一种以禾草类植物为原料制备漂白化学浆的方法

专利名称：一种以禾草类植物为原料制备漂白化学浆的方法
技术领域：
本发明涉及一种纸浆及其制备方法，更具体地说，本发明是一种以未草类植物 为原料制备漂白化学浆的方法。
背景技术：
用植物纤维生产纸浆的方法有化学法、机械法、化学机械法。在化学法中又 分石灰法、烧碱法、蒽醌-烧碱法、硫酸盐法。
纸张的主要成分是纤维素和半纤维素，作为造纸原料的植物纤维有木材纤维和 非木材纤维两种，它们的主要成分是纤维素、半纤维素和木素。制浆就是一个尽量 出去木素，保留纤维素和半纤维素的过程，木材纤维是优质的造纸原料，在造纸工 业中占有很大的优势。随着工业的迅速发展，木材供需发生矛盾，森林资源的日益 缺乏与造纸工业及其它工业发展的需求之间的矛盾日益显著，因此，寻求非木材纤 维造纸原料资源是一个现实又急待解决的问题。
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，禾草类纤维制浆具有以下特点l.重备 料，除硅，除杂细胞，提高纸浆质量，滤水性，减少黑液的回收；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.未 草类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。
稻麦草是造纸的廉价非木材纤维原料。由于纤维长度比大，纤维间接触较多， 有利于相互交织结合，可以增加纸张的匀度平滑度和透明度。我国有十分丰富和廉 价的稻草资源，未能充分合理利用。据统计，我国年产稻草1.78亿吨，麦草0.87亿 吨，但现在造纸每年耗用稻麦草量不足500万吨，漂白稻草浆可以抄成一般文化纸， 与木桨搭配使用可抄较高质量的印刷、书写纸张。 有不少技术人员致力于这方面的研究，比如黑龙江造纸2003年第4期发表了题为"稻草亚铵法优化蒸煮工艺条件"的文章， 该文章公开了稻草亚铵法蒸煮的优化条件，但是该蒸煮的方法中蒸煮时间长，亚硫 酸铵的用量较大，使得消耗的能源比较大，成本也比较大，所制备的纸浆的质量不
咼o
黑龙江造纸2003年第4期发表了题为"麦草亚铵法制浆造纸的特点和应用"的 文章，该文章公开了针对麦草这种特殊的植物纤维原料亚铵法制纸浆的方法，该方 法的硬度低，保温的时间长，保温的温度较高，且黑液中残余亚硫酸铵的浓度比较 高，同样存在消耗能源比较大，纸浆的质量不高的问题。
林产化学与工业1981年第4期发表了题为"马尾松亚铵法制浆"的文章，该文 章公开的是以马尾松为原料亚硫酸铵法蒸煮法所制备的浆，该方法中亚铵的用量为 20-25%,蒸煮的温度达到了 163-165°C，保温时间5_6小时。该方法是以树木为原料， 在森林资源缺乏的今天，以树木为原料造纸的问题越来越突出。
化工时刊2002年第2期发表了题为"稻草低压低温制浆研究"的文章，该文章 以稻草为原料，经过预浸渍、蒸煮、洗筛、漂白的步骤得到了漂白浆，该方法的保 温时间长达3.5个小时，需要消耗大量能源。
禾草类植物纤维纤维原料属于非木材纤维原料，包括稻草、麦草、芦苇、甘蔗 渣、高粱秆、玉米秆、棉秆等。我国的森林资源缺乏，用于造纸的主要原料是草类 原料。 一般而言，作为造纸原料，木材原料优于草类原料，木材原料中针叶木又优 于阔叶木。在我国森林资源日益缺乏的严重形势下，如何利用草类原料制备高质量 的纸浆是现在急需解决的问题。

发明内容
本发明的另一目的在于提供一种以禾草类植物为原料的漂白化学浆的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为
一种以禾草类植物为原料制备漂白化学浆的方法，所述的方法包括以下步骤
(1) 将禾草类植物原料进行蒸煮得到硬度为高锰酸钾值16-28的高硬度浆；
(2) 将所述高硬度浆进行挤桨，洗涤，然后进行疏解处理；
(3) 将经过疏解处理的浆料进行两段氧脱木素处理和漂白处理，得到所述的漂 白化学浆。本发明所述的未草类植物原料为稻草、麦草、棉杆、甘蔗渣、或卢苇中的一种 或几种的组合。
本发明所述的两段氧脱木素处理为
(1) 将经过疏解处理的浆料送入氧脱木素反应塔，先在入口温度为85-95°C， 压力为0.8-1.0MPa，出口温度为98-100°C，压力为0,5-0.7MPa的条件下进行一段氧 脱木素处理40-60分钟；
(2) 将经过一段氧脱木素处理后的浆料在入口温度为98-100'C，压力为 0.5-0.7MPa，出口温度为103-108°C，压力为0.2-0.4MPa的条件下进行二段氧脱木素 处理20-40分钟。
本发明中在进行氧脱木素处理时，在疏解后的浆料中加入碱溶液，其中用碱量 为以氢氧化钠计对绝干浆量的2-4%，氧气的加入量为每吨浆20-40kg。 本发明所述的蒸煮为亚硫酸铵法蒸煮、蒽醌-烧碱法蒸煮或硫酸盐法蒸煮中的一种； 所述的亚硫酸铵法蒸煮为
(1) 在禾草类植物原料中加入蒸煮药剂，其中亚硫酸铵的用量为对绝干原料量 9-13%，液比为1: 2-4;
(2) 通入蒸汽进行加热，加热升温至温度为100-12CTC时保温20-40分钟，进行小 放汽，继续加热升温至165-173°C，保温60-90分钟。 所述的蒽醌-烧碱法蒸煮为 .
