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我国造纸用非木材纤维和废纸原料供应与利用(2)

人气指数: 发布时间:2016-01-12 10:54  来源:http://www.zgqkk.com  作者: 詹怀宇
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  竹子蒸煮以往多用蒸球或常规立锅,蒸煮能耗高,控制水平低,劳动强度大。1966年广西柳江造纸厂引进了第一套日产50t竹浆的Pandia横管连蒸系统,用于生产硫酸盐竹浆。20世纪80年代末,第一套用于竹子蒸煮的Asthma塔式连续蒸煮器引入宜宾纸厂,开创了国内使用塔式连续蒸煮的先例。20世纪90年代,广东鼎丰引进了RDH低能耗间歇蒸煮系统,具有比传统间歇蒸煮汽耗低、得率高、浆质好、卡伯值低、黑液浓度高等优点。目前,位于世界技术最前沿的G2型紧凑连续蒸煮系统已在我国最大的竹浆厂———贵州赤天化投入运行。该系统在能耗、环保和控制水平等方面更显优势,吨浆耗汽0.50~0.55t,煮后卡伯值16左右,得率≥50%。在RDH基础上改进与提高的DDS蒸煮系统也已在广东鼎丰、四川永丰新建制浆生产线等运行,在热能利用、药液均布、控制水平等方面有进一步的改进,吨浆耗汽0.65~0.80t,蒸煮得率≥48%。
  传统的竹浆洗涤多采用老式真空洗浆机和低浓常压筛选。20世纪90年代以后,循环用水逆流洗涤、压力封闭筛选技术已在竹浆厂广泛使用。洗涤和筛选组合在一起,选用中浓压力筛进行封闭热筛选,清水从浆料的最后一台洗浆机加入,进行逆流洗涤。如贵州赤天化,将洗浆、筛选、氧脱木素和漂白整线统一考虑,合理组织,清水(热水)从TCF漂白的PO/OP段逆流进入氧脱木素段,逆流至蒸煮置换洗涤后,黑液送碱回收,黑液提取率>99%;采用新型压榨洗浆机出浆浓度高,稀释因子小,减少了漂白纸浆中挟带的污染物。
  竹浆漂白已由传统的含氯漂白向ECF和TCF漂白方向发展。氧脱木素技术从20世纪90年代引入国内几个竹浆厂,到现在已普遍应用。大多竹浆厂采用单段氧脱木素,纸浆卡伯值可降低40%以上。贵州赤天化的竹浆生产线采用段间不洗涤的两段氧脱木素,并配备有氧化白液系统,脱木素率达到50%以上。
  目前,用得较多的竹浆漂白流程为O-D/C-EOD,漂白浆白度稳定在85%~87%,漂白废水污染物排放量为CODCr34~60kg/t浆,AOX0.9~1.7kg/t浆。部分竹浆厂已取消元素氯的加入,将D/C段改为D0段,并在EO段加入少量的过氧化氢(即EOP段),采用此ECF漂白流程O-D0-EOP-D,纸浆白度≥87%,漂白废水污染物排放量CODCr<30kg/t浆,AOX<0.4kg/t浆。四川永丰引进Metso的技术和装备,采用O-Q-PO漂白流程,是国内第一条竹浆TCF漂白生产线,纸浆白度在80%左右。贵州赤天化采用轻ECF和TCF两种互换的漂白流程,即OO-Q-OPD-PO和OO-Q-OP-Q-PO,纸浆白度≥88%;更为良好的封闭水循环系统使漂白废水污染物排放量大幅度降低。轻ECF漂白废水排放的CODCr降至22kg/t浆,AOX也进一步降低;TCF漂白废水排放的CODCr<17kg/t浆。
  3、麦草制浆发展概况与技术进步
  麦草主要分布在河南、山东、河北、江苏、宁夏等小麦重产区。麦草是我国最早的制浆原料之一,也是在非木材纤维中产浆量最高的原料。我国年产麦草约8000万t,目前用于造纸的麦草量仅占总量的20%左右。
  麦草可分为茎秆、节、鞘、叶、穗等部位,秸秆全秆中节、鞘、叶、穗约占总质量的48%,茎秆部仅占52%左右。各部位之间在纤维形态、化学组成有很大的差异,各部位在蒸煮过程中的变化也不同。
  鞘、叶、穗部的灰分、1%NaOH抽出物和戊聚糖含量均高于茎秆部,灰分平均含量为茎秆部的1.72倍(不含夹带的泥砂),抽出物含量是茎秆部的1.28倍,而综纤维素含量却远低于茎秆。研究表明,麦草鞘、叶、穗中含有大量薄壁细胞和细小纤维,这些组分在制浆过程中消耗的碱量多,但脱木素速率低,成浆较困难,且纸浆得率只有茎秆的2/3左右,薄壁细胞和细小纤维对浆料滤水性有显著的影响。草浆滤水性差是草类制浆造纸的致命弱点,它不但造成草浆黑液提取率低,浆料洗涤困难,废水污染负荷高,而且造成纸机车速低,纸料脱水慢,纸幅断头多等一系列抄造困难。
