本發明屬于造紙技術領域，具體是一種用植物秸稈制備造紙粗漿料的方法以及利用該方法制備成品紙漿的方法，尤其適用于一年生草類植物原料和農作物秸稈類植物原料的造紙制漿。
背景技術：
農作物廢棄秸稈作為一種廣泛存在的植物生物質資源，具有極大的生物利用價值。我國作為農業大國，每年產生大量農作物廢棄秸稈，但對秸稈的利用效率非常低，大部分秸稈被直接焚燒，造成嚴重的環境污染和資源浪費。農作物廢棄秸稈主要成分為木質纖維素，其組分包括木質素、纖維素和半纖維素，植物原料中還含有果膠等。
一年生非木本纖維的草類、農作物秸稈類相對于木本植物而言，細小纖維多、硅含量高、灰份大、多戊糖含量高、雜細胞等非纖維組分多而復雜、自身顏色深，其中的木質素結構復雜、含量高，木質素及其衍生物的含量可達到30-60％，在造紙制漿業中被認為是沒有利用價值的組分，在制漿工藝處理中對木質素及其衍生物必須做去除處理。
現有的造紙制漿技術普遍存在得率低、能耗高、污染嚴重等技術問題。其堿法造紙制漿工藝包括有切料、除塵、蒸煮、洗滌、篩選和漂白、濃縮等幾大工序。堿法制漿的核心是蒸煮和漂白，其中的蒸煮工序最為關鍵。洗滌質量的好壞也會影響制漿得率。現有技術仍普遍采用高堿、高溫、高壓蒸煮方法將木質素盡可能的溶出，蒸煮漿的擠出液為黑液，難以回收。蒸煮技術極大的影響著篩選、漂白和濃縮等工序的進行和質量。高堿、高溫和高壓條件蒸煮，其常規的強堿用量為植物原料重量的8-18％，蒸煮溫度為155-185℃，壓力達到0.6-0.8MPa，蒸煮廢液中溶出的木質素以堿木素形式存在，硅含量高，導致蒸煮廢液粘度大、顏色黑暗，增加了漂白、蒸發濃縮和堿回收的工藝難度。現有堿法制漿工藝的蒸煮前期工序、蒸煮與漂白之間的工序與核心的蒸煮、漂白工序幾乎沒有什么關聯性，它們只是為核心工序做一些簡單的物理切斷和清潔處理，技術壓力全部集中于蒸煮這一段工序上，因而難以顧及多方位技術要求。上述制漿工藝方法中的堿回收技術對于木本造紙制漿黑液而言是較為成熟的，但對于草本原料造紙制漿工藝黑液則存在很大技術障礙，其原因在于草漿廢液中硅成份含量高、粘度大、過濾性差，采用石灰堿回收方法時，高含量硅會明顯降低活性石灰的可用性，再者流動性差、難以輸送，還會導致輸送管結垢問題。
技術實現要素：
本發明的目的在于解決上述技術難題，提供一種用植物秸稈制備造紙粗漿料的方法，具有得率高、能耗低、無污染的優點，適于木本植物、更適于非木本植物原料。
本發明的技術方案之一是：
一種用植物秸稈制備造紙粗漿料的方法，按如下步驟實施：
(1)切碎：將植物秸稈原料切斷為10-20mm的小段、除去泥砂和雜物；
(2)篩分：將步驟(1)所得物料篩分出10-20mm的合格物料，并除去粉塵；
(3)洗選浸潤：將步驟(2)所得物料通過水洗清除灰塵和異物，吸水潤漲后脫水；
(4)機械揉搓：將步驟(3)所得物料機械揉搓使物料中的纖維束初步離解，初步帚化；
(5)轟爆處理：將步驟(4)所得物料置入密閉壓力容器內，通入高壓蒸汽加溫加壓，保持1.0-2.5MPa氣壓4-15分鐘，在60-75ms內釋放物料和蒸氣泄壓至大氣壓，物料爆出；
(6)分絲揉搓：將步驟(5)所得物料將物料送入擠裂機，被擠碾、撕裂、搓揉為絨絲狀，得到成品粗漿料。
上述技術方案的還包括的優化或/和改進有：
優選方案之一，所述步驟(2)中將大于20mm的不合格物料返回步驟(1)繼續切碎，將小于10mm的不合格物料廢棄；
優選方案之二，所述步驟(2)中洗滌溫度為50-75℃；
本發明的技術方案之二是：
一種采用本發明造紙粗漿料制備方法的制備成品紙漿的方法，包括如下步驟：
