專利名稱：一種草漿制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及造紙領(lǐng)域，尤其涉及一種造紙用草漿的制備方法。
背景技術(shù)：
禾草類(如稻草和麥草)作為一類重要的植物纖維原料，曾經(jīng)主導(dǎo)過我國制漿造紙工業(yè)過去幾十年的發(fā)展，并在世界非木材造紙工業(yè)中有著顯赫的地位。但是，草類纖維原料存在雜細(xì)胞多、硅含量高等先天不足，由此帶來黑液提取率低、硅干擾嚴(yán)重、制漿效率低下等制約性問題，使得草類制漿工業(yè)的發(fā)展在最近十余年受到越來越多的限制，人們也希望木材制漿最終能替代掉草類制漿。然而，我國造紙纖維原料的現(xiàn)實(shí)狀況是:木材資源非常有限，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了造紙工業(yè)的需求，而每年僅農(nóng)業(yè)產(chǎn)品加工剩余的數(shù)億噸稻草、麥草因?yàn)椴蓊愔茲{存在的很多問題卻發(fā)揮不出作為造紙資源應(yīng)有的優(yōu)勢(shì)。例如，采用高得率的半化學(xué)制漿、機(jī)械制漿難以滿足人們對(duì)紙產(chǎn)品品質(zhì)的要求，采用化學(xué)制漿方法雖然能得到中、低端紙產(chǎn)品，得率卻比較低。如果草類制漿體系不能獲取品質(zhì)好、得率高的草漿，最終將被淘汰出局，因此，尋求一種能對(duì)草類原料進(jìn)行有效制漿，獲得得率高、品質(zhì)好的草漿的制漿方法顯得尤其重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠提聞草類原料制楽■效率，獲得聞品質(zhì)草楽■的制衆(zhòng)方法。本發(fā)明提供了一種草漿制備方法，該方法包括如下操作:(I)將草類原料和蒸煮液以1:3 -1:6的重量比加到蒸煮設(shè)備中并混合均勻，然后將蒸煮設(shè)備密閉，其中，所述蒸煮液中含有堿；(2)向所述密閉的蒸煮設(shè)備中通入氧氣使蒸煮設(shè)備內(nèi)氧壓保持為0.3-1.0MPaJf所述草類原料用所述蒸煮液在90-130°C下蒸煮30-240分鐘；(3)將完成蒸煮過程后得到的漿料進(jìn)行洗滌和篩選?？蛇x地，根據(jù)本發(fā)明的草漿制備方法中，在所述操作(I)和操作(2)之間進(jìn)一步包括將所述草類原料用所述蒸煮液進(jìn)行預(yù)蒸煮的操作?？蛇x地，根據(jù)本發(fā)明的草漿的制備方法，所述預(yù)蒸煮的時(shí)間為10-60分鐘?？蛇x地，根據(jù)本發(fā)明的草漿的制備方法，所述預(yù)蒸煮的溫度為90-130°C?？蛇x地，根據(jù)本發(fā)明的草漿的制備方法，在操作(2)中，所述草類原料用所述蒸煮液進(jìn)行蒸煮的溫度為110-115°C?？蛇x地，根據(jù)本發(fā)明的草漿的制備方法，在操作(2)中，草類原料用所述蒸煮液進(jìn)行蒸煮的時(shí)間為45-90分鐘?？蛇x地，根據(jù)本發(fā)明的草漿的制備方法，所述蒸煮液進(jìn)一步地含有保護(hù)助劑，其中，堿的用量為草類原料重量的13%_22%，保護(hù)助劑的用量為草類原料重量的0.1%-2.0%?？蛇x地，根據(jù)本發(fā)明的草漿的制備方法，所述堿為氫氧化鈉。
