全棉秆原料生产漂白化机浆预处理工艺
2018-12-06
权利要求书
1.一种全棉秆原料生产漂白化机浆预处理工艺，其特征在于：
其预处理工艺步骤为：
（1）棉秆原料准备：对棉秆原料洗净泥沙、摘除棉桃及枝叶；
（2）NaOH、草酸钠、硼氢化钠、硼氢化钾、草酸钾或过氧化钠预处理：添加为棉秆原料质量的0.5%～1.0%的NaOH或添加为棉秆原料质量的1.0%～2.0%的草酸钠、硼氢化钠、硼氢化钾、草酸钾或过氧化钠并与棉杆原料混合，加水稀释使原料液比为 1∶4，在 80～90℃温度条件下浸渍 25～35 min；
（3）进行I段螺旋挤压：螺旋挤压的压缩比为1∶4；
（4）进行I段化学浸渍：同时向棉秆原料中添加为棉秆原料质量 3.0%的 NaOH、2%的 H2O2、2%的Na2SiO3、0.5%的 DTPA，在 65～75 ℃温度条件下浸渍50～70 min；
（5）II段螺旋挤压疏解：螺旋挤压的压缩比为1∶4；
（6）进行II段化学浸渍：同时添加为棉秆原料质量 2.0%的 NaOH、3.5%的 H2O2、1.5%的 Na2SiO3、0.3%的DTPA，在70～95℃温度条件下浸渍50～70 min；
（7）在磨浆机上进行高浓磨浆：磨浆浓度为25%～30%，磨区压力≥0.12 MPa；
（8）补充漂白：向磨浆后所产生的浆液内同时添加为棉秆原料质量1.2%的NaOH、3.0%的H2O2、1.1%的 Na2SiO3，0.3%的 DTPA， 充分混合搅拌；
（9）筛选：过0.15 mm缝筛，良浆消潜备用。
技术领域
本发明属于一种制浆造纸领域，尤其一种适用于APMP制浆工艺的全棉秆原料生产漂白化机浆预处理工艺。
背景技术
木材原料的高得率制浆技术在国内外均具有较长的发展历史，其制浆方法从早期的磨石磨木浆、木片磨木浆发展到后来的CTMP，所采用的原料主要为各种针叶木材，产品主要用于新闻纸生产。在最近的几十年中，随着造纸技术的不断进步，带补充漂白的TMP、BCTMP以及APMP和改型的 PRC-APMP等新的生产工艺不断产生，生产原料也从最初的马尾松、云衫等针叶材扩展到桉木、杨木、枫木等阔叶材以及少量的棉、麻全秆，其产品的应用范围亦不断拓展，除原有的新闻纸、纸板、瓦楞原纸和卫生纸外，在铜版纸、LWC纸、白卡纸等高级纸张中的应用也不断获得成功的范例。以TMP和CTMP为例，其产品质量如表1所示。
表1 云衫、杨木化机浆质量指标
我国在20世纪80年代末和90年代初对于棉秆等非木材原料的化学浆、半化浆应用进行了大量的研究研究工作，由于棉秆材质致密程度差异较大，不利于备料和蒸煮液的均匀渗透以及漂白困难(棉秆化学浆经过两段次氯酸盐漂后的ISO白度可达到70%)等问题，棉秆的应用范围具有一定的局限性，特别是限制了棉秆原料在高白度文化纸张中的应用。
国内的非木材原料化机浆生产工艺研究工作目前尚处于起步阶段，2003年，江苏盐城双灯集团利用当地60万吨/年的棉秆资源建设一条年产20万吨的棉秆CTMP生产线用于高强瓦楞纸生产，已经通过中试，目前处于投产试运行阶段，根据我们初步的检索结果显示，棉秆漂白化机浆的研究工作尚未开展。本课题组利用实验室现有的设备条件，受晨鸣纸业集团委托，进行了棉秆APMP制浆可行性的探索性实验，在总用碱量为6%、总H2O2用量为5.5%的条件下进行的初步实验结果如表2所示。
根据表2结果分析认为：在该预处理组实验中，虽然棉秆APMP的强度指标较好，优于通常的杨木化机浆强度(参见表1)，但对于漂白化机浆来说，本次实验的白度略低，可能对配抄高白度纸和纸板造成不利影响。因此，目前的棉秆化机浆技术还不是十分完善，尚存在许多改善之处。
表2 课题组棉秆APMP初步实验结果
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，在基本上不增加化学品消耗的情况下通过预处理技术，提供一种可有效提高棉秆化机浆白度、有利于获得良好的成浆质量的全棉秆原料生产漂白化机浆预处理工艺。
本发明的目的是这样实现的：
该全棉秆原料生产漂白化机浆预处理工艺的步骤为：
其预处理工艺步骤为：
（1）棉秆原料准备：对棉秆原料洗净泥沙、摘除棉桃及枝叶；
