專利名稱：一種以禾草類植物為原料制備的高硬度漿及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種高硬度漿，更具體地說，涉及一種以禾草類植物為原料制備的高硬度漿及其制備方法。
背景技術：
用植物纖維生產紙漿的方法有化學法、機械法、化學機械法?；瘜W法制漿是借助化學作用，通過除去植物纖維原料中的某些成分使原料離解成漿，是一種應用最廣泛的制漿方法，在化學法蒸煮中又分石灰法、燒堿法、蒽醌-燒堿法、硫酸鹽法、亞硫酸鹽法蒸煮。
現有技術中的亞硫酸鹽法以植物纖維為原料，其工藝過程是首先進行備料，將進行過預處理的生產紙漿的原料裝入蒸球、立鍋和連蒸(蒸煮鍋、立式蒸煮鍋、連續(xù)蒸煮器)等設備中，再加入亞硫酸銨等化學藥品，往蒸球、立鍋或連蒸中通入蒸汽加熱、保溫一段時間后得到粗漿。
由于直接通蒸汽加熱、化學反應激烈，即脫木素的化學反應激烈。原料中不但有造紙漿所要的纖維，也含有生產紙漿不需要的半纖維素、木素及樹脂、果膠、淀粉、單寧、色素、無機化合物的其他組分。在蒸煮時首先在較低的溫度下進行，這時就有木素和纖維部分分離，待升高溫度進行蒸煮時，低溫反應產物中的木素、聚戊糖等又縮合附在纖維的表面上，很難再從纖維上洗除，所以紙漿的均勻性差、漿渣多、漿的硬度高、濾水性差，需要大量的水洗滌除去雜細胞、半纖維素、木素組成的黑液，造成污水污染環(huán)境，更使得生產紙漿的成本增高，也給下步的漂白造成困難?，F有技術的這種工藝每生產1噸紙漿產生10-12噸，甚至18噸黑液，而且這種黑液粘度高(一般在濃度42％時100度時為460厘泊左右)。
目前，多數制漿造紙企業(yè)都面臨著造紙原料緊缺、能源緊張、環(huán)境污染、紙漿特別是草漿質量不高的問題。隨著我國加入世界貿易組織，造紙工業(yè)面臨的形勢更加嚴峻，企業(yè)之間的競爭也日趨激烈。如何降低生產成本，降低污染，提高產品質量來滿足以紙為原料的下游產業(yè)，如印刷、新聞出版、包裝、卷煙等行業(yè)，是造紙工作者需要考慮的問題?；谏鲜鲆蛩兀沟萌藗儾坏貌粚Φ统杀?、低污染的制漿方法寄予厚望。
草類制漿技術是一個系統(tǒng)工程，要根據禾草纖維原料的生物結構的不均一性和化學組成的特殊性對制漿的全過程進行研究，禾草類纖維制漿具有以下特點1.重備料，除硅，除雜細胞，提高紙漿質量，濾水性，減少黑液的回收；2.禾草纖維脫木素的特性。由于禾草纖維中有較多的堿易溶木素，使其制漿難度降低，但同時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.禾草類現為中含有大量雜細胞，對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，無氯漂白達到高白度。
有不少技術人員致力于這方面的研究，比如黑龍江造紙2003年第4期發(fā)表了題為“稻草亞銨法優(yōu)化蒸煮工藝條件”的文章，該文章公開了稻草亞銨法蒸煮的優(yōu)化條件，但是該蒸煮的方法中蒸煮時間長，亞硫酸銨的用量較大，使得消耗的能源比較大，成本也比較大，所制備的紙漿的質量不高。
黑龍江造紙2003年第4期發(fā)表了題為“麥草亞銨法制漿造紙的特點和應用”的文章，該文章公開了針對麥草這種特殊的植物纖維原料亞銨法制紙漿的方法，該方法的硬度低，保溫的時間長，保溫的溫度較高，且黑液中殘余亞硫酸銨的濃度比較高，同樣存在消耗能源比較大，紙漿的質量不高的問題。
林產化學與工業(yè)1981年第4期發(fā)表了題為“馬尾松亞銨法制漿”的文章，該文章公開的是以馬尾松為原料亞硫酸銨法蒸煮法所制備的漿，該方法中亞銨的用量為20-25％，蒸煮的溫度達到了163-165℃，保溫時間5-6小時。該方法是以樹木為原料，在森林資源缺乏的今天，以樹木為原料造紙的問題越來越突出。
化工時刊2002年第2期發(fā)表了題為“稻草低壓低溫制漿研究”的文章，該文章以稻草為原料，經過預浸漬、蒸煮、洗篩、漂白的步驟得到了漂白漿，該方法的保溫時間長達3.5個小時，需要消耗大量能源。
禾草類植物纖維纖維原料屬于非木材纖維原料，包括稻草、麥草、蘆葦、甘蔗渣、高粱稈、玉米稈、棉稈等。我國的森林資源缺乏，用于造紙的主要原料是草類原料。一般而言，作為造紙原料，木材原料優(yōu)于草類原料，木材原料中針葉木又優(yōu)于闊葉木。在我國森林資源日益缺乏的嚴重形勢下，如何利用草類原料制備高質量的紙漿是現在急需解決的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的首要目的在于提供一種以禾草類植物為原料制備的用來制備漂白化學漿的高硬度漿。所述的高硬度漿硬度高，以禾草類植物為原料，能作為漂白化學漿的原料。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種以禾草類植物為原料制備的用來制備漂白化學漿的高硬度漿的蒸煮方法。所述的蒸煮方法所用的蒸煮藥液少，蒸煮和保溫的時間短，是一種既經濟又環(huán)保的蒸煮方法。
