CN101880981B

CN101880981B - 一种制浆方法

Info

Publication number: CN101880981B
Application number: CN2010102262424A
Authority: CN
Inventors: 郑艳民; 许志强; 金昌寿
Original assignee: Xian White Hillfoot Paper Industry Co Ltd Of Stone Of Yanbian
Current assignee: Yanbian Shixian Zhongxing Investment Co.,Ltd.
Priority date: 2010-07-09
Filing date: 2010-07-09
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2030-07-09
Also published as: CN101880981A

Abstract

本发明涉及造纸工艺领域，公开了一种制浆方法，本发明所述制浆方法包含蒸煮工艺，所述蒸煮工艺将木材原料在0.70MPa压强下汽蒸至少15min，加入蒸煮液在0.70MPa压强下进行蒸煮，当温度升至100-102℃进行第一次保温，保温时间不低于150min，所述蒸煮液为总酸百分含量3.8％-6.5％且含SO₂的亚硫酸盐水溶液；在0.70MPa压强下继续加热蒸煮液，当温度升至142-144℃进行第二次保温，保温时间为50-100min。所述蒸煮工艺使樟子松类纤维细胞壁较厚的木材原料蒸煮成浆，筛选工艺中采用三阶段压力筛多次筛选除去残留杂质，使生产的粘胶纤维木浆的质量优于传统亚硫酸盐法生产的粘胶纤维木浆。

Description

一种制浆方法

技术领域

本发明涉及造纸工艺领域，具体涉及一种制浆方法。

背景技术

亚硫酸盐制浆法是利用不同pH值的亚硫酸盐蒸煮液处理植物纤维原料，制取纸浆的化学制浆方法。此法最主要特点在于：蒸煮液的pH值有较宽的选择范围，由强酸性到强碱性，可以适应于生产许多性质不同的纸浆品种，而且与相同木素含量的其他化学纸浆相比，得率较高，色泽较浅。

亚硫酸盐制浆法主要包括酸性亚硫酸盐法、亚硫酸氢盐法、中性亚硫酸盐法和碱性亚硫酸盐法，最早采用的亚硫酸盐制浆方法是传统的酸性亚硫酸盐法，这一方法由美国人B.C.蒂尔曼在1867年所发明。这种制浆方法由于所使用的主要化学原料为硫及石灰石，价格低廉，生产成本低。所制得的纸浆颜色较浅，可不经漂白而直接用于生产许多品种的纸，纸浆的纯度较高，易于进一步加工精制。这些重要优点使亚硫酸盐法成为产量最大的一种化学制浆方法。

在亚硫酸盐制浆法中，一般包括备料、蒸煮、洗浆、筛选、漂白、抄浆和包装储存几个工艺流程，而蒸煮工艺占有核心地位。在蒸煮过程中，整个物理化学反应大体分为两种作用。第一种作用为蒸煮液对原料的渗透与磺化，第二种作用为反应生成物的溶出和原料分离成纤维状纸浆。实际上这两种作用都能同时发生，并非截然分开。蒸煮液对原料的渗透既依靠蒸煮液本身的扩散作用和原料的毛细管作用，也借助于蒸煮过程压力升高而强制渗入。蒸煮液渗入原料之后，主要与原料中的木素发生磺化反应生成木素磺酸或木素磺酸盐，统称为磺化木素，它易溶于酸液中。除此之外，还有纤维中所含的纤维素和半纤维素也在蒸煮液中不同程度地受到降解，并且部分水解溶出，其他成分如脂、蜡、单宁等也会发生某些化学反应而大部分溶出。

随着社会不断进步，传统的亚硫酸盐法制浆也不断改进。在原有的钙盐基蒸煮液基础上，又增加了溶解度较高的镁盐基、钠盐基和铵盐基等蒸煮液，提高了所制浆的质量，同时还建立了从蒸煮废液中回收化学品和热能的方法，从而大大减轻了蒸煮废液对环境的污染，这些改进使得亚硫酸盐制浆法在制浆中一直占有重要地位，同时其在制取造纸木浆和粘胶纤维木浆中也得到广泛应用。

