一種油茶果殼半化學(xué)漿制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種油茶果殼半化學(xué)漿制備工藝，包括預(yù)處理，蒸煮，黑液提取及洗滌，機(jī)械磨漿，消潛，凈化、篩選主要步驟。本發(fā)明利用資源豐富的油茶果殼廢棄物作為制漿新原料生產(chǎn)半化學(xué)漿，不僅可有效解決油茶果殼廢棄物的綜合利用問題，而且能夠緩解造紙工業(yè)纖維資源緊張，降低制漿造紙木材資源消耗，保護(hù)自然環(huán)境；本發(fā)明克服了油茶果殼化學(xué)組成對(duì)制漿性能的不利影響，采用大量保留木素和半纖維素的半化學(xué)制漿方法，制得的油茶果殼半化學(xué)漿化學(xué)藥品消耗少、紙漿得率高，強(qiáng)度好，成本低；本發(fā)明工藝流程可操作性強(qiáng)，生產(chǎn)成本低，易于實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。
【專利說明】一種油茶果殼半化學(xué)漿制備工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種油茶果殼半化學(xué)漿制備工藝，屬于造紙【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]油茶是我國(guó)特有的木本食用油料樹種，與油橄欖、油棕、椰子并稱為世界四大木本油料植物，主產(chǎn)于我國(guó)南方各省。油茶果殼是油茶果實(shí)的外殼，約占整個(gè)油茶果實(shí)質(zhì)量的60%以上，其組成成分復(fù)雜，富含半纖維素、木質(zhì)素、纖維素和單寧(多酚)類物質(zhì)。我國(guó)目前油茶栽培面積達(dá)到4500多萬(wàn)畝，年產(chǎn)油茶果達(dá)560多萬(wàn)噸，每年產(chǎn)生300多萬(wàn)噸的油茶果殼，如此龐大的油茶果殼資源，如能夠加以充分利用，將產(chǎn)生非常可觀的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境生態(tài)效益。然而，目前油茶果殼并沒有得到充分的利用，除少量用于制備活性炭、提取單寧、多糖、木質(zhì)素外，絕大部分都被丟棄或焚燒處理，造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。造紙工業(yè)是關(guān)系國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要行業(yè)，2012年我國(guó)紙和紙板年產(chǎn)量達(dá)到11375.3萬(wàn)噸，居世界第一位。我國(guó)的造紙工業(yè)目前仍然主要以木材為纖維原料，而我國(guó)森林覆蓋率低，木材纖維資源匱乏，每年都需進(jìn)口大量木材資源及紙漿，用于造紙工業(yè)生產(chǎn)。而油茶果殼為天然可再生資源，因此可以考慮將其開發(fā)為制漿造紙?jiān)?，以替代木材纖維用于制漿；如果開發(fā)成功，對(duì)于加強(qiáng)油茶果殼綜合利用，緩解造紙工業(yè)纖維資源緊張，保護(hù)天然森林資源都具有十分重要的意義。
迄今為止，尚未見油茶果殼廢棄物用于制漿造紙方面的專利或文獻(xiàn)報(bào)道。中國(guó)專利CN1332293A “以棕櫚果殼為原料的制漿造紙方法”、CN 101492891A “用油棕櫚空果串纖維生產(chǎn)漂白化機(jī)漿的方法”、CN1737254A “棕櫚空果串纖維連續(xù)蒸煮制漿造紙方法”等報(bào)道了以果殼為原料進(jìn)行制漿造紙的方法。分析表明，棕櫚果殼或空果串木素和半纖維素含量低，纖維素含量較高，纖維長(zhǎng)度和交織性能較好，比較適合作為造紙纖維原料，其制漿工藝及最終漿料質(zhì)量接近于常規(guī)非木纖維原料。然而，油茶果殼化學(xué)成分及物理性能完全不同于常規(guī)果殼原料及非木纖維原料，無法采用常規(guī)的蒸煮工藝及預(yù)測(cè)制漿性能。
