利用桑樹枝全稈制漂白化學機械漿的方法
2023-05-29 00:38:26
專利名稱：利用桑樹枝全稈制漂白化學機械漿的方法
技術領域：
本發明屬於化學機械法製漿技術領域，特別涉及一種利用桑樹枝全稈制漂白化學機 械漿的工藝。
背景技術：
我國是紙和紙板的生產和消費大國，紙和紙板的生產量和消費量均居世界第二位。 但是，我國又是木質纖維資源嚴重匱乏的國家。長期以來，由於木漿的不足，導致了我 國紙、紙板和紙製品的質量低下，結構性矛盾突出，低檔紙供過於求，高檔紙供需缺口 較大， 一些高檔文化用紙、高檔包裝用紙和紙製品不得不大量依靠進口，每年必需從國 外進口大量的商品木漿，自2002年以來，我國的木漿進口量一直穩居世界第一位。隨著 全球對生態環境保護的加強，木材及其產品進口的代價會越來越高，近年來進口紙漿及 其製品的持續快速增長，已經嚴重影響到了我國造紙工業的安全性和健康發展。因此， 如何充分高效的利用我國現有的木質纖維資源，努力提高造紙工業的木質纖維原料的比 重，已成為我國製漿造紙業界的共識。
桑樹系桑科桑屬的落葉喬木，是多年生深根性植物。由於桑樹對土壤和氣候適應性 強，具有生長快、採收期短、產量高(一年生長二次)等特點， 一直是我國各地區桑養蠶 基地種大面積栽培的樹種之一。據統計，我國目前桑樹的總栽培面積接近IOO萬公頃。 基於桑樹生長的特性及用途，人們為了保持桑樹有較長年限的枝繁葉茂，每年都需要對 桑樹進行修剪整型1~2次，因而桑養蠶基地每年均產有大量的桑樹枝條， 一般一畝桑園 可剪下桑樹枝約7000根左右，重量約為700公斤，由此可推算出我國桑養蠶基地目前每 年可產總量大約為1000萬噸左右的桑樹枝條。但是， 一直以來，桑樹枝在農村都主要是 作為燃料或直接堆放腐爛掉，這不僅造成了極大的資源浪費，同時也給環境帶來了汙染。 因此，如何合理有效利用桑樹枝資源成為桑養蠶地區急需解決的問題之一。將桑樹枝原 料充分有效地應用到製漿造紙，以增加蠶農收入，改善我國造紙原料結構，提高漿紙產 品質量，己引起了我國造紙業界的高度重視。目前我國的造紙工作者對桑樹枝也做了一些製漿研究，但均存在一些不足之處。如 《中國造紙》2001年第1期第65頁發表的《桑樹枝的貯存於製漿造紙性能》 一文，介紹 了江西省輕工業研究院用桑樹枝進行製漿的研究，但該研究採用的是化學法制槳工藝， 化學法制眾有其固有的缺陷，主要表現在化學品用量高，紙槳的得率低，汙染負荷大， 廢水處理困難等。另外，2005年1月12日公開的一項發明專利《一種用桑樹枝為原料的 造紙方法》，該專利工藝流程為桑樹枝-粉碎-去皮屑-漂白-打漿-抄紙。該方法首先將 桑樹枝進行粉碎成20-60目的桑樹枝屑，之後去除皮屑再進行漂白製漿。由於該方法先 對桑樹枝進行粉碎成20-60目的桑樹枝屑，粉碎過程必然會對桑樹枝纖維造成大量的切 斷；另外，該方法中製漿過程中去除了桑樹皮，而桑樹皮是一種優良韌皮纖維，這不僅 造成優質纖維的浪費，最終也必然降低了成漿的物理強度；此外，該方法只利用了 20-60 目的桑樹枝屑，實際上也就是只利用了桑樹枝的部分木質部，而非全稈製漿，對桑樹枝 的利用率較低，沒有實現纖維原料的充分有效利用，因此，該方法仍存在許多的不足有 待改進。因此，繼續研究開發出合理高效利用桑樹枝的製漿新技術仍有較大的現實意義。
