棉短絨先打漿后蒸煮制漿新方法

劉紅霞 薛潤林

(1. 南京工業大學，江蘇南京，210042;2. 南京義友自控儀表有限公司，江蘇南京，210042)

近幾十年來，我國棉短絨制漿生產都沿用先蒸煮后打漿的高溫高壓的傳統工藝進行，棉短絨中的棉籽碎片、棉桃碎片、草莖、木屑、硫酸不溶物等雜物全部進入蒸球進行處理，在某種義意上而言，“蒸球成了垃圾處理器”。由于棉短絨中雜質多，一般采用高堿濃、高溫、高壓進行蒸煮，蒸煮制漿得率低，造成黑液CODCr高達10 萬mg/L 以上，嚴重污染水源、污染環境。許多不能達標的小造紙廠、小精制棉漿廠、小化纖廠只能停產轉產。

“棉短絨制漿系統專利”(專利號:20122061110-5.7)采用先打漿、后蒸煮的新工藝，不僅可去除80%以上的棉籽殼、棉桃碎片、草莖雜物、硫酸不溶物等雜物的污染負荷，還可以變害為寶。本文介紹了這個新工藝，以供同行參考。

1 傳統棉短絨制漿工藝簡介

傳統棉短絨制漿工藝流程示意圖見圖1。

圖1 傳統棉短絨制漿工藝流程示意圖

傳統的棉短絨制漿工藝是將棉短絨采用物理除雜后就進行蒸煮［1］，蒸煮過程是棉短絨在高堿用量(45 ～55 g/L)、高溫(170 ～174℃)、高壓(0.7 ～0.8 MPa)的條件下，通過皂化、乳化和堿性裂解一系列復雜的化學和物理作用，從而達到制漿的目的:①去除棉短絨中的油脂、蠟質、鐵、木素、多醣類等雜質，提高甲種纖維素的相對含量;②纖維初生壁和次生壁受到充分而均勻的破壞，纖維的結晶度受到一定的疏解和破壞，提高漿粕的化學反應性能;③堿性裂解降低棉短絨纖維聚合度，生產一定聚合度要求的漿粕。

傳統的棉短絨制漿工藝，制漿得率低，化工原料消耗高，能耗高，污染重(黑液CODCr＞10 萬mg/L)、污染治理成本高、難度大。因此，在當今環保要求是第一要素的前題下，傳統工藝己不再適應環保的要求和生產的發展，先打漿后蒸煮制漿新工藝，可以克服傳統工藝的不足，是一種環保實用的制漿新方法。

2 先打漿后蒸煮的“棉短絨制漿系統專利”新工藝

先打漿首先要解決在常溫條件下棉短絨的充分浸潤問題，棉短絨浸潤后要能浸沉水面以下，在漿池循環中棉短絨才能疏解均勻，為打漿、除砂創造好的條件。由于棉短絨外層是由油脂蠟質層組成，親水性很差，即使在80 ～100℃的熱水中進行水煮，經過60 min，棉短絨也不能充分浸潤，部分棉短絨仍浮在水面上。棉短絨用熱水進行水煮，有部分色素和熱水提取物溶出，降低水循環使用次數;用熱水浸泡，水要從常溫(20℃)加熱到80 ～100℃，要消耗傳統蒸煮用蒸汽的50%;棉短絨加熱進行水煮，不能去除油脂蠟質，不能去除木素;熱水對棉短絨滲透效果也不佳，又浪費能源。筆者經多年的研究和試驗，研制出專用滲透劑，既解決了棉短絨浸泡問題，又節約了蒸汽。專用滲透劑是以聚氧乙烯醚為主的多種縮合物，pH 值為5.0 ～7.0，耐堿、耐酸、無毒。