[0003]本發(fā)明首先對(duì)油茶果殼的化學(xué)成分進(jìn)行了分析。經(jīng)過洗滌、烘干、粉碎等處理后，使之變成油茶果殼粉末，分析其化學(xué)成分為:水分11.8%，灰分3.17%，熱水抽出物37.53%，苯醇抽出物7.90%, l%NaOH抽出物48.06%,木質(zhì)素31.87%，綜纖維素62.01%,纖維素15.30%ο由化學(xué)成分分析可知，油茶果殼含有很高的熱水抽出物、苯醇抽出物、NaOH抽出物，表明油茶果殼中含有大量的樹脂、多糖、單寧、有色類物質(zhì)，這對(duì)于制備化學(xué)漿及后續(xù)漂白是非常不利的，不僅會(huì)增加蒸煮藥液消耗，降低漿料得率，而且由于含有大量發(fā)色基團(tuán)，難以進(jìn)行后續(xù)漂白。分析表明，油茶果殼綜纖維素含量很高，但其中纖維素含量較少，大部分都為半纖維素，即多糖類物質(zhì)含量高；多糖類物質(zhì)含有豐富的羥基基團(tuán)，保留在紙漿中會(huì)有助于提高成紙的強(qiáng)度性能，但在制漿和漂白過程中，如果過度蒸煮或漂白都會(huì)損失大量的半纖維素，不利于紙漿得率提高及成紙強(qiáng)度。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，油茶果殼中含有較高的木素含量，在蒸煮過程中如果大量脫除，不利于紙漿得率提高及原料的充分利用，且會(huì)造成后續(xù)黑液負(fù)荷增加，污染環(huán)境，因此最好采用盡可能保留木素的制漿方法。
[0004]在以上綜合分析基礎(chǔ)上，申請(qǐng)者進(jìn)行了大量的制漿實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明油茶果殼用于制備未漂或漂白化學(xué)漿可行性很低，其制漿化學(xué)品消耗量非常高，而紙漿得率很低(NaOH計(jì)用堿量30%時(shí)，未漂漿卡伯值35左右時(shí)，得率僅28_32%)，并且黑液中有機(jī)物含量非常高，處理困難。
[0005]在此研究基礎(chǔ)上，申請(qǐng)者轉(zhuǎn)變思路，采取了盡可能保留木素和半纖維素的制漿方法，先采用滲透助劑配合的化學(xué)藥劑預(yù)處理，然后采用機(jī)械磨漿、消潛等處理，獲得了化學(xué)藥品消耗少、紙漿得率高、強(qiáng)度性能較好的油茶殼半化學(xué)漿，成功的將資源豐富的油茶果殼原料開發(fā)為比較理想的制漿新原料。本發(fā)明提出了以油茶果殼為制漿新原料制備半化學(xué)漿的制備方法，變廢為寶，根據(jù)目前的檢索，世界上至今尚無相關(guān)的報(bào)導(dǎo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種以油茶果殼為制漿造紙新原料制備半化學(xué)漿的方法。 [0007]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種以油茶果殼為原料制備半化學(xué)漿的方法，其特征闡述如下，包括下列步驟:
1)預(yù)處理
將油茶果殼破碎，除塵；用溫度70-95° C熱水進(jìn)行抽提預(yù)處理2-3h，以脫除果殼中含有的部分樹脂、色素、多糖等物質(zhì)，加速蒸煮藥液滲透，降低后續(xù)蒸煮藥品消耗；
2)蒸煮
將預(yù)處理抽提后的油茶果殼脫水后，送入螺旋擠壓機(jī)，對(duì)原料進(jìn)行擠壓預(yù)處理，在擠壓過程中同時(shí)加入高效滲透劑及蒸煮藥液；經(jīng)擠壓浸潰處理后的原料送入蒸煮器進(jìn)行堿法蒸煮；
3)黑液提取及洗滌
蒸煮噴放后的漿料經(jīng)擠漿機(jī)擠壓提取高濃黑液；之后采用多段逆流洗滌，進(jìn)一步提取其中的殘余黑液，直至黑液提取率達(dá)75%以上；
4)機(jī)械磨漿
洗滌后的漿料調(diào)整濃度進(jìn)行兩段機(jī)械磨漿，第一段磨漿采用中濃磨漿，磨漿濃度，8-12%，盤磨間隙，0.5-1.0mm ;第二段磨漿采用低濃磨漿，磨漿濃度，3-5%,盤磨間隙，
0.05-0.25mm ；
5)消潛
將機(jī)械磨漿后的漿料送入消潛池進(jìn)行消潛處理，消潛水溫60-90 ° C，消潛時(shí)間60-90min,消潛漿濃 2.0-4.0% ；
