一種利用研磨預(yù)處理提高氧化鎂在P-RC APMP 生產(chǎn)中使用效果的方法

侯慶喜，劉 葦，張峻華，張紅杰

專利權(quán)人：天津科技大學(xué)

申請(qǐng)?zhí)枺?01210258890.7

授權(quán)公告號(hào)：CN 102817267 B

授權(quán)公告日：2014-12-17

權(quán)利要求書

1.一種利用研磨預(yù)處理提高氧化鎂在P-RC APMP 生產(chǎn)中使用效果的方法，其特征在于步驟是：

（1）將經(jīng)過研磨預(yù)處理后的氧化鎂懸浮液加入到P-RC APMP 生產(chǎn)工藝的一段磨漿后的木絲狀漿料中，然后與漿料一同進(jìn)入高濃停留段對(duì)漿料進(jìn)行漂白；

（2）漂白反應(yīng)結(jié)束后，取出部分漿樣，擠壓并收集擠出的殘液用于測定漂白廢液pH 值、電導(dǎo)率、陽離子需求量和化學(xué)耗氧量；

（3）將經(jīng)過高濃停留處理后的漿料在磨漿機(jī)中進(jìn)行二段磨漿，將經(jīng)過二段磨漿處理后的漿料進(jìn)行消潛處理，漿濃0.5%～8%，溫度60～95 ℃，消潛20～40 min；

（4）用縫篩篩選消潛后的漿料，收集篩選后的漿料儲(chǔ)存?zhèn)溆茫?/p>

（5）取出部分篩選后的漿料抄造手抄片，測定紙漿的物理性能指標(biāo)，抄片前，先將漿料在10%濃度下用PFI 磨打漿至（45±2）°SR，用標(biāo)準(zhǔn)疏解機(jī)疏解15 000 轉(zhuǎn)；

（6）依據(jù)美國制漿造紙協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行手抄片的抄造和相應(yīng)的物理性能檢測。

所述步驟（1）中氧化鎂懸浮液的預(yù)處理方法為：將工業(yè)級(jí)氧化鎂固體粉末加入到研磨機(jī)容器中，用自來水配制成濃度為5%～30%的懸浮液，然后在研磨機(jī)中研磨，研磨藍(lán)轉(zhuǎn)速為1 000 r/m；研磨一定時(shí)間后，取下裝有氧化鎂的容器，將研磨后的氧化鎂懸浮液轉(zhuǎn)移至氧化鎂藥液槽中備用。

所述步驟（1）中高濃停留段對(duì)漿料的漂白條件為：漿料濃度15%～35%，總用堿量2.0%～3.5%，其中研磨預(yù)處理后的MgO 取代NaOH 的摩爾比比例為25%～50%，Na2SiO30.5%～2.0%，DTPA 0.1%～0.5%，H2O22.5%～6.0%，MgSO40.05%～0.2%，漂白溫度80～87 ℃，漂白時(shí)間60～95 min。

所述步驟（3）中二段磨漿條件為：磨盤間縫隙0.08～0.20 mm，磨漿濃度2%～10%。

所使用的化學(xué)藥品用量均以絕干漿料纖維的質(zhì)量百分比計(jì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于制漿造紙領(lǐng)域，涉及化學(xué)機(jī)械漿，尤其是一種利用研磨預(yù)處理提高氧化鎂在P-RC APMP 生產(chǎn)中使用效果的方法。

背景技術(shù)

