竹材碱法制浆的工艺条件探讨陈昌国一、 中国造纸原料的结构现状及竹材制浆的前景1、中国造纸原料结构现状及竹子资源状况据2001 年统计，国内纸浆消费中， 木浆占 23.1%，国产木浆不足7%，非木浆占32.9%，其中竹浆仅占10%，废纸浆 占 44%中国是一个少林的国家，森林资源以天然林为主，人均森林面积和人均森林 蓄积量只为世界平均的 21.3%和 2.6%制约纤维原料资源的矛盾突出而我国的竹 资源是世界上最丰富的国家，有 39 属，500 多种2000 年竹林总面积 355hm2， 年产量约 5.6 亿根，2000 万吨（风干），而工业用竹量不足20%，在制浆造纸上的应 用不到 5%2、竹子制浆造纸的前景1）、竹子的纤维特征及与其它纤维原料的比较下面是几种造纸纤维原料的 纤维形态比较：原料纤维长度（mm ）纤维宽度（mm）长宽比（L/D）非纤维 细胞（％）平均-般平均-般慈竹1.991.0-2.9115.08.4-23.1133.016.2毛竹2.001.23 ~16.212.3 -123.031.72.7119.6实心竹1.712.0141.0金竹1.959.6200.0黄竹2.6517.6龙竹2.6921.5大节竹3.0917.6杨木1.1324.0桉木0.680.55 ~15.813.243.017.60.7918.3马尾松3.612.23 ~50.036.372.05.0665.7从纤维素长度、纤维宽度和纤维长宽比看，竹类的平均纤维长度一般在 1。
7 ~ 3.1之间，高于杨木和桉木（阔叶木），低于马尾松；平均纤维宽度一般在9.6 ~ 24.0之间，接近按木（阔叶木），特别是慈竹和毛竹；非纤维细胞，慈竹为 16.2%低于桉木2）竹子的化学成分特点下面是竹子与其它纤维原料的化学成分比较表：原料水分纤素木素多糖1%NaOH抽出物苯醇抽t物出灰分SiO2慈竹12 .5644 .3531 .2825 .4131 241 . 20毛竹10 4345 . 530 .6721 .1230 081 . 001 . 1实心竹9 . 649 8626 .1624 .7822 242.41 . 35黄竹10 .3948 7126 .3216 .0920 723.480 . 870 . 21龙竹10 1843 9924 .5616 .1530 046 . 530 . 740 . 34杨木43 2817 .1022 .6115 610 . 32柠檬桉10 1062 0027 .4510 .2712 671 . 980 . 29马尾松51 8628 .428.5422 874.430 . 33云南松48 .8724 .938 .9111 092.440 . 23竹种水份％纤维素％木素％木针叶木9-11.744.16-53.1224.93-32.47材阔叶木11.31-12.343-5317.1-22.91稻草9.8736.2-4511.93-15.46麦草12.2540.4-52.0117.76-22.34竹子12.1444.35-46.4730.67-33.16从以上比较看，竹材是一种优良的制浆造纸原料。
3）竹子制浆实践据调查，世界上较多利用竹子制浆的有：印度，阿根廷、孟加拉国、斯里兰卡、中国、日本等国其中印度年产竹浆 136 万吨世界上主要的竹浆生产国及产量情况如下表：198519871990国家生产能力占世界总生产能力占世界总生产能力占世界总（万吨）能力的％（万吨）能力的％（万吨）能力的％印度120 . 076 . 3130 . 073 . 2130 . 071 . 5中国17 . 511 . 121 . 011 . 825 . 213 . 9巴西5 . 53 . 55 . 53 . 15 . 53 . 0巴基斯坦3 . 52 . 29 . 55 . 39 . 55 . 2越南4.71 . 95 . 33 . 05 . 32 . 9孟加拉国3 . 01 . 13 . 31 . 93 . 11 . 8缅甸1 . 80 . 71 . 81 . 01 . 81 . 0泰国1 . 10 . 71 . 10 . 61 . 10 . 6总计157 . 1177 . 5181 . 14)竹子和其它一年生植物与木材原料的的造纸特性：原料卡伯值Revs(PFI)35SR撕裂指数(N . m2.kg-1)抗张指数(KNmKg-1)麦草111505.876芦苇1714008.155蔗渣154005.352红麻1770011.388竹子18250016.565剑麻14510022.091北欧松29530011.5108南方松29620014.577北欧桦木2050008.0105桉木17410010.892宜宾竹子18185017.865注：Revs（PFI）-打浆机转速。
