化學機械漿生產中使用滲透軟化劑的工藝改進

劉學文1 郭興亮2

（1.江西省輕工業研究所， 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）

化學機械漿生產中使用滲透軟化劑的工藝改進

劉學文1 郭興亮2

（1.江西省輕工業研究所， 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）

化學機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生協同效應，有效保護碳水化合物不受或少受剝皮反應。化學機械漿生產中使用滲透軟化劑，可提高紙漿得率，提高紙漿強度，降低磨漿能耗。

化學機械漿 浸漬 滲透 得率 工藝改進

化學機械漿又稱CMP,是利用闊葉木代替針葉木磨木漿的一種制漿方法。該法制漿比普通機械制漿得率高，性能好，因而得到廣泛采用。其制漿過程為：首先進行化學預處理，然后進行常壓磨漿，最后再進行紙漿的后處理如消潛、篩選、漂白等。化學機械漿按生產時的原材料不同可分為原木化學機械漿和木片化學機械漿。木片化學機械漿根據使用的藥液不同，又可分為冷堿法與亞硫酸鹽法，后者又發展成為磺化化學機械漿。到20世紀90年代，開發出了堿性過氧化氫化學機械漿（簡稱APMP）。

由于堿性過氧化氫化學機械漿是把制漿和漂白兩者結合在一起同時完成，不像漂白化學機械磨木漿（簡稱BCTMP）。需分開前后完成，生產漂白木漿流程簡單，不需另設漂白車間，設備投資較低，操作較簡單，并且采用常壓磨漿，不需要熱回收系統和帶壓設備，整個生產過程運行費用和能耗都較低。另外，制漿過程不用亞硫酸鈉沒有硫化氫氣體生成，廢水中不含硫化物，對環境污染負荷小，水處理較容易，并且紙漿強度與BCTMP相當[1]，白度也高，因此成為生產漂白化學機械漿的主流方法。

1 化學機械漿普遍存在藥液滲透不均勻的問題

對木片進行化學處理的目的，是在磨漿前先行潤脹纖維、軟化木素再進行漂白，使纖維在后面的磨漿操作過程中受到的損傷減少，以提高紙漿強度，并降低磨漿能耗。

與堿法制漿不同，化學機械漿（包括堿性過氧化氫化學機械漿）化學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，浸漬時間短，故藥液滲透仍然比較緩慢，使木片內部纖維得不到充分潤脹和軟化，造成磨漿質量的下降和能耗增加。尤其對于組織結構較緊密的原料，藥液滲透的均勻性更是難以保證。

2 化學機械漿生產中使用滲透軟化劑的工藝改進

某廠以楊木木片為原料生產堿性過氧化氫化學機械漿，化學預處理藥液為燒堿、雙氧水、硅酸鈉、硫酸鎂和螯合劑，藥液浸漬溫度65～75℃。我們同該廠技術人員一起對生產工藝進行了改進和優化，在化學預處理藥液中增加了滲透軟化劑，取得了滿意效果。

2.1 化學機械漿滲透軟化劑功能與特性

化學機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生協同效應，達到快速潤脹、軟化、疏松纖維的目的，并能有效保護碳水化合物不受或少受剝皮反應，提高紙漿得率，提高紙漿強度，降低篩渣率和磨漿能耗。

本次使用的化學機械漿滲透軟化劑為復配型表面活性劑。其理化指標如下：

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、耐強氧化劑，具有極強滲透力，兼具潤濕、乳化、分散、脫脂、洗滌、防止結垢等功能；

安全性：無毒、易降解，無危險性。

2.2 某廠堿性過氧化氫化學機械漿生產工藝流程如圖1所示。

圖1 堿性過氧化氫化學機械漿生產工藝流程

木片在木片倉中洗滌后經斜螺旋脫水，然后進入常壓預汽蒸倉汽蒸，通過擠壓撕裂機的擠壓作用將木片疏解，便于浸漬吸收藥液和成漿反應。然后木片進入與之相連的第一段浸漬器，經浸漬后的木片進入第一反應倉，浸漬液中的化學藥品被通汽加熱，與木片發生化學反應。由反應倉出來的物料再經過擠壓撕裂機處理進入第二段螺旋壓榨浸漬器。浸漬后木片進入第二反應倉，繼續通汽進行化學反應。然后進入第一段盤磨機進行常壓磨漿，磨后粗漿稀釋后，經洗滌脫水，進入第二段盤磨機再進行常壓磨漿。磨后漿料進行消潛后送篩選系統。

2.3 工藝改進前后對比

（1）改進前工藝狀況。為了加快藥液浸透，改進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脹軟化不均勻，在磨漿時容易對纖維造成損傷，影響紙漿的強度指標。

（2）工藝調整原則。由于化學機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生協同效應，達到快速潤脹、軟化、疏松纖維的目的，且能有效保護碳水化合物不受或少受剝皮反應，因此添加滲透軟化劑后，可在原工藝基礎上適當降低燒堿和雙氧水的用量，降低藥液濃度，使堿性強度趨于溫和而滲透均勻，使化學預處理段處于既潤脹、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。

（3）工藝改進前后化學品加入量和關鍵指標參數對比。①該廠制漿一車間使用進口楊木木片生產化學機械漿，工藝改進前化學預處理藥液中化學品加入量和紙漿得率、白度、抗張指數、撕裂指數見表1；②我們對工藝的改進主要是對化學預處理藥液配方和加入量進行了優化和調整，在第一段預浸藥液中添加了0.08%的滲透軟化劑，并適當降低了一點燒堿和雙氧水的用量，得到了較滿意的效果，工藝改進前后各項指標對比見表1。

表1 工藝改進前后化學品加入量和關鍵指標參數對比

（4）經濟效益分析。從表1可以看出，使用南昌三星化工實業有限公司化學機械漿滲透軟化劑取得了明顯的有益效果和經濟效益：①紙漿得率可提高2%～3%；②紙漿白度可提高2%～3%ISO；③抗張指數和撕裂指數均有不同程度的提高，表明紙漿強度有所提高；④可降低藥液濃度，節約化學品用量2%～4%；⑤因纖維潤脹、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荷，因此可適當降低水處理藥劑的用量。

3 結束語

從化學機械漿滲透軟化劑的功能作用和該廠使用南昌三星化工實業有限公司化學機械漿滲透軟化劑的實際應用效果可得出如下結論：

化學機械漿滲透軟化劑可用于任何化學機械漿的化學預處理浸漬階段，可加速藥液浸透，促進纖維潤脹軟化，提高藥液滲透均勻性，降低磨漿能耗，提高紙漿強度。

使用化學機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。

對堿性過氧化氫化學機械漿不僅可提高紙漿得率，而且可提高紙漿白度。

可降低化學品用量，并減少木素、短纖等溶出，減輕污水處理負荷。

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

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劉學文(1967-)，女，高級工程師，現主要從事化學品應用技術條件研究暨新產品技術開發與創新工作。