專利名稱：禾草類纖維制漿工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種禾草類纖維原料的制漿工藝，屬于造紙工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
眾所周知，未草類纖維原料能否成為人類可持續(xù)發(fā)展的造紙?jiān)?，是世界各國關(guān)注的 問題。它與木材纖維原料相比有許多劣勢(shì)，如它的收割、運(yùn)輸、貯存需要大量勞動(dòng)力，原 料收集半徑小，紙張質(zhì)量低劣，環(huán)境問題嚴(yán)重等。
經(jīng)分析，造成的原因有原料的收集和運(yùn)輸半徑小，限制了草漿廠的規(guī)模，造成它的 勞動(dòng)生產(chǎn)率比較低，目前世界的草漿廠規(guī)?；旧隙荚?0萬噸/年以下，多數(shù)為1-3萬噸/ 年。
工藝技術(shù)及生產(chǎn)裝備落后目前的草漿生產(chǎn)工藝還沒有完全根據(jù)未草的制漿特點(diǎn)制 訂，生產(chǎn)裝備的大型化和自動(dòng)化水平低。因此，草槳生產(chǎn)的單位能耗、水耗、纖維原料及 化工原料消耗高。
社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展后，勞動(dòng)力價(jià)格提高，而禾草資源的收割、運(yùn)輸、貯存需要大量勞動(dòng)力， 這些環(huán)節(jié)的機(jī)械化問題沒有相應(yīng)解決。
由于禾草類纖維形態(tài)的特點(diǎn)，使草漿的紙張強(qiáng)度、表面強(qiáng)度、不透明度比木材低。
還有就是環(huán)境問題，至今草漿的黑液治理并沒有得到根本解決，如建設(shè)一個(gè)草槳堿回 收工程比建設(shè)同等規(guī)模的木槳堿回收投資要多，其投資額相當(dāng)于建設(shè)一個(gè)全套造紙生產(chǎn)線 的投資；從技術(shù)上看，由于禾草原料中雜細(xì)胞和細(xì)小纖維多，戊聚糖含量高，以致于漿濾 水性差，洗滌后提取黑液困難；黑液粘度大，濃度低，蒸發(fā)負(fù)荷大，傳熱性差，燃燒造成 困難；黑液固形物中硅含量高，燃燒時(shí)膨化性能差，發(fā)熱值低，苛化后白泥沉降性和過濾 性能差，堿損失率高等。追根到底是現(xiàn)有的蒸煮工藝也不盡合理。
草類制漿技術(shù)是一個(gè)系統(tǒng)工程，要根據(jù)禾草纖維原料的生物結(jié)構(gòu)的不均一性和化學(xué)組成的特殊性對(duì)制漿的全過程進(jìn)行研究，主要是研究禾草類纖維制漿的特點(diǎn)l.重備料，除 硅，除雜細(xì)胞，提高紙漿質(zhì)量，濾水性；2.禾草纖維脫木素的特性。由于未草纖維中有較 多的堿易溶木素，使其制漿難度降低，但同時(shí)它又要求有較高的脫木素率才能使纖維解離， 因此它的制漿方法應(yīng)與木材有很大的不同。3.由于原料中硅含量高，碳水化合物含量高， 造成其黑液粘度高，回收難度大。4.禾草類纖維(現(xiàn)為)中含有大量雜細(xì)胞，對(duì)造紙形成 一系列危害。5.草漿的漂白性能較木材好，易采用短流程，無氯漂白達(dá)到高白度。
有不少技術(shù)人員致力于這方面的研究，比如，申請(qǐng)?zhí)枮?8111534.9的一種造紙黑液的 處理方法，屬造紙廢料處理方法領(lǐng)域，包括以下幾個(gè)工藝步驟將蒸煮后的黑液排入黑液 儲(chǔ)存池，下次蒸煮時(shí)，再將該黑液放入蒸球后，測(cè)定黑液的含堿量，再根據(jù)蒸煮的需要添 加入燒堿，進(jìn)行蒸煮。該發(fā)明的目的是為了降低生產(chǎn)成本、降低能耗、提高生產(chǎn)率、降低 環(huán)境污染，但該方法只是提出了一個(gè)構(gòu)思，沒有任何工藝參數(shù)。
湖北工學(xué)院學(xué)報(bào)99年14巻3期發(fā)表了題為"強(qiáng)化禾草備料和改革蒸煮的設(shè)想與初步 實(shí)踐"的文章，該文章公開了的一種蒸煮思路低溫快速蒸煮、大液比蒸煮、二級(jí)蒸煮。 具體地包括，熱黑液預(yù)浸(可補(bǔ)堿) 一預(yù)蒸一排黑液—白液二蒸一冷噴放。其采用白液置 換進(jìn)行二蒸，然后依次用溫黑液、洗滌水置換，并且采用了冷噴放。從工藝上講，比較復(fù) 雜，并且沒有任何工藝參數(shù)。
