本发明属于造纸技术领域，具体是一种用植物秸秆制备造纸粗浆料的方法以及利用该方法制备成品纸浆的方法，尤其适用于一年生草类植物原料和农作物秸秆类植物原料的造纸制浆。
背景技术：
农作物废弃秸秆作为一种广泛存在的植物生物质资源，具有极大的生物利用价值。我国作为农业大国，每年产生大量农作物废弃秸秆，但对秸秆的利用效率非常低，大部分秸秆被直接焚烧，造成严重的环境污染和资源浪费。农作物废弃秸秆主要成分为木质纤维素，其组分包括木质素、纤维素和半纤维素，植物原料中还含有果胶等。
一年生非木本纤维的草类、农作物秸秆类相对于木本植物而言，细小纤维多、硅含量高、灰份大、多戊糖含量高、杂细胞等非纤维组分多而复杂、自身颜色深，其中的木质素结构复杂、含量高，木质素及其衍生物的含量可达到30-60％，在造纸制浆业中被认为是没有利用价值的组分，在制浆工艺处理中对木质素及其衍生物必须做去除处理。
现有的造纸制浆技术普遍存在得率低、能耗高、污染严重等技术问题。其碱法造纸制浆工艺包括有切料、除尘、蒸煮、洗涤、筛选和漂白、浓缩等几大工序。碱法制浆的核心是蒸煮和漂白，其中的蒸煮工序最为关键。洗涤质量的好坏也会影响制浆得率。现有技术仍普遍采用高碱、高温、高压蒸煮方法将木质素尽可能的溶出，蒸煮浆的挤出液为黑液，难以回收。蒸煮技术极大的影响着筛选、漂白和浓缩等工序的进行和质量。高碱、高温和高压条件蒸煮，其常规的强碱用量为植物原料重量的8-18％，蒸煮温度为155-185℃，压力达到0.6-0.8MPa，蒸煮废液中溶出的木质素以碱木素形式存在，硅含量高，导致蒸煮废液粘度大、颜色黑暗，增加了漂白、蒸发浓缩和碱回收的工艺难度。现有碱法制浆工艺的蒸煮前期工序、蒸煮与漂白之间的工序与核心的蒸煮、漂白工序几乎没有什么关联性，它们只是为核心工序做一些简单的物理切断和清洁处理，技术压力全部集中于蒸煮这一段工序上，因而难以顾及多方位技术要求。上述制浆工艺方法中的碱回收技术对于木本造纸制浆黑液而言是较为成熟的，但对于草本原料造纸制浆工艺黑液则存在很大技术障碍，其原因在于草浆废液中硅成份含量高、粘度大、过滤性差，采用石灰碱回收方法时，高含量硅会明显降低活性石灰的可用性，再者流动性差、难以输送，还会导致输送管结垢问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于解决上述技术难题，提供一种用植物秸秆制备造纸粗浆料的方法，具有得率高、能耗低、无污染的优点，适于木本植物、更适于非木本植物原料。
本发明的技术方案之一是：
一种用植物秸秆制备造纸粗浆料的方法，按如下步骤实施：
(1)切碎：将植物秸秆原料切断为10-20mm的小段、除去泥砂和杂物；
(2)筛分：将步骤(1)所得物料筛分出10-20mm的合格物料，并除去粉尘；
(3)洗选浸润：将步骤(2)所得物料通过水洗清除灰尘和异物，吸水润涨后脱水；
(4)机械揉搓：将步骤(3)所得物料机械揉搓使物料中的纤维束初步离解，初步帚化；
(5)轰爆处理：将步骤(4)所得物料置入密闭压力容器内，通入高压蒸汽加温加压，保持1.0-2.5MPa气压4-15分钟，在60-75ms内释放物料和蒸气泄压至大气压，物料爆出；
(6)分丝揉搓：将步骤(5)所得物料将物料送入挤裂机，被挤碾、撕裂、搓揉为绒丝状，得到成品粗浆料。
上述技术方案的还包括的优化或/和改进有：
优选方案之一，所述步骤(2)中将大于20mm的不合格物料返回步骤(1)继续切碎，将小于10mm的不合格物料废弃；
优选方案之二，所述步骤(2)中洗涤温度为50-75℃；