(1)切碎：將植物秸稈原料切斷為10-20mm的小段、除去泥砂和雜物；
(2)篩分：將步驟(1)所得物料篩分出10-20mm的合格物料，并除去粉塵；
(3)洗選浸潤：將步驟(2)所得物料通過水洗清除灰塵和異物，吸水潤漲后脫水；
(4)機械揉搓：將步驟(3)所得物料機械揉搓使物料中的纖維束初步離解，初步帚化；
(5)轟爆處理：將步驟(4)所得物料置入密閉壓力容器內，通入高壓蒸汽加溫加壓，保持1.0-2.5MPa氣壓4-15分鐘，在60-75ms內釋放物料和蒸氣泄壓至大氣壓，物料爆出；
(6)分絲揉搓：將步驟(5)所得物料將物料送入擠裂機，被擠碾、撕裂、搓揉為絨絲狀，得到成品粗漿料；
(7)洗滌：用清水置換洗滌，除渣；
(8)濃縮脫水：由脫水濃縮設備壓榨脫水；
(9)預浸：加入助漂劑浸泡；
(10)浸漂：將物料送入高濃浸漂罐內，加入熟化藥劑熟化，加入蒸漂藥劑蒸漂，加入氧漂藥劑漂白；
(11)洗槳：洗去漂白藥劑；
(12)磨漿：一次進行高濃磨磨漿和中濃磨磨漿；
(13)篩選凈化：通過篩選進一步除渣。
上述技術方案的還包括的優化或/和改進有：
優選方案之一，所述步驟(10)浸漂中加入熟化藥劑，在80-100℃溫度和0.1-0.3MPa的壓力條件下熟化15-30分鐘；加入蒸漂藥劑，再由藥液管通入氧氣，在80-100℃溫度和0.3-0.5MPa的壓力條件下蒸漂反應30-60分鐘；陸續加入氧漂藥劑，保持0.3-0.5MPa氧氣壓力、在70-90℃溫度條件下漂白反應30-60分鐘；
優選方案之二，所述步驟(13)篩選凈化中除渣所得良漿經壓濾脫水，得到成品紙漿；所得渣漿送入磨漿系統重新打漿；
加入的藥劑屬于造紙行業的公知常識，操作時應根據原料、產品質量要求等因素確定種類和用量。
所得成品紙漿可直接送入造紙機系統調漿、上網、抄紙。
粗漿料制備是造紙工藝的前段工藝，其質量的好壞關系到后段工藝的用水量、藥劑用量等，提供好的粗漿料可以大大降低用水量和藥劑用量，從而降低造紙的總成本。藥劑用量的減少還能減少有害物質的排放，有助于改變造紙行業環境污染嚴重的局面。
其中步驟(1)-(6)是本發明的一種用植物秸稈制備造紙粗漿料的方法，步驟(1)將植物秸稈原料切碎并除去泥砂和雜物和步驟(2)篩分出10-20mm的合格物料并除去粉塵，其目的和作用在于使植物秸稈原料達到一定的均勻度和清潔度，為步驟(4)機械揉搓使物料中的纖維束分離帚化和步驟(5)轟爆處理創造條件。
本發明提供的一種用植物秸稈制備造紙粗漿料的方法，其創新之處在于將轟爆處理技術成功的運用于用植物秸稈原料制備造紙粗漿料的關鍵工序中，突破了傳統堿法造紙制漿工藝中將木質素視為必須脫除的廢棄物的技術偏見。
步驟(5)的轟爆處理工藝能將物料中部的蒸汽內能高效轉化為機械能，實現絕熱膨脹做功。由于其做功時間短，能量密度高，作用位置集中，使滲透到纖維素與木質素等分子間的水蒸氣分子產生強大的爆炸勢能，從而在分子水平上加快了物料的分離、降解速度。尤其是能將原料內部不利于制漿的非纖維成分，如木質素、果膠、單寧、雜細胞、灰份、樹脂甚至空氣等分離、酶解、去除，最大限度的消除非纖維組分對制漿工藝的不利影響，物料在轟爆處理過程中，高溫高壓的飽和蒸汽迅速、深入地浸漬到纖維組織內部、直至細胞壁內，使得在粗漿料制備階段將造紙工藝化學反應的傳質過程、物料的比表面積、滲透率、均勻度等都做到最佳化，為后續的制漿工藝優化提供了有力的技術條件，使得后續工藝能在低堿、低溫、低藥劑消耗的條件下進行，從而大大減少了碳氫化合物的降解損失，改善了粗漿料的可漂性。
