专利名称：用玉米秆皮制取化学浆的方法
技术领域：
本发明涉及的是造纸领域中的制浆技术，特别是利用玉米秸作原料的制浆技术。
背景技术：
在上个世纪50年代，我国就采用玉米秸秆制浆，但当时的制浆方法都采用玉米全秆制浆，由于叶和髓的比例很大，成浆杂细胞含量高，只适于生产低档的纸板用浆。申请号00812212的中国专利(美国北卡罗来纳州立大学)仍然采用全秆制浆。这种全秆制浆技术存在两大弊病一是化学药品的消耗量高，这是因为玉米全秆中只有35％的秆皮集中了造纸用纤维的大部分，剩下的有40％的叶和叶鞘、15％的秆髓，都主要由杂细胞组成，但在蒸煮中同样消耗化学药品，使药品的有效利用率大大下降(两倍多)。二是浆中含有大量杂细胞，不除去会严重影响浆的质量，要除去则使生产工艺复杂化，尤其排放物质增多，污染治理困难。另外其制浆废液中硅含量高，不利于碱回收。
当前，在玉米(或高粱)秸秆综合利用方面，比较好的途径是将秸秆分离成叶、秆皮和秆髓，然后分别加以利用，比如将叶子作饲料或还田，用秆皮制浆，用秆髓制取包装缓冲材料等。
最近已有几份用玉米秆皮制浆的专利。申请号为200410050681的中国专利(沈阳天然纤维研究所)，其关键技术是用钾盐基蒸煮，以利于蒸煮废液用于生产钾肥，解决废液污染问题；CN 99113340.4(黑龙江省鱼京淑)和CN 00819684.2(韩国CP&P株式会社)都对制浆技术有了改进，但其发明有很大不足，比如要用“完全阴干的玉米秆为原料”，这给玉米秆的收购和储存带来了极大的困难，尤其是制浆的蒸煮剂配方不合理，比如在苏打法制浆中只利用NaOH溶液而不采用助剂，在碱性和中性亚硫酸盐蒸煮液中没有注意亚硫酸化度的影响，因此蒸煮时间长(1.5～4小时)，效率低；沈阳神农绿色垃圾处理有限公司的专利(申请号200310124000.4)采用苛性钠加蒽醌法蒸煮，氧强化过氧化氢漂白来制取漂白玉米秆皮浆，但仍克服不了蒸煮时间长的缺点，在蒸煮温度高达155℃以上的条件下，蒸煮时间尚需1.5～3小时。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一条以玉米秆皮为原料，合理地利用蒸煮助剂和药品的配比，提高蒸煮剂的反应活性和选择性，有效地缩短蒸煮时间，制取高质量纸浆的工艺方法。
本发明的玉米秆皮制浆的工艺流程如附图所示。技术方案是(1)将自然风干的玉米秸秆用机械分离装置分离成叶、秆皮和秆髓，将秆皮切成25～30mm的料片，用于制浆。
制浆是将料片加入蒸煮锅内，同时加入亚硫酸盐、碱(烧碱或纯碱)的溶液和蒽醌进行蒸煮。其中可以采用碱性亚硫酸盐-蒽醌(AS-AQ)法(即Na2SO3和NaOH、蒽醌法)蒸煮或中性亚硫酸盐-蒽醌(NS-AQ)法(即Na2SO3和Na2CO3、蒽醌法)蒸煮制浆。总用药量为7～20％(Na2O计)，亚硫酸化度[Na2SO3/(Na2SO3+碱)，Na2O计]0.2～1.0，蒽醌用量0.03～0.10％，液比4～6∶1。蒸煮温度120～180℃，最高温度的保温时间0～85min。蒸煮毕放锅，物料进入喷放仓，按序进入筛选、洗浆工序而制得造纸浆料，即玉米秆皮AS-AQ浆、玉米秆皮NS-AQ浆。废液则进入蒸发器蒸发浓缩。将蒸煮废液浓缩至20～70％的浓度，在其他行业用作胶粘剂、分散剂、水泥减水剂等。例如在制造玉米秆髓包装缓冲材料时用作胶粘剂，效果很好。
经研究上述工艺中如下工艺条件更为优越AS-AQ法蒸煮制浆，用碱药量为12～14％，蒽醌用量为0.05～0.10％，亚硫酸化度[Na2SO3/(Na2SO3+NaOH)]为0.40～0.60，蒸煮温度为140～150℃，保温时间为75～85min。NS-AQ法蒸煮制浆，更适宜的用碱药量为12～14％，更适宜的蒽醌用量为0.05～0.10％，更适宜的亚硫酸化度[Na2SO3/(Na2SO3+Na2CO3)]为0.55～0.65，更适宜的蒸煮温度为165～175℃，更适宜的保温时间为75～85min。
与现有同类技术相比，本发明突出的优点是1玉米秆皮为原料，通过合理的使用蒸煮助剂及药品的合理配比，使蒸煮时间缩短，得率增高，制得的浆在未经打浆的未漂浆物理强度就超过了GB13506-92规定的1级Bk浆的标准(45°SR，抗张指数＞40Nm/g，耐破指数＞2.0kPam2/g，撕裂指数＞3.5mNm2/g)，生产的纸浆质量高过阔叶木浆。证明其工艺路线是先进的和产品质量是优越的。2对于解决我国造纸原料短缺和节省森林资源，有着显著的经济和社会效益我国年产玉米秸秆约2.2亿吨，如果利用率能达到50％，可有1.1亿吨用于造纸。一般秆皮含量为全秆的35％，纸浆得率为50％，可产纸浆1925万吨/年，相当于1.2亿立方米杨木的产浆量。3对蒸煮废液综合利用，消除了制浆废液的污染。