本发明的技术方案之二是：
一种采用本发明造纸粗浆料制备方法的制备成品纸浆的方法，包括如下步骤：
(1)切碎：将植物秸秆原料切断为10-20mm的小段、除去泥砂和杂物；
(2)筛分：将步骤(1)所得物料筛分出10-20mm的合格物料，并除去粉尘；
(3)洗选浸润：将步骤(2)所得物料通过水洗清除灰尘和异物，吸水润涨后脱水；
(4)机械揉搓：将步骤(3)所得物料机械揉搓使物料中的纤维束初步离解，初步帚化；
(5)轰爆处理：将步骤(4)所得物料置入密闭压力容器内，通入高压蒸汽加温加压，保持1.0-2.5MPa气压4-15分钟，在60-75ms内释放物料和蒸气泄压至大气压，物料爆出；
(6)分丝揉搓：将步骤(5)所得物料将物料送入挤裂机，被挤碾、撕裂、搓揉为绒丝状，得到成品粗浆料；
(7)洗涤：用清水置换洗涤，除渣；
(8)浓缩脱水：由脱水浓缩设备压榨脱水；
(9)预浸：加入助漂剂浸泡；
(10)浸漂：将物料送入高浓浸漂罐内，加入熟化药剂熟化，加入蒸漂药剂蒸漂，加入氧漂药剂漂白；
(11)洗桨：洗去漂白药剂；
(12)磨浆：一次进行高浓磨磨浆和中浓磨磨浆；
(13)筛选净化：通过筛选进一步除渣。
上述技术方案的还包括的优化或/和改进有：
优选方案之一，所述步骤(10)浸漂中加入熟化药剂，在80-100℃温度和0.1-0.3MPa的压力条件下熟化15-30分钟；加入蒸漂药剂，再由药液管通入氧气，在80-100℃温度和0.3-0.5MPa的压力条件下蒸漂反应30-60分钟；陆续加入氧漂药剂，保持0.3-0.5MPa氧气压力、在70-90℃温度条件下漂白反应30-60分钟；
优选方案之二，所述步骤(13)筛选净化中除渣所得良浆经压滤脱水，得到成品纸浆；所得渣浆送入磨浆系统重新打浆；
加入的药剂属于造纸行业的公知常识，操作时应根据原料、产品质量要求等因素确定种类和用量。
所得成品纸浆可直接送入造纸机系统调浆、上网、抄纸。
粗浆料制备是造纸工艺的前段工艺，其质量的好坏关系到后段工艺的用水量、药剂用量等，提供好的粗浆料可以大大降低用水量和药剂用量，从而降低造纸的总成本。药剂用量的减少还能减少有害物质的排放，有助于改变造纸行业环境污染严重的局面。
其中步骤(1)-(6)是本发明的一种用植物秸秆制备造纸粗浆料的方法，步骤(1)将植物秸秆原料切碎并除去泥砂和杂物和步骤(2)筛分出10-20mm的合格物料并除去粉尘，其目的和作用在于使植物秸秆原料达到一定的均匀度和清洁度，为步骤(4)机械揉搓使物料中的纤维束分离帚化和步骤(5)轰爆处理创造条件。
本发明提供的一种用植物秸秆制备造纸粗浆料的方法，其创新之处在于将轰爆处理技术成功的运用于用植物秸秆原料制备造纸粗浆料的关键工序中，突破了传统碱法造纸制浆工艺中将木质素视为必须脱除的废弃物的技术偏见。
步骤(5)的轰爆处理工艺能将物料中部的蒸汽内能高效转化为机械能，实现绝热膨胀做功。由于其做功时间短，能量密度高，作用位置集中，使渗透到纤维素与木质素等分子间的水蒸气分子产生强大的爆炸势能，从而在分子水平上加快了物料的分离、降解速度。尤其是能将原料内部不利于制浆的非纤维成分，如木质素、果胶、单宁、杂细胞、灰份、树脂甚至空气等分离、酶解、去除，最大限度的消除非纤维组分对制浆工艺的不利影响，物料在轰爆处理过程中，高温高压的饱和蒸汽迅速、深入地浸渍到纤维组织内部、直至细胞壁内，使得在粗浆料制备阶段将造纸工艺化学反应的传质过程、物料的比表面积、渗透率、均匀度等都做到最佳化，为后续的制浆工艺优化提供了有力的技术条件，使得后续工艺能在低碱、低温、低药剂消耗的条件下进行，从而大大减少了碳氢化合物的降解损失，改善了粗浆料的可漂性。
