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CN110424173A - 一种无烧碱常温造纸制浆工艺 - Google Patents

一种无烧碱常温造纸制浆工艺 Download PDF

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CN110424173A CN201910813337.7A CN201910813337A CN110424173A CN 110424173 A CN110424173 A CN 110424173A CN 201910813337 A CN201910813337 A CN 201910813337A CN 110424173 A CN110424173 A CN 110424173A
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Abstract

本发明涉及一种无烧碱常温造纸制浆工艺，将非木材植物原料破碎，过筛，获得制浆原料；将制浆原料与制浆剂A、制浆剂B和水混合均匀，常温条件下反应3‑5h，获得软化料；将软化料送入高浓度磨浆机，磨浆，获得本色浆；将本色浆送入挤浆机，挤浆，获得本色半干成品浆和余水。本发明用环保型制浆剂A和B替代烧碱等常用化学品，改变了制浆工艺，从而实现了“三高两低”的目的。

Description

一种无烧碱常温造纸制浆工艺
技术领域
本发明涉及一种无烧碱常温造纸制浆工艺，属于造纸制浆领域。
背景技术
目前，国内外制浆方法均采用大量烧碱。全世界每年制浆约2亿吨，消耗烧碱约1500万吨。我国每年制浆约8000万吨，消耗烧碱约600万吨。造纸制浆业每年消耗的烧碱占全年烧碱总产量的15％。
我国造纸业能耗占全国工业能耗的7.5％，每吨纸浆能耗约0.5吨标准煤，每年制浆耗煤约4000万吨。
按目前国内外制浆方法，存在如下问题：
其一、残碱水造成土壤板结和肥力下降，排放超过0.3％则生成盐碱地。
其二、残碱土壤不利于农作物吸收养分，阻碍作物生长。
其三、煤燃烧产生大量废气，污染空气，产生雾霾。
其四、煤燃烧产生大量热，增强了“温室效应”。
其五、煤燃烧产生大量废渣，造成环境污染。
其六、煤燃烧消耗大量能源。
由此可见，目前的制浆工艺落后，消耗了大量的资源和能源，同时对环境造成极大污染。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种无烧碱常温造纸制浆工艺，降低制浆成本和环境污染。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种无烧碱常温造纸制浆工艺，包括如下步骤：
S1、将非木材植物原料破碎，获得制浆原料；
S2、将S1中获得的制浆原料与制浆剂A、制浆剂B和水混合均匀，常温条件下反应3-5h，一般为3.5-4.5h，优选为4h，获得软化料；
其中，制浆原料与水的质量比为1：(3-10)；所述制浆剂A的用量为绝干制浆原料的20-30wt％，所述制浆剂B的用量为绝干制浆原料的0.05-0.1wt％；
所述制浆剂A的制备方法为：将MgCO3、CaCO3按1:1的摩尔比混合均匀，并将分子筛溶解于双氧水中，所述双氧水的摩尔量为MgCO3摩尔量的3倍，分子筛的用量为MgCO3、CaCO3、双氧水总质量的0.05-0.15％；然后，将溶解有分子筛的双氧水倒入MgCO3、CaCO3的混合物中，反应10-20min后，于空气中陈化1.5-2.5h，获得制浆剂A；
所述制浆剂B的制备方法为：将螯合剂、沸石、柠檬酸按1:(0.1-0.3):(0.2-0.4)的质量比混合，搅拌25-35min，获得制浆剂B；
S3、将S2中获得的软化料送入高浓度磨浆机，磨浆，获得本色浆；
S4、将S4中获得的本色浆送入挤浆机，挤浆，获得本色半干成品浆和余水。
进一步地，所述非木材植物原料包括竹子、玉米秆、高粱秆、麦草、稻草、棉杆、芦苇、烟秆、芝麻秆、茄子树、辣椒树至少一种。
进一步地，S2中，所述制浆原料由竹子制成，制浆原料与水的质量比为1：(3.6-6)；或者，所述制浆原料由棉杆制成，制浆原料与水的质量比为1：6；或者，所述制浆原料由玉米杆制成，制浆原料与水的质量比为1：10。
进一步地，S2中，所述分子筛为5A纳米分子筛。
优选地，S2中，所述螯合剂为TMA-52。
进一步地，S4之后，还包括对余水进行处理的步骤，可选地，依次进行脱色、过滤处理，获得固形物和水。
可选地，将余水用泵送到余水处理池中进行处理。具体地，可参照国家专利ZL20121 0106232.6和ZL2012 1 0045262.0将余水中的固形物和水分离，水送回料仓中，供下一批次制浆原料使用。对于分离出的固形物，可参照国家专利ZL2012 1 0331478.3和国家专利申请201710694281.9进行综合加工利用。
