專利名稱：利用楊木加工剩余物制取文化用紙配抄用漂白化機漿的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于化學機械法制漿技術領域，特別涉及一種利用楊木加工剩余物制取文化 用紙配抄用漂白化機漿的工藝。
背景技術：
我國是紙和紙板的生產(chǎn)和消費大國，紙和紙板的生產(chǎn)量和消費量均居世界第二位。 但是，我國又是木質(zhì)纖維資源嚴重匱乏的國家。長期以來，由于木漿的不足，導致了我 國紙、紙板和紙制品的質(zhì)量低下，結(jié)構性矛盾突出，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(wěn)居世界第一位。隨著 全球?qū)ι鷳B(tài)環(huán)境保護的加強，木材及其產(chǎn)品進口的代價會越來越高，近年來進口紙漿及 其制品的持續(xù)快速增長，己經(jīng)嚴重影響到了我國造紙工業(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，確保我國造紙工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，已成為我國制漿造紙業(yè)界的共識。
楊樹是世界中緯度平原地區(qū)栽培面積最大，木材產(chǎn)量最高的速生用材樹種之一。速 生楊木因為適應性廣，具有生長快、成材早、產(chǎn)量高、易于更新等特點，是最適合的短 輪伐期工業(yè)用材樹種。楊樹已成為我國最主要的速生闊葉材種之一。據(jù)統(tǒng)計，我國現(xiàn)有 楊樹人工林面積已達800萬公頃左右，超過了其他國家楊樹人工林的總和，居世界第一。 楊樹人工林木材已經(jīng)成為我國木材加工利用的主要原料之一，在人造板的可持續(xù)發(fā)展中 發(fā)揮了重要作用。另外，由于楊木用基本密度適中，纖維形態(tài)優(yōu)良，木材自然白度高， 可以實現(xiàn)得漿率、強度及白度三者的兼顧，也是一種較為適宜的制漿造紙原料。國內(nèi)外 研究人員對楊木的制漿性能大量研究的結(jié)果顯示，目前最適于楊木制漿的方法是采用漂 白化學機械制漿工藝。采用漂白化學機械法制漿，不僅可以實現(xiàn)楊木制漿的高得率，而 且制得紙漿有著良好的松厚性能、強度性能和光學性能優(yōu)良，能夠用于高檔白板及白卡 紙的芯層用漿及低定量膠印新聞紙、低定量涂布紙及輕型紙等文化用紙的配抄。目前，楊木化機漿制漿工藝已在世界范圍內(nèi)得到廣泛應用。
自從1995年我國岳陽紙業(yè)從奧地利安德里茲公司引進了國內(nèi)第一條楊木APMP生產(chǎn) 線以來，先后又有湖南泰格林紙集團、山東晨鳴紙業(yè)集團，河南濮陽龍豐紙業(yè)股份有限 公司、山東泉林、山東太陽、山東華泰、河南焦作瑞豐、寧夏美利等多家造紙企業(yè)已經(jīng) 或正在上馬利用速生楊木制取漂白化學機械漿的生產(chǎn)線，目前，楊木化機漿產(chǎn)能以近200 萬噸/年。但是，國內(nèi)大多數(shù)建成或者在建的楊木化機漿生產(chǎn)線設備均全部或大部分依賴 進口，且基本都是以100%新鮮楊木原木削片為原料設計的。事實上， 一方面，由于這些 制漿企業(yè)大多數(shù)自身林地建設不足，難以供應充足的新鮮原木；另一方面，市場上的新 鮮原木價格過高，企業(yè)也難以接受過高制漿成本。因此，大多數(shù)企業(yè)都不能保證制漿生 產(chǎn)線上有充足的新鮮楊木片木片供應，使得這些企業(yè)都面臨著為這些生產(chǎn)線尋找替代原 木削片的楊木原料。目前，河南濮陽龍豐紙業(yè)通過自主創(chuàng)新，開發(fā)出了楊木枝椏材 P-RC-APMP制漿工藝技術，利用100%楊木枝椏材商品木片生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)漂白化機漿，實