為了實現上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為一種以禾草類植物為原料制備的高硬度漿，所述的高硬度漿硬度為高錳酸鉀值16-28，所述的高硬度漿通過除有機溶劑法制漿之外的方法進行制備；所述的高硬度漿優(yōu)選硬度為高錳酸鉀值18-27；所述的高硬度漿最優(yōu)選硬度為高錳酸鉀值20-25。
所述的禾草類植物原料為麥草、稻草、甘蔗渣、棉稈、蘆葦中的一種或者一種以上的混合。
所述的高硬度漿用來制備漂白化學漿。
所述的除有機溶劑法制漿之外的方法包括亞硫酸銨法、蒽醌-燒堿法和硫酸鹽法。
所述的亞硫酸銨法包括如下步驟(1)在禾草類植物原料中加入對絕干原料量9-13％的亞硫酸銨溶液，其中液比為1∶2-4；(2)通入蒸汽進行加熱，加熱升溫至溫度為100-120℃時保溫20-40分鐘，進行小放汽，繼續(xù)加熱升溫至165-173℃，保溫60-90分鐘。
所述的蒽醌-燒堿法包括如下步驟(1)在禾草類植物原料中加入對絕干原料量9-12％的氫氧化鈉溶液，其中液比為1∶2-4，蒽醌加入量為絕干原料量的0.5-0.8％；(2)通入蒸汽進行加熱，加熱升溫至溫度為100-120℃時保溫20-40分鐘，進行小放汽，繼續(xù)加熱升溫至165-173℃，保溫60-90分鐘。
所述的硫酸鹽法包括如下步驟(1)在禾草類植物原料中加入對絕干原料量8-11％的氫氧化鈉溶液，其中液比為1∶2-4，硫化度為5-15％；(2)通入蒸汽進行加熱，加熱升溫至溫度為110-140℃時保溫20-40分鐘，進行小放汽，繼續(xù)加熱升溫至165-173℃，保溫60-90分鐘。
所述的亞硫酸鈉法包括如下步驟(1)在禾草類植物原料中加入總酸大于4％，化合酸1.0-3.0％的蒸煮液；(2)往蒸煮器中通入蒸汽進行加熱，加熱升溫至溫度為100-120℃時保溫20-40分鐘，進行小放汽，繼續(xù)加熱升溫至165-173℃，保溫60-90分鐘。
所述的步驟(1)中還包括對禾草類植物原料進行浸漬的過程。
在加熱升溫時將所述的禾草類植物原料放在蒸煮器中，所述的蒸煮器包括蒸球、立式蒸煮鍋和連續(xù)蒸煮器。
所述的蒸煮方法所得到的高硬度漿的收率為58-68％。
本發(fā)明所述的蒸煮器包括蒸球、立式蒸煮鍋和連續(xù)蒸煮器。
具體的說，本發(fā)明所述的一種以禾草類植物為原料制備的用來制備漂白化學漿的高硬度漿，所述的高硬度漿硬度為高錳酸鉀值16-28相當于卡伯價24-50；所述的高硬度漿優(yōu)選硬度為高錳酸鉀值18-27相當于卡伯價29-48；所述的高硬度漿最優(yōu)選硬度為高錳酸鉀值20-25相當于卡伯價34-42。
本發(fā)明所述的禾草類植物原料為麥草、稻草、甘蔗渣、棉稈、蘆葦中的一種或者一種以上的組合。
本發(fā)明中所述的蒸煮方法為亞硫酸銨法蒸煮、蒽醌-燒堿法、硫酸鹽法中的一種。
本發(fā)明所述的亞硫酸銨法蒸煮包括如下步驟(1)將禾草類植物原料進行備料后，送至蒸煮器中，加入對絕干原料量9-13％的亞硫酸銨溶液，其中液比為1∶2-4；(2)往蒸煮器中通入蒸汽進行加熱，加熱升溫至溫度為100-120℃，壓力為0.4MPa左右時時保溫20-40分鐘，進行小放汽壓力降至0.02MPa，繼續(xù)加熱升溫至165-173℃，壓力約為0.75MPa，保溫60-90分鐘。
本發(fā)明所述的蒽醌-燒堿法蒸煮包括如下步驟(1)將禾草類植物原料進行備料后，送至蒸煮器中，加入對絕干原料量9-12％的氫氧化鈉溶液，蒽醌加入量為絕干原料量的0.5-0.8％，其中液比為1∶2-4；(2)往蒸煮器中通入蒸汽進行加熱，加熱升溫至溫度為100-120℃，壓力為0.4MPa時保溫20-40分鐘，進行小放汽壓力降至0.02MPa，繼續(xù)加熱升溫至165-173℃，壓力為0.75MPa，保溫60-90分鐘。
本發(fā)明所述的硫酸鹽法蒸煮包括如下步驟(1)將禾草類植物原料進行備料后，送至蒸煮器中，加入對絕干原料量8-11％的氫氧化鈉溶液，其中液比為1∶2-4，硫化度為5-15％；(2)往蒸煮器中通入蒸汽進行加熱，加熱升溫至溫度為110-140℃，壓力為0.5MPa時保溫20-40分鐘，進行小放汽壓力降至0.02MPa，繼續(xù)加熱升溫至165-173℃，壓力為0.75MPa，保溫60-90分鐘。
在上述的步驟(1)中在對禾草類植物原料進行備料后送至蒸煮器之前還包括經過浸漬螺旋器進行浸漬的過程。
堿法制漿就是利用堿液的作用，適當地去除原料中的木素，盡可能保留纖維素和半纖維素以利于抄紙。實際上在蒸煮過程中由于高溫強堿的作用，原料中的木素、纖維素、半纖維素以及其它成分均會發(fā)生一定的化學變化，受到不同程度的降解和損傷，因此必須研究原料在蒸煮過程中的變化規(guī)律，制定適宜的蒸煮條件。本發(fā)明的堿法制漿方法中，通過對蒸煮液的用量和濃度，蒸煮及保溫時間的長短，蒸煮溫度的高低進行系統(tǒng)的研究，在盡可能的減少纖維素和半纖維素損害的條件下進行蒸煮，從而達到既減少生產成本，節(jié)約能源，又能提高制漿的得率的目的。
