專利名稱：利用楊木加工剩余物制取文化用紙配抄用漂白化機(jī)漿的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化學(xué)機(jī)械法制漿技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用楊木加工剩余物制取文化 用紙配抄用漂白化機(jī)漿的工藝。
背景技術(shù)：
我國(guó)是紙和紙板的生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，紙和紙板的生產(chǎn)量和消費(fèi)量均居世界第二位。 但是，我國(guó)又是木質(zhì)纖維資源嚴(yán)重匱乏的國(guó)家。長(zhǎng)期以來，由于木漿的不足，導(dǎo)致了我 國(guó)紙、紙板和紙制品的質(zhì)量低下，結(jié)構(gòu)性矛盾突出，低檔紙供過于求，高檔紙供需缺口 較大， 一些高檔文化用紙、高檔包裝用紙和紙制品不得不大量依靠進(jìn)口，每年必需從國(guó) 外進(jìn)口大量的商品木漿，自2002年以來，我國(guó)的木漿進(jìn)口量一直穩(wěn)居世界第一位。隨著 全球?qū)ι鷳B(tài)環(huán)境保護(hù)的加強(qiáng)，木材及其產(chǎn)品進(jìn)口的代價(jià)會(huì)越來越高，近年來進(jìn)口紙漿及 其制品的持續(xù)快速增長(zhǎng)，己經(jīng)嚴(yán)重影響到了我國(guó)造紙工業(yè)的安全性和健康發(fā)展。因此， 如何充分高效的利用我國(guó)現(xiàn)有的木質(zhì)纖維資源，努力提高造紙工業(yè)的木質(zhì)纖維原料的比 重，確保我國(guó)造紙工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，已成為我國(guó)制漿造紙業(yè)界的共識(shí)。
楊樹是世界中緯度平原地區(qū)栽培面積最大，木材產(chǎn)量最高的速生用材樹種之一。速 生楊木因?yàn)檫m應(yīng)性廣，具有生長(zhǎng)快、成材早、產(chǎn)量高、易于更新等特點(diǎn)，是最適合的短 輪伐期工業(yè)用材樹種。楊樹已成為我國(guó)最主要的速生闊葉材種之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)現(xiàn)有 楊樹人工林面積已達(dá)800萬公頃左右，超過了其他國(guó)家楊樹人工林的總和，居世界第一。 楊樹人工林木材已經(jīng)成為我國(guó)木材加工利用的主要原料之一，在人造板的可持續(xù)發(fā)展中 發(fā)揮了重要作用。另外，由于楊木用基本密度適中，纖維形態(tài)優(yōu)良，木材自然白度高， 可以實(shí)現(xiàn)得漿率、強(qiáng)度及白度三者的兼顧，也是一種較為適宜的制漿造紙?jiān)稀?guó)內(nèi)外 研究人員對(duì)楊木的制漿性能大量研究的結(jié)果顯示，目前最適于楊木制漿的方法是采用漂 白化學(xué)機(jī)械制漿工藝。采用漂白化學(xué)機(jī)械法制漿，不僅可以實(shí)現(xiàn)楊木制漿的高得率，而 且制得紙漿有著良好的松厚性能、強(qiáng)度性能和光學(xué)性能優(yōu)良，能夠用于高檔白板及白卡 紙的芯層用漿及低定量膠印新聞紙、低定量涂布紙及輕型紙等文化用紙的配抄。目前，楊木化機(jī)漿制漿工藝已在世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。