可選地，根據(jù)本發(fā)明的草漿的制備方法，所述的保護(hù)助劑為硫酸鎂?？蛇x地，根據(jù)本發(fā)明的草漿的制備方法，所述草類原料為稻草或麥草。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述草漿制備方法的有益效果是:(I)對(duì)草類原料直接進(jìn)行氧堿蒸煮，較之于現(xiàn)有的堿浸潰和氧堿蒸煮兩段制漿法縮短了工藝流程，而且產(chǎn)生的黑液中固形物濃度比兩段制漿法的高，達(dá)到或接近普通堿法蒸煮的黑液固形物濃度，有利于提高黑液蒸發(fā)濃縮的效能；(2)蒸煮得到的漿料中，脫除木質(zhì)素效率明顯提高，比用以往氧堿法制備得到的紙漿降低2-3個(gè)單位的卡伯值，為低硬度草漿，白度可達(dá)到50%以上，對(duì)獲取清潔型漂白草漿有利；(3)草漿得率比傳統(tǒng)的堿法高出約10個(gè)百分點(diǎn)，是草類化學(xué)漿中得率很高的制漿方法。


通過閱讀下文優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施方式的目的，而并不認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中:圖1為本發(fā)明所述草漿制備方法的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。圖1示出本發(fā)明所述草漿制備方法的流程示意圖。如圖1所示，為了制備草漿，首先將草類原料和蒸煮液以1:3-1:6的重量比加到蒸煮設(shè)備中并混合均勻，然后將蒸煮設(shè)備密閉，其中，所述蒸煮液中含有堿。在將所述草類原料輸送至蒸煮設(shè)備中之前，將所述草類原料切短以使得草類原料與蒸煮液的接觸更徹底，反應(yīng)更全面。將切短的草類原料進(jìn)行除塵處理，然后進(jìn)行水洗，以除去其中的雜物，水洗之后進(jìn)行脫水。經(jīng)過上述處理，避免了因草類原料自身帶入的灰塵和雜物而影響制漿效率。本發(fā)明中所用的草類原料為稻草或麥草。本發(fā)明中所用的含有堿的蒸煮液還含有保護(hù)助劑，其中，堿的用量為草類原料重量的13%_22%，保護(hù)助劑的用量為草類原料重量的0.1%-2.0%。當(dāng)草類原料不含水分時(shí)，所述堿和保護(hù)助劑的用量以草類原料的重量為基準(zhǔn)計(jì)量；當(dāng)草類原料含水時(shí)，所述堿和保護(hù)助劑的用量以草類原料的絕干重量為基準(zhǔn)計(jì)量。蒸煮液中所用的堿主要是氫氧化鈉，還可以是氫氧化鈉與硫化鈉或亞硫酸鈉的混合物。當(dāng)使用上述混合物時(shí)，以氫氧化鈉為主，以硫化鈉或亞硫酸鈉為輔，混合物的用量以氫氧化鈉計(jì)。為了避免蒸煮過程中草類原料的纖維素被破壞，在蒸煮液中加入了保護(hù)助劑。本發(fā)明所用的保護(hù)助劑為硫酸鎂，因?yàn)殒V鹽可以鈍化紙漿中含有的能起催化作用的金屬離子，起到保護(hù)纖維素的作用?？梢岳斫獾氖?，所述保護(hù)助劑還可以是硫酸鎂的復(fù)合物，例如硫酸鎂與碳酸鎂的復(fù)合物或者硫酸鎂與氫氧化鎂的復(fù)合物。在與所述草類原料混合前，可將所述蒸煮液預(yù)熱至80-90°C。在蒸煮設(shè)備中準(zhǔn)備好草類原料和蒸煮液后，開始進(jìn)行氧堿蒸煮即，向密閉的蒸煮設(shè)備中通入氧氣使蒸煮設(shè)備內(nèi)氧壓保持為0.3-1.0MPa，將所述草類原料用所述蒸煮液在90-130°C下蒸煮30-240分鐘。所述蒸煮溫度優(yōu)選為110_115°C，蒸煮時(shí)間優(yōu)選為45-90分鐘。在對(duì)草類原料進(jìn)行氧堿蒸煮之前，還可以對(duì)其進(jìn)行預(yù)蒸煮，以提高制漿效率，縮短后續(xù)氧堿蒸煮所需時(shí)間。所述預(yù)蒸煮就是在向密閉蒸煮設(shè)備中通入氧氣之前，將草類原料用蒸煮液進(jìn)行蒸煮。此時(shí)，在沒有氧氣的情況下草類原料與蒸煮液發(fā)生反應(yīng)，草類原料中的木質(zhì)素大部分溶出。本發(fā)明中，所述預(yù)蒸煮的時(shí)間優(yōu)選為10-60分鐘，預(yù)蒸煮的溫度優(yōu)選為90-130°C。