三道棉短絨生物氧化法制本色漿工藝的研發(fā)

騰鐵生，段愛琴，李仕蘭，張躍平

（1.新疆國力源投資有限公司，新疆 石河子 832000；2.新疆石河子市國力源環(huán)保制漿有限公司新疆 石河子 832000；3.北京綠色科海科技開發(fā)有限公司，北京 100000）

三道棉短絨生物氧化法制本色漿工藝的研發(fā)

騰鐵生1，段愛琴2，李仕蘭3，張躍平2

（1.新疆國力源投資有限公司，新疆 石河子 832000；2.新疆石河子市國力源環(huán)保制漿有限公司新疆 石河子 832000；3.北京綠色科?？萍奸_發(fā)有限公司，北京 100000）

棉短絨是用削絨機從毛棉籽表面上剝下來的殘留纖維，它的特點是纖維短而粗，短絨的成熟度比長纖維高，這是營養(yǎng)物質(zhì)較易輸送到短絨中去的緣故。棉短絨由3部分組成：第1部分來自“毛頭”的較長纖維；第2部分來自毛籽上被軋花機軋斷的纖維；第3部分是棉籽表皮上天然生長發(fā)育成的一層短而密集的纖維，這是棉短絨的主要組成部分。棉短絨的化學成分與皮棉長纖維接近，纖維素含量在90%以上，因而棉短絨是工業(yè)上提取纖維素的主要原料。棉短絨按等級分為一道絨、二道絨和三道絨。三道剝絨機剝下的棉短絨，這類棉短絨長度最短（一般在3 mm左右），雜質(zhì)含量高，纖維成熟度不及二道絨，但比一道絨高。三道絨棉纖維中長度≥12 mm的纖維質(zhì)量占纖維總質(zhì)量的5%及其以下；三道絨棉纖維中長度≤3 mm的纖維質(zhì)量占纖維總質(zhì)量的80%及其以下，主要用于制作高級紙張。

新疆有豐富的棉短絨資源，多年來三道絨大多用作生產(chǎn)棉漿粕的原料，但是隨著對污染排放的嚴格控制，棉漿粕廠面臨著生存危機。

制漿造紙過程中實施清潔生產(chǎn)工藝是從源頭上削減污染物，以減少污染物的產(chǎn)生量和排放量，它是造紙行業(yè)減排COD在技術(shù)上非常重要的第1步，如低硬度蒸煮，高效黑液提取，壓力篩與漿料封閉篩選，氧脫木素及先進的漂白技術(shù)，黑液的資源化利用等，但這些減排工藝都不能真正實現(xiàn)無排放制漿，而且其中某些減排工藝如低硬度蒸煮制漿得率低，成本高。

新疆石河子市國力源環(huán)保制漿有限公司針對上述問題，采用的生物氧化法制漿造紙技術(shù)，真正實現(xiàn)了高得率制漿，廢水處理簡單，成本極低，廢水全封閉循環(huán)使用。生物氧化法制漿賦予了三道絨新的用途和價值。

隨著生活水平的提高，人們健康意識的增強，市場對紙口罩、衛(wèi)生巾、紙尿褲等生活用品也有了新的要求，更加注重本色、無漂白、無添加增白劑及其他輔料，以及較高的抗張強度、橫向吸液高度等。為此，新疆石河子市國力源環(huán)保制漿有限公司成功研發(fā)了三道棉短絨生物氧化法制本色漿工藝。

1 三道棉短絨的生物氧化法制漿是低溫無污染制漿工藝

生物氧化法低溫無污染制漿，通過復配的生物處理液低壓低溫預處理，將傳統(tǒng)的以脫木素為主要目的來提高紙漿強度和白度的方法，轉(zhuǎn)變?yōu)楸Ａ裟举|(zhì)素，改變發(fā)色基團結(jié)構(gòu)，減少其溶出的生物處理法，避免了傳統(tǒng)的蒸煮漂白過程纖維素和半纖維素的降解和損傷，大大提高了紙漿得率和紙漿強度。

由于預處理過程采用生物制劑（COD=1 000.033 mg/L），廢水處理負荷小，處理量小，且處理后出水COD≤1 000 mg/L就可回用于制漿，比傳統(tǒng)制漿造紙廢水處理更容易。厭氧處理率達到80%以上，好氧處理率達到50%，經(jīng)過厭氧好氧處理的水COD≤1 000 mg/L（生物處理液COD的質(zhì)量濃度為1 000.033 mg/ L），全部回用于制漿。

