專利名稱：利用桑樹枝全稈制漂白化學(xué)機(jī)械漿的方法
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，特別涉及一種利用桑樹枝全稈制漂白化學(xué)機(jī) 械漿的工藝。
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(lái)，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(lái)，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(lái)越高，近年來(lái)進(jìn)口紙漿及 其制品的持續(xù)快速增長(zhǎng)，已經(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，已成為我國(guó)制漿造紙業(yè)界的共識(shí)。
桑樹系?？粕俚穆淙~喬木，是多年生深根性植物。由于桑樹對(duì)土壤和氣候適應(yīng)性 強(qiáng)，具有生長(zhǎng)快、采收期短、產(chǎn)量高(一年生長(zhǎng)二次)等特點(diǎn)， 一直是我國(guó)各地區(qū)桑養(yǎng)蠶 基地種大面積栽培的樹種之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)目前桑樹的總栽培面積接近IOO萬(wàn)公頃。 基于桑樹生長(zhǎng)的特性及用途，人們?yōu)榱吮３稚溆休^長(zhǎng)年限的枝繁葉茂，每年都需要對(duì) 桑樹進(jìn)行修剪整型1~2次，因而桑養(yǎng)蠶基地每年均產(chǎn)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(guó)桑養(yǎng)蠶基地目前每 年可產(chǎn)總量大約為1000萬(wàn)噸左右的桑樹枝條。但是， 一直以來(lái)，桑樹枝在農(nóng)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(fèi)，同時(shí)也給環(huán)境帶來(lái)了污染。 因此，如何合理有效利用桑樹枝資源成為桑養(yǎng)蠶地區(qū)急需解決的問題之一。將桑樹枝原 料充分有效地應(yīng)用到制漿造紙，以增加蠶農(nóng)收入，改善我國(guó)造紙?jiān)辖Y(jié)構(gòu)，提高漿紙產(chǎn) 品質(zhì)量，己引起了我國(guó)造紙業(yè)界的高度重視。目前我國(guó)的造紙工作者對(duì)桑樹枝也做了一些制漿研究，但均存在一些不足之處。如 《中國(guó)造紙》2001年第1期第65頁(yè)發(fā)表的《桑樹枝的貯存于制漿造紙性能》 一文，介紹 了江西省輕工業(yè)研究院用桑樹枝進(jìn)行制漿的研究，但該研究采用的是化學(xué)法制槳工藝， 化學(xué)法制衆(zhòng)有其固有的缺陷，主要表現(xiàn)在化學(xué)品用量高，紙槳的得率低，污染負(fù)荷大， 廢水處理困難等。另外，2005年1月12日公開的一項(xiàng)發(fā)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(jìn)行粉碎成20-60目的桑樹枝屑，之后去除皮屑再進(jìn)行漂白制漿。由于該方法先 對(duì)桑樹枝進(jìn)行粉碎成20-60目的桑樹枝屑，粉碎過程必然會(huì)對(duì)桑樹枝纖維造成大量的切 斷；另外，該方法中制漿過程中去除了桑樹皮，而桑樹皮是一種優(yōu)良韌皮纖維，這不僅 造成優(yōu)質(zhì)纖維的浪費(fèi)，最終也必然降低了成漿的物理強(qiáng)度；此外，該方法只利用了 20-60 目的桑樹枝屑，實(shí)際上也就是只利用了桑樹枝的部分木質(zhì)部，而非全稈制漿，對(duì)桑樹枝 的利用率較低，沒有實(shí)現(xiàn)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(jìn)。因此，繼續(xù)研究開發(fā)出合理高效利用桑樹枝的制漿新技術(shù)仍有較大的現(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)有技術(shù)中桑樹枝利用率低及產(chǎn)品適應(yīng)范圍窄等缺陷，提 供一種利用桑樹枝全桿制漂白化學(xué)機(jī)械漿的方法，可以高效利用桑樹枝全稈來(lái)制取漂白 化學(xué)機(jī)械槳。