高得率漿是指制漿得率在75%以上的漿種，一般得率在75%～95%。高得率漿既包括傳統(tǒng)的磨石磨木漿（SGW）、壓力磨木漿（PGW）、木片磨木漿（RMP），又包括近年來發(fā)展起來的各種化學(xué)機(jī)械漿（CMP）、熱磨機(jī)械漿（TMP）、漂白化學(xué)熱磨機(jī)械漿（BCTMP）、堿性過氧化氫機(jī)械漿（APMP）以及采用溫和預(yù)處理加盤磨化學(xué)處理的堿性過氧化氫機(jī)械漿（P-RC APMP）。其中，SGW 和RMP 制漿工藝由于設(shè)備生產(chǎn)能力較低和紙漿性能較差等方面的原因，目前已基本淘汰；TMP 工藝通常以針葉木（如云杉、松木等）為原料，所生產(chǎn)的紙漿僅用于較有限的紙種如超級(jí)壓光紙、新聞紙等；BCTMP、APMP 和P-RC APMP 制漿工藝通常以楊木、樺木、桉木、楓木等闊葉材為原料，所生產(chǎn)紙漿的白度、松厚度和機(jī)械強(qiáng)度均較高，其優(yōu)良的紙漿性能受到越來越廣泛的歡迎，近年常用于替代或部分替代漂白闊葉木化學(xué)漿生產(chǎn)高檔紙或紙板。與化學(xué)漿相比，高得率漿能更有效地利用纖維原料，而且具有得率高、化學(xué)藥劑用量少、基建投資省、原料適應(yīng)范圍廣、紙漿應(yīng)用范圍廣、廢液污染少、噸漿耗水量少、生產(chǎn)過程清潔、紙品衛(wèi)生無毒等優(yōu)點(diǎn)，自20 世紀(jì)80 年代以來增長速度很快，是21 世紀(jì)主要發(fā)展的漿種之一。目前，通常所說的高得率漿主要指化學(xué)機(jī)械漿，即BCTMP、APMP和P-RC APMP。

高得率漿的制漿工藝通常采用氫氧化鈉為堿源，但NaOH 的強(qiáng)堿性會(huì)引起半纖維素部分降解，紙漿得率降低，廢水污染負(fù)荷增加。NaOH 的使用使得紙漿體系初始?jí)A性較高，由此形成的大量陰離子垃圾會(huì)對(duì)紙機(jī)運(yùn)行和抄紙質(zhì)量帶來不良影響；以NaOH 作為高得率漿過氧化氫漂白的堿源還會(huì)導(dǎo)致草酸鹽的形成，草酸鹽與系統(tǒng)中鈣離子很容易發(fā)生富集而形成草酸鈣垢物，從而影響高得率漿的生產(chǎn)操作和紙漿質(zhì)量。因此，近幾年國內(nèi)外制漿造紙界的科研人員積極開展了以MgO 或Mg（OH）2等弱堿為堿源的高得率制漿漂白技術(shù)的研究工作。

我國是世界上鎂礦資源最豐富的國家，氧化鎂亦有著悠久的生產(chǎn)歷史，其價(jià)格遠(yuǎn)低于氫氧化鈉。因此，研發(fā)以鎂堿替代或部分替代鈉堿作為漂白堿源的高得率制漿工藝，消除或減小傳統(tǒng)的以鈉堿為堿源的高得率制漿工藝中存在的問題，有著非常重要的意義。

通過檢索，尚未發(fā)現(xiàn)與本發(fā)明申請(qǐng)相同的公開專利文獻(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是在于提供一種利用研磨預(yù)處理提高氧化鎂在P-RC APMP 生產(chǎn)中使用效果的方法，該方法通過氧化鎂研磨預(yù)處理手段提高鎂堿作為高得率漿漂白堿源在堿性過氧化氫漂白工藝中的應(yīng)用效果。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種利用研磨預(yù)處理提高氧化鎂在P-RC APMP 生產(chǎn)中使用效果的方法，步驟是：

（1）將經(jīng)過研磨預(yù)處理后的氧化鎂懸浮液加入到P-RC APMP 生產(chǎn)工藝的一段磨漿后的木絲狀漿料中，然后與漿料一同進(jìn)入高濃停留段對(duì)漿料進(jìn)行漂白；