(1) 在禾草类植物原料中加入蒸煮药剂，其中用碱量为以氢氧化钠计对绝干原料量 9-12%，液比为l: 2-4,蒽醌加入量为绝干原料量的0.5-0.8%;
(2) 通入蒸汽进行加热，加热升温至温度为100-120'C时保温20-40分钟，进行小 放汽，继续加热升温至165-173°C，保温60-90分钟。 所述的硫酸盐法蒸煮为
(1) 在未草类植物原料中加入蒸煮药剂，其中用碱量为以氢氧化钠计对绝干原料量 8-11%，液比为l: 2-4，硫化度为5-8%;
(2) 通入蒸汽进行加热，加热升温至温度为110-140'C时保温20-40分钟，进行小放 汽，继续加热升温至165-173°C，保温60-90分钟。
本发明中所述的挤浆为将所述高硬度桨调节浓度至8-15%后从挤浆机的入口 进入，在挤压力的作用下进行挤浆，挤出黑液之后，浓度为20-35%的浆从挤浆机的 出口排出。
本发明所述的挤浆机为现有技术中提取黑液用的变径单螺旋挤浆机或者双辊挤 浆机。本发明所述的洗浆为利用常温的清水或者浓度为3-6.2。Be'并且pH8-8.3的黑液
为洗涤液在三段真空洗浆机中进行洗涤。
本发明所述的疏解为将洗浆后的浆料利用疏解机进行疏解，使纤维结构变得疏松。
本发明所述的疏解机为高频疏解机、揉搓机、盘式粉碎机、打浆设备中的盘磨 疏解机或纤维分离机中的一种。
本发明所述的漂白处理包括氯化、碱处理、补充漂白。
本发明所述的氯化为在用氯量为绝干浆的2.5-3%，浆的浓度为3-3.5%，温度 为50-55'C的条件下处理45-60分钟；所述的碱处理为在用碱量为以氢氧化钠计对 绝干浆量2-4%，浆的浓度为10-12%,温度为50-55'C的条件下处理100-150分钟； 所述的补充漂白为在次氯酸钠的加入量为绝干浆量的2-4%，温度为30-35'C的条 件下处理100-150分钟。
本发明中所述的漂白化学浆是指白度为68-82%ISO，木素脱除率为84-98%的化 学浆。
本发明所述的漂白化学浆，以禾草类植物为原料制备，其裂断长达到5200米以 上，耐折度达到30次以上，打浆度为25-36° SR，是一种高质量的化学浆，可作为 制备生产高质量文化用纸的浆料。而且，本发明中所用的原料为禾草类植物，包括 稻草、麦草、棉杆、甘蔗渣、芦苇等，这些原料十分丰富，而且价格低。本发明中
所述的漂白化学浆可以抄成一般文化纸，由于它本身的性能优良，因此在制备更高 质量的纸张时，与现有技术相比，可与更少的木浆搭配使用，因此在森林资源日益 缺乏的今天，大大缓解了高质量纸张需求与木材资源缺乏之间的矛盾，同时也降低 了企业的生产成本，为企业带来良好的经济效益。
在本发明的方法中，首先可以采用现有技术对原料进行备料，即采用常规的干、 湿法备料，以除去叶、穗、谷粒、髓等杂质，这样可以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，如切草机、筛选机、除尘机、 湿法洗涤搓草机、斜螺旋脱水机等。经过备料后的去除水分的禾草类纤维原料也可 以为精料，扣除未草的水分为绝干草， 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。
然后对原料进行浸渍处理，将浸渍液浸渍未草类纤维原料，使液比达到l: 2-4， 在常压下于85。C以上于螺旋浸渍器中保温和混合10分钟以上，其中在85-95'C之间 保温混合10-40分钟为好。这样使浸渍液与原料充分接触，使原料的浸渍均匀完全。 所述的浸渍液可以为一定浓度的碱溶液，如对绝干原料量为4%的氢氧化钠溶液，也
7可以是碱与黑液的混合液，所用黑液的浓度为11-14° Be'(20'C)。对原料进行了浸渍 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的杂细胞、半纤维素、 木素为主的黑液分离排出，为下一步的蒸煮过程作准备。
接下来的蒸煮过程是制浆的关键步骤，由于木材与草类原料的组织结构、微观 结构、化学组成以及木素分子结构等均有差异，因此，在蒸煮过程中脱木素反应历 程也有很大的差别。对于草类原料碱法蒸煮脱木素反应历程，包括升温和保温两段。 草类原料的共同特点是木素脱除较为容易，而与木材原料相比，木素大量溶出的温 度提前较多。在草类原料硫酸盐蒸煮时，就发现次生壁木素、符合胞减层和细胞角 木素都在蒸煮一开始就同时进行脱除。草类原料一般含有较多的半纤维素和较少的 木素，而且半纤维素主要存在于细胞壁立，这就有助于蒸煮脱木素的过程。本发明 的方法中，蒸煮化学药液用量少，蒸煮及保温的时间短，在大量去除未草类原料中 的木素的同时，尽可能的减少了纤维素及半纤维素的降解和损伤。本发明的方法中 可以采用亚硫酸铵法蒸煮、亚硫酸钠法、蒽醌-烧碱法、硫酸盐法等进行蒸煮。
本发明的方法中经过蒸煮之后所得的高硬度浆，硬度为高锰酸钾值16-28相当于 卡伯价24-50;所述的高硬度浆优选硬度为高锰酸钾值18-27相当于卡伯价29-48; 所述的高硬度浆最优选硬度为高锰酸钾值20-25相当于卡伯价34-42。