本發(fā)明的技術(shù)方案為， 一種利用桑樹枝全桿制漂白化學(xué)機(jī)械漿的方法，步驟為
(1) 桑樹枝原料的準(zhǔn)備桑樹枝全稈經(jīng)削片后，先進(jìn)行篩選、洗滌，以去除泥沙 等雜質(zhì)，洗漆后的木片再進(jìn)行浸泡，時(shí)間為4 12小時(shí)，以使桑樹枝木片的水份均勻；
(2) 預(yù)汽蒸對(duì)步驟(1)處理的桑樹枝木片1大氣壓下進(jìn)行預(yù)汽蒸，使木片的結(jié) 構(gòu)得到軟化。條件是溫度為100~105°C，時(shí)間為10 30分鐘；
G) I段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，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)處理過程的 藥液吸收，同時(shí)去除大部分桑樹枝表皮及髓芯等非纖維組分；
(4) I段化學(xué)浸漬加入金屬離子螯合劑及氫氧化鈉對(duì)步驟(3)處理的物料進(jìn)行 化學(xué)預(yù)處理。處理?xiàng)l件為金屬離子螯合劑用量占絕干桑樹枝木片質(zhì)量的0.2~0.6%，氫
氧化鈉用量占絕干桑樹枝木片質(zhì)量的1 3%，浸漬濃度為25~35%，浸漬溫度為70 90°C， 浸漬時(shí)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段螺旋擠壓采用壓縮比為4 6: 1 (體積比)的雙螺桿擠壓機(jī)對(duì)步驟(4)處理后的物料進(jìn)行擠壓，去除經(jīng)DTPA螯合的金屬離子及堿抽出物，以減少該類物質(zhì)對(duì) 后續(xù)紙漿堿性過氧化氫漂白帶來(lái)的不利影響；
(6) II段化學(xué)浸漬用堿性過氧化氫漂白藥液對(duì)步驟(5)處理后的物料進(jìn)行II段 化學(xué)處理。處理?xiàng)l件為過氧化氫用量4~10% (對(duì)絕干物料)，氫氧化鈉用量3~8% (對(duì) 絕干物料)，DTPA用量0.2~0.6% (對(duì)絕干物料)，硅酸鈉用量2~5% (對(duì)絕干物料)，浸 漬濃度為25~35%，浸漬溫度為40~50°C，浸漬時(shí)間為15~60分鐘；
(7) 第一段磨槳用雙螺桿磨漿機(jī)對(duì)(6)處理后的物料進(jìn)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(chǎn)生的熱能，使步驟(7)處理 后的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60 120分鐘，反應(yīng)的溫度為 85~90°C、反應(yīng)終點(diǎn)pH值為8.5~9.5;
(9) 步驟(8)處理后的漿料用中濃盤磨磨至最終紙產(chǎn)品所需加拿大游離度的紙漿， 磨漿濃度為8~12%。磨后漿料經(jīng)過消潛、洗滌、篩選，最后成漿置于儲(chǔ)漿塔中。
本發(fā)明的原理如下由于桑樹枝全稈含有非纖維組分的表皮和髓芯，而這兩種組分 均難于處理。本技術(shù)從工藝過程及設(shè)備的配置上，對(duì)物料循序漸進(jìn)式地進(jìn)行預(yù)汽蒸、擠 壓撕裂、不同方式的化學(xué)浸漬以及磨漿等步驟處理，整個(gè)過程在漂白成漿前，盡可能的 去除大部分桑樹枝木片中對(duì)制漿不利的非纖維組分，盡量保留了其纖維組分，可以減少 非纖維組分對(duì)后續(xù)制漿漂白帶來(lái)的不利因素，實(shí)現(xiàn)紙漿的高效漂白和保持高得率。另外， 該技術(shù)第一段磨漿置于物料與化學(xué)藥品有較充分的反應(yīng)后，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(qiáng)度性能。
