一种木质纤维原料的处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于木质纤维原料处理领域，具体设及一种木质纤维原料的处理方法。
【背景技术】
[0002] 我国是利用非木原料制浆造纸大国。目前的非木原料制浆大都采用碱法制浆工 艺，即W氨氧化钢或硫化钢为主要蒸煮液，运种方法存在W下缺点：1、碱法制浆中，木质纤 维原料中的娃大量溶于蒸煮黑液中，一方面影响了纤维原料中木素及半纤维素的进一步脱 除，另一方面由于碱法制浆本身蒸煮试剂的复杂性，导致蒸煮黑液难W回收，黑液中的试剂 需要独立设置复杂的碱回收工艺进行回用，且黑液中的木素及半纤维素难W有效提取，经 济效益差；2、碱法制浆反应溫度及压强高，生产中对设备要求高，工艺难度大。要彻底解决 问题，必须采用新的制浆工艺技术。
[0003] 生产高品质纸浆的关键主要有W下几点：1、在蒸煮过程中将漂白前的木质纤维原 料中的木质素尽量脱除；2、将木质纤维原料中的娃尽量脱除；3、不伤害纤维结构，保证纸 浆的高得率。木质素的充分脱除有利于纸浆在造纸前的漂白，木质素脱除越为充分，则漂白 越为简单，漂白时间更短、药剂更少、洗浆更为简单、设备成本更低；木质纤维原料中含有大 量的娃，尤其是草类纤维中娃含量更高，在制浆过程中，若将大部分娃残留于木质纤维原料 中，则得到的纸浆中灰分含量会较高，影响纸浆的抄纸性能。但是，在制浆过程中若将娃大 量析出于蒸煮黑液中，则会影响黑液中原料及副产物的回收，导致处理难度大，且由于副产 物难W回收导致经济效益不高；纤维结构的完整性直接影响到造纸品质，且纤维的水解量 直接影响到纸浆得率。所W，如何在尽量脱除木素及娃的前提下，避免娃直接进入到蒸煮黑 液，同时尽量保证木质纤维原料的完整性，成为制浆的一大难题。
[0004] 有机溶剂法制浆是在蒸煮时加入醇类和有机酸类等有机溶剂。甲醇、乙醇、甲酸和 乙酸是常用的有机溶剂。
[0005] 芬兰坎普利斯公司的专利CN1527896公开了用乙酸和甲酸混合物作为蒸煮试剂 生产纸浆的方法，蒸煮溶剂还包括慷醒等其他化学物质，此方法由于甲酸腐蚀性极强，所W 对设备及工艺的要求非常高，导致生产成本高；另外，蒸煮液中物质种类多且甲酸乙酸沸点 接近，导致蒸煮结束后体系中各物质难W分离，回收困难，增加成本。
[0006] 坎普利斯公司的另一份专利CN1299424中，W甲酸为主要蒸煮剂，添加少量乙酸 作为附加蒸煮剂，除具有专利CN1527896中所述缺点之外，由于此方法常压下难W实现纤 维原料的有效蒸煮，木素及半纤维素无法有效脱除，故蒸煮需在高压条件下完成，设备成本 高，安全性降低。
[0007] CN101864683A中公开了一种木质纤维原料的预处理方法，该方法将木质纤维原 料、乙酸、催化剂混合加热，之后进行纤维洗涂、无机酸或碱处理、纤维洗涂等步骤，最终黑 液循环使用至少Ξ次后再进行药品的回收，工艺流程复杂，时间长，由于其循环多次加热， 并在后续工段对纤维进行了无机酸或碱处理，导致纤维素水解严重，最终得到的纤维产品 只能用于酶解发酵，而不适于做造纸纤维，尤其是高品质造纸纤维。
[000引黄国红等人（黄国红，谢益民，教日格勒，王鹏，李松礼，Ξ倍体毛白杨乙酸法制浆 的研究，中华纸业，2006年第2期，第38~40页）公开了常压条件下Ξ倍体毛白杨乙酸法 制浆过程中硫酸加入量和蒸煮时间对蒸煮结果的影响，并对乙酸浆的手抄纸性能进行了研 究。该方法采用乙酸作为蒸煮剂，硫酸作为催化剂。
[0009] 在传统的有机溶剂制浆法，例如甲酸法、乙酸法、甲醇法、甲酸乙酸混合法等过程 中，植物纤维原料中的娃大部分残留在纤维中难W溶出，导致得到的纸浆中灰分含量高，抄 纸性能较差。
[0010] 在IDE制浆法中，采用胞2〇)3溶液对木质纤维原料进行预浸溃，然后在乙醇溶液中 对原料进行蒸煮脱除木素，在此方法中，主要蒸煮试剂为乙醇，但乙醇在高溫下加热非常危 险，容易引起燃烧爆炸等事故，工业化难度极大。
【发明内容】
[0011] 针对已有技术的问题，本发明的目的在于提供一种木质纤维原料的处理方法，所 述方法工艺简单，后处理容易，安全性高，得浆率高，灰分含量低，且得到的纸浆性能优异。
[0012] 为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
[0013] 一种木质纤维原料的处理方法，所述方法包括W下步骤：
[0014] (1)预浸溃：将木质纤维原料于NazCOs水溶液中浸溃；
[0015] (2)蒸煮：W有机酸水溶液为蒸煮溶剂，并添加无机酸或过氧化氨作为催化剂，对 浸溃后的木质纤维原料进行蒸煮。
