CN101748632B - 一种纸品浆料的成浆工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及制浆造纸技术，具体涉及含有纤维的秸秆类植物的制浆造纸技术，特别涉及一种纸品浆料的成浆工艺，它采用将预处理的原料在较低压力和温度条件下进行处理，通过化学药剂的作用成浆，实现了快速成浆，同时不再产生黑液，所得的浆料不需漂白即可进行后部处理；采用这种生产工艺后，所得的浆料只需进行磨浆即可采用现有技术成纸，实现了直接采用化学药剂成浆，较之现有的化学机械成浆法，降低了能耗，缩短了工艺所需的时间，且所得的浆料成纸后纸品的质量有了极大的提高。

Description

一种纸品浆料的成浆工艺

技术领域

本发明涉及制浆造纸技术，具体涉及含有纤维的秸秆类植物的制浆造纸技术，特别涉及一种成浆后浆料可直接达到成纸白度标准的成浆工艺。

背景技术

传统的造纸草浆生产工艺一般采用碱法化学制浆，该方法产生的草浆黑液，其治理是环保工作的重点，对草浆黑液的处理技术已成为世界公认的难题，公认的治理麦草浆黑液的最佳途径是碱回收，但由于麦草浆存在滤水性能差、黑液粘度大、含硅量高等不利因素，使碱回收技术难度极大，对于小型，甚至中型企业来说，由于治理环境污染投资大、运行费用高，以麦草为原料造纸，要生产盈利而又避免污染几乎不可能。近年来有6000—7000家小造纸厂因不能解决制浆废水污染而关闭，大量麦草等可用资源被废弃；由于经济利益驱动，仍然还有不少废水处理不达标的中、小纸厂没有关闭；一些花费巨额资金修建起来的治污工程由于运行费用高，仍然偷偷排放污水。目前全国约有30％以上的碱法化学浆产生的草浆黑液基本上未经任何处理，直接外排，约占总污染物发生量的80—90％。排放的黑色废液含有大量的污染物，对水体污染最为严重。

除了污染环境之外，最主要的一点是，现有的工艺无法实现采用化学处理的方法直接制得白度较高的浆料，现有的工艺中均是采用化学机械处理相结合制得原色浆，再在后期采用多次漂白的方法制得白浆，所得的浆料成本较高，同时由于处理过程较长，最终浆料的得率较低，所得纸品的质量也无法得到保证，无法适应社会对于集约化生产及清洁生产的要求。

发明内容

针对现有成浆工艺存在的诸多不足及无法采用化学处理方法直接获得高品质白度较高的浆料的现状，本发明提供了一种纸品浆料的成浆工艺，它采用将预处理的原料在较低压力和温度条件下进行处理，通过化学药剂的作用成浆，实现了快速成浆，同时不再产生黑液，所得的浆料不需漂白即可进行后部处理；采用这种生产工艺后，所得的浆料只需进行磨浆即可采用现有技术成纸，实现了直接采用化学药剂成浆，较之现有的化学机械成浆法，降低了能耗，缩短了工艺所需的时间，且所得的浆料成纸后纸品的质量有了极大的提高。

本发明所采用的工艺主要包括其工艺步骤如下：

将预处理后的原料与碱性物质混合后置入蒸球或联蒸煮设备中内，原料与碱性物质的重量比为100:6-100:12，之后按照原料与水的重量比为1:2.5-1:6的比例向蒸球或联蒸煮设备中加入相应的水；

升温加压，使原料在蒸球或联蒸煮设备中以80-120℃的温度、1-2kg的压力下蒸煮1-3h；

蒸煮结束后，保持蒸球或联蒸煮设备内的温度为75-85℃，向蒸球或联蒸煮设备内加入过氧化物，原料与过氧化物的重量比为100:20-100:40，保温1.5-2.5h；

保温结束后，向蒸球或联蒸煮设备内加入多元酸，多元酸的用量为过氧化物重量的1％-8％，反应10-20分钟后即可将所得浆料送入后部处理工艺。

其中预处理包括将原料预先切断为直径0.5---7mm、长度1.5---50mm的原料段；之后对其进行除杂，然后原料就可以进行化学浸泡，为了达到更好的效果，将原料预先切断为直径1.5---2.5mm、长度15---50mm的原料段。这样可以缩小原料的长度，方便进料和后期的出浆工序，防止由于原料的长度过大而造成设备的负荷加大，也防止了处理的不均匀，使得所得浆料的纤维含量更加均匀。