輕工機(jī)械99年3期發(fā)表了 "間歇蒸煮工段的節(jié)能減污改造(作者王錫元)"的文章， 該文獻(xiàn)在總結(jié)了 RDH (快速置換加熱)工藝的基礎(chǔ)上認(rèn)為，木漿深度脫木素蒸煮和草漿低 溫快速蒸煮應(yīng)該具備如下條件溫黑液、熱黑液預(yù)浸(利用殘堿，起蒸時(shí)具有較低堿濃)； 主脫木素初期加白液(形成高堿、硫氫根離子濃度)；蒸煮后期采用洗滌黑液置換(降低 溶出木素強(qiáng)度和離子濃度)；蒸煮開始和結(jié)束具有較低溫度；全過程采用大液比、低固形 物均勻加熱蒸煮；冷噴放。該文獻(xiàn)提出的將各段洗出的污染物和鍋內(nèi)提出的溫黑液合并， 然后在預(yù)熱預(yù)浸中回收熱量和部分化學(xué)藥品，該文獻(xiàn)只是一設(shè)想，并沒有提供相應(yīng)的參數(shù)。
江蘇造紙99年4期公開了一篇題為"蒸球置換蒸煮工藝流程的設(shè)想"的文章，該文 獻(xiàn)的基本原則是大液比(1: 4.5-5); 二級(jí)蒸煮(間接加熱溫黑液一蒸，熱黑液置換二蒸)， 球內(nèi)置換洗滌，冷噴放，用白液補(bǔ)充堿濃。該文獻(xiàn)采用白液球外預(yù)浸，沒有公開具體的工 藝參數(shù)。
國際造紙20巻1期公開了一篇題為"麥草置換蒸煮的小試研究"的文章，該文章認(rèn) 為，麥草堿法蒸煮的條件是堿濃在整個(gè)蒸煮過程中均勻分配；保持蒸煮液中低的木素或 其他溶出物的濃度；蒸煮溫度不要太高。該文獻(xiàn)提出鍋內(nèi)進(jìn)行白液溫黑液預(yù)浸(加熱至
5120°C)，采用不同的液比的白液和熱黑液置換并完成蒸煮，用洗滌水置換黑液。
針對(duì)我國的木材纖維原料奇缺，而作為農(nóng)業(yè)國家， 一年生的未草類纖維的產(chǎn)量卻很大 的現(xiàn)狀，要想真正的滿足造紙行業(yè)的需求，必須研究禾草類纖維的特性，對(duì)現(xiàn)有的蒸煮工 藝進(jìn)行改進(jìn)。
因此，目前我國還沒有一套切實(shí)可行的未草纖維的制漿工藝，應(yīng)盡快從我國的基本國 情出發(fā)，研究出一種不僅能提高草漿的質(zhì)量，而且能減少廢液的處理量和廢液處理難度的 草類制漿工藝，是當(dāng)前造紙技術(shù)中的一大難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種禾草類纖維制漿工藝的預(yù)處理方法。 本發(fā)明的另一目的在于提供一種未草類纖維制漿工藝的一次蒸煮方法。 本發(fā)明的另一目的在于提供一種未草類纖維制漿工藝的二次蒸煮方法。 本發(fā)明的另一目的在于提供一種未草類纖維制漿工藝中的黑液除硅方法。 本發(fā)明的另一目的在于提供一種非木纖維禾草類纖維的制漿工藝，該工藝能克服已有 非木纖維紙漿質(zhì)量低、能耗高、環(huán)境污染大的不足。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明的一種禾草類纖維制漿工藝的預(yù)處理方法為將未草類
纖維原料經(jīng)浸漬液浸漬，經(jīng)過浸漬的未草類纖維原料中綜纖維素重量百分含量為60-70%，
總木素重量百分含量為12-20%，聚戊糖重量百分含量為20-27%，均對(duì)絕干原料而言。 除此之外，經(jīng)過浸漬的未草類纖維原料中還含有灰分和苯-醇抽出物。 所說的浸漬處理采用的方式為將浸漬液浸漬禾草類纖維原料，使液比達(dá)到1: 2.1-4.5，
在常壓下溫度于85攝氏度以上保溫和混合10分鐘以上，其中在85-95度的條件保溫和混
合10-40分鐘為好。
所述的浸漬液中堿的含量為25-35克/升，絕干原料量與浸漬液總液重量的比為1: 2.1-4.5;浸漬處理所用黑液濃度為ll-14°Be' (20°C)時(shí)，黑液中Si02含量小于2.1%，優(yōu) 選為12-14。Be'(20。C)時(shí)，黑液中Si02含量小于1.86%，固形物濃度14-20%，優(yōu)選為16-20%。
一種未草類纖維制漿工藝的一次蒸煮方法，將禾草類纖維原料蒸煮后，纖維中綜纖維
素重量百分含量為60-75%，總木素重量百分含量為8-10.0%，聚戊糖重量百分含量為 22-27%，優(yōu)選為，綜纖維素重量百分含量為65-75%，總木素重量百分含量為8-9%，聚戊 糖重量百分含量為22-24%;均對(duì)絕干原料而言。
一次蒸煮方法采用蒸汽加熱的方式，向蒸煮器內(nèi)通入水蒸汽，使蒸汽的壓力為0.3-0.5Mpa后，中間小放氣一次，加熱時(shí)間為30-80分鐘，溫度為140°C-150°C,保溫10-40分鐘， 然后進(jìn)行抽、排液。
其中，本發(fā)明所采用的蒸煮方式可分為連續(xù)式蒸煮和間歇式蒸煮，具體工藝可根據(jù)所 使用的蒸煮方式進(jìn)行調(diào)整。
比如采用間歇式蒸煮工藝可為向蒸煮器內(nèi)通入水蒸汽，使蒸汽的壓力為0.3-0.4Mpa 后，放氣至蒸煮器內(nèi)的壓力為零或接近零，又以放至蒸煮器內(nèi)壓力為0-0.02Mpa為好。再 次使蒸球內(nèi)的壓力達(dá)到0.3-0.4Mpa，在0.3-0.4Mpa的壓力條件下，相當(dāng)于溫度140'C-150°C ， 進(jìn)行加熱，加熱時(shí)間為40-80分鐘，在0.3-0.4Mpa的壓力下保溫10-40分鐘，然后進(jìn)行抽、 排液。