“棉短絨制漿系統專利”先打漿后蒸煮制漿工藝流程示意圖見圖2，其生產流程簡介如下。

圖2 棉短絨先打漿后蒸煮制漿流程示意圖

2.1 投料

在常溫水槽中配制好質量分數為0.02% ～0.05% (助劑/水)的YY-02 快速滲透劑水溶液40 m3，即投料液比為1∶(12 ～15)。

(1)啟動送風機、除雜機、引風機、開棉機進行投料。

(2)啟動常溫水槽泵泵送滲透劑水溶液。

(3)棉短絨在旋風分離器與滲透劑水溶液進行攪拌潤濕。

(4)已經潤濕的棉短絨經過螺旋輸送機送到A洗料池。

(5)投料結束，打開A 洗料池循環推進器，漿料循環30 min。

2.2 打漿

按傳統工藝進行打漿。

(1)打開A 洗料池循環推進器，開啟長纖維漿泵，向精漿機供漿。

(2)精漿機是2 臺串聯的，打漿主要是以切短纖維為主，切短便于除砂。

2.3 除砂

按傳統工藝執行，打開A 漿池推進器，漿料循環，打開漿泵向606 除砂器、600EX 除砂器供漿，進行除雜。

2.4 帶式壓榨機脫水、投料

(1)打開B 漿池推進器，漿料循環;打開漿泵，向帶式壓榨機供漿，經壓榨脫水的漿料含水50% ～60%，壓榨出的水經沉淀后回用。

(2)壓榨脫水后的漿料，經螺旋輸送機進行裝球投料。

(3)打開配堿槽堿泵，輸送堿液投料。

(4)根據不同產品要求，按棉短絨制漿的方法發明專利 (發明專利號:201010511566.2)，按需、按段、按時泵入H2O2混合液，采用蒸球進行蒸漂，制備幣紙漿、精制棉漿的保溫最高溫度為110℃，制備化纖漿先保溫160 ～170℃，進而蒸漂溫度為80～105℃。

(5)蒸煮保溫結束，進行大放氣，倒料，兩遍洗料后 CODCr＜2000 mg/L。

2.5 漂白

打開B 洗料池推進器，漿料循環;打開漿泵，向漂白機供白漿，漿料進行白度、聚合度(DP)微調。

2.6 抄漿

打開C 漿池推進器，漿料循環;打開漿泵，向抄漿機供漿，按用戶的需要分別抄出幣紙漿、精制棉漿、化纖漿。

3 結 論

3.1 棉短絨浸潤投料時，采用較大的液比，投料時沒有棉絨飛出，操作環境有很大改善，蒸球濕漿裝鍋，環境干凈衛生。

3.2 先打漿后蒸煮，棉籽、大的棉籽碎片、大的棉桃碎片等被打碎，大部分除去，剩下的小的雜質，在蒸煮過程中容易去除，雜質去除率＞95%。

3.3 帶式壓榨的出水經沉淀后回用，漂白、抄漿白水回用，每噸漿用水＜50 t，節水節能。

3.4 采用棉短絨專用滲透劑浸泡，與傳統工藝相比，蒸汽用量節省50%。

3.5 蒸煮用堿濃度15 ～25 g/L，與傳統工藝相比，堿用量節省50%。

3.6 先打漿后蒸煮，蒸煮半漿白度(未蒸漂漿)比常規蒸煮漿白度提高3% ～5%。

3.7 先打漿后蒸煮，采用低堿濃蒸煮，保留了傳統工藝中皂化脫脂、乳化去雜質，充分破壞纖維初生壁、次生壁，提高纖維素在堿化、醚化中的化學反應性能。

3.8 廢水經框式壓榨機壓出的污泥，含有豐富的細小纖維、棉籽碎片、棉桃碎片、木素等有機物，是種值蘑菇的好原料，可做農家肥，還可做鍋爐燃料，售價50 ～100 元/t。

3.9 先打漿后蒸煮，纖維長度短，蒸煮后可進行噴放排料，噴放疏解纖維，縮短蒸煮時間。

3.10 先打漿后蒸煮可以利用傳統的制漿設備，技改項目少，費用少，上馬快，見效快。

3.11 先打漿后蒸煮可去除棉短絨中80%以上的雜質，再經過H2O2蒸漂，COD 顯著降低，廢水經過沉淀、絮凝后，就可達標排放。

［1］ LI Sheng-li. Impurity Removal from Cotton Linter in Cotton Linter Dissolving Pulp Production［J］. Ching Pulp ＆ Paper，2011，30(9):73.李勝利. 棉短絨制漿過程中雜質的去除［J］. 中國造紙，2011，30(9):73.