自從1995年我國(guó)岳陽紙業(yè)從奧地利安德里茲公司引進(jìn)了國(guó)內(nèi)第一條楊木APMP生產(chǎn) 線以來，先后又有湖南泰格林紙集團(tuán)、山東晨鳴紙業(yè)集團(tuán)，河南濮陽龍豐紙業(yè)股份有限 公司、山東泉林、山東太陽、山東華泰、河南焦作瑞豐、寧夏美利等多家造紙企業(yè)已經(jīng) 或正在上馬利用速生楊木制取漂白化學(xué)機(jī)械漿的生產(chǎn)線，目前，楊木化機(jī)漿產(chǎn)能以近200 萬噸/年。但是，國(guó)內(nèi)大多數(shù)建成或者在建的楊木化機(jī)漿生產(chǎn)線設(shè)備均全部或大部分依賴 進(jìn)口，且基本都是以100%新鮮楊木原木削片為原料設(shè)計(jì)的。事實(shí)上， 一方面，由于這些 制漿企業(yè)大多數(shù)自身林地建設(shè)不足，難以供應(yīng)充足的新鮮原木；另一方面，市場(chǎng)上的新 鮮原木價(jià)格過高，企業(yè)也難以接受過高制漿成本。因此，大多數(shù)企業(yè)都不能保證制漿生 產(chǎn)線上有充足的新鮮楊木片木片供應(yīng)，使得這些企業(yè)都面臨著為這些生產(chǎn)線尋找替代原 木削片的楊木原料。目前，河南濮陽龍豐紙業(yè)通過自主創(chuàng)新，開發(fā)出了楊木枝椏材 P-RC-APMP制漿工藝技術(shù)，利用100%楊木枝椏材商品木片生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)漂白化機(jī)漿，實(shí)
現(xiàn)了使用低廉的枝椏材商品木片取代成本較高的原木進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。但是，我 國(guó)作為楊木木材加工的大國(guó)，木材加工業(yè)中木材的綜合利用率還較低，木材加工過程中
每年還產(chǎn)生有大量的邊角料、端頭及破碎板皮等楊木加工剩余物，這些加工剩余物目前 主要還是作為燃料燒掉或用作生產(chǎn)一些低附加值的刨花板，沒有實(shí)現(xiàn)這些木質(zhì)纖維原料 的高效利用。這也引起了我國(guó)造紙工作者的重視，近年來，我國(guó)的一些研究人員也對(duì)楊 木加工剩余物在制漿造紙的應(yīng)用作了一些研究，但這些研究仍存在較大的缺陷有待改進(jìn)。 例如2006年27巻Bll期《中華紙業(yè)》第14~15頁發(fā)表的《利用蒸球制備板皮闊葉木漿 的幾點(diǎn)體會(huì)》 一文介紹了以楊木板皮為原料，制取化學(xué)漿的研究。由于該研究采用的是 化學(xué)法制漿工藝，紙漿的得率只有50%左右，而且制取漂白槳還需采用含氯漂劑進(jìn)行漂 白，制得紙漿的濕重較低，因此該研究所采用的工藝不僅對(duì)楊木板皮的利用率較低，而 且制槳過程的污染較為嚴(yán)重，紙漿的強(qiáng)度較差，并不能實(shí)現(xiàn)楊木板皮的清潔高效利用。 因此，研究開發(fā)出適合楊木加工剩余物原料特點(diǎn)的新型制漿工藝，以克服現(xiàn)有楊木加工 剩余物制漿工藝的不足，實(shí)現(xiàn)楊木加工剩余物的清潔高效利用，有較大的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有楊木加工剩余物制漿技術(shù)中原料利用率低及污染嚴(yán)重 等缺陷，提供一種利用楊木加工剩余物制取文化用紙配抄用漂白化機(jī)漿的方法，完全采 用國(guó)產(chǎn)化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)利用楊木加工剩余物清潔高效制取文化用紙配抄用漂白化機(jī)漿的方 法。本發(fā)明的技術(shù)方案為， 一種利用楊木加工剩余物制取文化用紙配抄用漂白化機(jī)漿的 方法