連續(xù)式蒸煮方式為向第一根蒸煮管內(nèi)通入水蒸汽，使蒸汽的壓力為0.4-0.45Mpa后， 在此條件下進(jìn)行加熱，相當(dāng)于溫度140°C-150°C，加熱時(shí)間為30分鐘，在0.4-0.45Mpa的 壓力下保溫20分鐘，蒸煮器在前段加熱，后段保溫，然后進(jìn)行抽、排液。
在一次蒸煮前，可先進(jìn)行預(yù)處理，經(jīng)過浸漬的未草類纖維原料中綜纖維素重量百分含 量為60-70%，總木素重量百分含量為12-20%，聚戊糖重量百分含量為20-27%，均對(duì)絕干 原料而言。
一種禾草類纖維制漿工藝的二次蒸煮方法，二次蒸煮后所得漿的成分為綜纖維素重 量百分含量為70-80%，總木素重量百分含量為0.5-2.0%,聚戊糖重量百分含量為21-26%， 均對(duì)絕干原料而言。
在二次蒸煮前，可先進(jìn)行一次蒸煮，蒸煮后纖維中綜纖維素重量百分含量為60-75%， 總木素重量百分含量為8-10%，聚戊糖重量百分含量為22-27%，均對(duì)絕干原料而言。
優(yōu)選還包括預(yù)處理，經(jīng)過浸漬的禾草類纖維原料中綜纖維素重量百分含量為60-70%， 總木素重量百分含量為12-20%，聚戊糖重量百分含量為22-27%，均對(duì)絕干原料而言。
一種禾草類纖維的制漿工藝的二次蒸煮方法，是將未草類MM與蒸煮液混合，采用蒸
汽加熱的方式，蒸氣壓力升為0.5-0.75MPa，溫度在155-165°C，蒸煮時(shí)間40-80分鐘，保 溫20-60分鐘，從蒸煮器即可排出紙漿液。
其中采用間歇式蒸煮工藝可為將纖維與蒸煮液混合，采用蒸汽加熱的方式，蒸氣 壓力升為0.5-0.6MPa，再次小放氣至蒸煮器內(nèi)的壓力降至0.3-0.4MPa后，再使蒸煮器的壓 力上升至0.6-0.7MPa，相當(dāng)于溫度在155-165°C，使蒸煮器內(nèi)的溫度上升，在06-0.7MPa 的壓力下，蒸煮時(shí)間40-80分鐘，保溫20-60分鐘，從蒸煮器即可排出紙漿液。
連續(xù)式蒸煮方式為在第一根蒸煮器和第二根蒸煮器連接處，將纖維與蒸煮液混合，
7采用蒸汽加熱的方式，蒸氣壓力升為0.7-0.75MPa，相當(dāng)于溫度在155-165'C,蒸煮保溫50-60 分鐘，從第二根蒸煮器出漿口以冷噴放形式排出紙漿液。
一種禾草類纖維的制漿工藝，是將禾草類纖維先進(jìn)行預(yù)處理，再經(jīng)過一次蒸煮、二次 蒸煮而成，經(jīng)過浸漬的禾草類纖維原料中綜纖維素重量百分含量為60-70%，總木素重量百 分含量為12-20%，聚戊糖重量百分含量為20-27%，均對(duì)絕干原料而言，
一次蒸煮后，纖維中綜纖維素重量百分含量為60-75%，總木素重量百分含量為 8-10.0%，聚戊糖重量百分含量為22-27%，均對(duì)絕干原料而言；
二次蒸煮后所得漿的成分為綜纖維素重量百分含量為70-80%，總木素重量百分含量 為0.5-2.0%，聚戊糖重量百分含量為21-26%，均對(duì)絕干原料而言。
本發(fā)明的研究人員對(duì)未草類纖維原料進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)針對(duì)禾草纖維的生物結(jié)構(gòu)及化學(xué) 組成的特性，在蒸煮之前，必須對(duì)其進(jìn)行處理，將一些對(duì)成漿不利的成分預(yù)先進(jìn)行處理， 比如葉、穗、鞘、硅等雜質(zhì)雜細(xì)胞。
本發(fā)明所述的禾草類纖維原料可采用現(xiàn)有常用的未草類纖維原料，比如稻、麥草、蘆 葦、蘆竹、荻葦、芒桿等。
對(duì)常用的未草類纖維原料的化學(xué)組成進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)綜纖維素重量百分含量為 65-72%，總木素重量百分含量為18-20%，聚戊糖重量百分含量為22-28%,苯-醇抽出物重 量百分含量為2-3%，灰份重量百分含量為7-11%，均對(duì)絕干原料而言。
在對(duì)原料進(jìn)行浸漬前，可采用現(xiàn)有技術(shù)對(duì)原料進(jìn)行初步處理，即采用常規(guī)干、濕法備 料，以去除葉、穗、谷粒、髓等雜質(zhì)，這樣可減輕后續(xù)工藝的壓力，并提高草漿的質(zhì)量。 干、濕法備料可采用現(xiàn)有常規(guī)設(shè)備，比如切草機(jī)、篩選機(jī)、除塵機(jī)、濕法洗滌器、濕法洗 滌搓草機(jī)、斜螺旋脫水機(jī)等。經(jīng)過備料后的去除水份的禾草類纖維原料也可稱為精料，扣 除禾草的水分為絕干草， 一般草片的長度在15-30mm，原料的備料工藝為本領(lǐng)域技術(shù)人員 公知技術(shù)。
