用毛竹边角料生产漂白硫酸盐浆

蒙衍强 谢鸿武

(1.柳州师范高等专科学校，广西柳州，545004;2.柳州两面针纸业有限公司，广西柳州，545011)

用毛竹边角料生产漂白硫酸盐浆

蒙衍强1谢鸿武2

(1.柳州师范高等专科学校，广西柳州，545004;2.柳州两面针纸业有限公司，广西柳州，545011)

对毛竹边角料进行了硫酸盐法蒸煮制浆实验室研究和生产试验研究。结果表明，在一定工艺条件下，毛竹边角材纤维可作为竹浆生产原料，生产出的化学毛竹浆可满足文化用纸生产的工艺要求，但为了保证竹浆质量和生产成本，毛竹边角料竹节率宜在20%以内，最高不超过25%。

毛竹;毛竹边角料;硫酸盐法蒸煮;综合利用

近年来，以杂竹 (指苦竹、篙竹、吊丝竹、箭竹、黄竹等的统称)为原料的制浆厂家日益增多，杂竹原料收购出现一定困难，从长远发展的角度考虑，各纸浆企业开拓新的原料来源已迫在眉睫，尝试选择一种新的有保障的原料——毛竹来替代杂竹不失为一条可行渠道。我国古代竹材造纸一般采用毛竹为原料［1］，毛竹造纸在整个竹材造纸史上占有极其重要位置。毛竹具有良好的纤维形态，其纤维长度为2.00 mm，分级属优［2］。

柳州市现有竹林面积3.71万hm2，主要以毛竹为主，毛竹林的面积为3万hm2，约占广西毛竹资源的70%以上，每年砍伐毛竹约600万根，只有少部分用于制浆造纸，其中有毛竹本身价格较高等原因，以毛竹边角料作为杂竹替代品，不仅可解决毛竹采购成本问题，而且可解决毛竹原料综合利用的问题。本实验以毛竹边角料为原料进行了实验室实验和生产试验研究，以期为毛竹边角料造纸提供参考。

1 实验

1.1 原料

原料为广西柳州周边加工麻将席剩余毛竹边脚料，多为竹节子部分，长3～6 cm，宽2～3 cm，厚1～2 cm，不再进行切片处理，直接测定竹片水分为28%，风干平衡水分后，称重装袋备用。每锅装竹片的绝干量为1000 g。

AQ蒸煮助剂:灰白色粉沫状固体。

1.2 仪器

15 L电热回转蒸煮锅;0.5 mm筛缝筛浆机。

1.3 检测

检测指标有细浆得率、粗渣率、KMnO4值、黏度和蒸煮黑液残碱，均参照国家相关标准方法进行检测。

1.4 化学分析

将待测料用水冷式大型Wiley磨粉碎后用电动筛进行分级，得到粒度50～83目的竹粉，用四分法取出200 g竹粉用于化学分析［3］。苯-醇混合液 (1/2，体积分数)抽提和1%NaOH抽提以及Klason木质素含量的测定均参照Tappi标准，综纤维素含量的测定采用亚氯酸钠法 (即Wise法)。

2 结果与讨论

2.1 制浆性能研究

蒸煮条件:液比1∶3，硫化度20%，用碱量16%(以Na2O计)，AQ用量0.1%，空转时间20 min，升温70 min、小放气10 min、保温40 min、蒸煮最高温度165～168℃，进行硫酸盐法蒸煮，以考察毛竹边角料成浆性能的影响因素。

2.1.1 不同竹节率的毛竹边角料片对蒸煮成浆性能的影响

表1所列为不同竹节率毛竹边角料硫酸盐蒸煮的成浆性能。

表1 不同竹节率毛竹边角料的蒸煮成浆性能

从表1可见，在相同的蒸煮工艺条件下，粗浆得率、细浆得率和黏度等随着边角料竹节率增加呈下降的趋势，粗浆KMnO4值、杂细胞含量及筛渣率则随着边角料竹节率增加而上升，而浆白度、打浆度和湿重等指标变化不明显。这表明，毛竹边角料竹节含量越高，越不利于蒸煮，化学浆的质量越差。这与毛竹的竹节坚硬、高度木质化、含硅量大等有关。

2.1.2 不同竹节率的毛竹边角料成浆的漂白性能

不同竹节率的毛竹边角料成浆漂白采用CEHD顺序四段漂白，结果见表2。

从表1和表2可以看出，在相同的蒸煮工艺条件下，毛竹边角料片竹节率越高，粗浆KMnO4值越高，漂白浆质量下降，比较严重的是，杂细胞含量上升较大，杂细胞含量从竹节率为15%(正常毛竹切片竹节率为12～16%)的16.8%上升到竹节率为50%(已采购到厂毛竹边角料片)的26.5%，上升了9.7个百分点，导致竹浆难漂白，漂白化学品用量增加。竹节率由15%上升到50%时，吨浆耗用化学品成本增加54.28元，蒸煮细浆得率下降3.61个百分点，吨浆增加原料成本115.2元。

