专利名称：非木本农作物之环保机械浆制浆系统和化学机械浆制浆系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是机械浆、化学机械浆制浆系统，本制浆系统应用于秸杆、稻草等一年生非木本农作物纤维原料的机械浆、化学机械浆制浆效果更为显著，还可以应用于成浆制造烟草薄片等加工业。
背景技术：
我国是纸和纸板的生产和消费大国，但木材资源严重匮乏，而资源丰富的秸杆、稻草等一年生非木本农作物作为纤维原料的制浆技术存在环境污染严重、成浆质量低的技术问题，因此不得不长期依赖大量进口国外商品纸浆。伴随着全球对生态环境保护意识的加强，木材及其制品的进口代价也愈来愈高昂，另外，多年来依赖进口纸浆及其制品已经严重危及我国造纸工业的健康发展。现在应用各种木本纤维植物为原料的化学制浆、化学机械制浆和机械制浆技术已较为成熟，但一年生非木本纤维植物，包括资源丰富的秸秆、稻草等农作物纤维资源，将如何充分利用它们、实现低碳环保资源利用是制浆行业、尤其是造纸制浆行业面临的一大技术难题，特别是目前加大造纸浆料中秸秆纤维、农作物纤维浆料的比重，已成为我国制浆造纸业界发展的必然趋势，所以非木本纤维植物浆料的得率以及质量等方面都需要有大的技术改进。环保制浆工艺一直是造纸领域研究的主要方向，如德国专利NO. 19730486的技术方案用液氨在20bar压力下浸渍木片20min，再通入蒸汽爆破处理，处理后纤维原料排入容器中，用乙醇水=1 1的溶液反复抽提纤维原料，溶出木质素和半纤维素，其乙醇水溶液中含有85%的木质素及90%的半纤维素。中国专利CN101880977A公开了一种以樟子松、 白松、杨木为原料的化学机械浆制浆生产方法，其技术方案仅限于阔叶木及同针叶木混合材料，但对于秸秆非木本纤维及农作物，采用上述方法不能实现高得率、符合指标要求的物理强度以及高漂白度、实现清洁制浆的技术目的，更难以制成漂白度高和中、高档成品浆。造纸厂遍布全国各地，非木本纤维植物制浆仍大部分停留于碱法制浆方法。农作物和草类纤维特性和组织成份与木材纤维有很大差异，农作物以及草类纤维原料具有自身颜色深、灰份大、硅含量高、杂细胞等非纤维成份多的特点，这些在制浆工艺、尤其是碱法制浆工艺中都是不利因素，高碱性工艺方法去除灰份、木质素等成份，去除时产生大量难转化处理的污水污染环境，工艺中水耗量和碱性等药剂耗量都较高。另外高碱蒸煮，中间必须设置洗涤和筛选、脱水成浆等工序，且蒸煮和漂白工序需独立进行，黑液、中间废液排放量大， 纤维流失量也很大，成浆得率低、污水中悬浮物、有机物浓度高、色泽深，其酸或碱性大、可生化性差，给环境带来极大的污染压力。
发明内容本实用新型的发明目的在于提供一种高得率、浆料物理强度等技术指标与木本纤维原料浆料持平的非木本农作物之环保机械浆制浆系统，还提供有漂白度高、可达到中、高档成浆技术指标的非木本农作物之化学机械浆制浆系统。本实用新型提供的非木本农作物之环保机械浆制浆系统，按物料工序运行方向、 其系统组成包括原料切断机、锤丝除尘机、输送设备、浸渍洗涤器、滤水输送和汽蒸螺旋输送机、I段挤裂浸渍机及其输送设备、I段贮存反应仓及其输送设备、II段挤裂浸渍机及其输送设备、II段贮存反应仓及其输送设备、高浓浸渍盘磨机及其输送设备、III段贮存反应仓及其输送设备，和后段工序的磨浆机、筛选净化浓缩设备，其中汽蒸螺旋输送机、I段贮存反应仓、II段贮存反应仓和III段贮存反应仓设置有蒸汽注入管路。