棉短絨制漿過程中雜質的去除

李勝利

(新疆阿拉爾市新農棉漿有限責任公司，新疆阿拉爾，843300)

棉短絨制漿過程中雜質的去除

李勝利

(新疆阿拉爾市新農棉漿有限責任公司，新疆阿拉爾，843300)

棉短絨制漿蒸煮過程中，不同等級的棉短絨所含雜質的不同在很大程度上決定了用堿量的多少，與在蒸煮過程中采用化學方法去除雜質相比較，采用物理方法去除棉短絨中的雜質能顯著節省蒸煮用堿量，降低生產成本。

溶解漿;棉短絨;雜質;蒸煮

目前國內以棉短絨為原料的漿粕廠，大都面臨著兩個生存難題。一是隨著棉區產業結構的調整，棉花種植面積減少，加上新建棉漿企業的增加，制漿原料棉短絨已到了僧多粥少的地步。二是隨著國家對環保的要求越來越高，棉漿粕企業對環境的影響也日漸突顯［1］。棉漿企業如何在這兩難中生存并求得發展，是必須面對的課題。筆者從棉漿生產的角度看待這個問題，有兩點想法:首先漿粕生產企業是屬于兩高企業，即 (水)消耗高，(污水排放)環境污染高。而造成這兩高的主要原因是棉短絨中的雜質含量高［2］，如果解決了棉短絨中的雜質含量高的這個問題，就可以從很大程度上緩解棉漿粕企業的困難。另外，在生產中如果采用物理方法處理棉短絨中的雜質，盡可能少地采用化學方法除雜，少用水，就能達到降低兩高的目的。本文就筆者所在的棉漿企業采用物理方法去除棉短絨中雜質的生產實踐進行介紹，與同行探討。

1 棉短絨中雜質的分類

經過軋花后的棉籽 (毛籽)上還殘留著短纖維，用剝絨機把這些短纖維剝下來，剝下來的這些短纖維就稱為棉短絨。棉短絨由3部分組成。來自“毛頭”的較長纖維;來自毛籽上被軋花機軋斷的纖維;棉籽表皮上天然生長發育成的一層短而密集的纖維，這是棉短絨的主要組成部分［3］。

棉短絨的形狀與長纖維相比，一是短而粗，較密集，長度一般只有2～3 mm(除毛頭和軋斷纖維)，每粒棉籽上短絨的根數比長纖維約多1倍;二是顏色也與長纖維不同，正常發育的棉纖維呈潔白或乳白色，有絲光，而短絨常呈灰白或呆白色，有時也呈灰棕色或灰綠色，這是因籽殼的色素影響而使短絨中腔中含色素較多 (因其靠近籽殼，營養和色素較易輸送);三是短纖維雖然比長纖維晚發育3天以上，但成熟度卻比長纖維好，因營養物質較易輸送到短絨中去。棉短絨的化學成分與皮棉長纖維差不多，纖維素含量在90%以上。

棉短絨中所含的雜質分為兩類，一類為木質素、脂肪及蠟質等，這部分雜質為棉短絨的固有雜質，約占10%;另一類為棉短絨中夾帶的棉籽皮、棉稈碎片、塵土等其他非纖維素雜質，這一類外來雜質稱為機械性雜質，約占10%～30%。

2 棉纖維細胞壁的主要化學成分

棉纖維組成主要是纖維素，木質素含量很少。初生壁的厚度為0.12～0.3 cm，重量為纖維的2.5% ～2.7%，其中纖維素含量較少，只有40% ～45%，初生壁化學成分主要為蠟質及脂肪，次生壁外層主要含半纖維素，中層主要含纖維素，見圖1。由圖1可知，成熟的棉纖維通過顯微鏡放大后，可以觀察到它是縱向呈扁平帶狀，并且具有天然的轉曲，其橫截面結構基本上分為角質膜 (角皮層)、初生壁、次生胞壁及胞腔幾個部分。次生胞壁由纖維素組成，是棉纖維的主要組成部分，占纖維素總量的90%以上，雜質部分如脂肪、蠟質等約占棉纖維總量的10%。

圖1 棉纖維細胞壁組成

3 棉短絨制漿物理除雜案例

棉漿企業一般都采用堿法蒸煮 (亦稱苛性鈉法)，利用NaOH與棉短絨中所含的脂肪及蠟質發生皂化和乳化反應，達到去除非纖維素的目的。同時破壞纖維素的初生細胞壁，提高它在化學反應中的膨潤性和反應能力，并使聚合度降到工藝要求范圍，盡可能使纖維素少受損失。棉漿粕的生產過程實質就是一個降聚、提純、改善和提高反應性能，非纖維素類雜質含量不斷降低，纖維素含量不斷提高的一個生產過程。以新疆阿拉爾市新農棉漿有限責任公司物理除雜的案例來說明物理除雜對降低蒸煮用堿量的重要性。