表2 毛竹边角料成浆的漂白性能及浆质量

综上，随着竹节率的升高，成浆质量下降，成本增加。因此建议采购毛竹边角料片时，竹节率尽量控制在20%，不能超过25%。

2.1.3 与杂竹原料蒸煮性能比较

表3所列为毛竹边角料与其他杂竹化学浆性能。

表3 毛竹边角料与其他杂竹化学浆性能

从表3可见，毛竹边角料在用碱量为16.0%和15.0%时，粗浆KMnO4值分别为15.7和16.7，得率接近，两试样得率粗浆平均为40.0%，细浆为31.7%，筛渣率平均为13.2%。硬度没有超出竹浆生产的合理指标范围，但粗浆得率比杂竹小约10个百分点，比刺竹小约5个百分点;细浆得率比杂竹小约15个百分点，比刺竹小约10个百分点。蒸煮结果表明，毛竹边角料较难蒸煮，而且粗渣率大，得率低。这与毛竹本身的品质有关。尽管毛竹与小杂竹相比也是一种不错的制浆造纸原材料，但其外表坚硬，结构紧密，其密度为0.63 g/cm3，且毛竹直径大，一般有12～15 cm，竹节和竹壁都很厚，一般有10 mm左右，蒸煮时药液难渗透进去，加上木素含量也相对较高，若沿用小杂竹的蒸煮工艺来蒸煮毛竹，必然是粗浆KMnO4值高，后续漂白困难，制浆得率低。所以，毛竹边角料不宜与常规竹种如杂竹、刺竹和云香竹等混合蒸煮，否则会造成蒸煮不均匀。

2.2 毛竹原料的化学组成分析

表4所列为竹材与马尾松的化学组成。

表4 竹材与马尾松的化学组成 (质量比)

原料的化学组成不仅决定制浆得率，而且对化学药品的用量、能量的消耗、碱回收和浆的质量都有重要的影响，甚至起决定性作用。从表4可以看出，毛竹的戊聚糖含量较高 (21.12%)，比马尾松的含量(10.52%)明显要高，同比杂竹类的篙竹(19.23%)、苦竹 (19.28%)、黄竹 (20.57%)差别不大;毛竹木素含量适中 (24.73%)，低于马尾松，但与杂竹相比互有高低。毛竹的灰分含量较高，但比杂竹都要低。灰分含量高会对碱回收带来一定的难度，这是毛竹在制浆中应该注意的问题。

2.3 毛竹边角料漂白浆质量分析

对毛竹边角料漂白原浆及打浆后浆取样进行了质量分析，检测浆样的各项物理指标，并与杂竹漂白浆比较，结果见表5。

从表5可以看出，与杂竹漂白浆相比，毛竹边角料漂白浆无论是原浆还是打浆后浆，浆料质量均稍低，基本可满足文化纸生产的工艺要求。

2.4 毛竹边角料与马尾松混煮

为了全面研究毛竹边角料的实际应用效果，笔者进行了毛竹边角料与马尾松木片混合蒸煮生产试验，装锅量180～230 kg/m3(绝干松木片、毛竹片)，液比1∶3.5，用碱量 17% (以 Na2O计)，AQ用量0.1%，蒸煮最高温度170℃，毛竹边角料与马尾松片比例1∶4(质量比)，耗用毛竹片约9 t。混合蒸煮浆采用CEHD四段漂白。原浆与漂白浆的各项性能数据见表6、表7。

表5 毛竹边角料浆与杂竹浆物理性能

表6 毛竹边角料与马尾松混合蒸煮原浆物理性能

表7 混合蒸煮漂白浆与马尾松漂白浆性能

从混合蒸煮漂白浆的质量来看，黏度指标比马尾松漂白浆下降178 mL/g。

3 结论

3.1 用不同竹节率的毛竹边角料进行了硫酸盐法蒸煮实验室实验，结果表明，随着竹节率提高，浆质量下降，成本增加。因此采购毛竹片时，竹节率宜控制在20%以内，最高不超过25%。

3.2 从工艺角度考虑，为降低毛竹边角料在蒸煮过程中药液的渗透难度，毛竹边角料应以削片的为主，且在装锅前对碎末进行筛除，并不宜与其他竹种混合蒸煮。

3.3 毛竹边角料可与马尾松采用硫酸盐法混合蒸煮，混合漂白浆质量比纯马尾松漂白浆黏度下降178 mL/g。

［1］ 陈嵘遗．竹的种类及栽培利用［M］．北京:中国林业出版社，1984．

［2］ 赖喜荣．发展毛竹制浆造纸工业的思考［J］．福建林业科技，1999，26(增刊):183．

［3］ 屈维钧．制浆造纸实验［M］．北京:中国轻工业出版社，1991． CPP

Production of Bleached Kraft Pulp Using Moso Bamboo Leftover Material

MENG Yan-qiang1，*XIE Hong-wu2
(1．Liuzhou Teachers College，Liuzhou，Guangxi Zhuang Autonomous Region，545004;2．Liuzhou LMZ Pulp ＆ Paper Co．，Ltd．，Liuzhou，Guangxi Zhuang Autonomous Region，545011)

Both of the lab experiment and production trial test of kraft pulping using Moso bamboo leftover as material were carried out．The results indicated that:Moso bamboo leftover can be used for the raw material of bamboo pulp，and the chemical pulp can meet the technical requirments of the medium and high grade paper products such as cultural papers etc．And in order to guarantee the quality and production cost of bamboo pulp，the nodes rate of Moso bamboo leftover material should be in control of less than 20%，the highest should not be exceeded 25%．

moso bamboo;moso bamboo leftover;kraft pulping;comprehensive utilization

TS721+.1;TS743+.1

B

0254-508X(2011)10-0074-03

蒙衍强先生，硕士，高级工程师;主要从事化工技术开发及造纸工艺研究。

(*E-mail:mengyanq69@yahoo．com．cn)

2011-06-10(修改稿)

(责任编辑:常 青)