本發明屬于造紙技術領域,具體涉及一種抑制硫酸鹽法竹材制漿硅溶出的方法。
背景技術:
隨著國民經濟的快速發展,生活必需消費品-紙的需求日益增加。但由于國內漿料市場木材原料的長期不足,我國主要造紙原料需依靠進口。隨著近年來進口木漿價格的不斷提高,導致了紙漿料市場的供需矛盾問題。為緩解這一矛盾問題,我國首先提出用竹材替代木材原料,用于造紙。
竹子為禾草類植物,具有易繁殖、生長快、產量高、成本低、砍伐后可重復生長培育等諸多優勢。竹子作為纖維原料,其纖維長度僅小于針葉木,但竹子生產速度遠大于針葉木。在制漿性能方面,竹漿的性能介于針葉木和闊葉木之間,且優于麥草和蘆葦等草類纖維原料。有研究者對102種竹材纖維長度進行研究,發現竹材纖維屬于制造中高檔紙品的纖維類型。正是這些優勢使得竹材成為國內造紙介研究的熱點。隨著國際造紙水平的發展,竹漿的生產技術水平也隨之日趨成熟。其中竹漿生產過程中的工藝如洗滌、蒸煮、篩選、漂白等均在不斷創新和改進。
雖然竹材具有諸多的優勢,也一直是人們研究的熱點,但“硅干擾”問題使得竹材在造紙中的應用受到限制。竹子因品種和產地的不同,其灰分含量一般在1%-3%之間,而灰分中50%-70%為SiO2,大量分布于竹節和表皮之中。竹材中的二氧化硅,易結晶,在蒸煮過程中大部分硅以NaSiO3的形式存在于黑液之中,并進入堿回收系統,長期積累使得竹漿白泥在苛化后含有較高含量的CaSiO3,不利于白泥的煅燒,只能作為固體廢棄物排放。
技術實現要素:
為克服上述現有技術的不足,本發明的目的是提供一種抑制硫酸鹽法竹材制漿硅溶出的方法,減少硅的流失,增大竹材在造紙中的應用,從而緩解我國木材造紙原料短缺問題,保護環境,提高廢棄物的利用率。
為實現上述目的,本發明采用的技術方案是:一種抑制硫酸鹽法竹材制漿硅溶出的方法,其特征在于,按質量百分比,包括以下步驟:
1)稱取19.8%-19.9%絕干竹片,1.98%-1.99%的氫氧化鈉,0.2%-0.6%留硅劑;77.5%-78%的蒸餾水待用;
2)預浸漬:向蒸餾水中加入步驟1)的絕干竹片、氫氧化鈉、留硅劑,緩慢升溫至100℃,并在100℃時保溫60min,小放氣,取出絕干竹片和黑液;
3) 蒸煮:將預浸漬所得絕干竹片和占絕干竹片質量8.24%的氫氧化鈉、5.42%的硫化鈉加入蒸煮鍋中,30分鐘內,從100℃升溫至143℃,保溫90分鐘后,繼續升溫至160℃,再保溫60分鐘,放汽、卸料、取黑液、洗滌。
所述的留硅劑為氧化鈣、硫酸鎂、偏鋁酸鈉中的一種。
在預浸漬段和蒸煮階段加入留硅劑,隨留硅劑用量的增加,留硅效果提高。
隨著留硅劑用量的增加,在提高留硅效果的同時,蒸煮后漿料的性能也有所好轉。
在預浸漬段加入留硅劑,留硅效果最佳。
在預浸漬段加入留硅劑,再經蒸煮,最終纖維上的硅含量明顯提高。
本發明的有益效果是:
與現有技術相比,本發明能夠有效提高留硅率,減少黑液中的硅含量,使白泥得到有效回收,保護環境;同時提高漿料性能,改善纖維性能,提高竹材在造紙中的利用率,緩解我國木材造紙原料短缺問題。
附圖說明
圖1為留硅劑留硅效果掃描電鏡對比圖;其中圖1(a)為未加留硅劑的圖;圖1(b)為添加0.2%留硅劑的圖,圖1(c)為添加0.4%留硅劑,圖1(d)為添加0.6%留硅劑的圖。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明作進一步說明。
實施例1
一種抑制硫酸鹽法竹材制漿硅溶出的方法,包括以下步驟:
1)按質量百分比,稱取19.8%的絕干竹片,1.99%的氫氧化鈉,0.2%的氧化鈣;77.91%的蒸餾水待用;.
2)預浸漬:向蒸餾水中加入竹片、氫氧化鈉、偏鋁酸鈉,緩慢升溫至100℃,并在100℃時保溫60min,小放氣,取竹片和黑液;
3) 蒸煮:將預浸漬所得竹片和8.24%的氫氧化鈉(以絕干竹片質量計)、5.42%的硫化鈉加入蒸煮鍋中,30分鐘內,從100℃升溫至143℃,并保溫90分鐘。繼續升溫至160℃,并保溫60分鐘,放汽、卸料、取黑液、洗滌。
實施例2
1)按質量百分比,稱取19.87%的絕干竹片,1.98%的氫氧化鈉,0.4%的硫酸鎂;77.5%的蒸餾水待用;
2)預浸漬:向蒸餾水中加入步驟1)的絕干竹片、氫氧化鈉、硫酸鎂,緩慢升溫至100℃,并在100℃時保溫60min,小放氣,取竹片和黑液;
3) 蒸煮:將預浸漬所得竹片和8.24%的氫氧化鈉(以絕干竹片重量計)、5.42%的硫化鈉加入蒸煮鍋中,30分鐘內,從100℃升溫至143℃,并保溫90分鐘。繼續升溫至160℃,并保溫60分鐘,放汽、卸料、取黑液、洗滌。
實施列3
1)按質量百分比,稱取19.9%的絕干竹片,1.98%的氫氧化鈉,0.6%的偏鋁酸鈉;77.62%的蒸餾水待用;.
2)預浸漬:向蒸餾水中加入竹片、氫氧化鈉、偏鋁酸鈉,緩慢升溫至100℃,并在100℃保溫60min,小放氣,取竹片和黑液。
3) 蒸煮:將預浸漬所得竹片和以絕干竹片重量計8.24%的氫氧化鈉、5.42%的硫化鈉加入蒸煮鍋中,30分鐘內,從100℃升溫至143℃,并保溫90分鐘。繼續升溫至160℃,并保溫60分鐘,放汽、卸料、取黑液、洗滌。
下列為實驗分析圖:
參見圖1,留硅劑留硅效果對比圖,圖1(a)、(b)、(c)、(d)分別為添加0%、0.2%、0.4%、0.6%留硅劑的留硅效果。對比發現,未添加留硅劑的竹片經過預浸漬和蒸煮工藝后,僅有微量的硅保留下來,添加0.2%-0.6%的留硅劑后,硅保留量明顯提高,留硅效果較好。