采用非木材纖維原料不僅在我國是一種重要的造紙原料，在國外的造紙工業(yè)中也占有一席之地，而且在制漿造紙技術(shù)方面不斷地有新的探索和成果。
本文介紹瑞士和西班牙研制的一些新技術(shù)及在制取包裝類紙用漿方面的實際應(yīng)用。其認(rèn)為非木材纖維原料種類近20種，但制造瓦楞夾芯和掛面紙板類，最值得注意的是麥草，而紅麻則適于制高檔紙。
1、麥草用苛性堿制半化學(xué)漿
送至蒸煮的麥草原料應(yīng)盡可能的清潔，這一觀點近年來在我國也極為重視，因為清潔的原料實際上是提高了原料的品級。
在SAICA.EM法中，切斷和凈化的麥草(用錘式粉碎機(jī)和干凈化），在加料器中用黑液浸漬、連續(xù)喂料進(jìn)間接加熱蒸煮器(在94～97℃，常壓下操作)。這種蒸煮器稍為傾斜，原料向上移動，液體向下移動，成逆流方式。蒸煮器中有兩個慢速的逆轉(zhuǎn)螺旋推動麥草前進(jìn)，這種特殊設(shè)計是讓液體通過螺齒流動。在蒸煮器的中間點加入苛性堿，而水是接近排料區(qū)加入以起到洗滌作用。黑液從蒸煮器最低點連續(xù)抽出，蒸煮好的經(jīng)稍為洗滌的草漿從頂部排出。一部分黑液循環(huán)到麥草的預(yù)浸漬。
出蒸煮器的紙漿濃度在振動篩中均衡，然后送至雙螺旋壓榨機(jī)提取黑液，使?jié){濃達(dá)35%～40%。得到的壓濾液返回至蒸煮器的中部或用于蒸煮前麥草的浸漬。為提高洗滌效率可以再加一段。
制麥草高得率半化學(xué)漿的典型參數(shù)如下：
紙漿得率 60%～70%(對12%水分的原料)
苛性堿用量 6.5%(對12%水分的原料)
液比 10∶1
蒸汽 0.5～0.8t蒸汽/t漿
蒸煮溫度 94～97℃
蒸煮時間 2～4h
蒸煮中清水用量 1～1.5m3/t漿
處理紙漿清水用量 2m3/t漿+3m3/t漿(洗滌段)
白水用量(隨紙漿返回紙廠) 25～30m3/t漿
產(chǎn)生黑液 2.5～4.0m3/t漿
蒸煮器有效體積(100t/d)176m3
洗過的紙漿在60℃.3.5%～4.0%漿濃及用電120～180kWh/t的條件下，在單盤或雙盤精磨機(jī)中在最小的切斷纖維情況下分離纖維。控制精磨程度很重要，因為這會影響濾水、干燥和紙的收縮程度。
精磨以后的紙漿用壓力篩篩選——用2～3mm的孔篩三段，隨后用縫篩三段。篩過的紙漿送至紙機(jī)，或壓榨至50%漿濃干燥后出售。
2、木素沉淀系統(tǒng)(Lignin Precipitation System)
這種LPS方法是瑞士Granit為解決小規(guī)模制漿的諸多問題而研制的一種技術(shù)，它可有效地增加工廠的經(jīng)濟(jì)效益。LPS技術(shù)已成功地在西班牙Zaragoza的Saica廠得到證實。
在LPS方法中，由紙漿洗滌得到的黑液，用無機(jī)酸或二氧化碳處理(pH2.5～3)以沉淀木素，得到的懸浮液成熟調(diào)整，然后在帶式過濾機(jī)過濾和洗滌。得到的木素餅經(jīng)干燥，獲得約含5%水分的高純木素粉。通過從黑液中除去木素，大約可除去50%的COD。
麥草漿黑液性質(zhì)：
總固體 110～140 kg/m3
有機(jī)物固體 75～88%(以總固體計)
COD 110～200 kgO2/m3
pH 9.3～9.9
顏色 95000～190000 mg Pt/l
Ca2+ 1～1.2 kg/m3
Mg2+ 0.05～0.08 kg/m3
Na+ 10～12 kg/m3
總堿性14～16 kgCaCO3/m3
Cl- 0.25～0.3 kg/m3
SO42- 2～3 kg/m3
