用毛竹邊角料生產(chǎn)漂白硫酸鹽漿

蒙衍強(qiáng) 謝鴻武

(1.柳州師范高等?？茖W(xué)校，廣西柳州，545004;2.柳州兩面針紙業(yè)有限公司，廣西柳州，545011)

用毛竹邊角料生產(chǎn)漂白硫酸鹽漿

蒙衍強(qiáng)1謝鴻武2

(1.柳州師范高等專科學(xué)校，廣西柳州，545004;2.柳州兩面針紙業(yè)有限公司，廣西柳州，545011)

對毛竹邊角料進(jìn)行了硫酸鹽法蒸煮制漿實(shí)驗(yàn)室研究和生產(chǎn)試驗(yàn)研究。結(jié)果表明，在一定工藝條件下，毛竹邊角材纖維可作為竹漿生產(chǎn)原料，生產(chǎn)出的化學(xué)毛竹漿可滿足文化用紙生產(chǎn)的工藝要求，但為了保證竹漿質(zhì)量和生產(chǎn)成本，毛竹邊角料竹節(jié)率宜在20%以內(nèi)，最高不超過25%。

毛竹;毛竹邊角料;硫酸鹽法蒸煮;綜合利用

近年來，以雜竹 (指苦竹、篙竹、吊絲竹、箭竹、黃竹等的統(tǒng)稱)為原料的制漿廠家日益增多，雜竹原料收購出現(xiàn)一定困難，從長遠(yuǎn)發(fā)展的角度考慮，各紙漿企業(yè)開拓新的原料來源已迫在眉睫，嘗試選擇一種新的有保障的原料——毛竹來替代雜竹不失為一條可行渠道。我國古代竹材造紙一般采用毛竹為原料［1］，毛竹造紙?jiān)谡麄€(gè)竹材造紙史上占有極其重要位置。毛竹具有良好的纖維形態(tài)，其纖維長度為2.00 mm，分級屬優(yōu)［2］。

柳州市現(xiàn)有竹林面積3.71萬hm2，主要以毛竹為主，毛竹林的面積為3萬hm2，約占廣西毛竹資源的70%以上，每年砍伐毛竹約600萬根，只有少部分用于制漿造紙，其中有毛竹本身價(jià)格較高等原因，以毛竹邊角料作為雜竹替代品，不僅可解決毛竹采購成本問題，而且可解決毛竹原料綜合利用的問題。本實(shí)驗(yàn)以毛竹邊角料為原料進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)試驗(yàn)研究，以期為毛竹邊角料造紙?zhí)峁﹨⒖肌?/p>

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 原料

原料為廣西柳州周邊加工麻將席剩余毛竹邊腳料，多為竹節(jié)子部分，長3～6 cm，寬2～3 cm，厚1～2 cm，不再進(jìn)行切片處理，直接測定竹片水分為28%，風(fēng)干平衡水分后，稱重裝袋備用。每鍋裝竹片的絕干量為1000 g。

AQ蒸煮助劑:灰白色粉沫狀固體。

1.2 儀器

15 L電熱回轉(zhuǎn)蒸煮鍋;0.5 mm篩縫篩漿機(jī)。

1.3 檢測

檢測指標(biāo)有細(xì)漿得率、粗渣率、KMnO4值、黏度和蒸煮黑液殘堿，均參照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行檢測。

1.4 化學(xué)分析

將待測料用水冷式大型Wiley磨粉碎后用電動篩進(jìn)行分級，得到粒度50～83目的竹粉，用四分法取出200 g竹粉用于化學(xué)分析［3］。苯-醇混合液 (1/2，體積分?jǐn)?shù))抽提和1%NaOH抽提以及Klason木質(zhì)素含量的測定均參照Tappi標(biāo)準(zhǔn)，綜纖維素含量的測定采用亞氯酸鈉法 (即Wise法)。

2 結(jié)果與討論

2.1 制漿性能研究

蒸煮條件:液比1∶3，硫化度20%，用堿量16%(以Na2O計(jì))，AQ用量0.1%，空轉(zhuǎn)時(shí)間20 min，升溫70 min、小放氣10 min、保溫40 min、蒸煮最高溫度165～168℃，進(jìn)行硫酸鹽法蒸煮，以考察毛竹邊角料成漿性能的影響因素。