本發(fā)明所說的浸漬處理采用的方式為將浸漬液浸漬禾草類纖維原料，使液比達(dá)到l: 2.1-4.5，在常壓下溫度于85攝氏度以上保溫和混合10分鐘以上，其中在85-95度的條件
保溫和混合10-40分鐘為好。這樣使浸漬液與原料充分地進(jìn)行接觸，使原料的浸漬的均勻
嘗仝 兀王。
在浸漬液中堿的含量為25-35克/升，絕干原料量(T)與浸漬液總液重量的比為 1:2.1-4.5。
所說的浸漬液為含有一定堿濃的黑液，是堿與黑液的混合液，黑液的溫度可控制在80-95'C之間，黑液中加入的堿可為燒堿(NaOH)，加入量控制在25-36克/升，優(yōu)選為28-32 克/升，黑液可直接采用制備草漿的蒸煮過程中產(chǎn)生的廢液，這樣在大液比的條件下(液比 達(dá)到1:2.1-4.5)重復(fù)循環(huán)使用制備草漿中產(chǎn)生的黑液，提高黑液的提取濃度，減少黑液的 排放量，從而達(dá)到集中治理、減輕環(huán)境污染和節(jié)水的目的，同時(shí)也保證了液相蒸煮，鍋內(nèi) 循環(huán)、置換和熱洗滌的實(shí)現(xiàn)。
本階段浸漬處理所用黑液濃度為ll-14°Be' (20°C)時(shí)，黑液中Si02含量小于2.1。/。， 優(yōu)選為12-14。Be' (2(TC)時(shí)，黑液中Si02含量小于1.86%，固形物濃度14-20%，優(yōu)選為 16-20%。
其中，PH值為11-14，優(yōu)選11.8-13.3，殘堿量為8-12克/升，優(yōu)選為8-10克/升，COD 為150000-180000mg/l,優(yōu)選為160000-180000mg/l。
經(jīng)過浸漬的未草類纖維原料中綜纖維素重量百分含量為60-70%,總木素重量百分含量 為12-20%,聚戊糖重量百分含量為20-27%,均對(duì)絕干原料而言。
對(duì)原料進(jìn)行了浸漬預(yù)處理，利用了作為廢料的黑液，使黑液得到了循環(huán)再利用，減少 了環(huán)境對(duì)黑液處理的壓力，由于對(duì)原料浸漬預(yù)處理，使得在加熱處理時(shí)所脫出雜細(xì)胞、半 纖維素、木素為主的黑液分離排出。
浸漬后的纖維經(jīng)過一次蒸煮，采用蒸汽加熱的方式，向蒸煮器內(nèi)通入水蒸汽，使蒸汽 的壓力為0.3-0.5Mpa后，加熱時(shí)間為30-80分鐘，溫度為140°C-150°C，保溫10-40分鐘， 然后進(jìn)行抽、排液。 一噸紙漿僅排出3立方米左右的黑液。
此時(shí)，經(jīng)過一次蒸煮后的纖維中綜纖維素重量百分含量為60-75%,總木素重量百分含 量為8-10%，聚戊糖重量百分含量為22-27%，均對(duì)絕干原料而言。
經(jīng)過處理的纖維按照本領(lǐng)域常規(guī)的蒸煮工藝即能生產(chǎn)出較高質(zhì)量的紙漿，所得的紙漿 中的半纖維素、聚戊糖含量低，而有用的纖維素卻較高。
優(yōu)選的蒸煮工藝為將經(jīng)過預(yù)處理的纖維與蒸煮液混合，采用蒸汽加熱的方式，蒸氣 壓力升為0.5-0.6Mpa，再次小放氣至蒸煮器內(nèi)的壓力降至0.3-0.4MPa后，再使蒸煮器的壓 力上升至0.6-0.7Mpa(相當(dāng)于溫度在155度左右)，使蒸煮器內(nèi)的溫度上升，在06~0.7Mpa 的壓力下，蒸煮時(shí)間40-80分鐘，保溫20-60分鐘，從蒸煮器即可排出紙漿液。 一噸漿生 產(chǎn)的黑液的體積在7立方米左右。
所得紙漿液可用本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員所知的傳統(tǒng)洗漿機(jī)進(jìn)行逆流洗滌，排出黑液。此 時(shí)的黑液濃度為12-14。Be' (2(TC)時(shí)，黑液中Si02含量小于1.86%。此黑液可作為浸漬液 和蒸煮液。如果黑液硅含量高，易造成黑液粘度大，回收難度加大，影響紙漿質(zhì)量，而采用本發(fā)明所述的制漿工藝所得的黑液中硅含量可減少50%，達(dá)到了除硅的目的，而且還可 以重復(fù)循環(huán)使用，減少了對(duì)環(huán)境的污染，每噸漿排出的黑液可減少50%，可節(jié)省水50%。
所述的蒸煮液中含有堿16克/升以上，又以16-25克/升為佳，絕干原料量(T)與蒸 煮液的總液量比為1: 3.5-5.0。
經(jīng)分析，經(jīng)過蒸煮后，所得紙漿的成分為綜纖維素重量百分含量為70-80%，總木素 重量百分含量為0.5-2.0%，聚戊糖重量百分含量為21-26%，均對(duì)絕干原料而言。