所述的蒸煮方法所得到的高硬度漿的收率為58-68％。
本發(fā)明中所述的漂白化學漿是指白度為68-82％ISO，木質素脫除率為84-98％的化學漿。
對常用的禾草雷植物原料的化學組成進行分析，發(fā)現綜纖維素重量百分含量為65-70％，總木素重量百分含量為18-25，聚戊糖重量百分含量為22-28％，苯-醇抽出物重量百分含量為2-4％。
在對原料進行浸漬之前，可以采用現有技術對原料進行初步處理，即采用常規(guī)的干、濕法備料，以除去葉、穗、谷粒、髓等雜質，這樣可以減輕后續(xù)工藝的壓力，并提高草漿的質量。干、濕法備料可采用現有常規(guī)設備，如切草機、篩選機、除塵機、濕法洗滌搓草機、斜螺旋脫水機等。經過備料后的去除水分的禾草類纖維原料也可以為精料，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域技術人員公知技術。
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，使液比達到1∶2-4，在常壓下于85℃以上于螺旋浸漬器中保溫和混合10分鐘以上，其中在85-95℃之間保溫混合10-40分鐘為好。這樣使浸漬液與原料充分接觸，使原料的浸漬均勻完全。所述的浸漬液可以為一定濃度的堿溶液，如對絕干原料量為4％的氫氧化鈉溶液，也可以是堿與黑液的混合液，所用黑液的濃度為11-14°Be’(20℃)。
對原料進行了浸漬預處理，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)境對黑液處理的壓力，由于對原料浸漬預處理，使得在加熱處理時所脫出的雜細胞、半纖維素、木素為主的黑液分離排出，為下一步的蒸煮過程作準備。
接下來的蒸煮過程是制漿的關鍵步驟，由于木材與草類原料的組織結構、微觀結構、化學組成以及木素分子結構等均有差異，因此，在蒸煮過程中脫木素反應歷程也有很大的差別。對于草類原料堿法蒸煮脫木素反應歷程，包括升溫和保溫兩段。草類原料的共同特點是木素脫除較為容易，而與木材原料相比，木素大量溶出的溫度提前較多。在草類原料硫酸鹽蒸煮時，就發(fā)現次生壁木素、符合胞減層和細胞角木素都在蒸煮一開始就同時進行脫除。草類原料一般含有較多的半纖維素和較少的木素，而且半纖維素主要存在于細胞壁立，這就有助于蒸煮脫木素的過程。本發(fā)明的方法中，蒸煮化學藥液用量少，蒸煮及保溫的時間短，在大量去除禾草類原料中的木素的同時，盡可能的減少了纖維素及半纖維素的降解和損傷。本發(fā)明的方法中可以采用亞硫酸銨法蒸煮、亞硫酸鈉法、蒽醌-燒堿法、硫酸鹽法等進行蒸煮。
本發(fā)明中的高硬度漿作為制備漂白化學漿的原料，高硬度漿的蒸煮方法可以為亞硫酸銨法、硫酸鹽法、蒽醌-燒堿法。在現有技術的蒸煮的過程中，這幾種方法制備紙漿時存在蒸煮和保溫的時間長，蒸煮的溫度高，保溫時間長的問題。而在本發(fā)明的方法中，蒸煮藥液的用量少，蒸煮和保溫的時間大大縮短。
蒸煮的過程一般包括三個過程(1)蒸煮液向原料內部滲透的過程；(2)堿液與原料起化學方應的過程；(3)反應物從原料中溶出的過程。此三過程既分階段，又幾乎同時交叉進行，根據不同紙漿的需要，適當除去原料中的木素和雜質，使纖維之間的結合力下降，促使纖維離解成漿。因此，蒸煮的目的在于利用蒸煮液的作用，適當地除去原料中的木素，盡可能保留纖維素和部分半纖維素以利于抄紙。在蒸煮過程中，由于高溫蒸煮以及化學蒸煮藥液的使用，原料中的木素、纖維素和半纖維素以及其它成分均會發(fā)生一定的化學變化，受到不同程度的降解和損傷。
本發(fā)明中所述的禾本科植物為稻草、麥草、棉稈、甘蔗渣、蘆葦。禾本科植物纖維化學組成是多戊糖含量高，一般都在20％左右，氫氧化鈉抽出物含量高，木素含量都較低，但是灰分含量比較高，灰分中主要是二氧化硅。
由于高溫蒸煮以及化學蒸煮藥液的使用，原料中的木素、纖維素和半纖維素以及其它成分均會發(fā)生一定的化學變化，受到不同程度的降解和損傷。針對禾草類植物纖維這種特殊的制漿原料，本發(fā)明的方法中，對化學蒸煮藥液進行了嚴格的控制，將其濃度降低，減少對制漿所需要成分如纖維素、半纖維素的降解和損傷。同時，在高溫蒸煮的過程中，本發(fā)明的方法中采用盡可能減少保溫時間的方法，使得禾草類植物處于高溫的時間縮短，因而減少了禾草類植物原料中纖維素和半纖維素的降解。因此，本發(fā)明的方法中最大限度的保護了禾草類植物原料中制漿所需的成分，同時大大縮短了保溫時間，大大減少了能耗。
