專利名稱：用玉米稈皮制取化學(xué)漿的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是造紙領(lǐng)域中的制漿技術(shù)，特別是利用玉米秸作原料的制漿技術(shù)。
背景技術(shù)：
在上個世紀(jì)50年代，我國就采用玉米秸稈制漿，但當(dāng)時的制漿方法都采用玉米全稈制漿，由于葉和髓的比例很大，成漿雜細胞含量高，只適于生產(chǎn)低檔的紙板用漿。申請?zhí)?0812212的中國專利(美國北卡羅來納州立大學(xué))仍然采用全稈制漿。這種全稈制漿技術(shù)存在兩大弊病一是化學(xué)藥品的消耗量高，這是因為玉米全稈中只有35％的稈皮集中了造紙用纖維的大部分，剩下的有40％的葉和葉鞘、15％的稈髓，都主要由雜細胞組成，但在蒸煮中同樣消耗化學(xué)藥品，使藥品的有效利用率大大下降(兩倍多)。二是漿中含有大量雜細胞，不除去會嚴(yán)重影響漿的質(zhì)量，要除去則使生產(chǎn)工藝復(fù)雜化，尤其排放物質(zhì)增多，污染治理困難。另外其制漿廢液中硅含量高，不利于堿回收。
當(dāng)前，在玉米(或高粱)秸稈綜合利用方面，比較好的途徑是將秸稈分離成葉、稈皮和稈髓，然后分別加以利用，比如將葉子作飼料或還田，用稈皮制漿，用稈髓制取包裝緩沖材料等。
最近已有幾份用玉米稈皮制漿的專利。申請?zhí)枮?00410050681的中國專利(沈陽天然纖維研究所)，其關(guān)鍵技術(shù)是用鉀鹽基蒸煮，以利于蒸煮廢液用于生產(chǎn)鉀肥，解決廢液污染問題；CN 99113340.4(黑龍江省魚京淑)和CN 00819684.2(韓國CP&P株式會社)都對制漿技術(shù)有了改進，但其發(fā)明有很大不足，比如要用“完全陰干的玉米稈為原料”，這給玉米稈的收購和儲存帶來了極大的困難，尤其是制漿的蒸煮劑配方不合理，比如在蘇打法制漿中只利用NaOH溶液而不采用助劑，在堿性和中性亞硫酸鹽蒸煮液中沒有注意亞硫酸化度的影響，因此蒸煮時間長(1.5～4小時)，效率低；沈陽神農(nóng)綠色垃圾處理有限公司的專利(申請?zhí)?00310124000.4)采用苛性鈉加蒽醌法蒸煮，氧強化過氧化氫漂白來制取漂白玉米稈皮漿，但仍克服不了蒸煮時間長的缺點，在蒸煮溫度高達155℃以上的條件下，蒸煮時間尚需1.5～3小時。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一條以玉米稈皮為原料，合理地利用蒸煮助劑和藥品的配比，提高蒸煮劑的反應(yīng)活性和選擇性，有效地縮短蒸煮時間，制取高質(zhì)量紙漿的工藝方法。
本發(fā)明的玉米稈皮制漿的工藝流程如附圖所示。技術(shù)方案是(1)將自然風(fēng)干的玉米秸稈用機械分離裝置分離成葉、稈皮和稈髓，將稈皮切成25～30mm的料片，用于制漿。
制漿是將料片加入蒸煮鍋內(nèi)，同時加入亞硫酸鹽、堿(燒堿或純堿)的溶液和蒽醌進行蒸煮。其中可以采用堿性亞硫酸鹽-蒽醌(AS-AQ)法(即Na2SO3和NaOH、蒽醌法)蒸煮或中性亞硫酸鹽-蒽醌(NS-AQ)法(即Na2SO3和Na2CO3、蒽醌法)蒸煮制漿?？傆盟幜繛?～20％(Na2O計)，亞硫酸化度[Na2SO3/(Na2SO3+堿)，Na2O計]0.2～1.0，蒽醌用量0.03～0.10％，液比4～6∶1。蒸煮溫度120～180℃，最高溫度的保溫時間0～85min。蒸煮畢放鍋，物料進入噴放倉，按序進入篩選、洗漿工序而制得造紙漿料，即玉米稈皮AS-AQ漿、玉米稈皮NS-AQ漿。廢液則進入蒸發(fā)器蒸發(fā)濃縮。將蒸煮廢液濃縮至20～70％的濃度，在其他行業(yè)用作膠粘劑、分散劑、水泥減水劑等。例如在制造玉米稈髓包裝緩沖材料時用作膠粘劑，效果很好。
