过浸渍的禾草类纤维原料中综纤维素重量百分含量为60-70％，总木素重量百分含量为12-20％，聚戊糖重量百分含量为20-27％，均相对绝干原料而言；所述的二次蒸煮方法为，在二次蒸煮前，先进行一次蒸煮，蒸煮后纤维中综纤维素重量百分含量为60-75％，总木素重量百分含量为8-10％，聚戊糖重量百分含量为22-27％，均相对绝干原料而言；进一步的，该二次蒸煮方法特征在于，还包括预处理，经过浸渍的禾草类纤维原料中综纤维素重量百分含量为60-70％，总木素重量百分含量为12-20％，聚戊糖重量百分含量为20-27％，均对绝干原料而言；更进一步的，该二次蒸煮方法特征在于，将禾草类纤维与蒸煮液混合，采用蒸汽加热的方式，蒸气压力升为0.5-0.75Mpa，温度在155-165℃，蒸煮时间40-80分钟，保温20-60分钟，从蒸煮器即可排出纸浆液。
全文摘要
本发明公开了一种禾草类纤维的制浆工艺，采用经过预处理、一次蒸煮、二次蒸煮而成，该工艺能克服已有非木纤维纸浆质量低、能耗高、环境污染大的不足，减少了对环境的污染，每吨浆排出的黑液可减少50％，黑液中硅含量可减少50％，可节省水50％，而且所形成的浆料颜色浅，白度高、硬度低、强度耐折高、易打浆、易漂白。
文档编号D21C1/00GK1760445SQ200510090868
公开日2006年4月19日 申请日期2005年8月18日 优先权日2004年8月25日
发明者陈松涛, 李洪法, 宋明信, 杨吉慧, 孙利军, 路敦所 申请人:山东泉林纸业有限责任公司