CN103266520B

CN103266520B - 一种漂白草浆的制备方法

Info

Publication number: CN103266520B
Application number: CN201310177495.0A
Authority: CN
Inventors: 陈克利; 董璐佳; 蓝海; 蓝洋
Original assignee: Jiamusi Amur Pulp & Paper Co Ltd; Kunming University of Science and Technology
Current assignee: Jiamusi Amur Pulp & Paper Co Ltd; Kunming University of Science and Technology
Priority date: 2013-05-14
Filing date: 2013-05-14
Publication date: 2016-02-10
Anticipated expiration: 2033-05-14
Also published as: CN103266520A

Abstract

本发明公开了一种漂白草浆的制备方法，该方法包括如下操作：（1）将草类原料和蒸煮液以1:3-1:6的重量比加到蒸煮设备中并混合均匀，然后将蒸煮设备密闭，其中，所述蒸煮液中含有碱；（2）向所述密闭的蒸煮设备中通入氧气使蒸煮设备内氧压保持为0.3-1.0MPa，将所述草类原料用所述蒸煮液在90-130℃下蒸煮30-240分钟；（3）将完成蒸煮过程后得到的浆料进行洗涤和筛选，得到细浆；（4）将所述操作（3）中的细浆用二氧化氯进行漂白。本发明用一段二氧化氯，便能将草浆的白度漂至80%以上，比普通碱法草浆通常采用的CEH漂白过程少了两段漂程，运行费用降低2/3，漂白过程中的污染物负荷降低60%以上。

Description

一种漂白草浆的制备方法

技术领域

本发明涉及造纸领域，尤其涉及一种造纸用漂白草浆的制备方法。

背景技术

以农作物秸秆（特别是稻草或麦草）为原料制造纸浆曾经主导了我国制浆造纸工业约40年。近10余年来，随着环境污染治理水平要求越来越高，草类原料存在的先天不足导致其清洁生产的水平明显不及木材原料，另外制浆过程效率低下也让人们对草类原料制浆存在的问题颇感棘手。因此，在草类制浆过程中存在的低得率、高消耗、高污染等问题严重限制了草类制浆工业的发展。

随着社会经济的发展，人们对纸制品消费需求不断地增长以及对纸制品质量提出更高的要求，以往采用比较简单、粗放式的草类高得率制浆，特别是机械制浆获得的草浆因质量低下，所能生产的纸产品也受到了很大限制。为了能提升草浆品质和附加值，采用化学制浆方法，但草浆的获取率又不高。因此，寻求一种能提高草类制浆效果并提升草浆品质的清洁型制浆方法就显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够明显提高草浆得率、改善漂白草浆品质、显著降低污染物负荷的制浆方法。

本发明提供了一种漂白草浆的制备方法，该方法包括如下操作：

（1）将草类原料和蒸煮液以1:3-1:6的重量比加到蒸煮设备中并混合均匀，然后将蒸煮设备密闭，其中，所述蒸煮液中含有碱；

（2）向所述密闭的蒸煮设备中通入氧气使蒸煮设备内氧压保持为0.3-1.0MPa，将所述草类原料用所述蒸煮液在90-130℃下蒸煮30-240分钟；

（3）将完成蒸煮过程后得到的浆料进行洗涤和筛选，得到细浆；

（4）将所述操作（3）中的细浆用二氧化氯进行漂白。

可选地，根据本发明的漂白草浆的制备方法中，操作（4）中，所述细浆的浓度为8-12%，所述漂白过程在70-80℃，pH值为3.5-4.0的条件下进行60-120分钟。

可选地，根据本发明的漂白草浆的制备方法中，所述漂白过程中，二氧化氯用量为所述细浆绝干重量的0.5-1.5%。

可选地，根据本发明的漂白草浆的制备方法中，在所述操作（1）和操作（2）之间进一步包括将所述草类原料用所述蒸煮液进行预蒸煮的操作。

可选地，根据本发明的漂白草浆的制备方法中，所述预蒸煮的时间为10-60分钟。

可选地，本发明的漂白草浆的制备方法中，所述预蒸煮的温度为90-130℃。

可选地，根据本发明的漂白草浆的制备方法中，所述蒸煮液还含有保护助剂，其中，碱的用量为草类原料重量的13%-22%，保护助剂的用量为草类原料重量的0.1%-2.0%。