為了降低堿耗和提高紙漿率，在預(yù)處理及蒸煮時(shí)，均加入蒽醌及其衍生物中的一種， 蒽醌及其衍生物的加入量為絕干原料量的0.6-0.8%。蒸煮助劑蒽醌及其衍生物具有提高脫 木素和保護(hù)碳水化合物的作用。蒽醌的使用效果因原料和制漿方法不同而有所差別。
本發(fā)明的制漿工藝可采用現(xiàn)有的蒸煮設(shè)備來完成，比如間歇式蒸煮器、連續(xù)蒸煮器等 本領(lǐng)域技術(shù)人員常用的蒸煮設(shè)備。間歇式蒸煮器包括蒸球、蒸煮鍋；(連續(xù)蒸煮器立式、) 橫管式和斜管式。具體工藝本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)所使用的蒸煮方式在本發(fā)明公開的范圍 內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。
在本發(fā)明的制漿工藝中，由于黑液中硅含量可減少50%，可采用黑液作為浸漬液和蒸 煮液，黑液可以重復(fù)循環(huán)使用，減少了對(duì)環(huán)境的污染，每噸漿排出的黑液可減少50%,可 節(jié)省水50%。而且所形成的漿料顏色淺，白度高、硬度低、強(qiáng)度耐折高、易打漿、易漂白， 與現(xiàn)有技術(shù)傳統(tǒng)燒堿AQ工藝相比其紙漿的物理性質(zhì)性能分別為燒堿AQ工藝，粗漿硬 度K 15.0-18.0，粗漿得率47.5-50%，細(xì)漿硬度K 10-13，細(xì)漿白度(lSO)36-39。/。，打漿度 28-32 。SR，濕重2-2.6克，裂斷長2-2.8Km，耐折度，8-15次，
而本工藝粗漿硬度K9-14，粗槳得率49.5-52.5%,細(xì)漿硬度K7-12，細(xì)漿白度(1S0) 39-48.7%，打漿度18-28。SR，濕重4.2-10.2克，裂斷長2.7-4.0Km，耐折度50-150次(以 上是M個(gè)蒸球的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù))。
其紙漿漂白性能分別為常規(guī)漿漂白，漂前硬度kl3.2,漂前濃度5.2%，漂白時(shí)間4小 時(shí)，漂液濃度28g/ 1，漂率7.5%，終點(diǎn)白度(1S0)74.5X，終點(diǎn)殘氯0.35%，打漿度28°SR， 濕重1.8g，裂斷長2.875km，耐折度10次，而后本工藝漂前硬度k 10.8，漂前濃度4.3%， 漂白時(shí)間4小時(shí)，漂液濃度24.7g/1，漂率6.7%，終點(diǎn)白度(1S0)76.8X，終點(diǎn)殘氯0.369 /1，打漿度30。SR，濕重2.1克，裂斷長3.675km，耐折度79次。
打漿后紙漿物理性能本工藝打漿度35。SR，濕重1.69g，裂斷長3.65km，耐折度68次， 撕裂度480Nm，白度(1S0)76.8X;而常規(guī)蒸煮打槳度3TSR，濕重1.7 g，裂斷長3.254Km， 耐折度26次，撕裂度440Nm，白度(1S0)74.5X。雖然已有一些研究人員提出用白液、黑液對(duì)草類纖維進(jìn)行蒸煮，但只是提出了一些設(shè) 想，而且沒有提出用全黑液浸漬和蒸煮，而本發(fā)明研究人員認(rèn)為，只要對(duì)草類纖維進(jìn)行合 理處理，去除其中的雜細(xì)胞，便可得到與木漿可媲美的高質(zhì)量的漿。本發(fā)明研究人員首先 對(duì)草類纖維進(jìn)行預(yù)浸漬處理，然后再經(jīng)兩次蒸煮，在第一次蒸煮時(shí)，即驅(qū)除髓、麥芒、泥 土及硅，并去除部分多戊糖和部分木素在第二次蒸煮時(shí)，進(jìn)一步脫木素，氧化溶出的多 戊糖和木素，這樣所得的漿濾水性好、易打漿、易漂白，而且黑液粘度低，濃度高，提取 容易，可回收利用。
采用本發(fā)明的工藝路線，制備的草漿可以部分代替闊葉木漿，漿料顏色淺、白度高； 硬度低、強(qiáng)度、耐折高；濾水性好、易打衆(zhòng)、易漂白，在同等均勻的條件下禾草類纖維原 料進(jìn)行脫木素，而且蒸煮液是在一定堿濃下不斷循環(huán)加熱，被脫出的木素隨著蒸煮液的不 斷循環(huán)加熱流動(dòng)，不容易在纖維上縮合，因此原漿白度可提高5-8%。
在大液比的條件下重復(fù)使用黑液，減少黑液的排放量(每噸漿排7立方米黑液)，從 而達(dá)到集中治理、減輕環(huán)境污染和節(jié)水的目的。本發(fā)明蒸煮工藝所得黑液的性質(zhì)與傳統(tǒng)工 藝不同，黑液中硅含量可減少50%，當(dāng)黑液提取的濃度提高，而粘度降低。