現(xiàn)了使用低廉的枝椏材商品木片取代成本較高的原木進行大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。但是，我 國作為楊木木材加工的大國，木材加工業(yè)中木材的綜合利用率還較低，木材加工過程中
每年還產(chǎn)生有大量的邊角料、端頭及破碎板皮等楊木加工剩余物，這些加工剩余物目前 主要還是作為燃料燒掉或用作生產(chǎn)一些低附加值的刨花板，沒有實現(xiàn)這些木質(zhì)纖維原料 的高效利用。這也引起了我國造紙工作者的重視，近年來，我國的一些研究人員也對楊 木加工剩余物在制漿造紙的應用作了一些研究，但這些研究仍存在較大的缺陷有待改進。 例如2006年27巻Bll期《中華紙業(yè)》第14~15頁發(fā)表的《利用蒸球制備板皮闊葉木漿 的幾點體會》 一文介紹了以楊木板皮為原料，制取化學漿的研究。由于該研究采用的是 化學法制漿工藝，紙漿的得率只有50%左右，而且制取漂白槳還需采用含氯漂劑進行漂 白，制得紙漿的濕重較低，因此該研究所采用的工藝不僅對楊木板皮的利用率較低，而 且制槳過程的污染較為嚴重，紙漿的強度較差，并不能實現(xiàn)楊木板皮的清潔高效利用。 因此，研究開發(fā)出適合楊木加工剩余物原料特點的新型制漿工藝，以克服現(xiàn)有楊木加工 剩余物制漿工藝的不足，實現(xiàn)楊木加工剩余物的清潔高效利用，有較大的現(xiàn)實意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有楊木加工剩余物制漿技術中原料利用率低及污染嚴重 等缺陷，提供一種利用楊木加工剩余物制取文化用紙配抄用漂白化機漿的方法，完全采 用國產(chǎn)化設備，實現(xiàn)利用楊木加工剩余物清潔高效制取文化用紙配抄用漂白化機漿的方 法。本發(fā)明的技術方案為， 一種利用楊木加工剩余物制取文化用紙配抄用漂白化機漿的 方法
(1) 原料的準備先將楊木加工剩余物進行破碎，然后進行篩選、洗滌，去除泥沙 等雜質(zhì)，洗滌后的木片再進行浸泡，時間為4 12小時，以使木片的水份均勻；
(2) 預汽蒸，對步驟(1)處理的物料進行常壓預汽蒸，軟化木片的結(jié)構。條件是
溫度為100~105°C，時間為10-30分鐘；
(3) 螺旋擠壓采用壓縮比為4 6: 1 (體積比)的雙螺桿擠壓機對步驟(2)處理
的物料進行擠壓撕裂，使得木片結(jié)構受擠壓作用而撕裂變形，促進后續(xù)化學浸漬過程藥
液的吸收，；
(4) 化學浸漬用堿性過氧化氫藥液對步驟(3)處理后的物料進行化學處理。處
理條件為過氧化氫用量1~4% (對絕干物料)，氫氧化鈉用量2~4% (對絕干物料)，金 屬離子螯合劑二乙烯三胺五乙酸五鈉(DTPA)用量0.2~0.5% (對絕干物料)，硅酸鈉用 量1~3% (對絕干物料)，硫酸鎂用量0.05-0.1% (對絕干物料)，浸潰濃度為30~45%， 浸漬溫度為40~80°C，浸漬時間為15~60分鐘；
