專利名稱：無污染造紙法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及草纖維造紙方法。尤其為一種用麥秸作原料、在制漿時不加入石灰、燒堿、亞銨等化學(xué)藥品、不產(chǎn)生污染水的、無排污治污、任務(wù)的新型無污染造紙法。
隨著人們環(huán)保意識的不斷增強(qiáng)，限制造紙行業(yè)污染，要求改造治理造紙廠環(huán)境污染的呼聲日趨強(qiáng)烈。因此，對限制治理無望的小造紙廠，實行關(guān)閉，符合民意。對于年產(chǎn)五千噸紙以上的中型紙廠，若在十一月初不能徹底治污者，仍然關(guān)閉。目前國內(nèi)外單一污水治理者，成效不大，且耗資大，不徹底，受益永久性差。要想是造紙工業(yè)沒有污水排放，必須從造紙工藝開始，徹底不用化學(xué)藥品，不洗漿，沒有漿水排放，更改舊的傳統(tǒng)工藝，立新無污染造紙法的系統(tǒng)工藝；確實形成無化學(xué)藥品，無漿水排放，無環(huán)境污染造紙法。
無污染造紙法是造紙工業(yè)發(fā)展的必然；是時代的產(chǎn)物。必用無污染造紙法生產(chǎn)，紙廠才能生存，發(fā)展。因為舊法造紙的污水排放，確實影響到人類及生物的生存，生態(tài)環(huán)境的平衡。這種污染危害來源旋造紙工藝中石灰、燒堿、亞銨等化學(xué)藥品的使用及由于制漿不當(dāng)機(jī)械落后破壞制紙纖維，產(chǎn)生20-40％短或趨短纖維，形成懸浮物隨漿水排放。即為舊工藝造紙過程中的洗漿。在漿水中存在有化學(xué)藥品。常規(guī)污水治理就從洗漿開始，所以，未能徹底根除污染，且往往帶來不可克服的化學(xué)藥品新的污染。因此，利用化學(xué)藥品來處理化學(xué)藥品污染問題相當(dāng)復(fù)雜。正因為這樣，目前造紙污水的處理成效不大。
對原來造紙廠的治污概念必須清楚國標(biāo)規(guī)定的四項主要標(biāo)準(zhǔn)。這種標(biāo)準(zhǔn)的制訂，是以造紙污水處理后允許排放的標(biāo)準(zhǔn)。而當(dāng)時沒有即無污染造紙法還未聞世，只好以此作為治污標(biāo)準(zhǔn)。雖然這種標(biāo)準(zhǔn)不甚全面，亦太低。不準(zhǔn)沒有污水排放或不準(zhǔn)有處理水排放，才是高標(biāo)準(zhǔn)。而無污染造紙法作到?jīng)]有任何水排放。當(dāng)然為目前較為先進(jìn)的造紙法。這種造紙法除節(jié)約大量的常規(guī)用水外，省去每噸造紙用水190m3的洗漿排污用水。消除了污水排放的主要污水源。因沒有污水排放，因此，省去污水治理。
無污染造紙法對污染治理概念極為清楚，以徹底從頭根治整套工藝入手，完全徹底不用化學(xué)藥品，同時，在造紙工藝的原材料的長線振蕩篩選，適宜切割，薄層加壓，水洗除塵，四道前處理中，對原材料--麥秸進(jìn)行較為認(rèn)真的異物清除。在蒸煮的高溫高壓，保溫降壓膨化、纖維結(jié)構(gòu)分離三個環(huán)節(jié)中仍然以植物軀體--麥秸自身的延續(xù)生化現(xiàn)象。使纖維結(jié)構(gòu)得到分離。纖維分離的因素是熱水能使細(xì)胞與細(xì)胞之間的粘合物--木素、半纖維素、果膠、淀粉、低醣、單寧、色素等分離溶解。當(dāng)然這種條件要求甚嚴(yán)，是必須在溫度、壓力、水分、時間適宜范圍之內(nèi)。尤其在靈敏點時，分離，溶解效果快而徹底，亦為制漿奠定了良好基礎(chǔ)。由上知，分離溶解時熱水決不是一般的無條件熱水，而系指溫度、壓力、水份、時間等要素范圍之內(nèi)的條件“熱水”。這種條件“熱水”仍是麥秸延續(xù)生化現(xiàn)象的表現(xiàn)實質(zhì)。但是仍然沒有使用化學(xué)藥品而得到，的確是比用化學(xué)藥品得到的更為理想。
