硫酸盐竹浆氧脱木素后浆料可漂性和经济性的研究

【摘要】：由于我国人均用纸量远远低于世界水平，随着经济的发展以及对各种纸制品需求和质量要求的提高，我国造纸业迎来了加速发展的黄金时期，然而随之而来的环保压力也使我国造纸业更具压力和挑战。我国是个贫林国，再加上国家对环境保护以及可持续发展颁布的一系列禁伐政策，使得用于造纸的优质木材原料十分短缺。针对这种状况，许多造纸企业开始寻找传统制浆原料的替代品，所以非木材原料仍是我国重要的造纸原料。在我国非木材原料品种中，竹类资源丰富，而且竹子制浆造纸性能良好，充分利用竹子资源是解决我国原料短缺和促进造纸工业可持续发展的有效途径，所以开发利用我国丰富的竹子资源具有重要的意义。本文探讨了硫酸盐竹浆考虑氧脱木素效果时的正交优化工艺，通过实验讨论了氧脱木素后纸浆洗净度和卡伯值对后续二氧化氯漂白的影响，即后续可漂性，并分析了不同氧脱木素工艺过程的经济性。通过实验最终确定出在达到相同或相近后续可漂性时，经济性较好的氧脱木素工艺参数，为竹浆氧脱木素技术的工业化应用提供建议和理论依据。 因为考虑到单因素实验的缺陷，本文首先采用L_93~4正交实验对硫酸盐竹浆氧脱木素工艺条件进行优化。浆料卡伯值20.2，粘度1107.3ml·g~(-1)，白度31%ISO，优化工艺条件为NaOH用量2.5%、氧压0.5Mpa、反应温度95℃、反应时间80min、MgSO4用量0.5%和浆浓10%，氧脱木素后，硫酸盐竹浆卡伯值11.4，脱木素率为43.6%，粘度973.3ml·g~(-1)，粘度降低率为12.1%，白度42.0%ISO，白度升高11%ISO。 分析影响氧脱木素浆料后续可漂性的因素。通过氧脱木素后浆料的洗净度和卡伯值的不同，用一段后续二氧化氯漂白作为验证漂段，分析它们对后续可漂性的影响，其中可漂性不仅是二氧化氯漂白前后纸浆的白度增幅，还与纸浆初始白度有关，所以考查可漂性时，应该对其二者进行分析并分析总白度。实验得出氧脱木素后浆料的洗净度和卡伯值对浆料后续可漂性都有很大的影响。 在得出氧脱木素后浆料洗净度和卡伯值都对后续可漂性有影响后，文章对工厂适宜的氧脱木素工艺进行了探索。由于在正交实验探索氧脱木素影响因子时得出用碱量和反应温度对浆料选择性的影响最大，所以重点对其二者进行了后续可漂性相近时的参数探索。并且由于氧脱木素是ECF和TCF漂白的重要组成部分，其化学药品、蒸汽、电能、水等各方面的消耗是工厂经济性必须考虑的因素，在不考虑水耗、电耗以及微量化学药品消耗的前提下，用碱量和反应温度是评价氧脱木素经济性的主要指标，所以为了对工厂生产提出合理的氧脱木素工艺参数建议，文章对氧脱木素后浆料在达到相近可漂性时的不同用碱量和反应温度的组合进行了经济性分析。 通过氧脱木素浆料后续可漂性相近时的经济性分析，实验得出工厂可以适用的硫酸盐法竹浆氧脱木素过程工艺，具体条件如下：NaOH用量2.0%，反应温度95℃，时间80min，氧压0.5Mpa，MgSO4用量0.5%，浆浓10%，此条件下，氧脱木素后浆料卡伯值12.0，脱木素率为40.6%，粘度994.4ml·g~(-1)，粘度降低率为10.2%，白度39.8%ISO，白度升高8.8%ISO。与只考虑单段氧脱木素效果时的工艺（用碱量2.5%，反应温度95℃，其他均相同）相比，氧脱木素用碱量减少了0.5%，每天NaOH用量减少1500kg，NaOH花费减少3717元，每年可节约NaOH量500t，节约123.9万元。