本发明涉及制浆造纸技术领域，特别涉及一种高白度化机浆的制备方法。
背景技术：
随着我国造纸工业的快速发展，纸张总产量的迅速增长，造纸原料的供给不足已成为制约我国造纸工业发展的重要因素。随着我国经济进一步增长，人们生活水平不断提高，人们对纸品的需求也不断增长，仅靠优质木材原料已远远不能满足市场的需求。
现有技术中用化学机械法制浆，即先用化学药品对筛选出的合格木片进行预处理，再经磨浆处理，使纤维分离成纸浆，所得纸浆简称化机浆。在化机浆的生产过程中，使用经过筛选出的尺寸较为均一的合格木片作为原料，以确保制得纸浆产品的质量稳定，而筛下的木针木屑有较多杂质、树皮、树结且腐朽、发黑部位较多，采用现有的制浆方法难以漂白且化学药品消耗量高，故不将木针木屑作为制浆原料，通常作为燃料送锅炉燃烧处理或是对外出售加工做成其他副产品，造成较大的浪费。
如今，制浆原料供应日益紧张，因此有必要提供一种高白度化机浆的制备方法以解决上述问题。
技术实现要素：
本发明主要解决的技术问题是提供一种高白度化机浆的制备方法，能够降低制备过程中化学药品的消耗量，提高化机浆的白度。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种高白度化机浆的制备方法，方法包括：提供原料木针；利用双螺杆挤压技术对木针进行挤压处理，同时加入第一化学混合液以对木针进行化学浸渍处理，得到第一浆料；利用化学混合液对第一浆料进行漂白处理，其中，漂白处理至少分两段来完成；将经漂白处理后的浆料进行磨浆处理，得到高白度化机浆。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明提供一种高白度化机浆的制备方法，通过利用双螺杆挤压技术对木针进行挤压，能够避免木针中短纤维的损伤，而在挤压过程中加入第一化学混合液不仅可以除去原料中水溶性抽取物还能够对浆料进行充分软化和预漂白；再采用分段漂白的方式对浆料进行漂白。通过分段漂白的方式，分段使用化学药品，能够节约化学药品的消耗量，提高化机浆的白度。
附图说明
图1是本发明高白度化机浆的制备方法第一实施方式的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，均属于本发明保护的范围。
本发明提供一种高白度化机浆的制备方法，能够制备出高白度化机浆，且化学药品消耗量低。
请参阅图1，图1是本发明高白度化机浆的制备方法第一实施方式的流程示意图，本发明第一实施方式包括如下步骤：
步骤S101：提供原料木针。
该原料木针需经过除杂净化处理，去除影响后续工艺的基础杂质。在其他实施方式中，可以直接购入符合标准的木针直接用于后续工艺。
步骤S102：利用双螺杆挤压技术对木针进行挤压处理，同时加入第一化学混合液以对木针进行化学浸渍处理，得到第一浆料。
虽然木针尺寸比常规制浆木片尺寸小，可以直接放入磨浆机进行磨浆，但由于木针中纤维已被切短，直接放入高浓磨浆机磨浆会急剧地将纤维切断切碎，影响浆料的强度，故本方法中利用双螺杆挤压技术对木针进行挤压搓揉，在将纤维解纤的同时，还能够避免损伤纤维。另外，在挤压过程中加入第一化学混合液对木针进行化学浸渍处理，可使原料与化学药品充分混合，得以充分软化和漂白，有助于提升浆料的白度。
步骤S103：利用化学混合液对所述第一浆料进行漂白处理，其中，所述漂白处理至少分两段来完成。
其中，将漂白处理分段完成是指：将第一浆料与化学混合液进行漂白反应，反应结束后，进行废液脱除处理，完成一段漂白处理；随后再次加入化学混合液进行漂白反应，漂白反应结束后进行废液脱除处理；如此循环实现分段漂白。