本发明中的高硬度浆作为制备漂白化学浆的原料，高硬度浆的蒸煮方法可以为 亚硫酸铵法、硫酸盐法、蒽醌-烧碱法。在现有技术的蒸煮的过程中，这几种方法制 备纸浆时存在蒸煮和保温的时间长，蒸煮的温度高，保温时间长的问题。而在本发 明的方法中，蒸煮药液的用量少，蒸煮和保温的时间大大縮短。本发明的蒸煮方法 中，通过对蒸煮液的用量和浓度，蒸煮及保温时间的长短，蒸煮温度的高低进行系 统的研究，在尽可能的减少纤维素和半纤维素损害的条件下进行蒸煮，从而达到既 减少生产成本，节约能源，又能提高制浆的得率的目的。所述的蒸煮方法所得到的 高硬度浆的收率为58-68%。
在蒸煮结束之后，将所得的高硬度浆保持一定的压力稀释后喷放至喷放锅中， 所述的压力为0.75MPa。稀释液可以为清水，也可以为前述浸渍处理所用的黑液。 此时喷放锅内的高硬度浆的浓度为8-15%，硬度为高锰酸钾值16-28相当于卡伯价 26-50，叩解度为22-28。SR，喷放锅与螺旋挤浆机之间通过输送泵相连接，输送泵将 喷放锅中的高硬度浆输送到螺旋挤浆机的入口，高硬度浆从螺旋挤浆机的入口进入， 经过挤浆之后，上述高硬度浆从挤浆机的出口送出，送出的浆料的浓度由8-15%提 高到20-30%，变成了高浓度的高硬度浆，温度为70-8(TC。在挤浆的同时，大部分黑液被挤出后在黑液槽中贮存。所选用的挤浆机为现有技术中提取黑液用的挤浆机， 优选为变径的单螺旋挤浆机或者双辊挤浆机。
使用挤浆机进行挤浆时，由于在挤浆的过程会产生很大的挤压力，温度迅速上 升，促使纤维分离、分丝、帚化、压溃，初生壁遭到破坏，纤维吸收足够能量，使 纤维内部产生很大的应力，高硬度浆的反应性能得到很大提高。同时，纤维产生细 纤维化，表皮有机物及纤维间杂质溶解到蒸煮黑液中，通过出液槽排出，纤维纯度 得到极大提高。黑液中的一些灰分和杂质也随着黑液被排出，为下一步的洗浆和漂 白做好了充分的准备。本发明所选用的挤浆机，在对高硬度浆进行挤浆后，所述的 高硬度浆的叩解度变化不大，挤浆之前叩解度为22-28° SR，挤浆之后叩解度为23-29 °SR。也就是说，所述的高硬度桨经过挤浆机挤浆之后，能将禾草类纤维固有的纤维 长度保持得比较好，较好地减少纤维的损伤。
将从挤浆中出来的浆先经过跳筛筛选，然后进行洗涤，可采用真空洗浆机或者 压力洗涤机进行洗涤。出洗浆机后浆的浓度在9-11%之间，将此浆经过螺旋输送机送 到疏解机处理，处理后浆的扣解度在26—28° SR，湿重1.5—1.7g，温度65-7(TC。所 述的疏解机为现有的疏解设备，如高频疏解机，盘磨疏解机。通过疏解，可以将纤 维搓开，纤维与纤维之间的木质素被裸露出来，有利于后面的漂白工艺的进行。
将经过疏解所得浆进行两段氧脱木素，所述的两段氧脱木素处理为
(1) 将经过疏解处理的浆料送入氧脱木素反应塔，先在入口温度为85-95°C，压力 为0.8-l.OMPa,出口温度为98-100°C，压力为0.5-0.7MPa的条件下进行一段氧脱木 素处理40-60分钟；
(2) 将经过一段氧脱木素处理后的浆料在入口温度为98-100°C，压力为0.5-0.7MPa， 出口温度为103-108°C，压力为0.2-0.4MPa的条件下进行二段氧脱木素处理20-40分 钟。此时浆的硬度k值(高锰酸钾值)降低到11-13相当于卡伯价12.5-17，叩解度 为30—36°SR。
采用上述的两段氧脱木素处理方法，可以使疏解后的浆料先在较低的温度下与 碱和氧气进行充分的混合，使裸露在纤维外部的木素被脱除掉，然后再在较高的温 度下进行氧脱木素，这样做可以在更加温和的条件下脱除木素，减少纤维素的降解， 增加浆料的强度。
在进行两段氧脱木素后可以采用现有技术的漂白方法进行漂白，如C-E-H三段 漂白，其中氯化用氯量为绝干浆的2.5-3%,浆的浓度为3-3.5%，漂白的温度为50-55 °C,漂白的时间为45-60分钟；碱处理的条件为用碱量为以氢氧化钠计对绝干浆量 2-4%，浆的浓度为10-12%，漂白温度为50-55°C，时间为100-150分钟；次氯酸盐漂白次氯酸钠的加入量为绝干浆量的2-4%，漂白的温度为30-35°C，漂白的时间 为100-150分钟。也可以将疏解所得浆直接按上述C-E-H方式进行漂白，漂白结束 后，得到漂白化学浆。
本发明的有益效果是以未草类植物为原料制备的漂白化学浆，打浆度为25-36 °SR，裂断长为5200-8000m，耐折次数为30-70，白度为68-82%ISO，木素脱除率为 84-98%。所述的漂白化学浆可作为制备生产高质量文化用纸的浆料。而且，本发明 中所用的原料为未草类植物，包括稻草、麦草、棉杆、甘蔗渣、芦苇等，这些原料 十分丰富，而且价格低。本发明中所述的漂白化学浆可以抄成一般文化纸，由于它 本身的性能优良，因此在制备更高质量的纸张时，与现有技术相比，可与更少的木 桨搭配使用，因此在森林资源日益缺乏的今天，大大缓解了高质量纸张需求与木材 资源缺乏之间的矛盾，同时也降低了企业的生产成本，为企业带来良好的经济效益。 本发明的制备方法中，通过降低蒸煮液的用量，縮短蒸煮的时间，制备出高硬度的 高硬度浆。化学药液用量的减少以及蒸煮时间的縮短都会大大降低企业生产成本， 而得率得到了很大的提高，因而大大提高了生产效率。同时，本发明所述的高硬度
浆可以作为制备漂白化学浆的原料，由于蒸煮时所用的药液的浓度降低，而且蒸煮 和保温的时间也大大縮短，因而在最大限度上减少了纸浆中所需要的纤维素和半纤 维素的损失，纸浆的得率得到了提高。