步驟(5)的轟爆處理工藝能將木質素從纖維素間充分溶出，確保纖維素本身質量，從而最大限度的利用物料中的各類有機物，尤其是占有機物總量30-60％的木質素，草本物料制漿后，不再產生影響制漿廢水回收的負面作用，而且硅的溶出度也大大低于傳統堿法制漿工藝，從而能夠實現高效漂白、高得率、無黑液、低能耗。
植物纖維間的木質素主要由甲氧基-OCH3、羥基-OH和羰基-CO等基本物質構成，本造紙制漿工藝方法是一種低堿性、70-100℃的溫和條件下對游離基深度氧化反應，將木質素的各基團改性成為單體分子，并活化成羥基自由基HOO-和親水活性氧自由基O2-等，破壞木質素內的發色基團，氧化色素中的發色系統，達到消色漂白的目的，與此同時，在pH為9-10.5的低堿性條件下，還引發氧漂劑如H2O2生成游離基-OH進行深度氧化反應，破壞果膠質、蠟質及含氮物質分子結構中的雙鍵，使其減少纖維素間作用力而脫除，加速了有苯丙烷類結構單元以碳/碳或醚鍵結合，使含有甲氧基的單體大分子化合物木質素以及半纖維素從纖維壁中充分溶出，單體大分子木質素大多含有雙鍵或共價鍵，在低堿性和表面活性劑等藥劑作用下，發生自由基聚合或自由基型共聚反應，生成新的木質素聚酯，同時溶出的木質素主要以木素磺酸鹽、即磺化木素形式存在于溶液中，磺化木素與傳統的強堿高溫制漿工藝溶出的堿木素相比，其水溶性好，表面活性強，在被軟化的介質環境條件下，更增加了與其它離子絡合、聚合和改性的機率，成為磺化木素聚合體，并截留在漿料中，達到提高漿料得率的目的。木質素聚合物或磺化木質素聚合體，在抄漿造紙中作為“粘合劑”或者“填充料”被有效利用。本技術方案中的各藥劑中不含氯、硫等成份，為環境友好型氧漂藥劑，蒸漂后漿料中析出廢液中不含有機氯化物，如二噁英等有毒有害致癌物質，且最大限度的保留了半纖維素和改性、聚合的木質素不被溶出，發色基團轉變為無色基團，因而產生的中段廢水污染指標低、易于處理、負荷小，其一部分可經簡單的過濾后用于原料切碎的物料洗滌和稀釋漿料用水，剩余中段廢水送入廢水處理再利用系統，處理成本低，處理后的水可以達標排放或者是全部回收用于制漿系統中。
實施本發明技術方案的有益效果是：
1、采用轟爆處理機實施汽爆處理能夠充分利用木質素，突破了傳統堿法造紙制漿工藝中將木質素視為必須脫除的廢棄物的技術偏見；
2、采用轟爆處理機實施汽爆處理能使物料中果膠類物質、灰分和氫氧化鈉提出物等充分降解，顯著提高其脫除效果，使后續工序的漂白效果好，各種藥劑用量和水用量小；
3、本發明解決了一直困擾人們的非木本植物制漿難度大、廢水量多、藥劑消耗量大、不易回收凈化處理技術問題，如一年生草類纖維原料造紙制漿的技術問題，生產的成品紙漿物理指標可達到并超過闊葉木化學漿的指標，裂斷長可達6.94km。從根本上解決了目前制漿造紙業高污染、高能耗、成本高、造紙原料緊缺等問題，利用自然界中豐富的植物秸稈原料，特別是一年生草類植物秸稈及多年生植物廢棄枝條，可促進農業資源的循環再利用和可持續發展。
下面結合實施例詳細說明本發明的技術方案。
附圖說明
無。
具體實施方式
為使本領域技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合實施例對本發明作進一步地詳細描述。
實施例1 采用棉秸稈或羅布麻原料制備造紙紙漿的方法：
(1)切碎：將棉秸稈原料或羅布麻原料經過皮芯分離后得到的皮料和芯料切斷為10-20mm的小段、除去泥砂和雜物；
(2)篩分：將步驟(1)所得物料篩分出10-20mm的合格物料，并除去粉塵；合格物料送入下道工序，不合格物料送入廢料倉；
(3)洗選浸潤：將步驟(2)所得物料通過水洗清除灰塵和異物，洗滌溫度為50-75℃，吸水潤漲后脫水；