6)凈化、篩選
消潛后的漿料用除渣器和篩漿機(jī)進(jìn)一步去除雜質(zhì)、泥沙及未解離成漿的大纖維束等，然后用濃縮機(jī)進(jìn)行脫水處理，進(jìn)一步洗掉殘余黑液及殘堿，直至洗凈；
7)成漿性能
經(jīng)過上述步驟，即可制得油茶果殼半化學(xué)漿，其漿料性能:卡伯值90-120、得率60-65%、白度8-12%IS0、打漿度12-18° SR ;纖維重均長(zhǎng)度0.3-0.6mm，平均寬度15-22 μ m,70g/m2手抄片抗張指數(shù)35 N* m/g ;該半化學(xué)漿料經(jīng)打漿處理后可用于配抄包裝紙板，如牛皮箱板紙、高強(qiáng)瓦楞原紙等。
[0008]所述步驟(2)中高效滲透劑采用十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、0P-10中的任一種以上。
[0009]所述步驟(2)中高效滲透劑加入量為對(duì)油茶果殼絕干重量比的0.05%-0.5%。
[0010]所述步驟(2)中油茶果殼堿法蒸煮采用如下工藝條件:用堿量(以NaOH計(jì))8-12% ；AQ用量0.03-0.05%;藥液比為1:4_1:6 ;最高蒸煮溫度=150-155° C，升溫時(shí)間:60-75min，小放汽時(shí)間 10_15min，保溫時(shí)間:45_60min。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
(1)利用資源豐富的油茶果殼廢棄物作為制漿新原料生產(chǎn)半化學(xué)漿，不僅可以有效解決油茶果殼廢棄物的綜合利用問題，而且能夠緩解造紙工業(yè)纖維資源緊張，降低制漿造紙木材資源消耗，保護(hù)自然環(huán)境；
(2)通過熱水預(yù)處理抽提，可以將油茶果殼中的小分子物質(zhì)如樹脂、色素、單寧及部分多糖提取分離出來，然后再對(duì)剩余物進(jìn)行制漿處理，為油茶果殼的綜合利用提供了一種新的、可行的途徑；
(3)克服了油茶果殼化學(xué)組成對(duì)制漿性能的不利影響，采用大量保留木素和半纖維素的半化學(xué)制漿方法，制得的油茶果殼半化學(xué)漿化學(xué)藥品消耗少、紙漿得率高，強(qiáng)度好，成本低，完全能夠用于生產(chǎn)高強(qiáng)瓦楞原紙、箱板紙等；
(4)本發(fā)明工藝流程可操作性強(qiáng)，生產(chǎn)成本低，易于實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)；尤其對(duì)于已有半化學(xué)漿生產(chǎn)線的生產(chǎn)廠家，無需添加任何設(shè)備，只需進(jìn)行簡(jiǎn)單工藝改進(jìn)即可生產(chǎn)油茶果殼半化學(xué)漿，可節(jié)省大量設(shè)備投資費(fèi)用。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，應(yīng)該理解的是，這些實(shí)施例僅用于例證的目的，絕不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0013]實(shí)施例1:
將油茶果殼原料進(jìn)行破碎、除塵，然后用堿回收車間回收熱能獲得的熱水對(duì)油茶果殼進(jìn)行預(yù)抽提，脫除部分樹脂、單寧、多糖類物質(zhì)。經(jīng)熱水預(yù)抽提后的油茶果殼送入螺旋擠壓機(jī)，進(jìn)行擠壓預(yù)處理，同時(shí)加入對(duì)絕干油茶果殼重量0.1%的十二烷基硫酸鈉蒸煮滲透劑和蒸煮藥液進(jìn)行堿法蒸煮；蒸煮藥液組成及蒸煮工藝如下:用堿量(以NaOH計(jì))8% ；AQ用量
