CN112431050B - 一种利用林木废弃物规模化生产半化学浆的方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种利用林木废弃物规模化生产半化学浆的方法,包括备木、蒸煮、磨浆、洗涤、二段磨浆及挤浆的步骤。本公开以林木废弃物、周边杂木、板材厂下脚料、建筑废材20P06131CN等资源采用半化学浆工艺连续生产本色高得率浆,代替进口高强废纸和国内废纸,提升产品质量,减少污染负荷,解决国内废纸原料不足、质量欠佳的现状。
Description
技术领域
本公开涉及造纸的领域,尤其涉及一种利用林木废弃物规模化生产半化学浆的方法。
背景技术
2012年以来,箱板纸和瓦楞原纸生产量和消费量整体市场规模处于持续增长态势,箱纸板和瓦楞原纸呈现供需弱平衡的状态,随着落后产能的淘汰,受益于快递行业的高速发展,包装纸需求持续增长。
然而,由于我国森林资源少,用于制浆造纸的木质纤维原料严重匮乏。有关统计数据表明,到2020年,我国木浆总需求量达到4000万吨/年,才能满足我国纸业的需求。我国木浆进口源地主要有加拿大、巴西、印尼、智利、美国等,我国木浆价格由进口价和自产价双向决定,特别是国际木浆的供需格局对国内木浆价格有较大影响。原材料较大程度依赖进口将很大程度上考验国家、企业的经济安全形势。
如此大的木浆增长量,仅靠优质木材纤维原料是远远无法满足市场的需求。2017年以来,又受“限废令”及排污许可证等政策实施影响,国废价格和进口废纸价格出现分化,国废价格持续走高。
中国专利CN103046425A提出了一种以马尾松为原料,经过硫酸盐法蒸煮、双螺杆挤浆机挤浆、常压磨浆、洗涤、筛选生产半化学浆的工艺。中国申请专利CN103696306A提出以油茶果壳为原料采用预处理、蒸煮、机械磨浆、消潜、净化筛选工序生产半化学浆工艺。均采用了传统的木质纤维原料或者具有地域限制农作物为原料,不具有良好的规模化生产的推广性和示范性。
中国专利CN108149504A以玉米秸秆和麦草混合料为原料制备半化学浆,虽然原料相对易得,但由于秸秆和草类原料杂细胞多,结构比较复杂,为了避免蒸煮黑液难以回收处理的问题,采用了混合生物酶辅助超声波的预处理方法,后续磨浆工段也采用了电解氧化技术,电解过程中通入气体。整体工艺处理条件比较复杂,工业化生产技术不成熟。专利中未给出最后成浆质量,但考虑原料本身的限制,成浆强度也不会很高,应用有限。
发明内容
本公开提供了一种利用林木废弃物规模化生产半化学浆的方法,以林木废弃物、周边杂木、板材厂下脚料、建筑废材等资源采用半化学浆工艺连续生产本色高得率浆,代替进口高强废纸和国内废纸,提升产品质量,减少污染负荷,解决国内废纸原料不足、质量欠佳的现状。
根据本公开的一个方面,一种利用林木废弃物规模化生产半化学浆的方法,包括以下步骤:
步骤一、备木:以林木废弃物、周边杂木、板材厂下脚料、建筑废材木片为原料,由皮带机输送至木片仓进行预热,温度控制在90-100℃,预热后的木片进入木片洗涤器,在木片洗涤器中加入蒸煮液,依靠密度的不同进行分级,泥沙、石子、金属杂质经沉淀排除;
步骤二、蒸煮:由木片泵将木片送入蒸煮塔,进行连续置换蒸煮;
步骤三、磨浆:蒸煮后的木片经过除渣器除渣后进入中浓磨浆机磨浆,采用高温下中浓压力直接喷放磨浆,磨浆温度为85-100℃,磨后浆卡伯值为90-120,游离度为550-650mL,出口浓度为8-12%;磨后浆进入喷放塔储存;
步骤四、洗涤:磨后浆经过并联的1、2#VT(VT为水平带式真空洗浆机)洗浆机和并联的1、2#螺旋压榨洗浆机进行洗涤及压榨,洗涤滤液回流蒸煮塔循环使用;经过洗涤和压榨的浆料,进入储存塔储存;
步骤五、二段磨浆:洗涤完浆料进入串联的第一段低浓磨浆机及第二段低浓磨浆机进行磨浆,用于降低浆料中纤维束含量和成浆游离度,磨后的浆料进入压力筛筛选,合格浆料备用,以供给纸机使用;不合格浆料回流磨前进浆池,重新磨浆;