在上述的非木本农作物环保机械浆制浆系统的基础上，本实用新型还提供有非木本农作物之化学机械浆制浆系统，按物料工序运行方向、其系统组成包括原料切断机、锤丝除尘机、输送设备、浸渍洗涤器、滤水输送和汽蒸螺旋输送机、I段挤裂浸渍机及其输送设备、I段贮存反应仓及其输送设备、II段挤裂浸渍机及其输送设备、II段贮存反应仓及其输送设备、高浓浸渍盘磨机及其输送设备、III段贮存反应仓及其输送设备，和后段工序的磨浆机、筛选净化浓缩设备，其中汽蒸螺旋输送机、I段贮存反应仓、II段贮存反应仓和III 段贮存反应仓设置有蒸汽注入管路，通入浸渍洗涤器、I段挤裂浸渍机挤裂末端、II段挤裂浸渍机挤裂末端和高浓浸渍盘磨机输入处均设置有药液注入管路。本实用新型公开的非木本农作物之环保机械浆制浆系统和化学机械浆制浆系统， 特别针对的是一年生非木本纤维秸秆、稻麦草等农作物而设计，它也适合于木本纤维质植物原料。本实用新型的技术方案在制浆系统组成配合制浆工序依次进行浸渍反应、漂白反应渐进渐行的工艺处理手段，除杂洗涤工序中就将浸渍润胀、汽蒸软化融合其中，在三段不同方式的物理丝化过程中，一方面强力除去干扰制浆的非纤维成份、直至均勻细化成浆，尤其是两段物理丝化段工序中将秸杆和草类纤维中影响反应制浆和漂白的非纤维成份充分的挤出脱离，在该步骤中，本技术方案并非如前现有技术，只是单纯的将物料物理挤松、挤散，而是在极度挤裂破碎细化的同时，将组织中的木质素、果胶、单宁、杂细胞、灰份、树脂和纤维内液质、空气等强力挤出，并随部分液体脱离、排出，余料则成为类似于被极度压缩的海棉一样，这时注入所需药液，这种被压缩的丝绒物料能够迅速、深入的吸收药液、使药液快速渗透浸渍到纤维内部、直至细胞壁内，纤维原料细微部都会得到药剂而充分反应，木质素和半纤维素不被溶出，其整套工序也省去了洗浆步骤，物料或浆料均维持在15 40%高浓度状态中运行，中段废水污染指标极低，滤出水和中段废水能够经过常规的沉淀、过滤、 气浮、厌氧、好氧的水处理工艺，达到环保排放标准，可全部回用制浆系统所需用水，脱出的渣质可经生物质气化系统予以再生利用，节水、节能效果显著。本机械浆、化学机械浆制浆系统实现了高得率制浆目的，纸浆得率均可达80 88%，其化学机械浆的白度物理强度指标均达到甚至超出了杨木等阔叶木化学机械浆的技术指标，请参见下表。本发明申请技术方案解决了目前制浆造纸业高污染、高能耗、造纸原料紧缺的技术难题，为农业资源的循环再利用、制浆业的可持续发展、保护地球生态环境开辟了一技术途径。
权利要求1.一种非木本农作物环保机械浆制浆系统，其特征在于按物料工序运行方向、系统组成包括原料切断机(1)、锤丝除尘机(2)、输送设备(3)、浸渍洗涤器(4、5)、滤水输送和汽蒸螺旋输送机(7、8)、I段挤裂浸渍机(9)及其输送设备(10)、I段贮存反应仓(11)及其输送设备(12)、II段挤裂浸渍机(13)及其输送设备(14)、II段贮存反应仓(15)及其输送设备(16)、高浓浸渍盘磨机(17)及其输送设备(18)、III段贮存反应仓(20)及其输送设备(21)，和后段工序的磨浆机(22)、筛选净化浓缩设备，其中汽蒸螺旋输送机、I段贮存反应仓、II段贮存反应仓和III段贮存反应仓设置有蒸汽注入管路。