2 棉短絨預處理

2.1 預處理工藝流程

預處理選用先進的雙螺桿擠壓搓揉機和滯留槽設(shè)備。

雙螺桿擠壓搓揉機利用2根平行、嚙合且同向旋轉(zhuǎn)的積木組合式螺桿和特殊結(jié)構(gòu)的螺桿原件，使纖維漿料在輸送的同時受到動態(tài)擠壓，依靠高濃高壓下纖維間的揉搓，完成纖維離解和細纖維化，且纖維是在S1-S2層間，而不是在胞間層之間分離，并對纖維初生壁（P層）和次生壁外層（S1層）有極好的破壞效果，有利于成漿和提高纖維結(jié)合力。

搓揉區(qū)濃度高達25%～40%質(zhì)量分數(shù)，磨解漿料時纖維切斷作用小，磨后纖維長，脫水速度快；同時，因其有高效混合功能，漿料和化學品的反應速度快，紙漿質(zhì)量高。

棉短絨經(jīng)過雙螺桿擠壓搓揉機與化學品充分混合、高度細纖維化后的棉漿，進入滯留槽，在一定溫度下、一定時間內(nèi)軟化或充分反應，為制漿擠壓磨解和盤磨磨漿打好基礎(chǔ)。

棉短絨生物預處理及制漿水自循環(huán)工藝流程見圖1。

圖1 棉短絨生物預處理及制漿水自循環(huán)工藝流程圖

2.2 配制預處理溶液（生物菌液）

在生物菌貯存池（環(huán)境溫度7～35℃為宜）中加入培養(yǎng)基（A菌、B菌、預處理廢液按一定比例混合），再將C菌、D菌等置于培養(yǎng)基中進行生物代謝，將培養(yǎng)基改性、代謝后的生成液作為預處理溶液，預處理液COD質(zhì)量濃度為1 000.033 mg/L。

3 生物預處理工藝

生物預處理工藝條件如下：液比1∶6（絕干原料與預處理液的質(zhì)量比）；E試劑 0.03%質(zhì)量分數(shù)（對絕干原料）；F試劑 5%質(zhì)量分數(shù)（對絕干原料）；氧化劑用量20%質(zhì)量分數(shù)（對絕干原料）；預處理溫度85～95℃；時間60～90 min。

4 脫色工藝

脫色工藝條件如下：紙漿濃度為18%～20%質(zhì)量分數(shù)；G試劑的質(zhì)量分數(shù)為0.02%（對絕干原料）；H試劑的質(zhì)量分數(shù)為3%（對絕干原料）；氧化劑用量為4%～6%質(zhì)量分數(shù)（對絕干原料）；脫色溫度為120℃；保溫時間為60 min；紙漿白度為58%～62%。

5 紙漿質(zhì)量

紙漿質(zhì)量控制如下：K值為8～10 mL/g；紙漿得率為70%～75%；紙漿濃度為30%質(zhì)量分數(shù)。

6 打漿工藝

打漿工藝條件如下：打漿度為44～46°SR；濕重為6.0～7.0 g。

7 紙張質(zhì)量

紙張質(zhì)量控制如下（各項指標均按相關(guān)國家標準檢測）：定量為60 g/m2；抗張強度為4 150 km；撕裂度為5 650 mN；白度為58%～62%；橫向吸液高度為44 mm/100 s。

8 結(jié)束語

棉短絨生物氧化法制漿，制漿過程無堿無氯，無廢水排放，本色漿抗張強度、橫向吸液高度都達到理想的數(shù)值，紙張無掉粉掉毛。三道棉短絨漿7 000元/t左右，而衛(wèi)生巾、紙口罩等折合售價約25萬元/t，此項工藝利用新疆豐富的棉短絨資源，采用公司獨創(chuàng)的生物氧化法無廢水排放環(huán)保制漿技術(shù)，生產(chǎn)無毒、綠色環(huán)保的優(yōu)質(zhì)棉漿，為生產(chǎn)高附加值的紙口罩、衛(wèi)生巾和紙尿褲等奠定了基礎(chǔ)，具有廣闊的市場前景。

The Technology Research and Development of the Third Type Cotton Linter Biological Oxidation to Product Unbleached Pulp

TENG Tie-sheng1，DUAN Ai-qin2，LI Shi-lan3，ZHANG Yue-ping2
（1.Xinjiang National Source Investment Co.，Ltd.，Shihezi 832000，China；2.Shihezi National Source of Environmental Pulp Co.，Ltd.，Shihezi 832000，China；3.Beijing Green Science and Technology Development Co.，Ltd.Kehai，Beijing 100000，China）

TS74

A

1007-2225（2016）06-0028-03

騰鐵生先生（1974-），總工程師，學士學位；主要研究方向：生物氧化法清潔制漿設(shè)備與工藝及水處理技術(shù)；E-mail；1579195616@qq.com。

2016-10-12（修回）

本文文獻格式：騰鐵生，段愛琴，李仕蘭，等．三道棉短絨生物氧化法制本色漿工藝的研發(fā)[J]．造紙化學品，2016，28（6）：28-30．