0.05% ;藥液比為1:4 ;最高蒸煮溫度:155° C，升溫時(shí)間:60min，小放汽時(shí)間lOmin，保溫時(shí)間:60min。蒸煮完畢后，采用減壓噴放放料，將噴放后的漿料送入兩道串聯(lián)的雙輥擠漿機(jī)進(jìn)行擠壓處理，提取高濃黑液；然后用真空洗漿機(jī)進(jìn)行四段逆流洗滌，直至黑液提取率達(dá)75%以上。洗滌后的漿料調(diào)整濃度進(jìn)行兩段串聯(lián)機(jī)械磨漿，第一段磨漿采用中濃磨漿，磨漿濃度，8%，盤磨間隙，0.5mm ;第二段磨漿采用低濃磨漿，磨漿濃度，3%，盤磨間隙，0.1mm。將機(jī)械磨漿后的漿料送入消潛池進(jìn)行消潛處理，消潛水溫80° C，消潛時(shí)間60min，消潛漿濃3.0%。消潛后的漿料用錐形除渣器和篩漿機(jī)進(jìn)一步去除雜質(zhì)、泥沙及未解離成漿的大纖維束等，然后用濃縮機(jī)進(jìn)行脫水處理，進(jìn)一步洗掉殘余黑液及殘堿，即可獲得油茶果殼半化學(xué)漿，其漿料性能如下:卡伯值100-120、得率60-65%、白度8-12%IS0、打漿度12-18° SR ;纖維重均長(zhǎng)度0.3-0.6mm,平均寬度15-22 μ m, 70g/m2手抄片抗張指數(shù)≥35 N.m/g ;該半化學(xué)漿料經(jīng)打漿處理后可用于配抄包裝紙板，如牛皮箱板紙、高強(qiáng)瓦楞原紙等。
[0014]實(shí)施例2:將油茶果殼原料進(jìn)行破碎、除塵，然后用堿回收車間回收熱能獲得的熱水對(duì)油茶果殼進(jìn)行預(yù)抽提，脫除部分樹脂、單寧、多糖類物質(zhì)。經(jīng)熱水預(yù)抽提后的油茶果殼送入螺旋擠壓機(jī)，進(jìn)行擠壓預(yù)處理，同時(shí)加入對(duì)絕干油茶果殼重量0.2%的十二烷基苯磺酸鈉蒸煮滲透劑和蒸煮藥液進(jìn)行堿法蒸煮；蒸煮藥液組成及蒸煮工藝如下:用堿量(以NaOH計(jì))10% ；AQ用量0.05% ;藥液比為1:5 ;最高蒸煮溫度:155° C，升溫時(shí)間:60min，小放汽時(shí)間15min，保溫時(shí)間:60min。蒸煮完畢后，采用減壓噴放放料，將噴放后的漿料送入兩道串聯(lián)的雙輥擠漿機(jī)進(jìn)行擠壓處理，提取高濃黑液；然后用真空洗漿機(jī)進(jìn)行四段逆流洗滌，直至黑液提取率達(dá)75%以上。洗滌后的漿料調(diào)整濃度進(jìn)行兩段串聯(lián)機(jī)械磨漿，第一段磨漿采用中濃磨漿，磨漿濃度，10%,盤磨間隙，0 .8mm ;第二段磨漿采用低濃磨漿，磨漿濃度3%，盤磨間隙，0.05mm。將機(jī)械磨漿后的漿料送入消潛池進(jìn)行消潛處理，消潛水溫80° C，消潛時(shí)間60min，消潛漿濃
3.0%。消潛后的漿料用錐形除渣器和篩漿機(jī)進(jìn)一步去除雜質(zhì)、泥沙及未解離成漿的大纖維束等，然后用濃縮機(jī)進(jìn)行脫水處理，進(jìn)一步洗掉殘余黑液及殘堿，即可獲得油茶果殼半化學(xué)漿，其漿料性能如下:卡伯值100-120、得率60-65%、白度8_12%IS0、打漿度12-18° SR ;纖維重均長(zhǎng)度0.3-0.6mm，平均 寬度15-22 μ m，70g/m2手抄片抗張指數(shù)≥35 N.m/g ;該半化學(xué)漿料經(jīng)打漿后可用于配抄包裝紙板，如牛皮箱板紙、高強(qiáng)瓦楞原紙等。
[0015]實(shí)施例3:
將油茶果殼原料進(jìn)行破碎、除塵，然后用堿回收車間回收熱能獲得的熱水對(duì)油茶果殼進(jìn)行預(yù)抽提，脫除部分樹脂、單寧、多糖類物質(zhì)。經(jīng)熱水預(yù)抽提后的油茶果殼送入螺旋擠壓機(jī)，進(jìn)行擠壓預(yù)處理，同時(shí)加入對(duì)絕干油茶果殼重量0.2%的按1:1復(fù)配的十二烷基硫酸鈉與0P-10蒸煮滲透劑和蒸煮藥液進(jìn)行堿法蒸煮，蒸煮藥液組成及蒸煮工藝如下:用堿量(以NaOH計(jì))12% ；AQ用量0.05% ;藥液比為I:6 ;最高蒸煮溫度:155° C，升溫時(shí)間:75min，小放汽時(shí)間15min，保溫時(shí)間:60min。蒸煮完畢后，采用減壓噴放放料，將噴放后的漿料送入兩道串聯(lián)的雙輥擠漿機(jī)進(jìn)行擠壓處理，提取高濃黑液；然后用真空洗漿機(jī)進(jìn)行四段逆流洗滌，直至黑液提取率達(dá)75%以上。