棉短绒先打浆后蒸煮制浆新方法

刘红霞 薛润林

(1. 南京工业大学，江苏南京，210042;2. 南京义友自控仪表有限公司，江苏南京，210042)

近几十年来，我国棉短绒制浆生产都沿用先蒸煮后打浆的高温高压的传统工艺进行，棉短绒中的棉籽碎片、棉桃碎片、草茎、木屑、硫酸不溶物等杂物全部进入蒸球进行处理，在某种义意上而言，“蒸球成了垃圾处理器”。由于棉短绒中杂质多，一般采用高碱浓、高温、高压进行蒸煮，蒸煮制浆得率低，造成黑液CODCr高达10 万mg/L 以上，严重污染水源、污染环境。许多不能达标的小造纸厂、小精制棉浆厂、小化纤厂只能停产转产。

“棉短绒制浆系统专利”(专利号:20122061110-5.7)采用先打浆、后蒸煮的新工艺，不仅可去除80%以上的棉籽壳、棉桃碎片、草茎杂物、硫酸不溶物等杂物的污染负荷，还可以变害为宝。本文介绍了这个新工艺，以供同行参考。

1 传统棉短绒制浆工艺简介

传统棉短绒制浆工艺流程示意图见图1。

图1 传统棉短绒制浆工艺流程示意图

传统的棉短绒制浆工艺是将棉短绒采用物理除杂后就进行蒸煮［1］，蒸煮过程是棉短绒在高碱用量(45 ～55 g/L)、高温(170 ～174℃)、高压(0.7 ～0.8 MPa)的条件下，通过皂化、乳化和碱性裂解一系列复杂的化学和物理作用，从而达到制浆的目的:①去除棉短绒中的油脂、蜡质、铁、木素、多醣类等杂质，提高甲种纤维素的相对含量;②纤维初生壁和次生壁受到充分而均匀的破坏，纤维的结晶度受到一定的疏解和破坏，提高浆粕的化学反应性能;③碱性裂解降低棉短绒纤维聚合度，生产一定聚合度要求的浆粕。

传统的棉短绒制浆工艺，制浆得率低，化工原料消耗高，能耗高，污染重(黑液CODCr＞10 万mg/L)、污染治理成本高、难度大。因此，在当今环保要求是第一要素的前题下，传统工艺己不再适应环保的要求和生产的发展，先打浆后蒸煮制浆新工艺，可以克服传统工艺的不足，是一种环保实用的制浆新方法。

2 先打浆后蒸煮的“棉短绒制浆系统专利”新工艺

先打浆首先要解决在常温条件下棉短绒的充分浸润问题，棉短绒浸润后要能浸沉水面以下，在浆池循环中棉短绒才能疏解均匀，为打浆、除砂创造好的条件。由于棉短绒外层是由油脂蜡质层组成，亲水性很差，即使在80 ～100℃的热水中进行水煮，经过60 min，棉短绒也不能充分浸润，部分棉短绒仍浮在水面上。棉短绒用热水进行水煮，有部分色素和热水提取物溶出，降低水循环使用次数;用热水浸泡，水要从常温(20℃)加热到80 ～100℃，要消耗传统蒸煮用蒸汽的50%;棉短绒加热进行水煮，不能去除油脂蜡质，不能去除木素;热水对棉短绒渗透效果也不佳，又浪费能源。笔者经多年的研究和试验，研制出专用渗透剂，既解决了棉短绒浸泡问题，又节约了蒸汽。专用渗透剂是以聚氧乙烯醚为主的多种缩合物，pH 值为5.0 ～7.0，耐碱、耐酸、无毒。