步骤(5)的轰爆处理工艺能将木质素从纤维素间充分溶出，确保纤维素本身质量，从而最大限度的利用物料中的各类有机物，尤其是占有机物总量30-60％的木质素，草本物料制浆后，不再产生影响制浆废水回收的负面作用，而且硅的溶出度也大大低于传统碱法制浆工艺，从而能够实现高效漂白、高得率、无黑液、低能耗。
植物纤维间的木质素主要由甲氧基-OCH3、羟基-OH和羰基-CO等基本物质构成，本造纸制浆工艺方法是一种低碱性、70-100℃的温和条件下对游离基深度氧化反应，将木质素的各基团改性成为单体分子，并活化成羟基自由基HOO-和亲水活性氧自由基O2-等，破坏木质素内的发色基团，氧化色素中的发色系统，达到消色漂白的目的，与此同时，在pH为9-10.5的低碱性条件下，还引发氧漂剂如H2O2生成游离基-OH进行深度氧化反应，破坏果胶质、蜡质及含氮物质分子结构中的双键，使其减少纤维素间作用力而脱除，加速了有苯丙烷类结构单元以碳/碳或醚键结合，使含有甲氧基的单体大分子化合物木质素以及半纤维素从纤维壁中充分溶出，单体大分子木质素大多含有双键或共价键，在低碱性和表面活性剂等药剂作用下，发生自由基聚合或自由基型共聚反应，生成新的木质素聚酯，同时溶出的木质素主要以木素磺酸盐、即磺化木素形式存在于溶液中，磺化木素与传统的强碱高温制浆工艺溶出的碱木素相比，其水溶性好，表面活性强，在被软化的介质环境条件下，更增加了与其它离子络合、聚合和改性的机率，成为磺化木素聚合体，并截留在浆料中，达到提高浆料得率的目的。木质素聚合物或磺化木质素聚合体，在抄浆造纸中作为“粘合剂”或者“填充料”被有效利用。本技术方案中的各药剂中不含氯、硫等成份，为环境友好型氧漂药剂，蒸漂后浆料中析出废液中不含有机氯化物，如二噁英等有毒有害致癌物质，且最大限度的保留了半纤维素和改性、聚合的木质素不被溶出，发色基团转变为无色基团，因而产生的中段废水污染指标低、易于处理、负荷小，其一部分可经简单的过滤后用于原料切碎的物料洗涤和稀释浆料用水，剩余中段废水送入废水处理再利用系统，处理成本低，处理后的水可以达标排放或者是全部回收用于制浆系统中。
实施本发明技术方案的有益效果是：
1、采用轰爆处理机实施汽爆处理能够充分利用木质素，突破了传统碱法造纸制浆工艺中将木质素视为必须脱除的废弃物的技术偏见；
2、采用轰爆处理机实施汽爆处理能使物料中果胶类物质、灰分和氢氧化钠提出物等充分降解，显著提高其脱除效果，使后续工序的漂白效果好，各种药剂用量和水用量小；
3、本发明解决了一直困扰人们的非木本植物制浆难度大、废水量多、药剂消耗量大、不易回收净化处理技术问题，如一年生草类纤维原料造纸制浆的技术问题，生产的成品纸浆物理指标可达到并超过阔叶木化学浆的指标，裂断长可达6.94km。从根本上解决了目前制浆造纸业高污染、高能耗、成本高、造纸原料紧缺等问题，利用自然界中丰富的植物秸秆原料，特别是一年生草类植物秸秆及多年生植物废弃枝条，可促进农业资源的循环再利用和可持续发展。
下面结合实施例详细说明本发明的技术方案。
附图说明
无。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步地详细描述。
实施例1 采用棉秸秆或罗布麻原料制备造纸纸浆的方法：
(1)切碎：将棉秸秆原料或罗布麻原料经过皮芯分离后得到的皮料和芯料切断为10-20mm的小段、除去泥砂和杂物；
(2)筛分：将步骤(1)所得物料筛分出10-20mm的合格物料，并除去粉尘；合格物料送入下道工序，不合格物料送入废料仓；