  草浆不同筛分组分的打浆度和保水值,可见草浆滤水性差的原因之一是草浆比木浆有更多的细杂组分,使草浆的初始打浆度和保水值都比木浆高得多。
  新中国成立后至20世纪80年代,约有上万家10t/a以下的小型麦草浆厂遍布全国,全国麦草浆产量至1990年增长到约600万t,在纸张需求快速增长而供应短缺的状况下,起到重要的作用。但这些小厂设备陈旧,技术落后,产品质量差,大多没有碱回收系统,造成严重污染。20世纪90年代之后,我国关闭了5000多家年产5000t以下的小型草浆厂,同时建设了一批年产3万t以上规模的麦草浆厂,并配备有整套的碱回收系统,使麦草制浆技术从原料的备料净化、蒸煮、洗涤、筛选及漂白等方面均取得进步和发展,例如横管连蒸、置换蒸煮、冷喷放技术、浆料挤压+真空扩散洗涤、压力式除节和封闭压力筛选、氧脱木素和过氧化氢漂白。山东、河南等地扩建或新建了一些较先进的麦草浆生产线,1995年我国禾草浆(绝大多数为麦草浆)达到870万t,之后也稳定在800万t/a以上,而且麦草浆生产的集中度有明显的提高。
  禾草类秸秆并非所有部位都适合于造纸,应该在原料进入制浆前尽可能将有害无益的组分除去。强化禾草类秸秆的备料过程,除去灰尘、草叶、梢、穗,是获得浆料滤水性能好、黑液黏度低的关键。目前国内较多采用的草类备料流程和装置为:原草※刀辊切草机※辊式除尘器※双锥除尘筛※输送皮带※湿法备料连蒸/蒸球或立锅。山东泉林纸业为达到麦草清洁制浆的目的,研制出麦草清洁备料流程。麦草经过粉碎机粉碎分丝,再经过旋风除尘器风选除去轻尘,经过圆筒筛除去重质的细小沙石、碎秸和细碎草叶,得到洁净合格的草片,除尘、除杂率达到23%~28%,可使蒸煮用碱量由13.0%降至10.5%,漂白浆得率提高5%;配合其高硬度置换蒸煮系统,黑液黏度下降50%,黑液提取率达到90%~92%。
  麦草蒸煮主要采用烧碱或烧碱-蒽醌法,蒸球、立锅是多数中小型麦草浆厂采用的蒸煮设备,投资较低,见效快,其主要问题是能耗高,用汽不均,直接喷放热回收效果差,成浆不匀,质量不好,粗浆得率偏低,带来滤水性能差,黑液黏度高,不利于黑液提取和碱回收,且自控水平低,劳动强度大。为此,制浆造纸科技工作者一直为改变这种落后工艺而努力,主要技术措施有:提高蒸煮液比,采用冷喷放技术;采用低温快速均匀蒸煮工艺和干湿法备料+横管连续蒸煮技术;采用两级蒸煮,如山东泉林纸业参考木浆RDH蒸煮技术的基础上开发的大液比蒸煮锅麦草高硬度置换蒸煮技术,采用锅内高温洗涤和冷喷放技术,提高了纸浆质量,降低了黑液黏度,实现了黑液的循环使用和高黑液提取率。
  传统的麦草浆洗涤和筛选分成两个独立系统,洗涤水进入各自的系统。纸浆洗涤(黑液提取)通常采用普通真空洗浆机,筛选采用低浓常压开式筛选,如振框式平筛、CX筛,耗水量大,能耗高。目前国内行之有效并已得到推广应用的麦草浆黑液提取与筛选系统是:挤压-置换洗涤-封闭筛选组合,即采用双辊或螺旋挤浆机+新一代平面阀波纹板真空洗浆机(4+1或3+1)逆流洗涤流程+封闭筛选系统。黑液提取率可达90%以上,洗涤与筛选用水逆流循环使用,用水量可降至40m3/t浆以下。
  麦草浆漂白经历了缓慢的发展过程,采用的漂白方法很长时间为低浓度次氯酸盐单段漂和CEH三段漂,用水量大,化学品用量高,漂白浆白度和强度低,废水污染物浓度高。由于大多数麦草浆厂规模较小,采用CEH漂白运行成本低,漂白浆白度可达80%左右。从经济上考虑,企业大多数选择了CEH漂序。随着国家环保要求的日益严格,元素氯的禁止使用,麦草浆的漂白技术会逐渐向ECF和TCF推进。
  2008年,全麦草浆中浓短序O-Q-PO清洁漂白生产线已在河南某制浆造纸企业成功投运,漂白浆白度达到80%以上,裂断长达到7.0km以上。此漂白工艺的中段漂白废水排放量为30m3/t浆,比传统CEH漂白废水排放量减少60%。
  4、蔗渣制浆发展概况与技术进步
  蔗渣是甘蔗糖厂的副产物,其量较大且较集中。甘蔗主要产区有广西、福建、海南、四川、云南、广东等省(区),广西是最主要的产糖区,也是蔗渣浆的最大产区,其蔗渣浆产量约占全国的90%。

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