[发明专利]一种草类原料制浆的留硅剂及蒸煮方法

说明书

技术领域

本发明涉及草类原料造纸领域，特别涉及一种草类原料制浆的低成本留硅剂，以及用该留硅剂进行蒸煮制浆的低成本蒸煮方法。

背景技术

由于我国木材原料严重不足，草类原料资源丰富，因此大力发展草类原料造纸，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

草类原料的硅含量高，碱法制浆过程中由于碱对硅的溶解作用，其硅被转移到黑液中导致黑液粘度高、浓缩时难蒸发、易结垢、燃烧时需要较高温度、苛化时白液澄清困难、白泥残碱高、碱回收率低、白泥无法回收利用等“硅干扰”问题。国内外目前针对草类原料蒸煮黑液的“硅干扰”问题进行了大量的研究。

现有技术中，对于如何减小或消除“硅干扰”问题，提供两大类解决方法，一类是除硅工艺，从黑液或从绿液中除去硅；另一类是留硅制浆工艺。

对于除硅工艺而言，从绿液除去以硅酸钠形式存在的硅后，苛化时白液易于澄清，有利于降低白泥的残碱，提高碱回收率，便于白泥回收利用；而从黑液中除去硅后，可提高碱回收过程中蒸发器的蒸发效率，改善碱炉的燃烧条件，同时也有利于苛化和白泥回收，因此从黑液中除去硅要优于从绿液中除去硅。

除硅工艺主要有三种：一是通过加酸、通入CO₂等使黑液或绿液的pH降低，硅酸从中析出；二是加入含钙、铝或镁的化合物、有机胺、凹凸棒土或活性碳等与黑液或绿液中的硅酸作用形成难溶物达到分离硅的目的；三是在黑液燃烧前或燃烧过程中加入少量含二价、三价阳离子(如Ca²⁺、Mg²⁺、Al³⁺)廉价的固体化合物(如白云石、铝土矿等)，在碱炉高温下生成不溶于绿液的硅酸盐(如MgSiO₃，Al₂O₃·2SiO₂)，再分离除去硅。无论从黑液或绿液中除去硅，除硅工艺都会产生大量硅渣，对环境造成污染。

对于留硅制浆工艺而言，其较好地解决了“三废”治理与提高经济效益和产品质量间的矛盾。留硅制浆工艺是在蒸煮过程中添加含钙、铝、镁的化合物等作为留硅剂，依靠这些化合物和硅在制浆条件下发生化学反应生成某种物质留着在纸浆纤维中，抑制非过程元素的转移，降低黑液中硅的含量，解决或减轻“硅干扰”。

这种方法同时还能提高纸浆纤维的灰分和纸浆得率，在抄纸过程中减小常规加填量但不会降低纸张的不透明度，这对草浆生产文化用纸是非常有利的。目前已公布的留硅制浆工艺主要是含铝的化合物，或者是含铝化合物为主要组成的含钙、铝、镁化合物等的混合物为留硅剂，因此成本较高，且铝的存在对后续抄纸工艺的影响还不得而知。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种草类原料制浆的留硅剂，该留硅剂既可以避免除硅工艺中的环境污染，也可以解决现有留硅制浆工艺成本较高的问题，在保证草浆质量的同时，降低了制造成本。

本发明的草类原料制浆的留硅剂为钙基留硅剂，所述留硅剂的活性成分至少包括含钙物质，所述含钙物质的质量分数为M，所述留硅剂的活性成分还包括质量分数为0～0.8M的含铝物质，以及质量分数为0～0.5M的含镁物质，其中各质量分数以氧化物计算。

进一步地，所述含钙物质是石灰石或白云石锻烧后的产物，用水洗前述产物，并加入所述含铝物质和/或含镁物质形成乳液留硅剂。

进一步地，所述含铝物质是铝土矿焙烧后产物。

进一步地，所述含铝物质是粒度不小于60目、550～850℃下焙烧过的铝土矿，其中Fe的质量分数＜4％。

进一步地，所述含镁物质是白云石或菱镁矿煅烧后产物。

进一步地，所述含镁物质是粒度为不小于60目、800～1500℃煅烧过的白云石或菱镁矿。

进一步地，所述草类原料具体为芦苇。

本发明的另一个方面，还提供一种草类原料制浆的蒸煮方法，包括在蒸煮锅中加入草类原料和碱液并进行蒸煮反应，喷放得到草浆；所述碱液中包括前述草类原料制浆的留硅剂。

进一步地，所述碱液中包含质量分数为2～18％的NaOH，质量分数为0～2％的Na₂S，质量分数为0～0.2％的蒸煮助剂，质量分数为0.1～5％的留硅剂，所述留硅剂的质量以钙、镁、铝氧化物的总质量计算。

进一步地，所述的蒸煮助剂为蒽醌类蒸煮助剂、表面活性剂类蒸煮助剂或二者的混合物。

进一步地，所述碱液是指用碱回收白液加入NaOH、Na₂S、蒸煮助剂、留硅剂和水至预设浓度所形成的溶液。