本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明的高硬度漿，以禾草類植物為原料，通過除有機溶劑法制漿以外的方法進行制備，在制備的過程中通過降低蒸煮液的用量，縮短蒸煮的時間，制備出高硬度的高硬度漿。化學藥液用量的減少以及蒸煮時間的縮短都會大大降低企業(yè)生產成本，而得率得到了很大的提高，因而大大提高了生產效率。同時，本發(fā)明所述的高硬度漿可以作為制備漂白化學漿的原料，由于蒸煮時所用的藥液的濃度降低，而且蒸煮和保溫的時間也大大縮短，因而在最大限度上減少了紙漿中所需要的纖維素和半纖維素的損失，紙漿的得率得到了提高。以本發(fā)明所述的高硬度漿為原料，制備漂白化學漿，所述的漂白化學漿的白度為68-82％ISO，木素脫除率為84-98％。用所述的高硬度漿為原料所制備的漂白化學漿，其打漿度為25-36°SR，裂斷長為5000-8100m，耐折次數為20-60，白度為68-82％ISO，所制備的以禾草類植物為原料制備的漂白化學漿的質量比得上現有的闊葉木紙漿，甚至還超過了現有的闊葉木紙漿的質量。
具體實施例方式
實施例1經過干法備料后的稻草經過浸漬螺旋機，在浸漬螺旋機中與對絕干稻草量為9％的氫氧化鈉溶液混合浸漬，然后送入蒸球，蒽醌加入量為絕干原料量的0.6％，液比1∶3，稻草裝滿后蒸球空轉20分鐘；之后，通蒸汽進行一次加熱升溫，升溫至100℃，在此溫度下保溫30分鐘，再小放汽20-30分鐘，二次加熱開始通蒸汽，升溫30分鐘至溫度為165℃，保溫80分鐘；在噴放前，向蒸球內加入黑液進行稀釋，同時壓力保持0.75MPa進行噴放，此時漿的硬度為高錳酸鉀值20相當于卡伯價32，蒸煮終點時pH值為11，黑液中的殘堿濃度為12g/l。所制備的高硬度漿的得率為60％。
實施例2經過干法備料后的麥草送入蒸球，往蒸球中加入對絕干原料量10％的燒堿溶液，蒽醌加入量為絕干原料量的0.7％，液比1∶4，麥草裝滿后蒸球空轉20分鐘；之后，通蒸汽進行一次加熱升溫，升溫至110℃，在此溫度下保溫20分鐘，再小放汽20-30分鐘，二次加熱開始通蒸汽，升溫30分鐘至溫度為168℃，保溫90分鐘；在噴放前，向蒸球內加入黑液進行稀釋，同時壓力保持0.75MPa進行噴放，此時漿的硬度為高錳酸鉀值18相當于卡伯價30，蒸煮終點時pH值為12，黑液中的殘堿濃度為12g/l。所制備的高硬度漿的得率為62％。
實施例3經過干法備料后的稻草經過浸漬螺旋機，在浸漬螺旋機中與對絕干稻草量為12％的氫氧化鈉溶液和黑液混合液混合浸漬，然后送入蒸球，蒽醌加入量為絕干原料量的0.8％，液比1∶2.5，稻草裝滿后蒸球空轉20分鐘；之后，通蒸汽進行一次加熱升溫，升溫至120℃，在此溫度下保溫40分鐘，再小放汽20-30分鐘，二次加熱開始通蒸汽，升溫30分鐘至溫度為173℃，保溫90分鐘；在噴放前，向蒸球內加入黑液進行稀釋，同時壓力保持0.75MPa進行噴放，此時漿的硬度為高錳酸鉀值16相當于卡伯價23，蒸煮終點時pH值為12，黑液中的殘堿濃度為14g/1。所述的高硬度漿的得率為64％。
實施例4經過干法備料后的棉稈送入蒸球，往蒸球中加入對絕干原料量9％的燒堿溶液，蒽醌加入量為絕干原料量的0.8％，液比1∶3，棉稈裝滿后蒸球空轉20分鐘；之后，通蒸汽進行一次加熱升溫，升溫至100℃，在此溫度下保溫20分鐘，再小放汽20-30分鐘，二次加熱開始通蒸汽，升溫30分鐘至溫度為165℃，保溫60分鐘；在噴放前，向蒸球內加入黑液進行稀釋，同時壓力保持0.75MPa進行噴放，此時漿的硬度為高錳酸鉀值25相當于卡伯價40，蒸煮終點時pH值為12.5，黑液中的殘堿濃度為13.5g/l。所述的高硬度漿的得率為58％。
實施例5經過干法備料后的麥草經過浸漬螺旋機，在浸漬螺旋機中與對絕干麥草量為4％的氫氧化鈉溶液混合浸漬，然后送入蒸球，加入對絕干原料量往蒸球中加入對絕干原料量10％的亞硫酸銨溶液，液比1∶4，麥草裝滿后蒸球空轉20分鐘；之后，通蒸汽進行一次加熱升溫，升溫至110℃，在此溫度下保溫20分鐘，再小放汽20-30分鐘，二次加熱開始通蒸汽，升溫30分鐘至溫度為168℃，保溫90分鐘；在噴放前，向蒸球內加入黑液進行稀釋，同時壓力保持0.75MPa進行噴放，此時漿的硬度為高錳酸鉀值18相當于卡伯價30，蒸煮終點時pH值為12，黑液中的殘銨濃度為8.5g/l。所述的高硬度漿的得率為63％。
實施例6經過干法備料后的棉稈經過浸漬螺旋機，在浸漬螺旋機中與對絕干棉稈量為4％的氫氧化鈉溶液和黑液混合液混合浸漬，然后送入蒸球，加入對絕干原料量往蒸球中加入對絕干原料量12％的亞硫酸銨溶液，液比1∶2.5，棉稈裝滿后蒸球空轉20分鐘；之后，通蒸汽進行一次加熱升溫，升溫至120℃，在此溫度下保溫40分鐘，再小放汽20-30分鐘，二次加熱開始通蒸汽，升溫30分鐘至溫度為173℃，保溫90分鐘；在噴放前，向蒸球內加入黑液進行稀釋，同時壓力保持0.75MPa進行噴放，此時漿的硬度為高錳酸鉀值16相當于卡伯價24，蒸煮終點時pH值為12，黑液中的殘銨濃度為9g/l。所述的高硬度漿的得率為66％。
實施例7經過干法備料后的麥草經過浸漬螺旋機，在浸漬螺旋機中與對絕干麥草量為4％的氫氧化鈉溶液和黑液混合液混合浸漬，然后送入蒸球，加入對絕干原料量往蒸球中加入對絕干原料量13％的亞硫酸銨溶液，蒽醌加入量為絕干原料量的0.8％，液比1∶3，麥草裝滿后蒸球空轉20分鐘；之后，通蒸汽進行一次加熱升溫，升溫至100℃，在此溫度下保溫20分鐘，再小放汽20-30分鐘，二次加熱開始通蒸汽，升溫30分鐘至溫度為165℃，保溫60分鐘；在噴放前，向蒸球內加入黑液進行稀釋，同時壓力保持0.75MPa進行噴放，此時漿的硬度為高錳酸鉀值25相當于卡伯價44，蒸煮終點時pH值為12.5，黑液中的殘銨濃度為10g/l。所述的高硬度漿的得率為65％。