可选地，根据本发明的漂白草浆的制备方法中，所述碱为氢氧化钠。

可选地，根据本发明的漂白草浆的制备方法中，所述的保护助剂为硫酸镁。

可选地，根据本发明的漂白草浆的制备方法中，所述草类原料为稻草或麦草。

与现有技术相比，本发明所述漂白草浆的制备方法的有益效果是：

（1）氧碱蒸煮获得的草浆的脱除木质素效率明显提高，卡伯值低于12，为低硬度草浆，对后续漂白非常有利，用一段二氧化氯漂白便能将草浆的白度漂至80%以上。比普通碱法草浆通常采用的氯化、碱处理和二氧化氯漂白组合（CEH）的漂白过程少了两段漂程，运行费用降低2/3，漂白过程中的污染物负荷降低60%以上，能显著提升草浆的清洁化生产效率；

（2）获得的漂白草浆的得率高出传统碱法漂白草浆5-10%，纸浆黏度提高了110-180mL/g，漂白浆综合物理强度增加15-20%，纸浆品质提高显著。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明所述漂白草浆的制备方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步的描述。

图1示出本发明所述漂白草浆的制备方法的流程示意图。如图1所示，首先将草类原料和蒸煮液以1:3-1:6的重量比加到蒸煮设备中并混合均匀，然后将蒸煮设备密闭，其中，所述蒸煮液中含有碱。在将所述草类原料输送至蒸煮设备中之前，将所述草类原料切短，以使得草类原料与蒸煮液的接触更彻底，反应更全面。将切短的草类原料进行除尘处理，然后进行水洗，以除去其中的杂物，水洗之后进行脱水。经过上述处理，避免了因草类原料自身带入的灰尘和杂物而影响制浆效率。本发明中所用的草类原料为稻草或麦草。

本发明中所用的含有碱的蒸煮液还含有保护助剂，其中，碱的用量为草类原料重量的13%-22%，保护助剂的用量为草类原料重量的0.1%-2.0%。当草类原料不含水分时，所述碱和保护助剂的用量以草类原料的重量为基准计量；当草类原料含水时，所述碱和保护助剂的用量以草类原料的绝干重量为基准计量。

蒸煮液中所用的碱主要是氢氧化钠，还可以是氢氧化钠与硫化钠或亚硫酸钠的混合物。当使用上述混合物时，以氢氧化钠为主，以硫化钠或亚硫酸钠为辅，混合物的用量以氢氧化钠计。为了避免蒸煮过程中草类原料的纤维素被破坏，在蒸煮液中加入了保护助剂。本发明所用的保护助剂为硫酸镁，因为镁盐可以钝化纸浆中含有的能起催化作用的金属离子，起到保护纤维素的作用。可以理解的是，所述保护助剂还可以是硫酸镁的复合物，例如硫酸镁与碳酸镁的复合物或者硫酸镁与氢氧化镁的复合物。在与所述草类原料混合前，可将所述蒸煮液预热至80-90℃。

在蒸煮设备中准备好草类原料和蒸煮液后，开始进行氧碱蒸煮即，向密闭的蒸煮设备中通入氧气使蒸煮设备内氧压保持为0.3-1.0MPa，将所述草类原料用所述蒸煮液在90-130℃下蒸煮30-240分钟。

在对草类原料进行氧碱蒸煮之前，还可以对其进行预蒸煮，以提高制浆效率，缩短后续氧碱蒸煮所需时间。所述预蒸煮就是在向密闭蒸煮设备中通入氧气之前，将草类原料用蒸煮液进行蒸煮。此时，草类原料与在没有氧气的情况下的蒸煮液发生反应，草类原料中的木质素大部分溶出。本发明中，所述预蒸煮的时间优选为10-60分钟，预蒸煮的温度优选为90-130℃。