(5) 高濃常壓磨漿用雙螺桿磨漿機對(4)處理后的物料進行高濃常壓磨漿，磨 漿濃度為絕干物料重占濕物料總重的20~40%。同時，在雙螺桿磨漿機內(nèi)進行磨漿過 程加藥。加藥條件為過氧化氫用量3~10% (對絕干物料)，氫氧化鈉用量2~6% (對 絕干物料)，DTPA用量0.2 0.5。/。(對絕干物料)，硅酸鈉用量2~6% (對絕干物料)，
硫酸鎂用量0.05~0.1% (對絕干物料)。
(6) 高濃停留利用磨漿過程的高濃混合作用及產(chǎn)生的熱能，使步驟(5)處理后 的漿料在高濃停留塔中完成漂白反應。反應的溫度為85~95°C、停留反應時間為60~120 分鐘，反應終點pH值為8.6~9.5;
(7) 完成漂白反應的漿料用中濃盤磨進行第二段磨漿，磨漿濃度為8~12%。磨后漿
料經(jīng)過消潛、洗滌、篩選，最后成漿。 本發(fā)明的原理如下根據(jù)楊木加工剩余物形狀不規(guī)整的特點，首先對楊木加工剩余
物分別進行破碎勻整，然后再分別進行篩選、洗滌、浸泡、預汽蒸、雙螺旋擠壓、化學
浸漬/雙螺桿高濃磨漿、磨漿過程加藥以及中濃盤磨磨漿等步驟處理，磨后漿料再經(jīng)過消
潛、洗滌、篩選，最后制得可以適于中高檔文化用紙配漿用的楊木加工剩余物漂白紙漿。
有益效果:1.制槳工藝節(jié)能環(huán)保。工藝過程采用的是對環(huán)境較為友好的化學品，制漿過程產(chǎn)生 的污染少；漂白反應不外加熱源，充分利用磨漿過程產(chǎn)生的熱能；
2.流程簡單，投資省制漿過程采用單段擠壓和單段浸漬，工藝流程簡單、設備緊
湊，且完全采用國產(chǎn)設備，投資??；原料利用率高，紙漿質(zhì)量性能優(yōu)良利用楊木加 工剩余物制得的漂白漿得率可達到85%以上，抗張強度可達38N.m/g以上，白度可達 78%ISO以上，實現(xiàn)了楊木加工剩余物清潔高效利用。
具體實施例方式
楊木加工剩余物先進行破碎勻整，然后進行篩選、洗滌，去除泥沙等雜質(zhì)，洗滌后 的木片再進行浸泡、常壓預汽蒸，汽蒸后的物料用雙螺桿擠壓機進行擠壓撕裂，然后用 堿性過氧化氫藥液進行化學浸漬，浸漬后的物料用雙螺桿磨漿機進行第一段高濃常壓磨 漿，同時，在雙螺桿磨槳機內(nèi)進行磨漿過程加藥，磨后漿料在高濃停留塔中完成漂白反 應，完成漂白反應后的漿料再用中濃盤磨磨漿至最終紙產(chǎn)品所需的加拿大游離度，然后
進行消潛、洗滌、篩選，最后成漿。
下面結(jié)合實施實例對本發(fā)明作進一步詳細說明。 實施例1:
楊木加工剩余物先進行破碎勻整，然后經(jīng)過篩選、洗滌，在水中浸泡10~12小時， 再用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 桿擠壓機進行擠壓撕裂，擠壓撕裂后的物料再用堿性過氧化氫藥液進行化學浸漬。浸漬 條件為過氧化氫用量2.0% (對絕干物料)，氫氧化鈉用量2.0% (對絕干物料)，DTPA 用量0.3% (對絕干物料)，硅酸鈉用量1.0% (對絕干物料)，硫酸鎂用量0.05% (對絕干 物料)，浸漬漿濃(絕干物料重占濕物料總重)40%，浸漬溫度50。C，浸漬時間15分鐘； 浸漬處理后的物料用雙螺桿磨漿機進行第一段高濃常壓磨漿，并在雙螺桿磨漿機內(nèi)進行 磨漿過程加藥。加藥條件為過氧化氫用量3.0% (對絕干物料)，氫氧化鈉用量2.5% (對 絕干物料)，DTPA用量0.3% (對絕干物料)，硅酸鈉用量2.0% (對絕干物料)，硫酸鎂 用量0.05% (對絕干物料)。磨后漿料在高濃停留塔中完成漂白反應。