虽然亚硫酸盐制浆法在造纸工艺领域中有诸多优点，但是这一方法对于原料具有很大的选择性。在我国，一直选用白松(包括臭松、沙松和鱼鳞松)这一易于蒸煮和漂白的树种为原料用亚硫酸盐法制取粘胶纤维木浆。由于白松资源的日益紧缺，造成制浆原料供给严重不足，然而对于我国储量丰富的主要树种如樟子松，却不能加以利用，导致这一现象的原因是樟子松这类木材原料纤维短、细胞壁较厚以及晚材率较高，使之在采用亚硫酸盐法蒸煮时难以成浆，同时还存在其树脂含量高、木片中树皮较多的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种制浆方法，使得樟子松类纤维短、细胞壁较厚以及晚材率较高的木材原料在采用本发明所述方法时能够成浆，并且消除树脂含量高和木片中树皮较多对制浆的影响。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明所述制浆方法包含蒸煮工艺，蒸煮就是把原料、木片或者是草片装进蒸煮设备中，加入化学药品浸泡原料，并进行加热和加压处理，最后完成制浆，所述蒸煮工艺包括：

步骤1：将木材原料在0.70MPa压强下汽蒸至少15min；

步骤2：加入蒸煮液在0.70MPa压强下对木材原料进行蒸煮，当温度升至100-102℃进行第一次保温，保温时间不得低于150min，所述蒸煮液为总酸百分含量为3.8％-6.5％且含SO₂的亚硫酸盐水溶液；

步骤3：在0.70MPa压强下继续加热蒸煮液，当温度升至142-144℃进行第二次保温，保温时间为50-100min；

本发明所述蒸煮液为总酸百分含量为3.840％-4.000％，化合酸百分含量为1.500％-1.568％，游离酸百分含量为0.840％-0.992％的含SO₂的亚硫酸盐水溶液。

本发明所述总酸百分含量是指蒸煮液中所有SO₃ ^2-和HSO₃ ^-百分含量总和，游离酸百分含量是指蒸煮液中以亚硫酸形式存在的SO₃ ^2-和HSO₃ ^1-百分含量总和，化合酸百分含量是指与盐基相结合的SO₃ ^2-和HSO₃ ^1-百分含量总和，游离酸百分含量＝总酸百分含量-化合酸百分含量。

本发明所述制浆方法包含筛选工艺，所述筛选工艺采用三阶段压力筛进行多次筛选。

本发明所述制浆方法能够以樟子松类纤维短、细胞壁较厚以及晚材率较高的木材原料生产粘胶纤维木浆，且各项质量标准均优于以白松为木材原料、传统亚硫酸盐制浆法生产的粘胶纤维木浆的质量标准。

由以上技术方案可知，本发明所述制浆方法包含蒸煮工艺，所述蒸煮工艺将木材原料在0.70MPa压强下汽蒸至少15min；加入蒸煮液在0.70MPa压强下对木材原料进行蒸煮，蒸煮开始时蒸煮液总酸百分含量为3.8％-6.5％，当温度升至100-102℃进行第一次保温，保温时间不得低于150min，所述蒸煮液为总酸百分含量为3.8％-6.5％且含SO₂的亚硫酸盐水溶液；在0.70MPa压强下继续加热蒸煮液，当温度升至142-144℃进行第二次保温，保温时间为50-100min；所述蒸煮工艺使樟子松类纤维短、细胞壁较厚以及晚材率较高的木材原料蒸煮成浆，在筛选工艺中采用三段压力筛多次筛选有效除去残留木节和杂质，使得生产的粘胶纤维木浆的质量标准优于传统亚硫酸盐法生产的粘胶纤维木浆。