2.1.1 不同竹節(jié)率的毛竹邊角料片對蒸煮成漿性能的影響

表1所列為不同竹節(jié)率毛竹邊角料硫酸鹽蒸煮的成漿性能。

表1 不同竹節(jié)率毛竹邊角料的蒸煮成漿性能

從表1可見，在相同的蒸煮工藝條件下，粗漿得率、細(xì)漿得率和黏度等隨著邊角料竹節(jié)率增加呈下降的趨勢，粗漿KMnO4值、雜細(xì)胞含量及篩渣率則隨著邊角料竹節(jié)率增加而上升，而漿白度、打漿度和濕重等指標(biāo)變化不明顯。這表明，毛竹邊角料竹節(jié)含量越高，越不利于蒸煮，化學(xué)漿的質(zhì)量越差。這與毛竹的竹節(jié)堅(jiān)硬、高度木質(zhì)化、含硅量大等有關(guān)。

2.1.2 不同竹節(jié)率的毛竹邊角料成漿的漂白性能

不同竹節(jié)率的毛竹邊角料成漿漂白采用CEHD順序四段漂白，結(jié)果見表2。

從表1和表2可以看出，在相同的蒸煮工藝條件下，毛竹邊角料片竹節(jié)率越高，粗漿KMnO4值越高，漂白漿質(zhì)量下降，比較嚴(yán)重的是，雜細(xì)胞含量上升較大，雜細(xì)胞含量從竹節(jié)率為15%(正常毛竹切片竹節(jié)率為12～16%)的16.8%上升到竹節(jié)率為50%(已采購到廠毛竹邊角料片)的26.5%，上升了9.7個(gè)百分點(diǎn)，導(dǎo)致竹漿難漂白，漂白化學(xué)品用量增加。竹節(jié)率由15%上升到50%時(shí)，噸漿耗用化學(xué)品成本增加54.28元，蒸煮細(xì)漿得率下降3.61個(gè)百分點(diǎn)，噸漿增加原料成本115.2元。

表2 毛竹邊角料成漿的漂白性能及漿質(zhì)量

綜上，隨著竹節(jié)率的升高，成漿質(zhì)量下降，成本增加。因此建議采購毛竹邊角料片時(shí)，竹節(jié)率盡量控制在20%，不能超過25%。

2.1.3 與雜竹原料蒸煮性能比較

表3所列為毛竹邊角料與其他雜竹化學(xué)漿性能。

表3 毛竹邊角料與其他雜竹化學(xué)漿性能

從表3可見，毛竹邊角料在用堿量為16.0%和15.0%時(shí)，粗漿KMnO4值分別為15.7和16.7，得率接近，兩試樣得率粗漿平均為40.0%，細(xì)漿為31.7%，篩渣率平均為13.2%。硬度沒有超出竹漿生產(chǎn)的合理指標(biāo)范圍，但粗漿得率比雜竹小約10個(gè)百分點(diǎn)，比刺竹小約5個(gè)百分點(diǎn);細(xì)漿得率比雜竹小約15個(gè)百分點(diǎn)，比刺竹小約10個(gè)百分點(diǎn)。蒸煮結(jié)果表明，毛竹邊角料較難蒸煮，而且粗渣率大，得率低。這與毛竹本身的品質(zhì)有關(guān)。盡管毛竹與小雜竹相比也是一種不錯(cuò)的制漿造紙?jiān)牧?，但其外表?jiān)硬，結(jié)構(gòu)緊密，其密度為0.63 g/cm3，且毛竹直徑大，一般有12～15 cm，竹節(jié)和竹壁都很厚，一般有10 mm左右，蒸煮時(shí)藥液難滲透進(jìn)去，加上木素含量也相對較高，若沿用小雜竹的蒸煮工藝來蒸煮毛竹，必然是粗漿KMnO4值高，后續(xù)漂白困難，制漿得率低。所以，毛竹邊角料不宜與常規(guī)竹種如雜竹、刺竹和云香竹等混合蒸煮，否則會造成蒸煮不均勻。

2.2 毛竹原料的化學(xué)組成分析

表4所列為竹材與馬尾松的化學(xué)組成。

表4 竹材與馬尾松的化學(xué)組成 (質(zhì)量比)

原料的化學(xué)組成不僅決定制漿得率，而且對化學(xué)藥品的用量、能量的消耗、堿回收和漿的質(zhì)量都有重要的影響，甚至起決定性作用。從表4可以看出，毛竹的戊聚糖含量較高 (21.12%)，比馬尾松的含量(10.52%)明顯要高，同比雜竹類的篙竹(19.23%)、苦竹 (19.28%)、黃竹 (20.57%)差別不大;毛竹木素含量適中 (24.73%)，低于馬尾松，但與雜竹相比互有高低。毛竹的灰分含量較高，但比雜竹都要低。灰分含量高會對堿回收帶來一定的難度，這是毛竹在制漿中應(yīng)該注意的問題。

