专利名称：一种用立锅碱法蒸煮免切稻麦草的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种制备草浆的方法，具体涉及一种免除切草过程直接进行立锅蒸煮制备草浆的方法，属于造纸技术领域。
背景技术：
草类原料是我国造纸工业巨大的潜在资源。过去曾经作为木材重要的替代资源支撑了我国造纸工业近半个世纪。只是草类纤维原料先天的不足既制约着高效节能制浆技术装备的利用，还严重影响到了纸浆清洁化生产的推进。国家不得已在上个世纪90年代末开始限制草类制浆工艺的发展，及至今天，草类制浆工业所占的比重已经减少到了 20%不到。取而代之的是通过大量地进口纸浆原材料来满足国内造纸工业发展的需求，其进口的比例已上升至70%左右。作为原材料依托型的造纸工业，造纸原料如果不能立足于本国，则会危及到国家战略资源的安全。
当代制浆工业一直是朝着大型、现代、高效、节能、清洁的纸浆生产的方向发展。然而，对草类的制浆，由于其组织结构疏松，易于搭桥或是形成栓塞而影响蒸煮的正常运行。而且随着蒸煮的进行，草料的碎片化易于堵塞篦子使蒸煮药液无法循环，而无法用在以立锅为主流的制浆装备上。因此，稻、麦草的蒸煮所选择的蒸煮容器要么靠能效较低的蒸球蒸煮，要么就只能用横管式连续蒸煮器获取质量波动大、滤水性能差的纸浆。如果不能用立锅来蒸煮草类原料，则草类制浆将很难实现向高效、节能、清洁纸浆生产的历史性跨越，以草类纤维原料来替代木材原料的不足，彻底摆脱我国造纸原料严重依赖进口的被动局面也只能是一句空话。发明内容
为达成清洁、高效、节能获取草浆的目标，本发明提供一种稻、麦草免切料，可在立锅进行蒸煮获取质量稳定、滤水性好的纸浆的制浆方法。
本发明通过下列技术方案实现:一种用立锅碱法蒸煮免切草类原料制备草浆的方法，经过下列各步骤: (1)将草类原料进行水洗，控干游离水送往蒸煮立锅，由布料器均匀装锅； (2)向步骤(I)装料的锅内加入质量浓度为20 80g/L的热碱溶液，其中热碱溶液的添加量为常规硫酸盐法或烧碱蒽醌法蒸煮时用碱量的70 80%，再按固液质量比为1:4 6补足水，加热升温至立锅内的温度70 80°C时停止直接通蒸汽，启动立锅药液循环系统，继续升温至100 150°C后，保温30 180 min ； (3)当步骤(2)蒸煮结束时，将锅内可排出的黑液抽出，不再循环回到锅内； (4)按步骤(3)排出黑液的量，泵入1/2 等量已预热至蒸煮温度的热碱溶液于立锅内，这一部分热碱溶液所含碱为步骤(2)剩余未加入的20 30%的碱，循环加热锅内蒸煮液10 15 min后停止循环,直接通蒸汽继续保温蒸煮15 60 min后放锅；(5)对步骤(4)放出的浆料按传统洗浆工艺进行纸浆的洗、筛，得到洗净纸浆备后续的漂白，提取的黑液连同步骤(3)排除的黑液经黑液过滤机回收纤维后送碱回收，截留的纤维送至纸浆的洗选系统。
所述草类原料为稻草、麦草或龙须草，且不进行切草。
所述步骤(I)草类原料水洗后的水经澄清，得到的淤泥作回田用；得到的清水返回水洗循环使用。
所述步骤(2)和(4)中的热碱溶液为NaOH、Na2S, Na2SO3、蒽醌、氢蒽醌中的一种或者几种。
所述步骤(2)采用硫酸盐法蒸煮时，用碱量为草类原料总质量的12 20%，助剂为草类原料总质量的O 2%，硫化度为5 20%。
所述步骤(2)采用烧碱蒽醌法蒸煮时，用碱量为草类原料总质量的12 20%，蒽醌或氢蒽醌用量为草类原料总质量的0.05 0.5%。
与现有技术相比，本发明的有益效果是: 首次成功地运用立锅蒸煮草类原料，得到质量稳定、滤水性好的草浆。所得稻草本色浆细浆得率41 47%，卡伯值6 11，黏度940 1150 mL/g，打浆度24-27° SR ;麦草本色浆细浆得率43 48%，卡伯值6 12，黏度1000 1250 mL/g,打浆度23-25 ° SR ;龙须草本色浆细浆得率42 47%，卡伯值6 10，黏度1130 1380 mL/g，打浆度23-26 0SR0