無污染造紙法前處理，蒸煮沒有用化學(xué)藥品，制漿過程就無須再用藥品。因此就整個概念講，完全脫離化學(xué)制漿法造紙工藝，成為真正的無污染造紙法。
現(xiàn)行的造紙廠污水治理是產(chǎn)生即形成污水之后才去處理，故是被動法。隨污治污，污染污，治污產(chǎn)污污更污。所以，多年來均未突破治污難關(guān)，形成治污無望而關(guān)閉造紙廠。無污染造紙法，首先是從污染源分析，徹底不用化學(xué)藥品，從植物生理、生物化學(xué)、造紙材料的實質(zhì)--纖維取得最佳方法入手，徹底更改了舊法造紙的工藝，所以目的和著眼點得到了統(tǒng)一。從工藝開始改造符合造紙行業(yè)的實際。自然從漿水排放，治污的不徹底亦為應(yīng)得結(jié)果。
無污染造紙法順應(yīng)了自然規(guī)律，為中小造紙的存在開創(chuàng)了新路，但要完成改造中小型紙廠的任務(wù)，尚待多方努力。這是因為舊工藝造紙法，首先存在化學(xué)藥品的污染?；瘜W(xué)藥品價每噸70--400元。能耗高，噸紙用電425度，熱能用煤800kg，因用了藥品及蒸煮方法不當(dāng)，纖維破壞嚴(yán)重，短與超短纖維大量形成，一般在20％-40％，所以，噸成品紙尚需麥秸1.5-1.7噸左右。因此，呈現(xiàn)得率低。多數(shù)造紙廠不進(jìn)行前處理。所以，沙土泥物等造紙異物并沒有洗除，除影響紙品質(zhì)量外，對紙機(jī)毛布的損壞甚大。雖然舊法成紙采用澄沙盤，長線曲道送漿等措施，但因短纖維與雜物-懸浮物-泥沙混結(jié)一起，很難清除干凈，影響紙品質(zhì)量。另外，舊造紙工藝的制漿機(jī)大而笨，纖維破壞嚴(yán)重，必須棄之換新。對蒸煮設(shè)備(蒸球、蒸鍋)應(yīng)進(jìn)行改造-改進(jìn)設(shè)計。
總之，更改舊法造紙工藝，相應(yīng)制造出適應(yīng)新法工藝的整套設(shè)備及配套技術(shù)。
無污染造紙法的造紙成因是天然存在的自然利用條件是植物自身解體。即理論基因。這種自然現(xiàn)象隨時可見。各種麻類表皮纖維的解體分離，樹皮組織纖維的脫離機(jī)體后纖維素的分離，任何含纖維成份的機(jī)體在自然界中纖維組織的分離，均可表明纖維在自然狀態(tài)下解體，分離的實例告訴我們只要解體分離條件存在，時間適宜，不加化學(xué)藥品，均可得到纖維，這即為無化學(xué)藥品，無漿水排放，無污染造紙法的天然理論。
上述證實，沒有化學(xué)藥品的作用，利用其植物自身的生化因素，外界附加的物理因素，仍然可以得到造紙材料-纖維。所以植物自身生化現(xiàn)象存在的實質(zhì)；果膠、非纖維組織等破壞溶解條件；纖維解體分離的因素則為無污染造紙法的理論基礎(chǔ)。
這種生化理論的存在和應(yīng)用，對造紙工業(yè)的改革和發(fā)展提供了理論依據(jù)。把這理論用在中試及對河南省××造紙廠的技術(shù)、工藝設(shè)備改造后，經(jīng)實踐，證實理論可靠，每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)均很穩(wěn)定，成紙質(zhì)量提高一級，成本每噸紙下降300-320元。
木素的存在與消失從造紙成因及初測結(jié)果了解在植物-麥秸中間層的木素很易溶出，在細(xì)胞壁內(nèi)的則難去除。易溶出的多是和半纖維素結(jié)合在一起，而和纖維素結(jié)合在一起的則難除去。不管是除去或未除去多少，但對紙的質(zhì)量及得率均有好的作用和影響。所以，新法造出的紙光、亮、平、紋細(xì)、質(zhì)強(qiáng)、似特種材料制成的紙。
無污染造紙法，是綜合造紙技術(shù)的應(yīng)用，半纖維的利屏，有利于提高制漿得率和紙張強(qiáng)度。非纖維素物質(zhì)，能夠溶于熱水。麥草原料中的導(dǎo)管、薄壁細(xì)胞、表面細(xì)胞、石細(xì)胞統(tǒng)稱作雜細(xì)胞，可用于造紙，提高紙的質(zhì)量已成為現(xiàn)實。所以，不用洗漿的作法在理論與實際中得到了驗證和統(tǒng)一。