具体实施例方式
实施例1
将麦草经过亚硫酸铵法蒸煮，具体为预浸渍采用4%的氢氧化钠溶液，亚硫酸铵 加入量为绝干原料量的10%，液比l: 4，第一次加热升温至ll(TC，在此温度下保 温20分钟，再小放汽20-30分钟，二次加热升温30分钟至温度为168°C，保温90 分钟。得到硬度为20相当于卡伯价31的高硬度浆。将浓度为10%高硬度浆变径单 螺旋挤浆机进行挤浆，得到25%的浆料，然后利用三段真空洗浆机进行洗涤，洗涤 后的浆料通过高频疏解机进行疏解，再通过螺旋输送机加热该浆至70°C并输送到中 浓浆管。该浆在中浓浆管中先经过调质处理排除浆内的空气使之流态化，后经离心 式中浓浆泵输送到氧脱木素反应塔。该浆在进入反应塔之前在管路中与加入的20kg 每吨浆的氧气和含碱量为以氢氧化钠计对绝干浆重量4%碱溶液混合，并在管路中通 入蒸汽将该浆加热升温。之后该浆在混合器中经过充分混合后进入氧脱木素反应塔， 保护剂为硫酸镁，加入量为绝干浆重量的1%，先在入口温度为85'C，压力为0.9MPa， 出口温度为98t:，压力为0.6MPa的条件下进行一段氧脱木素处理50分钟；再将经过一段氧脱木素处理后的浆料在入口温度为98°C，压力为0.6MPa，出口温度为108 °C,压力为0.4MPa的条件下进行二段氧脱木素处理30分钟。处理完成后将该浆喷 放到浆池并稀释，之后用泵将稀释的浆泵入二段真空洗浆机洗涤，后面采用传统的 CEH三段漂白，具体为C段用氯量为绝干浆的3。/。，浆的浓度为3.2%，漂白的温 度为55'C，漂白的时间为45分钟；E段加入氢氧化钠的量为绝干浆量2.5。/。，浆的 浓度为12%，漂白温度为50'C，时间为120分钟；H段次氯酸钠的加入量为绝干浆 量的3%，漂白的温度为3(TC，漂白的时间为120分钟，即可得到白度为82%ISO， 裂断长6500米，耐折度45次的优质未草浆。
实施例2
将稻草经过烧碱一蒽醌法蒸煮，具体为烧碱加入量为绝干原料量的10%，蒽醌 加入量为绝干原料量的0.7%，液比l: 4，第一次加热升温至IIO'C，在此温度下保 温20分钟，再小放汽20-30分钟，第二次加热升温30分钟至温度为168°C，保温90 分钟。蒸煮后得到硬度为22相当于卡伯价36的高硬度浆，调节浓度后得到浓度为 12%的浆，送入双辊挤浆机进行挤浆后，黑液挤出，得到浓度为25%的浆，用温水 调节浓度后送入三段真空洗浆机进行洗浆，然后采用揉搓机进行疏解，再加热该浆 至60°C并通过容积式中浓浆泵输送到氧脱木素反应塔。该浆在进入反应塔之前在管 路中与加入的40kg每吨浆的氧气和含碱量为以氢氧化钠计对绝干浆重量2%混合， 并在管路中通入蒸汽将该浆加热升温。之后该浆在混合器中经过充分混合后进入氧 脱木素反应塔，保护剂为硫酸镁，加入量为绝干浆重量的2%，先在入口温度为95 'C，压力为l.OMPa，出口温度为IO(TC，压力为0.7MPa的条件下进行一段氧脱木素 处理40分钟；再将经过一段氧脱木素处理后的浆料在入口温度为IOO'C，压力为 0.7MPa，出口温度为108°C，压力为0.4MPa的条件下进行二段氧脱木素处理20分 钟。之后用泵将稀释的浆泵入二段真空洗浆机洗涤，后面采用传统的CEH三段漂白， 具体为C段用氯量为绝干浆的4。/。，浆的浓度为3%，漂白的温度为55'C，漂白的 时间为50分钟；E段加入氢氧化钠的量为绝干浆量2。/。，桨的浓度为12%，漂白温 度为52'C，时间为100分钟；11段次氯酸钠的加入量为绝干浆量的3%，漂白的温度 为32'C，漂白的时间为100分钟，即可得到白度为74XISO，裂断长5500米，耐折 度35次的优质禾草浆。
实施例3 11将麦草和芦苇按照1: 1混合后经过亚硫酸铵法蒸煮，具体为用对绝干原料4% 的氢氧化钠溶液混合浸渍，然后送入蒸球，加入对绝干原料量11.5%的亚硫酸铵，液 比l: 3，第一次加热升温至100。C，在此温度下保温20分钟，再小放汽20-30分钟， 第二次加热升温30分钟至温度为165°C，保温60分钟。蒸煮后得到硬度为18相当 于卡伯价27的浆，将浆调节浓度至12%后经过变径单螺旋挤浆机进行挤浆，挤浆之 后得到浓度为20%的浆，再用三段真空洗浆机进行洗涤，然后加热该浆至76。C并经 容积式中浓浆泵输送到氧脱木素反应塔。该浆在进入反应塔之前在管路中与加入的 30kg每吨浆的氧气和含碱量为以氢氧化钠计对绝干浆量3%的碱溶液混合，并在管 路中通入蒸汽将该浆加热升温。之后该浆在混合器中经过充分混合后进入氧脱木素 反应塔，保护剂为硫酸镁，加入量为绝干浆重量的0.2%，先在入口温度为95°C， 压力为l.OMPa，出口温度为10(TC，压力为0.65MPa的条件下进行一段氧脱木素处 理55分钟；再将经过一段氧脱木素处理后的浆料在入口温度为IOO'C，压力为 0.65MPa，出口温度为108°C，压力为0.4MPa的条件下进行二段氧脱木素处理25分 钟。处理完成后将该浆喷放到浆池并稀释，此时浆的硬度K (高锰酸钾值)降低到 13，叩解度为32。SR。之后用泵将稀释的浆泵入二段真空洗浆机洗涤，后面采用传统 的CEH三段漂白，具体为C段用氯量为绝干浆的4呢，浆的浓度为3.5%，漂白的温 度为5(TC，漂白的时间为50分钟；E段加入氢氧化钠的量为绝干浆量3y。，浆的浓度 为10%，漂白温度为52°C，时间为150分钟；H段次氯酸钠的加入量为绝干浆量的 2%，漂白的温度为32。C，漂白的时间为150分钟，即可得到白度为80%IS0，裂断 长7000米，耐折度50次的优质禾草浆。