(1) 原料的準(zhǔn)備先將楊木加工剩余物進(jìn)行破碎，然后進(jìn)行篩選、洗滌，去除泥沙 等雜質(zhì)，洗滌后的木片再進(jìn)行浸泡，時(shí)間為4 12小時(shí)，以使木片的水份均勻；
(2) 預(yù)汽蒸，對(duì)步驟(1)處理的物料進(jìn)行常壓預(yù)汽蒸，軟化木片的結(jié)構(gòu)。條件是
溫度為100~105°C，時(shí)間為10-30分鐘；
(3) 螺旋擠壓采用壓縮比為4 6: 1 (體積比)的雙螺桿擠壓機(jī)對(duì)步驟(2)處理
的物料進(jìn)行擠壓撕裂，使得木片結(jié)構(gòu)受擠壓作用而撕裂變形，促進(jìn)后續(xù)化學(xué)浸漬過程藥
液的吸收，；
(4) 化學(xué)浸漬用堿性過氧化氫藥液對(duì)步驟(3)處理后的物料進(jìn)行化學(xué)處理。處
理?xiàng)l件為過氧化氫用量1~4% (對(duì)絕干物料)，氫氧化鈉用量2~4% (對(duì)絕干物料)，金 屬離子螯合劑二乙烯三胺五乙酸五鈉(DTPA)用量0.2~0.5% (對(duì)絕干物料)，硅酸鈉用 量1~3% (對(duì)絕干物料)，硫酸鎂用量0.05-0.1% (對(duì)絕干物料)，浸潰濃度為30~45%， 浸漬溫度為40~80°C，浸漬時(shí)間為15~60分鐘；
(5) 高濃常壓磨漿用雙螺桿磨漿機(jī)對(duì)(4)處理后的物料進(jìn)行高濃常壓磨漿，磨 漿濃度為絕干物料重占濕物料總重的20~40%。同時(shí)，在雙螺桿磨漿機(jī)內(nèi)進(jìn)行磨漿過 程加藥。加藥條件為過氧化氫用量3~10% (對(duì)絕干物料)，氫氧化鈉用量2~6% (對(duì) 絕干物料)，DTPA用量0.2 0.5。/。(對(duì)絕干物料)，硅酸鈉用量2~6% (對(duì)絕干物料)，
硫酸鎂用量0.05~0.1% (對(duì)絕干物料)。
(6) 高濃停留利用磨漿過程的高濃混合作用及產(chǎn)生的熱能，使步驟(5)處理后 的漿料在高濃停留塔中完成漂白反應(yīng)。反應(yīng)的溫度為85~95°C、停留反應(yīng)時(shí)間為60~120 分鐘，反應(yīng)終點(diǎn)pH值為8.6~9.5;
(7) 完成漂白反應(yīng)的漿料用中濃盤磨進(jìn)行第二段磨漿，磨漿濃度為8~12%。磨后漿
料經(jīng)過消潛、洗滌、篩選，最后成漿。 本發(fā)明的原理如下根據(jù)楊木加工剩余物形狀不規(guī)整的特點(diǎn)，首先對(duì)楊木加工剩余
物分別進(jìn)行破碎勻整，然后再分別進(jìn)行篩選、洗滌、浸泡、預(yù)汽蒸、雙螺旋擠壓、化學(xué)
浸漬/雙螺桿高濃磨漿、磨漿過程加藥以及中濃盤磨磨漿等步驟處理，磨后漿料再經(jīng)過消
潛、洗滌、篩選，最后制得可以適于中高檔文化用紙配漿用的楊木加工剩余物漂白紙漿。
有益效果:1.制槳工藝節(jié)能環(huán)保。工藝過程采用的是對(duì)環(huán)境較為友好的化學(xué)品，制漿過程產(chǎn)生 的污染少；漂白反應(yīng)不外加熱源，充分利用磨漿過程產(chǎn)生的熱能；
2.流程簡(jiǎn)單，投資省制漿過程采用單段擠壓和單段浸漬，工藝流程簡(jiǎn)單、設(shè)備緊
湊，且完全采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備，投資?。辉侠寐矢?，紙漿質(zhì)量性能優(yōu)良利用楊木加 工剩余物制得的漂白漿得率可達(dá)到85%以上，抗張強(qiáng)度可達(dá)38N.m/g以上，白度可達(dá) 78%ISO以上，實(shí)現(xiàn)了楊木加工剩余物清潔高效利用。
