采用非木材纖維原料不僅在我國是一種重要的造紙原料，在國外的造紙工業中也占有一席之地，而且在制漿造紙技術方面不斷地有新的探索和成果。
本文介紹瑞士和西班牙研制的一些新技術及在制取包裝類紙用漿方面的實際應用。其認為非木材纖維原料種類近20種，但制造瓦楞夾芯和掛面紙板類，最值得注意的是麥草，而紅麻則適于制高檔紙。
1、麥草用苛性堿制半化學漿
送至蒸煮的麥草原料應盡可能的清潔，這一觀點近年來在我國也極為重視，因為清潔的原料實際上是提高了原料的品級。
在SAICA.EM法中，切斷和凈化的麥草(用錘式粉碎機和干凈化），在加料器中用黑液浸漬、連續喂料進間接加熱蒸煮器(在94～97℃，常壓下操作)。這種蒸煮器稍為傾斜，原料向上移動，液體向下移動，成逆流方式。蒸煮器中有兩個慢速的逆轉螺旋推動麥草前進，這種特殊設計是讓液體通過螺齒流動。在蒸煮器的中間點加入苛性堿，而水是接近排料區加入以起到洗滌作用。黑液從蒸煮器最低點連續抽出，蒸煮好的經稍為洗滌的草漿從頂部排出。一部分黑液循環到麥草的預浸漬。
出蒸煮器的紙漿濃度在振動篩中均衡，然后送至雙螺旋壓榨機提取黑液，使漿濃達35%～40%。得到的壓濾液返回至蒸煮器的中部或用于蒸煮前麥草的浸漬。為提高洗滌效率可以再加一段。
制麥草高得率半化學漿的典型參數如下：
紙漿得率 60%～70%(對12%水分的原料)
苛性堿用量 6.5%(對12%水分的原料)
液比 10∶1
蒸汽 0.5～0.8t蒸汽/t漿
蒸煮溫度 94～97℃
蒸煮時間 2～4h
蒸煮中清水用量 1～1.5m3/t漿
處理紙漿清水用量 2m3/t漿+3m3/t漿(洗滌段)
白水用量(隨紙漿返回紙廠) 25～30m3/t漿
產生黑液 2.5～4.0m3/t漿
蒸煮器有效體積(100t/d)176m3
洗過的紙漿在60℃.3.5%～4.0%漿濃及用電120～180kWh/t的條件下，在單盤或雙盤精磨機中在最小的切斷纖維情況下分離纖維。控制精磨程度很重要，因為這會影響濾水、干燥和紙的收縮程度。
精磨以后的紙漿用壓力篩篩選——用2～3mm的孔篩三段，隨后用縫篩三段。篩過的紙漿送至紙機，或壓榨至50%漿濃干燥后出售。
2、木素沉淀系統(Lignin Precipitation System)
這種LPS方法是瑞士Granit為解決小規模制漿的諸多問題而研制的一種技術，它可有效地增加工廠的經濟效益。LPS技術已成功地在西班牙Zaragoza的Saica廠得到證實。
在LPS方法中，由紙漿洗滌得到的黑液，用無機酸或二氧化碳處理(pH2.5～3)以沉淀木素，得到的懸浮液成熟調整，然后在帶式過濾機過濾和洗滌。得到的木素餅經干燥，獲得約含5%水分的高純木素粉。通過從黑液中除去木素，大約可除去50%的COD。
麥草漿黑液性質：
總固體 110～140 kg/m3
有機物固體 75～88%(以總固體計)
COD 110～200 kgO2/m3
pH 9.3～9.9
顏色 95000～190000 mg Pt/l
Ca2+ 1～1.2 kg/m3
Mg2+ 0.05～0.08 kg/m3
Na+ 10～12 kg/m3
總堿性14～16 kgCaCO3/m3
Cl- 0.25～0.3 kg/m3
SO42- 2～3 kg/m3
SiO2 1.5～2 kg/m3
麥草漿木素性質：
平均元素組分：C56%，H 7.5%,O 37%,N 1%。
除木素以外的物料（對干物質）：灰分＜2.5%(包括0.5％～1%SiO2)，半纖維素2.5%～3.5%，蛋白質8%。
功能基：羧基6%～7%，酚羥基1%，脂肪族羥基1%。
懸浮液pH：3～4。
粒子尺寸：80%小于200μm。
分子量：MN2300～2900，MW8000～10000。
熱特性：Tg150℃，熱穩定220℃。
體積重量：0.4g/cm3。
可溶性特性：在液體堿中很易溶；在2-甲基醇、糠醇、80/20丙酮/水、液體甲醇和乙醇中溶解度有限 。
由LPS法非木材纖維得到的木素，在許多應用方面可以和由傳統硫酸鹽木素及木素磺酸鹽統治的局面競爭。這種無硫的、高純度木素在試圖發展可持續的、可回收的產品方面起著關鍵作用。一項探索木素附加價值新應用的研究工作正在EU′s Valoir Projet的贊助下開始進行，包括高等院校、研究院和工廠的9個參與者合作開展，優先進行的是：聚合混合物、混凝土化學品及木材粘合劑。
其它的應用研究包括：動物飼料、潤滑劑和造紙添加劑。特別值得注意的是用木素增加在高濕度下包裝物料的性質，這可能導致發展新一代先進的包裝材料。
3、鈉回收系統
木素回收以后的濾液主要含糖和有機酸，很易于生物降解。但生物降解處理不能回收蒸煮化學品和能量，為此又研制了SRS法，這是基于濕氧化和隨后得到的綠液進行苛化。
SRS技術的核心是一種濕氧化裝置，這一技術在瑞士洛桑市Swiss Institute of Technology已進行廣泛試驗。Granit 已有大規模濕氧化經驗例如污泥濕氧化和工業化學廢水濕氧化。
木素經預沉淀和過濾得到的液體，在高溫和壓力下用液體氧氧化，這種放熱反應中產生的熱可以回收。氧化以后分離出含有非過程元素的無機殘渣(殘渣包括黑液中70%～90%的二氧化硅)，液體就可用石灰苛化以產生NaOH再用于蒸煮。苛化中得到的CaCO3中SiO2含量低，可以在窯中燒成石灰再用。
SRS回收系統的濕氧化應用，使其比傳統的回收技術(黑液蒸發、燃燒)優越得多。相對于普通回收過程，濕氧化技術可產生120%的附加蒸汽(如果木素不回收)。當木素回收時，從濕氧化設備產生的蒸汽量減少，但仍比普通回收方法產生的蒸汽多30%。
SRS法另外的優點：
(1)SRS法不要求黑液蒸發，故沒有硅干擾的問題；
(2)濕氧化設備比回收鍋爐小，故基本費用低；
(3)因為濕氧化是用氧而不是用空氣，故煙道氣中基本上沒有NOx；
(4)SRS法是內部除硅，因而防止了系統中的二氧化硅積累；
(5)如果需要，可以回收可銷售的副產品。
綜上所述，SaiCa的常壓蒸煮和Granit的木素及鈉回收技術的組合，是為滿足環境保護來生產適于包裝類紙用漿的一個值得關注的新技術。
作者：西北輕工業學院 勞嘉葆 |