步骤六、挤浆:浆料出来压力筛浓度较低(压力筛进口浓度通常要求4%一下,经过筛选排出大的纤维后,合格浆料浓度降低至3.5%左右),合格浆料一部分进入浆塔储存,使用管道运送到纸机,另一部分则使用两台并联双圆网和一台双辊挤浆机挤浆后,以“干饼”的形式运输至纸机。
根据本公开的至少一个实施方式,所述步骤一中,蒸煮液为商品碱或者白液,蒸煮液用量为15-17%(绝干木片),硫化度为26-29%,液料比为(2.5-3.5):1,液料比单位为L:kg。
根据本公开的至少一个实施方式,所述步骤二中,蒸煮温度为气相温度155-165℃,液相温度为160-170℃,蒸煮时间为35-50min。吨浆产生5-7m3黑液。经过研究黑液残碱量2-5g/L时,本色高得率浆的色相(L、a、b值)较好,对箱板纸颜色影响较小。
根据本公开的至少一个实施方式,所述步骤四中,VT洗浆机出口浓度为11-12%,pH为9.9-10.9,螺旋压榨出口浓度为23-28%,亮度(L值)为50-55。
根据本公开的至少一个实施方式,所述步骤五中,第一段低浓磨浆机及第二段低浓磨浆机分别包括两台并联的低浓磨浆机。
根据本公开的至少一个实施方式,所述步骤五中,第一段低浓磨浆机出口浓度为4.5-5.5%,出口游离度为500-550mL,第二段低浓磨浆机出口浓度为4.5-5.5%,出口游离度为400-450mL。
根据本公开的至少一个实施方式,所述步骤五中,压力筛筛缝为0.15mm,合格浆料浓度为3.5-4.5%,游离度为300-350mL,pH为9.0-9.5,电导率为5000-8000μs/cm。
根据本公开的至少一个实施方式,所述步骤六中,双辊挤浆机出口浓度为28-30%,游离度为400-450mL,亮度(L值)为50-55,磨后卡伯值为115-125。
采用上述技术方案之后,本公开具有以下有益效果:
1、本公开原料为林木废弃物、周边杂木、板材厂下脚料、建筑废材等资源,废物利用,来源广泛,符合国家绿色发展理念,生产过程清洁。
2、本公开工艺先进,***化,集约化,可大规模生产,具有很强的示范推广意义。
3、本公开采用半化学浆的生产工艺,置换蒸煮后,高温高压喷放至中浓磨磨浆,短流程,帚化好,强度高,再经后段低浓磨浆机磨浆,成浆质量优于废纸浆,可弥补国产废纸之不足,对解决高质量进口废纸短缺带来的矛盾有着巨大意义,保证国家经济发展安全。
4、制浆得率为70-78%,成纸纸张物理性能优异,完全可以满足配抄箱板纸、瓦楞原纸等包装用纸的要求,大大节约企业成本,具有明显的成本优势。
具体实施方式
下面结合实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容,而非对本公开的限定。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面通过实施方式来详细说明本公开。
实施例1
一种利用林木废弃物规模化生产半化学浆的方法,包括以下步骤:
步骤一、备木:以林木废弃物木片为原料,由皮带机输送至木片仓进行预热,温度控制在90℃,预热后的木片进入木片洗涤器,在木片洗涤器中加入蒸煮液,依靠密度的不同进行分级,泥沙、石子、金属杂质经沉淀排除;
所述步骤一中,蒸煮液为商品碱或者白液,蒸煮液用量为15%(绝干木片),硫化度为26%,液料比为2.5:1。
步骤二、蒸煮:由木片泵将木片送入蒸煮塔,进行连续置换蒸煮;
所述步骤二中,蒸煮温度为气相温度155℃,液相温度为160℃,蒸煮时间为35min。
步骤三、磨浆:蒸煮后的木片经过除渣器除渣后进入中浓磨浆机磨浆,采用高温下中浓压力直接喷放磨浆,磨浆温度为85℃,磨后浆卡伯值为120,游离度为550mL,出口浓度为8%;磨后浆进入喷放塔储存;
步骤四、洗涤:磨后浆经过并联的1、2#VT洗浆机和并联的1、2#螺旋压榨洗浆机进行洗涤及压榨,洗涤滤液回流蒸煮塔循环使用;经过洗涤和压榨的浆料,进入储存塔储存;
