三道棉短絨生物氧化法制本色漿工藝的研發

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保制漿有限公司新疆 石河子 832000；3.北京綠色科海科技開發有限公司，北京 100000）

三道棉短絨生物氧化法制本色漿工藝的研發

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保制漿有限公司新疆 石河子 832000；3.北京綠色科海科技開發有限公司，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，這是營養物質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的纖維質量占纖維總質量的5%及其以下；三道絨棉纖維中長度≤3 mm的纖維質量占纖維總質量的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工藝是從源頭上削減污染物，以減少污染物的產生量和排放量，它是造紙行業減排COD在技術上非常重要的第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，黑液的資源化利用等，但這些減排工藝都不能真正實現無排放制漿，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，真正實現了高得率制漿，廢水處理簡單，成本極低，廢水全封閉循環使用。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保制漿有限公司成功研發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，將傳統的以脫木素為主要目的來提高紙漿強度和白度的方法，轉變為保留木質素，改變發色基團結構，減少其溶出的生物處理法，避免了傳統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%，經過厭氧好氧處理的水COD≤1 000 mg/L（生物處理液COD的質量濃度為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備。

雙螺桿擠壓搓揉機利用2根平行、嚙合且同向旋轉的積木組合式螺桿和特殊結構的螺桿原件，使纖維漿料在輸送的同時受到動態擠壓，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合力。

搓揉區濃度高達25%～40%質量分數，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，紙漿質量高。

棉短絨經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、一定時間內軟化或充分反應，為制漿擠壓磨解和盤磨磨漿打好基礎。

棉短絨生物預處理及制漿水自循環工藝流程見圖1。

圖1 棉短絨生物預處理及制漿水自循環工藝流程圖

2.2 配制預處理溶液（生物菌液）

在生物菌貯存池（環境溫度7～35℃為宜）中加入培養基（A菌、B菌、預處理廢液按一定比例混合），再將C菌、D菌等置于培養基中進行生物代謝，將培養基改性、代謝后的生成液作為預處理溶液，預處理液COD質量濃度為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量比）；E試劑 0.03%質量分數（對絕干原料）；F試劑 5%質量分數（對絕干原料）；氧化劑用量20%質量分數（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%質量分數；G試劑的質量分數為0.02%（對絕干原料）；H試劑的質量分數為3%（對絕干原料）；氧化劑用量為4%～6%質量分數（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 紙漿質量

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

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 紙張質量

紙張質量控制如下（各項指標均按相關國家標準檢測）：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值，紙張無掉粉掉毛。三道棉短絨漿7 000元/t左右，而衛生巾、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，采用公司獨創的生物氧化法無廢水排放環保制漿技術，生產無毒、綠色環保的優質棉漿，為生產高附加值的紙口罩、衛生巾和紙尿褲等奠定了基礎，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備與工藝及水處理技術；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[J]．造紙化學品，2016，28（6）：28-30．