氧堿蒸煮結(jié)束后，將所得漿料噴放出蒸煮設(shè)備后進(jìn)行洗滌和篩選處理，得到所需草漿。噴放漿料時(shí)，如果漿料溫度低于100°c時(shí)，進(jìn)行直接噴放，如果漿料溫度高于100°C時(shí)，則向蒸煮設(shè)備中泵入部分溫度和濃度較低的黑液使?jié){料溫度降至100°c以下后再進(jìn)行噴放。所述漿料處理過程中提取的黑液經(jīng)除硅處理后送入堿回收系統(tǒng)；產(chǎn)生的篩渣可重新返回蒸煮設(shè)備與稻草段一起蒸煮，也可擠壓脫水后作為燃料；所得草漿可作為商品漿或經(jīng)漂白至漂白商品漿。所謂篩渣是指化學(xué)制漿過程中，蒸煮得到的漿料中存在的部分未蒸解的木塊、竹節(jié)、草段和粗纖維束等雜質(zhì)，通常用壓力篩或振動(dòng)篩將其篩出。蒸煮得到的漿料經(jīng)洗滌和篩選后得到的合格纖維即為細(xì)漿。細(xì)漿的絕干重量與制漿原料絕干重量的比值即為細(xì)漿得率。其中，絕干重量是指物質(zhì)不含水分時(shí)的重量。根據(jù)本發(fā)明提出的草漿制備方法可選因素較多，可以設(shè)計(jì)出多種實(shí)施例，因此具體的實(shí)施例僅作為本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)方式的示例性說明，而不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明范圍的限制。為了具體的描述本發(fā)明，選擇以下實(shí)施例進(jìn)行示例性說明。實(shí)施例1將稻草切短并進(jìn) 行除塵，然后對(duì)其進(jìn)行洗滌，除去其中的雜物，洗滌完畢后進(jìn)行脫水。將脫水后的稻草送入 蒸煮設(shè)備中，同時(shí)加入預(yù)熱至80°C的蒸煮液與之混合均勻，所述稻草與所述蒸煮液的重量比為1:3.5。所述蒸煮液為氫氧化鈉與硫酸鎂的水溶液，氫氧化鈉的用量為稻草重量的13%，硫酸鎂的用量為稻草重量的2%。裝料結(jié)束后將蒸煮設(shè)備密閉，向其中通入氧氣使蒸煮設(shè)備內(nèi)氧壓保持為0.5MPa。加熱蒸煮設(shè)備，將稻草用蒸煮液在130°C下蒸煮90分鐘。蒸煮結(jié)束后，泵入系統(tǒng)內(nèi)溫度和濃度較低的黑液使蒸煮器內(nèi)溫度降至沸點(diǎn)之下，然后將所得漿料噴放，對(duì)噴放出的漿料進(jìn)行洗滌和篩選處理，得到所需草漿。處理過程中提取的黑液經(jīng)除硅處理后送堿回收系統(tǒng)；篩渣可重新返回至蒸煮設(shè)備與稻草段一起蒸煮，也可擠壓脫水后作為燃料；所得草漿既可作為低白度商品漿也可經(jīng)后續(xù)漂白獲取漂白商品漿。本實(shí)施例中，所制得草漿的各項(xiàng)指標(biāo)結(jié)果為:細(xì)漿得率61%、卡伯值11.5、白度49%IS0、黏度 940mL/g。實(shí)施例2重復(fù)實(shí)施例1，部分反應(yīng)參數(shù)做如下調(diào)整:稻草與蒸煮液的重量比為1:6，其中氫氧化鈉的用量為稻草重量的20%、硫酸鎂的用量為稻草重量的0.7%，蒸煮設(shè)備中的氧氣壓力保持為IMPa，蒸煮溫度為90°C，蒸煮時(shí)間為240分鐘。蒸煮結(jié)束后將漿料直接進(jìn)行噴放。本實(shí)施例中，所制得草漿的各項(xiàng)指標(biāo)結(jié)果為:細(xì)漿得率54.5%、卡伯值7.7、白度59%IS0、黏度 850mL/g。