(3)洗选浸润：将步骤(2)所得物料通过水洗清除灰尘和异物，洗涤温度为50-75℃，吸水润涨后脱水；
(4)机械揉搓：将步骤(3)所得物料机械揉搓使物料中的纤维束初步离解，初步帚化；
(5)轰爆处理：将步骤(4)所得物料置入密闭压力容器内，通入高压蒸汽加温加压，保持1.6-2.5MPa气压5-15分钟，在60-75ms内释放物料和蒸气泄压至大气压，物料爆出；
(6)分丝揉搓：将步骤(5)所得物料将物料送入挤裂机，被挤碾、撕裂、搓揉为绒丝状，得到成品粗浆料；
(7)洗涤：用清水置换洗涤，除渣；
(8)浓缩脱水：由脱水浓缩设备压榨脱水；
(9)预浸：加入助漂剂浸泡；
(10)浸漂：将物料送入高浓浸漂罐内，加入熟化药剂，在80-100℃温度和0.1-0.3MPa的压力条件下熟化15-30分钟；加入蒸漂药剂，再由药液管通入氧气，在80-100℃温度和0.3-0.5MPa的压力条件下蒸漂反应30-60分钟；陆续加入氧漂药剂，保持0.3-0.5MPa氧气压力、在70-90℃温度条件下漂白反应30-60分钟；
加入的药剂属于造纸行业的常规技术，操作时应根据原料、设备、产品质量要求等因素确定种类和用量；
(11)洗桨：洗去加入的各种助剂；
(12)磨浆：依次进行高浓磨磨浆和中浓磨磨浆，打浆，磨浆后消潜处理；
(13)筛选净化：通过筛选进一步除渣，所得良浆经压滤脱水，得到成品纸浆；所得渣浆送入磨浆系统重新打浆。
所得成品纸浆可直接送入造纸机系统调浆、上网、抄纸。
实施例2 采用稻草或麦草原料制备造纸纸浆的方法：
(1)切碎：将稻草原料或麦草原料切断为10-20mm的小段、除去泥砂和杂物；
(2)筛分：将步骤(1)所得物料筛分出10-20mm的合格物料，并除去粉尘；合格物料送入下道工序，不合格物料送入废料仓；
(3)洗选浸润：将步骤(2)所得物料通过水洗清除灰尘和异物，洗涤温度为50-75℃，吸水润涨后脱水；
(4)机械揉搓：将步骤(3)所得物料机械揉搓使物料中的纤维束初步离解，初步帚化；
(5)轰爆处理：将步骤(4)所得物料置入密闭压力容器内，通入高压蒸汽加温加压，保持1.0-1.8MPa气压4-12分钟，在60-75ms内释放物料和蒸气泄压至大气压，物料爆出；
(6)分丝揉搓：将步骤(5)所得物料将物料送入挤裂机，被挤碾、撕裂、搓揉为绒丝状，得到成品粗浆料；
(7)洗涤：用清水置换洗涤，除渣；
(8)浓缩脱水：由脱水浓缩设备压榨脱水；
(9)预浸：加入助漂剂浸泡；
(10)浸漂：将物料送入高浓浸漂罐内，加入熟化药剂，在80-100℃温度和0.1-0.3MPa的压力条件下熟化15-30分钟；加入蒸漂药剂，再由药液管通入氧气，在80-100℃温度和0.3-0.5MPa的压力条件下蒸漂反应30-60分钟；陆续加入氧漂药剂，保持0.3-0.5MPa氧气压力、在70-90℃温度条件下漂白反应30-60分钟；
加入的药剂属于造纸行业的常规技术，操作时应根据原料、设备、产品质量要求等因素确定种类和用量；
(11)洗桨：洗去加入的各种助剂；
(12)磨浆：一次进行高浓磨磨浆和中浓磨磨浆，打浆磨浆后消潜处理；
(13)筛选净化：通过筛选进一步除渣，所得良浆经压滤脱水，得到成品纸浆；所得渣浆送入磨浆系统重新打浆。
所得成品纸浆可直接送入造纸机系统调浆、上网、抄纸。
实施例3 采用芦苇原料制备造纸纸浆的方法：
(1)切碎：将芦苇原料切断为10-20mm的小段、除去泥砂和杂物；