在植物體中，纖維和纖維的分布情況及作用及其化學(xué)性質(zhì)都有一定的差別，利用這些差別，即可將纖維從植物體中分離出來。無污染造紙法即是不加化學(xué)藥品的辦法得到纖維，并使其它成份充分巧妙的得到應(yīng)用，亦即舊法工藝中洗掉的成份也要巧妙應(yīng)用，提高了原材料的利用率，但又不影響紙品質(zhì)量。其反提高紙品的質(zhì)量。
無污染造紙法是指在整個造紙工藝過程中，不使用任何化學(xué)藥品，不洗漿、沒有漿水即污水排放；沒有任何污染的整套造紙新工藝。其整個工藝(參見生產(chǎn)工藝流程圖)一、前處理1、無污染造紙法的原料是麥秸。
2、原材料前處理的程序(1)、將麥秸用寬800mm長600mm的傳送帶送到篩目為10×30的滾筒之中，使土塊砂子等異物得到初步清理。這即為長線振蕩篩選。
(2)、經(jīng)篩選后的麥秸進(jìn)入卷筒加壓式切割機(jī)中，完成切割與薄層加壓兩道工序。切割長度50mm左右。麥秸經(jīng)薄層加壓后變成短秸破碎狀，(3)、經(jīng)過薄層加壓的短麥秸自動傳送到帶有水收集循環(huán)使用的雜物清除的水洗溶器中，完成水洗除塵工序。
二、蒸煮1、蒸煮的基礎(chǔ)條件是麥秸必須經(jīng)過前處理程序。
2、蒸煮的六要素(1)、蒸煮原材料、容器、溫度、壓力、水份、時間則為六要素。所謂六要素，即麥秸造紙蒸煮的條件為蒸球或蒸鍋的溫度是118--140℃，壓力是3--6大氣壓，麥秸與水的比例是1∶1.3--1.8，時間是120--180分鐘。在六要素規(guī)定的范圍之內(nèi)，都能造成紙。
(2)、程序?qū)⒔?jīng)前處理的麥秸送入蒸煮容器蒸球、蒸鍋。依規(guī)定注入水份。檢查安全后隨即通氣。當(dāng)溫度、壓力達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)時開始計時。并隨時調(diào)節(jié)溫度、壓力，到規(guī)定時間前10分鐘，停止供蒸氣。停氣后再經(jīng)過2小時膨化而后出料。
無污染造紙法，把蒸煮條件的配合達(dá)到了適點。所以，經(jīng)蒸煮的麥秸后熱期只有2-4小時即可。而舊的造紙工藝在冬季需10-15天，在春、秋季需8-12天。由于后熱期時間的拉長，導(dǎo)致存放場地的擴(kuò)大及帶來操作方面的不便。而新的工藝出料后即可制漿，為工藝之間的連續(xù)操作提供了方便和條件。
三、制漿1、制漿原則是盡可能的保持纖維在分離狀態(tài)下進(jìn)行；盡可能的得到長纖維而不是纖維破壞。
2、無污染造紙法必須用壓打揉綜合型專用制漿機(jī)。這種制漿機(jī)以打為主，壓打揉相結(jié)合進(jìn)行。一機(jī)就具備這些功能。
3、制漿時間為5-20分鐘。
四、造紙把制好的漿送入漿池，經(jīng)過澄沙盤送到紙機(jī)。且依紙品的克數(shù)即定量調(diào)整紙漿濃度和供量。制成不同規(guī)定型號的紙。
五、設(shè)備(1)、無污染造紙法必須配套前處理，蒸煮制漿三大部分專用設(shè)備。
(2)、依現(xiàn)在造紙工業(yè)的現(xiàn)狀a、增加前處理部分。
b、改進(jìn)蒸球、蒸鍋，以適應(yīng)無污染造紙法使用。
c、更換原來的舊工藝制漿機(jī)，配用新工藝綜合式制漿機(jī)。
六、紙品無污染造紙法，可生產(chǎn)原瓦楞紙、黃板紙、箱板紙、包裝紙、高強(qiáng)度紙等一切草纖維紙制品。
無污染造紙法的積極效果1、無污染造紙法從根本上改變了造紙工藝，已用的“紙機(jī)”只作適當(dāng)改進(jìn)而沒有大改動，另外其它設(shè)備需按新工藝要求增添一部分專用設(shè)備。舊的設(shè)備大而笨重、功效低。新設(shè)備小巧、靈活、功效高。