二、竹子碱法制浆的工艺条件探讨制浆工艺的发展及各种工艺的比较证实，以硫酸盐法为代表的碱法制浆工艺 以其纸浆成本低、成浆强度高、得率较高、化学药品回收技术完备的诸多优点确 立了其主导地位因此本文也仅以硫酸盐法为例，对竹子的制浆工艺条件进行粗 浅的探讨1、工艺路线的选择（1）工艺路线选择：总结各厂的实践经验，我们认为选择以下的工艺路 线是可行和适宜的竹厂鼓式削片旷筛旷*洗涤—间歇蒸煮一除h 洗旷筛旷浓 ―► ―► ► ►缩 两段氧脱 C/D EO D （2、流程选择的说明（二）设备选择：1、 备料：选用 Pallmann 削片机，双层圆筒式竹片筛，螺旋脱水机2、 蒸煮：采用立式蒸煮锅、锥底形喷放锅、外置强制循环加热系统3、 洗、筛设备：选用真空洗浆机、高频振框式圆筛、鼓式真空浓缩机4氧脱及漂白：内流式高剪混合器、氧反应器、氧反应喷放锅、C/D漂白塔、 EO反应塔、D漂白塔、真空洗浆机三）工艺条件的确定1、 备料备料主要考虑的是尽量保证所提供的料片不影响蒸煮的均一性和尽量少带入游离性的杂质根据对蒸煮反应机理的研究结论，蒸煮反应初期主要受扩散控制，中期受化学反应控制因此，竹片规格在蒸煮反应初期影响较大，并且厚度是关键。
但对于慈竹、毛竹等主要使用的竹材，在控制所收购竹材生长年龄条件下，厚度的差别已降低到不明显的程度；考虑对装锅量的影响及蒸煮均一的要求，长度应控制在10-40mm;竹片的洗净度，通过控制 洗后水的洗净度来实现，洗后水的洗净度控制在＜36ppmo2、蒸煮影响竹片蒸煮的主要因素是:竹材原料的品种和质量、用碱量、药液浓度、硫化度、蒸煮温度与蒸煮时间、液比等下面分别就各因素进行讨论1竹材品种和质量•以下是在硫化度25%,液比13温度及时间:110°C、0min ;125°C,2 hr; 152C3hr条件下蒸煮的试验结果.竹种年龄用碱量Na2O%粗浆硬度（高锰酸钾值）粗浆得率％慈竹嫩竹18.511.945.4—年生20.012.142.9二年生20.012.442.8三年生20.012.243.8黄竹—年生18.511.746.0二年生20.012.243.2三年生20.012.042.2水竹—年生20.012.440.5方竹—年生20.011.742.2—年生23.010.936.5冷竹二年生23.012.433.5三年生23.012.534.8表明,1)不同的竹种,要制得硬度相近的纸浆,其用碱量和得率相差较大.2)同一类竹子,除嫩竹用碱量较低得率较高外,一年生以上的相差较少.经以上比较可见,竹子的纤维含量接近于木材 ,木素含量更接近于针叶木,多糖含 量接近于阔叶木.(2) 用碱量.下面是慈竹在硫化度 25%,液比1:4条件下蒸煮的试验数据.量%NaOH卡伯Kkappa) 得率%卡伯值kappa) 得率%卡伯值kappA) 得率%有效 碱20.719.318.918.116.4(Na2O%)低升温时间0:580:460:471:110:45温度。
C140140140140140温 温保温时间2:002:002:002:002:00高升温时间1:010:470:411:000:35最高温度C166166166166166温 温保温时间3:003:003:003:003:00残碱g/l11.249.898.636.754.63得率％46.7448.1247.2149.2151.74硬丿度高孟酸钾值9.7410.0010.8711.1513.56用 碱嫩慈竹一年生慈竹三年生慈竹17.014.846.217.745.7618.5246.218.511.945.414.244.4415.0143.1320.010.144.312.0942.912.2443.7821.59.043.511.2341.3611.9541.1423.08.242.810.340.79.840.92试验表明：1)提高用碱量,利于木素溶出,卡伯值降低,降低成浆漂率但得率和纸浆强度同比降低,：2)对于相同用碱量,生长年龄越长的竹子，蒸煮卡伯值越高,得率无明显变化另外，生产实践中往往以提高用碱■来缩短蒸煮时间，提高生 产能力。