停留反應時間為75 分鐘、反應溫度為88 9rC，反應終點pH值為8.96;完成漂白反應后的槳料配制成10% 漿濃，用中濃盤磨磨至加拿大游離度為100mLCSF左右的紙漿，然后進行消潛、洗滌、 篩選，最后成漿。成漿質(zhì)量為紙漿得率87.5%，抗張強度39.0N.m/g，白度78.5MISO。 該漿料配以10%的漂白針葉木化學漿抄造輕型紙，輕型紙質(zhì)量為抗張強度37.0N.m/g，松厚度1.9.0cm3/g，白度77.2%ISO，不透明度86.0%，質(zhì)量指標均可達到或超過輕工行 業(yè)標準QB/T2809-2006規(guī)定的輕型紙質(zhì)量要求。 實施例2:
楊木加工剩余物先進行破碎，然后經(jīng)過篩選、洗滌，在水中浸泡10 12小時，再用 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 壓機進行擠壓撕裂，擠壓撕裂后的物料再用堿性過氧化氫藥液進行化學浸漬。浸漬條件 為過氧化氫用量2.0% (對絕干物料)，氫氧化鈉用量2.0% (對絕干物料)，DTPA用量 0.3% (對絕干物料)，硅酸鈉用量1.0% (對絕干物料)，硫酸鎂用量0.05% (對絕干物料)， 浸漬漿濃(絕干物料重占濕物料總重)40%，浸漬溫度50。C，浸漬時間15分鐘；浸漬處 理后的物料用雙螺桿磨漿機進行第一段高濃常壓磨漿，并在雙螺桿磨漿機內(nèi)進行磨漿過 程加藥。加藥條件為過氧化氫用量5.0% (對絕干物料)，氫氧化鈉用量4.0% (對絕干 物料)，DTPA用量0.3% (對絕干物料)，硅酸鈉用量3.0% (對絕干物料)，硫酸鎂用量 0.05%(對絕干物料)。磨后漿料在高濃停留塔中完成漂白反應。停留反應時間為90分鐘， 反應溫度為88 9rC，反應終點pH值為9.35;完成漂白反應后的漿料配制成10%漿濃， 用中濃盤磨磨至加拿大游離度為150mLCSF左右的紙漿，然后進行消潛、洗滌、篩選， 最后成漿。成漿質(zhì)量為紙槳得率85.2%，抗張強度52.3N.m/g，白度85.6%ISO。該漿 料配以10%的漂白針葉木化學漿抄造膠版印刷紙，膠版印刷紙質(zhì)量為裂斷長4.65km， 耐折度13次(雙折次)，白度84.2。/。ISO，不透明度為81.8%，質(zhì)量指標均可達到或超過 輕工行業(yè)標準QB/T1012-1991規(guī)定的膠版印刷紙質(zhì)量要求。
實施例3
一種利用楊木加工剩余物制取文化用紙配抄用漂白化機漿的方法，步驟為-
第一步，原料的準備先將楊木加工剩余物進行破碎，然后進行篩選、洗滌，洗滌 后的木片再浸泡4 12小時；
第二步，預汽蒸對第一步處理的物料在1大氣壓、100 105'C下進行預汽蒸30分
鐘；
第三步，螺旋擠壓采用雙螺桿擠壓機對第二步處理的物料進行擠壓撕裂； 第四步，化學浸漬用堿性過氧化氫藥液對第三步處理的物料進行化學處理，處理 條件為過氧化氫用量為絕干物料質(zhì)量的4%，氫氧化鈉用量為絕干物料質(zhì)量的4%，金 屬離子螯合劑用量為絕干物料質(zhì)量的0.5%，硅酸鈉用量為絕干物料質(zhì)量的3%，硫酸鎂 用量為絕干物料質(zhì)量的0.1%，浸漬濃度為45%，浸漬溫度為8(TC，浸漬時間為60分鐘；第五步，高濃常壓磨漿用雙螺桿磨漿機對第四步處理后的物料進行高濃常壓磨漿， 磨漿濃度(絕干物料重占濕物料總重)為40%，在磨漿過程中添加占絕干物料質(zhì)量6% 的過氧化氫，占絕千物料質(zhì)量5%的氫氧化鈉，占絕干物料質(zhì)量0.5%的金屬離子螯合劑， 占絕干物料質(zhì)量4%的硅酸鈉用量，占絕干物料質(zhì)量0.1%的硫酸鎂；