实施例4
经过干法备料后的棉秆经过浸渍螺旋机，在浸渍螺旋机中与含碱量为以氢氧化 钠计对绝干棉秆量为4%的氢氧化钠溶液混合液混合浸渍，然后送入蒸球，加入对绝 干原料量往蒸球中加入蒸煮药剂，其中亚硫酸铵的用量为对绝干原料量12%，液比1: 2.5，棉秆装满后蒸球空转20分钟；之后，通蒸汽进行一次加热升温，升温至12(TC， 在此温度下保温40分钟，再小放汽20-30分钟，二次加热开始通蒸汽，升温30分钟 至温度为173匸，保温90分钟；在喷放前，向蒸球内加入黑液进行稀释，同时压力 保持0.75MPa进行喷放，此时浆的硬度为高锰酸钾值16相当于卡伯价24，蒸煮终 点时pH值为12，黑液中的残铵浓度为9g/1。所述的高硬度浆的得率为66%。将蒸煮完之后所得的硬度为高锰酸钾值23相当于卡伯价37的高硬度浆调节浓度至15%， 再送入双辊挤浆机进行挤浆，得到浓度为38%的浆料，用温水稀释后在三段真空洗 浆机中进行洗浆，然后用盘式粉碎机进行疏解，再加热该浆至76。C并经容积式中浓 浆泵输送到氧脱木素反应塔。该浆在进入反应塔之前在管路中与加入的30kg每吨浆 的氧气和含碱量为以氢氧化钠计对绝干浆量3%的碱溶液混合，并在管路中通入蒸汽 将该浆加热升温。之后该浆在混合器中经过充分混合后进入氧脱木素反应塔，保护 剂为硫酸镁，加入量为绝干浆重量的0. 2%,先在入口温度为9(TC，压力为0.85MPa， 出口温度为99'C,压力为0.55MPa的条件下进行一段氧脱木素处理45分钟；再将 经过一段氧脱木素处理后的浆料在入口温度为99°C，压力为0.5MPa，出口温度为 105°C，压力为0.25MPa的条件下进行二段氧脱木素处理25分钟。再以比较传统的 方式进行漂白，氯化-碱处理-次氯酸盐漂白，漂白的条件为用氯量为绝干浆的3%， 浆的浓度为3%5，漂白的温度为55'C，漂白的时间为60分钟；碱处理的条件为用碱 量为以氢氧化钠计对绝干浆量3%，浆的浓度为12%，漂白温度为52'C，时间为150 分钟；次氯酸盐漂白次氯酸钠的加入量为绝干浆量的2%，漂白的温度为35i:，漂 白的时间为100分钟。漂白结束后，所述漂白化学浆的白度为72%ISO，裂断长为 8000m，耐折度为70次，是一种高质量的浆。
实施例5
将稻草进行蒽醌-烧碱法蒸煮加入蒸煮药剂，其中用碱量为以氢氧化钠计对绝 干原料量9%，其中液比为l: 2,蒽醌加入量为绝干原料量的0.6%;通入蒸汽进行加 热，加热升温至温度为12(TC时保温20分钟，进行小放汽，继续加热升温至165r， 保温60分钟，得到硬度为28相当于卡伯价50的高硬度浆。先用单螺旋挤浆机进行 挤浆，经过挤浆将黑液挤出，同时黑液中的杂质也随同黑液一起排出，之后将所得 的浆用三段真空洗涤机洗涤，洗涤之后将高硬度浆进行稀释至浓度为8-12%，然后加 热该浆至76°C并经容积式中浓浆泵输送到氧脱木素反应塔。该浆在进入反应塔之前 在管路中与加入的30kg每吨浆的氧气和含碱量为以氢氧化钠计对绝干浆量3%的碱 溶液混合，并在管路中通入蒸汽将该浆加热升温。之后该浆在混合器中经过充分混 合后进入氧脱木素反应塔，保护剂为硫酸镁，加入量为绝千浆重量的0.2%，先在入 口温度为88'C,压力为0.95MPa，出口温度为99'C,压力为0.65MPa的条件下进行 一段氧脱木素处理60分钟；再将经过一段氧脱木素处理后的浆料在入口温度为99 °C，压力为0.65MPa，出口温度为106r，压力为0.4MPa的条件下进行二段氧脱木素处理20分钟。再以比较传统的方式进行漂白，氯化-碱处理-次氯酸盐漂白，漂白 的条件为用氯量为绝干浆的2.5%，浆的浓度为3%，漂白的温度为50。C，漂白的时 间为55分钟；碱处理的条件为用碱量为以氢氧化钠计对绝干浆量4%，浆的浓度为
11%，漂白温度为54'C，时间为120分钟；次氯酸盐漂白次氯酸钠的加入量为绝干
浆量的4%，漂白的温度为35'C，漂白的时间为150分钟。漂白结束后，所述的漂白 化学浆的白度为75。/。IS0，裂断长为5200m，耐折度30次，是一种高质量的浆。
实施例6
将芦苇进行蒽醌-烧碱法蒸煮用碱量为以氢氧化钠计对绝干原料量9%，液比
为l: 2，蒽醌加入量为绝干原料量的0.6%;通入蒸汽进行加热，加热升温至温度为