（2）漂白反應(yīng)結(jié)束后，取出部分漿樣，擠壓并收集擠出的殘液用于測定漂白廢液pH 值、電導(dǎo)率、陽離子需求量和化學(xué)耗氧量；

（3）將經(jīng)過高濃停留處理后的漿料在磨漿機(jī)中進(jìn)行二段磨漿，將經(jīng)過二段磨漿處理后的漿料進(jìn)行消潛處理，漿濃0.5%～8%，溫度60～95℃，消潛20～40 min；

（4）用縫篩篩選消潛后的漿料，收集篩選后的漿料儲(chǔ)存?zhèn)溆茫?/p>

（5）取出部分篩選后的漿料抄造手抄片，測定紙漿的物理性能指標(biāo)，抄片前，先將漿料在10%濃度下用PFI 磨打漿至（45±2）°SR，用標(biāo)準(zhǔn)疏解機(jī)疏解15 000 轉(zhuǎn)；

（6）依據(jù)美國制漿造紙協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行手抄片的抄造和相應(yīng)的物理性能檢測。

而且，所述步驟（1）中氧化鎂懸浮液的預(yù)處理方法為：將工業(yè)級(jí)氧化鎂固體粉末加入到研磨機(jī)容器中，用自來水配制成濃度為5%～30%的懸浮液，然后在研磨機(jī)中研磨，研磨藍(lán)轉(zhuǎn)速為1 000 r/min；研磨一定時(shí)間后，取下裝有氧化鎂的容器，將研磨后的氧化鎂懸浮液轉(zhuǎn)移至氧化鎂藥液槽中備用。

而且，所述步驟（1）中高濃停留段對(duì)漿料的漂白條件為：漿料濃度15%～35%，總用堿量2.0%～3.5%，其中研磨預(yù)處理后的MgO 取代NaOH 的摩爾比比例為25%～50%，Na2SiO30.5%～2.0%，DTPA 0.1%～0.5%，H2O22.5%～6.0%，MgSO40.05%～0.2%，漂白溫度80～87 ℃，漂白時(shí)間60～95 min。

而且，所述步驟（3）中二段磨漿條件為：磨盤間縫隙0.08～0.20 mm，磨漿濃度2%～10%。

而且，所使用的化學(xué)藥品用量均以絕干漿料纖維的質(zhì)量百分比計(jì)量。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：

（1）本發(fā)明將氧化鎂經(jīng)過研磨預(yù)處理，其粒徑可由20 μm 左右減少到2.5 μm，活性氧化鎂含量提高30%以上。使用經(jīng)過研磨處理后的氧化鎂用于P-RC APMP 后，所得漿張的松厚度介于3.40～3.20 cm3/g；ISO 白度可由72.6%增加到75.0%；抗張指數(shù)可由8.74 N·m/g 增加到9.61 N·m/g；撕裂指數(shù)可由1.07 mN·m2/g 增加到1.49 mN·m2/g，而漂白廢液負(fù)荷沒有明顯變化（廢液電導(dǎo)率1.65～2.35 mS/cm），化學(xué)耗氧量CODCr維持在880～920 mg/L，陽離子需求量2.30 mmol/L 左右。

（2）本發(fā)明所生產(chǎn)的紙漿主要用于中高檔紙或紙板的生產(chǎn)，也可用于配抄超級(jí)壓光紙、新聞紙和書寫文化用紙，根據(jù)高得率紙漿的用途，可以適當(dāng)調(diào)整該制漿方法中化學(xué)藥品的用量和相應(yīng)制漿工藝參數(shù)，合理控制氧化鎂的預(yù)處理程度，能夠有效改善鎂堿部分取代鈉堿作為高得率漿堿性過氧化氫漂白堿源的效果，如改善紙漿白度和強(qiáng)度性能。

（3）相比傳統(tǒng)以鈉堿作為堿源的高得率制漿工藝，本發(fā)明的方法不僅能提高紙漿的松厚度、光散射系數(shù)等光學(xué)性能，同時(shí)也能在一定程度上改善紙漿的物理性能，可以更好地改善氧化鎂作為高得率漿堿性過氧化氫漂白堿源的應(yīng)用效果，提高高得率漿的生產(chǎn)質(zhì)量。