實施例8經過干法備料后的棉稈經過浸漬螺旋機，在浸漬螺旋機中與對絕干棉稈量為4％的氫氧化鈉溶液和黑液混合液混合浸漬，然后送入蒸球，加入對絕干原料量往蒸球中加入對絕干原料量11.5％的亞硫酸銨溶液，蒽醌加入量為絕干原料量的0.8％，液比1∶3，棉稈裝滿后蒸球空轉20分鐘；之后，通蒸汽進行一次加熱升溫，升溫至100℃，在此溫度下保溫20分鐘，再小放汽20-30分鐘，二次加熱開始通蒸汽，升溫30分鐘至溫度為165℃，保溫60分鐘；在噴放前，向蒸球內加入黑液進行稀釋，同時壓力保持0.75MPa進行噴放，此時漿的硬度為高錳酸鉀值23相當于卡伯價38，蒸煮終點時pH值為12.5，黑液中的殘銨濃度為9.6g/l。所述的高硬度漿的得率為67％。
實施例9經過干法備料后的稻草經過浸漬螺旋機，在浸漬螺旋機中與對絕干稻草量為9％的氫氧化鈉溶液混合浸漬，然后送入蒸球，硫化度為5％，液比1∶3，稻草裝滿后蒸球空轉20分鐘；之后，通蒸汽進行一次加熱升溫，升溫至100℃，在此溫度下保溫30分鐘，再小放汽20-30分鐘，二次加熱開始通蒸汽，升溫30分鐘至溫度為165℃，保溫80分鐘；在噴放前，向蒸球內加入黑液進行稀釋，同時壓力保持0.75MPa進行噴放，此時漿的硬度為高錳酸鉀值28相當于卡伯價50，蒸煮終點時pH值為11，黑液中的殘堿濃度為12g/l。所述的高硬度漿的得率為61％。
實施例10經過干法備料后的麥草經過浸漬螺旋機，在浸漬螺旋機中與對絕干麥草量為10％的氫氧化鈉溶液混合浸漬，然后送入蒸球，硫化度為8％，液比1∶4，麥草裝滿后蒸球空轉20分鐘；之后，通蒸汽進行一次加熱升溫，升溫至110℃，在此溫度下保溫20分鐘，再小放汽20-30分鐘，二次加熱開始通蒸汽，升溫30分鐘至溫度為168℃，保溫90分鐘；在噴放前，向蒸球內加入黑液進行稀釋，同時壓力保持0.75MPa進行噴放，此時漿的硬度為高錳酸鉀值19相當于卡伯價30.5，蒸煮終點時pH值為12，黑液中的殘堿濃度為12g/l。
實施例11經過干法備料后的蘆葦經過浸漬螺旋機，在浸漬螺旋機中與對絕干蘆葦量為4％的氫氧化鈉溶液和黑液混合液混合浸漬，然后送入蒸球，加入對絕干原料量往蒸球中加入對絕干原料量12％的燒堿溶液，硫化度為10％，液比1∶2.5，蘆葦裝滿后蒸球空轉20分鐘；之后，通蒸汽進行一次加熱升溫，升溫至140℃，在此溫度下保溫40分鐘，再小放汽20-30分鐘，二次加熱開始通蒸汽，升溫30分鐘至溫度為173℃，保溫90分鐘；在噴放前，向蒸球內加入黑液進行稀釋，同時壓力保持0.75MPa進行噴放，此時漿的硬度為高錳酸鉀值17相當于卡伯價26，蒸煮終點時pH值為12，黑液中的殘堿濃度為14g/l。
實施例12將甘蔗渣經過浸漬螺旋機，在浸漬螺旋機中與對絕干甘蔗渣量為4％的氫氧化鈉溶液和黑液混合液混合浸漬，然后送入蒸球，加入對絕干原料量往蒸球中加入對絕干原料量9％的燒堿溶液，硫化度為15％，液比1∶3，甘蔗渣裝滿后蒸球空轉20分鐘；之后，通蒸汽進行一次加熱升溫，升溫至120℃，在此溫度下保溫20分鐘，再小放汽20-30分鐘，二次加熱開始通蒸汽，升溫30分鐘至溫度為165℃，保溫60分鐘；在噴放前，向蒸球內加入黑液進行稀釋，同時壓力保持0.75MPa進行噴放，此時漿的硬度為高錳酸鉀值26相當于卡伯價44，蒸煮終點時pH值為12.5，黑液中的殘堿濃度為13.5g/l。
實施例13經過干法備料后的麥草和稻草經過浸漬螺旋機，在浸漬螺旋機中與對絕干麥草和稻草量為4％的氫氧化鈉溶液和黑液混合液混合浸漬，然后送入蒸球，加入對絕干原料量往蒸球中加入對絕干原料量9％的燒堿溶液，硫化度為15％，液比1∶3，麥草稻草裝滿后蒸球空轉20分鐘；之后，通蒸汽進行一次加熱升溫，升溫至115℃，在此溫度下保溫20分鐘，再小放汽20-30分鐘，二次加熱開始通蒸汽，升溫30分鐘至溫度為165℃，保溫60分鐘；在噴放前，向蒸球內加入黑液進行稀釋，同時壓力保持0.75MPa進行噴放，此時漿的硬度為高錳酸鉀值26相當于卡伯價45，蒸煮終點時pH值為12.5，黑液中的殘堿濃度為13.5g/l。
實施例14經過干濕法備料后的麥草、麥草和棉桿經過喂料螺旋，進入連續(xù)蒸煮管中與對絕干麥草量13％的氫氧化鈉溶液和黑液混合液混合蒸煮，液比1∶3，通蒸汽進行加熱至110℃，保溫20分鐘，升溫30分鐘，小放汽之后，升溫至165℃，保溫60分鐘；在噴放前，向連續(xù)蒸煮器的中間管內加入黑液進行稀釋控制漿得濃度8-12％，同時保持0.75MPa進行連續(xù)噴放，此時漿的硬度為高錳酸鉀值24相當于卡伯價42，蒸煮終點時pH值為11.5，黑液中的殘堿濃度為11.5g/l。