(4)機械揉搓：將步驟(3)所得物料機械揉搓使物料中的纖維束初步離解，初步帚化；
(5)轟爆處理：將步驟(4)所得物料置入密閉壓力容器內，通入高壓蒸汽加溫加壓，保持1.6-2.5MPa氣壓5-15分鐘，在60-75ms內釋放物料和蒸氣泄壓至大氣壓，物料爆出；
(6)分絲揉搓：將步驟(5)所得物料將物料送入擠裂機，被擠碾、撕裂、搓揉為絨絲狀，得到成品粗漿料；
(7)洗滌：用清水置換洗滌，除渣；
(8)濃縮脫水：由脫水濃縮設備壓榨脫水；
(9)預浸：加入助漂劑浸泡；
(10)浸漂：將物料送入高濃浸漂罐內，加入熟化藥劑，在80-100℃溫度和0.1-0.3MPa的壓力條件下熟化15-30分鐘；加入蒸漂藥劑，再由藥液管通入氧氣，在80-100℃溫度和0.3-0.5MPa的壓力條件下蒸漂反應30-60分鐘；陸續加入氧漂藥劑，保持0.3-0.5MPa氧氣壓力、在70-90℃溫度條件下漂白反應30-60分鐘；
加入的藥劑屬于造紙行業的常規技術，操作時應根據原料、設備、產品質量要求等因素確定種類和用量；
(11)洗槳：洗去加入的各種助劑；
(12)磨漿：依次進行高濃磨磨漿和中濃磨磨漿，打漿，磨漿后消潛處理；
(13)篩選凈化：通過篩選進一步除渣，所得良漿經壓濾脫水，得到成品紙漿；所得渣漿送入磨漿系統重新打漿。
所得成品紙漿可直接送入造紙機系統調漿、上網、抄紙。
實施例2 采用稻草或麥草原料制備造紙紙漿的方法：
(1)切碎：將稻草原料或麥草原料切斷為10-20mm的小段、除去泥砂和雜物；
(2)篩分：將步驟(1)所得物料篩分出10-20mm的合格物料，并除去粉塵；合格物料送入下道工序，不合格物料送入廢料倉；
(3)洗選浸潤：將步驟(2)所得物料通過水洗清除灰塵和異物，洗滌溫度為50-75℃，吸水潤漲后脫水；
(4)機械揉搓：將步驟(3)所得物料機械揉搓使物料中的纖維束初步離解，初步帚化；
(5)轟爆處理：將步驟(4)所得物料置入密閉壓力容器內，通入高壓蒸汽加溫加壓，保持1.0-1.8MPa氣壓4-12分鐘，在60-75ms內釋放物料和蒸氣泄壓至大氣壓，物料爆出；
(6)分絲揉搓：將步驟(5)所得物料將物料送入擠裂機，被擠碾、撕裂、搓揉為絨絲狀，得到成品粗漿料；
(7)洗滌：用清水置換洗滌，除渣；
(8)濃縮脫水：由脫水濃縮設備壓榨脫水；
(9)預浸：加入助漂劑浸泡；
(10)浸漂：將物料送入高濃浸漂罐內，加入熟化藥劑，在80-100℃溫度和0.1-0.3MPa的壓力條件下熟化15-30分鐘；加入蒸漂藥劑，再由藥液管通入氧氣，在80-100℃溫度和0.3-0.5MPa的壓力條件下蒸漂反應30-60分鐘；陸續加入氧漂藥劑，保持0.3-0.5MPa氧氣壓力、在70-90℃溫度條件下漂白反應30-60分鐘；
加入的藥劑屬于造紙行業的常規技術，操作時應根據原料、設備、產品質量要求等因素確定種類和用量；
(11)洗槳：洗去加入的各種助劑；
(12)磨漿：一次進行高濃磨磨漿和中濃磨磨漿，打漿磨漿后消潛處理；
(13)篩選凈化：通過篩選進一步除渣，所得良漿經壓濾脫水，得到成品紙漿；所得渣漿送入磨漿系統重新打漿。
所得成品紙漿可直接送入造紙機系統調漿、上網、抄紙。
實施例3 采用蘆葦原料制備造紙紙漿的方法：
(1)切碎：將蘆葦原料切斷為10-20mm的小段、除去泥砂和雜物；
(2)篩分：將步驟(1)所得物料篩分出10-20mm的合格物料，并除去粉塵；合格物料送入下道工序，不合格物料送入廢料倉；
(3)洗選浸潤：將步驟(2)所得物料通過水洗清除灰塵和異物，洗滌溫度為50-75℃，吸水潤漲后脫水；
