棉短绒制浆过程中杂质的去除

李胜利

(新疆阿拉尔市新农棉浆有限责任公司，新疆阿拉尔，843300)

棉短绒制浆过程中杂质的去除

李胜利

(新疆阿拉尔市新农棉浆有限责任公司，新疆阿拉尔，843300)

棉短绒制浆蒸煮过程中，不同等级的棉短绒所含杂质的不同在很大程度上决定了用碱量的多少，与在蒸煮过程中采用化学方法去除杂质相比较，采用物理方法去除棉短绒中的杂质能显著节省蒸煮用碱量，降低生产成本。

溶解浆;棉短绒;杂质;蒸煮

目前国内以棉短绒为原料的浆粕厂，大都面临着两个生存难题。一是随着棉区产业结构的调整，棉花种植面积减少，加上新建棉浆企业的增加，制浆原料棉短绒已到了僧多粥少的地步。二是随着国家对环保的要求越来越高，棉浆粕企业对环境的影响也日渐突显［1］。棉浆企业如何在这两难中生存并求得发展，是必须面对的课题。笔者从棉浆生产的角度看待这个问题，有两点想法:首先浆粕生产企业是属于两高企业，即 (水)消耗高，(污水排放)环境污染高。而造成这两高的主要原因是棉短绒中的杂质含量高［2］，如果解决了棉短绒中的杂质含量高的这个问题，就可以从很大程度上缓解棉浆粕企业的困难。另外，在生产中如果采用物理方法处理棉短绒中的杂质，尽可能少地采用化学方法除杂，少用水，就能达到降低两高的目的。本文就笔者所在的棉浆企业采用物理方法去除棉短绒中杂质的生产实践进行介绍，与同行探讨。

1 棉短绒中杂质的分类

经过轧花后的棉籽 (毛籽)上还残留着短纤维，用剥绒机把这些短纤维剥下来，剥下来的这些短纤维就称为棉短绒。棉短绒由3部分组成。来自“毛头”的较长纤维;来自毛籽上被轧花机轧断的纤维;棉籽表皮上天然生长发育成的一层短而密集的纤维，这是棉短绒的主要组成部分［3］。

棉短绒的形状与长纤维相比，一是短而粗，较密集，长度一般只有2～3 mm(除毛头和轧断纤维)，每粒棉籽上短绒的根数比长纤维约多1倍;二是颜色也与长纤维不同，正常发育的棉纤维呈洁白或乳白色，有丝光，而短绒常呈灰白或呆白色，有时也呈灰棕色或灰绿色，这是因籽壳的色素影响而使短绒中腔中含色素较多 (因其靠近籽壳，营养和色素较易输送);三是短纤维虽然比长纤维晚发育3天以上，但成熟度却比长纤维好，因营养物质较易输送到短绒中去。棉短绒的化学成分与皮棉长纤维差不多，纤维素含量在90%以上。

棉短绒中所含的杂质分为两类，一类为木质素、脂肪及蜡质等，这部分杂质为棉短绒的固有杂质，约占10%;另一类为棉短绒中夹带的棉籽皮、棉秆碎片、尘土等其他非纤维素杂质，这一类外来杂质称为机械性杂质，约占10%～30%。

2 棉纤维细胞壁的主要化学成分

棉纤维组成主要是纤维素，木质素含量很少。初生壁的厚度为0.12～0.3 cm，重量为纤维的2.5% ～2.7%，其中纤维素含量较少，只有40% ～45%，初生壁化学成分主要为蜡质及脂肪，次生壁外层主要含半纤维素，中层主要含纤维素，见图1。由图1可知，成熟的棉纤维通过显微镜放大后，可以观察到它是纵向呈扁平带状，并且具有天然的转曲，其横截面结构基本上分为角质膜 (角皮层)、初生壁、次生胞壁及胞腔几个部分。次生胞壁由纤维素组成，是棉纤维的主要组成部分，占纤维素总量的90%以上，杂质部分如脂肪、蜡质等约占棉纤维总量的10%。

图1 棉纤维细胞壁组成

3 棉短绒制浆物理除杂案例

棉浆企业一般都采用碱法蒸煮 (亦称苛性钠法)，利用NaOH与棉短绒中所含的脂肪及蜡质发生皂化和乳化反应，达到去除非纤维素的目的。同时破坏纤维素的初生细胞壁，提高它在化学反应中的膨润性和反应能力，并使聚合度降到工艺要求范围，尽可能使纤维素少受损失。棉浆粕的生产过程实质就是一个降聚、提纯、改善和提高反应性能，非纤维素类杂质含量不断降低，纤维素含量不断提高的一个生产过程。以新疆阿拉尔市新农棉浆有限责任公司物理除杂的案例来说明物理除杂对降低蒸煮用碱量的重要性。

