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)實狀況是:木材資源非常有限，遠遠滿足不了造紙工業(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、麥草因為草類制漿存在的很多問題卻發(fā)揮不出作為造紙資源應有的優(yōu)勢。例如，采用高得率的半化學制漿、機械制漿難以滿足人們對紙產(chǎn)品品質(zhì)的要求，采用化學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，尋求一種能對草類原料進行有效制漿，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行洗滌和篩選。可選地，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)之間進一步包括將所述草類原料用所述蒸煮液進行預蒸煮的操作?？蛇x地，根據(jù)本發(fā)明的草漿的制備方法，所述預蒸煮的時間為10-60分鐘。可選地，根據(jù)本發(fā)明的草漿的制備方法，所述預蒸煮的溫度為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行蒸煮的時間為45-90分鐘。可選地，根據(jù)本發(fā)明的草漿的制備方法，所述蒸煮液進一步地含有保護助劑，其中，堿的用量為草類原料重量的13%_22%，保護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)對草類原料直接進行氧堿蒸煮，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個單位的卡伯值，為低硬度草漿，白度可達到50%以上，對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個百分點，是草類化學漿中得率很高的制漿方法。


通過閱讀下文優(yōu)選實施方式的詳細描述，各種其他的優(yōu)點和益處對于本領(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)選實施方式的目的，而并不認為是對本發(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。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體的實施方式對本發(fā)明作進一步的描述。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，反應更全面。將切短的草類原料進行除塵處理，然后進行水洗，以除去其中的雜物，水洗之后進行脫水。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助劑，其中，堿的用量為草類原料重量的13%_22%，保護助劑的用量為草類原料重量的0.1%-2.0%。當草類原料不含水分時，所述堿和保護助劑的用量以草類原料的重量為基準計量；當草類原料含水時，所述堿和保護助劑的用量以草類原料的絕干重量為基準計量。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。當使用上述混合物時，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。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助劑。本發(fā)明所用的保護助劑為硫酸鎂，因為鎂鹽可以鈍化紙漿中含有的能起催化作用的金屬離子，起到保護纖維素的作用?？梢岳斫獾氖?，所述保護助劑還可以是硫酸鎂的復合物，例如硫酸鎂與碳酸鎂的復合物或者硫酸鎂與氫氧化鎂的復合物。在與所述草類原料混合前，可將所述蒸煮液預熱至80-90°C。在蒸煮設(shè)備中準備好草類原料和蒸煮液后，開始進行氧堿蒸煮即，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，蒸煮時間優(yōu)選為45-90分鐘。在對草類原料進行氧堿蒸煮之前，還可以對其進行預蒸煮，以提高制漿效率，縮短后續(xù)氧堿蒸煮所需時間。所述預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行蒸煮。此時，在沒有氧氣的情況下草類原料與蒸煮液發(fā)生反應，草類原料中的木質(zhì)素大部分溶出。本發(fā)明中，所述預蒸煮的時間優(yōu)選為10-60分鐘，預蒸煮的溫度優(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)備后進行洗滌和篩選處理，得到所需草漿。噴放漿料時，如果漿料溫度低于100°c時，進行直接噴放，如果漿料溫度高于100°C時，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漿。細漿的絕干重量與制漿原料絕干重量的比值即為細漿得率。其中，絕干重量是指物質(zhì)不含水分時的重量。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)計出多種實施例，因此具體的實施例僅作為本發(fā)明的具體實現(xiàn)方式的示例性說明，而不構(gòu)成對本發(fā)明范圍的限制。為了具體的描述本發(fā)明，選擇以下實施例進行示例性說明。實施例1將稻草切短并進 行除塵，然后對其進行洗滌，除去其中的雜物，洗滌完畢后進行脫水。將脫水后的稻草送入 蒸煮設(shè)備中，同時加入預熱至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)溫度降至沸點之下，然后將所得漿料噴放，對噴放出的漿料進行洗滌和篩選處理，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。本實施例中，所制得草漿的各項指標結(jié)果為:細漿得率61%、卡伯值11.5、白度49%IS0、黏度 940mL/g。實施例2重復實施例1，部分反應參數(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，蒸煮時間為240分鐘。蒸煮結(jié)束后將漿料直接進行噴放。本實施例中，所制得草漿的各項指標結(jié)果為:細漿得率54.5%、卡伯值7.7、白度59%IS0、黏度 850mL/g。
實施例3將稻草切短并進行除塵，然后對其進行洗滌，除去其中的雜物，洗滌完畢后進行脫水。將脫水后的稻草送入蒸煮設(shè)備中，同時加入預熱至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下預蒸煮60分鐘。完成預蒸煮后，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)處理與實施例1相同。本實施例中，所制得草漿的各項指標結(jié)果為:細漿得率57.2%、卡伯值8.5、白度53%IS0、黏度 910mL/g。實施例4重復實施例1，部分反應參數(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下進行30分鐘。本實施例中，所制得草漿的各項指標結(jié)果為:細漿得率58.4%、卡伯值11.1、白度50%IS0、黏度 940mL/g。實施例5重復實施例4,部分反應參數(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下進行240分鐘。本實施例中，所制得草漿`的各項指標結(jié)果為:細漿得率55.2%、卡伯值8.1、白度58%IS0、黏度 850mL/g。實施例6重復實施例3，部分反應參數(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%。預蒸煮的溫度為130°C，預蒸煮時間為10分鐘。預蒸煮結(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行降溫，溫度降至115°C時，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。本實施例中，所制得草漿的各項指標結(jié)果為:細漿得率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行氧堿蒸煮一步法或是進行預蒸煮和氧堿蒸煮兩步法，獲得了細漿得率為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，可充分實現(xiàn)草類原料的優(yōu)勢，獲得硬度低、得率高、品質(zhì)好的草漿。應該注意的是，上述實施例對本發(fā)明進行說明而不是對本發(fā)明進行限制，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)計出替換實施例。在權(quán)利要求中，不應將位于括 號之間的任何參考符號構(gòu)造成對權(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)之間進一步包括將所述草類原料用所述蒸煮液進行預蒸煮的操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述預蒸煮的時間為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行蒸煮的時間為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一步地含有保護助劑，其中，堿的用量為草類原料重量的13%_22%，保護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行洗滌和篩選。采用本發(fā)明所述制漿方法，可充分實現(xiàn)草類原料的優(yōu)勢，獲得硬度低、得率高、品質(zhì)好的草漿。
文檔編號D21C3/02GK103255661SQ201310177489
公開日2013年8月21日 申請日期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, 藍海, 藍洋 申請人:昆明理工大學, 佳木斯龍江福漿紙有限公司