附圖說明

圖1 為本發(fā)明P-RC APMP 制漿工藝流程圖。圖2 為本發(fā)明的研磨機(jī)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1 P-RC APMP 制漿工藝流程圖

圖2 研磨機(jī)的立體結(jié)構(gòu)示意圖

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。下述實(shí)施例是說明性的，不是限定性的，不能以下述實(shí)施例來限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1

本實(shí)施例所使用的鎂堿是固體工業(yè)級(jí)氧化鎂粉末，其物化特性為：白色粉末，無臭、無味、無毒，微溶于水，其水的懸浮液呈弱堿性；難溶于有機(jī)溶劑；能溶于酸和銨鹽；商品的純度為87.07%，氧化鈣含量為1.59%，鐵離子含量為0.38%，錳離子含量為0.09%，銅離子含量為7 mg/L。

本實(shí)施例所用的工業(yè)級(jí)氧化鎂為固體粉末狀，研磨預(yù)處理的方式為：將工業(yè)級(jí)氧化鎂固體粉末加入到研磨機(jī)容器中，用水配制成濃度為5%～30%的懸浮液，然后在研磨機(jī)中研磨，研磨籃轉(zhuǎn)速為1 000 r/min。研磨5 min 后，取下裝有氧化鎂的容器，將研磨后的氧化鎂懸浮液轉(zhuǎn)移至氧化鎂藥液槽中備用。

一種利用研磨預(yù)處理提高氧化鎂在P-RC APMP 生產(chǎn)中使用效果的方法，具體為：

（1）將本發(fā)明中經(jīng)過研磨預(yù)處理后的氧化鎂懸浮液加入到P-RC APMP 生產(chǎn)工藝的一段磨漿后的木絲狀漿料中，然后與漿料一同進(jìn)入高濃停留段對(duì)漿料進(jìn)行漂白。高濃停留段漂白條件為，總用堿量（以NaOH計(jì)）2.0%～4.0%，Na2SiO30.5%～2.0%，DTPA 0.1%～0.3%，H2O23.0%～5.0%，MgSO40.05%～0.2%，漿料濃度25%～30%，溫度80～87 ℃，時(shí)間60～95 min。MgO 取代NaOH 比例（摩爾比）為30%～50%。

（2）待漂白反應(yīng)結(jié)束后，取出部分漿樣，擠壓并收集擠出后的殘液用于測定漂白廢液pH 值、電導(dǎo)率、陽離子需求量和化學(xué)耗氧量（CODCr）。

（3）經(jīng)過高濃停留處理后的漿料在盤磨機(jī)中進(jìn)行二段磨漿。二段磨漿條件為，磨漿縫隙0.1 mm，磨漿濃度10%。將二段磨漿后的漿料做消潛處理（漿濃3%～5%，溫度95 ℃，消潛40 min）。

（4）經(jīng)過0.15 mm 的縫篩篩選，最后收集通過0.15 mm 縫篩的漿料儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?/p>

（5）抄造手抄片前，先將漿料在10%濃度下用PFI磨打漿至（45±2）°SR，用標(biāo)準(zhǔn)疏解機(jī)疏解15 000 轉(zhuǎn)。

（6）依據(jù)美國制漿造紙協(xié)會(huì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)方法（Tappi Standard Method）進(jìn)行手抄片的抄造和相應(yīng)物理性能檢測。（a）本實(shí)施例中的氧化鎂經(jīng)過籃式研磨機(jī)在1 000 r/min 轉(zhuǎn)速下研磨5 min 后，所得氧化鎂的粒徑為8.2 μm，活性氧化鎂含量為56.77%；（b）本實(shí)施例利用研磨所得的氧化鎂制備的P-RC APMP漿張的物理性能為，松厚度3.27 cm3/g，ISO 白度73.3%，光散射系數(shù)40.45%，抗張指數(shù)8.87 N·m/g，撕裂指數(shù)1.37 mN·m2/g；漂白廢液性能為，漂白廢液電導(dǎo)率1.87 mS/cm，陽離子需求量2.32 mmol/L，化學(xué)需氧量CODCr880 mg/L。

