专利名称：一种大麻芯杆漂白化学纸浆的生产方法
技术领域：
本发明涉及制浆造纸工程技术，特别是涉及大麻芯杆漂白化学浆的生产方法。
背景技术：
我国的木材资源缺乏，在每年消耗纸浆中，仅有21％为木浆，其中16％靠进口，寻求能在质量上代替木材纤维的非木材纤维原料，一直是人们关注的热点。大麻是广泛适于在我国种植的植物，大麻的韧皮纤维是优良的纺织原料，因此大麻又有线麻的俗称。20世纪80年代后期，辽宁造纸研究所就开始了大麻造纸的研究。1995年，大麻超微结构的研究被列为辽宁省科学技术基金资助项目。近年来，世界大麻中心在沈阳设立了分支机构，由沈阳城建通新智能公司建立大麻种植基地，并从事大麻制浆造纸的研究。上述有关大麻造纸的研究，都着眼于用大麻全秆制取化学浆或化机浆。为了更加有效地利用大麻原料，大连轻工业学院的研究人员利用大麻芯秆类似于阔叶木的特性，生产APMP化学机械浆。其生产过程为首先把大麻芯杆切成一定规格的料段，接着进行70℃热水浸洗30min处理，然后把料段挤碎处理，接着再采用过氧化氢和氢氧化钠药液进行热浸，最后在双盘磨中进行两道常压磨浆。由于该方法是通过机械剪切作用来使原料分散成浆，采用了保留木素式漂白，所以其所得纸浆白度一般不超过60％ISO，强度也较低，只能用于配抄新闻纸。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的缺点，提供一种采用硫酸盐法蒸煮大麻芯杆制取较高强度的原色浆，然后采用少污染的清洁漂白技术制备大麻芯杆漂白化学纸浆的生产方法，所制得的漂后纸浆白度达到80％ISO以上，粘度大于600ml/g，满足用于生产一般文化用纸的要求，而且整个生产过程中采用清洁生产技术，对环境污染小，达到大麻芯杆制浆蒸煮漂白的清洁生产。
本发明的目的通过如下技术方案实现一种大麻芯杆漂白化学纸浆的生产方法，包括如下步骤和工艺条件(1)大麻芯杆原料的切断与蒸煮，将大麻芯杆切断成2～3cm的料段，经过筛选后，采用硫酸盐法蒸煮制浆，以Na2O计，蒸煮用碱(氢氧化钠)量为绝干原料重量的17～19％，硫化度19～20％，液比1∶3～1∶5，最高温度150～160℃，升温时间100～120min，保温时间80～100min；蒸煮后纸浆得率48～50％，卡伯值18～22，粘度大于1000ml/g(铜乙二胺法，以下同)(2)将步骤(1)制得的纸浆经洗涤筛选后进行氧脱木素，首先在第一升流塔采用过氧化氢强化氧脱木素，NaOH用量为2～4％，温度为90～110℃，塔顶压力0.5～0.7MPa，H2O2用量为0.8～1.2％，MgSO4用量为0.2～0.3％，乙二胺四乙酸(EDTA)用量为0.1～0.3％，时间为30～40min；然后在第二升流塔进行氧脱木素，NaOH的用量为1～2％，温度为90～110℃，塔顶压力0.3～0.5MPa，MgSO4用量为0.2～0.3％，时间30～40min；所述反应物的用量百分比为步骤(1)所得绝干浆重量百分比；氧脱木素率50～60％，纸浆粘度大于800ml/g，白度为55～60％ISO，漂损小于3.8％。
(3)将步骤(2)所得纸浆用少量次氯酸盐进行短程序中浓漂白，纸浆浓度为10～12％，有效氯用量为步骤(2)所得绝干浆重量的3～4％，温度为45～50℃，时间为100～120min，制得大麻芯杆漂白化学纸浆。整个漂白程序记为(Op/O)H，属于短程序漂白流程，漂后纸浆白度大于80％ISO，粘度大于600ml/g，满足抄造一般文化用纸要求，漂损小于4.0％。
根据制浆造纸工艺技术，用碱量是指蒸煮时活性碱(Na2O计)重量对绝干原料的百分比，硫化度是指蒸煮液中Na2S质量(Na2O计)对活性碱的百分比，液比是指蒸煮时绝干原料质量(kg或T)与蒸煮总液体量体积(L或m3)之比，NaOH用量是指氧脱木素时NaOH质量对绝干纸浆的百分比。H2O2用量是指氧脱木素时H2O2质量对绝干纸浆的百分比。塔顶压力是指氧脱木素反应塔内顶部压力，用氯量是指次氯酸盐漂白时次氯酸盐中总有效氯的质量对绝干纸浆的百分比。