115'C时保温20分钟，进行小放汽，继续加热升温至165°C，保温60分钟。将蒸煮 完之后所得的硬度为高锰酸钾值18-20相当于卡伯价29-33的高硬度浆先用单螺旋挤 浆机进行挤浆，经过挤桨将黑液挤出，同时黑液中的杂质也随同黑液一起排出，之 后将所得的浆用三段真空洗浆机洗涤，洗涤之后将高硬度浆进行稀释，稀释到浓度 为5-12%，然后再用盘磨疏解机进行疏解，然后加热该浆至76。C并经容积式中浓浆 泵输送到氧脱木素反应塔。该桨在进入反应塔之前在管路中与加入的30kg每吨桨的 氧气和含碱量为以氢氧化钠计对绝干浆量3%的碱溶液混合，并在管路中通入蒸汽将 该浆加热升温。之后该浆在混合器中经过充分混合后进入氧脱木素反应塔，保护剂 为硫酸镁，加入量为绝干浆重量的0.2%，先在入口温度为92。C，压力为0.85MPa， 出口温度为98°C，压力为0.55MPa的条件下进行一段氧脱木素处理48分钟；再将 经过一段氧脱木素处理后的浆料在入口温度为98°C，压力为0.55MPa，出口温度为 104°C，压力为0.25MPa的条件下进行二段氧脱木素处理38分钟。再以比较传统的 方式进行漂白，氯化-碱处理-次氯酸盐漂白，漂白的条件为用氯量为绝干浆的2.5%， 浆的浓度为3%，漂白的温度为50'C，漂白的时间为60分钟；碱处理的条件为用 碱量为以氢氧化钠计对绝干浆量3%，浆的浓度为10%,漂白温度为55°C，时间为 140分钟；次氯酸盐漂白次氯酸钠的加入量为绝干浆量的2%，漂白的温度为35'C， 漂白的时间为110分钟。漂白结束后，纸桨的白度为72y。ISO，裂断长为5500m，耐 折度为60次，是一种高质量的浆。
实施例7
将稻草进行亚硫酸钠法蒸煮，在稻草中加入总酸5%，化合酸2%的蒸煮液；往蒸煮器中通入蒸汽进行加热，加热升温至温度为11(TC时保温30分钟，进行小放汽， 继续加热升温至170'C,保温60分钟，得到硬度为高锰酸钾值为24。所述高硬度浆 先用单螺旋挤浆机进行挤浆，经过挤浆将黑液挤出，同时黑液中的杂质也随同黑液 一起排出，之后将所得的浆用真空洗涤机洗涤，洗涤之后将高硬度浆进行稀释，稀 释到浓度为8-12%，该浆在进入反应塔之前在管路中与加入的30kg每吨浆的氧气和 含碱量为以氢氧化钠计对绝干浆量3%的碱溶液混合，并在管路中通入蒸汽将该浆加 热升温。后该浆在混合器中经过充分混合后进入氧脱木素反应塔，保护剂为硫酸镁， 加入量为绝干浆重量的0.2%，先在入口温度为90'C，压力为l.OMPa，出口温度为 99°C，压力为0.7MPa的条件下进行一段氧脱木素处理60分钟；再将经过一段氧脱 木素处理后的浆料在入口温度为99°C，压力为0.7MPa，出口温度为106。C，压力为 0.4MPa的条件下进行二段氧脱木素处理35分钟。再以比较传统的方式进行漂白， 氯化-碱处理-次氯酸盐漂白，漂白的条件为用氯量为绝干浆的3%，浆的浓度为3.5%， 漂白的温度为53'C，漂白的时间为60分钟；碱处理的条件为用碱量为以氢氧化钠 计对绝干浆量4%，浆的浓度为10%,漂白温度为5(TC，时间为130分钟；次氯酸 盐漂白次氯酸钠的加入量为绝干浆量的2%，漂白的温度为33°C，漂白的时间为 150分钟。漂白结束后，纸浆的白度为78。/。ISO，裂断长为6400m，耐折度为40次， 是一种高质量的纸浆。
实施例8
将稻草和甘蔗渣按照l: l混合后经过硫酸盐法蒸煮，具体为用对绝干原料量4% 的氢氧化钠溶液和黑液混合液混合浸渍，然后送入蒸球，加入对绝干原料量12%的烧 碱溶液，硫化度为10%，液比1: 2.5，第一次加热升温至14(TC，在此温度下保温 40分钟，再小放汽20-30分钟，第二次加热升温30分钟至温度为173°C，保温90 分钟。蒸煮后得到硬度为28相当于卡伯价50的浆，经过双辊挤浆机挤浆后再用三 段真空洗浆机进行洗浆，然后用纤维分离机进行疏解，再通过螺旋输送机加热该浆 至80°(:并输送到中浓浆管。该浆在中浓浆管中先经过调质处理排除浆内的空气使之 流态化，后经离心式高浓浆泵输送到氧脱木素反应塔。该浆在进入反应塔之前在管 路中与加入的30kg每吨浆的氧气和含碱量为以氢氧化钠计对绝干浆量3%的碱溶液 混合，并在管路中通入蒸汽将该浆加热升温。之后该浆在混合器中经过充分混合后 进入氧脱木素反应塔，保护剂为硫酸镁，加入量为绝干浆重量的0.2%，先在入口温度为95°C，压力为0.9MPa，出口温度为100°C，压力为0.5MPa的条件下进行一段 氧脱木素处理58分钟；再将经过一段氧脱木素处理后的浆料在入口温度为IO(TC， 压力为0.57MPa，出口温度为104°C，压力为0.3MPa的条件下进行二段氧脱木素处 理20-40分钟。将该浆喷放到浆池并稀释，此时浆的硬度K(高锰酸钾值)降低到12， 叩解度为34。SR。之后用泵将稀释的浆泵入二段真空洗浆机洗涤，后面采用传统的 CEH三段漂白，具体为C段用氯量为绝干浆的3y。，浆的浓度为3.5%，漂白的温度 为52'C，漂白的时间为45分钟；E段加入氢氧化钠的量为绝干浆量3y。，浆的浓度为 11%，漂白温度为5(TC，时间为150分钟；H段次氯酸钠的加入量为绝干浆量的2. 5%, 漂白的温度为30'C，漂白的时间为150分钟，即可得到白度为78XIS0，裂断长6500m， 耐折度50次的优质未草浆。
实施例9
将麦草、棉杆和甘蔗渣按照1: 1: 1混合后经过亚硫酸铵一蒽醌法蒸煮，具体