一般禾草類纖維原料制漿過程中所產(chǎn)生的黑液中硅含量為3-5%， 二氧化硅與堿作用生 成硅酸鈉，在燃燒過程中易結(jié)垢，影響了堿回收過程的順利進(jìn)行。而本發(fā)明所得黑液中的 硅含量僅為1-2%，降低了硅的含量(即達(dá)到了除硅的目的)，這也是粘度明顯降低的原因之 一，而且也使膨潤容積系數(shù)(VIE)顯著增大。
本發(fā)明所述的禾草類纖維的制漿工藝，紙漿質(zhì)量高、能耗低、環(huán)境污染大的不足，減 少了對(duì)環(huán)境的污染，每噸漿排出的黑液可減少50%,可節(jié)省水50%。而且所形成的漿料 顏色淺，白度高、硬度低、強(qiáng)度耐折高、易打漿、易漂白。該工藝可應(yīng)用于國內(nèi)麥草制漿 廠的改造，能提高紙漿強(qiáng)度，改善廢液的品質(zhì)，利于回收處理，減少廢液排放和BOD、 COD量。
具體實(shí)施例方式
下面實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明，但所述實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不是限制本發(fā)明。 檢測(cè)項(xiàng)目參照標(biāo)準(zhǔn)水分的測(cè)定GB/T2677&存8226;2-1993;灰分含量的測(cè)定GB/T 2677•3-1993;水抽出物含量的測(cè)定GB/T2677•4-1993; 1^NaOH抽出物含 量的測(cè)定GB/T2677•5-1993;苯-醇抽出物含量的測(cè)定GB/T2677•6-1994; 綜纖維素含量的測(cè)定GB/T2677•10-1995;酸不溶木素含量的測(cè)定GB/T2677•8-1994;酸溶木素含量的測(cè)定GB/T 10337-1989 (紫外光譜法)；聚戊糖含量 的測(cè)定GB/T2677•9-1994 (二溴化法)。
原料試樣的制備將風(fēng)千麥草原料試樣用粉碎機(jī)(Willey磨)粉碎，所得粉末經(jīng)樣品 篩篩選，取40 60目之間的部分，平衡水分后供分析用。
紙漿試樣的制備將濕紙漿試樣分散后，用覆蓋有潔凈白布的銅網(wǎng)在手抄紙器上抄成 薄槳片，風(fēng)干后撕成5mmx5mm小塊，平衡水分后備用。
實(shí)施例l
在本實(shí)施例中對(duì)堿法制漿所用浸漬處理工藝，以25立方米的蒸球作為蒸煮容器，經(jīng) 分析，絕干麥秸中綜纖維素重量百分含量為69.96%,聚戊糖重量百分含量為25.41%，灰 分7.35%，苯一醇抽出物2.35%，總木素19.85%，將經(jīng)過初步處理的麥秸長2-3厘米，4.8 噸絕干麥秸置于蒸煮容器中加入加熱的浸漬液，浸漬液由液堿和黑液組成。加堿的濃度為 14X絕干草重量的百分?jǐn)?shù)的NaOH(氫氧化鈉)溶液，浸漬液中氫氧化鈉的含量為28克/升， 絕干麥秸量(T)與浸漬液總液量的重量比為1:2.8，向蒸煮容器中加入浸漬液麥秸后，在常 壓下旋轉(zhuǎn)浸漬0.25小時(shí)，使浸漬液與原料充分地接觸，使原料浸漬均勻。在蒸球靜止條件 下浸漬1小時(shí)后，在90攝氏度下旋轉(zhuǎn)保溫和混合均勻15分鐘。配制浸漬液所用的黑液， 殘堿10.2克/升，12.22 oBe'(20。C)，固形物濃度177.9克/升，COD 152567mg /升，有 機(jī)物106.17克/升，有機(jī)物/無機(jī)物1.48， 二氧化硅4.86克/升，總堿(以氧化鈉計(jì))48.26 克/升，惰性氧化物0.2%。經(jīng)過浸漬的麥草纖維原料中綜纖維素重量百分含量為66.65%， 總木素重量百分含量為13.21%,聚戊糖重量百分含量為23.5%，均對(duì)絕干原料而言。
浸漬預(yù)處理后，向蒸球內(nèi)補(bǔ)加堿和黑液形成第一次蒸煮液，在第一次蒸煮液中含有氫 氧化鈉30克/升，絕干麥秸原料量(T)與第一次蒸煮液的總液量的重量比為1:4.8，在蒸球 以4.5轉(zhuǎn)/分的旋轉(zhuǎn)下，向蒸球中，通入蒸汽使其壓力為0.35MPa，小放氣至蒸球內(nèi)的壓 力接近于0，在蒸球旋轉(zhuǎn)下又使蒸球內(nèi)的蒸氣壓力升至0.35MPa，在0.35MPa的壓力下進(jìn) 行第一次蒸煮，蒸煮時(shí)間為60分鐘后，在0.35MPa的壓力下保溫25分鐘后，從蒸球噴 放口進(jìn)行抽排液，抽、排出黑液。 一次蒸煮后的纖維中綜纖維素重量百分含量為67.61%， 總木素重量百分含量為9.1%，聚戊糖重量百分含量為23.91%，均對(duì)絕干原料而言。此時(shí)， 黑液PH12.6，殘堿7.8克/升，16.12 °Be'(20°C),固形物濃度250.9克/升，COD 247128 毫克，無機(jī)物(硫酸鹽灰分，以氫氧化鈉計(jì))92.96克/升，有機(jī)物157.89克/升，有機(jī)物/ 無機(jī)物1.7， 二氧化硅7.21克/升，總堿(以氧化鈉計(jì))60.28克/升，惰性氧化物6.2%。