3.1 蒸煮用堿量和棉短絨中雜質含量的關系

棉短絨在蒸球中，通過高溫高壓在NaOH的作用下的反應過程實際上就是除雜過程，同時提高纖維素的聚合度和化學反應性能，反應過程如下:

棉短絨+NaOH→纖維素+蒸煮液

新疆阿拉爾市新農棉漿廠實際生產中，每生產1 t棉漿，棉短絨平均耗用量為1420 kg，即需去除的雜質量為420 kg。生產工藝中，蒸球投放棉短絨為6 t/球，消耗17.5 m3濃度為58 g/L的NaOH溶液，假設NaOH全部用于蒸煮消耗。

通過給定的生產工藝條件，可以粗略得出如下分析數據:

6000 kg棉短絨含雜質總量:6000×420/1420=1774.6(kg);

6000 kg棉短絨固有雜質含量:6000×10%=600(kg);

6000 kg棉短絨含機械性雜質:1774.6－600=1174.6(kg)，機械性雜質含量:1174.6÷6000=19.6%。

計算得出:平均1kg雜質耗堿為17.5×58÷1774.6=0.57(kg)

機械性雜質耗堿總量:1174.6×0.57=669.5(kg)

以上數據分析充分說明蒸煮用堿液大部分被外來機械性雜質所消耗，為了降低蒸煮堿液的用量，去除棉短絨中所含機械性雜質是降低蒸煮用堿量的關鍵。

3.2 去除棉短絨機械性雜質設備的改進

大多數棉漿廠意識到棉短絨中所含雜質對蒸煮用堿量消耗的影響很大。從棉短絨的采購開始就將棉短絨按含雜質比例分為9個等級，按照生產要求進行嚴格采購棉短絨。但是由于種種原因，進廠的棉短絨由于雜質的原因還是影響著生產，在生產中堿耗高、成本高。為了有效地去除棉短絨中的機械性雜質，有的廠家使用清絨機對棉短絨進行預先除雜。但是由于工藝布局不合理，增加了不應有的生產成本。增加成本的原因有:①裝車、卸車的重復費用;②短途的運輸費用;③再次打包的費用 (鐵絲、包裝布)。為了解決以上問題，應在原有設備的基礎上利用現有的生產條件，對開棉機和清絨機進行合理的布局和綜合利用，使它能有效地清除部分雜質同時不會產生高額費用。

為了在原有設備基礎上進行合理科學的技術改進，現對原有設備進行分析，見圖2。

圖2 棉漿粕廠原有除雜設備簡圖

由圖2可以看出，棉短絨在壓輥的作用下沿著刺輥運行。雜質及短絨在經過篩板時，由于停留時間短暫，大部分雜質又在引風及刺輥的帶動下進入下一工序，只有很少一部分雜質被清除。為了克服原有設備在清除雜質上存在的問題，將清絨機與原有設備結合使用，如圖3所示。

圖3 清絨機與原有設備的結合簡圖

由圖3可以看出，在原有設備上引入清絨機后，增加了減壓倉、撥料輥、振動篩等，新工藝及設備在運行過程中起到了很好的除雜效果。

(1)減壓倉:起減壓作用，使刺輥轉動形成風壓，短絨及雜質按要求下落在篩板面上，細小灰塵進入減壓倉達到清除的目的。

(2)撥料輥:撥動物料，促使棉短絨移動，防止出現物料經過沉降后在篩板面上形成積料的現象。撥料輥能很好地使物料向既定方向移動。

(3)振動篩:使物料呈跳躍式向下移動，提高清除雜質的效果。

4 結語

通過對蒸煮用堿量與雜質含量的分析可以看出，去除機械性雜質 (本案例中其含量為棉短絨總量的19.6%)，可顯著降低蒸煮用堿量。在降低用堿量的同時，用水量和廢水排放量都相應地降低。

［1］陳嘉川，楊桂花，李紹成．棉短絨低污染紙漿工藝的研究［J］．中國造紙，1999，18(5):41．

［2］徐永健，張美云，季 峰．棉短絨制絨毛漿H2O2-氧堿蒸煮工藝［J］．中國造紙，2003，22(8):23．

［3］楊桂花，陳嘉川，曹知朋，等．化學添加劑對棉短絨NaOH-H2O2制漿的影響［J］．中國造紙，2005，24(3):11．

Impurity Removal from Cotton Linter in Cotton Linter Dissolving Pulp Production

LI Sheng-li
(Xinjiang Alaer Xinnong Cotton Pulp Co．，Ltd．，Alar，Xinjiang Uygur Autonomous Region，843300)
(E-mail:13897448068@163．com)

The dissolving pulp production with cotton linter as raw material requirs to remove the impurity contained in the cotton linter as completely as possible，the mill experience indicates that the impurity removing by physical way before cooking can save a lot of alkali consumption compared with impurity removing by cooking。

dissolving pulp;cotton linter;impurity;cooking

TS721+.4

A

0254-508X(2011)09-0073-03

李勝利先生;主要從事生產技術、工藝技術及生產調度等管理工作。

2011-05-09(修改稿)

(責任編輯:馬 忻)