相对于现有技术，本发明具有如下特点(1)本发明能充分利用大麻原料，更好的利用大麻芯杆。硫酸盐法制浆具有脱木素程度高，纸浆强度好的优点；(2)中浓氧脱木素技术是清洁环保的漂白技术，成功应用于大麻芯杆制浆生产，其漂白废液可以完全回收利用，不污染环境；(3)中浓次氯酸盐漂白能有效地降低废水排放量，减少化学药品和能源消耗。
(4)本发明利用大麻芯杆生产出的纸浆能满足一般文化用纸的要求，漂白过程都在中浓条件下操作，产生废水量比常规低浓漂白工艺减少40～50％，产生的COD和BOD减少30～40％，本发明的漂白用氯量比传统漂白工艺减少50％以上，产生的可吸附有机氯化物(AOX)完全满足我国目前所规定造纸工业废水排放标准。
具体实施例方式
下面结合实施例及附图
对本发明作进一步详细说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。
实施例1大麻芯杆原料首先用切竹机切断成3cm的料段，经过筛选后采用硫酸盐法蒸煮制浆，蒸煮条件为用碱量19％(Na2O计)，硫化度19％(Na2O计)，液比1∶5，最高温度150℃，升温时间120min，保温时间80min，蒸煮后纸浆得率49.3％，卡伯值20，粘度大于1073ml/g；所得纸浆经洗涤筛选，并用双网挤浆机脱水后进行氧脱木素，在纸浆中加入NaOH、MgSO4、EDTA、氧气和H2O2等通过中浓浆泵、中浓混合器混合送入第一升流塔进行过氧化氢强化氧脱木素，具体工艺条件为NaOH用量3％，温度90℃，塔顶压力0.7MPa，H2O2用量1.2％，MgSO4用量0.2％，EDTA用量0.3％，时间30min；所得纸浆经中浓混合器送入第二升流塔再进行氧脱木素处理，工艺条件为NaOH用量2％，温度90℃，塔顶压力0.5MPa，MgSO4用量0.2％，时间30min。氧脱木素率58.82％，纸浆粘度820ml/g，白度为60％ISO，漂损3.8％。氧脱木素后纸浆经喷放仓进入真空洗浆机洗涤后加入次氯酸钠进行中浓漂白，其漂白工艺条件为浆浓12％，有效氯用量3％(相当于浓度为8％次氯酸钠溶液32.6kg)，温度50℃，时间120min；漂后纸浆白度80.8％ISO，粘度641ml/g，满足抄造一般文化用纸要求，漂损3.9％。
本实施例采用中浓氧脱木素漂白技术，用于大麻芯杆制浆生产，其漂白废液可以送碱回收车间浓缩后锻烧，不污染环境。而且整个漂白过程都在中浓条件下进行，废水量50m3/t浆，比常规低浓漂白工艺减少50％，经检测，产生的COD和BOD分别为22kg/t浆和5kg/t浆，比常规低浓漂白工艺减少38％，本实施例的漂白用氯量为3％，比传统漂白工艺减少62.5％。
实施例2大麻芯杆原料，首先用切竹机切断成2cm的料段，经过筛选后采用硫酸盐法蒸煮制浆，蒸煮条件为用碱量17％(Na2O计)，硫化度20％(Na2O计)，液比1∶3，最高温度160℃，升温时间120min，保温时间90min，蒸煮后纸浆得率48.8％，卡伯值19，粘度1030ml/g；纸浆经洗涤筛选后进行氧脱木素，在第一升流塔采用过氧化氢强化氧脱木素，其工艺条件为NaOH用量2％，温度110℃，塔顶压力0.5MPa，H2O2用量1.0％，MgSO4用量0.3％，EDTA用量0.1％，时间40min；第二塔氧脱木素工艺条件为NaOH用量1％，温度110℃，塔顶压力0.3MPa，MgSO4用量0.2％，时间40min；氧脱木素率55.7％，纸浆粘度836ml/g，白度为56％ISO，漂损3.6％。氧脱木素后纸浆采用少量次氯酸钠进行中浓漂白，其漂白工艺条件为浆浓10％，用氯量4％，温度45℃，时间120min；漂后纸浆白度81.5％ISO，粘度648ml/g，满足抄造一般文化用纸要求，漂损4.0％。该实施例的工艺过程同实施例1。