發明內容
本發明的目的是為了克服現有技術中桑樹枝利用率低及產品適應範圍窄等缺陷，提 供一種利用桑樹枝全杆制漂白化學機械漿的方法，可以高效利用桑樹枝全稈來製取漂白 化學機械槳。
本發明的技術方案為， 一種利用桑樹枝全杆制漂白化學機械漿的方法，步驟為
(1) 桑樹枝原料的準備桑樹枝全稈經削片後，先進行篩選、洗滌，以去除泥沙 等雜質，洗漆後的木片再進行浸泡，時間為4 12小時，以使桑樹枝木片的水份均勻；
(2) 預汽蒸對步驟(1)處理的桑樹枝木片1大氣壓下進行預汽蒸，使木片的結 構得到軟化。條件是溫度為100~105°C，時間為10 30分鐘；
G) I段螺旋擠壓採用壓縮比為4 6: 1 (體積比)的雙螺杆擠壓機對步驟(2) 處理的物料進行擠壓，使得木片結構受擠壓作用而撕裂變形，促進後續化學處理過程的 藥液吸收，同時去除大部分桑樹枝表皮及髓芯等非纖維組分；
(4) I段化學浸漬加入金屬離子螯合劑及氫氧化鈉對步驟(3)處理的物料進行 化學預處理。處理條件為金屬離子螯合劑用量佔絕幹桑樹枝木片質量的0.2~0.6%，氫
氧化鈉用量佔絕幹桑樹枝木片質量的1 3%，浸漬濃度為25~35%，浸漬溫度為70 90°C， 浸漬時間為15~60分鐘。所述過渡金屬螯合劑為二乙烯三胺五乙酸五鈉(DTPA);
(5) II段螺旋擠壓採用壓縮比為4 6: 1 (體積比)的雙螺杆擠壓機對步驟(4)處理後的物料進行擠壓，去除經DTPA螯合的金屬離子及鹼抽出物，以減少該類物質對 後續紙漿鹼性過氧化氫漂白帶來的不利影響；
(6) II段化學浸漬用鹼性過氧化氫漂白藥液對步驟(5)處理後的物料進行II段 化學處理。處理條件為過氧化氫用量4~10% (對絕乾物料)，氫氧化鈉用量3~8% (對 絕乾物料)，DTPA用量0.2~0.6% (對絕乾物料)，矽酸鈉用量2~5% (對絕乾物料)，浸 漬濃度為25~35%，浸漬溫度為40~50°C，浸漬時間為15~60分鐘；
(7) 第一段磨槳用雙螺杆磨漿機對(6)處理後的物料進行高濃常壓磨漿，磨漿 過程不用加水稀釋。磨漿濃度為20~40%。
(8) 高濃停留不額外加熱，充分利用磨漿過程中產生的熱能，使步驟(7)處理 後的漿料在高濃停留塔中完成漂白反應。停留反應時間為60 120分鐘，反應的溫度為 85~90°C、反應終點pH值為8.5~9.5;
(9) 步驟(8)處理後的漿料用中濃盤磨磨至最終紙產品所需加拿大游離度的紙漿， 磨漿濃度為8~12%。磨後漿料經過消潛、洗滌、篩選，最後成漿置於儲漿塔中。
本發明的原理如下由於桑樹枝全稈含有非纖維組分的表皮和髓芯，而這兩種組分 均難於處理。本技術從工藝過程及設備的配置上，對物料循序漸進式地進行預汽蒸、擠 壓撕裂、不同方式的化學浸漬以及磨漿等步驟處理，整個過程在漂白成漿前，儘可能的 去除大部分桑樹枝木片中對製漿不利的非纖維組分，儘量保留了其纖維組分，可以減少 非纖維組分對後續製漿漂白帶來的不利因素，實現紙漿的高效漂白和保持高得率。另外， 該技術第一段磨漿置於物料與化學藥品有較充分的反應後，可以減少磨漿過程中桑樹枝 纖維的過渡損傷，使得成漿具有良好的物理強度性能。