本发明提供的方法是将草类原料不经备料过程的切草直接送入立锅，前期进行药液循环蒸煮，后期补充药液保温蒸煮，得到质量稳定、滤水性好的草浆。与传统草类蒸球蒸煮及横管连续蒸煮碱法草浆相比，具备下列优点: (1)为了能在立锅当中进行蒸煮，基本前提是不切草，这同时也就省了草类制浆的切草过程，并大大改善粉尘大、操作环境恶劣的草料备料条件； (2)以完整的草类原料形式通过洗涤，以洗去草的外部附着灰尘为主，不波及草杆内部，比切后草片的湿法备料除尘效果好； (3)在立锅内蒸煮时，因草料保持完整，在未成浆之前少有草的碎片而不会堵塞立锅的篦子，保证了药液循环的顺畅和蒸煮的均匀性； (4)立锅蒸煮的碱液分两步添加，第二步添加后继续药液循环至将要成浆之前，国内各部药液混合均匀，温度保持一直，停止循环已不影响蒸煮的均匀性，从而使立锅能成功应用于草类原料的蒸煮； (5)立锅蒸煮过程二次补加碱液前的黑液置换，得到的固形物浓度超过14%，这部分黑液排出了 50%以上的溶解硅，使留在浆中的黑液固形物浓度和粘性降低，改善了对纸浆黑液提取的效率，比常规的草类碱法蒸煮的黑液提取率提高5个百分点以上，最终的黑液固形物浓度超过12%，可明显降低蒸发浓缩的能量； (6)放锅后的纸浆原始打浆度为最高不超过27°SR，比蒸球和横管连蒸器出来的草浆打浆度低5 °SR左右，降低了稀释比，提高了黑液提取率； (7)草类原料的免切使备料损失减少约5%，电力消耗降低5 10%，同时还能将单位容积的装锅量提闻10%左右,纸衆广能相应提闻5%左右； (8)细浆得率比通常报道的碱法草浆提高2 4个百分点，纸浆黏度增加100 200mL/g，纸浆质量改善明显。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的阐述，但本发明的内容并不限于所述的范围。
实施例1 (1)将来自原料场的稻草投入水深80 100Cm的梯形沟槽，经水浸泡后被不断上升的皮带输送机将水中的稻草带上皮带，再经过皮带上方排布的清水喷灌喷淋，被喷淋过的稻草经皮带输送机送往立锅，由垂直伸入立锅口内带旋片的转轴快速旋转的草料分配器将稻草飞散分配至锅内各个角落，直至装料至锅口，移走草料分配器，锅底阀门半开将多余的游离水排除锅外，关闭阀门；其中，草类原料水洗后的水经澄清，得到的淤泥作回田用，得到的清水返回稻草浸泡池； (2)向步骤(I)装好草料的锅内加入质量浓度为40g/L的热碱溶液NaOH和Na2S，其中热碱溶液的添加量为总用碱量的80%，再按固液质量比1: 4补足水，密闭锅口，通汽加热升温至70°C后开始启动立锅药液循环与加热系统，至锅内料液温度120°C保温50 min。其中，总用碱量为稻草质量的14%，硫化度为12%; (3)步骤(2)蒸煮保温后，脱出的木素达80%，停止药液循环，经底部将游离的黑液缓慢排出并经黑液过滤机过滤后送往碱回收系统，关闭放空黑液的阀门； (4)按放出黑液的2/3的量补加步骤(2)总用碱量还剩下的20%且已预热至120°C的药液，启动药液循环与加热10 min即停止,通入蒸汽保温蒸煮40 min ； (5)步骤(4)蒸煮得到的本色浆，经传统洗浆、筛选，得到良浆、筛渣及黑液，良浆进入纸浆后续处理过程，筛渣脱水回收作锅炉燃料，黑液经黑液过滤机回收纤维，过滤后黑液进碱回收系统，截留的纤维送纸浆洗筛系统。
蒸煮结果:细浆得率43.8%、卡伯值8.7、黏度1040 mL/g，打浆度25.8 °SR ;送碱回收黑液固形物浓度12.8%。
实施例2 (1)将稻草进行水洗； (2)向步骤(I)水洗、装入立锅后的草类加入NaOH和蒽醌质量浓度为20g/L的热碱溶液，所加碱量为总用碱量的75%，补加水至固液质量比为1: 6，密闭锅体蒸汽加热料液至75°C，开启立锅药液循环与加热系统，加热升温至135°C后保温30min。其中，总用碱量为稻草质量的17%，蒽醌用量为稻草质量的0.1% ； (3)步骤(2)蒸煮保温结束即停止药液循环与加热，脱出的木素达85%，由立锅底部缓慢放出游离的黑液，关闭放空黑液的阀门； (4)补加步骤(2)尚未添加的占总用碱25%并已预热至130°C的碱液，所加液量为放出黑液量的一半，继续药液循环与加热15 min即关闭该系统,通入蒸汽于130°C保温30 min ； (5)步骤(4)蒸煮终了的纸浆放料，其洗浆筛选、提取黑液的过程与实施例(I)的相同。