經(jīng)過一次蒸煮處理后的草漿纖維繼續(xù)補(bǔ)充堿和黑液，其中含有氫斌化鈉26克/升，
12絕干麥秸量(T)與蒸煮液的總量的重量比為1:4.6，向蒸球內(nèi)通入蒸氣，使蒸球內(nèi)壓力達(dá)到 0.55MPa，小放氣至蒸球內(nèi)的壓力降至0.35MPa，再使蒸球內(nèi)壓力升到0.65MPa，在0.65MPa 的壓力蒸球以4.5轉(zhuǎn)/分的旋轉(zhuǎn)下進(jìn)行第二次蒸煮，蒸煮時(shí)間40分鐘，靜止保溫60分鐘， 從蒸球的噴放口進(jìn)行熱噴放，用平水帶式洗漿機(jī)進(jìn)行逆流洗漆生成黑液。經(jīng)分析，經(jīng)過蒸 煮后，所得紙漿的成分為綜纖維素重量百分含量為72.58%，總木素重量百分含量為1.23%, 聚戊糖重量百分含量21.73%,均對(duì)絕干原料而言。所生成的黑液PH13.6，殘堿10.6克/ 升，12.5 °Be'(20°C)，固形物濃度179.92克/升，COD 153790毫克/升，有機(jī)物112克 /升，有機(jī)物/無機(jī)物1.51， 二氧化硅4.90克/升，總堿(以氧化鈉Na2O)50.15克/升， 惰性氧化物0.21%。
實(shí)施例2
同實(shí)施例l，不同的是，稻草纖維原料的成分為綜纖維素重量百分含量為67.6%, 聚戊糖重量百分含量為26.8%，灰分10.21%，苯一醇抽出物2.32%，總木素18.96%。
浸漬的麥草纖維原料中綜纖維素重量百分含量為66%，總木素重量百分含量為 16.03%,聚戊糖重量百分含量為20%，均對(duì)絕干原料而言。
一次蒸煮后的纖維中綜纖維素重量百分含量為69.52%，總木素重量百分含量為9.74%， 聚戊糖重量百分含量為19.75%，均對(duì)絕干原料而言。
二次蒸煮所得紙漿的成分為綜纖維素重量百分含量為75.73%，總木素重量百分含量 為1.46%，聚戊糖重量百分含量為22.45%，均對(duì)絕干原料而言。
實(shí)施例3
同實(shí)施例l，不同的是，稻草纖維原料的成分為綜纖維素重量百分含量為67.6%， 聚戊糖重量百分含量為27.6%，灰分9.58%，苯一醇抽出物3.87%，總木素23.1%。
浸漬的麥草纖維原料中綜纖維素重量百分含量為63%，總木素重量百分含量為14%， 聚戊糖重量百分含量為20%，均對(duì)絕干原料而言。
一次蒸煮后的纖維中綜纖維素重量百分含量為70.02%，總木素重量百分含量為8.8%， 聚戊糖重量百分含量為25%，均對(duì)絕干原料而言。
二次蒸煮所得紙漿的成分為綜纖維素重量百分含量為76.58%，總木素重量百分含量 為1.5%，聚戊糖重量百分含量為22%，均對(duì)絕干原料而言。
實(shí)施例4
本實(shí)施例采用橫管式連續(xù)蒸煮器進(jìn)行連續(xù)蒸煮工藝，經(jīng)分析，絕干麥秸中綜纖維素重 量百分含量為68.9%，聚戊糖重量百分含量為23.5%，灰分7.35%，苯一醇抽出物3.12%，總木素19.85%，將經(jīng)過初步處理的麥秸長約3厘米，4.8噸絕干麥秸置于第一根蒸煮管內(nèi) 中加入加熱的浸漬液，浸漬液由液堿和黑液組成。加堿的濃度為16%絕干草重量的百分?jǐn)?shù) 的NaOH(氫氧化鈉)溶液，浸漬液中氫氧化鈉的含量為32克/升，絕干麥秸量(T)與浸漬液 總液量的重量比為l: 4.5，在0.1MPa壓力下溫度于105攝氏度混合20分鐘，使浸漬液與 原料充分地接觸，使原料浸漬均勻。配制浸漬液所用的黑液，殘堿9.8克/升，13.1 °Be' (20°C)，固形物濃度177.9克/升，COD 16253mg /升。經(jīng)過浸漬的麥草纖維原料中綜纖 維素重量百分含量為67.86%，總木素重量百分含量為12.11%，聚戊糖重量百分含量為 25.8%，均對(duì)絕干原料而言。
浸漬預(yù)處理后，采用蒸汽加熱的方式，向第一根蒸煮管內(nèi)通入水蒸汽，使蒸汽的壓力 為0.4Mpa后，溫度145度進(jìn)行加熱，加熱時(shí)間為30分鐘，保溫20分鐘，蒸煮器在前段 加熱，后段保溫,然后進(jìn)行抽、排液。一次蒸煮后的纖維中綜纖維素重量百分含量為72.52%， 總木素重量百分含量為8.8%，聚戊糖重量百分含量為26%，均對(duì)絕干原料而言。
經(jīng)過一次蒸煮處理后的草漿纖維進(jìn)行二次蒸煮，在第一根蒸煮管和第二根蒸煮管連接 處，將纖維與蒸煮液混合，采用蒸汽加熱的方式，蒸氣壓力升為0.75Mpa，溫度在165度, 蒸煮保溫60分鐘，從第二根蒸煮管出漿口以冷噴放形式排出紙漿液。
二次蒸煮所得紙漿的成分為綜纖維素重量百分含量為78.58%,總木素重量百分含量 為1.2%，聚戊糖重量百分含量為26%，均對(duì)絕干原料而言。