本实施例采用中浓氧脱木素漂白技术，用于大麻芯杆制浆生产，其漂白废液可以送碱回收车间浓缩后锻烧，不污染环境。而且整个漂白过程都在中浓条件下进行，废水量50m3/t浆，比常规低浓漂白工艺减少50％，经检测，产生的COD和BOD分别为24kg/t浆和6.5kg/t浆，比常规低浓漂白工艺减少35％，本实施例的漂白用氯量为4％，比传统漂白工艺减少50％。
实施例3大麻芯杆原料，首先用切竹机切断成2cm的料段，经过筛选后采用硫酸盐法蒸煮制浆，蒸煮条件为用碱量19％(Na2O计)，硫化度20％(Na2O计)，液比1∶3，最高温度155℃，升温时间100min，保温时间100min，蒸煮后纸浆得率49.0％，卡伯值19，粘度1060ml/g；纸浆经洗涤筛选后进行氧脱木素，在第一升流塔采用过氧化氢强化氧脱木素，其工艺条件为NaOH用量2％，温度105℃，塔顶压力0.55MPa，H2O2用量0.9％，MgSO4用量0.2％，EDTA用量0.2％，时间40min；第二塔氧脱木素工艺条件为NaOH用量1％，温度105℃，塔顶压力0.3MPa，MgSO4用量0.2％，时间35min；氧脱木素率56.7％，纸浆粘度842ml/g，白度为57％ISO，漂损3.7％。氧脱木素后纸浆采用少量次氯酸钙进行中浓漂白，其漂白工艺条件为浆浓10％，用氯量3％，温度45℃，时间110min；漂后纸浆白度80.7％ISO，粘度618ml/g，满足抄造一般文化用纸要求，漂损3.9％。该实施例的工艺过程同实施例1。
本实施例采用中浓氧脱木素漂白技术，用于大麻芯杆制浆生产，其漂白废液可以送碱回收车间浓缩后锻烧，不污染环境。而且整个漂白过程都在中浓条件下进行，废水量50m3/t浆，比常规低浓漂白工艺减少50％，经检测，产生的COD和BOD分别为23kg/t浆和6kg/t浆，比常规低浓漂白工艺减少36％，本实施例的漂白用氯量为3％，比传统漂白工艺减少62.5％。
实施例4大麻芯杆原料，首先用切竹机切断成3cm的料段，经过筛选后采用硫酸盐法蒸煮制浆，蒸煮条件为用碱量18％(Na2O计)，硫化度19％(Na2O计)，液比1∶4，最高温度155℃，升温时间110min，保温时间100min，蒸煮后纸浆得率49.8％，卡伯值18，粘度1020ml/g；纸浆经洗涤筛选后进行氧脱木素，在第一升流塔采用过氧化氢强化氧脱木素，其工艺条件为NaOH用量3％，温度100℃，塔顶压力0.5MPa，H2O2用量1.1％，MgSO4用量0.2％，EDTA用量0.2％，时间35min；第二塔氧脱木素工艺条件为NaOH用量1％，温度100℃，塔顶压力0.4MPa，MgSO4用量0.2％，时间40min；氧脱木素率56.7％，纸浆粘度832ml/g，白度为57％ISO，漂损3.6％。氧脱木素后纸浆采用少量次氯酸钾进行中浓漂白，其漂白工艺条件为浆浓10％，用氯量4％，温度45℃，时间110min；漂后纸浆白度81.5％ISO，粘度648ml/g，满足抄造一般文化用纸要求，漂损4.0％。该实施例的工艺过程同实施例1。
本实施例采用中浓氧脱木素漂白技术，用于大麻芯杆制浆生产，其漂白废液可以送碱回收车间浓缩后锻烧，不污染环境。而且整个漂白过程都在中浓条件下进行，废水量50m3/t浆，比常规低浓漂白工艺减少50％，经检测，产生的COD和BOD分别为24kg/t浆和6.5kg/t浆，比常规低浓漂白工艺减少34％，本实施例的漂白用氯量为4％，比传统漂白工艺减少50％。