通过分段漂白的方式，及时处理已经达到反应饱和点的反应液，更换新的反应液，分段使用化学药品，能够节约化学药品的消耗量，提高浆料的白度。
步骤S104：将经漂白处理后的浆料进行磨浆处理，得到高白度化机浆。
所述磨浆处理通过机械作用将浆料中的纤维进一步疏解、分丝、起毛和帚化，改善浆料的性质，得到高白度化机浆。其中，高白度化机浆指白度大于或等于80％ISO的化机浆。
通过上述实施方式，利用双螺杆挤压技术对木针进行挤压，能够避免木针中短纤维的损伤，而在挤压过程中加入第一化学混合液不仅可以除去原料中水溶性抽取物还能够对浆料进行充分软化和预漂白；再采用分段漂白的方式对浆料进行漂白。通过分段漂白的方式，分段使用化学药品，能够节约化学药品的消耗量，提高化机浆的白度。
本发明高白度化机浆的制备方法第二实施方式包括如下步骤：
在该实施方式中，原料木针可以通过以下方式得到。
利用孔径为3mm的筛网对木针木屑进行震动筛选，充分去除3mm以下的细小木屑及杂质。
因3mm以下的细小木屑中纤维已被切短，不再有利用价值且在后续制浆时脱水过程中易造成糊网，影响浆料脱水处理及浆料的强度；另外，大部分的尘埃杂质直径都小于3mm，通过去除木针木屑中的杂质，可降低后续处理过程中的化学药品的消耗量及所制得的浆料的尘埃度，同时还保护制浆设备不因杂质而被损坏。在其他实施方式中，筛网的直径也可以根据实际木针的质量、杂质含量等适应调整选择，例如可以选择直径为5mm或8mm的筛网进行过筛。
将经筛选后的木针经磁铁除铁后加入到80℃的热水中，形成浓度为5％的混合液，对其进行搅拌浸泡洗涤，再经沉降以分离除去重杂质。其中，热水洗涤还可以溶出部分水溶性有机物，且通过洗涤沉降处理去除杂质可降低后续处理过程中化学药品的消耗量及所制得的浆料的尘埃度。在其他实施方式中，也可以根据经磁铁除铁后的木针的杂质含量适应调整热水的温度，例如可以将其加入75℃或85℃的热水中进行洗涤沉降处理。
将经热水洗涤后的木针采用离心脱水或挤压脱水等机械方式脱除废液，直至干度为30％～40％，例如：30％、35％、40％等。其中所得木针的干度对后续处理过程中的化学药品用量有较大影响，控制其干度为30％～40％能够降低后续处理过程中化学药品的消耗量。而一般自然滤水很难充分脱除废液，达到预期干度，所以常选用离心脱水或挤压脱水等机械方式将其洗涤中溶出的废液甩出。经上述处理后所得的木针，可用于后续处理。
将上述经净化处理后所得的木针置入双螺杆挤压设备，利用双螺杆挤压技术对木针进行挤压处理，在挤压过程中加入第一化学混合液以对木针进行化学浸渍处理。通过对木针的化学浸渍处理，可使原料与化学药品充分混合，得以充分软化和漂白，有助于提升浆料的白度。
可选地，第一化学混合液为双氧水、氢氧化钠溶液、双氧水稳定剂和螯合剂的混合液；其中，双氧水稳定剂为硅酸钠或羧酸盐；螯合剂为二乙烯三胺五乙酸(DTPA)。
其中，双氧水具有较强氧化性，不仅可以对浆料进行漂白且对环境较为友好，产生的污染物少且无毒；而加入氢氧化钠溶液，可以调节浆料的PH值，提供双氧水漂白所需的碱性，还可润胀纤维，有利于化学浸渍处理的顺利进行；而双氧水稳定剂及螯合剂可以抑制双氧水的无效分解，降低漂白反应中化学药品的消耗量。
在双螺杆挤压过程中，调整双螺杆挤压设备的参数，使所得第一浆料的游离度小于或等于700ml CSF，例如：700ml CSF、650ml CSF、600ml CSF、550ml CSF等，干度为30％～40％，例如：30％、35％、40％等。通过控制干度为30％～40％能够降低后续漂白过程中化学药品的消耗量。另外，通过化学浸渍处理得到第一浆料，出料后，对第一浆料进行保温反应25～35分钟，例如：25分钟、30分钟、35分钟等，所述保温反应的温度为80～90℃，例如：80℃、85℃、90℃等。通过保温反应能够增大浆料与化学药品的接触面积，使化学药品与浆料充分反应。