有益效果為
1. 制漿過程根據(jù)桑樹枝全稈原料的特點(diǎn)，逐步去除了大部分桑樹枝全稈中對(duì)制漿不 利的非纖維組分，盡量保留了其纖維組分，減少了非纖維組分對(duì)后續(xù)制漿漂白帶來(lái)的不 利因素，既保持了制漿的高得率又可以減少紙漿漂至相同目標(biāo)白度時(shí)所需的化學(xué)品用量;
2. 制漿工藝節(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；
3. 利用桑樹枝全稈制得的紙漿得率可達(dá)82%以上，抗張強(qiáng)度可達(dá)35N.m/g以上，白 度可達(dá)73。/。ISO以上，實(shí)現(xiàn)了桑樹枝的全稈清潔高效利用。經(jīng)切片的桑樹枝物料先進(jìn)行篩選、洗滌、浸泡，然后進(jìn)行常壓預(yù)汽蒸，汽蒸后的物 料用雙螺桿擠壓機(jī)進(jìn)行I段擠壓撕裂，然后加入金屬離子螯合劑及燒堿對(duì)物料進(jìn)行I段
化學(xué)預(yù)處理，處理后的物料再用雙螺桿擠壓機(jī)進(jìn)行n段擠壓，擠壓后的物料再用堿性過
氧化氫漂白藥液進(jìn)行n段化學(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，磨后槳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
至最終紙產(chǎn)品所需的加拿大游離度紙漿，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:
桑樹枝全稈經(jīng)過削片、篩選、洗滌后，在水中浸泡10 12小時(shí)，然后用100~105 °C 蒸汽1大氣壓汽蒸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I段擠壓撕裂，擠壓撕裂后的物料進(jìn)行I段化學(xué)預(yù)處理，處理?xiàng)l件為DTPA用量0.3M
(對(duì)絕干桑樹枝木片)，氫氧化鈉用量2.0% (對(duì)絕干桑樹枝木片)，浸漬濃度為30%，浸 漬溫度為75。C，浸漬時(shí)間為30分鐘?；瘜W(xué)處理后的物料再用壓縮比4~6: 1 (體積比) 的雙螺桿擠壓機(jī)進(jìn)行II段擠壓，II段擠壓后的物料再用堿性過氧化氫漂白藥液進(jìn)行II段 化學(xué)處理。處理?xiàng)l件為過氧化氫用量6.0% (對(duì)絕干桑樹枝木片)，氫氧化鈉用量3.0%
(對(duì)絕干桑樹枝木片)，DTPA用量0.2。/。(對(duì)絕干桑樹枝木片)，硅酸鈉用量3.0% (對(duì)絕 干物料)，浸漬濃度為30%，浸漬溫度為5(TC，浸漬時(shí)間為15分鐘；II段化學(xué)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槳，磨漿濃度為30%;磨后漿料利用磨漿過 程中產(chǎn)生的熱能在高濃停留塔中完成漂白反應(yīng)。反應(yīng)的溫度為86~89°C、停留反應(yīng)時(shí)間 為75分鐘、反應(yīng)終點(diǎn)pH值為8.95;完成漂白反應(yīng)后的漿料配制成10%漿濃后，再用中 濃盤磨磨至加拿大游離度為200mLCSF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83.5%，抗張強(qiáng)度36.8N.m/g，白度73.6%180。 實(shí)施例2:
桑樹枝全稈經(jīng)過削片、篩選、洗滌后，在水中浸泡10~12小時(shí)，然后用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I 段擠壓撕裂，擠壓撕裂后的物料進(jìn)行I段化學(xué)預(yù)處理，處理?xiàng)l件為DTPA用量0.4。/。(對(duì) 絕干物料質(zhì)量)，氫氧化鈉用量2.0% (對(duì)絕干物料質(zhì)量)，浸漬濃度為30%，浸漬溫度為 75°C，浸漬時(shí)間為30分鐘?；瘜W(xué)處理后的物料再用壓縮比4~6: 1 (體積比)的雙螺桿 擠壓機(jī)進(jìn)行n段擠壓，擠壓后的物料再用堿性過氧化氫漂白藥液進(jìn)行II段化學(xué)浸漬。浸漬條件為過氧化氫用量8.0%(對(duì)絕干物料)，氫氧化鈉用量3.0%(對(duì)絕干物料)，DTPA
用量0.3% (對(duì)絕干物料)，硅酸鈉用量4% (對(duì)絕干物料)，浸漬濃度為30%，浸漬溫度
為5(TC，浸漬時(shí)間為15分鐘；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，
磨漿濃度為30%;磨后漿料利用磨漿過程中產(chǎn)生的熱能在高濃停留塔中完成漂白反應(yīng)，
反應(yīng)的溫度88 93。C、停留反應(yīng)時(shí)間為90分鐘、反應(yīng)終點(diǎn)pH值為9.28;完成漂白反應(yīng)
后的漿料配制成10%漿濃，再用中濃盤磨磨至加拿大游離度為200mLCSF左右的紙漿，
然后進(jìn)行消潛、洗滌、篩選，最后成漿。成漿質(zhì)量為紙漿得率82.8%，抗張強(qiáng)度40.5N.m/g，
白度76.3。/。ISO。 實(shí)施例3
一種利用桑樹枝全桿制漂白化學(xué)機(jī)械漿的方法，步驟為-
(1) 桑樹枝原料的準(zhǔn)備桑樹枝全稈經(jīng)削片后，先進(jìn)行篩選、洗錄，以去除泥沙 等雜質(zhì)，洗滌后的木片再進(jìn)行浸泡，時(shí)間為4 10小時(shí)，以使桑樹枝木片的水份均勻；
(2) 預(yù)汽蒸對(duì)步驟(1)處理的桑樹枝木片1大氣壓下進(jìn)行預(yù)汽蒸，使木片的結(jié) 構(gòu)得到軟化。條件是溫度為100~105°C，時(shí)間為30分鐘；
(3) I段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，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)處理過程的 藥液吸收，同時(shí)去除大部分桑樹枝表皮及髓芯等非纖維組分；
(4) I段化學(xué)浸漬加入金屬離子螯合劑及氫氧化鈉對(duì)步驟(3)處理的物料進(jìn)行 化學(xué)預(yù)處理。處理?xiàng)l件為金屬離子螯合劑用量占絕干桑樹枝木片質(zhì)量的0.6%，氫氧化
鈉用量占絕干桑樹枝木片質(zhì)量的3%，浸漬濃度為35%，浸漬溫度為90°C，浸漬時(shí)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段螺旋擠壓采用壓縮比為4 6: 1 (體積比)的雙螺桿擠壓機(jī)對(duì)步驟(4)
處理后的物料進(jìn)行擠壓，去除經(jīng)DTPA螯合的金屬離子及堿抽出物，以減少該類物質(zhì)對(duì) 后續(xù)紙漿堿性過氧化氫漂白帶來(lái)的不利影響；
(6) II段化學(xué)浸漬用堿性過氧化氫漂白藥液對(duì)步驟(5)處理后的物料進(jìn)行II段 化學(xué)處理。處理?xiàng)l件為過氧化氫用量4% (對(duì)絕干物料)，氫氧化鈉用量3% (對(duì)絕干物 料)，DTPA用量0.2。/。(對(duì)絕干物料)，硅酸鈉用量2% (對(duì)絕干物料)，浸漬濃度為35%， 浸漬溫度為50°C，浸漬時(shí)間為60分鐘；
(7) 第一段磨漿用雙螺桿磨漿機(jī)對(duì)(6)處理后的物料進(jìn)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(chǎn)生的熱能，使步驟(7)處理 后的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120分鐘，反應(yīng)的溫度為85 90 °C 、反應(yīng)終點(diǎn)pH值為8.5 9.5;