蒸煮结果:细浆得率42.2%，卡伯值6.6，黏度960 mL/g，打浆度26.7 0SR ;送碱回收黑液固形物浓度12.3%。
实施例3 (O将麦草进行水洗。
(2)向步骤(I)水洗、装入立锅的草料中加入质量浓度为80 g/L的氢氧化钠热碱溶液，添加用碱量为总用碱量的75%，再补加水至至固液质量比为1: 5，通蒸汽加热升温至80°C，开启药液循环与加热系统，使蒸煮温度升至150°C保温50 min。其中，对草料的总用碱量为20%，硫化度为20% ； (3)步骤(2)的蒸煮保温结束，停止药液循环与加热，脱出的木素达90%，即由立锅底部开启阀门缓缓将锅内游离的黑液排出锅外，关闭排空黑液的阀门； (4)将步骤(2)尚未添加的占总用碱量为30%的已预热至150°C的碱液泵入立锅，继续药液循环与加热15 min即停止,通入蒸汽于150°C保温蒸煮60min。其中,补加碱液的量为排除黑液量的1/2。
(5)步骤(4)蒸煮后的浆料放锅后，其洗浆筛选、提取黑液的过程与实施例(I)的相同。
蒸煮结果:细浆得率46.7%，卡伯值8.5，黏度1170 mL/g，打浆度23.6 0SR ;送碱回收黑液固形物浓度13.4%。
实施例4 (1)将麦草进行水洗； (2)向步骤(I)水洗、装入立锅的草料加入NaOH质量浓度为60g/L的热碱溶液，内含1.5 g/L的氢蒽醌，所添加的用碱量为总用碱量的80%，补加水至固液质量比为1: 4，通蒸汽加热升温至80°C，开启药液循环与加热系统，继续升温至100°C保温180 min，其中，总用碱量为草类原料总质量的20%，氢蒽醌用量为草类原料总质量的0.5% ； (3)步骤(2)的蒸煮保温完成后，关闭药液循环与加热系统，开启立锅底部的阀门缓慢放出游离的黑液至锅外，关闭排空黑液的阀门； (4)泵入步骤(2)剩余总用碱量为20%并已预热至120°C的碱液，启动药液循环与加热系统10 min即停止，通入蒸汽继续在120°C蒸煮60 min。其中，泵入碱液的量与排出黑液Θ.Λ-Λ-曰.里寺里； (5)步骤(4)蒸煮后的浆料放锅后，其洗浆筛选、提取黑液的过程与实施例(I)的相同。
蒸煮结果:细浆得率46.3%，卡伯值7.8，黏度1210 mL/g，打浆度24.5 0SR ;送碱回收黑液固形物浓度14.3%。
实施例5 (1)将龙须草进行水洗； (2)向步骤(I)水洗、装入立锅的草料中加入质量浓度为76g/L的NaOH、Na2S和Na2SO3(62:3:11,以NaOH计)混合的溶液，添加用碱量为总用碱量的70%，补加水至固液质量比为1: 4，通蒸汽加热至80°C后开启药液循环与加热系统，升温至140°C保温50 min。其中，总用碱量为草料总质量的12%，硫化度为5%，助剂Na2SO3添加量为2%。
(3)步骤(2)蒸煮的保温时间结束即停止药液循环，打开立锅底部阀门缓慢放出锅内游离的黑液与锅外，关闭放空黑液的阀门； (4)泵入步骤(2)所剩余30%的总用碱量并预热至140°C的碱液，启动药液循环与加热系统循环12 min即中止,通入蒸汽使蒸煮温度升至145°C继续蒸煮15 min。其中,所补加碱的液体量为放出黑液量的2/3 ； (5)步骤(4)蒸煮后的浆料放锅后，其洗浆筛选、提取黑液的过程与实施例(I)的相同。
蒸煮结果:细浆得率45.5%，卡伯值7.4，黏度1270 mL/g，打浆度25.3 0SR ;送碱回收黑液固形物浓度13.2%。