實施例15經過干法備料后的蘆葦經過浸漬螺旋機，在浸漬螺旋機中與對絕干蘆葦量為4％的氫氧化鈉溶液和黑液混合液混合浸漬，然后送入蒸球，加入對絕干原料量往蒸球中加入對絕干原料量9％的燒堿溶液，硫化度為15％，液比1∶3，蘆葦裝滿后蒸球空轉20分鐘；之后，通蒸汽進行一次加熱升溫，升溫至115℃，在此溫度下保溫20分鐘，再小放汽20-30分鐘，二次加熱開始通蒸汽，升溫30分鐘至溫度為165℃，保溫60分鐘；在噴放前，向蒸球內加入黑液進行稀釋，同時壓力保持0.75MPa進行噴放，此時漿的硬度為高錳酸鉀值26相當于卡伯價46，蒸煮終點時pH值為12.5，黑液中的殘堿濃度為13.5g/l。
實施例16經過干法備料后的蘆葦和麥草混合經過浸漬螺旋機，在浸漬螺旋機中與對絕干蘆葦和麥草混合量為4％的氫氧化鈉溶液和黑液混合液混合浸漬，然后送入蒸球，加入對絕干原料量往蒸球中加入對絕干原料量9％的燒堿溶液，硫化度為8％，液比1∶3，蘆葦和麥草混合裝滿后蒸球空轉20分鐘；之后，通蒸汽進行一次加熱升溫，升溫至115℃，在此溫度下保溫20分鐘，再小放汽20-30分鐘，二次加熱開始通蒸汽，升溫30分鐘至溫度為165℃，保溫60分鐘；在噴放前，向蒸球內加入黑液進行稀釋，同時壓力保持0.75MPa進行噴放，此時漿的硬度為高錳酸鉀值26相當于卡伯價45，蒸煮終點時pH值為12.5，黑液中的殘堿濃度為13.5g/l。
實施例17經過干法備料后的蘆葦、麥草和稻草送入蒸球進行亞硫酸鈉法蒸煮，加入總酸5％，化合酸1.0-3.0％的蒸煮液，蘆葦、麥草和稻草混合裝滿后蒸球空轉20分鐘；之后，通蒸汽進行一次加熱升溫，升溫至115℃，在此溫度下保溫20分鐘，再小放汽20-30分鐘，二次加熱開始通蒸汽，升溫30分鐘至溫度為165℃，保溫60分鐘；在噴放前，向蒸球內加入黑液進行稀釋，同時壓力保持0.75MPa進行噴放，此時漿的硬度為高錳酸鉀值26相當于卡伯價45。
以下實施例涉及的是以上述實施例中的高硬度漿作為原料制備高質量的紙漿。
實施例18將蒸煮完之后所得的硬度為高錳酸鉀值16-18相當于卡伯價22-30的高硬度漿用壓力洗滌機洗滌，洗滌之后將高硬度漿進行稀釋，稀釋到濃度為5-12％，進行漂白，首先進行氧漂，其氧氣加入量為絕干漿量的2-5％，氫氧化鈉的加入量為為絕干漿量的2-6％，加入硫酸鎂鹽作保護劑，氧漂的溫度為90-110℃，在一段氧漂結束之后，以相同的方式重復氧漂一次，氧漂結束之后，再以比較傳統(tǒng)的方式進行漂白，氯化-堿處理-次氯酸鹽漂白，漂白的條件為用氯量為絕干漿的2.5-3％，漿的濃度為3-3.5，漂白的溫度為50-55℃，漂白的時間為45-60分鐘；堿處理的條件為加入氫氧化鈉的量為絕干漿量2-4％，漿的濃度為10-12％，漂白溫度為50-55℃，時間為100-150分鐘；次氯酸鹽漂白次氯酸鈉的加入量為絕干漿量的2-4％，漂白的溫度為30-35℃，漂白的時間為100-150分鐘。漂白結束后，紙漿的白度為72％ISO，裂斷長為6000m，是一種高質量的紙漿。
實施例19將蒸煮完之后所得的硬度為高錳酸鉀值18-20相當于卡伯價29-33的高硬度漿先用單螺旋擠漿機進行擠漿，經過擠漿將黑液擠出，同時黑液中的雜質也隨同黑液一起排出，之后將所得的漿用真空洗滌機洗滌，洗滌之后將高硬度漿進行稀釋至濃度為8-12％，然后進行漂白，首先進行氧漂，其氧氣加入量為絕干漿量的2-5％，氫氧化鈉的加入量為為絕干漿量的2-6％，加入硫酸鎂鹽作保護劑，氧漂的溫度為90-110℃，在一段氧漂結束之后，再以比較傳統(tǒng)的方式進行漂白，氯化-堿處理-次氯酸鹽漂白，漂白的條件為用氯量為絕干漿的2.5-3％，漿的濃度為3-3.5％，漂白的溫度為50-55℃，漂白的時間為45-60分鐘；堿處理的條件為加入氫氧化鈉的量為絕干漿量2-4％，漿的濃度為10-12％，漂白溫度為50-55℃，時間為100-150分鐘；次氯酸鹽漂白次氯酸鈉的加入量為絕干漿量的2-4％，漂白的溫度為30-35℃，漂白的時間為100-150分鐘。漂白結束后，紙漿的白度為75％ISO，裂斷長為6200m，是一種高質量的紙漿。
實施例20將蒸煮完之后所得的硬度為高錳酸鉀值18-20相當于卡伯價29-33的高硬度漿先用單螺旋擠漿機進行擠漿，經過擠漿將黑液擠出，同時黑液中的雜質也隨同黑液一起排出，之后將所得的漿用壓力洗滌機洗滌，洗滌之后將高硬度漿進行稀釋，稀釋到濃度為5-12％，進行漂白，首先進行氧漂，其氧氣加入量為絕干漿量的2-5％，氫氧化鈉的加入量為絕干漿量的2-6％，加入硫酸鎂鹽作保護劑，氧漂的溫度為90-110℃，在一段氧漂結束之后，再以比較傳統(tǒng)的方式進行漂白，氯化-堿處理-次氯酸鹽漂白，漂白的條件為用氯量為絕干漿的2.5-3％，漿的濃度為3-3.5，漂白的溫度為50-55℃，漂白的時間為45-60分鐘；堿處理的條件為加入氫氧化鈉的量為絕干漿量2-4％，漿的濃度為10-12％，漂白溫度為50-55℃，時間為100-150分鐘；次氯酸鹽漂白次氯酸鈉的加入量為絕干漿量的2-4％，漂白的溫度為30-35℃，漂白的時間為100-150分鐘。漂白結束后，紙漿的白度為72％ISO，裂斷長為5500m，是一種高質量的紙漿。