具體實(shí)施例方式
楊木加工剩余物先進(jìn)行破碎勻整，然后進(jìn)行篩選、洗滌，去除泥沙等雜質(zhì)，洗滌后 的木片再進(jìn)行浸泡、常壓預(yù)汽蒸，汽蒸后的物料用雙螺桿擠壓機(jī)進(jìn)行擠壓撕裂，然后用 堿性過氧化氫藥液進(jìn)行化學(xué)浸漬，浸漬后的物料用雙螺桿磨漿機(jī)進(jìn)行第一段高濃常壓磨 漿，同時(shí)，在雙螺桿磨槳機(jī)內(nèi)進(jìn)行磨漿過程加藥，磨后漿料在高濃停留塔中完成漂白反 應(yīng)，完成漂白反應(yīng)后的漿料再用中濃盤磨磨漿至最終紙產(chǎn)品所需的加拿大游離度，然后
進(jìn)行消潛、洗滌、篩選，最后成漿。
下面結(jié)合實(shí)施實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。 實(shí)施例1:
楊木加工剩余物先進(jìn)行破碎勻整，然后經(jīng)過篩選、洗滌，在水中浸泡10~12小時(shí)， 再用100-105。C蒸汽常壓汽蒸15min，汽蒸后的木片用壓縮比4~6: 1 (體積比)的雙螺 桿擠壓機(jī)進(jìn)行擠壓撕裂，擠壓撕裂后的物料再用堿性過氧化氫藥液進(jìn)行化學(xué)浸漬。浸漬 條件為過氧化氫用量2.0% (對(duì)絕干物料)，氫氧化鈉用量2.0% (對(duì)絕干物料)，DTPA 用量0.3% (對(duì)絕干物料)，硅酸鈉用量1.0% (對(duì)絕干物料)，硫酸鎂用量0.05% (對(duì)絕干 物料)，浸漬漿濃(絕干物料重占濕物料總重)40%，浸漬溫度50。C，浸漬時(shí)間15分鐘； 浸漬處理后的物料用雙螺桿磨漿機(jī)進(jìn)行第一段高濃常壓磨漿，并在雙螺桿磨漿機(jī)內(nèi)進(jìn)行 磨漿過程加藥。加藥條件為過氧化氫用量3.0% (對(duì)絕干物料)，氫氧化鈉用量2.5% (對(duì) 絕干物料)，DTPA用量0.3% (對(duì)絕干物料)，硅酸鈉用量2.0% (對(duì)絕干物料)，硫酸鎂 用量0.05% (對(duì)絕干物料)。磨后漿料在高濃停留塔中完成漂白反應(yīng)。停留反應(yīng)時(shí)間為75 分鐘、反應(yīng)溫度為88 9rC，反應(yīng)終點(diǎn)pH值為8.96;完成漂白反應(yīng)后的槳料配制成10% 漿濃，用中濃盤磨磨至加拿大游離度為100mLCSF左右的紙漿，然后進(jìn)行消潛、洗滌、 篩選，最后成漿。成漿質(zhì)量為紙漿得率87.5%，抗張強(qiáng)度39.0N.m/g，白度78.5MISO。 該漿料配以10%的漂白針葉木化學(xué)漿抄造輕型紙，輕型紙質(zhì)量為抗張強(qiáng)度37.0N.m/g，松厚度1.9.0cm3/g，白度77.2%ISO，不透明度86.0%，質(zhì)量指標(biāo)均可達(dá)到或超過輕工行 業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB/T2809-2006規(guī)定的輕型紙質(zhì)量要求。 實(shí)施例2:
楊木加工剩余物先進(jìn)行破碎，然后經(jīng)過篩選、洗滌，在水中浸泡10 12小時(shí)，再用 100-105 。C蒸汽常壓汽蒸15min，汽蒸后的木片用壓縮比4~6: 1 (體積比)的雙螺桿擠 壓機(jī)進(jìn)行擠壓撕裂，擠壓撕裂后的物料再用堿性過氧化氫藥液進(jìn)行化學(xué)浸漬。浸漬條件 為過氧化氫用量2.0% (對(duì)絕干物料)，氫氧化鈉用量2.0% (對(duì)絕干物料)，DTPA用量 0.3% (對(duì)絕干物料)，硅酸鈉用量1.0% (對(duì)絕干物料)，硫酸鎂用量0.05% (對(duì)絕干物料)， 浸漬漿濃(絕干物料重占濕物料總重)40%，浸漬溫度50。C，浸漬時(shí)間15分鐘；浸漬處 理后的物料用雙螺桿磨漿機(jī)進(jìn)行第一段高濃常壓磨漿，并在雙螺桿磨漿機(jī)內(nèi)進(jìn)行磨漿過 程加藥。加藥條件為過氧化氫用量5.0% (對(duì)絕干物料)，氫氧化鈉用量4.0% (對(duì)絕干 物料)，DTPA用量0.3% (對(duì)絕干物料)，硅酸鈉用量3.0% (對(duì)絕干物料)，硫酸鎂用量 0.05%(對(duì)絕干物料)。磨后漿料在高濃停留塔中完成漂白反應(yīng)。停留反應(yīng)時(shí)間為90分鐘， 反應(yīng)溫度為88 9rC，反應(yīng)終點(diǎn)pH值為9.35;完成漂白反應(yīng)后的漿料配制成10%漿濃， 用中濃盤磨磨至加拿大游離度為150mLCSF左右的紙漿，然后進(jìn)行消潛、洗滌、篩選， 最后成漿。成漿質(zhì)量為紙槳得率85.2%，抗張強(qiáng)度52.3N.m/g，白度85.6%ISO。該漿 料配以10%的漂白針葉木化學(xué)漿抄造膠版印刷紙，膠版印刷紙質(zhì)量為裂斷長(zhǎng)4.65km， 耐折度13次(雙折次)，白度84.2。/。ISO，不透明度為81.8%，質(zhì)量指標(biāo)均可達(dá)到或超過 輕工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB/T1012-1991規(guī)定的膠版印刷紙質(zhì)量要求。
實(shí)施例3
一種利用楊木加工剩余物制取文化用紙配抄用漂白化機(jī)漿的方法，步驟為-
第一步，原料的準(zhǔn)備先將楊木加工剩余物進(jìn)行破碎，然后進(jìn)行篩選、洗滌，洗滌 后的木片再浸泡4 12小時(shí)；
第二步，預(yù)汽蒸對(duì)第一步處理的物料在1大氣壓、100 105'C下進(jìn)行預(yù)汽蒸30分
鐘；
第三步，螺旋擠壓采用雙螺桿擠壓機(jī)對(duì)第二步處理的物料進(jìn)行擠壓撕裂； 第四步，化學(xué)浸漬用堿性過氧化氫藥液對(duì)第三步處理的物料進(jìn)行化學(xué)處理，處理 條件為過氧化氫用量為絕干物料質(zhì)量的4%，氫氧化鈉用量為絕干物料質(zhì)量的4%，金 屬離子螯合劑用量為絕干物料質(zhì)量的0.5%，硅酸鈉用量為絕干物料質(zhì)量的3%，硫酸鎂 用量為絕干物料質(zhì)量的0.1%，浸漬濃度為45%，浸漬溫度為8(TC，浸漬時(shí)間為60分鐘；第五步，高濃常壓磨漿用雙螺桿磨漿機(jī)對(duì)第四步處理后的物料進(jìn)行高濃常壓磨漿， 磨漿濃度(絕干物料重占濕物料總重)為40%，在磨漿過程中添加占絕干物料質(zhì)量6% 的過氧化氫，占絕千物料質(zhì)量5%的氫氧化鈉，占絕干物料質(zhì)量0.5%的金屬離子螯合劑， 占絕干物料質(zhì)量4%的硅酸鈉用量，占絕干物料質(zhì)量0.1%的硫酸鎂；
第六步，利用磨漿過程的高濃混合作用及產(chǎn)生的熱能，使第五步處理后的漿料在高 濃停留塔中完成漂白反應(yīng)，反應(yīng)溫度為85~95°C、停留反應(yīng)時(shí)間為120分鐘，反應(yīng)終點(diǎn) pH值為9.5;
第七步，經(jīng)第六步處理后的漿料用中濃盤磨進(jìn)行第二段磨漿，磨漿濃度為12%，磨 后漿料經(jīng)過消潛、洗滌、篩選，最后成漿。
權(quán)利要求