實(shí)施例2

本實(shí)施例所使用的鎂堿是固體工業(yè)級(jí)氧化鎂粉末，其物化特性為：白色粉末，無臭、無味、無毒，微溶于水，其水的懸浮液呈弱堿性；難溶于有機(jī)溶劑；能溶于酸和銨鹽；商品的純度為87.07%，氧化鈣含量為1.59%，鐵離子含量為0.38%，錳離子含量為0.09%，銅離子含量為7 mg/L。

本實(shí)施例所用的工業(yè)級(jí)氧化鎂為固體粉末狀，研磨預(yù)處理的方式為：將工業(yè)級(jí)氧化鎂固體粉末加入到研磨機(jī)容器中，用水配制成濃度為5%～30%的懸浮液，然后在研磨機(jī)中研磨，研磨籃轉(zhuǎn)速為1 000 r/min。研磨10 min 后，取下裝有氧化鎂的容器，將研磨后的氧化鎂懸浮液轉(zhuǎn)移至氧化鎂藥液槽中備用。

一種利用研磨預(yù)處理提高氧化鎂在P-RC APMP 生產(chǎn)中使用效果的方法，具體為：

(1)將本發(fā)明中經(jīng)過研磨預(yù)處理后的氧化鎂懸浮液加入到P-RC APMP 生產(chǎn)工藝的一段磨漿后的木絲狀漿料中，然后與漿料一同進(jìn)入高濃停留段對(duì)漿料進(jìn)行漂白。高濃停留段漂白條件為，總用堿量（以NaOH 計(jì)）2.0%～4.0%，Na2SiO30.5%～2.0%，DTPA 0.1%～0.3%，H2O23.0%～5.0%，MgSO40.05%～0.2%，漿料濃度25%～30%，溫度80～87 ℃，時(shí)間60～95 min。MgO 取代NaOH 比例（摩爾比）為30%～50%。

（2）待漂白反應(yīng)結(jié)束后，取出部分漿樣，擠壓并收集擠出后的殘液用于測定漂白廢液pH 值、電導(dǎo)率、陽離子需求量和化學(xué)耗氧量（CODCr）。

（3）經(jīng)過高濃停留處理后的漿料在盤磨機(jī)中進(jìn)行二段磨漿。二段磨漿條件為，磨漿縫隙0.1 mm，磨漿濃度10%。將二段磨漿后的漿料做消潛處理（漿濃3%～5%，溫度95 ℃，消潛40 min）。

（4）經(jīng)過0.15 mm 的縫篩篩選，最后收集通過0.15 mm 縫篩的漿料儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?/p>

（5）抄造手抄片前，先將漿料在10%濃度下用PFI磨打漿至（45±2）°SR，用標(biāo)準(zhǔn)疏解機(jī)疏解15 000 轉(zhuǎn)。

（6）依據(jù)美國制漿造紙協(xié)會(huì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)方法（Tappi Standard Method）進(jìn)行手抄片的抄造和相應(yīng)物理性能檢測。（a）本實(shí)施例中的氧化鎂經(jīng)過籃式研磨機(jī)在1 000 r/min 轉(zhuǎn)速下研磨10 min 后，所得氧化鎂的粒徑為5.6 μm，活性氧化鎂含量為60.04%；(b)本實(shí)施例利用研磨所得的氧化鎂制備的P-RC APMP漿張的物理性能為，松厚度3.24 cm3/g，ISO 白度73.86%，光散射系數(shù)40.48%，抗張指數(shù)8.99 N·m/g，撕裂指數(shù)1.39 mN·m2/g；漂白廢液性能為，漂白廢液電導(dǎo)率2.20 mS/cm，陽離子需求量2.24 mmol/L，化學(xué)需氧量CODCr886 mg/L。