将上述经浸渍处理后所得的第一浆料，加入化学混合液对其进行漂白处理，在该实施方式中，漂白处理分两段来完成。
向第一浆料中加入第二化学混合液以对第一浆料进行一段漂白处理，得到第二浆料。
具体地，第一浆料与第二化学混合液进行一段漂白反应，一段漂白反应中，浆料的浓度为10％～20％，例如：10％、15％、20％等，温度为85～90℃，例如：85℃、88℃、90℃等，时间为30～40分钟，例如：30分钟、35分钟、40分钟等。
可选地，所述第二化学混合液为双氧水、氢氧化钠溶液、双氧水稳定剂和螯合剂的混合液，其中，双氧水稳定剂为硅酸钠或羧酸盐；螯合剂为二乙烯三胺五乙酸(DTPA)。
通过选用双氧水和氢氧化钠溶液，能够使浆料中的发色基团褪色，进一步提升浆料的白度和白度稳定性，并能改善浆料的物理化学性质。
另外，在其他实施方式中，可以适当提高漂白温度，加速漂白反应，缩短漂白时间，进一步降低化学药品的消耗量；但是漂白反应温度不宜太高，温度过高，会使双氧水分解，反而会增加药量。
一段漂白反应结束后，对浆料进行离心脱废液处理，排出废液，所得第二浆料的干度为30％～40％，例如：30％、35％、40％等。再次脱除废液有助于进一步降低制浆过程中化学药品的消耗量。至此，一段漂白处理结束。在漂白反应过程中，当反应达到一定程度，会形成平衡点，漂白效率变低。将漂白反应分段完成，可分段加入化学药品，当反应达到平衡点时，及时排出废液；再加入新的化学药品，继续反应，进而节省化学药品的消耗量。
循环重复上述步骤进行二段漂白处理。其中，二段漂白反应结束后，对浆料进行离心脱废液处理，排出废液，所得第三浆料的干度为20％～25％，例如：20％、22％、25％等，得到干度为20％～25％的所述第三浆料有利于进行后续磨浆处理。
在一实施方式中，上述第一化学混合液、第二化学混合液与第三化学混合液均为双氧水、氢氧化钠溶液、双氧水稳定剂和螯合剂的混合液，但是，不同混合液中各组分的含量不同。另外通过调整各混合液中的比例含量，不仅能够提高漂白效果、提高浆料的白度，还能够降低化学药品的消耗量。
具体地，双氧水在第一化学混合液、第二化学混合液与第三化学混合液中的分配比例为0.15～0.35:0.10～0.30:0.45～0.65，例如：0.22:0.18:0.60、0.15:0.20:0.65、0.25:0.2:0.55或0.30:0.25:0.45等。也就是说，将1份量的双氧水分成三份，分别用于配制第一化学混合液、第二化学混合液与第三化学混合液，其中0.15～0.35份用于配制第一化学混合液，0.10～0.30份用于配制第二化学混合液，0.45～0.65份用于配制第三化学混合液。
同理，氢氧化钠溶液、双氧水稳定剂和螯合剂也会分成三份分别用于配制第一化学混合液、第二化学混合液与第三化学混合液。
具体地，氢氧化钠溶液在第一化学混合液、第二化学混合液与第三化学混合液中的分配比例为0.15～0.35:0.15～0.35:0.40～0.60，例如：0.15:0.35:0.50、0.20:0.35:0.45、0.26:0.26:0.48或0.30:0.15:0.55等。