1.一種利用楊木加工剩余物制取文化用紙配抄用漂白化機(jī)漿的方法，其特征在于，步驟為第一步，原料的準(zhǔn)備先將楊木加工剩余物進(jìn)行破碎，然后進(jìn)行篩選、洗滌，洗滌后的木片再浸泡4～12小時(shí)；第二步，預(yù)汽蒸對(duì)第一步處理的物料在1大氣壓、100～105℃下進(jìn)行預(yù)汽蒸10～30分鐘；第三步，螺旋擠壓采用雙螺桿擠壓機(jī)對(duì)第二步處理的物料進(jìn)行擠壓撕裂；第四步，化學(xué)浸漬用堿性過氧化氫藥液對(duì)第三步處理的物料進(jìn)行化學(xué)處理，處理?xiàng)l件為過氧化氫用量為絕干物料質(zhì)量的1～4％，氫氧化鈉用量為絕干物料質(zhì)量的2～4％，金屬離子螯合劑用量為絕干物料質(zhì)量的0.2～0.5％，硅酸鈉用量為絕干物料質(zhì)量的1～3％，硫酸鎂用量為絕干物料質(zhì)量的0.05～0.1％，浸漬濃度為30～45％，浸漬溫度40～80℃，浸漬時(shí)間15～60分鐘；第五步，高濃常壓磨漿用雙螺桿磨漿機(jī)對(duì)第四步處理后的物料進(jìn)行高濃常壓磨漿，磨漿濃度為20～40％，在磨漿過程中添加占絕干物料質(zhì)量2～6％的過氧化氫，占絕干物料質(zhì)量2～5％的氫氧化鈉，占絕干物料質(zhì)量0.2～0.5％的金屬離子螯合劑，占絕干物料質(zhì)量2～5％的硅酸鈉及占絕干物料質(zhì)量0.05～0.1％的硫酸鎂；第六步，利用磨漿過程的高濃混合作用及產(chǎn)生的熱能，使第五步處理后的漿料在高濃停留塔中完成漂白反應(yīng)，反應(yīng)的溫度為85～95℃、停留反應(yīng)時(shí)間為60～120分鐘，反應(yīng)終點(diǎn)pH值為8.6～9.5；第七步，經(jīng)第六步處理后的漿料用中濃盤磨進(jìn)行第二段磨漿，磨漿濃度為8～12％，磨后漿料經(jīng)過消潛、洗滌、篩選，最后成漿。
2. 如權(quán)利要求1所述的利用楊木加工剩余物制取文化用紙配抄用漂白化機(jī)漿 的方法，其特征在于，所述金屬離子螯合劑為二乙烯三胺五乙酸五鈉。
3. 如權(quán)利要求1所述的利用楊木加工剩余物制取文化用紙配抄用漂白化機(jī)漿 的方法，其特征在于，所述雙螺桿擠壓機(jī)的壓縮比為體積比4 6: 1。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用楊木加工剩余物制取文化用紙配抄用漂白化機(jī)漿的方法，屬于制漿造紙領(lǐng)域。該方法主要由預(yù)汽蒸、雙螺旋擠壓、化學(xué)浸漬、雙螺桿磨漿機(jī)高濃磨漿、磨漿過程加藥、高濃停留、中濃磨漿等步驟組成。制漿過程采用單段雙螺旋擠壓和單段堿性過氧化氫浸漬，工藝流程簡(jiǎn)單、設(shè)備緊湊，完全采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備，投資省。利用本方法制得楊木加工剩余物化機(jī)漿具有高松厚度、高強(qiáng)度及高白度等特點(diǎn)，適于中高檔文化用紙的配抄用漿。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了楊木木材加工廠剩余物的清潔高效利用，可適用于依賴外購(gòu)商品木漿生產(chǎn)文化用紙的中小造紙企業(yè)。
文檔編號(hào)D21H11/00GK101613975SQ2009101813
公開日2009年12月30日 申請(qǐng)日期2009年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月17日
發(fā)明者房桂干, 萍 李, 李紅斌, 健 焦, 鄧擁軍, 韓善明 申請(qǐng)人:中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所