劉學(xué)文1 郭興亮2

（1.江西省輕工業(yè)研究所， 江西 南昌 330029；

2.江西弘泰電子信息材料有限公司， 江西 宜黃 344400）

化學(xué)機(jī)械漿生產(chǎn)中使用滲透軟化劑的工藝改進(jìn)

劉學(xué)文1 郭興亮2

（1.江西省輕工業(yè)研究所， 江西 南昌 330029；

2.江西弘泰電子信息材料有限公司， 江西 宜黃 344400）

化學(xué)機(jī)械漿滲透軟化劑具有多種表面活性成分，可降低藥液的表面張力，加速藥液的浸漬滲透，加快軟化、疏松原料可與藥液其他成分產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，有效保護(hù)碳水化合物不受或少受剝皮反應(yīng)?；瘜W(xué)機(jī)械漿生產(chǎn)中使用滲透軟化劑，可提高紙漿得率，提高紙漿強(qiáng)度，降低磨漿能耗。

化學(xué)機(jī)械漿 浸漬 滲透 得率 工藝改進(jìn)

化學(xué)機(jī)械漿又稱CMP,是利用闊葉木代替針葉木磨木漿的一種制漿方法。該法制漿比普通機(jī)械制漿得率高，性能好，因而得到廣泛采用。其制漿過(guò)程為：首先進(jìn)行化學(xué)預(yù)處理，然后進(jìn)行常壓磨漿，最后再進(jìn)行紙漿的后處理如消潛、篩選、漂白等。化學(xué)機(jī)械漿按生產(chǎn)時(shí)的原材料不同可分為原木化學(xué)機(jī)械漿和木片化學(xué)機(jī)械漿。木片化學(xué)機(jī)械漿根據(jù)使用的藥液不同，又可分為冷堿法與亞硫酸鹽法，后者又發(fā)展成為磺化化學(xué)機(jī)械漿。到20世紀(jì)90年代，開(kāi)發(fā)出了堿性過(guò)氧化氫化學(xué)機(jī)械漿（簡(jiǎn)稱APMP）。

由于堿性過(guò)氧化氫化學(xué)機(jī)械漿是把制漿和漂白兩者結(jié)合在一起同時(shí)完成，不像漂白化學(xué)機(jī)械磨木漿（簡(jiǎn)稱BCTMP）。需分開(kāi)前后完成，生產(chǎn)漂白木漿流程簡(jiǎn)單，不需另設(shè)漂白車間，設(shè)備投資較低，操作較簡(jiǎn)單，并且采用常壓磨漿，不需要熱回收系統(tǒng)和帶壓設(shè)備，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程運(yùn)行費(fèi)用和能耗都較低。另外，制漿過(guò)程不用亞硫酸鈉沒(méi)有硫化氫氣體生成，廢水中不含硫化物，對(duì)環(huán)境污染負(fù)荷小，水處理較容易，并且紙漿強(qiáng)度與BCTMP相當(dāng)[1]，白度也高，因此成為生產(chǎn)漂白化學(xué)機(jī)械漿的主流方法。

1 化學(xué)機(jī)械漿普遍存在藥液滲透不均勻的問(wèn)題

對(duì)木片進(jìn)行化學(xué)處理的目的，是在磨漿前先行潤(rùn)脹纖維、軟化木素再進(jìn)行漂白，使纖維在后面的磨漿操作過(guò)程中受到的損傷減少，以提高紙漿強(qiáng)度，并降低磨漿能耗。

與堿法制漿不同，化學(xué)機(jī)械漿（包括堿性過(guò)氧化氫化學(xué)機(jī)械漿）化學(xué)處理使用的藥液濃度低，用量控制在只溶出某些抽提物及短鏈的半纖維素，而幾乎不脫木素。因此雖然提高藥液溫度可加快滲透，但因藥液濃度較低，浸漬時(shí)間短，故藥液滲透仍然比較緩慢，使木片內(nèi)部纖維得不到充分潤(rùn)脹和軟化，造成磨漿質(zhì)量的下降和能耗增加。尤其對(duì)于組織結(jié)構(gòu)較緊密的原料，藥液滲透的均勻性更是難以保證。

