一种植物纤维的生物机械或化学机械式制浆造纸的工艺制造技术

本发明专利技术提供一种植物纤维的生物机械或化学机械式制浆造纸的工艺，通过对含有植物纤维的原料进行破碎、除杂、水洗、汽蒸软化、浸渍搓丝、生物或化学反应处理、高浓磨浆等处理后，实现了植物纤维的制浆造纸应用。对于制浆过程中的固体废弃物和废液，经过妥善处理后，可以在混合后进行压块造粒并用于燃烧发电，实现了植物纤维的制浆造纸利用，减少环境破坏。

A bio mechanical or chemical mechanical pulping and papermaking process of plant fiber

【技术实现步骤摘要】
一种植物纤维的生物机械或化学机械式制浆造纸的工艺
本专利技术涉及一种利用植物纤维进行制浆造纸的方法，尤其是涉及一种植物纤维的生物机械或化学机械式制浆造纸的工艺。
技术介绍
造纸纤维原料是纸的基本成分，纤维包括植物纤维、动物纤维、矿物纤维、合成纤维等。纤维原料的选择主要取决于纸张质量的要求及生产条件和地区资源情况。造纸工业所用纤维原料，绝大部分是植物纤维原料。植物纤维(plantfibre)是广泛分布在种子植物中的一种厚壁组织。它的细胞细长，两端尖锐，具有较厚的次生壁，壁上常有单纹孔，成熟时一般没有活的原生质体。植物纤维是纤维素与各种营养物质结合生成的丝状或者絮状物，对于植物具有支撑、连接、包裹、充填等作用，广泛存在于植物秆茎、根系、果实、果壳中。植物纤维与人类生活的关系极为密切，除了日常生活必需的纺织用品以外，绳索、包装、编织、纸张、塑料以及炸药等，也都需要植物纤维作原料。一般造纸植物纤维原料应具备以下条件：纤维素含量高，纤维素形态规整和制浆造纸性能好。纤维素含量上要求不能少于40％，纤维长度要长，要均一，长宽比要大(不能少于30％)，壁腔比小于1。一般纤维细长、有一定的强度和韧性，相互之间的合力较大，可以提高对造纸的适应性。经实验分析，纤维愈长，造纸时纤维与纤维间结合就愈牢，纸张强度就愈高；反之，纤维愈短，纸张强度就愈差。当前来说，树木是常见的造纸原料，但由于过度采伐会造成环境的极大破坏，人们开始寻找可再生的替代原料。比如秸秆是非常好的原材料，农田收割后会产生大量的秸秆，由于秸秆焚烧会产生大量的灰尘，污染环境，很多地方已经明令禁止进行秸秆焚烧，这就为造纸提供了非常充分的原材料，即价格低廉，又不会对生态环境造成破坏。同样，对于芦苇、杂草、树叶等，也是可以作为容易获取的原材料。因此对于造纸的植物纤维来说，一是木材纤维原料：直接从树木中获得的植物纤维。二是非木材纤维原料：又分草类纤维原料、韧皮纤维材料和籽毛纤维材料。
技术实现思路
本专利技术提供了一种植物纤维的生物机械或化学机械式制浆造纸的工艺，解决了造纸原材料的处理、加工直至实现高浓磨浆造纸的工艺问题，其技术方案如下所述：一种植物纤维的生物机械或化学机械式制浆造纸的工艺，包括以下步骤：S1：破碎处理：将原料破碎切割成2-6cm长的细料，细料的厚度不大于2cm，细料的宽度不大于4cm。破碎后进行筛分处理，除去细小杂质。S2：对破碎后的细料进行水洗，以洗掉灰尘和部分糖分；S3：细料清洗干净后，进行软化处理，进行汽蒸或热水浸渍处理，使水分或药液充分的浸润到细料里面；S4：对细料进行浸渍搓丝，帚化成粗纤维；S5：在反应器中进行生物或者化学处理，定向反应细料中非纤维性有机物，保留植物纤维；S6：进行磨浆，尤其进行高浓磨浆，把粗纤维离解成细纤维；S7：磨浆后进行洗浆处理，最后完成制浆过程。进一步的，步骤S1中，破碎能够一次性处理或者多次处理，在破碎过程中原料可以被径向撕裂开，以增大比表面积。步骤S1中，原料采用针叶树木材、阔叶树木材、禾本科植物和韧皮植物，其中，对于针叶树木材、阔叶树木材、禾本科植物，破碎的长度与纤维长度的比值为8～50。其中，对于针叶树木材，破碎的长度与纤维长度的比值为10～30；对于禾本科植物、阔叶树木材，破碎的长度与纤维长度的比值为20～50。进一步的，步骤S3中，采用汽蒸软化，蒸汽的温度不低于80度，汽蒸时间不少于10分钟，常压或带压操作。