以下以实例对本发明进一步说明。
附图为用玉米秆皮制浆流程图，蒸煮废液浓缩至20～70％的浓度，用作胶粘剂、分散剂、水泥减水剂等综合利用。
具体实施例方式
例一AS-AQ法制浆。将大连地区产的风干玉米秸秆，去除叶和叶鞘，并除髓，得到的秆皮切成30～40mm的料片，装入蒸煮锅内，同时加入Na2SO3和NaOH，总用药量13％(以Na2O计)，亚硫酸化度0.55，蒽醌用量0.1％，液比4∶1。蒸煮锅封装好后，空运转10min，然后升温至110℃小放汽至零压(表压)，继续升温至最高温度145℃，在最高温度下保温时间80min。然后放锅，利用该条件蒸煮，可制得得率为52.85％，卡伯值10.8，漂率2.4％，粘度1264ml/g，未漂浆白度39.6％ISO的玉米秆皮AS-AQ浆。由上述数据可见，本发明的方法用药量较低，蒸煮温度也较低，但蒸煮的速度比上述玉米秆皮制浆的现有技术都快得多。
例二AS-AQ法制浆。将大连地区产的风干玉米秸秆，去除叶和叶鞘，并除髓，得到的秆皮切成30～40mm的料片，装入蒸煮锅内，同时加入Na2SO3和NaOH，总用药量14％(以Na2O计)，亚硫酸化度0.40，蒽醌用量0.1％，液比5∶1。蒸煮锅封装好后，空运转10min，然后升温至110℃小放汽至零压(表压)，继续升温至最高温度150℃，在最高温度下保温时间60min。然后放锅，利用该条件蒸煮，可制得得率为48.5％，卡伯值5.5，的玉米秆皮AS-AQ浆。
例三NS-AQ法制浆。将大连地区产的风干玉米秸秆，去除叶和叶鞘，并除髓，得到的秆皮切成30～40mm的料片，装入蒸煮锅内，同时加入Na2SO3和Na2CO3，总用药量13％(以Na2O计)，亚硫酸化度0.60，蒽醌用量0.1％，液比4∶1。蒸煮锅封装好后，空运转10min，然后升温至110℃小放汽至零压(表压)，继续升温至最高温度170℃，在最高温度下保温时间85min。然后放锅，利用该条件蒸煮，可制得得率为53.12％，卡伯值9.1，漂率1.8％，粘度1268ml/g，未漂浆白度42.7％ISO的玉米秆皮NS-AQ浆。
权利要求
1.用玉米秆皮制取化学浆的方法，使用玉米秆皮、亚硫酸盐、碱和蒽醌进行蒸煮，其特征在于工艺步骤为(1)将自然风干的玉米秸秆用机械分离装置分离成叶、秆皮和秆髓，将秆皮切成25～30mm的料片；(2)将料片加入蒸煮锅内，同时加入亚硫酸盐、碱溶液和蒽醌进行蒸煮，蒸煮温度120～180℃，保温时间0～85min；总用药量为7～20％，亚硫酸化度0.2～1.0，蒽醌用量0.03～0.10％，液比4～6∶1；蒸煮毕放锅，物料进入喷放仓，按序进入筛选、洗浆工序，废液则进入蒸发器蒸发浓缩；所述碱为烧碱或纯碱；所述总用药量为以Na2O计；所述亚硫酸化度为Na2SO3/(Na2SO3+碱)的用量比(Na2O)。
2.根据权利要求1所述用玉米秆皮制取化学浆的方法，其特征在于所述蒸煮是蒸煮锅封装好后，升温至110℃小放汽至零表压，继续升温至最高温度进行保温。
3.根据权利要求1或2所述用玉米秆皮制取化学浆的方法，其特征在于所述蒸煮为AS-AQ法制浆，用Na2SO3和NaOH量为12～14％，蒽醌用量为0.05～0.10％，亚硫酸化度为0.40～0.60，蒸煮温度为140～150℃，保温时间为75～85min；所述亚硫酸化度为Na2SO3/(Na2SO3+NaOH)的用量比。
4.根据权利要求1或2所述用玉米秆皮制取化学浆的方法，其特征在于所述蒸煮为NS-AQ法制浆，用Na2SO3和Na2CO3量为12～14％，蒽醌用量为0.05～0.10％，亚硫酸化度为0.55～0.65，蒸煮温度为165～175℃，保温时间为75～85min；所述亚硫酸化度为Na2SO3/(Na2SO3+Na2CO3)的用量比。
5.根据权利要求1所述用玉米秆皮制取化学浆的方法，其特征在于所述废液进入蒸发器蒸发浓缩至20～70％的浓度，用于其他行业用作胶粘剂、分散剂、水泥减水剂。
全文摘要
用玉米秆皮制取化学浆的方法，取自然风干的玉米秸秆分离而得秆皮切成25～30mm的料片；将料片加入蒸煮锅内，同时加入亚硫酸盐、碱溶液(烧碱或纯碱)和蒽醌进行蒸煮，蒸煮温度120～180℃，保温时间0～85min；总用药量为7～20％(Na
文档编号D21C3/20GK1811056SQ200610045699
公开日2006年8月2日 申请日期2006年1月18日 优先权日2006年1月18日
发明者张运展, 吕艳娜 申请人:大连轻工业学院