所述步骤四中,VT洗浆机出口浓度为4%,pH为9.9,螺旋压榨出口浓度为23%,亮度(L值)为50。
步骤五、二段磨浆:洗涤完浆料进入串联的第一段低浓磨浆机及第二段低浓磨浆机进行磨浆,第一段低浓磨浆机及第二段低浓磨浆机分别包括两台并联的低浓磨浆机,用于降低浆料中纤维束含量和成浆游离度,磨后的浆料进入压力筛筛选,合格浆料备用,以供给纸机使用;不合格浆料回流磨前进浆池,重新磨浆;
所述步骤五中,第一段低浓磨浆机出口浓度为4.5%,出口游离度为500mL,第二段低浓磨浆机出口浓度为4.5%,出口游离度为350mL。
所述步骤五中,压力筛筛缝为0.15mm,合格浆料浓度为3.5%,游离度为300mL,pH为9.0,电导率为5000μs/cm。
步骤六、挤浆:浆料出来压力筛浓度较低,合格浆料一部分进入浆塔储存,使用管道运送到纸机,一部分则使用两台并联双圆网和一台双辊挤浆机挤浆后,以“干饼”的形式运输至纸机。
所述步骤六中,双辊挤浆机出口浓度为28%,游离度为330mL,亮度(L值)为50,磨后卡伯值为125。
实施例2
一种利用林木废弃物规模化生产半化学浆的方法,包括以下步骤:
步骤一、备木:以板材厂下脚料木片为原料,由皮带机输送至木片仓进行预热,温度控制在95℃,预热后的木片进入木片洗涤器,在木片洗涤器中加入蒸煮液,依靠密度的不同进行分级,泥沙、石子、金属杂质经沉淀排除;
所述步骤一中,蒸煮液为商品碱或者白液,蒸煮液用量为16%(绝干木片),硫化度为28%,液料比为3:1。
步骤二、蒸煮:由木片泵将木片送入蒸煮塔,进行连续置换蒸煮;
所述步骤二中,蒸煮温度为气相温度160℃,液相温度为165℃,蒸煮时间为40min。
步骤三、磨浆:蒸煮后的木片经过除渣器除渣后进入中浓磨浆机磨浆,采用高温下中浓压力直接喷放磨浆,磨浆温度为95℃,磨后浆卡伯值为100,游离度为600mL,出口浓度为10%;磨后浆进入喷放塔储存;
步骤四、洗涤:磨后浆经过并联的1、2#VT洗浆机和并联的1、2#螺旋压榨洗浆机进行洗涤及压榨,洗涤滤液回流蒸煮塔循环使用;经过洗涤和压榨的浆料,进入储存塔储存;
所述步骤四中,VT洗浆机出口浓度为4.5%,pH为10,螺旋压榨出口浓度为25%,亮度(L值)为53。
步骤五、二段磨浆:洗涤完浆料进入串联的第一段低浓磨浆机及第二段低浓磨浆机进行磨浆,第一段低浓磨浆机及第二段低浓磨浆机分别包括两台并联的低浓磨浆机,用于降低浆料中纤维束含量和成浆游离度,磨后的浆料进入压力筛筛选,合格浆料备用,以供给纸机使用;不合格浆料回流磨前进浆池,重新磨浆;
所述步骤五中,第一段低浓磨浆机出口浓度为5%,出口游离度为530mL,第二段低浓磨浆机出口浓度为5%,出口游离度为380mL。
所述步骤五中,压力筛筛缝为0.15mm,合格浆料浓度为4%,游离度为330mL,pH为9.2,电导率为7000μs/cm。
步骤六、挤浆:浆料出来压力筛浓度较低,合格浆料一部分进入浆塔储存,使用管道运送到纸机,一部分则使用两台并联双圆网和一台双辊挤浆机挤浆后,以“干饼”的形式运输至纸机。
所述步骤六中,双辊挤浆机出口浓度为29%,游离度为360mL,亮度(L值)为53,磨后卡伯值为120。
实施例3
一种利用林木废弃物规模化生产半化学浆的方法,包括以下步骤:
步骤一、备木:以林木废弃物、周边杂木、板材厂下脚料、建筑废材木片为原料,由皮带机输送至木片仓进行预热,温度控制在100℃,预热后的木片进入木片洗涤器,在木片洗涤器中加入蒸煮液,依靠密度的不同进行分级,泥沙、石子、金属杂质经沉淀排除;
所述步骤一中,蒸煮液为商品碱或者白液,蒸煮液用量为17%(绝干木片),硫化度为29%,液料比为3.5:1。
步骤二、蒸煮:由木片泵将木片送入蒸煮塔,进行连续置换蒸煮;
根据本公开的至少一个实施方式,所述步骤二中,蒸煮温度为气相温度165℃,液相温度为170℃,蒸煮时间为50min。