双氧水稳定剂在第一化学混合液、第二化学混合液与第三化学混合液中的分配比例为0.30～0.50:0.10～0.30:0.30～0.50，例如：0.30:0.30:0.40、0.40:0.20:0.40、0.42:0.20:0.38或0.35:0.10:0.55等。
螯合剂在第一化学混合液、第二化学混合液与第三化学混合液中的分配比例为0.35～0.55:0.10～0.30:0.25～0.45，例如：0.35:0.20:0.45、0.40:0.30:0.30、0.45:0.2:0.35或0.55:0.10:0.35等。
可选地，用于配制第一化学混合液、第二化学混合液与第三化学混合液的双氧水的总用量为95kg/adt～115kg/adt；例如：95kg/adt、97kg/adt、100kg/adt、105kg/adt、110kg/adt或115kg/adt等。用于配制第一化学混合液、第二化学混合液与第三化学混合液的氢氧化钠溶液的总用量为35kg/adt～55kg/adt，例如：35kg/adt、36kg/adt、41kg/adt、46kg/adt、51kg/adt或55kg/adt等。用于配制第一化学混合液、第二化学混合液、第三化学混合液的双氧水稳定剂的总用量为5.5kg/adt～6.5kg/adt，例如：5.5kg/adt、5.7kg/adt、5.9kg/adt、6.1kg/adt、6.3kg/adt或6.5kg/adt等。用于配制第一化学混合液、第二化学混合液、第三化学混合液的螯合剂的总用量为5.2kg/adt～6.2kg/adt，例如：5.2kg/adt、5.4kg/adt、5.5kg/adt、5.7kg/adt、5.9kg/adt或6.2kg/adt等。其中，kg/adt是指每处理1风干吨的浆料所加入的化学药品的质量。
在一应用场景中，准备100kg的双氧水、50kg的氢氧化钠溶液、6kg的双氧水稳定剂和6kg的螯合剂用于处理1风干吨的浆料。称取25kg(即双氧水总质量的0.25)的双氧水、13kg(即氢氧化钠溶液总质量的0.26)的氢氧化钠溶液、2.4kg(即双氧水稳定剂总质量的0.4)的双氧水稳定剂、2.7kg(即螯合剂总质量的0.45)的螯合剂，混合配制成第一化学混合液，用于浸渍处理。同理配制第二化学混合液、第三化学混合液，用于漂白处理。
将经两段漂白处理得到的第三浆料进行浓度为18％～20％的中浓磨浆处理。通过中浓磨浆处理，可以较好地保留浆料中短纤维的长度，提升浆料的强度，同时可大幅降低能耗。
将磨浆处理后的浆料进行消潜，通过对浆料进行消潜处理，可使纤维吸水润胀，使扭曲和缠卷的纤维伸展开，从而稳定浆的质量，增加浆料的弹性与强度。
将经过消潜处理后的浆料稀释至0.05％浓度，用除砂器进一步除杂，然后进行洗涤、浓缩处理，得到高白度化机浆。通过对磨后浆料的净化除杂、洗涤、浓缩处理，可进一步降低浆料的尘埃度，获得更洁净的浆料。所得高白度化机浆的白度大于或等于82％ISO，游离度为325±20ml CSF，抗张指数大于或等于10N.m/g，尘埃度小于或等于20mm2/m2。
下面通过2组具体实验例来对本发明作进一步说明。其中，为方便说明，如下实验例中，所加入化学药品的用量是以反应浆料为1风干吨为基础加入的，在具体实施应用时，可根据具体的浆料量进行等比例适应性调整。
实验例1：
将木针木屑经震动筛选，浸泡洗涤等处理去除杂质后挤压脱水得到干度为33％的木针。
将上述木针加入双螺杆挤压设备中进行挤压处理，挤压处理过程中加入由24.25kg双氧水、11.96kg氢氧化钠溶液、2.36kg硅酸钠和2.57kg DTPA组成的第一化学混合液，使第一化学混合液与木针充分混合以对其进行化学浸渍处理。调整设备参数，制得游离度为675ml CSF、干度为38％的第一浆料，并对第一浆料在82℃条件下保温反应27分钟。