汽蒸软化采用汽蒸横管，汽蒸横管包括多级设置的输送管，输送管中有螺旋，在输送管上设置有汽孔，第一级输送管的末端通过第一连接管与第二级输送管的末端相连接，第二级输送管的首端通过第二连接管与第三级输送管的首端相连接，第三级输送管的末端通过第三连接管与第四级输送管的末端相连接，往后依次连接。进一步的，韧皮植物、针叶树木材的汽蒸软化条件为：温度不低于100度，汽蒸时间不少于15分钟，压力不小于1.2个大气压；禾本科植物、阔叶树木材的汽蒸软化条件为：温度不低于80度，汽蒸时间不少于10分钟，压力不限。步骤S5中，反应器利用生物进行反应时，是指利用生物酶进行处理，其采用生物反应横管，生物反应横管包括多级设置的输送管，输送管中有螺旋在输送管上设置有汽孔和生物制剂孔，第一级输送管的末端通过第一连接管与第二级输送管的末端相连接，第二级输送管的首端通过第二连接管与第三级输送管的首端相连接，第三级输送管的末端通过第三连接管与第四级输送管的末端相连接，往后依次连接。其中，生物反应横管的温度为40℃-95℃，反应时长为0.5～3个小时。进一步的，水洗的废黑液，软化处理的废黑液，以及反应器利用生物处理后续的废黑液，经过黑液蒸发提浓处理后，得到浓黑液；破碎后产生固废原料和除尘收集轻质杂质；将浓黑液、固废、轻质杂质进行压块或造粒处理后，进行燃烧发电处理。根据上述植物纤维的生物机械或化学机械式制浆造纸的工艺，包括的S1到S7步骤中能够省略或合并1---2个步骤。所述植物纤维的生物机械或化学机械式制浆造纸的工艺通过采用多种种类的植物，实现植物纤维制浆造纸的过程，原料应用范围广泛，处理方便，尤其是采用生物处理时减少了污染，以生物转化替换化学反应，不用蒸煮，不排放任何污水，不会污染环境，制浆产率高。附图说明图1是所述植物纤维的生物机械或化学机械式制浆造纸的工艺的流程示意图；图2是进行汽蒸软化处理的汽蒸横管结构示意图；图3是进行生物反应处理的反应横管结构示意图。具体实施方式如图1所示，拥有植物纤维的原料比如树木、秸秆、麦草、玉米秆、棉秆、芦苇等，在用于造纸时，需要但可以减少经过以下几个步骤：S1：首先需要进行破碎处理。最终破碎切割成2-6cm长的细料，细料的厚度不大于1cm。细料的宽度不大于4cm。在破碎过程中原料可以被径向撕裂开，以增大比表面积，有利于后续的反应器的操作。此外，对于难以一次性加工成细料的原料，可以先加工成规格较大的粗料，再对粗料进行细料的加工。如果可以直接利用破碎机器将原料加工成细料，也可以直接进行加工。原料破碎时，同时进行除尘处理，并将除尘后收集的轻质杂质进行集中；在破碎时优选采用闭合的负压除尘系统，通过该系统，破碎时产生的灰尘会被除尘系统收集，这样灰尘不会污染环境，同时收集的灰尘废料可以作为燃料用于燃烧发电，实现废物回收利用。破碎后经筛分处理，除去细小杂质。S2：经过破碎处理后，需要对破碎后的细料进行水洗，以洗掉灰尘和部分糖分。对前述细料进行水洗处理，除去原料中的泥沙、尘土，同时对于细料起到湿润的作用，便于后续的软化处理。此时产生的废黑液在本专利技术工艺中可以进行回收利用，经过蒸发浓缩后可以与前面产生的固废一起压块造粒制成生物质燃料输送到发电站进行燃烧发电。S3：细料清洗干净后，进行软化处理，软化的方式是对细料进行加热，也可以加入药剂或化学品，使水分、药剂或化学品充分的浸润到细料里面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种植物纤维的生物机械或化学机械式制浆造纸的工艺，包括以下步骤：/nS1：破碎处理：将原料破碎切割成2-6cm长的细料，细料的厚度不大于2cm，细料的宽度不大于4cm。破碎后进行筛分处理，除去细小杂质。/nS2：对破碎后的细料进行水洗，以洗掉灰尘和部分糖分；/nS3：细料清洗干净后，进行软化处理，进行汽蒸或热水浸渍处理，使水分或药液充分的浸润到细料里面；/nS4：对细料进行浸渍搓丝，帚化成粗纤维；/nS5：在反应器中进行生物或者化学处理，定向反应细料中非纤维性有机物，保留植物纤维；/nS6：进行磨浆，尤其进行高浓磨浆，把粗纤维离解成细纤维；/nS7：磨浆后进行洗浆处理，最后完成制浆过程。/n