步骤三、磨浆:蒸煮后的木片经过除渣器除渣后进入中浓磨浆机磨浆,采用高温下中浓压力直接喷放磨浆,磨浆温度为100℃,磨后浆卡伯值为90,游离度为650mL,出口浓度为12%;磨后浆进入喷放塔储存;
步骤四、洗涤:磨后浆经过并联的1、2#VT洗浆机和并联的1、2#螺旋压榨洗浆机进行洗涤及压榨,洗涤滤液回流蒸煮塔循环使用;经过洗涤和压榨的浆料,进入储存塔储存;
所述步骤四中,VT洗浆机出口浓度为5%,pH为10.9,螺旋压榨出口浓度为28%,亮度(L值)为55。
步骤五、二段磨浆:洗涤完浆料进入串联的第一段低浓磨浆机及第二段低浓磨浆机进行磨浆,第一段低浓磨浆机及第二段低浓磨浆机分别包括两台并联的低浓磨浆机,用于降低浆料中纤维束含量和成浆游离度,磨后的浆料进入压力筛筛选,合格浆料备用,以供给纸机使用;不合格浆料回流磨前进浆池,重新磨浆;
所述步骤五中,第一段低浓磨浆机及第二段低浓磨浆机分别包括两台并联的低浓磨浆机。
所述步骤五中,第一段低浓磨浆机出口浓度为5.5%,出口游离度为550mL,第二段低浓磨浆机出口浓度为5.5%,出口游离度为400mL。
所述步骤五中,压力筛筛缝为0.15mm,合格浆料浓度为4.5%,游离度为350mL,pH为9.5,电导率为8000μs/cm。
步骤六、挤浆:浆料出来压力筛浓度较低,合格浆料一部分进入浆塔储存,使用管道运送到纸机,一部分则使用两台并联双圆网和一台双辊挤浆机挤浆后,以“干饼”的形式运输至纸机。
所述步骤六中,双辊挤浆机出口浓度为30%,游离度为400mL,亮度(L值)为55,磨后卡伯值为100。
为了探究本公开化学浆成浆性能,将本公开实施例1-3与美废及纸机分级筛分离的长短纤国废进行了对比。
样品名称 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 美废 | 国废长纤 | 国废短纤 |
游离度/叩解ml/°SR | 544/- | 540 | 532 | - | - | - |
抄片定量g/㎡ | 93.33 | 100 | 101 | 107.21 | 101.40 | 96.96 |
松厚度cm<sup>3</sup>/g | 1.77 | 1.78 | 1.81 | 1.79 | 1.82 | 1.77 |
抗张指数Nm/g | 36.77 | 37.55 | 38.00 | 26.33 | 27.43 | 26.46 |
裂断长Km | 3.75 | 3.80 | 3.81 | 2.69 | 2.80 | 2.70 |
耐破指数Kpam<sup>2</sup>/g | 2.16 | 2.18 | 2.18 | 1.46 | 1.69 | 1.60 |
环压指数N·m/g | 8.09 | 8.08 | 8.12 | 6.58 | 5.77 | 6.04 |
耐折 次 | 19 | 20 | 20 | 15 | 18 | 9 |
白度% | 14.05 | 15.08 | 15.21 | 20.35 | 21.59 | 23.60 |
L | 52.74 | 53.66 | 54.02 | 61.22 | 61.57 | 63.51 |
a | 7.00 | 7.06 | 7.08 | 4.81 | 4.62 | 4.17 |
b | 15.24 | 16.22 | 17.22 | 16.23 | 14.36 | 14.05 |
本公开采用的是林木废弃物、周边杂木、板材厂下脚料、建筑废材等资源,原料来源广,成本低,对于带动附近居民就业和增收有着重大意义。本公开采用半化学浆的工艺,置换式蒸煮,带温带压磨浆,更好的提升了成浆质量,物理性能高于废纸浆,完全满足配抄瓦楞纸和包装原纸的要求。本公开蒸煮、洗涤、磨浆、筛选等工段以及化学品的加入点、加入量都经最佳优化过程得到。同时,各个工段的参数以及工艺指标都使得本公开达到了最优的生产,即节约了成本也保障了纸张的物理性能。整体成浆得率高达70-78%,生产过程清洁环保,工艺先进,***化,集约化,可大规模生产,具有很强的示范推广意义。