氧碱蒸煮结束后，将所得浆料喷放出蒸煮设备后进行洗涤和筛选处理，得到细浆。将所述细浆送入含二氧化氯的漂白塔中进行漂白，得到漂白草浆。细浆的绝干重量与制浆原料绝干重量的比值即为细浆得率。其中，绝干重量是指物质不含水分时的重量。

本发明中，所述漂白过程在70-80℃，pH值为3.5-4.0的条件下进行了60-120分钟，所述细浆的浓度为8%-12%，二氧化氯用量为0.5-1.5%。漂白结束后，按规范要求洗净度对纸浆进行洗涤。其中，所述细浆浓度是指纸浆悬浮液中纤维绝干重量与悬浮液重量的百分比。二氧化氯用量是指纸浆漂白到一定白度所需要的二氧化氯重量与纸浆绝干重量的百分比。

在对蒸煮得到的浆料进行喷放时，如果浆料温度低于100℃时，进行直接喷放，如果浆料温度高于100℃时，则向蒸煮设备中泵入部分温度和浓度较低的黑液使浆料温度降至100℃以下后再进行喷放。所述浆料处理过程中提取的黑液经除硅处理后送入碱回收***；产生的筛渣可重新返回蒸煮设备与稻草段一起蒸煮，也可挤压脱水后作为燃料。所谓筛渣是指化学制浆过程中，蒸煮得到的浆料中存在的部分未蒸解的木块、竹节、草段和粗纤维束等杂质，通常用压力筛或振动筛将其筛出。

根据本发明提出的漂白草浆制备方法可选因素较多，可以设计出多种实施例，因此具体的实施例仅作为本发明的具体实现方式的示例性说明，而不构成对本发明范围的限制。为了具体的描述本发明，选择以下实施例进行示例性说明。

实施例1

将稻草切短并进行除尘，然后对其进行洗涤，除去其中的杂物，洗涤完毕后进行脱水。将脱水后的稻草送入蒸煮设备中，同时加入预热至90℃的蒸煮液与之混合均匀，所述稻草与所述蒸煮液的重量比为1:3.5。所述蒸煮液为氢氧化钠与硫酸镁的水溶液，氢氧化钠的用量为稻草重量的15%，硫酸镁的用量为稻草重量的2%。装料结束后将蒸煮设备密闭，向其中通入氧气使蒸煮设备内氧压保持为0.5MPa。加热蒸煮设备，将稻草用蒸煮液在130℃下蒸煮30分钟。蒸煮结束后，泵入***内温度和浓度较低的黑液使蒸煮器内温度降至沸点之下，然后将所得浆料喷放，对喷放出的浆料进行洗涤和筛选处理，得到细浆。处理过程中提取的黑液经除硅处理后送至碱回收***；筛渣可重新返回蒸煮设备与稻草段一起蒸煮，也可挤压脱水后作为燃料。将所得细浆浓度调整为8%，送入含二氧化氯的漂白塔中，在80℃下漂白90分钟，控制pH为3.5-4.0。该漂白过程中，二氧化氯用量为1.5%。漂白结束后，按规范要求洗净度对纸浆进行洗涤。

本实施例中，所制得细浆的各项指标结果为：细浆得率56.5%、卡伯值9.0、白度52%ISO、黏度890mL/g；经过漂白后得到的漂白草浆的各项指标结果为：对原料得率50.5%、白度80.2%ISO、黏度810mL/g，标准浆张抗张指数59N·m/g、耐破指数3.7kPa·m²/g、撕裂指数6.6mN·m²/g。

其中，对原料得率是指漂白草浆绝干重量与制浆原料绝干重量的百分比，因为细浆在漂白过程中会损失部分纤维，最终得到的漂白草浆的绝干重量小于漂白前细浆的绝干重量；标准浆张是指根据相关国家标准对纸浆进行处理后得到的浆张。