實(shí)施例3

本實(shí)施例所使用的鎂堿是固體工業(yè)級(jí)氧化鎂粉末，其物化特性為：白色粉末，無臭、無味、無毒，微溶于水，其水的懸浮液呈弱堿性；難溶于有機(jī)溶劑；能溶于酸和銨鹽；商品的純度為87.07%，氧化鈣含量為1.59%，鐵離子含量為0.38%，錳離子含量為0.09%，銅離子含量為7 mg/L。

本實(shí)施例所用的工業(yè)級(jí)氧化鎂為固體粉末狀，研磨預(yù)處理的方式為：將工業(yè)級(jí)氧化鎂固體粉末加入到研磨機(jī)容器中，用自來水配制成濃度為5%～30%的懸浮液，然后在研磨機(jī)中研磨，研磨藍(lán)轉(zhuǎn)速為1 000 r/min。研磨20 min 后，取下裝有氧化鎂的容器，將研磨后的氧化鎂懸浮液轉(zhuǎn)移至氧化鎂藥液槽中備用。

一種利用研磨預(yù)處理提高氧化鎂在P-RC APMP 生產(chǎn)中使用效果的方法，具體為：

（1）將本發(fā)明中經(jīng)過研磨預(yù)處理后的氧化鎂懸浮液加入到P-RC APMP 生產(chǎn)工藝的一段磨漿后的木絲狀漿料中，然后與漿料一同進(jìn)入高濃停留段對(duì)漿料進(jìn)行漂白。高濃停留段漂白條件為，總用堿量（以NaOH計(jì)）2.0%～4.0%，Na2SiO30.5%～2.0%，DTPA 0.1%～0.3%，H2O23.0%～5.0%，MgSO40.05%～0.2%，漿料濃度25%～30%，溫度80～87 ℃，時(shí)間60～95 min。MgO 取代NaOH 比例（摩爾比）為30%～50%。

（2）待漂白反應(yīng)結(jié)束后，取出部分漿樣，擠壓并收集擠出后的殘液用于測定漂白廢液pH 值、電導(dǎo)率、陽離子需求量和化學(xué)耗氧量（CODCr）。

（3）經(jīng)過高濃停留處理后的漿料在盤磨機(jī)中進(jìn)行二段磨漿。二段磨漿條件為，磨漿縫隙0.1 mm，磨漿濃度10%。將二段磨漿后的漿料做消潛處理（漿濃3%～5%，溫度95 ℃，消潛40 min）。

（4）經(jīng)過0.15 mm 的縫篩篩選，最后收集通過0.15 mm 縫篩的漿料儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?/p>

（5）抄造手抄片前，先將漿料在10%濃度下用PFI磨打漿至（45±2）°SR，用標(biāo)準(zhǔn)疏解機(jī)疏解15 000 轉(zhuǎn)。

（6）依據(jù)美國制漿造紙協(xié)會(huì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)方法（Tappi Standard Method）進(jìn)行手抄片的抄造和相應(yīng)物理性能檢測。（a）本實(shí)施例中的氧化鎂經(jīng)過籃式研磨機(jī)在1 000 r/min 轉(zhuǎn)速下研磨20 min 后，所得氧化鎂的粒徑為4.3 μm，活性氧化鎂含量為62.62%；(b)本實(shí)施例利用研磨所得的氧化鎂制備的P-RC APMP漿張的物理性能為，松厚度3.20 cm3/g，ISO 白度74.50%，光散射系數(shù)41.31%，抗張指數(shù)9.61 N·m/g，撕裂指數(shù)1.49 mN·m2/g；漂白廢液性能為，漂白廢液電導(dǎo)率2.35 mS/cm，陽離子需求量2.35 mmol/L，化學(xué)需氧量CODCr915 mg/L。