有益效果為
1. 製漿過程根據桑樹枝全稈原料的特點，逐步去除了大部分桑樹枝全稈中對製漿不 利的非纖維組分，儘量保留了其纖維組分，減少了非纖維組分對後續製漿漂白帶來的不 利因素，既保持了製漿的高得率又可以減少紙漿漂至相同目標白度時所需的化學品用量;
2. 製漿工藝節能環保。工藝過程採用的是對環境較為友好的化學品，製漿過程汙染 少；漂白反應不外加熱源，充分利用磨漿過程產生的熱能；
3. 利用桑樹枝全稈製得的紙漿得率可達82%以上，抗張強度可達35N.m/g以上，白 度可達73。/。ISO以上，實現了桑樹枝的全稈清潔高效利用。經切片的桑樹枝物料先進行篩選、洗滌、浸泡，然後進行常壓預汽蒸，汽蒸後的物 料用雙螺杆擠壓機進行I段擠壓撕裂，然後加入金屬離子螯合劑及燒鹼對物料進行I段
化學預處理，處理後的物料再用雙螺杆擠壓機進行n段擠壓，擠壓後的物料再用鹼性過
氧化氫漂白藥液進行n段化學浸漬，浸漬後的物料用雙螺杆磨漿機進行第一段高濃常壓
磨漿，磨後槳料在高濃停留塔中完成漂白反應，完成漂白反應後的漿料再用中濃盤磨磨
至最終紙產品所需的加拿大游離度紙漿，然後進行消潛、洗滌、篩選，最後成漿。 下面結合實施實例對本發明作進一步詳細說明。
實施例1:
桑樹枝全稈經過削片、篩選、洗滌後，在水中浸泡10 12小時，然後用100~105 °C 蒸汽1大氣壓汽蒸15min，汽蒸後的木片用壓縮比4 6: 1 (體積比)的雙螺杆擠壓機進 行I段擠壓撕裂，擠壓撕裂後的物料進行I段化學預處理，處理條件為DTPA用量0.3M
(對絕幹桑樹枝木片)，氫氧化鈉用量2.0% (對絕幹桑樹枝木片)，浸漬濃度為30%，浸 漬溫度為75。C，浸漬時間為30分鐘。化學處理後的物料再用壓縮比4~6: 1 (體積比) 的雙螺杆擠壓機進行II段擠壓，II段擠壓後的物料再用鹼性過氧化氫漂白藥液進行II段 化學處理。處理條件為過氧化氫用量6.0% (對絕幹桑樹枝木片)，氫氧化鈉用量3.0%
(對絕幹桑樹枝木片)，DTPA用量0.2。/。(對絕幹桑樹枝木片)，矽酸鈉用量3.0% (對絕 乾物料)，浸漬濃度為30%，浸漬溫度為5(TC，浸漬時間為15分鐘；II段化學處理後的 物料用雙螺杆磨漿機進行第一段高濃常壓磨槳，磨漿濃度為30%;磨後漿料利用磨漿過 程中產生的熱能在高濃停留塔中完成漂白反應。反應的溫度為86~89°C、停留反應時間 為75分鐘、反應終點pH值為8.95;完成漂白反應後的漿料配製成10%漿濃後，再用中 濃盤磨磨至加拿大游離度為200mLCSF左右的紙漿，然後進行消潛、洗滌、篩選，最後 成漿。成漿質量為紙漿得率83.5%，抗張強度36.8N.m/g，白度73.6%180。 實施例2:
桑樹枝全稈經過削片、篩選、洗滌後，在水中浸泡10~12小時，然後用100 105"C 蒸汽常壓汽蒸15min，汽蒸後的木片用壓縮比4~6: 1 (體積比)的雙螺杆擠壓機進行I 段擠壓撕裂，擠壓撕裂後的物料進行I段化學預處理，處理條件為DTPA用量0.4。/。(對 絕乾物料質量)，氫氧化鈉用量2.0% (對絕乾物料質量)，浸漬濃度為30%，浸漬溫度為 75°C，浸漬時間為30分鐘。化學處理後的物料再用壓縮比4~6: 1 (體積比)的雙螺杆 擠壓機進行n段擠壓，擠壓後的物料再用鹼性過氧化氫漂白藥液進行II段化學浸漬。浸漬條件為過氧化氫用量8.0%(對絕乾物料)，氫氧化鈉用量3.0%(對絕乾物料)，DTPA
用量0.3% (對絕乾物料)，矽酸鈉用量4% (對絕乾物料)，浸漬濃度為30%，浸漬溫度
為5(TC，浸漬時間為15分鐘；浸漬後的物料用雙螺杆磨漿機進行第一段高濃常壓磨漿，
磨漿濃度為30%;磨後漿料利用磨漿過程中產生的熱能在高濃停留塔中完成漂白反應，
反應的溫度88 93。C、停留反應時間為90分鐘、反應終點pH值為9.28;完成漂白反應
後的漿料配製成10%漿濃，再用中濃盤磨磨至加拿大游離度為200mLCSF左右的紙漿，
然後進行消潛、洗滌、篩選，最後成漿。成漿質量為紙漿得率82.8%，抗張強度40.5N.m/g，
白度76.3。/。ISO。 實施例3
一種利用桑樹枝全杆制漂白化學機械漿的方法，步驟為-
(1) 桑樹枝原料的準備桑樹枝全稈經削片後，先進行篩選、洗錄，以去除泥沙 等雜質，洗滌後的木片再進行浸泡，時間為4 10小時，以使桑樹枝木片的水份均勻；
(2) 預汽蒸對步驟(1)處理的桑樹枝木片1大氣壓下進行預汽蒸，使木片的結 構得到軟化。條件是溫度為100~105°C，時間為30分鐘；
(3) I段螺旋擠壓採用壓縮比為4 6: 1 (體積比)的雙螺杆擠壓機對步驟(2) 處理的物料進行擠壓，使得木片結構受擠壓作用而撕裂變形，促進後續化學處理過程的 藥液吸收，同時去除大部分桑樹枝表皮及髓芯等非纖維組分；
(4) I段化學浸漬加入金屬離子螯合劑及氫氧化鈉對步驟(3)處理的物料進行 化學預處理。處理條件為金屬離子螯合劑用量佔絕幹桑樹枝木片質量的0.6%，氫氧化
鈉用量佔絕幹桑樹枝木片質量的3%，浸漬濃度為35%，浸漬溫度為90°C，浸漬時間為 60分鐘。所述過渡金屬螯合劑為二乙烯三胺五乙酸五鈉(DTPA);
(5) II段螺旋擠壓採用壓縮比為4 6: 1 (體積比)的雙螺杆擠壓機對步驟(4)
處理後的物料進行擠壓，去除經DTPA螯合的金屬離子及鹼抽出物，以減少該類物質對 後續紙漿鹼性過氧化氫漂白帶來的不利影響；
(6) II段化學浸漬用鹼性過氧化氫漂白藥液對步驟(5)處理後的物料進行II段 化學處理。處理條件為過氧化氫用量4% (對絕乾物料)，氫氧化鈉用量3% (對絕乾物 料)，DTPA用量0.2。/。(對絕乾物料)，矽酸鈉用量2% (對絕乾物料)，浸漬濃度為35%， 浸漬溫度為50°C，浸漬時間為60分鐘；
(7) 第一段磨漿用雙螺杆磨漿機對(6)處理後的物料進行高濃常壓磨漿，磨漿 過程不用加水稀釋。磨漿濃度為40%。(8) 高濃停留不額外加熱，充分利用磨漿過程中產生的熱能，使步驟(7)處理 後的漿料在高濃停留塔中完成漂白反應。停留反應時間為120分鐘，反應的溫度為85 90 °C 、反應終點pH值為8.5 9.5;