2、在蒸煮時沒有加入石灰、燒堿、亞銨或其它化學(xué)藥品，所以在造紙時不存在化學(xué)污染，造紙廠沒有治污任務(wù)。并且造紙用的水能收集，在造紙時實現(xiàn)了造紙廠“水收集循環(huán)使用”目標(biāo)。
3、不洗漿、沒有漿水排放。(1992年7月1日國家規(guī)定建廠的允許污水排放量為190m3/噸紙)這種無污染造紙法，制漿時不使用石灰、燒堿、亞銨等化學(xué)藥品，不需要洗漿，故沒有污水排放。呈然生產(chǎn)噸紙就能節(jié)約水190m3，化學(xué)藥品費250-400元。用電、蒸氣分別節(jié)約1/4-1/3。若年產(chǎn)五仟噸的紙廠，一年能節(jié)約水950000m3。
4、一次投入，多年收益，更改蒸煮、壓力、溫度、時間、水份等條件，即可得到不同的紙品。無污染造紙法新的工藝(內(nèi)部)已用于生產(chǎn)，驗證可行，所生產(chǎn)的原瓦楞紙、黃板紙、箱板紙、包裝紙、高強(qiáng)度紙等草纖維制品，經(jīng)省級質(zhì)量監(jiān)督檢驗站檢驗符合GB13023--91標(biāo)準(zhǔn)要求。
權(quán)利要求
1.一種無污染造紙法，是以麥秸為原料，其特征在于在造紙制漿時不加入石灰、燒堿、亞銨等化學(xué)物品，故不存在洗漿時產(chǎn)生污水、污染環(huán)境之問題，而是依椐草纖維的生化理論，按前處理、蒸煮、制漿、造紙的新工藝進(jìn)行造紙并且在造紙過程中所用的水能收集能循環(huán)使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無污染造紙法，這種新的生產(chǎn)工藝的特征(1)、前處理a、長纖維振蕩篩選用一定長寬的傳送帶將麥秸送到能清除掉土塊、沙子、小石子等異物的含有一定篩目的滾筒之中，b、適宜切割、薄層加壓將篩選后麥秸送入卷筒加壓式切割機(jī)中，c、水洗除塵經(jīng)過“b”而成破碎狀的短麥秸自動傳送到帶有水收集循環(huán)使用的、雜物清除的水洗容器中，(2)、蒸煮在專用設(shè)備中進(jìn)行--高溫高壓、保溫降壓膨化、纖紙結(jié)構(gòu)分離工序麥草造紙蒸煮的條件為蒸球或蒸鍋的溫度是118--140℃，壓力是3--6個大氣壓，麥草與水的比例是1∶1.3--1.8，時間是120--180分鐘，(3)、制漿在以打為主、以壓、打、揉相結(jié)合的專機(jī)中進(jìn)行，制漿時間為5--20分鐘，(4)、造紙把制好的紙漿送入漿池，經(jīng)過澄沙盤送到經(jīng)過技術(shù)改造后的新型造紙機(jī)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及麥秸作原料的無污染造紙方法。旨在解決制漿時加入石灰、燒堿、亞銨等化學(xué)物品而導(dǎo)致洗漿時產(chǎn)生污水、污染環(huán)境問題。本發(fā)明利用草纖維的生化理論對麥秸進(jìn)行前處理——長線振蕩篩選、適宜切割、薄層加壓、水洗除塵；接著蒸煮——高溫高壓、保溫降壓膨化、纖維結(jié)構(gòu)分離，其分離需在溫度、壓力、水分時間相適宜的范圍內(nèi)進(jìn)行；而后分機(jī)制漿、集中送漿至紙機(jī)。按該法生產(chǎn)還需對紙機(jī)改造、添部分專機(jī)。新的工藝已用于生產(chǎn)、驗證可行，所生產(chǎn)的草纖維諸型號紙符合國家標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號D21C3/00GK1153240SQ9610975
公開日1997年7月2日 申請日期1996年9月13日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月13日
發(fā)明者王知和, 楊慧君, 王陽, 郭美和, 王淇, 孫明州, 呂金榜, 袁光錄, 申章, 袁紅梅, 呂艷, 王澤利, 劉惠群, 馬向陽, 高培澤 申請人:王知和