實施例21將蒸煮完之后所得的硬度為高錳酸鉀值20-22相當于卡伯價34-38的高硬度漿先用雙螺旋擠漿機進行擠漿，經過擠漿將黑液擠出，同時黑液中的雜質也隨同黑液一起排出，之后將所得的漿用真空洗滌機洗滌，洗滌之后將高硬度漿進行稀釋，稀釋到濃度為8-12％，進行漂白，首先進行氧漂，其氧氣加入量為絕干漿量的2-5％，氫氧化鈉的加入量為為絕干漿量的2-6％，加入硫酸鎂鹽作保護劑，氧漂的溫度為90-110℃，在一段氧漂結束之后，再以比較傳統(tǒng)的方式進行漂白，氯化-堿處理-次氯酸鹽漂白，漂白的條件為用氯量為絕干漿的2.5-3％，漿的濃度為3-3.5，漂白的溫度為50-55℃，漂白的時間為45-60分鐘；堿處理的條件為加入氫氧化鈉的量為絕干漿量2-4％，漿的濃度為10-12％，漂白溫度為50-55℃，時間為100-150分鐘；次氯酸鹽漂白次氯酸鈉的加入量為絕干漿量的2-4％，漂白的溫度為30-35℃，漂白的時間為100-150分鐘。漂白結束后，紙漿的白度為78％IS0，裂斷長為6400m，是一種高質量的紙漿。
實施例22將蒸煮完之后所得的硬度為高錳酸鉀值22-25相當于卡伯價38-42的高硬度漿先用單螺旋擠漿機進行擠漿，經過擠漿將黑液擠出，同時黑液中的雜質也隨同黑液一起排出，之后將所得的漿用壓力洗滌機洗滌，洗滌之后將高硬度漿進行稀釋，稀釋到濃度為8-12％，進行漂白，首先進行氧漂，其氧氣加入量為絕干漿量的2-5％，氫氧化鈉的加入量為為絕干漿量的2-6％，加入硫酸鎂鹽作保護劑，氧漂的溫度為90-110℃，在一段氧漂結束之后，重復上述的步驟再進行一段氧漂，最后以比較傳統(tǒng)的方式進行漂白，氯化-堿處理-次氯酸鹽漂白，漂白的條件為用氯量為絕干漿的2.5-3％，漿的濃度為3-3.5，漂白的溫度為50-55℃，漂白的時間為45-60分鐘；堿處理的條件為加入氫氧化鈉的量為絕干漿量2-4％，漿的濃度為10-12％，漂白溫度為50-55℃，時間為100-150分鐘；次氯酸鹽漂白次氯酸鈉的加入量為絕干漿量的2-4％，漂白的溫度為30-35℃，漂白的時間為100-150分鐘。漂白結束后，紙漿的白度為80％ISO，裂斷長為6500m，是一種高質量的紙漿。
實施例23將蒸煮完之后所得的硬度為高錳酸鉀值25-28相當于卡伯價42-50的高硬度漿先用單螺旋擠漿機進行擠漿，經過擠漿將黑液擠出，同時黑液中的雜質也隨同黑液一起排出，擠漿之后進入盤磨疏解機進行疏解，再將所得的漿用真空洗滌機洗滌，洗滌之后將高硬度漿進行稀釋，稀釋到濃度為5-12％，進行漂白，首先進行氧漂，其氧氣加入量為絕干漿量的2-5％，氫氧化鈉的加入量為為絕干漿量的2-6％，加入硫酸鎂鹽作保護劑，氧漂的溫度為90-110℃，在一段氧漂結束之后，再以比較傳統(tǒng)的方式進行漂白，氯化-堿處理-次氯酸鹽漂白，漂白的條件為用氯量為絕干漿的2.5-3％，漿的濃度為3-3.5，漂白的溫度為50-55℃，漂白的時間為45-60分鐘；堿處理的條件為加入氫氧化鈉的量為絕干漿量2-4％，漿的濃度為10-12％，漂白溫度為50-55℃，時間為100-150分鐘；次氯酸鹽漂白次氯酸鈉的加入量為絕干漿量的2-4％，漂白的溫度為30-35℃，漂白的時間為100-150分鐘。漂白結束后，紙漿的白度為78％ISO，裂斷長為6200m，是一種高質量的紙漿。
實施例24將蒸煮完之后所得的硬度為高錳酸鉀值19-21相當于卡伯價31-35的高硬度漿先用壓力洗滌機進行洗滌，然后將所得的漿加入至盤磨疏解機進行疏解，之后將所得的漿用真空洗滌機洗滌，洗滌之后將高硬度漿進行稀釋，稀釋到濃度為10-12％，進行漂白，首先進行氧漂，其氧氣加入量為絕干漿量的2-5％，氫氧化鈉的加入量為為絕干漿量的2-6％，加入硫酸鎂鹽作保護劑，氧漂的溫度為90-110℃，在一段氧漂結束之后，再以比較傳統(tǒng)的方式進行漂白，氯化-堿處理-次氯酸鹽漂白，漂白的條件為用氯量為絕干漿的2.5-3％，漿的濃度為3-3.5，漂白的溫度為50-55℃，漂白的時間為45-60分鐘；堿處理的條件為加入氫氧化鈉的量為絕干漿量2-4％，漿的濃度為10-12％，漂白溫度為50-55℃，時間為100-150分鐘；次氯酸鹽漂白次氯酸鈉的加入量為絕干漿量的2-4％，漂白的溫度為30-35℃，漂白的時間為100-150分鐘。漂白結束后，紙漿的白度為75％ISO，裂斷長為5800m，是一種高質量的紙漿。
實施例25將蒸煮完之后所得的硬度為高錳酸鉀值20-23相當于卡伯價34-40的高硬度漿先用單螺旋擠漿機進行擠漿，經過擠漿將黑液擠出，同時黑液中的雜質也隨同黑液一起排出，之后將所得的漿用真空洗滌機洗滌，洗滌之后將高硬度漿進行稀釋，稀釋到濃度為8-12％，進行漂白，首先進行氧漂，其氧氣加入量為絕干漿量的2-5％，氫氧化鈉的加入量為為絕干漿量的2-6％，加入硫酸鎂鹽作保護劑，氧漂的溫度為90-110℃，在一段氧漂結束之后，再以比較傳統(tǒng)的方式進行漂白，氯化-堿處理-次氯酸鹽漂白，漂白的條件為用氯量為絕干漿的2.5-3％，漿的濃度為3-3.5，漂白的溫度為50-55℃，漂白的時間為45-60分鐘；堿處理的條件為加入氫氧化鈉的量為絕干漿量2-4％，漿的濃度為10-12％，漂白溫度為50-55℃，時間為100-150分鐘；次氯酸鹽漂白次氯酸鈉的加入量為絕干漿量的2-4％，漂白的溫度為30-35℃，漂白的時間為100-150分鐘。漂白結束后，紙漿的白度為80％ISO，裂斷長為6700m，是一種高質量的紙漿。
