棉短絨制漿過(guò)程中雜質(zhì)的去除

李勝利

(新疆阿拉爾市新農(nóng)棉漿有限責(zé)任公司，新疆阿拉爾，843300)

棉短絨制漿過(guò)程中雜質(zhì)的去除

李勝利

(新疆阿拉爾市新農(nóng)棉漿有限責(zé)任公司，新疆阿拉爾，843300)

棉短絨制漿蒸煮過(guò)程中，不同等級(jí)的棉短絨所含雜質(zhì)的不同在很大程度上決定了用堿量的多少，與在蒸煮過(guò)程中采用化學(xué)方法去除雜質(zhì)相比較，采用物理方法去除棉短絨中的雜質(zhì)能顯著節(jié)省蒸煮用堿量，降低生產(chǎn)成本。

溶解漿;棉短絨;雜質(zhì);蒸煮

目前國(guó)內(nèi)以棉短絨為原料的漿粕廠，大都面臨著兩個(gè)生存難題。一是隨著棉區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，棉花種植面積減少，加上新建棉漿企業(yè)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(guó)家對(duì)環(huán)保的要求越來(lái)越高，棉漿粕企業(yè)對(duì)環(huán)境的影響也日漸突顯［1］。棉漿企業(yè)如何在這兩難中生存并求得發(fā)展，是必須面對(duì)的課題。筆者從棉漿生產(chǎn)的角度看待這個(gè)問(wèn)題，有兩點(diǎn)想法:首先漿粕生產(chǎn)企業(yè)是屬于兩高企業(yè)，即 (水)消耗高，(污水排放)環(huán)境污染高。而造成這兩高的主要原因是棉短絨中的雜質(zhì)含量高［2］，如果解決了棉短絨中的雜質(zhì)含量高的這個(gè)問(wèn)題，就可以從很大程度上緩解棉漿粕企業(yè)的困難。另外，在生產(chǎn)中如果采用物理方法處理棉短絨中的雜質(zhì)，盡可能少地采用化學(xué)方法除雜，少用水，就能達(dá)到降低兩高的目的。本文就筆者所在的棉漿企業(yè)采用物理方法去除棉短絨中雜質(zhì)的生產(chǎn)實(shí)踐進(jìn)行介紹，與同行探討。

1 棉短絨中雜質(zhì)的分類

經(jīng)過(guò)軋花后的棉籽 (毛籽)上還殘留著短纖維，用剝絨機(jī)把這些短纖維剝下來(lái)，剝下來(lái)的這些短纖維就稱為棉短絨。棉短絨由3部分組成。來(lái)自“毛頭”的較長(zhǎng)纖維;來(lái)自毛籽上被軋花機(jī)軋斷的纖維;棉籽表皮上天然生長(zhǎng)發(fā)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(zhǎng)纖維相比，一是短而粗，較密集，長(zhǎng)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(shù)比長(zhǎng)纖維約多1倍;二是顏色也與長(zhǎng)纖維不同，正常發(fā)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(shí)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(yíng)養(yǎng)和色素較易輸送);三是短纖維雖然比長(zhǎng)纖維晚發(fā)育3天以上，但成熟度卻比長(zhǎng)纖維好，因營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)較易輸送到短絨中去。棉短絨的化學(xué)成分與皮棉長(zhǎng)纖維差不多，纖維素含量在90%以上。

棉短絨中所含的雜質(zhì)分為兩類，一類為木質(zhì)素、脂肪及蠟質(zhì)等，這部分雜質(zhì)為棉短絨的固有雜質(zhì)，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(zhì)，這一類外來(lái)雜質(zhì)稱為機(jī)械性雜質(zhì)，約占10%～30%。

2 棉纖維細(xì)胞壁的主要化學(xué)成分

棉纖維組成主要是纖維素，木質(zhì)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(xué)成分主要為蠟質(zhì)及脂肪，次生壁外層主要含半纖維素，中層主要含纖維素，見(jiàn)圖1。由圖1可知，成熟的棉纖維通過(guò)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(zhuǎn)曲，其橫截面結(jié)構(gòu)基本上分為角質(zhì)膜 (角皮層)、初生壁、次生胞壁及胞腔幾個(gè)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(zhì)部分如脂肪、蠟質(zhì)等約占棉纖維總量的10%。

圖1 棉纖維細(xì)胞壁組成

3 棉短絨制漿物理除雜案例

棉漿企業(yè)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(zhì)發(fā)生皂化和乳化反應(yīng)，達(dá)到去除非纖維素的目的。同時(shí)破壞纖維素的初生細(xì)胞壁，提高它在化學(xué)反應(yīng)中的膨潤(rùn)性和反應(yīng)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(chǎn)過(guò)程實(shí)質(zhì)就是一個(gè)降聚、提純、改善和提高反應(yīng)性能，非纖維素類雜質(zhì)含量不斷降低，纖維素含量不斷提高的一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。以新疆阿拉爾市新農(nóng)棉漿有限責(zé)任公司物理除雜的案例來(lái)說(shuō)明物理除雜對(duì)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(zhì)含量的關(guān)系

