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造纸工业中备料与制浆的工艺流程

发表时间:2012-03-05 来源:职业卫生网 浏览次数: 评论: 顶: 踩:

造纸的原料主要是植物纤维。我国造纸工业耗用的一次纤维原料依次为稻麦秆、木材、芦苇及芒秆、蔗渣、竹子、废麻及废棉。其中,芦苇及芒秆、蔗渣、竹子、废麻及废棉等都是相对较为理想的非木材制浆纤维原料。值得指出的是,我国用于造纸工业的芦苇产量已经达到芦苇总产量的75%;而我国用于造纸工业的蔗渣量仅占可用量的25%~35%,蔗渣用于制浆造纸的潜力较大。

纸的生产大体上可分为两个过程,即制浆和造纸(图41)。制浆是指在原料中加入一些化学药品(如石灰或烧碱等)进行蒸煮;或者将原料直接用机械打碎、研磨;然后洗涤,去除不必要成分,保留纤维,制成浆料。需要漂白的,再入药剂进行漂白。造纸则是把浆料用网格捞起,脱水压榨干燥,最后整理成纸的过程。

一、备料

备料是指原料在蒸煮或磨浆前按蒸煮(或磨浆)的要求进行初步的处理和加工。备料的方法和其所需设备随原料种类不同而异。即使原料种类相同,但产品类型及产品的质量要求不同时,备料的方法及选用的设备也有所不同。按使用原料的种类备料可分为两大类,即非木材纤维原料的备料和木材纤维原料的备料。前者运用到的设备有切草机、切苇机和甘蔗除髓机等,后者有剥皮机、削片机等。

1非木材纤维原料

非木材纤维原料的备料中又可分为干法备料和湿法备料两种方法。干法备料是指原料在一定的水分下进行切割和筛选等处理。目前国内的草浆

厂绝大多数采用此法。湿法备料是指原料悬浮于水中,在机械作用下撕裂,并分离灰尘、草叶及谷、麦粒等。国外有些草浆厂采用湿法备料。我国仍在试验阶段。

2原木原料

原木经过剥皮鼓剥皮后,再经削片机削片、筛选机筛选后进入下一流程。可能存在的职业病危害因素:原木运输和各种机械设备(包括切草机、切苇机、甘蔗除髓机、多圆锯、剥皮滚筒、削片机、吹送木片风机等)产生的噪声与振动,原料在运输、加工过程中产生的粉尘以及可能存在的生物有害因素等。

二、制浆

制浆的方法有化学法、机械法、化学机械法和生物法。除机械法外,化学法及化学机械法都需要加入化工原料和造纸化学品等。此外,还有蒸煮液和漂液的制备,废液中化学药品的回收及热能的利用,中段废水的处理和废纸回收等辅助过程。

(一)磨浆

原料以机械的压力、研磨等物理方式,制成断碎的细纤维。

(二)蒸煮

蒸煮是在高温(150~170℃)和高压(05~07MPa)下使原料中木素和蒸煮助剂发生化学反应而溶出,从而使纤维从原料中分离出来的过程。制浆方法中,除生物制浆法仍处于研究阶段外,工业上主要采用的是前三种方法。每种方法各有不同的内容。工业上蒸煮使用的主要有碱法和亚硫酸盐法两种。

1 碱法

用碱液来处理植物纤维原料,将其中的木素溶出,使原料纤维彼此分离成浆。根据碱料不同,又分为石灰法、烧碱法及硫酸法等。目前碱法蒸煮仍是各国

制浆的主要方法,且大多采用硫酸盐法。

2 亚硫酸盐法

又分为酸性亚硫酸盐法、亚硫酸氢盐法、微酸性亚硫酸盐法、中性亚硫酸盐法和碱性亚硫酸盐法等。蒸煮过程中同时还可能使用助剂,以提高纸浆的得率,缩短蒸煮时间,降低筛渣率。常见的蒸煮助剂有蒽醌(AQ)、多硫化钠、Na2SO3、硼氢化钠、连二亚硫酸钠等。

(三)漂白

纯粹的纤维素是白色的,而木浆中因含有一定数量的木素和有色物质以及其他的杂质,而具有颜色。通过漂白,可以使纸浆具有一定的白度。

传统的漂白方法分两类。一类称氧化性漂白。利用漂白剂的氧化作用除去纸浆中残留的木素,破坏发色基团,使木素分子氧化降解而溶出。适用于化学浆、高得率化学浆和部分半化学浆的漂白。此类漂白剂有Cl2、ClO2和次氯酸盐等。目前仍以氧化性漂白为主要的漂白方法。氧化性漂白剂因是含氯漂白,污染严重,将逐渐被含氧漂白方法所取代。

另一类称还原性漂白,也称表面漂白。是使用还原性漂白剂,选择性地破坏纸浆中的发色基团的结构,并不除去纸浆中的木素。多用于漂白木素含量较高的纸浆,如磨木浆、化学磨木浆、半化学浆等。此类漂白剂有连二亚硫酸锌、连三亚硫酸钠、硼氢化钠等。化学浆的最典型漂白方法分别是次氯酸盐漂白、CEH 等多段漂及基本无氯漂白和全无氯漂白。

在漂白实践中用一种方法不能将浆料漂到较高白度,往往采取多种漂白方法并用,即所谓的多段漂白,如三段漂、五段漂等。如最简单的三段漂白流程,即氯化(C)、碱处理(E)、次氯酸盐补充漂白(H),简写为CEH 三段漂。对某些纸种,三段漂白还不能达到要求的白度,因此会出现段数更多的漂白流程。目前我国漂白工艺,在大型木(竹)浆厂,推广以二氧化氯为漂剂的无元素氯漂白、低二氧化氯漂白或全无氯漂白,限制和逐步淘汰使用氯气和次氯酸盐的三段漂或四段漂。研究开发适合草浆特点的低氯漂白和全无氯漂白。

主要生产设备为制浆设备,即将植物原料分离成纤维过程所用的设备,包括蒸煮器、磨木机、热磨机、洗浆机、漂浆机、打浆机和废液回收设备等。可能存在的职业病危害因素:各种机电设备运行时产生的高强度噪声,木片蒸煮时产生的高温和湿热蒸汽。所添加的化学药物发生跑、冒、滴、漏,对工作人

员也会造成职业病危害。如蒸煮可能接触NaOH、Na2S、Na2SO3、(NH4)2SO3、亚硫酸盐等;漂白可能接触氯气、二氧化氯、臭氧、过氧化氢等。其中常见的主要有害物质是二氧化硫、氯气和硫化氢等。

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