实施例2

重复实施例1，部分反应参数做如下调整：稻草与蒸煮液的重量比为1:6，蒸煮液为氢氧化钠、硫化钠与硫酸镁的水溶液，其中氢氧化钠和硫化钠的用量为稻草重量的20%、硫酸镁用量为稻草重量的0.1%，蒸煮设备中的氧气压力保持为1MPa，蒸煮温度为90℃，蒸煮时间为240分钟。蒸煮结束后将浆料直接进行喷放。漂白过程在70℃下进行了60分钟，细浆的浓度为12%，二氧化氯用量0.5%。

本实施例中，所制得细浆的各项指标结果为：细浆得率52.3%、卡伯值6.7、白度62%ISO、黏度810mL/g；经过漂白后得到的漂白草浆的各项指标结果为：对原料得率46.9%、白度83.1%ISO、黏度770mL/g，标准浆张抗张指数57N·m/g、耐破指数3.5kPa·m²/g、撕裂指数6.4mN·m²/g。

实施例3

重复实施例1，部分反应参数做如下调整：所述稻草与蒸煮液的重量比为1:4.5，其中氢氧化钠的用量为稻草重量的18%、硫酸镁用量为稻草重量的0.75%。装料结束后将蒸煮设备密闭，将所述稻草用所述蒸煮液在100℃下预蒸煮60分钟。完成预蒸煮后，向蒸煮设备中通入氧气使蒸煮设备内氧压保持为0.3MPa。加热蒸煮设备，将稻草用蒸煮液在100℃下蒸煮120分钟。漂白过程在75℃下进行了90分钟，细浆的浓度为10%，二氧化氯用量1.0%。

本实施例中，所制得细浆的各项指标结果为：细浆得率55%、卡伯值7.6、白度57%ISO、黏度860mL/g；经过漂白后得到的漂白草浆的各项指标结果为：对原料得率49.1%、白度83%ISO、黏度830mL/g，标准浆张抗张指数63N·m/g、耐破指数4.1kPa·m²/g、撕裂指数6.7mN·m²/g。

实施例4

重复实施例1，部分反应参数做如下调整：所用的草类原料为麦草，麦草与蒸煮液的重量比为1:5，蒸煮液中氢氧化钠的用量为麦草重量的17%、硫酸镁的用量为麦草重量的1%，蒸煮设备中的氧气压力保持为0.8MPa，蒸煮温度为130℃，蒸煮时间为30分钟。漂白过程在80℃下进行了60分钟，细浆的浓度为12%，二氧化氯用量1.25%。

本实施例中，所制得细浆的各项指标结果为：细浆得率57.3%、卡伯值9.2、白度53%ISO、黏度900mL/g；经过漂白后得到的漂白草浆的各项指标结果为：对原料得率50.4%、白度81.6%ISO、黏度830mL/g，标准浆张抗张指数64N·m/g、耐破指数4.5kPa·m²/g、撕裂指数7.6mN·m²/g。

实施例5

重复实施例4，部分反应参数做如下调整：麦草与蒸煮液的重量比为1:3，其中氢氧化钠的用量为麦草重量的22%、硫酸镁用量为麦草重量的1.5%，蒸煮设备中的氧气压力保持为1.0MPa，蒸煮温度为100℃，蒸煮时间为240分钟。漂白过程在70℃下进行了60分钟，细浆的浓度为10%，二氧化氯用量0.5%。

本实施例中，所制得细浆的各项指标结果为：细浆得率52.7%、卡伯值6.8、白度62.4%ISO、黏度830mL/g；经过漂白后得到的漂白草浆的各项指标结果为：对原料得率47.4%、白度83.6%ISO、黏度790mL/g，标准浆张抗张指数65N·m/g、耐破指数4.1kPa·m²/g、撕裂指数7.8mN·m²/g。