“棉短绒制浆系统专利”先打浆后蒸煮制浆工艺流程示意图见图2，其生产流程简介如下。

图2 棉短绒先打浆后蒸煮制浆流程示意图

2.1 投料

在常温水槽中配制好质量分数为0.02% ～0.05% (助剂/水)的YY-02 快速渗透剂水溶液40 m3，即投料液比为1∶(12 ～15)。

(1)启动送风机、除杂机、引风机、开棉机进行投料。

(2)启动常温水槽泵泵送渗透剂水溶液。

(3)棉短绒在旋风分离器与渗透剂水溶液进行搅拌润湿。

(4)已经润湿的棉短绒经过螺旋输送机送到A洗料池。

(5)投料结束，打开A 洗料池循环推进器，浆料循环30 min。

2.2 打浆

按传统工艺进行打浆。

(1)打开A 洗料池循环推进器，开启长纤维浆泵，向精浆机供浆。

(2)精浆机是2 台串联的，打浆主要是以切短纤维为主，切短便于除砂。

2.3 除砂

按传统工艺执行，打开A 浆池推进器，浆料循环，打开浆泵向606 除砂器、600EX 除砂器供浆，进行除杂。

2.4 带式压榨机脱水、投料

(1)打开B 浆池推进器，浆料循环;打开浆泵，向带式压榨机供浆，经压榨脱水的浆料含水50% ～60%，压榨出的水经沉淀后回用。

(2)压榨脱水后的浆料，经螺旋输送机进行装球投料。

(3)打开配碱槽碱泵，输送碱液投料。

(4)根据不同产品要求，按棉短绒制浆的方法发明专利 (发明专利号:201010511566.2)，按需、按段、按时泵入H2O2混合液，采用蒸球进行蒸漂，制备币纸浆、精制棉浆的保温最高温度为110℃，制备化纤浆先保温160 ～170℃，进而蒸漂温度为80～105℃。

(5)蒸煮保温结束，进行大放气，倒料，两遍洗料后 CODCr＜2000 mg/L。

2.5 漂白

打开B 洗料池推进器，浆料循环;打开浆泵，向漂白机供白浆，浆料进行白度、聚合度(DP)微调。

2.6 抄浆

打开C 浆池推进器，浆料循环;打开浆泵，向抄浆机供浆，按用户的需要分别抄出币纸浆、精制棉浆、化纤浆。

3 结 论

3.1 棉短绒浸润投料时，采用较大的液比，投料时没有棉绒飞出，操作环境有很大改善，蒸球湿浆装锅，环境干净卫生。

3.2 先打浆后蒸煮，棉籽、大的棉籽碎片、大的棉桃碎片等被打碎，大部分除去，剩下的小的杂质，在蒸煮过程中容易去除，杂质去除率＞95%。

3.3 带式压榨的出水经沉淀后回用，漂白、抄浆白水回用，每吨浆用水＜50 t，节水节能。

3.4 采用棉短绒专用渗透剂浸泡，与传统工艺相比，蒸汽用量节省50%。

3.5 蒸煮用碱浓度15 ～25 g/L，与传统工艺相比，碱用量节省50%。

3.6 先打浆后蒸煮，蒸煮半浆白度(未蒸漂浆)比常规蒸煮浆白度提高3% ～5%。

3.7 先打浆后蒸煮，采用低碱浓蒸煮，保留了传统工艺中皂化脱脂、乳化去杂质，充分破坏纤维初生壁、次生壁，提高纤维素在碱化、醚化中的化学反应性能。

3.8 废水经框式压榨机压出的污泥，含有丰富的细小纤维、棉籽碎片、棉桃碎片、木素等有机物，是种值蘑菇的好原料，可做农家肥，还可做锅炉燃料，售价50 ～100 元/t。

3.9 先打浆后蒸煮，纤维长度短，蒸煮后可进行喷放排料，喷放疏解纤维，缩短蒸煮时间。

3.10 先打浆后蒸煮可以利用传统的制浆设备，技改项目少，费用少，上马快，见效快。

3.11 先打浆后蒸煮可去除棉短绒中80%以上的杂质，再经过H2O2蒸漂，COD 显著降低，废水经过沉淀、絮凝后，就可达标排放。

［1］ LI Sheng-li. Impurity Removal from Cotton Linter in Cotton Linter Dissolving Pulp Production［J］. Ching Pulp ＆ Paper，2011，30(9):73.李胜利. 棉短绒制浆过程中杂质的去除［J］. 中国造纸，2011，30(9):73.