2 化學(xué)機(jī)械漿生產(chǎn)中使用滲透軟化劑的工藝改進(jìn)

某廠以楊木木片為原料生產(chǎn)堿性過(guò)氧化氫化學(xué)機(jī)械漿，化學(xué)預(yù)處理藥液為燒堿、雙氧水、硅酸鈉、硫酸鎂和螯合劑，藥液浸漬溫度65～75℃。我們同該廠技術(shù)人員一起對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化，在化學(xué)預(yù)處理藥液中增加了滲透軟化劑，取得了滿意效果。

2.1 化學(xué)機(jī)械漿滲透軟化劑功能與特性

化學(xué)機(jī)械漿滲透軟化劑一般是由多種陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑復(fù)配而成的聚合物，具有多種表面活性成分，可降低藥液的表面張力，加速藥液的浸漬滲透，加快軟化、疏松原料。它還可與藥液其他成分產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，達(dá)到快速潤(rùn)脹、軟化、疏松纖維的目的，并能有效保護(hù)碳水化合物不受或少受剝皮反應(yīng)，提高紙漿得率，提高紙漿強(qiáng)度，降低篩渣率和磨漿能耗。

本次使用的化學(xué)機(jī)械漿滲透軟化劑為復(fù)配型表面活性劑。其理化指標(biāo)如下：

外觀：微黃色黏稠液體；

離子性：陰離子；

pH值：7～10；

有效物含量：≥ 85%；密度：0.95～1.10 g/mL；

溶解性：易溶于水和堿液；

特性：耐堿、耐硬水、耐高溫、耐強(qiáng)氧化劑，具有極強(qiáng)滲透力，兼具潤(rùn)濕、乳化、分散、脫脂、洗滌、防止結(jié)垢等功能；

安全性：無(wú)毒、易降解，無(wú)危險(xiǎn)性。

2.2 某廠堿性過(guò)氧化氫化學(xué)機(jī)械漿生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。

圖1 堿性過(guò)氧化氫化學(xué)機(jī)械漿生產(chǎn)工藝流程

木片在木片倉(cāng)中洗滌后經(jīng)斜螺旋脫水，然后進(jìn)入常壓預(yù)汽蒸倉(cāng)汽蒸，通過(guò)擠壓撕裂機(jī)的擠壓作用將木片疏解，便于浸漬吸收藥液和成漿反應(yīng)。然后木片進(jìn)入與之相連的第一段浸漬器，經(jīng)浸漬后的木片進(jìn)入第一反應(yīng)倉(cāng)，浸漬液中的化學(xué)藥品被通汽加熱，與木片發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。由反應(yīng)倉(cāng)出來(lái)的物料再經(jīng)過(guò)擠壓撕裂機(jī)處理進(jìn)入第二段螺旋壓榨浸漬器。浸漬后木片進(jìn)入第二反應(yīng)倉(cāng)，繼續(xù)通汽進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。然后進(jìn)入第一段盤(pán)磨機(jī)進(jìn)行常壓磨漿，磨后粗漿稀釋后，經(jīng)洗滌脫水，進(jìn)入第二段盤(pán)磨機(jī)再進(jìn)行常壓磨漿。磨后漿料進(jìn)行消潛后送篩選系統(tǒng)。

2.3 工藝改進(jìn)前后對(duì)比

（1）改進(jìn)前工藝狀況。為了加快藥液浸透，改進(jìn)前的浸漬藥液中燒堿和雙氧水用量都較大，藥液濃度高，不僅增加了某些抽提物和短鏈的半纖維素的溶出，而且也不可避免地造成了少量木素的溶出，降低了紙漿得率，且因藥液滲透不均勻造成纖維潤(rùn)脹軟化不均勻，在磨漿時(shí)容易對(duì)纖維造成損傷，影響紙漿的強(qiáng)度指標(biāo)。