附图说明：

图1示本发明所述制浆方法工艺流程图；

图2示本发明所述亚硫酸氢钙制浆方法制备蒸煮液工艺流程图；

图3示本发明所述亚硫酸氢钙制浆方法蒸煮工艺流程图；

图4示本发明所述亚硫酸氢钙制浆方法洗浆工艺流程图；

图5示本发明所述亚硫酸氢钙制浆方法筛选工艺流程图；

图6示本发明所述亚硫酸氢钙制浆方法漂白工艺流程图。

具体实施方式：

本发明公开了一种制浆方法及其应用，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。

本发明所述制浆方法包括备料、蒸煮液制备、蒸煮、洗浆、筛选、漂白和抄浆七步工艺，参见图1，依照本发明所述方法，包含蒸煮工艺，具体步骤包括：

步骤1：将水分含量为25％-40％的木材原料蒸汽装锅并汽蒸至少15min，蒸煮锅压强为0.70MPa，然后向蒸煮锅中注入亚硫酸盐蒸煮液，进行第一段通汽开始加热蒸煮，所述蒸煮液为总酸百分含量为3.8％-6.5％且含SO₂的亚硫酸盐水溶液；

步骤2：蒸煮锅压强超过0.70MPa进行小放汽维持压强，高、中、低压回收锅中储存的蒸煮液对排放出的SO₂进行吸收供下次使用，当蒸煮锅加热至100-102℃时停止第一段通汽并进行第一次保温；

步骤3：保温过程中，分别维持压强和温度为0.70MPa、100-102℃，超过0.70MPa进行小放汽，高、中、低压回收锅中储存的蒸煮液对排放出的SO₂进行吸收，保温时间按生产进度掌握但不得低于150min；

步骤4：第一次保温结束后，开始第二段通汽，继续升温但压强维持在0.70MPa，超出后进行如步骤2和步骤3中的小放汽，当蒸煮锅加热至142-144℃时进行第二次保温，维持压强和温度在0.70MPa、142-144℃，保温时间为50-100min；

步骤5：第二次保温结束后进行大放汽，高、中、低压回收锅中储存的蒸煮液对排放出的经冷却的SO₂进行吸收回送到蒸煮液贮液槽供下次使用，当压强降至0.18-0.20MPa时进行放锅。

本发明所述蒸煮液的总酸百分含量大于33.8％-6.5％，游离酸占总酸的百分含量大于60％。

本发明所述蒸煮液为亚硫酸氢铵蒸煮液，包括NH₄HSO₃、SO₂和H₂O，总酸百分含量为3.840％-4.000％，化合酸百分含量为1.500％-1.568％，游离酸百分含量为0.840％-0.992％。

或者所述蒸煮液为亚硫酸氢钙蒸煮液，包括Ca(HSO₃)₂、SO₂和H₂O，总酸百分含量为3.840％-4.000％，化合酸百分含量为1.500％-1.568％，游离酸百分含量为0.840％-0.992％。

或者所述蒸煮液为亚硫酸氢钠蒸煮液，包括NaHSO₃、SO₂和H₂O，总酸百分含量为3.840％-4.000％，化合酸百分含量为1.500％-1.568％，游离酸百分含量为0.840％-0.992％。

或者所述蒸煮液为亚硫酸氢镁蒸煮液，包括Mg(HSO₃)₂、SO₂和H₂O，总酸百分含量为3.840％-4.000％，化合酸百分含量为1.500％-1.568％，游离酸百分含量为0.840％-0.992％。

下面以本发明所述亚硫酸氢钙制浆法为实施例，详细阐述本发明。

实施例1：备料

由于商品木片干湿不均及樟子松此类木片树脂含量较多，冬春季节木片应堆放两个月以上，夏秋季节堆放一个月以上，使其水份控制在25-40％之间，并使木片中的树脂得到有效的挥发，适于亚硫酸盐法蒸煮制浆。

实施例2：蒸煮液制备

由于樟子松类木材原料细胞壁较厚，较难蒸煮成浆，蒸煮液应尽可能提高总酸，其总酸要达到3.8％以上，并且其游离酸含量要达到总酸的60％以上。

蒸煮液制备流程图参见图2，硫铁矿粉碎后经沸腾炉焙烧产生的SO₂气体，经净化、冷却后，再与石灰石乳液在吸收塔里进行吸收，制成生产要求的亚硫酸氢钙蒸煮液。蒸煮液经检测为包含SO₂的亚硫酸氢钙水溶液，总酸百分含量为3.840％-4.000％，化合酸百分含量为1.500％-1.568％，游离酸百分含量为0.840％-0.992％。蒸煮液制备主要工艺参数参见表1。