實施例26將蒸煮完之后所得的硬度為高錳酸鉀值16-19相當于卡伯價24-31的高硬度漿先用單螺旋擠漿機進行擠漿，經過擠漿將黑液擠出，同時黑液中的雜質也隨同黑液一起排出，之后將所得的漿用真空洗滌機洗滌，洗滌之后進入盤磨疏解機進行疏解，疏解結束之后高硬度漿的濃度為8-12％，進行漂白，首先進行氧漂，其氧氣加入量為絕干漿量的2-5％，氫氧化鈉的加入量為絕干漿量的2-6％，加入硫酸鎂鹽作保護劑，氧漂的溫度為90-110℃，在一段氧漂結束之后，再以比較傳統(tǒng)的方式進行漂白，氯化-堿處理-次氯酸鹽漂白，漂白的條件為用氯量為絕干漿的2.5-3％，漿的濃度為3-3.5，漂白的溫度為50-55℃，漂白的時間為45-60分鐘；堿處理的條件為加入氫氧化鈉的量為絕干漿量2-4％，漿的濃度為10-12％，漂白溫度為50-55℃，時間為100-150分鐘；次氯酸鹽漂白次氯酸鈉的加入量為絕干漿量的2-4％，漂白的溫度為30-35℃，漂白的時間為100-150分鐘。漂白結束后，紙漿的白度為82％ISO，裂斷長為6700m，是一種高質量的紙漿。
權利要求
1.一種以禾草類植物為原料制備的高硬度漿，其特征在于所述的高硬度漿硬度為高錳酸鉀值16-28，所述的高硬度漿通過除有機溶劑法制漿之外的方法進行制備；所述的高硬度漿優(yōu)選硬度為高錳酸鉀值18-27；所述的高硬度漿最優(yōu)選硬度為高錳酸鉀值20-25。
2.根據權利要求1所述的高硬度漿，其特征在于所述的禾草類植物原料為麥草、稻草、甘蔗渣、棉稈、蘆葦中的一種或者一種以上的混合。
3.根據權利要求1或2所述的高硬度漿，其特征在于所述的高硬度漿用來制備漂白化學漿。
4.一種制備權利要求1或2所述的高硬度漿的方法，其特征在于所述的除有機溶劑法制漿之外的方法包括亞硫酸銨法、蒽醌-燒堿法、硫酸鹽和亞硫酸鈉法。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于所述的亞硫酸銨法包括如下步驟(1)在禾草類植物原料中加入對絕干原料量9-13％的亞硫酸銨溶液，其中液比為1∶2-4；(2)通入蒸汽進行加熱，加熱升溫至溫度為100-120℃時保溫20-40分鐘，進行小放汽，繼續(xù)加熱升溫至165-173℃，保溫60-90分鐘。
6.根據權利要求4所述的方法，其特征在于所述的蒽醌-燒堿法包括如下步驟(1)在禾草類植物原料中加入對絕干原料量9-12％的氫氧化鈉溶液，其中液比為1∶2-4，蒽醌加入量為絕干原料量的0.5-0.8％；(2)通入蒸汽進行加熱，加熱升溫至溫度為100-120℃時保溫20-40分鐘，進行小放汽，繼續(xù)加熱升溫至165-173℃，保溫60-90分鐘。
7.根據權利要求4所述的方法，其特征在于所述的硫酸鹽法包括如下步驟(1)在禾草類植物原料中加入對絕干原料量8-11％的氫氧化鈉溶液，其中液比為1∶2-4，硫化度為5-15％；(2)通入蒸汽進行加熱，加熱升溫至溫度為110-140℃時保溫20-40分鐘，進行小放汽，繼續(xù)加熱升溫至165-173℃，保溫60-90分鐘。
8.根據權利要求4所述的方法，其特征在于所述的亞硫酸鈉法包括如下步驟(1)在禾草類植物原料中加入總酸大于4％，化合酸1.0-3.0％的蒸煮液；(2)往蒸煮器中通入蒸汽進行加熱，加熱升溫至溫度為100-120℃時保溫20-40分鐘，進行小放汽，繼續(xù)加熱升溫至165-173℃，保溫60-90分鐘。
9.根據權利要求5或6或7所述的方法，其特征在于所述的步驟(1)中還包括對禾草類植物原料進行浸漬的過程。
10.根據權利要求5或6或7所述的方法，其特征在于在加熱升溫時將所述的禾草類植物原料放在蒸煮器中，所述的蒸煮器包括蒸球、立式蒸煮鍋和連續(xù)蒸煮器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種以禾草類植物為原料制備的高硬度漿及其蒸煮方法。所述的高硬度漿的硬度為高錳酸鉀值16－28相當于卡伯價24－50，所述的蒸煮方法包括將禾草類植物原料進行備料后，再進入浸漬螺旋輸送至蒸煮器中，往蒸煮器中加入蒸煮藥液；通入蒸汽進行加熱，加熱到所需要的壓力時，保溫所需要的時間。該方法中蒸煮藥液的用量低，方法操作簡單，且蒸煮所用藥液少，蒸煮的時間短，是既經濟又環(huán)保的蒸煮方法。
文檔編號D21C3/14GK101089290SQ20071012963
公開日2007年12月19日 申請日期2007年7月27日 優(yōu)先權日2007年7月27日
發(fā)明者李洪法, 宋明信, 陳松濤, 楊吉慧, 宋建軍, 趙淑晶 申請人:山東泉林紙業(yè)有限責任公司