保温反应结束后向第一浆料中加入由19.4kg双氧水、11.96kg氢氧化钠溶液、1.18kg硅酸钠和1.14kg DTPA组成的第二化学混合液以对第一浆料进行一段漂白反应，漂白浓度为14％，漂白温度为86℃，漂白时间为31分钟。一段漂白反应结束后，对浆料进行离心脱废液处理，排出废液，得到干度为32％的第二浆料。
一段漂白处理结束后向第二浆料中加入由53.35kg双氧水、22.08kg氢氧化钠溶液、2.36kg硅酸钠和2.00kg DTPA组成的第三化学混合液以对第二浆料进行二段漂白反应，漂白浓度为15％，漂白温度为89℃，漂白时间为34分钟。二段漂白反应结束后，对浆料进行离心脱废液处理，排出废液，得到干度为21％的第三浆料。
将经两段漂白处理得到的第三浆料进行浓度为19％的中浓磨浆处理，磨后浆料经过消潜处理，再稀释至0.05％的浓度，用除砂器进一步除杂，然后进行洗涤、浓缩处理，制得白度为81.86％ISO、游离度为342ml CSF、松厚度为3.11cm3/g、抗张指数为9.50N.m/g、尘埃度为13.89mm2/m2的高白度化机浆。
实验例2：
将木针木屑经震动筛选，浸泡洗涤等处理去除杂质后离心脱水得到干度为39％的木针。
将上述木针加入双螺杆挤压设备中进行挤压处理，挤压处理过程中加入由26.25kg双氧水、11.96kg氢氧化钠溶液、2.36kg羧酸盐和2.57kg DTPA组成的第一化学混合液，使第一化学混合液与木针充分混合以对其进行化学浸渍处理。调整设备参数，制得游离度为660ml CSF、干度为32％的第一浆料，并对第一浆料在84℃条件下保温反应34分钟。
保温反应结束后向第一浆料中加入由21kg双氧水、11.96kg氢氧化钠溶液、1.18kg羧酸盐和1.14kg DTPA组成的第二化学混合液以对第一浆料进行一段漂白反应，漂白浓度为17％，漂白温度为89℃，漂白时间为38分钟。一段漂白反应结束后，对浆料进行离心脱废液处理，排出废液，得到干度为37％的第二浆料。
一段漂白处理结束后向第二浆料中加入由57.75kg双氧水、22.08kg氢氧化钠溶液、2.36kg羧酸盐和2.00kg DTPA组成的第三化学混合液以对第二浆料进行二段漂白反应，漂白浓度为16％，漂白温度为87℃，漂白时间为37分钟。二段漂白反应结束后，对浆料进行离心脱废液处理，排出废液，得到干度为24％的第三浆料。
将经两段漂白处理得到的第三浆料进行浓度为18％的中浓磨浆处理，磨后浆料经过消潜处理，再稀释至0.05％的浓度，用除砂器进一步除杂，然后进行洗涤、浓缩处理，制得白度为82.74％ISO、游离度为331ml CSF、松厚度为3.11cm3/g、抗张指数为10.60N.m/g、尘埃度为20.08mm2/m2的高白度化机浆。
两实验例中化学药品总使用量如下表一所示，所制得的化机浆的物性如下表二所示。
表一：实验例中化学药品总使用量
表二：实验例制得的化机浆的相关指标
从实验例可以看出，该方法在制备过程中，通过利用双螺杆挤压技术对木针进行挤压，能够避免木针中短纤维的损伤，而在挤压过程中加入第一化学混合液不仅可以除去原料中水溶性抽取物还能够对浆料进行充分软化和预漂白；再采用分段漂白的方式对浆料进行漂白。通过分段漂白的方式，分段使用化学药品进行漂白反应并及时脱除废液，化学药品的用量较少，制得的化机浆的白度较高且尘埃度较低。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。