實(shí)施例3將稻草切短并進(jìn)行除塵，然后對(duì)其進(jìn)行洗滌，除去其中的雜物，洗滌完畢后進(jìn)行脫水。將脫水后的稻草送入蒸煮設(shè)備中，同時(shí)加入預(yù)熱至90°C的蒸煮液與之混合均勻，所述稻草與所述蒸煮液的重量比為1:4。所述蒸煮液為氫氧化鈉、硫化鈉與硫酸鎂的水溶液，氫氧化鈉和硫化鈉的用量為稻草重量的16%，硫酸鎂的用量為稻草重量的0.25%。裝料結(jié)束后將蒸煮設(shè)備密閉，將所述稻草用所述蒸煮液在90°C下預(yù)蒸煮60分鐘。完成預(yù)蒸煮后，向蒸煮設(shè)備中通入氧氣使蒸煮設(shè)備內(nèi)氧壓保持為0.3MPa。加熱蒸煮設(shè)備，將稻草用蒸煮液在110°C下蒸煮30分鐘。蒸煮結(jié)束后的漿料后續(xù)處理與實(shí)施例1相同。本實(shí)施例中，所制得草漿的各項(xiàng)指標(biāo)結(jié)果為:細(xì)漿得率57.2%、卡伯值8.5、白度53%IS0、黏度 910mL/g。實(shí)施例4重復(fù)實(shí)施例1，部分反應(yīng)參數(shù)做如下調(diào)整:所用的草類原料為麥草，麥草與蒸煮液的重量比為1:5 ;蒸煮液中，氫氧化鈉的用量為麥草重量的15%，硫酸鎂的用量為麥草重量的1% ;蒸煮設(shè)備內(nèi)氧壓保持為0.7MPa，蒸煮過程在130°C下進(jìn)行30分鐘。本實(shí)施例中，所制得草漿的各項(xiàng)指標(biāo)結(jié)果為:細(xì)漿得率58.4%、卡伯值11.1、白度50%IS0、黏度 940mL/g。實(shí)施例5重復(fù)實(shí)施例4,部分反應(yīng)參數(shù)做如下調(diào)整:麥草與蒸煮液的重量比為1: 3,蒸煮液中，氫氧化鈉的用量為麥草重量的22%，硫酸鎂的用量為麥草重量的1.0% ;蒸煮設(shè)備內(nèi)氧壓保持為1.0MPa，蒸煮過程在110°C下進(jìn)行240分鐘。本實(shí)施例中，所制得草漿`的各項(xiàng)指標(biāo)結(jié)果為:細(xì)漿得率55.2%、卡伯值8.1、白度58%IS0、黏度 850mL/g。實(shí)施例6重復(fù)實(shí)施例3，部分反應(yīng)參數(shù)做如下調(diào)整:所用草類原料為麥草，麥草與蒸煮液的重量比為1:3。預(yù)蒸煮中所用蒸煮液為氫氧化鈉的水溶液，氫氧化鈉的用量為麥草重量的14%。預(yù)蒸煮的溫度為130°C，預(yù)蒸煮時(shí)間為10分鐘。預(yù)蒸煮結(jié)束后，向蒸煮設(shè)備中泵入系統(tǒng)回用的溫度和濃度較低的黑液進(jìn)行降溫，溫度降至115°C時(shí)，向蒸煮設(shè)備通入氧氣使其內(nèi)部氧壓保持為0.3MPa，在115°C下將麥草蒸煮45分鐘。所述麥草與所述泵入的溫度和濃度較低的黑液的重量比為1:0.3。所述溫度和濃度較低的黑液中溶解有麥草重量4%的氫氧化鈉和麥草重量0.1%的硫酸鎂。本實(shí)施例中，所制得草漿的各項(xiàng)指標(biāo)結(jié)果為:細(xì)漿得率56.9%、卡伯值8.4、白度56%IS0、黏度 870mL/g。本發(fā)明中，將諸如稻草或麥草等草類原料直接進(jìn)行氧堿蒸煮一步法或是進(jìn)行預(yù)蒸煮和氧堿蒸煮兩步法，獲得了細(xì)漿得率為54-61%的草漿，大大提高了制漿效率，制得的草漿卡伯值在12以下，脫除木質(zhì)素效果明顯。而且，所得草漿在白度和黏度方面均較之現(xiàn)有的制漿技術(shù)有所提高。采用本發(fā)明所述制漿方法，可充分實(shí)現(xiàn)草類原料的優(yōu)勢(shì)，獲得硬度低、得率高、品質(zhì)好的草漿。應(yīng)該注意的是，上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明而不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離所附權(quán)利要求的范圍的情況下可設(shè)計(jì)出替換實(shí)施例。在權(quán)利要求中，不應(yīng)將位于括 號(hào)之間的任何參考符號(hào)構(gòu)造成對(duì)權(quán)利要求的限制。單詞“包含”不排除存在未列在權(quán)利要求中的元件或步驟。
