化学机械浆生产中使用渗透软化剂的工艺改进

2016-02-13刘学文1郭兴亮2

华东纸业 2016年6期

关键词：磨浆木片木素

刘学文1 郭兴亮2

（1.江西省轻工业研究所，江西南昌 330029；

2.江西弘泰电子信息材料有限公司，江西宜黄 344400）

化学机械浆生产中使用渗透软化剂的工艺改进

刘学文1 郭兴亮2

（1.江西省轻工业研究所，江西南昌 330029；

2.江西弘泰电子信息材料有限公司，江西宜黄 344400）

化学机械浆渗透软化剂具有多种表面活性成分，可降低药液的表面张力，加速药液的浸渍渗透，加快软化、疏松原料可与药液其他成分产生协同效应，有效保护碳水化合物不受或少受剥皮反应。化学机械浆生产中使用渗透软化剂，可提高纸浆得率，提高纸浆强度，降低磨浆能耗。

化学机械浆浸渍渗透得率工艺改进

化学机械浆又称CMP,是利用阔叶木代替针叶木磨木浆的一种制浆方法。该法制浆比普通机械制浆得率高，性能好，因而得到广泛采用。其制浆过程为：首先进行化学预处理，然后进行常压磨浆，最后再进行纸浆的后处理如消潜、筛选、漂白等。化学机械浆按生产时的原材料不同可分为原木化学机械浆和木片化学机械浆。木片化学机械浆根据使用的药液不同，又可分为冷碱法与亚硫酸盐法，后者又发展成为磺化化学机械浆。到20世纪90年代，开发出了碱性过氧化氢化学机械浆（简称APMP）。

由于碱性过氧化氢化学机械浆是把制浆和漂白两者结合在一起同时完成，不像漂白化学机械磨木浆（简称BCTMP）。需分开前后完成，生产漂白木浆流程简单，不需另设漂白车间，设备投资较低，操作较简单，并且采用常压磨浆，不需要热回收系统和带压设备，整个生产过程运行费用和能耗都较低。另外，制浆过程不用亚硫酸钠没有硫化氢气体生成，废水中不含硫化物，对环境污染负荷小，水处理较容易，并且纸浆强度与BCTMP相当[1]，白度也高，因此成为生产漂白化学机械浆的主流方法。

1 化学机械浆普遍存在药液渗透不均匀的问题

对木片进行化学处理的目的，是在磨浆前先行润胀纤维、软化木素再进行漂白，使纤维在后面的磨浆操作过程中受到的损伤减少，以提高纸浆强度，并降低磨浆能耗。

与碱法制浆不同，化学机械浆（包括碱性过氧化氢化学机械浆）化学处理使用的药液浓度低，用量控制在只溶出某些抽提物及短链的半纤维素，而几乎不脱木素。因此虽然提高药液温度可加快渗透，但因药液浓度较低，浸渍时间短，故药液渗透仍然比较缓慢，使木片内部纤维得不到充分润胀和软化，造成磨浆质量的下降和能耗增加。尤其对于组织结构较紧密的原料，药液渗透的均匀性更是难以保证。

2 化学机械浆生产中使用渗透软化剂的工艺改进

某厂以杨木木片为原料生产碱性过氧化氢化学机械浆，化学预处理药液为烧碱、双氧水、硅酸钠、硫酸镁和螯合剂，药液浸渍温度65～75℃。我们同该厂技术人员一起对生产工艺进行了改进和优化，在化学预处理药液中增加了渗透软化剂，取得了满意效果。

2.1 化学机械浆渗透软化剂功能与特性

化学机械浆渗透软化剂一般是由多种阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂复配而成的聚合物，具有多种表面活性成分，可降低药液的表面张力，加速药液的浸渍渗透，加快软化、疏松原料。它还可与药液其他成分产生协同效应，达到快速润胀、软化、疏松纤维的目的，并能有效保护碳水化合物不受或少受剥皮反应，提高纸浆得率，提高纸浆强度，降低筛渣率和磨浆能耗。

本次使用的化学机械浆渗透软化剂为复配型表面活性剂。其理化指标如下：

外观：微黄色黏稠液体；

离子性：阴离子；

pH值：7～10；

有效物含量：≥ 85%；密度：0.95～1.10 g/mL；

溶解性：易溶于水和碱液；

特性：耐碱、耐硬水、耐高温、耐强氧化剂，具有极强渗透力，兼具润湿、乳化、分散、脱脂、洗涤、防止结垢等功能；

安全性：无毒、易降解，无危险性。

2.2 某厂碱性过氧化氢化学机械浆生产工艺流程如图1所示。

图1 碱性过氧化氢化学机械浆生产工艺流程

木片在木片仓中洗涤后经斜螺旋脱水，然后进入常压预汽蒸仓汽蒸，通过挤压撕裂机的挤压作用将木片疏解，便于浸渍吸收药液和成浆反应。然后木片进入与之相连的第一段浸渍器，经浸渍后的木片进入第一反应仓，浸渍液中的化学药品被通汽加热，与木片发生化学反应。由反应仓出来的物料再经过挤压撕裂机处理进入第二段螺旋压榨浸渍器。浸渍后木片进入第二反应仓，继续通汽进行化学反应。然后进入第一段盘磨机进行常压磨浆，磨后粗浆稀释后，经洗涤脱水，进入第二段盘磨机再进行常压磨浆。磨后浆料进行消潜后送筛选系统。

2.3 工艺改进前后对比

（1）改进前工艺状况。为了加快药液浸透，改进前的浸渍药液中烧碱和双氧水用量都较大，药液浓度高，不仅增加了某些抽提物和短链的半纤维素的溶出，而且也不可避免地造成了少量木素的溶出，降低了纸浆得率，且因药液渗透不均匀造成纤维润胀软化不均匀，在磨浆时容易对纤维造成损伤，影响纸浆的强度指标。

（2）工艺调整原则。由于化学机械浆渗透剂可降低药液的表面张力，加速药液的浸渍渗透，加快软化、疏松原料，并同药液其他成分产生协同效应，达到快速润胀、软化、疏松纤维的目的，且能有效保护碳水化合物不受或少受剥皮反应，因此添加渗透软化剂后，可在原工艺基础上适当降低烧碱和双氧水的用量，降低药液浓度，使碱性强度趋于温和而渗透均匀，使化学预处理段处于既润胀、软化了纤维，又只溶出某些抽提物和短链的半纤维素，而几乎不脱木素的理想状态。

（3）工艺改进前后化学品加入量和关键指标参数对比。①该厂制浆一车间使用进口杨木木片生产化学机械浆，工艺改进前化学预处理药液中化学品加入量和纸浆得率、白度、抗张指数、撕裂指数见表1；②我们对工艺的改进主要是对化学预处理药液配方和加入量进行了优化和调整，在第一段预浸药液中添加了0.08%的渗透软化剂，并适当降低了一点烧碱和双氧水的用量，得到了较满意的效果，工艺改进前后各项指标对比见表1。

表1 工艺改进前后化学品加入量和关键指标参数对比

（4）经济效益分析。从表1可以看出，使用南昌三星化工实业有限公司化学机械浆渗透软化剂取得了明显的有益效果和经济效益：①纸浆得率可提高2%～3%；②纸浆白度可提高2%～3%ISO；③抗张指数和撕裂指数均有不同程度的提高，表明纸浆强度有所提高；④可降低药液浓度，节约化学品用量2%～4%；⑤因纤维润胀、软化完全，可降低磨浆能耗5%～10%；⑥由于木素溶出减少，降低了废水的污染负荷，因此可适当降低水处理药剂的用量。