制浆系统的“肾结石”——草酸钙沉积

制浆系统的“肾结石”
——草酸钙沉积

经历过肾结石发作的人都知道，这是一种痛苦的经历，必须积极治疗、恢复健康、防止复发。制浆过程中的沉积物通常由草酸钙组成，并且当这些沉积物脱落下来时会导致很多问题。当草酸钙沉积问题发生时，制浆过程中的某些部分可能会很“痛苦”，就像患有肾结石的病人。

随着生产系统封闭程度的提高以及降低生产水耗压力的增大，发生草酸钙沉积的风险也在不断增加。许多工厂在制浆过程中不得不面对草酸钙沉积问题。同时，目前的行业趋势是更加严格的环保要求，这将加剧制浆系统的草酸钙的沉积问题。

1 开展专题研究

Karlstad大学、Domsj觟Fabriker、依卡化学品公司、Holmen纸业、M-real以及诺维信公司共同参与了一项关于制浆过程中草酸控制的项目；该项目得到斯道拉恩索、SCA和S觟dra公司的积极支持，同时也是Karlstad大学林产品工业相关研究的一部分，并且得到来自瑞典知识基金以及相关参与企业的经费支持。

该项目的目的是采用基于草酸降解酶的一种生物技术来避免制浆造纸工业中出现的草酸钙沉积问题。该项目的其他目标是：将研究漂白过程中草酸形成机理；考察在纸浆厂和生物精炼工厂中草酸盐沉积物问题的严重程度。

2 进行广泛调研

为了掌握沉积问题的严重程度，该项目搜集了世界各地共78家制浆厂的相关信息。欧洲、美洲、亚洲以及非洲的制浆工厂参与了这项研究。

基于源自欧洲的11家制浆厂的研究结果表明：许多工厂都计划在未来5年内减少水的消耗，这将会增加草酸钙沉积问题发生的风险。

70%的工厂会经常发生草酸钙沉积问题。减少这种沉积问题的发生对工厂来说有很多好处，例如更有可能实现过程蒸气的封闭循环，增加产能，生产出白度更高的纸浆，并提高热交换效率。

在不同工厂中由沉积问题所导致的成本增加很难估算，有些研究提到过应该在5万～300万欧元之间。

该研究项目涵盖了78家工厂。调研表明，其中29家工厂存在由草酸钙导致的沉积问题，另有11家工厂存在其他化学成分造成的沉积问题。一个普遍的现象是亚洲、巴西以及北美的工厂似乎很少发生或不存在沉积问题，然而欧洲的工厂在很多情况下都存在沉积问题。造成这种现象的一种原因可能是研究所涉及到的欧洲企业具有相对更加封闭的生产系统；另一个不同是欧洲过氧化氢漂白机械浆生产企业所占比例比较高。

调研结果表明，很多工厂缺乏关于沉积问题以及可能会导致沉积问题等方面的知识。另一方面，其他一些工厂做了非常仔细的沉积物分布研究。这些工厂把分析、考察钙和草酸在不同工段过程蒸气中的出现情况作为日常工作的一部分，以此减少由草酸钙所引发的沉积问题。

其中有1家工厂对沉积物分布做了比较详细研究，从中可发现2个比较重要的事实：在制浆黑液中，每天经由木片带入到体系中的钙约为1 000 kg。当绿液经过滤后这些钙可被去除，过滤这道工序就发挥着系统“肾脏”的功能。这方面的经验表明，为了控制沉积问题，绿液的过滤操作非常重要。

草酸可经由木片进入到系统中，但也可在漂白过程中形成。加强关于草酸钙沉积问题方面的知识能够增加找到有效解决路径的几率，并且能够认清实施应对措施的关键工艺点。这些措施可能是采用不利于生成草酸的工艺条件或者向系统中引入草酸降解酶。

3 草酸钙沉积问题的解决方法

（1）解决草酸钙沉积问题的一种方法是采用草酸降解酶，如草酸氧化酶和草酸脱羧酶等来降解系统中的草酸。据悉，该研究项目所开发的草酸降解酶性能均优于原先获取的酶。研究还表明，在实际生产工艺条件下草酸的酶解在技术上是可行的。

（2）作为化学品供应商，要把有关草酸钙形成方面的知识传授给相关工厂，使生产企业掌握在这方面的知识，以便采用一种方法控制回水和过程工艺条件，以应对草酸钙的沉积问题。

4 下一步的工作计划

（1）作为酶制剂开发商，下一步的目标是酶制剂能够商业化生产。这样，在很大程度上就找到了解决问题的方法。

（2）如何保证酶制剂在制浆系统中作用的持久性是值得研究的。

（3）截至目前，对于酶处理方法能否用于解决草酸钙沉积问题，实验室的结果非常乐观，但是在给出权威的答案之前还需要一个大规模的工业试验。因此，在某个客户工厂开展一项长期的大规模工业试验对于强化这项研究结果是有必要的。

（王成海编译）