[0016] 本发明木质纤维原料的处理方法主要分为两段，第一段为预浸溃阶段：将木质纤 维原料于一定浓度NazCOs溶液中浸溃相应时间，浸溃结束后，第二段W有机酸水溶液为主 要蒸煮溶剂，并添加无机酸作为催化剂，进行蒸煮，可W得到纸浆。
[0017] 本发明通过利用NazCOs溶液预浸溃和有机酸水溶液W及无机酸蒸煮之间的协同 作用，提高了木质纤维原料处理的效率，提高了纸浆的得浆率，降低了灰分含量，提高了纸 浆的综合性能。
[0018] 优选地，步骤（1)所述预浸溃具体过程为：
[0019] 将木质纤维原料置于NazCOs水溶液中，在压力容器中50~200°C(例如60°C、 80°(：、100°(：、120°(：、140°(：、160°(：或180°(：)反应10~600 分钟（例如50分钟、100分钟、 150分钟、200分钟、250分钟、300分钟、350分钟、400分钟、450分钟、500分钟或550分钟）， 之后对木质纤维原料进行过滤分离，收集预浸溃液，用水对纤维进行洗涂，收集洗涂液。
[0020] 本发明通过选择特定的预浸溃溫度W及预浸溃时间，并利用预浸溃溫度和时间之 间的协同效应，显著提高了木质纤维原料处理的效率，提高了得浆率，降低了灰分含量，并 提高了纸浆性能。
[0021] 优选地，所述步骤（1)中木质纤维原料为粉碎化后粒径大于60目筛孔孔径的木质 纤维原料，优选木本类生物质或/和禾本类生物质。
[0022] 优选地，所述木本类生物质选自硬木、软木或灌木中的任意一种或者至少两种的 混合物。
[0023] 优选地，所述禾本类生物质选自甘薦渣、竹、稻草、麦賴、玉米杆或芦韦中的任意一 种或者至少两种的混合物。
[0024] 优选地，胞2〇)3水溶液中化2〔03的浓度为1~50 %，例如5 %、10 %、20 %、30 %、 40 %或50 %，所述浓度为质量浓度。
[0025] 优选地，NazCOs水溶液的质量为绝干木质纤维原料总质量的2~20倍，例如3倍、 5倍、8倍、11倍、14倍或17倍。
[002引优选地，步骤（1)中预浸溃的压力为1X105至2X10申曰。
[0027] 优选地，将步骤（1)中得到的预浸溃液及洗涂液进行浓缩回收，回用其中的水，浓 缩液经过处理可得到副产品娃酸钢。
[0028] 优选地，步骤（1)预浸溃洗涂所用水质量为绝干木质纤维原料质量的0. 5~20 倍，洗涂次数为1~20。
[0029] 优选地，步骤似所述蒸煮溫度为70~200°C，例如80°c、10(rc、12(rc、14(rc、 160°C或180°C，蒸煮时间为10~600分钟，例如50分钟、100分钟、150分钟、200分钟、250 分钟、300分钟、350分钟、400分钟、450分钟、500分钟或550分钟。
[0030] 优选地，步骤似中蒸煮压力为IX105至2X10中曰，既可W是加压条件下反应，也 可W在常压条件下反应。
[0031] 优选地，步骤（2)中无机酸的质量是绝干木质纤维原料的质量的0. 01~10%，例 女日1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%或9%。
[0032] 优选地，步骤（2)蒸煮过程中添加聚丙締酸作为蒸煮助剂，在制浆过程中，浆中所 含金属会转变成为它们相应的化合物，而变得不溶解和牢牢附着在浆中纤维上，难W脱除， 使得后续漂白压力增大，漂白药剂增多，效率低下。所W，在制浆过程中添加馨合剂对纤维 进行馨合处理，能够置换运些金属离子，使得它们溶解并很容易被洗涂除去。特别是纤维中 的儘，使用馨合或者酸洗除去儘的效率超过90%。在运样条件下，馨合作用时浆中大部分 化和Mg能够溶解出来，从而经过简单洗涂就能够除去过渡金属离子。聚丙締酸是金属离子 的优良馨合剂，能在进行蒸煮的同时对纤维产生馨合作用，阻止金属离子对浆的消极作用。 因此，在蒸煮时添加少量聚丙締酸作为蒸煮助剂，能与已有混合酸溶液产生良好的配合作 用，更有利于蒸煮。此外，蒸煮时添加聚丙締酸，可W在蒸煮的同时对纤维进行适度的馨合 处理，减小后续纸浆的漂白压力。
[0033] 优选地，聚丙締酸的添加量占有机酸水溶液和聚丙締酸总质量的0. 1~10%，例 女日1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%或9%。
[0034] 优选地，步骤（2)中所述有机酸为甲酸、乙酸、丙酸、正下酸或异下酸中的任意一 种或者至少两种的混合物，优选乙酸和正下酸的混合酸或乙酸和异下酸的混合酸。采用该 优选有机酸，可W显著提高得浆率，降低灰分含量，提高纸浆性能。
[0035] 优选地，步骤（2)中所述有机酸水