棉短絨在蒸球中，通過(guò)高溫高壓在NaOH的作用下的反應(yīng)過(guò)程實(shí)際上就是除雜過(guò)程，同時(shí)提高纖維素的聚合度和化學(xué)反應(yīng)性能，反應(yīng)過(guò)程如下:

棉短絨+NaOH→纖維素+蒸煮液

新疆阿拉爾市新農(nóng)棉漿廠實(shí)際生產(chǎn)中，每生產(chǎn)1 t棉漿，棉短絨平均耗用量為1420 kg，即需去除的雜質(zhì)量為420 kg。生產(chǎn)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(shè)NaOH全部用于蒸煮消耗。

通過(guò)給定的生產(chǎn)工藝條件，可以粗略得出如下分析數(shù)據(jù):

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

6000 kg棉短絨固有雜質(zhì)含量:6000×10%=600(kg);

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

計(jì)算得出:平均1kg雜質(zhì)耗堿為17.5×58÷1774.6=0.57(kg)

機(jī)械性雜質(zhì)耗堿總量:1174.6×0.57=669.5(kg)

以上數(shù)據(jù)分析充分說(shuō)明蒸煮用堿液大部分被外來(lái)機(jī)械性雜質(zhì)所消耗，為了降低蒸煮堿液的用量，去除棉短絨中所含機(jī)械性雜質(zhì)是降低蒸煮用堿量的關(guān)鍵。

3.2 去除棉短絨機(jī)械性雜質(zhì)設(shè)備的改進(jìn)

大多數(shù)棉漿廠意識(shí)到棉短絨中所含雜質(zhì)對(duì)蒸煮用堿量消耗的影響很大。從棉短絨的采購(gòu)開(kāi)始就將棉短絨按含雜質(zhì)比例分為9個(gè)等級(jí)，按照生產(chǎn)要求進(jìn)行嚴(yán)格采購(gòu)棉短絨。但是由于種種原因，進(jìn)廠的棉短絨由于雜質(zhì)的原因還是影響著生產(chǎn)，在生產(chǎn)中堿耗高、成本高。為了有效地去除棉短絨中的機(jī)械性雜質(zhì)，有的廠家使用清絨機(jī)對(duì)棉短絨進(jìn)行預(yù)先除雜。但是由于工藝布局不合理，增加了不應(yīng)有的生產(chǎn)成本。增加成本的原因有:①裝車、卸車的重復(fù)費(fèi)用;②短途的運(yùn)輸費(fèi)用;③再次打包的費(fèi)用 (鐵絲、包裝布)。為了解決以上問(wèn)題，應(yīng)在原有設(shè)備的基礎(chǔ)上利用現(xiàn)有的生產(chǎn)條件，對(duì)開(kāi)棉機(jī)和清絨機(jī)進(jìn)行合理的布局和綜合利用，使它能有效地清除部分雜質(zhì)同時(shí)不會(huì)產(chǎn)生高額費(fèi)用。

為了在原有設(shè)備基礎(chǔ)上進(jìn)行合理科學(xué)的技術(shù)改進(jìn)，現(xiàn)對(duì)原有設(shè)備進(jìn)行分析，見(jiàn)圖2。

圖2 棉漿粕廠原有除雜設(shè)備簡(jiǎn)圖

由圖2可以看出，棉短絨在壓輥的作用下沿著刺輥運(yùn)行。雜質(zhì)及短絨在經(jīng)過(guò)篩板時(shí)，由于停留時(shí)間短暫，大部分雜質(zhì)又在引風(fēng)及刺輥的帶動(dòng)下進(jìn)入下一工序，只有很少一部分雜質(zhì)被清除。為了克服原有設(shè)備在清除雜質(zhì)上存在的問(wèn)題，將清絨機(jī)與原有設(shè)備結(jié)合使用，如圖3所示。

圖3 清絨機(jī)與原有設(shè)備的結(jié)合簡(jiǎn)圖

由圖3可以看出，在原有設(shè)備上引入清絨機(jī)后，增加了減壓倉(cāng)、撥料輥、振動(dòng)篩等，新工藝及設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中起到了很好的除雜效果。

(1)減壓倉(cāng):起減壓作用，使刺輥轉(zhuǎn)動(dòng)形成風(fēng)壓，短絨及雜質(zhì)按要求下落在篩板面上，細(xì)小灰塵進(jìn)入減壓倉(cāng)達(dá)到清除的目的。

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

(3)振動(dòng)篩:使物料呈跳躍式向下移動(dòng)，提高清除雜質(zhì)的效果。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)蒸煮用堿量與雜質(zhì)含量的分析可以看出，去除機(jī)械性雜質(zhì) (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(shí)，用水量和廢水排放量都相應(yīng)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(guó)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(guó)造紙，2003，22(8):23．

［3］楊桂花，陳嘉川，曹知朋，等．化學(xué)添加劑對(duì)棉短絨NaOH-H2O2制漿的影響［J］．中國(guó)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(chǎn)技術(shù)、工藝技術(shù)及生產(chǎn)調(diào)度等管理工作。

2011-05-09(修改稿)

(責(zé)任編輯:馬 忻)