实施例6

重复实施例3，部分反应参数做如下调整：所用草类原料为麦草，麦草与蒸煮液的重量比为1:3。预蒸煮中所用蒸煮液为氢氧化钠的水溶液，氢氧化钠的用量为麦草重量的18%。预蒸煮的温度为130℃，预蒸煮时间为20分钟。预蒸煮结束后，向蒸煮设备中泵入***回用的温度和浓度较低的黑液进行降温，温度降至115℃时，向蒸煮设备通入氧气使其内部氧压保持为0.6MPa，在115℃下将麦草蒸煮120分钟。所述麦草与所述泵入的温度和浓度较低的黑液的重量比为1:0.3。所述温度和浓度较低的黑液中溶解有麦草重量4%的氢氧化钠和麦草重量0.25%的硫酸镁。漂白过程在70℃下进行了120分钟，细浆的浓度为10%，二氧化氯用量0.75%。

本实施例中，所制得细浆的各项指标结果为：细浆得率53.9%、卡伯值7.2、白度61.8%ISO、黏度890mL/g；经过漂白后得到的漂白草浆的各项指标结果为：对原料得率48.5%、白度83.4%ISO、黏度820mL/g，标准浆张张抗张指数67N·m/g、耐破指数4.4kPa·m²/g、撕裂指数8.0mN·m²/g。

本发明所述漂白草浆的制备方法，通过对草类原料进行氧碱蒸煮一步工序或预蒸煮与氧碱蒸煮两步工序，可获得得率高，硬度较低的高品质纸浆，使得后续的漂白效率大幅提升，只需一段二氧化氯漂白即可得到白度超过80%的纸浆，节省了生产成本，提高了清洁化生产的效率。

应该注意的是，上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。

Claims

1.一种漂白草浆的制备方法，该方法依次由如下步骤组成：

(1)将草类原料切短并进行除尘；其中，所述草类原料为稻草或麦草；

(2)对草类原料进行洗涤，除去其中的杂物；

(3)洗涤完毕后进行脱水；

(4)添加制浆原料和蒸煮液：将脱水后的草类原料送入蒸煮设备中，同时加入预热至90℃的蒸煮液，草类原料和蒸煮液以1:3-1:6的重量比加到蒸煮设备中并混合均匀，然后将蒸煮设备密闭，其中，所述蒸煮液中含有碱和保护助剂；

蒸煮液中，碱的用量为草类原料重量的13％-22％，保护助剂的用量为草类原料重量的0.1％-2.0％，所述碱为氢氧化钠，所述保护助剂为硫酸镁；

(5)预蒸煮：将所述草类原料用所述蒸煮液进行预蒸煮，使草类原料与在没有氧气的情况下的蒸煮液发生反应，从而溶出木质素，预蒸煮的时间为10-60分钟，所述预蒸煮的温度为90-130℃；

(6)氧碱蒸煮：向所述密闭的蒸煮设备中通入氧气使蒸煮设备内氧压保持为0.3-1.0MPa，将所述草类原料用所述蒸煮液在90-130℃下蒸煮30-240分钟；

(7)将完成蒸煮过程后喷放出蒸煮设备后所得到的浆料进行洗涤和筛选，得到细浆；

(8)将所述步骤(7)所得的细浆送入含二氧化氯的漂白塔中，用占所述细浆绝干重量的0.5-1.5％用量的二氧化氯在70-80℃，pH值为3.5-4.0的条件下进行漂白60-120分钟，从而得到漂白草浆；其中，所述细浆的浓度为8-12％；

其中，步骤(7)中，在对蒸煮得到的浆料进行喷放时，如果浆料温度低于100℃时，进行直接喷放；如果浆料温度高于100℃时，则向蒸煮设备中泵入部分温度和浓度较低的黑液使浆料温度降至100℃以下后再进行喷放；所述浆料处理过程中提取的黑液经除硅处理后送入碱回收***；产生的筛渣或重新返回蒸煮设备与稻草段一起蒸煮，或挤压脱水后作为燃料；所谓筛渣是指化学制浆过程中，蒸煮得到的浆料中存在的部分未蒸解的木块、竹节、草段和粗纤维束为主的杂质，使用压力筛或振动筛将其筛出。