实施例6 (1)将龙须草进行水洗； (2)向步骤(I)水洗、送入立锅内的草料加入NaOH质量浓度为80g/L、氢蒽醌质量浓度为0.25 g/L的热碱溶液，添加用碱量为蒸煮总用碱量的80%，补加水至固液质量比为1:5，通入蒸汽升温至75°C，开启药液循环与加热系统升温至130°C保温30 min。其中，总用碱量为草类原料总质量的12%，氢蒽醌用量为草类原料总质量的0.05%。
(3)当步骤(2)蒸煮保温结束即停止药液循环与加热，开启底部阀门将锅内游离的黑液排出锅外，关闭排空黑液的阀门； (4)泵入步骤(2)所剩余20%并预热至130°C的碱液,继续药液循环与加热15min即停止，通入蒸汽保温60min。其中所补加的碱液液体量为黑液排出量的1/2 ； (5)步骤(4)蒸煮后的浆料放锅后，其洗浆筛选、提取黑液的过程与实施例(I)的相同。
蒸煮结果:细浆得率46.5%，卡伯值8.1，黏度1320 mL/g，打浆度24.5 0SR ;送碱回收黑液固形物浓度12.1%。
权利要求
1.一种用立锅碱法蒸煮免切草类制备草浆的方法，其特征在于经过下列各步骤: (1)将草类原料进行水洗； (2)向步骤(I)装料的锅内加入质量浓度为20 80g/L的热碱溶液，其中热碱溶液的添加量为常规硫酸盐法或烧碱蒽醌法蒸煮时用碱量的70 80%，再按固液质量比为1:4 6补足水，加热升温至立锅内的温度70 80°C时停止直接通蒸汽，启动立锅药液循环系统，继续升温至100 150°C后，保温30 180 min ； (3)当步骤(2)蒸煮结束时，将锅内可排出的黑液抽出，不再循环回到立锅内； (4)按步骤(3)排出黑液的量，泵入1/2 等量已预热至蒸煮温度的热碱溶液于立锅内，这一部分热碱溶液所含碱为步骤(2)剩余未加入的20 30%的碱，循环加热锅内蒸煮液10 15 min后停止循环,直接通蒸汽继续保温蒸煮15 60 min后放锅； (5)对步骤(4)放出的浆料按传统洗浆工艺进行纸浆的洗、筛，得到洗净纸浆备后续的漂白，提取的黑液连同步骤(3)排除的黑液经黑液过滤机回收纤维后送碱回收，截留的纤维送至纸浆的洗选系统。
2.根据权利要求1所述的用立锅碱法蒸煮免切草类制备草浆的方法，其特征在于:所述草类原料为稻草、麦草或龙须草，且不进行切草。
3.根据权利要求1所述的用立锅碱法蒸煮免切草类制备草浆的方法，其特征在于:所述步骤(I)草类原料水洗后的水经澄清，得到的淤泥作回田用；得到的清水返回水洗循环使用。
4.根据权利要求1所述的用立锅碱法蒸煮免切草类制备草浆的方法，其特征在于:所述步骤(2)和(4)中的热碱溶液为Na0H、Na2S、Na2S03、蒽醌、氢蒽醌中的一种或者几种。
5.根据权利要求1所述的用立锅碱法蒸煮免切草类制备草浆的方法，其特征在于:所述步骤(2)采用硫酸盐法蒸煮时，用碱量为草类原料总质量的12 20%，助剂为草类原料总质量的O 2%，硫化度为5 20%。
6.根据权利要求1所述的用立锅碱法蒸煮免切草类制备草浆的方法，其特征在于:所述步骤(2)采用烧碱蒽醌法蒸煮时，用碱量为草类原料总质量的12 20%，蒽醌或氢蒽醌用量为草类原料总质量的0.05 0.5%。
全文摘要
本发明提供一种用立锅碱法蒸煮免切草类制备草浆的方法，将未切草类原料进行水洗，装入立锅；加入热碱溶液用常规硫酸盐法或烧碱蒽醌法进行药液循环蒸煮；当蒸煮至草类原料脱出的木素达80～90%时，排出游离黑液，补充部分碱液继续药液循环至蒸煮温度，停止药液循环保温至蒸煮结束；经常规洗浆后，得到本色浆，所得黑液送碱回收系统。本发明不切草料，利用草料成浆前外形良好保持特征使药液循环通畅而在立锅内均匀蒸煮成浆，在保证蒸煮质量的前提下，黑液固形物浓度可提高至12%以上，减少原料备料损失约5%，提高单位锅容蒸煮能力约10%，而成浆得率和黏度均有不同程度的上升，显著提升了草类浆高效、节能、清洁生产的水平。
文档编号D21C1/06GK103194923SQ20131014567
公开日2013年7月10日 申请日期2013年4月25日 优先权日2013年4月25日
发明者陈克利, 吴初柱, 朱维 申请人:昆明理工大学