根据现行制浆工艺存在的缺陷，本发明提出一种无烧碱常温制浆新工艺。从农业肥料所必需的13种元素中选择并配制出一系列环保型配方代替烧碱等常用配方，同时取消了加热系统，从而实现了“无烧碱常温制浆”的目的。
本发明所使用的制浆剂A，是复合型过氧化物，具有极强的氧化、腐蚀、漂白功能，可使制浆原料中的木质素在常温条件下氧化降解，制浆原料变得柔软疏松。同时MgCO3是纤维素最有效的保护剂，防止纤维素降解，从而提高了得浆率，保证了纸浆的品质。
本发明所使用的制浆剂B，具有极强的鳌合功能，对各种不利于非木材植物原料软化的成份进行络合，防止其干扰原料的软化。
本发明与现有技术相比，有如下优势：
本发明经20多年的研究和实践，参照蔡伦发明造纸术以来的各种理论和实践，结合环保和农业现状，提出一种无烧碱常温制浆新工艺。
本发明得浆率高达90％，余水可参照现有技术进行处理获得分离的水和固形物，分离的水可再次用于预浸步骤，节约水，无废水排放；分离的固形物可作为废渣，制成建材、微肥、发泡材料等，使得资源得到充分利用，无固体废弃物产生。
本发明产生的气体加以回收，不排放。
本发明产生的余水封闭循环使用，不排放。
本发明取消了加热系统，极大的降低了能耗，每吨浆耗电约200度。
本发明取消了“碱回收”系统。
本发明投资少，占地面积小，用工少，生产成本低，效益高，从而实现了“三高两低”，即高得浆率、高品质、高环保水平、低投资、低成本。
相比专利ZL201210045262.0，本发明无需使用丙酮、乙醇等有机试剂，更为绿色环保。
附图说明
图1是本发明的一种造纸制浆工艺的流程图。
具体实施方式
以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域普通技术人员如何实施和再现本明。
本发明的实施例如下，实施例用棉杆为原料。
一种无烧碱常温造纸制浆新工艺，制浆工艺流程见图一，
1、无烧碱常温制浆配方包括：
环保型制浆剂A
环保型制浆剂B
2、制浆设备包括：
备料：BX215鼓式削片机
预浸：自制料仓，304#材质
磨浆：YZJH350高浓度磨浆机
挤浆：RBYL-1000带式压滤机
余水处理池：自制，304#材质
废渣处理池：自制，304#材质
3、具体制浆过程包括以下步骤：
备料：用BX215鼓式削片机将棉杆破碎成长度20～40毫米的制浆原料。
预浸：将备好的棉杆投入料仓中，按1:6的料液比加水(或余水)，然后将环保型制浆剂A和B投入料仓中拌匀，反应4小时后得软化棉杆料。
磨浆：将软化棉杆料送入YZJH350高浓度磨浆机中进行磨浆，得本色棉杆浆。
挤浆：将本色棉杆浆送入RBYL-1000带式压滤机中进行挤压，得本色半干成品棉杆浆。
余水处理：参照国家专利ZL2012 1 0106232.6和ZL2012 1 0045262.0，将挤出的余水经余水处理池处理后送回料仓中，供下一批次棉杆软化使用。
废渣处理：余水处理得到的固形物送入废渣处理工段，参照国家专利ZL2012 10331478.3和国家专利申请201710694281.9，制成建材、微量元素肥料或发泡材料等。
其中，制浆剂A的制备过程中，碳酸镁：碳酸钙：双氧水＝1:1:3(摩尔比)，H2O2浓度为27.5wt％，MgCO3纯度为85wt％，CaCO3纯度为95wt％。催化剂为5A纳米分子筛，用量为反应物总质量的0.1％。
制浆剂A的制备过程如下：用带冷却系统和搅拌装置的316L材质反应釜制备。首先分别称量MgCO3、CaCO3、H2O2和催化剂，然后将催化剂投入双氧水中充分溶解，再将MgCO3和CaCO3投入反应釜中，启动搅拌装置拌匀，最后启动冷却系统，然后缓缓倒入已配好的双氧水；投料完毕后再继续反应15分钟，即可出料装桶，敞开盖子陈化2小时，得环保型制浆剂A，主要化学反应式如下：
制浆剂A的产品性能：白色块状固体，无毒无味，相对分子量286.42，相对密度1.283g/cm3,理论活性氧8.34％，镁离子含量4.22％，pH≥13。
制浆剂B可参照国家专利ZL2014 1 0089180.5，用TMA-52和沸石、柠檬酸进行配制。其中，(TMA-52)：沸石：柠檬酸＝1:0.2:0.3(质量比)，其中TMA-52购于河南省道纯化工技术有限公司。
具体地，制浆剂B的制备：用304#材质搅拌机进行配制。首先，分别称量TMA-52、沸石和柠檬酸，然后将三种原料投入搅拌机中搅拌30分钟，得制浆剂B，即可装袋。
环保型制浆剂B的产品性能：灰色膏状物，无毒无味，相对密度1.167g/cm3，螯合值(CaCO3mg/g)﹥115。
本实施例的制浆得率﹥90％。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (6)