（2）工藝調(diào)整原則。由于化學(xué)機(jī)械漿滲透劑可降低藥液的表面張力，加速藥液的浸漬滲透，加快軟化、疏松原料，并同藥液其他成分產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，達(dá)到快速潤(rùn)脹、軟化、疏松纖維的目的，且能有效保護(hù)碳水化合物不受或少受剝皮反應(yīng)，因此添加滲透軟化劑后，可在原工藝基礎(chǔ)上適當(dāng)降低燒堿和雙氧水的用量，降低藥液濃度，使堿性強(qiáng)度趨于溫和而滲透均勻，使化學(xué)預(yù)處理段處于既潤(rùn)脹、軟化了纖維，又只溶出某些抽提物和短鏈的半纖維素，而幾乎不脫木素的理想狀態(tài)。

（3）工藝改進(jìn)前后化學(xué)品加入量和關(guān)鍵指標(biāo)參數(shù)對(duì)比。①該廠制漿一車間使用進(jìn)口楊木木片生產(chǎn)化學(xué)機(jī)械漿，工藝改進(jìn)前化學(xué)預(yù)處理藥液中化學(xué)品加入量和紙漿得率、白度、抗張指數(shù)、撕裂指數(shù)見(jiàn)表1；②我們對(duì)工藝的改進(jìn)主要是對(duì)化學(xué)預(yù)處理藥液配方和加入量進(jìn)行了優(yōu)化和調(diào)整，在第一段預(yù)浸藥液中添加了0.08%的滲透軟化劑，并適當(dāng)降低了一點(diǎn)燒堿和雙氧水的用量，得到了較滿意的效果，工藝改進(jìn)前后各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 工藝改進(jìn)前后化學(xué)品加入量和關(guān)鍵指標(biāo)參數(shù)對(duì)比

（4）經(jīng)濟(jì)效益分析。從表1可以看出，使用南昌三星化工實(shí)業(yè)有限公司化學(xué)機(jī)械漿滲透軟化劑取得了明顯的有益效果和經(jīng)濟(jì)效益：①紙漿得率可提高2%～3%；②紙漿白度可提高2%～3%ISO；③抗張指數(shù)和撕裂指數(shù)均有不同程度的提高，表明紙漿強(qiáng)度有所提高；④可降低藥液濃度，節(jié)約化學(xué)品用量2%～4%；⑤因纖維潤(rùn)脹、軟化完全，可降低磨漿能耗5%～10%；⑥由于木素溶出減少，降低了廢水的污染負(fù)荷，因此可適當(dāng)降低水處理藥劑的用量。

3 結(jié)束語(yǔ)

從化學(xué)機(jī)械漿滲透軟化劑的功能作用和該廠使用南昌三星化工實(shí)業(yè)有限公司化學(xué)機(jī)械漿滲透軟化劑的實(shí)際應(yīng)用效果可得出如下結(jié)論：

化學(xué)機(jī)械漿滲透軟化劑可用于任何化學(xué)機(jī)械漿的化學(xué)預(yù)處理浸漬階段，可加速藥液浸透，促進(jìn)纖維潤(rùn)脹軟化，提高藥液滲透均勻性，降低磨漿能耗，提高紙漿強(qiáng)度。

使用化學(xué)機(jī)械漿滲透劑可降低藥液濃度，減少木素的溶出，從而提高紙漿得率。

對(duì)堿性過(guò)氧化氫化學(xué)機(jī)械漿不僅可提高紙漿得率，而且可提高紙漿白度。

可降低化學(xué)品用量，并減少木素、短纖等溶出，減輕污水處理負(fù)荷。

[1]吳凡 APMP制漿過(guò)程中的影響因素分析[J]. 紙和造紙，2010（8）：19.

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劉學(xué)文(1967-)，女，高級(jí)工程師，現(xiàn)主要從事化學(xué)品應(yīng)用技術(shù)條件研究暨新產(chǎn)品技術(shù)開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新工作。