表1蒸煮液制备主要工艺参数

沸腾炉温度	SO₂气体浓度	进塔炉气SO₂温度	吸收塔水温	吸收塔液温
					850-1000℃	8％-12％	45-55℃	12℃以下	28℃以下

蒸煮液还可以用亚硫酸氢铵蒸煮液、亚硫酸氢镁蒸煮液或亚硫酸氢钠蒸煮液来代替。

亚硫酸氢铵蒸煮液由SO₂经净化、冷却后，与氨水在吸收塔里进行吸收制成；亚硫酸氢镁蒸煮液由SO₂经净化、冷却后，与氯化镁乳浊液在吸收塔里进行吸收制成；亚硫酸氢钠蒸煮液由SO₂经净化、冷却后，与碳酸钠或氢氧化钠溶液在吸收塔里进行吸收制成。总酸、游离酸和化合酸含量要求与亚硫酸氢钙蒸煮液一致。

实施例3：蒸煮工艺

蒸煮工艺中，往蒸煮锅中加入实施例2所述亚硫酸氢盐浸泡木片，在一定压强和温度下蒸煮，蒸煮工艺流程图参见图3，具体步骤为：

步骤1：将水分含量为25％-40％的樟子松木片蒸汽装锅并汽蒸至少15min，蒸煮锅压强为0.70MPa，然后向蒸煮锅中注入所述蒸煮液，进行第一段通汽开始加热蒸煮；

步骤4：第一次保温结束后，开始第二段通汽，继续升温但压强维持在0.70MPa，超出后进行如步骤二和步骤三中的小放汽，当蒸煮锅加热至142-144℃时进行第二次保温，维持压强和温度在0.70MPa、142-144℃，保温时间为50-100min；

蒸煮工艺中，在注入蒸煮液前对木片进行汽蒸，目的是使部分木片中的残余树脂进一步随蒸汽尾汽带走，并使纤维细胞膨胀，有利于药液向纤维细胞内渗透；同时将蒸煮锅的压强调整至0.70MPa，反应温度调整至142-144℃，也是为了药液更好的渗透；我们在蒸煮步骤中通过对SO₂进行吸收，回送给贮液槽，以此来提高蒸煮液制药原酸总酸百分含量供下次使用，使蒸煮入锅蒸煮液总酸百分含量为3.8％-6.5％。蒸煮工艺参数参见表2。

表2蒸煮工艺参数

装锅气压	通汽蒸汽温度	放锅压强	蒸煮锅最高锅压
				0.5-0.6MPa	160-180℃	0.18-0.20MPa	0.70MPa
高压回收锅锅压	中压回收锅锅压	低压回收锅锅压	装锅及放锅时间
				0.50MPa	0.25MPa	0.15MPa	40-50min
第一段通汽时间	第一次保温温度	第一次保温时间	第二段通汽时间
				70-80min	100-102℃	按生产进度掌握但不得低于150min	130-140min
第二次保温温度	第二次保温时间	大放汽时间	放锅时间
				142-144℃	50-100min	60min	40-50min

实施例4：洗浆工艺

洗浆工艺流程图参见图4，蒸煮后的粗浆料输送到水平带式洗浆机，用热水进行七逆流置换洗涤，洗去浆料中的废液及树脂，洗净的浆料送往粗浆槽。洗浆工艺参数参见表3。

表3洗浆工艺参数

实施例5：筛选工艺

筛选工艺流程图参见图5，由于樟子松类木片中树皮较多，蒸煮、洗浆得到的粗浆必须要经过严格的筛选和净化，本发明将实施例1-4制备的粗浆采用三阶段压力筛进行筛选，用除渣器进行净化，经筛选除去残留在浆中的木节、未蒸解等杂质。具体步骤为：

洗涤后的浆料先由除节设备除去木节，然后由一段筛浆泵输送至一段压力筛，一段筛选出的良浆进到浓缩设备浓缩浆料，而尾桨进入到二段压力筛，二段筛选出的良浆重新进入到一段筛浆泵进行筛选，尾桨则由三段筛浆泵输送到中浓除渣器和三段压力筛，三段筛选出的良浆进到浓缩设备进行浆料浓缩。筛选工艺参数参见表4。