所述的后部处理工艺，主要是将所得的浆料进行磨制，一般采用现有的各种磨浆机等设备即可，为了达到最佳的成浆效果，可以采用2台以上的磨浆机进行串联操作，这样可以提高磨浆的效果，同时提高总体的收率；经过磨制的浆料即可采用现有的抄纸等工艺成纸。

上述工艺中所述的原料为风干所得的干草或其他含有纤维的秸秆类植物的原料，而非失去水分的绝对干燥的原料，所采用的碱性物质为氢氧化钠或氢氧化钾或氢氧化钙或其混合物，并优选采用氢氧化钠；所采用的过氧化物为双氧水或过氧化钠或过氧化钾或其混合物，其中优选双氧水；所采用的多元酸为氯酸钠或溴酸钠或其混合物，其中优选采用氯酸钠。

其中，加入的碱性物质促使了原来中的纤维物质解离，提高了药剂渗透的效果，在碱性条件下蒸煮后，蒸煮液可以充分进入物料中，为下部处理提供了较好的环境，将温度和压力控制在上述的范围，既保证了原料不会被过度蒸煮而造成纤维的损伤和流失，有保证了药剂可以充分的与原料反应；之后采用过氧化物进行处理，主要起到了处理色素基因从而起到物料脱色的作用，还可以更好的使原料中的纤维细化分离，同时又保持了纤维的聚合度，去除物料中的可氧化物质，提高浆料的纯度，同时由于氧化剂与原料反应的过程是一个放热反应的过程，因此为原料的升温提供了条件降低了反应的能耗，但是为了防止由于过氧化物加入过量而引起的溶出物增多，得浆率降低的情况，将过氧化物的用量控制在上述的范围内，但是对于反应时间，为了保证得到较好的高白度浆料，必须控制在上述的时间内，否则所得浆料制得的纸品的白度会有明显的降低无法达到工艺的要求；在第三步反应中加入多元酸，可以及时的终止反应，防止未反应过氧化物进一步对纤维氧化而导致得浆率下降，同时可以方便浆料的排出及后续的处理，同时由于降低了溶出物的量，也就降低了所得工艺废水的COD，方便了工艺废水的处理和回用，达到了清洁生产的要求。

为了进一步的提高所得浆料的品质，发明人对上述的成浆工艺加以优化，其步骤如下：

将预处理后的原料与碱性物质混合后置入蒸球或联蒸煮设备内，原料与碱性物质的重量比为：100:6-100:12，之后按照原料与水的重量比为：1:3.5-1:5的比例向蒸球或联蒸煮设备中加入相应的水；

升温加压，使原料在蒸球或联蒸煮设备中以90-120℃的温度、1-2kg的压力下蒸煮1.5-3h；

蒸煮结束后，保持蒸球或联蒸煮设备内的温度为75-85℃，向蒸球或联蒸煮设备内加入过氧化物，原料与过氧化物的重量比为100:20-100:40，保温1.5-2.5h；

保温结束后，向蒸球或联蒸煮设备内加入多元酸，多元酸的用量为过氧化物重量的1％-8％，反应10-20分钟后即可将所得浆料送入后部处理工艺。

采用上述的工艺控制参数后，各种药剂与原料的反应更加均匀，所得浆料可以达到工艺上的要求，所得的纸浆制得的纸品品质更好。

经过上述处理后的原料，在进行磨浆机磨浆之后，可以省去现有的漂白工艺，直接达到成纸的要求，从而实现了采用化学药剂处理直接得到高白度浆料的工艺要求，彻底解决了现有技术无法采用化学药剂处理方法得到合格高白度浆料的难题，为造纸工艺提供了全新的生产路线，且该路线可以最大化的利用现有的各种造纸设备，降低了企业生产的成本，适合于大范围的推广，也为大量的含有纤维的秸秆类植物找到了又一个利用途径，实现了废物的利用和环保的要求。

采用本发明最后制得的纸浆制造的纸品，其环压指数、裂断长、耐折度等均有了较大的提高：现有的化学机械纸浆，其得率仅为70％左右，所得纸品的环压指数一般为5、裂断长可以达到3.3km、耐折度一般为可弯折135°的次数为18次左右，而采用本发明所用的工艺后，其得率提高到80-85％左右，所得纸品的环压指数提高到9-10、裂断长可以达到5-6km、耐折度一般为可弯折135°的次数为60—80，而白度一般在40度以上，达到了工艺上对于白度的要求，而制浆过程中产生的废液，其COD降低到≤30000mg/L。由此可见所得纸浆成纸后的各项指标均上升近10个百分点；而制浆工艺水的环保指标有所下降，COD降低到≤30000mg/L，色度在1000—1500倍，PH值在6—8；所得的工艺废水的处理更加方便，且减少了处理的成本和对环境的污染。