（2）NaOH或碱式盐预处理：添加为棉秆原料质量的0.5%～1.0%的NaOH或添加为棉秆原料质量的1.0%～2.0%的碱式盐并与棉杆原料混合，加水稀释使原料液比为1∶4，在80～90℃温度条件下浸渍25～35 min；
（3）进行I段螺旋挤压：螺旋挤压的压缩比为1∶4；
（4）进行I段化学浸渍：同时向棉秆原料中添加为棉秆原料质量 3.0%的 NaOH、2%的 H2O2、2%的Na2SiO3、O.5%的 DTPA，在 65～75℃温度条件下浸渍50～70 min；
（5）II段螺旋挤压疏解：螺旋挤压的压缩比为1∶4；
（6）进行II段化学浸渍：同时添加为棉秆原料质量 2.0%的 NaOH、3.5%的 H2O2、1.5%的 Na2SiO3、0.3%的DTPA，在70～95℃温度条件下浸渍50～70 min；
（7）在磨浆机上进行高浓磨浆：磨浆浓度为25%～30%，磨区压力≥0.12MPa；
（8）补充漂白：向磨浆后所产生的浆液内同时添加为棉秆原料质量 1.2%的 NaOH、3.0%的 H2O2、1.1%的Na2SiO3，0.3%的DTPA，充分混合搅拌；
（9）筛选：过0.15 mm缝筛，良浆消潜备用。
而且，所述的NaOH或碱式盐是浓度为≥99.9%的工业原料；所述的H2O2是浓度为≥50%的工业原料；所述的Na2SiO3是Na2O含量为19%～22%的工业原料；所述的DTPA是浓度≈30%的工业原料。
而且，所述的碱式盐为草酸钠或硼氢化钠或硼氢化钾或草酸钾或过氧化钠。具体实施方式
下面对本发明的最佳实施例做进一步详述：以棉秆原料质量为1 000 kg进行详细描述。
本发明所采用的碱式盐包括草酸钠
该全棉秆原料生产漂白化机浆预处理工艺的步骤为：
（1）棉秆原料准备：要求对棉秆原料洗净泥沙、摘除未净棉桃及枝叶，最终形成1 000 kg棉秆原料；
（2）对棉秆原料进行NaOH或碱式盐如草酸钠预处理：将80 kg的NaOH或者200 kg如草酸钠混合浸入棉秆原料，并加水稀释使原料液比为1∶4，在90℃温度条件下浸渍30 min；
（3）将浸渍后的棉秆原料在挤压机上进行I段螺旋挤压，该螺旋挤压的压缩比为1∶4；
（4）对螺旋挤压后的棉秆原料进行I段化学浸渍，即向棉秆原料中同时添加30 kg的NaOH、20 kg的 H2O2、20 kg的 Na2SiO3、5 kg的 DTPA，在 70 ℃温度条件下浸渍60 min；
（5）对I段化学浸渍后的棉秆原料进行II段螺旋挤压疏解，螺旋挤压的压缩比为1∶4；
（6）进行II段化学浸渍，向棉秆原料中添加20 kg的 NaOH、35 kg 的 H2O2、15 kg 的 Na2SiO3、3 kg 的DTPA，在80℃温度条件下浸渍60 min；
（7）在磨浆机上进行高浓磨浆：磨浆浓度为25%～30%，磨区压力≥0.12 MPa；
（8）补充漂白：向上述所形成的浆液内同时添加12 kg 的 NaOH、30 kg 的 H2O2、11 kg 的 Na2SiO3，3 kg的DTPA，并充分混合搅拌；
（9）筛选：在筛选机上过0.15 mm目的缝筛，良浆消潜备用。
上述步骤中的NaOH及碱式盐均是浓度为≥99.9%的工业原料；H2O2是浓度为≥50%的工业原料；Na2SiO3是Na2O含量为19%～22%的工业原料；DTPA是浓度≈30%的工业原料。
本发明充分考虑了典型的5万吨/年两段APMP基本工艺情况，为达到本发明所提出的质量指标，对现有工艺、设备是这样调整的：
1.增加原料预浸渍仓，及附带的化学药品输送与计量装置，条件许可的厂家可将现有木片洗涤仓内衬抗碱蚀材料后代用；
2.对腐朽情况较为严重的陈棉秆，一段螺旋挤压之后应增设洗涤塔，强化果胶等粘性物质的去除效果，减小对后续工段的不良影响。
本发明的优点和积极效果是：
1.采用碱式盐预处理工艺的棉秆APMP制浆技术，与普通棉秆漂白化机浆工艺相比，在总用碱量不增加的条件下，手抄片物理强度不同程度提高；总H2O2用量不变条件下，其白度明显优于普通化机浆漂白工艺，且经过补充漂白后，可以达到一般文化用纸要求。
2.由于采用预处理工艺，在成浆指标不变条件下，可以降低化学品消耗，提高原料制浆得率、降低污染物排放。
采用本发明的预处理工艺后，棉秆APMP制浆的强度、白度指标如表3所示。
表3 本发明工艺的棉秆APMP制浆的强度、白度指标