(2)筛分：将步骤(1)所得物料筛分出10-20mm的合格物料，并除去粉尘；合格物料送入下道工序，不合格物料送入废料仓；
(3)洗选浸润：将步骤(2)所得物料通过水洗清除灰尘和异物，洗涤温度为50-75℃，吸水润涨后脱水；
(4)机械揉搓：将步骤(3)所得物料机械揉搓使物料中的纤维束初步离解，初步帚化；
(5)轰爆处理：将步骤(4)所得物料置入密闭压力容器内，通入高压蒸汽加温加压，保持1.5-2.0MPa气压5-15分钟，在60-75ms内释放物料和蒸气泄压至大气压，物料爆出；
(6)分丝揉搓：将步骤(5)所得物料将物料送入挤裂机，被挤碾、撕裂、搓揉为绒丝状，得到成品粗浆料；
(7)洗涤：用清水置换洗涤，除渣；
(8)浓缩脱水：由脱水浓缩设备压榨脱水；
(9)预浸：加入助漂剂浸泡；
(10)浸漂：将物料送入高浓浸漂罐内，加入熟化药剂，在80-100℃温度和0.1-0.3MPa的压力条件下熟化15-30分钟；加入蒸漂药剂，再由药液管通入氧气，在80-100℃温度和0.3-0.5MPa的压力条件下蒸漂反应30-60分钟；陆续加入氧漂药剂，保持0.3-0.5MPa氧气压力、在70-90℃温度条件下漂白反应30-60分钟；
加入的药剂属于造纸行业的常规技术，操作时应根据原料、设备、产品质量要求等因素确定种类和用量；
(11)洗桨：洗去加入的各种助剂；
(12)磨浆：一次进行高浓磨磨浆和中浓磨磨浆，打浆磨浆后消潜处理；
(13)筛选净化：通过筛选进一步除渣，所得良浆经压滤脱水，得到成品纸浆；所得渣浆送入磨浆系统重新打浆。
所得成品纸浆可直接送入造纸机系统调浆、上网、抄纸。
实施例4 采用沙柳原料制备造纸纸浆的方法：
(1)切碎：将沙柳原料切断为10-20mm的小段、除去泥砂和杂物；
(2)筛分：将步骤(1)所得物料筛分出10-20mm的合格物料，并除去粉尘；合格物料送入下道工序，不合格物料送入废料仓；
(3)洗选浸润：将步骤(2)所得物料通过水洗清除灰尘和异物，洗涤温度为50-75℃，吸水润涨后脱水；
(4)机械揉搓：将步骤(3)所得物料机械揉搓使物料中的纤维束初步离解，初步帚化；
(5)轰爆处理：将步骤(4)所得物料置入密闭压力容器内，通入高压蒸汽加温加压，保持1.8-2.5MPa气压8-15分钟，在60-75ms内释放物料和蒸气泄压至大气压，物料爆出；
(6)分丝揉搓：将步骤(5)所得物料将物料送入挤裂机，被挤碾、撕裂、搓揉为绒丝状，得到成品粗浆料；
(7)洗涤：用清水置换洗涤，除渣；
(8)浓缩脱水：由脱水浓缩设备压榨脱水；
(9)预浸：加入助漂剂浸泡；
(10)浸漂：将物料送入高浓浸漂罐内，加入熟化药剂，在80-100℃温度和0.1-0.3MPa的压力条件下熟化15-30分钟；加入蒸漂药剂，再由药液管通入氧气，在80-100℃温度和0.3-0.5MPa的压力条件下蒸漂反应30-60分钟；陆续加入氧漂药剂，保持0.3-0.5MPa氧气压力、在70-90℃温度条件下漂白反应30-60分钟；
加入的药剂属于造纸行业的公知常识，操作时应根据原料、产品质量要求等因素确定种类和用量；
(11)洗桨：洗去加入的各种助剂；
(12)磨浆：一次进行高浓磨磨浆和中浓磨磨浆，打浆磨浆后消潜处理；
(13)筛选净化：通过筛选进一步除渣，所得良浆经压滤脱水，得到成品纸浆；所得渣浆送入磨浆系统重新打浆。
所得成品纸浆可直接送入造纸机系统调浆、上网、抄纸。
可以理解的是，以上实施例仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，增加的这些变型和改进也视为本发明的保护范围。