综上所述，采用这种生产工艺后，实现了快速成浆，同时不再产生黑液，所得的浆料不需漂白即可进行后部处理；所得的浆料只需进行磨浆即可采用现有技术成纸，实现了直接采用化学药剂成浆，较之现有的化学机械成浆法，降低了能耗，缩短了工艺所需的时间，且所得的浆料成纸后纸品的质量有了极大的提高。

具体实施方式

实施例1

一种纸品浆料的成浆工艺主要包括其工艺步骤如下：

将风干后的麦草预先切断为直径3.5---7mm、长度15---30mm的原料段；之后对其进行清洗除杂；

将预处理后的原料100kg与6kg的氢氧化钠混合后置入蒸球，之后向蒸球中加入250kg的水；

升温加压，使原料在蒸球中以80℃的温度、1kg的压力下蒸煮3h；

蒸煮结束后，保持蒸球内的温度为80℃，向蒸球内加入过氧化物，过氧化物采用双氧水，用量为20kg，保温2.5h；

保温结束后，向蒸球内加入1kg的氯酸钠，反应10-20分钟后即可将所得浆料送入后部处理工艺。

将上述所得的浆料进行磨浆，使得浆料的SR到达30，

脱水后即可制得成品浆，工艺的得浆率为85％；

将所得浆料通过现有工艺成纸，所得的纸品经过检测，其环压指数为9，裂断长为4.5km，耐折度为60次(135°折叠)，纸品的白度为：45度，制浆过程中产生的废液COD为27000mg/L。

实施例2

一种纸品浆料的成浆工艺主要包括其工艺步骤如下：

将风干后的麦草预先切断为直径2.5—3.5mm、长度25--40mm的原料段；之后对其进行清洗除杂；

将预处理后的原料200kg与14kg的氢氧化钠和10kg氢氧化钾，混合后置入蒸球内，之后向蒸球中加入1000kg的水；

升温加压，使原料在蒸球中以90℃的温度、1.2kg的压力下蒸煮1.5h；

蒸煮结束后，保持蒸球内的温度为85℃，向蒸球内加入过氧化物，过氧化物采用过氧化钠，用量为50kg，保温2h；

保温结束后，向蒸球内加入0.6kg的溴酸钠，，反应15-20分钟后即可将所得浆料送入后部处理工艺。

将上述所得的浆料采用现有的两台串联磨浆机进行磨浆，使得浆料的SR到达32；

脱水后即可制得成品浆，工艺的得浆率为83％，；

将所得浆料通过现有工艺成纸，所得的纸品经过检测，其环压指数为9，裂断长为5.0km，耐折度为65次(135°折叠)，纸品的白度为：47，制浆过程中产生的废液COD为26000mg/L。

实施例3

一种纸品浆料的成浆工艺主要包括其工艺步骤如下：

将风干后的稻草预先切断为直径1.5---2.5mm、长度30---45mm的原料段；之后对其进行清洗除杂；

将预处理后的原料500kg与40kg的氢氧化钠混合后置入蒸球，之后向蒸球中加入2000kg的水；

升温加压，使原料在蒸球或联蒸煮设备中以100℃的温度、2kg的压力下蒸煮1h；

蒸煮结束后，保持蒸球内的温度为85℃，向蒸球内加入过氧化物，过氧化物采用过氧化钾和过氧化钠的混合物，用量分别为150kg，保温1.5h；

保温结束后，向蒸球内加入9kg的氯酸钠，反应20分钟后即可将所得浆料送入后部处理工艺。

将上述所得的浆料进行磨浆，使得浆料的SR到达35，

脱水后即可制得成品浆，工艺的得浆率为82％；

将所得浆料通过现有工艺成纸，所得的纸品经过检测，其环压指数为9，裂断长为5.5km，耐折度为70次(135°折叠)，纸品的白度为：48度，制浆过程中产生的废液COD为28000mg/L。