SiO2 1.5～2 kg/m3
麥草漿木素性質(zhì)：
平均元素組分：C56%，H 7.5%,O 37%,N 1%。
除木素以外的物料（對干物質(zhì)）：灰分＜2.5%(包括0.5％～1%SiO2)，半纖維素2.5%～3.5%，蛋白質(zhì)8%。
功能基：羧基6%～7%，酚羥基1%，脂肪族羥基1%。
懸浮液pH：3～4。
粒子尺寸：80%小于200μm。
分子量：MN2300～2900，MW8000～10000。
熱特性：Tg150℃，熱穩(wěn)定220℃。
體積重量：0.4g/cm3。
可溶性特性：在液體堿中很易溶；在2-甲基醇、糠醇、80/20丙酮/水、液體甲醇和乙醇中溶解度有限 。
由LPS法非木材纖維得到的木素，在許多應(yīng)用方面可以和由傳統(tǒng)硫酸鹽木素及木素磺酸鹽統(tǒng)治的局面競爭。這種無硫的、高純度木素在試圖發(fā)展可持續(xù)的、可回收的產(chǎn)品方面起著關(guān)鍵作用。一項探索木素附加價值新應(yīng)用的研究工作正在EU′s Valoir Projet的贊助下開始進(jìn)行，包括高等院校、研究院和工廠的9個參與者合作開展，優(yōu)先進(jìn)行的是：聚合混合物、混凝土化學(xué)品及木材粘合劑。
其它的應(yīng)用研究包括：動物飼料、潤滑劑和造紙?zhí)砑觿�。特別值得注意的是用木素增加在高濕度下包裝物料的性質(zhì)，這可能導(dǎo)致發(fā)展新一代先進(jìn)的包裝材料。
3、鈉回收系統(tǒng)
木素回收以后的濾液主要含糖和有機(jī)酸，很易于生物降解。但生物降解處理不能回收蒸煮化學(xué)品和能量，為此又研制了SRS法，這是基于濕氧化和隨后得到的綠液進(jìn)行苛化。
SRS技術(shù)的核心是一種濕氧化裝置，這一技術(shù)在瑞士洛桑市Swiss Institute of Technology已進(jìn)行廣泛試驗。Granit 已有大規(guī)模濕氧化經(jīng)驗例如污泥濕氧化和工業(yè)化學(xué)廢水濕氧化。
木素經(jīng)預(yù)沉淀和過濾得到的液體，在高溫和壓力下用液體氧氧化，這種放熱反應(yīng)中產(chǎn)生的熱可以回收。氧化以后分離出含有非過程元素的無機(jī)殘渣(殘渣包括黑液中70%～90%的二氧化硅)，液體就可用石灰苛化以產(chǎn)生NaOH再用于蒸煮�？粱械玫降腃aCO3中SiO2含量低，可以在窯中燒成石灰再用。
SRS回收系統(tǒng)的濕氧化應(yīng)用，使其比傳統(tǒng)的回收技術(shù)(黑液蒸發(fā)、燃燒)優(yōu)越得多。相對于普通回收過程，濕氧化技術(shù)可產(chǎn)生120%的附加蒸汽(如果木素不回收)。當(dāng)木素回收時，從濕氧化設(shè)備產(chǎn)生的蒸汽量減少，但仍比普通回收方法產(chǎn)生的蒸汽多30%。
SRS法另外的優(yōu)點：
(1)SRS法不要求黑液蒸發(fā)，故沒有硅干擾的問題；
(2)濕氧化設(shè)備比回收鍋爐小，故基本費(fèi)用低；
(3)因為濕氧化是用氧而不是用空氣，故煙道氣中基本上沒有NOx；
(4)SRS法是內(nèi)部除硅，因而防止了系統(tǒng)中的二氧化硅積累；
(5)如果需要，可以回收可銷售的副產(chǎn)品。
綜上所述，SaiCa的常壓蒸煮和Granit的木素及鈉回收技術(shù)的組合，是為滿足環(huán)境保護(hù)來生產(chǎn)適于包裝類紙用漿的一個值得關(guān)注的新技術(shù)。
作者：西北輕工業(yè)學(xué)院 勞嘉葆 |
