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    制浆技术新发展及科研动向(一)


     提要本文综述了近年来国际制浆技术的新发展和科学研究动向,包括硫酸盐法制浆连续蒸煮和间歇蒸煮深度脱木素技术,无元素氯及全无氯等少污染漂白,BCTMP , APMP等化学机械浆和非木材纤维制浆新技术的进展。同时,还对制浆科研的发展动向,如碱法草浆黑液除硅技术、直接碱回收法、别维斯制浆系统、溶剂法制浆及生物法制浆等作了论述和评价。

       进入90年代,随着纸和纸板需求量的不断增长,环保要求的日益提高,促使国际范围内纤维原料制浆技术迅速发展,特别是在以下儿方面,获得了明显的进展。硫酸盐蒸煮方法的进步全世界纸浆产量中,化学浆约占60%左右,其中约90%为硫酸盐法纸浆。传统的硫酸盐法是在蒸煮开始时加入NaOHNaz S等化学品。在通常制浆条件下,蒸煮初期时,这些化学品作用于纤维素的量比作用于木素的量少得多;在蒸煮末期,未被作用的木素量是很小的,而作用生成物在溶液中的浓度很高。在此情况下,脱木素的速度很慢,纤维素产生降解;为去除剩余木素,传统的方法是增加碱量和延长蒸煮时间,就会影响纤维得率及其强度。

        为了减轻漂白废水的严重污染,尽量少用漂剂,近年来提出了蒸煮后的纸浆低硬度、高强度的要求;针叶木硫酸盐浆的硬度从卡伯值28^-32降至20以下;阔叶木硫酸盐浆的硬度必须从卡伯值18 ^-22降至15以下,再经氧脱木素后,然后进行漂白,可以大大减轻漂白废水的污染程度。但是传统的蒸煮方法不能满足纸浆低硬度、高强度的要求,从而促使了蒸煮技术的进步。

        国外自70年代开始研究深度脱木素的理论,并进行持续的小型试验,得出了深度脱木

    素的原理和基本条件如下:尽可能在蒸煮过程的较长时间内,保持碱液浓度处于一定的水平,既能促进脱木素作用,又可使多糖类处于温和的化学环境。

        .要保持尽可能高的HS一离了的浓度,特别是大量脱木素开始时,使能较迅速、较完

    全地破坏木素。

        .尽量使碱液中溶解木素和钠离了的浓度低一些,特别是在蒸煮末期,使能进一步脱木素和促使木素从纤维中扩散出来。要保持较低的蒸煮温度,特别是在蒸煮初期和蒸煮终了时,温度要低一些,使能改善脱木素的选择作用。因为温度升高时,多糖类解聚的速度会超过脱木素的速度}]

    传统的硫酸盐法蒸煮条件与上述蒸煮原理和基本条件相反,不能达到良好的脱木素作用,也就不能获得低硬度、高强度的蒸煮后的纸浆。因此,从上述原理出发,开发了儿种

    改良的硫酸盐蒸煮方法。

    1. 1快速置换加热和超级间歇蒸煮

        美国Beloit公司发展的快速置换加热间歇蒸煮(RDH) ,可保持蒸煮时较高的HS一浓度,并在蒸煮初期和末期保持较低温度。采用连续蒸煮器在蒸锅内扩散洗涤、置换循环原理,利用洗涤系统的滤液置换蒸煮废液,在蒸煮器中进行初步洗浆,并把蒸煮废液和热量置换出来,实现冷喷放。经国外近10个纸浆厂采用,证实能制得硬度较低的纸浆,纸浆强度也有所提高,并可节省汽耗、减少污染。缺点是操作较复杂,投资较大}}i

        瑞典Sunds公司发展了一种超级间歇蒸煮(Super Betch Cooking),其原理与RDH间歇蒸煮基本相同,特点是用专利的黑液处理工艺预浸渍,实现了高温快速脱木素,降低了纸浆硬度,提高了纸浆得率和强度,与RDH法相比,工艺技术较简单,近年来推广较快。

    1. 2改良连续蒸煮与深度脱木素连续蒸煮

        瑞典卡米尔公司发展了一种改良连续蒸煮(MCC),其原理是尽可能保持碱液浓度的水平,开始时比常规连蒸低,蒸煮末期比常规连蒸高;并降低蒸煮末期时木素的浓度。在立式蒸煮器中顺次分为浸渍区、同向流蒸煮区、逆向流蒸煮区和洗涤区,木片经预浸渍器后,送入蒸煮器浸渍区;蒸煮时,碱液分别在蒸煮器不同部位加入,在逆向流蒸煮区结束蒸煮,进入洗涤区。可使在相同纸浆质量下,针叶木浆的卡伯值从30降到22,阔叶木浆从18 ^- 20降至14左右。

    在此基础上又发展了深度脱木素改良蒸煮法(EMCC) , AJ使纸浆卡伯值更低一些;但洗涤区的温度要从1400C提高到150 0C,并加入少量白液,使能保持或改进纸浆的粘度。该公司最近发展了一种等温蒸煮法(ITCIsothermal Cooking),进一步提高洗涤区的温度,使在蒸煮器中的同向流蒸煮区、逆向流蒸煮区和洗涤区的温度均相同,从而避免了两个蒸煮区中较高的温度,制得较低卡伯值的纸浆,蒸煮得率可提高1%,碱耗也可降低2少污染漂白的进展

    硫酸盐法制浆随着碱回收和CIOz漂白的发展,漂后纸浆白度约在90% ISO,从而取代了亚硫酸盐法制浆,产量己占化浆中的85%以上。当前发达国家随着碱回收达到自给,己基本解决了蒸煮废液的污染问题,日前卞要的困扰是蒸煮用硫化物对大气的污染和漂白废水对水域的污染,故提出了<h硫蒸煮,无氯漂白”的日标。上述硫酸盐制浆法的改进,己大大减少硫化物对大气的污染,漂白废水成为国外卞要的环保防治问题,因废水中的活性卤化物(AOX)不仅危害鱼类等水生动物的生长,而目影响人类健康。近年来不少造纸发达国家采取各种措施,开发了少氯、无氯漂白新技术,取得显著成效。

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