实施例4

一种纸品浆料的成浆工艺主要包括其工艺步骤如下：

将风干后的稻草和麦草预先切断为直径2.5---4.5mm、长度30---45mm的原料段；之后对其进行清洗除杂；

将预处理后的稻草和麦草各150kg与24kg的氢氧化钠混合后置入蒸球，之后向蒸球中加入1800kg的水；

升温加压，使原料在蒸球或联蒸煮设备中以120℃的温度、1.8kg的压力下蒸煮1.5h；

蒸煮结束后，保持蒸球内的温度为75℃，向蒸球内加入过氧化物，过氧化物采用过氧化钾，用量分别为100kg，保温2h；

保温结束后，向蒸球内加入7kg的溴酸钠，反应15分钟后即可将所得浆料送入后部处理工艺。

将上述所得的浆料进行磨浆，使得浆料的SR到达37，

脱水后即可制得成品浆，工艺的得浆率为81％；

将所得浆料通过现有工艺成纸，所得的纸品经过检测，其环压指数为10，裂断长为5.6km，耐折度为72次(135°折叠)，纸品的白度为：50度，制浆过程中产生的废液COD为30000mg/L。

实施例5

一种纸品浆料的成浆工艺主要包括其工艺步骤如下：

将风干后的麦草预先切断为直径3.5---7mm、长度15---30mm的原料段；之后对其进行清洗除杂；

将预处理后的原料400kg与48kg的氢氧化钠混合后置入蒸球，之后向蒸球中加入2000kg的水；

升温加压，使原料在蒸球中以120℃的温度、2kg的压力下蒸煮3h；

蒸煮结束后，保持蒸球内的温度为80℃，向蒸球内加入过氧化物，过氧化物采用双氧水，用量为160kg，保温2h；

保温结束后，向蒸球内加入1.3kg的氯酸钠，反应15分钟后即可将所得浆料送入后部处理工艺。

将上述所得的浆料进行磨浆，使得浆料的SR到达45，

脱水后即可制得成品浆，工艺的得浆率为80％；

将所得浆料通过现有工艺成纸，所得的纸品经过检测，其环压指数为10，裂断长为6.1km，耐折度为80次(135°折叠)，纸品的白度为：55度，制浆过程中产生的废液COD为29000mg/L。

Claims (5)

1.一种纸品浆料的成浆工艺，其特征在于：其工艺步骤如下：

将预处理后的原料与碱性物质混合后置入蒸球或联蒸煮设备中内，原料与碱性物质的重量比为100∶6-100∶12，之后按照原料与水的重量比为1∶2.5-1∶6的比例向蒸球或联蒸煮设备中加入相应的水；

升温加压，使原料在蒸球或联蒸煮设备中以80-120℃的温度、1-2kg的压力下蒸煮1-3h；

蒸煮结束后，保持蒸球或联蒸煮设备内的温度为75-85℃，向蒸球或联蒸煮设备内加入过氧化物，原料与过氧化物的重量比为100∶20-100∶40，保温1.5-2.5h；

保温结束后，向蒸球或联蒸煮设备内加入氯酸钠或溴酸钠或其混合物，上述物质的用量为过氧化物重量的1％-8％，反应10-20分钟后即可将所得浆料送入后部处理工艺；

所述的碱性物质为氢氧化钠或氢氧化钾或氢氧化钙或其混合物；

所述的过氧化物为过氧化钠或过氧化钾或过氧化氢或其混合物。

2.根据权利要求1所述的成浆工艺，其特征在于：其工艺步骤如下：

将预处理后的原料与碱性物质混合后置入蒸球或联蒸煮设备内，原料与碱性物质的重量比为：100∶6-100∶12，之后按照原料与水的重量比为：1∶3.5-1∶5的比例向蒸球或联蒸煮设备中加入相应的水；

升温加压，使原料在蒸球或联蒸煮设备中以90-120℃的温度、1-2kg的压力下蒸煮1.5-3h；

蒸煮结束后，保持蒸球或联蒸煮设备内的温度为75-85℃，向蒸球或联蒸煮设备内加入过氧化物，原料与过氧化物的重量比为100∶20-100∶40，保温1.5-2.5h；

保温结束后，向蒸球或联蒸煮设备内加入氯酸钠或溴酸钠或其混合物，上述物质的用量为过氧化物重量的1％-8％，反应10-20分钟后即可将所得浆料送入后部处理工艺；

所述的碱性物质为氢氧化钠或氢氧化钾或氢氧化钙或其混合物；

所述的过氧化物为过氧化钠或过氧化钾或过氧化氢或其混合物。

3.根据权利要求1所述的成浆工艺，其特征在于：所述原料为风干后的原料。

4.根据权利要求1或2所述的成浆工艺，其特征在于：所述的预处理包括将原料预先切断为直径0.5---7mm、长度1.5---50mm的原料段；之后对其进行除杂。

5.根据权利要求1或2所述的成浆工艺，其特征在于：所述的后部处理工艺包括磨浆。