2.3 毛竹邊角料漂白漿質(zhì)量分析

對毛竹邊角料漂白原漿及打漿后漿取樣進(jìn)行了質(zhì)量分析，檢測漿樣的各項(xiàng)物理指標(biāo)，并與雜竹漂白漿比較，結(jié)果見表5。

從表5可以看出，與雜竹漂白漿相比，毛竹邊角料漂白漿無論是原漿還是打漿后漿，漿料質(zhì)量均稍低，基本可滿足文化紙生產(chǎn)的工藝要求。

2.4 毛竹邊角料與馬尾松混煮

為了全面研究毛竹邊角料的實(shí)際應(yīng)用效果，筆者進(jìn)行了毛竹邊角料與馬尾松木片混合蒸煮生產(chǎn)試驗(yàn)，裝鍋量180～230 kg/m3(絕干松木片、毛竹片)，液比1∶3.5，用堿量 17% (以 Na2O計(jì))，AQ用量0.1%，蒸煮最高溫度170℃，毛竹邊角料與馬尾松片比例1∶4(質(zhì)量比)，耗用毛竹片約9 t?；旌险糁鬂{采用CEHD四段漂白。原漿與漂白漿的各項(xiàng)性能數(shù)據(jù)見表6、表7。

表5 毛竹邊角料漿與雜竹漿物理性能

表6 毛竹邊角料與馬尾松混合蒸煮原漿物理性能

表7 混合蒸煮漂白漿與馬尾松漂白漿性能

從混合蒸煮漂白漿的質(zhì)量來看，黏度指標(biāo)比馬尾松漂白漿下降178 mL/g。

3 結(jié)論

3.1 用不同竹節(jié)率的毛竹邊角料進(jìn)行了硫酸鹽法蒸煮實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，隨著竹節(jié)率提高，漿質(zhì)量下降，成本增加。因此采購毛竹片時(shí)，竹節(jié)率宜控制在20%以內(nèi)，最高不超過25%。

3.2 從工藝角度考慮，為降低毛竹邊角料在蒸煮過程中藥液的滲透難度，毛竹邊角料應(yīng)以削片的為主，且在裝鍋前對碎末進(jìn)行篩除，并不宜與其他竹種混合蒸煮。

3.3 毛竹邊角料可與馬尾松采用硫酸鹽法混合蒸煮，混合漂白漿質(zhì)量比純馬尾松漂白漿黏度下降178 mL/g。

［1］ 陳嶸遺．竹的種類及栽培利用［M］．北京:中國林業(yè)出版社，1984．

［2］ 賴喜榮．發(fā)展毛竹制漿造紙工業(yè)的思考［J］．福建林業(yè)科技，1999，26(增刊):183．

［3］ 屈維鈞．制漿造紙實(shí)驗(yàn)［M］．北京:中國輕工業(yè)出版社，1991． CPP

Production of Bleached Kraft Pulp Using Moso Bamboo Leftover Material

MENG Yan-qiang1，*XIE Hong-wu2
(1．Liuzhou Teachers College，Liuzhou，Guangxi Zhuang Autonomous Region，545004;2．Liuzhou LMZ Pulp ＆ Paper Co．，Ltd．，Liuzhou，Guangxi Zhuang Autonomous Region，545011)

Both of the lab experiment and production trial test of kraft pulping using Moso bamboo leftover as material were carried out．The results indicated that:Moso bamboo leftover can be used for the raw material of bamboo pulp，and the chemical pulp can meet the technical requirments of the medium and high grade paper products such as cultural papers etc．And in order to guarantee the quality and production cost of bamboo pulp，the nodes rate of Moso bamboo leftover material should be in control of less than 20%，the highest should not be exceeded 25%．

moso bamboo;moso bamboo leftover;kraft pulping;comprehensive utilization

TS721+.1;TS743+.1

B

0254-508X(2011)10-0074-03

蒙衍強(qiáng)先生，碩士，高級工程師;主要從事化工技術(shù)開發(fā)及造紙工藝研究。

(*E-mail:mengyanq69@yahoo．com．cn)

2011-06-10(修改稿)

(責(zé)任編輯:常 青)