3.1 蒸煮用碱量和棉短绒中杂质含量的关系

棉短绒在蒸球中，通过高温高压在NaOH的作用下的反应过程实际上就是除杂过程，同时提高纤维素的聚合度和化学反应性能，反应过程如下:

棉短绒+NaOH→纤维素+蒸煮液

新疆阿拉尔市新农棉浆厂实际生产中，每生产1 t棉浆，棉短绒平均耗用量为1420 kg，即需去除的杂质量为420 kg。生产工艺中，蒸球投放棉短绒为6 t/球，消耗17.5 m3浓度为58 g/L的NaOH溶液，假设NaOH全部用于蒸煮消耗。

通过给定的生产工艺条件，可以粗略得出如下分析数据:

6000 kg棉短绒含杂质总量:6000×420/1420=1774.6(kg);

6000 kg棉短绒固有杂质含量:6000×10%=600(kg);

6000 kg棉短绒含机械性杂质:1774.6－600=1174.6(kg)，机械性杂质含量:1174.6÷6000=19.6%。

计算得出:平均1kg杂质耗碱为17.5×58÷1774.6=0.57(kg)

机械性杂质耗碱总量:1174.6×0.57=669.5(kg)

以上数据分析充分说明蒸煮用碱液大部分被外来机械性杂质所消耗，为了降低蒸煮碱液的用量，去除棉短绒中所含机械性杂质是降低蒸煮用碱量的关键。

3.2 去除棉短绒机械性杂质设备的改进

大多数棉浆厂意识到棉短绒中所含杂质对蒸煮用碱量消耗的影响很大。从棉短绒的采购开始就将棉短绒按含杂质比例分为9个等级，按照生产要求进行严格采购棉短绒。但是由于种种原因，进厂的棉短绒由于杂质的原因还是影响着生产，在生产中碱耗高、成本高。为了有效地去除棉短绒中的机械性杂质，有的厂家使用清绒机对棉短绒进行预先除杂。但是由于工艺布局不合理，增加了不应有的生产成本。增加成本的原因有:①装车、卸车的重复费用;②短途的运输费用;③再次打包的费用 (铁丝、包装布)。为了解决以上问题，应在原有设备的基础上利用现有的生产条件，对开棉机和清绒机进行合理的布局和综合利用，使它能有效地清除部分杂质同时不会产生高额费用。

为了在原有设备基础上进行合理科学的技术改进，现对原有设备进行分析，见图2。

图2 棉浆粕厂原有除杂设备简图

由图2可以看出，棉短绒在压辊的作用下沿着刺辊运行。杂质及短绒在经过筛板时，由于停留时间短暂，大部分杂质又在引风及刺辊的带动下进入下一工序，只有很少一部分杂质被清除。为了克服原有设备在清除杂质上存在的问题，将清绒机与原有设备结合使用，如图3所示。

图3 清绒机与原有设备的结合简图

由图3可以看出，在原有设备上引入清绒机后，增加了减压仓、拨料辊、振动筛等，新工艺及设备在运行过程中起到了很好的除杂效果。

(1)减压仓:起减压作用，使刺辊转动形成风压，短绒及杂质按要求下落在筛板面上，细小灰尘进入减压仓达到清除的目的。

(2)拨料辊:拨动物料，促使棉短绒移动，防止出现物料经过沉降后在筛板面上形成积料的现象。拨料辊能很好地使物料向既定方向移动。

(3)振动筛:使物料呈跳跃式向下移动，提高清除杂质的效果。

4 结语

通过对蒸煮用碱量与杂质含量的分析可以看出，去除机械性杂质 (本案例中其含量为棉短绒总量的19.6%)，可显著降低蒸煮用碱量。在降低用碱量的同时，用水量和废水排放量都相应地降低。

［1］陈嘉川，杨桂花，李绍成．棉短绒低污染纸浆工艺的研究［J］．中国造纸，1999，18(5):41．

［2］徐永健，张美云，季 峰．棉短绒制绒毛浆H2O2-氧碱蒸煮工艺［J］．中国造纸，2003，22(8):23．

［3］杨桂花，陈嘉川，曹知朋，等．化学添加剂对棉短绒NaOH-H2O2制浆的影响［J］．中国造纸，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

李胜利先生;主要从事生产技术、工艺技术及生产调度等管理工作。

2011-05-09(修改稿)

(责任编辑:马 忻)