洗滌后的漿料調(diào)整濃度進(jìn)行兩段串聯(lián)機(jī)械磨漿，第一段磨漿采用中濃磨漿，磨漿濃度，12%，盤磨間隙，0.8mm ;第二段磨漿采用低濃磨漿，磨漿濃度，5%，盤磨間隙，0.1mm0將機(jī)械磨漿后的漿料送入消潛池進(jìn)行消潛處理，消潛水溫90° C，消潛時(shí)間60min，消潛漿濃3.0%。消潛后的漿料用錐形除渣器和篩漿機(jī)進(jìn)一步去除雜質(zhì)、泥沙及未解離成漿的大纖維束等，然后用濃縮機(jī)進(jìn)行脫水處理，進(jìn)一步洗掉殘余黑液及殘堿，即可獲得油茶果殼半化學(xué)漿，其漿料性能如下:卡伯值90-100、得率60-65%、白度8-12%IS0、打漿度12-18° SR ;纖維重均長(zhǎng)度0.3-0.6mm，平均寬度15-22 μ m，70g/m2手抄片抗張指數(shù)≥35N.m/g ;該半化學(xué)漿料經(jīng)打漿后可用于配抄包裝紙板，如牛皮箱板紙、高強(qiáng)瓦楞原紙等。
【權(quán)利要求】
1.一種油茶果殼的半化學(xué)漿制備工藝，其特征在于:包括如下步驟: 1)預(yù)處理 將油茶果殼破碎，清洗以除掉原料中的砂石和灰塵；用溫度70-95° C熱水進(jìn)行抽提預(yù)處理2-3h，以脫除果殼中含有的樹脂、色素、部分多糖物質(zhì)； 2)蒸煮 將預(yù)處理后的油茶果殼剩余物脫水后，送入螺旋擠壓機(jī)，對(duì)原料進(jìn)行擠壓預(yù)處理，在擠壓過程中同時(shí)加入高效滲透劑及蒸煮藥液；經(jīng)擠壓浸潰處理后的原料送入蒸煮器進(jìn)行堿法蒸煮或硫酸鹽法蒸煮； 3)黑液提取及洗滌 蒸煮噴放后的漿料經(jīng)擠漿機(jī)擠壓提取高濃黑液；之后采用多段逆流洗滌，進(jìn)一步提取其中的殘余黑液，直至黑液提取率達(dá)75%以上； 4)機(jī)械磨漿 洗滌后的漿料調(diào)整濃度進(jìn)行兩段機(jī)械磨漿，第一段磨漿采用中濃磨漿，磨漿濃度，8-12%，盤磨間隙，0.5-1.0mm;第二段磨漿采用低濃磨漿，磨漿濃度，3_5%，盤磨間隙，0.05-0.25mm ； 5)消潛 將機(jī)械磨漿后的漿料送入消潛池進(jìn)行消潛處理，消潛水溫60-90° C，消潛時(shí)間60-90min,消潛漿濃 2.0-4.0% ； 6)凈化、篩選 消潛后的漿料用錐形除渣器和篩漿機(jī)進(jìn)一步去除雜質(zhì)、泥沙及未解離成漿的大纖維束等，然后用濃縮機(jī)進(jìn)行脫水處理，進(jìn)一步洗掉殘余黑液及殘堿，直至洗凈； 7)成漿性能 經(jīng)過上述步驟，即可制得油茶果殼半化學(xué)漿，其漿料性能:卡伯值90-120、得率60-65%、白度8-12%ISO、打漿度12-18° SR ;纖維平均長(zhǎng)度0.5-0.7mm，平均寬度15-22 μ m,70g/m2手抄片抗張指數(shù)> 35 N.m/g ;該半化學(xué)衆(zhòng)料用于配抄包裝紙板,如牛皮箱板紙、高強(qiáng)瓦楞原紙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(2)中高效滲透劑采用十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、OP-10中的任一種以上，加入量為對(duì)油茶果殼絕干重量比的0.05%-0.5%ο
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(2)中油茶果殼堿法蒸煮采用如下工藝條件:用堿量以NaOH計(jì):8-12%; AQ:0.03-0.05% ;藥液比為1:4_1:6 ;最高蒸煮溫度:150-155° C，升溫時(shí)間:60-75min，小放汽時(shí)間10_15min，保溫時(shí)間:45_60min。
【文檔編號(hào)】D21B1/16GK103696306SQ201310688423
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】李湘洲, 劉艷新, 張勝, 王玉瓏, 李文生, 曠春桃, 楊艷紅 申請(qǐng)人:中南林業(yè)科技大學(xué), 長(zhǎng)沙理工大學(xué)