【技术特征摘要】
1.一种植物纤维的生物机械或化学机械式制浆造纸的工艺，包括以下步骤：
S1：破碎处理：将原料破碎切割成2-6cm长的细料，细料的厚度不大于2cm，细料的宽度不大于4cm。破碎后进行筛分处理，除去细小杂质。
S2：对破碎后的细料进行水洗，以洗掉灰尘和部分糖分；
S3：细料清洗干净后，进行软化处理，进行汽蒸或热水浸渍处理，使水分或药液充分的浸润到细料里面；
S4：对细料进行浸渍搓丝，帚化成粗纤维；
S5：在反应器中进行生物或者化学处理，定向反应细料中非纤维性有机物，保留植物纤维；
S6：进行磨浆，尤其进行高浓磨浆，把粗纤维离解成细纤维；
S7：磨浆后进行洗浆处理，最后完成制浆过程。


2.根据权利要求1所述的植物纤维的生物机械或化学机械式制浆造纸的工艺，其特征在于：步骤S1中，破碎能够一次性处理或者多次处理，在破碎过程中原料可以被径向撕裂开，以增大比表面积。


3.根据权利要求1所述的植物纤维的生物机械或化学机械式制浆造纸的工艺，其特征在于：步骤S1中，原料采用针叶树木材、阔叶树木材、禾本科植物和韧皮植物，其中，对于针叶树木材、阔叶树木材、禾本科植物，破碎的长度与纤维长度的比值为8～50。


4.根据权利要求3所述的植物纤维的生物机械或化学机械式制浆造纸的工艺，其特征在于：对于针叶树木材，破碎的长度与纤维长度的比值为10～30；对于禾本科植物、阔叶树木材，破碎的长度与纤维长度的比值为20～50。


5.根据权利要求1所述的植物纤维的生物机械或化学机械式制浆造纸的工艺，其特征在于：步骤S3中，采用汽蒸软化，蒸汽的温度不低于80度，汽蒸时间不少于10分钟，常压或带压操作。


6.根据权利要求5所述的植物纤维的生物机械或化学机械式制浆造纸的工艺，其特征在于：汽蒸软化采用汽蒸横管，汽蒸横管包括多...

【专利技术属性】
技术研发人员：王东兴，夏友亮，邵学军，王海东，刘军华，李强，马宝庆，王同亮，
申请(专利权)人：山东世纪阳光纸业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37