經(jīng)研究上述工藝中如下工藝條件更為優(yōu)越AS-AQ法蒸煮制漿，用堿藥量為12～14％，蒽醌用量為0.05～0.10％，亞硫酸化度[Na2SO3/(Na2SO3+NaOH)]為0.40～0.60，蒸煮溫度為140～150℃，保溫時間為75～85min。NS-AQ法蒸煮制漿，更適宜的用堿藥量為12～14％，更適宜的蒽醌用量為0.05～0.10％，更適宜的亞硫酸化度[Na2SO3/(Na2SO3+Na2CO3)]為0.55～0.65，更適宜的蒸煮溫度為165～175℃，更適宜的保溫時間為75～85min。
與現(xiàn)有同類技術(shù)相比，本發(fā)明突出的優(yōu)點是1玉米稈皮為原料，通過合理的使用蒸煮助劑及藥品的合理配比，使蒸煮時間縮短，得率增高，制得的漿在未經(jīng)打漿的未漂漿物理強度就超過了GB13506-92規(guī)定的1級Bk漿的標(biāo)準(zhǔn)(45°SR，抗張指數(shù)＞40Nm/g，耐破指數(shù)＞2.0kPam2/g，撕裂指數(shù)＞3.5mNm2/g)，生產(chǎn)的紙漿質(zhì)量高過闊葉木漿。證明其工藝路線是先進的和產(chǎn)品質(zhì)量是優(yōu)越的。2對于解決我國造紙原料短缺和節(jié)省森林資源，有著顯著的經(jīng)濟和社會效益我國年產(chǎn)玉米秸稈約2.2億噸，如果利用率能達到50％，可有1.1億噸用于造紙。一般稈皮含量為全稈的35％，紙漿得率為50％，可產(chǎn)紙漿1925萬噸/年，相當(dāng)于1.2億立方米楊木的產(chǎn)漿量。3對蒸煮廢液綜合利用，消除了制漿廢液的污染。
以下以實例對本發(fā)明進一步說明。


附圖為用玉米稈皮制漿流程圖，蒸煮廢液濃縮至20～70％的濃度，用作膠粘劑、分散劑、水泥減水劑等綜合利用。
具體實施例方式
例一AS-AQ法制漿。將大連地區(qū)產(chǎn)的風(fēng)干玉米秸稈，去除葉和葉鞘，并除髓，得到的稈皮切成30～40mm的料片，裝入蒸煮鍋內(nèi)，同時加入Na2SO3和NaOH，總用藥量13％(以Na2O計)，亞硫酸化度0.55，蒽醌用量0.1％，液比4∶1。蒸煮鍋封裝好后，空運轉(zhuǎn)10min，然后升溫至110℃小放汽至零壓(表壓)，繼續(xù)升溫至最高溫度145℃，在最高溫度下保溫時間80min。然后放鍋，利用該條件蒸煮，可制得得率為52.85％，卡伯值10.8，漂率2.4％，粘度1264ml/g，未漂漿白度39.6％ISO的玉米稈皮AS-AQ漿。由上述數(shù)據(jù)可見，本發(fā)明的方法用藥量較低，蒸煮溫度也較低，但蒸煮的速度比上述玉米稈皮制漿的現(xiàn)有技術(shù)都快得多。
例二AS-AQ法制漿。將大連地區(qū)產(chǎn)的風(fēng)干玉米秸稈，去除葉和葉鞘，并除髓，得到的稈皮切成30～40mm的料片，裝入蒸煮鍋內(nèi)，同時加入Na2SO3和NaOH，總用藥量14％(以Na2O計)，亞硫酸化度0.40，蒽醌用量0.1％，液比5∶1。蒸煮鍋封裝好后，空運轉(zhuǎn)10min，然后升溫至110℃小放汽至零壓(表壓)，繼續(xù)升溫至最高溫度150℃，在最高溫度下保溫時間60min。然后放鍋，利用該條件蒸煮，可制得得率為48.5％，卡伯值5.5，的玉米稈皮AS-AQ漿。