(9) 步驟(8)處理后的漿料用中濃盤磨磨至最終紙產(chǎn)品所需的加拿大游離度紙漿， 磨漿濃度為12%。磨后槳料經(jīng)過消潛、洗滌、篩選，最后成漿置于儲(chǔ)漿塔中。
權(quán)利要求
1.一種利用桑樹枝全稈制漂白化學(xué)機(jī)械漿的方法，其特征在于，步驟為第一步，桑樹枝原料的準(zhǔn)備桑樹枝全稈經(jīng)削片后，先進(jìn)行篩選、洗滌，洗滌后的木片浸泡4～12小時(shí)；第二步，預(yù)汽蒸對(duì)第一步處理的桑樹枝木片在1大氣壓、100～105℃下進(jìn)行預(yù)汽蒸10～30分鐘；第三步，I段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；第四步，I段化學(xué)浸漬加入金屬離子螯合劑及氫氧化鈉對(duì)第三步處理的物料進(jìn)行化學(xué)預(yù)處理，處理?xiàng)l件為金屬離子螯合劑用量占絕干桑樹枝木片質(zhì)量的0.2～0.6％，氫氧化鈉用量占絕干桑樹枝木片質(zhì)量的1～3％，浸漬濃度為25～35％，浸漬溫度為70～90℃，浸漬時(shí)間為15～60分鐘；第五步，II段螺旋擠壓采用雙螺桿擠壓機(jī)對(duì)第四步處理后的物料進(jìn)行擠壓；第六步，II段化學(xué)浸漬用堿性過氧化氫漂白藥液對(duì)第五步處理后的物料進(jìn)行II段化學(xué)處理，處理?xiàng)l件為過氧化氫用量為占絕干物料質(zhì)量的4～10％，氫氧化鈉用量占絕干物料質(zhì)量的3～8％，金屬離子螯合劑用量占絕干物料質(zhì)量的0.2～0.6％，硅酸鈉用量占絕干物料質(zhì)量的2～5％，浸漬濃度為25～35％，浸漬溫度為40～50℃，浸漬時(shí)間為15～60分鐘；第七步，第一段磨漿用雙螺桿磨漿機(jī)對(duì)第六步處理后的物料在1大氣壓下進(jìn)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(chǎn)生的熱能，使第七步處理后的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60～120分鐘，反應(yīng)的溫度為85～95℃、反應(yīng)終點(diǎn)pH值為8.5～9.5；第九步，經(jīng)第八步處理后的漿料用中濃盤磨磨至最終紙產(chǎn)品所需加拿大游離度的紙漿，磨漿濃度為8～12％，磨后漿料經(jīng)過消潛、洗滌、篩選，最后成漿置于儲(chǔ)漿塔中。
2. 如權(quán)利要求1所述的利用桑樹枝全桿制漂白化學(xué)機(jī)械漿的方法，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所述的利用桑樹枝全桿制漂白化學(xué)機(jī)械漿的方法，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)明公開了一種利用桑樹枝全稈制漂白化學(xué)機(jī)械漿的方法，該方法主要由預(yù)汽蒸、兩段螺旋擠壓、兩段化學(xué)浸漬、高濃雙螺桿磨漿、高濃停留及中濃磨漿等工段組成。該方法根據(jù)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(duì)制漿不利的非纖維組分，盡量保留了其纖維組分，減少了非纖維組分對(duì)后續(xù)制漿漂白帶來(lái)的不利因素；制漿過程不使用含氯漂劑，環(huán)境友好，且制得紙漿的得率高，物理強(qiáng)度好，光學(xué)性能優(yōu)良，實(shí)現(xiàn)了桑樹枝全稈的清潔高效制漿。該方法具有工藝流程簡(jiǎn)單、投資省、制漿過程環(huán)境友好等特點(diǎn)，有著較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，具有推廣價(jià)值。
文檔編號(hào)D21H11/02GK101613976SQ2009101813
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