实施例5大麻芯杆原料，首先用切竹机切断成2cm的料段，经过筛选后采用硫酸盐法蒸煮制浆，蒸煮条件为用碱量17％(Na2O计)，硫化度19％(Na2O计)，液比1∶4，最高温度160℃，升温时间110min，保温时间100min，蒸煮后纸浆得率48.6％，卡伯值20，粘度1030ml/g；纸浆经洗涤筛选后进行氧脱木素，在第一升流塔采用过氧化氢强化氧脱木素，其工艺条件为NaOH用量3％，温度110℃，塔顶压力0.5MPa，H2O2用量0.8％，MgSO4用量0.3％，EDTA用量0.2％，时间35min；第二塔氧脱木素工艺条件为NaOH用量1％，温度110℃，塔顶压力0.3MPa，MgSO4用量0.3％，时间40min；氧脱木素率56.3％，纸浆粘度831ml/g，白度为57％ISO，漂损3.7％。氧脱木素后纸浆采用少量次氯酸钙进行中浓漂白，其漂白工艺条件为浆浓12％，用氯量4％，温度50℃，时间100min；漂后纸浆白度80.8％ISO，粘度624ml/g，满足抄造一般文化用纸要求，漂损3.9％。该实施例的工艺过程同实施例1。
本实施例采用中浓氧脱木素漂白技术，用于大麻芯杆制浆生产，其漂白废液可以送碱回收车间浓缩后锻烧，不污染环境。而且整个漂白过程都在中浓条件下进行，废水量50m3/t浆，比常规低浓漂白工艺减少50％，经检测，产生的COD和BOD分别为26kg/t浆和7kg/t浆，比常规低浓漂白工艺减少32％，本实施例的漂白用氯量为4％，比传统漂白工艺减少50％。
权利要求
1.一种大麻芯杆漂白化学纸浆的生产方法，其特征在于，包括如下步骤和工艺条件(1)大麻芯杆原料的切断与蒸煮，将大麻芯杆切断成2～3cm的料段，经过筛选后，采用硫酸盐法蒸煮制浆，以Na2O计，蒸煮用氢氧化钠量为绝干原料重量的17～19％，硫化度19～20％，液比1∶3～1∶5，最高温度150～160℃，升温时间100～120min，保温时间80～100min；(2)将步骤(1)制得的纸浆经洗涤筛选后进行氧脱木素，首先在第一升流塔采用过氧化氢强化氧脱木素，NaOH用量为2～4％，温度为90～110℃，塔顶压力0.5～0.7MPa，H2O2用量为0.8～1.2％，MgSO4用量为0.2～0.3％，乙二胺四乙酸(EDTA)用量为0.1～0.3％，时间为30～40min；然后在第二升流塔进行氧脱木素，NaOH的用量为1～2％，温度为90～110℃，塔顶压力0.3～0.5MPa，MgSO4用量为0.2～0.3％，时间30～40min；所述反应物的用量为步骤(1)所得绝干浆重量百分比；(3)将步骤(2)所得纸浆用少量次氯酸盐进行短程序中浓漂白，纸浆浓度为10～12％，有效氯用量为步骤(2)所得绝干浆重量的3～4％，温度为45～50℃，时间为100～120min，制得大麻芯杆漂白化学纸浆。
2.根据权利要求1所述的一种大麻芯杆漂白化学纸浆的生产方法，其特征在于，所述步骤(3)的次氯酸盐包括次氯酸钙、次氯酸钠、次氯酸钾。
全文摘要
本发明涉及一种大麻芯杆漂白化学纸浆的生产方法。该方法包括如下步骤(1)大麻芯杆原料的切断与蒸煮，将大麻芯杆切断成2～3cm的料段，经过筛选后，采用硫酸盐法蒸煮制浆；(2)将步骤(1)制得的纸浆经洗涤筛选后进行氧脱木素；(3)将步骤(2)所得纸浆用少量次氯酸盐进行短程序中浓漂白。本发明采用的中浓氧脱木素技术是清洁环保的漂白技术，其漂白废液可以完全回收利用，不污染环境，同时应用中浓次氯酸盐漂白能有效地降低废水排放量，减少化学药品和能源消耗，还能充分利用大麻原料，更好地利用大麻芯杆。硫酸盐法制浆具有脱木素程度高，纸浆强度好的优点。本发明生产出的纸浆能满足一般文化用纸的要求。
文档编号D21C9/14GK1811055SQ200610033930
公开日2006年8月2日 申请日期2006年2月28日 优先权日2006年2月28日
发明者陈克复, 莫立焕, 李军, 杨仁党, 陈奇峰 申请人:华南理工大学