權(quán)利要求
1.一種草漿制備方法，該方法包括如下操作 (1)將草類原料和蒸煮液以1:3-1:6的重量比加到蒸煮設(shè)備中混合均勻，將蒸煮設(shè)備密閉，其中，所述蒸煮液中含有堿； (2)向所述密閉的蒸煮設(shè)備中通入氧氣使蒸煮設(shè)備內(nèi)氧壓保持為0.3-1. OMPa，將所述草類原料用所述蒸煮液在90-130°C下蒸煮30-240分鐘； (3)將完成蒸煮過程后得到的漿料進(jìn)行洗滌和篩選。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于在所述操作(I)和操作(2)之間進(jìn)一步包括將所述草類原料用所述蒸煮液進(jìn)行預(yù)蒸煮的操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述預(yù)蒸煮的時(shí)間為10-60分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于所述預(yù)蒸煮的溫度為90-130°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的制備方法，其特征在于所述操作(2)中，所述草類原料用所述蒸煮液進(jìn)行蒸煮的溫度為110-115°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的制備方法，其特征在于所述操作(2)中，所述草類原料用所述蒸煮液進(jìn)行蒸煮的時(shí)間為45-90分鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的制備方法，其特征在于所述蒸煮液進(jìn)一步地含有保護(hù)助劑，其中，堿的用量為草類原料重量的13%_22%，保護(hù)助劑的用量為草類原料重量的0. 1%-2. 0%。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的制備方法，其特征在于所述堿為氫氧化鈉。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的制備方法，其特征在于所述的保護(hù)助劑為硫酸鎂。
10.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的制備方法，其特征在于所述草料原料為稻草或麥草。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種草漿制備方法，該方法包括如下操作(1)將草類原料和蒸煮液以1:3-1:6的重量比加到蒸煮設(shè)備中并混合均勻，然后將蒸煮設(shè)備密閉，其中，所述蒸煮液中含有堿；(2)向所述密閉的蒸煮設(shè)備中通入氧氣使蒸煮設(shè)備內(nèi)氧壓保持為0.3-1.0MPa，將所述草類原料用所述蒸煮液在90-130℃下蒸煮30-240分鐘；(3)將完成蒸煮過程后得到的漿料進(jìn)行洗滌和篩選。采用本發(fā)明所述制漿方法，可充分實(shí)現(xiàn)草類原料的優(yōu)勢(shì)，獲得硬度低、得率高、品質(zhì)好的草漿。
文檔編號(hào)D21C3/02GK103255661SQ201310177489
公開日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月14日
發(fā)明者陳克利, 吳初柱, 藍(lán)海, 藍(lán)洋 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué), 佳木斯龍江福漿紙有限公司