本色高得率生物质的开发,将弥补国产废纸之不足,对解决高质量进口废纸短缺带来的矛盾有着巨大意义。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
本领域的技术人员应当理解,上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开,而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言,在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型,并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。
Claims (5)
1.一种利用林木废弃物规模化生产半化学浆的方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一、备木:以林木废弃物、周边杂木、板材厂下脚料、建筑废材木片为原料,由皮带机输送至木片仓进行预热,温度控制在90-100℃,预热后的木片进入木片洗涤器,在木片洗涤器中加入蒸煮液,依靠密度的不同进行分级,泥沙、石子、金属杂质经沉淀排除;蒸煮液为商品碱或者白液,蒸煮液用量为15-17%,硫化度为26-29%,液料比为(2.5-3.5):1,液料比单位为L:kg;
步骤二、蒸煮:由木片泵将木片送入蒸煮塔,进行连续置换蒸煮;蒸煮温度为气相温度155-165℃,液相温度为160-170℃,蒸煮时间为35-50min;
步骤三、磨浆:蒸煮后的木片经过除渣器除渣后进入中浓磨浆机磨浆,采用高温下中浓压力直接喷放磨浆,磨浆温度为85-100℃,磨后浆卡伯值为90-120,游离度为550-650mL,出口浓度为8-12%;磨后浆进入喷放塔储存;
步骤四、洗涤:磨后浆经过并联的1、2#VT洗浆机和并联的1、2#螺旋压榨洗浆机进行洗涤及压榨,洗涤滤液回流蒸煮塔循环使用;经过洗涤和压榨的浆料,进入储存塔储存;VT洗浆机出口浓度为4-5%,pH为9.9-10.9,螺旋压榨出口浓度为23-28%,亮度为50-55;
步骤五、二段磨浆:洗涤完浆料进入串联的第一段低浓磨浆机及第二段低浓磨浆机进行磨浆,用于降低浆料中纤维束含量和成浆游离度,磨后的浆料进入压力筛筛选,合格浆料备用,以供给纸机使用;不合格浆料回流磨前进浆池,重新磨浆;
步骤六、挤浆:合格浆料一部分进入浆塔储存,使用管道运送到纸机,另一部分则使用两台并联双圆网和一台双辊挤浆机挤浆后,以“干饼”的形式运输至纸机。
2.如权利要求1所述的生产半化学浆的方法,其特征在于,所述步骤五中,第一段低浓磨浆机及第二段低浓磨浆机分别包括两台并联的低浓磨浆机。
3.如权利要求1所述的生产半化学浆的方法,其特征在于,所述步骤五中,第一段低浓磨浆机出口浓度为4.5-5.5%,出口游离度为500-550mL,第二段低浓磨浆机出口浓度为4.5-5.5%,出口游离度为400-450mL。
4.如权利要求1所述的生产半化学浆的方法,其特征在于,所述步骤五中,压力筛筛缝为0.15mm,合格浆料浓度为3.5-4.5%,游离度为350-400mL,pH为9.0-9.5,电导率为5000-8000μs/cm。
5.如权利要求1所述的生产半化学浆的方法,其特征在于,所述步骤六中,双辊挤浆机出口浓度为28-30%,游离度为400-450mL,亮度为50-55,磨后卡伯值为115-125。
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2020
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