權(quán)利要求
1、一種禾草類纖維制漿工藝中的黑液除硅方法，其特征在于，將禾草類纖維原料進(jìn)行預(yù)處理，再經(jīng)過一次蒸煮、二次蒸煮，二次蒸煮后所得黑液濃度為12-14°Be’(20℃)時(shí)，黑液中SiO2含量小于1.86％。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的黑液除硅方法，其特征在于，所說的預(yù)處理方式為將 浸漬液浸漬禾草類纖維原料，使液比達(dá)到l: 2.1-4.5，在常壓下溫度于85-120 攝氏度保溫和混合10-100分鐘。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的黑液除硅方法，其特征在于，所述的預(yù)處理方式為將 浸漬液浸漬未草類纖維原料，使液比達(dá)到l: 2.1-4.5，在常壓下溫度于85-95 攝氏度保溫和混合10-40分鐘。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的黑液除硅方法，其特征在于，所述的浸漬液中堿的 含量為25-35克/升，絕干原料量與浸漬液總液重量的比為1: 2.1-4.5;浸漬 處理所用黑液濃度為11-14° Be' (20°C)時(shí)，黑液中Si02含量小于2. 1%，固形 物濃度14-20%。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的黑液除硅方法，其特征在于，浸漬處理所用黑液濃度為 12-14° Be' (20°C)時(shí)，黑液中Si02含量小于1. 86%，固形物濃度為16-20%。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述的黑液除硅方法，其特征在于，所述的一次蒸 煮方法采用蒸汽加熱的方式，向蒸煮器內(nèi)通入水蒸汽，使蒸汽的壓力為0.3-0. 5Mpa后，中間小放氣一次，加熱時(shí)間為30-80分鐘，溫度為140-15(TC， 保溫10-40分鐘，然后進(jìn)行抽、排液。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的黑液除硅方法，其特征在于，該一次蒸煮 方法特征在于，在一次蒸煮前，先進(jìn)行預(yù)處理，經(jīng)過浸漬的禾草類纖維原料中 綜纖維素重量百分含量為60-70%，總木素重量百分含量為12-20%，聚戊糖重量 百分含量為20-27%，均相對(duì)絕干原料而言。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1-7中任意一項(xiàng)所述的黑液除硅方法，其特征在于，在二次蒸煮 前，先進(jìn)行一次蒸煮，蒸煮后纖維中綜纖維素重量百分含量為60-75%，總木素 重量百分含量為8-10%，聚戊糖重量百分含量為22-27%，均相對(duì)絕干原料而言；
9、 根據(jù)權(quán)利要求1-8中任意一項(xiàng)所述的黑液除硅方法，其特征在于，還包括預(yù)處 理，經(jīng)過浸漬的未草類纖維原料中綜纖維素重量百分含量為60-70%，總木素重 量百分含量為12-20%，聚戊糖重量百分含量為20-27%,均對(duì)絕干原料而言；
10、 根據(jù)權(quán)利要求l-9中任意一項(xiàng)所述的黑液除硅方法，其特征在于，所述的二次蒸煮方法特征在于，將禾草類纖維與蒸煮液混合，采用蒸汽加熱的方式，蒸氣壓力升為0. 5-0. 75Mpa，溫度在155_165°C ，蒸煮時(shí)間40-80分鐘，保溫20-60 分鐘，從蒸煮器即可排出紙漿液。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種禾草類纖維的制漿工藝，采用經(jīng)過預(yù)處理、一次蒸煮、二次蒸煮而成，該工藝能克服已有非木纖維紙漿質(zhì)量低、能耗高、環(huán)境污染大的不足，減少了對(duì)環(huán)境的污染，每噸漿排出的黑液可減少50％，黑液中硅含量可減少50％，可節(jié)省水50％，而且所形成的漿料顏色淺，白度高、硬度低、強(qiáng)度耐折高、易打漿、易漂白。
文檔編號(hào)D21C3/00GK101654882SQ20091016258
公開日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2005年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月18日
發(fā)明者孫利軍, 宋明信, 李洪法, 楊吉慧, 路敦所, 陳松濤 申請(qǐng)人:山東泉林紙業(yè)有限責(zé)任公司