(9) 步驟(8)處理後的漿料用中濃盤磨磨至最終紙產品所需的加拿大游離度紙漿， 磨漿濃度為12%。磨後槳料經過消潛、洗滌、篩選，最後成漿置於儲漿塔中。
權利要求
1.一種利用桑樹枝全稈制漂白化學機械漿的方法，其特徵在於，步驟為第一步，桑樹枝原料的準備桑樹枝全稈經削片後，先進行篩選、洗滌，洗滌後的木片浸泡4～12小時；第二步，預汽蒸對第一步處理的桑樹枝木片在1大氣壓、100～105℃下進行預汽蒸10～30分鐘；第三步，I段螺旋擠壓採用雙螺杆擠壓機對第二步處理的物料進行擠壓；第四步，I段化學浸漬加入金屬離子螯合劑及氫氧化鈉對第三步處理的物料進行化學預處理，處理條件為金屬離子螯合劑用量佔絕幹桑樹枝木片質量的0.2～0.6％，氫氧化鈉用量佔絕幹桑樹枝木片質量的1～3％，浸漬濃度為25～35％，浸漬溫度為70～90℃，浸漬時間為15～60分鐘；第五步，II段螺旋擠壓採用雙螺杆擠壓機對第四步處理後的物料進行擠壓；第六步，II段化學浸漬用鹼性過氧化氫漂白藥液對第五步處理後的物料進行II段化學處理，處理條件為過氧化氫用量為佔絕乾物料質量的4～10％，氫氧化鈉用量佔絕乾物料質量的3～8％，金屬離子螯合劑用量佔絕乾物料質量的0.2～0.6％，矽酸鈉用量佔絕乾物料質量的2～5％，浸漬濃度為25～35％，浸漬溫度為40～50℃，浸漬時間為15～60分鐘；第七步，第一段磨漿用雙螺杆磨漿機對第六步處理後的物料在1大氣壓下進行磨漿，磨漿濃度為20～40％；第八步，高濃停留利用磨漿過程中產生的熱能，使第七步處理後的漿料在高濃停留塔中完成漂白反應，停留反應時間為60～120分鐘，反應的溫度為85～95℃、反應終點pH值為8.5～9.5；第九步，經第八步處理後的漿料用中濃盤磨磨至最終紙產品所需加拿大游離度的紙漿，磨漿濃度為8～12％，磨後漿料經過消潛、洗滌、篩選，最後成漿置於儲漿塔中。
2. 如權利要求1所述的利用桑樹枝全杆制漂白化學機械漿的方法，其特徵在 於，所述金屬離子螯合劑為二乙烯三胺五乙酸五鈉。
3. 如權利要求1所述的利用桑樹枝全杆制漂白化學機械漿的方法，其特徵在 於，所述雙螺杆擠壓機的壓縮比為體積比4 6: 1。
全文摘要
本發明公開了一種利用桑樹枝全稈制漂白化學機械漿的方法，該方法主要由預汽蒸、兩段螺旋擠壓、兩段化學浸漬、高濃雙螺杆磨漿、高濃停留及中濃磨漿等工段組成。該方法根據桑樹枝全稈的原料特性，通過工藝過程逐步去除大部分桑樹枝中對製漿不利的非纖維組分，儘量保留了其纖維組分，減少了非纖維組分對後續製漿漂白帶來的不利因素；製漿過程不使用含氯漂劑，環境友好，且製得紙漿的得率高，物理強度好，光學性能優良，實現了桑樹枝全稈的清潔高效製漿。該方法具有工藝流程簡單、投資省、製漿過程環境友好等特點，有著較好的經濟效益和社會效益，具有推廣價值。
文檔編號D21H11/02GK101613976SQ2009101813
公開日2009年12月30日 申請日期2009年7月17日 優先權日2009年7月17日
發明者房桂幹, 萍 李, 李紅斌, 健 焦, 鄧擁軍, 韓善明 申請人:中國林業科學研究院林產化學工業研究所