第六步，利用磨漿過程的高濃混合作用及產(chǎn)生的熱能，使第五步處理后的漿料在高 濃停留塔中完成漂白反應，反應溫度為85~95°C、停留反應時間為120分鐘，反應終點 pH值為9.5;
第七步，經(jīng)第六步處理后的漿料用中濃盤磨進行第二段磨漿，磨漿濃度為12%，磨 后漿料經(jīng)過消潛、洗滌、篩選，最后成漿。
權利要求
1.一種利用楊木加工剩余物制取文化用紙配抄用漂白化機漿的方法，其特征在于，步驟為第一步，原料的準備先將楊木加工剩余物進行破碎，然后進行篩選、洗滌，洗滌后的木片再浸泡4～12小時；第二步，預汽蒸對第一步處理的物料在1大氣壓、100～105℃下進行預汽蒸10～30分鐘；第三步，螺旋擠壓采用雙螺桿擠壓機對第二步處理的物料進行擠壓撕裂；第四步，化學浸漬用堿性過氧化氫藥液對第三步處理的物料進行化學處理，處理條件為過氧化氫用量為絕干物料質(zhì)量的1～4％，氫氧化鈉用量為絕干物料質(zhì)量的2～4％，金屬離子螯合劑用量為絕干物料質(zhì)量的0.2～0.5％，硅酸鈉用量為絕干物料質(zhì)量的1～3％，硫酸鎂用量為絕干物料質(zhì)量的0.05～0.1％，浸漬濃度為30～45％，浸漬溫度40～80℃，浸漬時間15～60分鐘；第五步，高濃常壓磨漿用雙螺桿磨漿機對第四步處理后的物料進行高濃常壓磨漿，磨漿濃度為20～40％，在磨漿過程中添加占絕干物料質(zhì)量2～6％的過氧化氫，占絕干物料質(zhì)量2～5％的氫氧化鈉，占絕干物料質(zhì)量0.2～0.5％的金屬離子螯合劑，占絕干物料質(zhì)量2～5％的硅酸鈉及占絕干物料質(zhì)量0.05～0.1％的硫酸鎂；第六步，利用磨漿過程的高濃混合作用及產(chǎn)生的熱能，使第五步處理后的漿料在高濃停留塔中完成漂白反應，反應的溫度為85～95℃、停留反應時間為60～120分鐘，反應終點pH值為8.6～9.5；第七步，經(jīng)第六步處理后的漿料用中濃盤磨進行第二段磨漿，磨漿濃度為8～12％，磨后漿料經(jīng)過消潛、洗滌、篩選，最后成漿。
2. 如權利要求1所述的利用楊木加工剩余物制取文化用紙配抄用漂白化機漿 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. 如權利要求1所述的利用楊木加工剩余物制取文化用紙配抄用漂白化機漿 的方法，其特征在于，所述雙螺桿擠壓機的壓縮比為體積比4 6: 1。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用楊木加工剩余物制取文化用紙配抄用漂白化機漿的方法，屬于制漿造紙領域。該方法主要由預汽蒸、雙螺旋擠壓、化學浸漬、雙螺桿磨漿機高濃磨漿、磨漿過程加藥、高濃停留、中濃磨漿等步驟組成。制漿過程采用單段雙螺旋擠壓和單段堿性過氧化氫浸漬，工藝流程簡單、設備緊湊，完全采用國產(chǎn)設備，投資省。利用本方法制得楊木加工剩余物化機漿具有高松厚度、高強度及高白度等特點，適于中高檔文化用紙的配抄用漿。本發(fā)明實現(xiàn)了楊木木材加工廠剩余物的清潔高效利用，可適用于依賴外購商品木漿生產(chǎn)文化用紙的中小造紙企業(yè)。
文檔編號D21H11/00GK101613975SQ2009101813
公開日2009年12月30日 申請日期2009年7月17日 優(yōu)先權日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 申請人:中國林業(yè)科學研究院林產(chǎn)化學工業(yè)研究所