(4)機械揉搓：將步驟(3)所得物料機械揉搓使物料中的纖維束初步離解，初步帚化；
(5)轟爆處理：將步驟(4)所得物料置入密閉壓力容器內，通入高壓蒸汽加溫加壓，保持1.5-2.0MPa氣壓5-15分鐘，在60-75ms內釋放物料和蒸氣泄壓至大氣壓，物料爆出；
(6)分絲揉搓：將步驟(5)所得物料將物料送入擠裂機，被擠碾、撕裂、搓揉為絨絲狀，得到成品粗漿料；
(7)洗滌：用清水置換洗滌，除渣；
(8)濃縮脫水：由脫水濃縮設備壓榨脫水；
(9)預浸：加入助漂劑浸泡；
(10)浸漂：將物料送入高濃浸漂罐內，加入熟化藥劑，在80-100℃溫度和0.1-0.3MPa的壓力條件下熟化15-30分鐘；加入蒸漂藥劑，再由藥液管通入氧氣，在80-100℃溫度和0.3-0.5MPa的壓力條件下蒸漂反應30-60分鐘；陸續加入氧漂藥劑，保持0.3-0.5MPa氧氣壓力、在70-90℃溫度條件下漂白反應30-60分鐘；
加入的藥劑屬于造紙行業的常規技術，操作時應根據原料、設備、產品質量要求等因素確定種類和用量；
(11)洗槳：洗去加入的各種助劑；
(12)磨漿：一次進行高濃磨磨漿和中濃磨磨漿，打漿磨漿后消潛處理；
(13)篩選凈化：通過篩選進一步除渣，所得良漿經壓濾脫水，得到成品紙漿；所得渣漿送入磨漿系統重新打漿。
所得成品紙漿可直接送入造紙機系統調漿、上網、抄紙。
實施例4 采用沙柳原料制備造紙紙漿的方法：
(1)切碎：將沙柳原料切斷為10-20mm的小段、除去泥砂和雜物；
(2)篩分：將步驟(1)所得物料篩分出10-20mm的合格物料，并除去粉塵；合格物料送入下道工序，不合格物料送入廢料倉；
(3)洗選浸潤：將步驟(2)所得物料通過水洗清除灰塵和異物，洗滌溫度為50-75℃，吸水潤漲后脫水；
(4)機械揉搓：將步驟(3)所得物料機械揉搓使物料中的纖維束初步離解，初步帚化；
(5)轟爆處理：將步驟(4)所得物料置入密閉壓力容器內，通入高壓蒸汽加溫加壓，保持1.8-2.5MPa氣壓8-15分鐘，在60-75ms內釋放物料和蒸氣泄壓至大氣壓，物料爆出；
(6)分絲揉搓：將步驟(5)所得物料將物料送入擠裂機，被擠碾、撕裂、搓揉為絨絲狀，得到成品粗漿料；
(7)洗滌：用清水置換洗滌，除渣；
(8)濃縮脫水：由脫水濃縮設備壓榨脫水；
(9)預浸：加入助漂劑浸泡；
(10)浸漂：將物料送入高濃浸漂罐內，加入熟化藥劑，在80-100℃溫度和0.1-0.3MPa的壓力條件下熟化15-30分鐘；加入蒸漂藥劑，再由藥液管通入氧氣，在80-100℃溫度和0.3-0.5MPa的壓力條件下蒸漂反應30-60分鐘；陸續加入氧漂藥劑，保持0.3-0.5MPa氧氣壓力、在70-90℃溫度條件下漂白反應30-60分鐘；
加入的藥劑屬于造紙行業的公知常識，操作時應根據原料、產品質量要求等因素確定種類和用量；
(11)洗槳：洗去加入的各種助劑；
(12)磨漿：一次進行高濃磨磨漿和中濃磨磨漿，打漿磨漿后消潛處理；
(13)篩選凈化：通過篩選進一步除渣，所得良漿經壓濾脫水，得到成品紙漿；所得渣漿送入磨漿系統重新打漿。
所得成品紙漿可直接送入造紙機系統調漿、上網、抄紙。
可以理解的是，以上實施例僅僅是為了說明本發明的原理而采用的示例性實施方式，然而本發明并不局限于此，可根據本發明的技術方案與實際情況來確定具體的實施方式。對于本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本發明的精神和實質的情況下，可以做出各種變型和改進，增加的這些變型和改進也視為本發明的保護范圍。