表4筛选工艺参数

除节机

一段压力筛

二段压力筛

三段压力筛

中浓除渣器

进浆浓度

3.5-4.0％

3.0-3.5％

2.0-2.5％

额定压力降

1.0bar

压力降

0.3-0.6bar

喂料压力

max 6.0bar

平均压力降

0.4bar

喂料浓度

1.0-1.5％

实施例6：漂白工艺

漂白工艺流程图参见图6，筛选后的浆料，经氯化、碱精制、次氯酸盐漂白、酸处理后，使白度、粘度、α纤维素含量达到工艺标准要求，供抄化纤浆板。漂白工艺参数见表5-表8。

表5氯化工艺参数

产量	浆料浓度	氯化温度	通氯压力	脱水机出口浓度
					4.5-5.0t/h	2.5-3.0％	常温	根据实际而定，氯化后浆料呈淡黄色略带氯味	≥8.5％

表6碱精制工艺参数

碱液浓度

加碱量

加磷酸三钠量

加树脂分散剂量

加双氧水量

精制温度

精制甲纤

≥30％

110kg/浆(折百)

5kg/t浆

0.25-0.3kg/t浆

25kg/t浆

100±2℃

91-92％

表7一段次氯酸盐漂白工艺参数

浆料浓度	漂白温度	加漂液量	过程pH值	塔出口残氯	塔出口粘度
						≥7.0％	45-55℃	根据粘度调整	≥8.5	无	24-28mPa·s

表8二段次氯酸盐漂白(槽漂)和酸处理工艺参数

实施例7：抄浆和包装

将漂白后的液体浆料，抄成合乎国家标准的浆板。质量要求参见表9。

表9产品质量要求

实施例8：以樟子松和白松为原料生产的粘胶纤维木浆产品检测数据结果

我们对以樟子松为原料，采用实施例1至实施例7所述的亚硫酸氢钙制浆法生产的粘胶纤维木浆以及以白松为原料、采用传统亚硫酸氢钙制浆法生产的粘胶纤维木浆进行了产品检测，相关数据参见表10。

表10粘胶纤维木浆产品检测数据结果

从上表检测数据看，樟子松针叶木浆较白松针叶木浆，甲纤含量高于白松木浆，反应性能也好于白松木浆，各项杂质含量明显低于白松木浆。

在采用镁、钠、铵三种盐基蒸煮樟子松类木材原料时，必须调整蒸煮液中的化合酸、游离酸百分含量及比例与钙基蒸煮液相同，装锅用酸也要保持钙盐基蒸煮水平，其他工艺步骤与钙盐基蒸煮相同。

通过以上实施例证明，本发明所述制浆方法能够使樟子松类纤维短、细胞壁较厚以及晚材率较高的木材原料如樟子松蒸煮成浆，并且有效解决了树脂含量高和木片中树皮较多对制浆的影响的问题，所生产的粘胶纤维木浆优于以白松为原材料生产的粘胶纤维木浆。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种制浆方法，包含蒸煮工艺，所述蒸煮工艺包括：

步骤1：将樟子松在0.70MPa压强下汽蒸至少15min；

步骤2：加入蒸煮液在0.70MPa压强下对樟子松进行蒸煮，当温度升至100-102℃进行第一次保温，保温时间不低于150min，所述蒸煮液为总酸百分含量为3.8%-6.5%且含SO₂的亚硫酸盐水溶液，所述亚硫酸盐水溶液为亚硫酸氢铵水溶液、亚硫酸氢钙水溶液、亚硫酸氢钠水溶液或亚硫酸氢镁水溶液；

步骤3：在0.70MPa压强下继续加热蒸煮液，当温度升至142-144℃进行第二次保温，保温时间为50-100min。

2.根据权利要求1所述的制浆方法，其特征在于，步骤1所述樟子松水分含量为25%-40%。

3.根据权利要求1所述制浆方法，其特征在于，还包含筛选工艺，所述筛选工艺采用一段压力筛、二段压力筛、三段压力筛和中浓除渣器进行多次筛选。