2.根据权利要求1的非木本农作物环保机械浆制浆系统，其特征在于高浓浸渍盘磨机的机壳有进料通道(208)、盘磨室(203)和主轴轴承机座(202)，定磨盘(214)固定于机盖上，进料通道由定磨盘中心口通入盘磨室，主轴由轴承机座转动支撑设置，动磨盘(215)固定于主轴的盘磨室内轴端，定磨盘和动磨盘的盘面上由内至外对应设置有分料磨区(L)、分散磨区(M)和细磨区(N)，其中的分散磨区(M)为两磨盘凸凹啮合的多道同心齿环布置区， 每道啮合齿环上均勻开设有若干物料通行的通槽。
3.根据权利要求1的非木本农作物环保机械浆制浆系统，其特征在于其中的贮存反应仓，进料口设置于仓体顶部，仓体底面设置排料口，与排料口连通的排料通道内设置有排料螺旋，仓体内下部的中央动力轴上设置有拨料轮(104)，拨料轮是由拨料悬臂和固定于拨料悬臂的若干拨料体(117)构成，拨料体为截面为三角形的型体，该拨料体的尖棱迎对拨料旋转向，排料口设置在拨料轮转动覆盖的仓体底面拨料区处。
4.由权利要求1的非木本农作物环保机械浆制浆系统构成的化学机械浆制浆系统，其特征在于通入浸渍洗涤器(4)、I段挤裂浸渍机(9)挤裂末端、II段挤裂浸渍机(13)挤裂末端和高浓浸渍盘磨机(17)输入处均设置有药液注入管路。
5.根据权利要求4的非木本农作物环保化学机械浆制浆系统，其特征在于高浓浸渍盘磨机的机壳有进料通道(208)、盘磨室(203)和主轴轴承机座(202)，定磨盘(214)固定于机盖上，进料通道由定磨盘中心口通入盘磨室，主轴由轴承机座转动支撑设置，动磨盘 (215)固定于主轴的盘磨室内轴端，定磨盘和动磨盘的盘面上由内至外对应设置有分料磨区(L)、分散磨区(M)和细磨区(N)，其中的分散磨区(M)为两磨盘凸凹啮合的多道同心齿环布置区，每道啮合齿环上均勻开设有若干物料通行的通槽。
6.根据权利要求1的非木本农作物环保化学机械浆制浆系统，其特征在于其中的贮存反应仓，进料口设置于仓体顶部，仓体底面设置排料口，与排料口连通的排料通道内设置有排料螺旋，仓体内下部的中央动力轴上设置有拨料轮(104)，拨料轮是由拨料悬臂和固定于拨料悬臂的若干拨料体(117)构成，拨料体为截面为三角形的型体，该拨料体的尖棱迎对拨料旋转向，排料口设置在拨料轮转动覆盖的仓体底面拨料区处。
专利摘要本实用新型提供的非木本农作物之环保机械浆制浆系统和机械化学浆制浆系统，包括切断机、锤丝除尘机、浸渍洗涤器、I段和II段挤裂浸渍机及贮存反应仓、高浓浸渍盘磨机、III段贮存反应仓，和后段工序的磨浆机、筛选净化浓缩设备，其中汽蒸螺旋输送机、I段、II段和III段贮存反应仓设置有蒸汽注入管路，通入浸渍洗涤器、I段挤裂浸渍机挤裂末端、II段挤裂浸渍机挤裂末端和高浓浸渍盘磨机输入处还设置有药液注入管路。配合以下的制浆方法原料的准备、预汽蒸螺旋输送、串联的两物理丝化处理段、高浓盘式浸渍丝化处理，最后高浓磨浆、筛选、净化、脱水得商品浆。本技术方案具有高得率、无污染、低能耗等技术优点。
文档编号D21C7/00GK202144575SQ20112020208
公开日2012年2月15日 申请日期2011年6月14日 优先权日2011年6月14日
发明者李军, 李刚荣 申请人:李军, 李刚荣