为往蒸球中加入对绝干原料量13%的亚硫酸铵溶液，蒽醌加入量为绝干原料量的 0. 8%，液比1: 3，第一次加热升温至IO(TC，在此温度下保温20分钟，再小放汽20-30 分钟，第二次加热升温30分钟至温度为165°C，保温60分钟。蒸煮后得到硬度为 26相当于卡伯价45的浆，经过变径单螺旋挤浆机挤浆后再用三段真空洗浆机进行洗 涤，然后利用高频疏解机进行疏解，再通过加热该浆至70。C并经单转子式高浓浆泵 输送到氧漂反应塔并在管路中通入蒸汽将该浆加热升温。该桨在进入反应塔之前在 管路中与加入的30kg每吨浆的氧气和含碱量为以氢氧化钠计对绝干浆量3%的碱溶 液混合，并在管路中通入蒸汽将该浆加热升温。之后该浆在混合器中经过充分混合 后进入氧脱木素反应塔，保护剂为硫酸镁，加入量为绝干浆重量的0.5%，先在入口 温度为85'C，压力为0.8MPa，出口温度为98'C，压力为0.5MPa的条件下进行一段 氧脱木素处理40-60分钟；再将经过一段氧脱木素处理后的浆料在入口温度为98°C， 压力为0.5MPa，出口温度为103°C,压力为0.2MPa的条件下进行二段氧脱木素处理 40分钟。处理完成后将该浆喷放到浆池并稀释，此时浆的硬度K (高锰酸钾值)降 低到10相当于卡伯价13，叩解度为36。SR。之后用泵将稀释的浆泵入二段真空洗浆 机洗涤，后面采用传统的CEH三段漂白，具体为C段用氯量为绝干浆的3%，浆的 浓度为3%，漂白的温度为52'C，漂白的时间为50分钟；E段加入氢氧化钠的量为 绝干浆量3%，浆的浓度为12%，漂白温度为5(TC，时间为100分钟；H段次氯酸钠的加入量为绝干浆量的2.5%，漂白的温度为32'C，漂白的时间为150分钟，即可得 到白度为78XIS0，裂断长6300米，耐折度45次的优质禾草浆。
实施例10
将稻草、甘蔗渣和芦苇按照1: 1: 1混合后经过硫酸盐法蒸煮，具体为在浸渍 螺旋机中与用碱量为以氢氧化钠计对绝干原料量4%的碱溶液和黑液混合液混合浸
渍，然后送入蒸球，往蒸球中加入蒸煮药剂，其中用碱量为以氢氧化钠计对绝干原
料量的9%，硫化度为15%，液比l: 3，之后，通蒸汽进行第一次加热升温，升温至 12(TC，在此温度下保温20分钟，再小放汽20-30分钟，第二次加热开始通蒸汽， 升温30分钟至温度为165°C，保温60分钟。蒸煮后得到硬度为22相当于卡伯价35 的浆，再经过双辊挤浆机进行挤浆，然后送入三段真空洗浆机进行洗涤，然后利用 揉搓机进行疏解，再通过加热该浆至80°C并经容积式高浓浆泵输送到氧脱木素反应 塔。反应塔中加入35kg每吨浆的氧气和含碱量为以氢氧化钠计对绝干浆量3%碱溶 液，并在管路中通入蒸汽将该浆加热升温。保护剂为硫酸镁，加入量为绝干浆重量 的0.8%，之后该浆在混合器中经过充分混合后进入氧脱木素反应塔，保护剂为硫酸 镁，加入量为绝干浆重量的0.2%，先在入口温度为95°。，压力为l.OMPa，出口温 度为IO(TC，压力为0.7MPa的条件下进行一段氧脱木素处理60分钟；再将经过一 段氧脱木素处理后的浆料在入口温度为IO(TC，压力为0.7MPa，出口温度为108'C， 压力为0.4MPa的条件下进行二段氧脱木素处理40分钟。处理完成后将该浆喷放到 浆池并稀释，此时浆的硬度K (高锰酸钾值)降低到10相当于卡伯价13，叩解度为 38°SR。之后用泵将稀释的浆泵入二段真空洗浆机洗涤，后面采用传统的CEH三段漂 白，具体为C段用氯量为绝干浆的4%，浆的浓度为3.2%，漂白的温度为5(TC, 漂白的时间为45分钟；E段用碱量为以氢氧化钠计对绝干浆量3X，浆的浓度为12%， 漂白温度为52'C，时间为120分钟；H段次氯酸钠的加入量为绝干浆量的2y。，漂白 的温度为3(TC，漂白的时间为150分钟，即可得到白度为81XIS0，裂断长6800米， 耐折度48次的优质禾草浆。
实施例11
将甘蔗渣经过亚硫酸铵法蒸煮，具体为往蒸球中加入对绝干原料量11%的亚硫酸 铵溶液，液比l: 4，装满后蒸球空转20分钟；之后，通蒸汽进行第一次加热升温，
17升温至11(TC，在此温度下保温20分钟，再小放汽20-30分钟，第二次加热开始通 蒸汽，升温30分钟至温度为168°C，保温90分钟。蒸煮后得到硬度为20相当于卡 伯价31的浆，再用变径单螺旋挤浆机进行挤浆，然后进入三段真空洗浆机中进行洗 涤，再利用纤维分离机通过螺旋输送机加热该浆至60。C并输送到中浓浆管。该浆在 中浓浆管中先经过调质处理排除浆内的空气使之流态化，后经离心式中浓浆泵输送 到氧漂反应塔。该浆在进入反应塔之前在管路中与加入的40kg每吨浆的氧气和绝干 浆重量4%的氢氧化钠混合，并在管路中通入蒸汽将该浆加热升温。之后该浆在混合 器中经过充分混合后进入氧脱木素反应塔，保护剂为硫酸镁，加入量为绝干浆重量 的0.2%，先在入口温度为95。C，压力为l.OMPa，出口温度为99。C，压力为0.7MPa 的条件下进行一段氧脱木素处理40分钟；再将经过一段氧脱木素处理后的浆料在入 口温度为100'C，压力为0.7MPa，出口温度为108'C，压力为0.4MPa的条件下进行 二段氧脱木素处理40分钟。之后用泵将稀释的浆泵入二段真空洗浆机洗涤，后面采 用传统的CEH三段漂白，具体为C段用氯量为绝干浆的5。/。，浆的浓度为3.5%，漂 白的温度为52°C，漂白的时间为50分钟；E段用碱量为以氢氧化钠计对绝干浆量2%， 浆的浓度为10%，漂白温度为55'C，时间为150分钟；H段次氯酸钠的加入量为绝干 浆量的2. 5%，漂白的温度为32'C，漂白的时间为IOO分钟，即可得到白度为77%IS0， 裂断长5500米，耐折度40次的优质禾草浆。
权利要求