1.一种无烧碱常温造纸制浆工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将非木材植物原料破碎，获得制浆原料；
S2、将S1中获得的制浆原料与制浆剂A、制浆剂B和水混合均匀，常温条件下反应3-5h，获得软化料；
其中，制浆原料与水的质量比为1：（3-10）；所述制浆剂A的用量为绝干制浆原料的20-30wt%，所述制浆剂B的用量为绝干制浆原料的0.05-0.1wt%；
所述制浆剂A的制备方法为：将MgCO3、CaCO3按1:1的摩尔比混合均匀，并将分子筛溶解于双氧水中，所述双氧水的摩尔量为MgCO3摩尔量的3倍，分子筛的用量为MgCO3、CaCO3、双氧水总质量的0.05-0.15%；然后，将溶解有分子筛的双氧水倒入MgCO3、CaCO3的混合物中，反应10-20min后，于空气中陈化1.5-2.5h，获得制浆剂A；
所述制浆剂B的制备方法为：将螯合剂、沸石、柠檬酸按1:（0.1-0.3）:（0.2-0.4）的质量比混合，搅拌25-35min，获得制浆剂B；
S3、将S2中获得的软化料送入高浓度磨浆机，磨浆，获得本色浆；
S4、将S4中获得的本色浆送入挤浆机，挤浆，获得本色半干成品浆和余水。
2.根据权利要求1所述的无烧碱常温造纸制浆工艺，其特征在于，所述非木材植物原料包括竹子、玉米秆、高粱秆、麦草、稻草、棉杆、芦苇、烟秆、芝麻秆、茄子树、辣椒树至少一种。
3.根据权利要求1所述的无烧碱常温造纸制浆工艺，其特征在于，S2中，所述制浆原料由竹子制成，制浆原料与水的质量比为1：（3.6-6）；或者，所述制浆原料由棉杆制成，制浆原料与水的质量比为1：6；或者，所述制浆原料由玉米杆制成，制浆原料与水的质量比为1：10。
4.根据权利要求1所述的无烧碱常温造纸制浆工艺，其特征在于，S2中，所述分子筛为5A纳米分子筛。
5.根据权利要求1所述的无烧碱常温造纸制浆工艺，其特征在于，S2中，所述螯合剂为TMA-52。
6.根据权利要求1所述的无烧碱常温造纸制浆工艺，其特征在于，S4之后，还包括对余水进行处理的步骤，即依次进行脱色、过滤处理，获得固形物和水。
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