例三NS-AQ法制漿。將大連地區(qū)產(chǎn)的風(fēng)干玉米秸稈，去除葉和葉鞘，并除髓，得到的稈皮切成30～40mm的料片，裝入蒸煮鍋內(nèi)，同時加入Na2SO3和Na2CO3，總用藥量13％(以Na2O計)，亞硫酸化度0.60，蒽醌用量0.1％，液比4∶1。蒸煮鍋封裝好后，空運轉(zhuǎn)10min，然后升溫至110℃小放汽至零壓(表壓)，繼續(xù)升溫至最高溫度170℃，在最高溫度下保溫時間85min。然后放鍋，利用該條件蒸煮，可制得得率為53.12％，卡伯值9.1，漂率1.8％，粘度1268ml/g，未漂漿白度42.7％ISO的玉米稈皮NS-AQ漿。
權(quán)利要求
1.用玉米稈皮制取化學(xué)漿的方法，使用玉米稈皮、亞硫酸鹽、堿和蒽醌進行蒸煮，其特征在于工藝步驟為(1)將自然風(fēng)干的玉米秸稈用機械分離裝置分離成葉、稈皮和稈髓，將稈皮切成25～30mm的料片；(2)將料片加入蒸煮鍋內(nèi)，同時加入亞硫酸鹽、堿溶液和蒽醌進行蒸煮，蒸煮溫度120～180℃，保溫時間0～85min；總用藥量為7～20％，亞硫酸化度0.2～1.0，蒽醌用量0.03～0.10％，液比4～6∶1；蒸煮畢放鍋，物料進入噴放倉，按序進入篩選、洗漿工序，廢液則進入蒸發(fā)器蒸發(fā)濃縮；所述堿為燒堿或純堿；所述總用藥量為以Na2O計；所述亞硫酸化度為Na2SO3/(Na2SO3+堿)的用量比(Na2O)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用玉米稈皮制取化學(xué)漿的方法，其特征在于所述蒸煮是蒸煮鍋封裝好后，升溫至110℃小放汽至零表壓，繼續(xù)升溫至最高溫度進行保溫。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述用玉米稈皮制取化學(xué)漿的方法，其特征在于所述蒸煮為AS-AQ法制漿，用Na2SO3和NaOH量為12～14％，蒽醌用量為0.05～0.10％，亞硫酸化度為0.40～0.60，蒸煮溫度為140～150℃，保溫時間為75～85min；所述亞硫酸化度為Na2SO3/(Na2SO3+NaOH)的用量比。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述用玉米稈皮制取化學(xué)漿的方法，其特征在于所述蒸煮為NS-AQ法制漿，用Na2SO3和Na2CO3量為12～14％，蒽醌用量為0.05～0.10％，亞硫酸化度為0.55～0.65，蒸煮溫度為165～175℃，保溫時間為75～85min；所述亞硫酸化度為Na2SO3/(Na2SO3+Na2CO3)的用量比。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述用玉米稈皮制取化學(xué)漿的方法，其特征在于所述廢液進入蒸發(fā)器蒸發(fā)濃縮至20～70％的濃度，用于其他行業(yè)用作膠粘劑、分散劑、水泥減水劑。
全文摘要
用玉米稈皮制取化學(xué)漿的方法，取自然風(fēng)干的玉米秸稈分離而得稈皮切成25～30mm的料片；將料片加入蒸煮鍋內(nèi)，同時加入亞硫酸鹽、堿溶液(燒堿或純堿)和蒽醌進行蒸煮，蒸煮溫度120～180℃，保溫時間0～85min；總用藥量為7～20％(Na
文檔編號D21C3/20GK1811056SQ200610045699
公開日2006年8月2日 申請日期2006年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月18日
發(fā)明者張運展, 呂艷娜 申請人:大連輕工業(yè)學(xué)院