1、一种以禾草类植物为原料制备漂白化学浆的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤(1)将禾草类植物原料进行蒸煮得到硬度为高锰酸钾值16-28的高硬度浆；(2)将所述高硬度浆进行挤浆，洗涤，然后进行疏解处理；(3)将经过疏解处理的浆料进行两段氧脱木素处理和漂白处理，得到所述的漂白化学浆。
2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的未草类植物原料为稻草、麦草、 棉杆、甘蔗渣、或戶苇中的一种或几种的组合。
3、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的两段氧脱木素处理为(O将经过疏解处理的浆料送入氧脱木素反应塔，先在入口温度为85-95°C，压力 为0.8-1.0MPa，出口温度为98-100°C，压力为0.5-0.7MPa的条件下进行一段氧脱木 素处理40-60分钟；(2)将经过一段氧脱木素处理后的浆料在入口温度为98-100°C，压力为0.5-0.7MPa， 出口温度为103-108°C，压力为0.2-0.4MPa的条件下进行二段氧脱木素处理20-40分 钟。
4、 根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，在进行氧脱木素处理时， 在疏解后的桨料中加入碱溶液，其中用碱量为以氢氧化钠计对绝干浆量的2-4%，氧 气的加入量为每吨浆20-40kg。
5、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的蒸煮为亚硫酸铵法蒸煮、蒽醌-烧碱法蒸煮或硫酸盐法蒸煮中的一种；所述的亚硫酸铵法蒸煮为(1) 在未草类植物原料中加入蒸煮药剂，其中亚硫酸铵的用量为对绝干原料量9-13%，液比为1: 2-4;(2) 通入蒸汽进行加热，加热升温至温度为100-12(TC时保温20-40分钟，进行小 放汽，继续加热升温至165-173°C，保温60-90分钟； 所述的蒽醌-烧碱法蒸煮为(1) 在未草类植物原料中加入蒸煮药剂，其中用碱量为以氢氧化钠计对绝干原料量 9-12%，液比为1: 2-4，蒽醌加入量为绝干原料量的0.5-0.8%;(2) 通入蒸汽进行加热，加热升温至温度为100-120'C时保温20-40分钟，进行小 放汽，继续加热升温至165-173°C，保温60-90分钟；所述的硫酸盐法蒸煮为-(1) 在未草类植物原料中加入蒸煮药剂，其中用碱量为以氢氧化钠计对绝干原料量 8-11%，液比为l: 2-4，硫化度为5-15%;(2) 通入蒸汽进行加热，加热升温至温度为110-140'C时保温20-40分钟，进行小放 汽，继续加热升温至165-173'C，保温60-90分钟。
6、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的挤浆为将所述高硬度浆调节浓 度至8-15%后从挤浆机的入口进入，在挤压力的作用下进行挤浆，挤出黑液之后， 浓度为20-35%的浆从挤浆机的出口排出；所述的挤浆机为现有技术中提取黑液用的 变径单螺旋挤浆机或者双辊挤浆机。
7、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的洗浆为利用常温的清水或者浓 度为3-6.2。Be'并且pH8-8.3的黑液为洗涤液在三段真空洗浆机中进行洗涤。
8、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的疏解为将洗浆后的浆料利用疏 解机进行疏解，使纤维结构变得疏松。
9、 根据权利要求8所书的方法，其特征在于，所述的疏解机为高频疏解机、揉搓机、 盘式粉碎机、打浆设备中的盘磨疏解机或纤维分离机中的一种。
10、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的漂白处理包括氯化、碱处理、 补充漂白；所述的氯化为在用氯量为绝干浆的2.5-3%，浆的浓度为3-3.5%,温度 为50-55i:的条件下处理45-60分钟；所述的碱处理为在用碱量为以氢氧化钠计对 绝干浆量2-4%，浆的浓度为10-12%，温度为50-55。C的条件下处理100-150分钟； 所述的补充漂白为:在次氯酸钠的加入量为绝干浆量的2-4%，温度为30-35'C的条 件下处理100-150分钟。
全文摘要
本发明公开了一种以禾草类植物为原料制备漂白化学浆的方法，所述的方法包括以下步骤将禾草类植物原料进行蒸煮得到硬度为高锰酸钾值16-28的高硬度浆；将所述高硬度浆进行挤浆，洗涤，然后进行疏解处理；将经过疏解处理的浆料进行两段氧脱木素处理和漂白处理，得到所述的漂白化学浆。经过该方法制备的漂白化学浆，其裂断长为5200-8000米，耐折度为30-70次，是一种高质量的禾草类漂白化学浆。本发明的制备方法中，蒸煮所用化学药剂少，蒸煮的时间短，是一种既经济又环保的方法。
文档编号D21C3/00GK101451312SQ20081009386
公开日2009年6月10日 申请日期2007年12月5日 优先权日2007年12月5日
发明者宋明信, 李洪法, 杨吉慧, 毕衍金, 陈松涛 申请人:山东泉林纸业有限责任公司