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1、秸秆化机浆新工艺技术报告一、项目背景随着社会的发展，造纸工业在全世界产业中的位置已变得越来越 重要，造纸工业已成为国民经济的重要组成部分。尽管我国造纸工业得到快速发展，但同时也面临资源约束、环境 压力等问题，主要表现在：一是规模不合理，规模效益水平低；二是 优质原料缺口大，对外依存度高；三是资源消耗较高，污染防治任务 艰巨；四是装备研发能力差，先进装备依靠进口；五是外商投资结构 有待优化，统筹协调发展任务紧迫。河南造纸工业由于原料结构不合 理，投入能力有限，整体工业水平较低，宏观管理水平不协调等原 因，造成我省造纸行业产品品种少、档次低、企业规模小、技术装备 水平 差、环境污染严重、治理难度大
2、等结构性问题。针对造纸行业的现状，为了进一步促进造纸业的发展，鼓励优秀 企业参与国际竞争，国务院在关于当前产业政策重点的决定中， 将造纸工业列为重点支持生产的产业。因此，国家对造纸行业实行倾 斜政策，提出要依据政策，推动造纸科技事业的发展，积极开发新品 种。本项目是洛阳辰龙科技开发有限公司研发的新型绿色秸秆制浆 造 纸法，将建设“资源节约型、环境友好型”社会与解决“三农”问 题 巧妙的结合起来，以新型现代化工业模式造福“三农”，全面实施 循 环经济。最终达到推动当地工业化和农业产业化进程，调整农村经济结构，提高农民收入和种植粮食的积极性，进一步促进区域经济的 发展。二、生产工艺方案选择2.1制
3、浆工艺方案选择目前常见的制浆方法有以下几种：（1）化学浆：用烧碱蒸煮，蒸煮分解纤维溶出物高，蒸煮粗浆首 段提取黑液，水污染物CODcr高达12-18万mg/L。化学漂白浆制 浆得率很低，一般得率为38-42%。为了治理废水的污染，需配套碱 回收工程和大型废水处理设施，年产5万吨规模，每吨纸浆的水污染 治理投资约1200元。（2）半化学浆：轻度蒸煮，蒸煮分解纤维溶出物相对较少，纸 浆得率在70%左右，蒸煮黑液CODcr 一般在1万mg/L以上。由于 黑液可燃物少，发热值低，无法配套碱回收，废水处理难度很大，从 危 难中逐渐被淘汰。石灰法制浆，亦因废液无法处理，而被关闭。（3）化机浆：化学法制浆与
4、机械制浆相结合的方法，工艺溶出物 相对较少，纸浆得率在80-85%，水污染物相对较轻，但需配套大型 废水处理设施，现多采用木材、木片制浆，正在探索前行中。（4）爆破浆：国内爆破法制浆风靡一时，皆因爆破浆在后序工艺 过程中，溶出物较多，废水CODcr近似半化学浆，废水难以处理而夭 折。由于自然资源的特点，我省造纸工业以麦草作为主要原料，麦草 浆有其成本低，成纸表面细腻，不透明度高、挺度好的优势。针对麦 草制浆的特点，洛阳辰龙科技开发有限公司在综合分析传统化机浆制 浆工艺的基础上，经精心研究，反复实验，趋利避害，采用集成低碳 技术，简化制浆工艺，研制使用新型制浆设备，研发成功绿色新型桔 杆制浆造纸
5、法。该方法在制浆过程中，适当加入复合药剂（离解剂、氧化剂、渗 透剂、生物酶），选用专用助剂助推，改变纤维中木素的发色基团， 促使制浆反应在较低的温度（90-95 C），常压，化学药剂催化，氧 化和搅拌作用下迅速分解成浆，避免了高温制浆对纤维素和半纤作素 的降解及大量溶出，最大限度地保留木素，使制浆的得率达到80- 85%。本项目另一浆料来源于废纸制浆，相比较于废纸造纸既节约了资 源，又节约了能源和水，据统计用废纸每造一吨纸，可节约木材3- 4m3,可节约电200300度，节煤0.5 0.8吨，节水50- 80m3，生产过程中用水量只有15 m3左右，大大降低废水和污染物的 排放量。但近年来，随
6、着废纸造纸在整个造纸工业中的比例日渐提 高，废纸经多次回收后，纤维质量下降，为保证产品质量，生产企业 不得不加入大量助剂，进而造成了企业生产成本和治理成本的不断上 升。本项目的制浆工艺方案采用新型秸秆化机浆与废纸制浆混合抄 造 的工艺生产高强度瓦楞纸和黄纸板。将麦草制浆与废纸制浆结合，既 保证了产品质量，又降低了造纸生产成本和污染排放，产品市场竞 争力增强。2.2抄造工艺方案选择本项目纸机选择4400型QCS全自动微机控制长网多缸造纸机两 台和4400高速纸板机1台。这两种机型均是高速化、连续化、大型 化的造纸机。既保证了产品质量，简化了生产流程，又节约投资和节 能降耗。三、项目主要原理 项目
7、的研发是建立在纤维“氢键”理论的基础上 的。纤维是由纤 维素大分子组成的，一个纤维素分子内由300个一 3000多个，甚至 更多葡萄糖（基）组成，而且是一条直链。再由纤 维素大分子组成微纤丝，这里微纤丝由构成纤维的细胞壁，细胞壁又 形成了整根纤维，造纸打浆时细胞壁帚化，微纤丝暴露，相邻纤维素 的微纤丝互相结合，在湿纸页干燥脱水时，发生了 “氢键”效能，使 纸张有了强度。从纤 维素大分子结构图（见图），可以看出，在葡萄 糖基的两侧有许多羟基（OH基）。在相邻纤维素纤丝搭接处，这些 羟基以氢键的形式相 结合，使相邻纤维相互拉紧，而使纸有了强度。（可参见纸中氢键的 形成图）四、项目技术内容A蒸解原料
8、形态的研发根据植物纤维原料蒸煮液纵向渗透为主 和原料表面积与渗透速率成正比的原理，要求原料不但要有一定的长 度，而且要有合适的细 度（直径）。据此原理，在实验室中反复对比 传统草片蒸解与新工艺丝状蒸解的蒸解速率。实验表明：在蒸解条件 相对固定的条件下，丝状形态比片状形态原料，蒸解速度快30分钟 左右，为实施常压低温 蒸解创造了条件。B复合药剂的自主研发传统的蒸煮药剂比较单一，基本上是强碱药剂+催化渗透剂，一 次性加入。我们根据秸秆化机浆的特点，运用集成技术研发复合药 剂，按药剂功能分段加入。先从实验室做1kg原料对比实验，实验成功后，由生产检验。 试验表明：单一的蒸解药剂蒸解的纸浆耗时长，未蒸
9、解份高，手工抄 纸纸面粗糙，不适应化机纸浆生产需求；复合药剂蒸解的纸浆耗时 短，未蒸解份纸，抄纸细腻。药剂加入的基本顺序：高解剂、渗透剂；生物霉（考虑品种介 质 温度、PH值要求）；氧化剂、熬合剂；调节剂。蒸煮浓不是传统的高PH值的重污染的黑色黑液，而是新的PH 值7.0-7.5轻污染的可回用的淡黄色废液。传统工艺半化学浆黑液 CODcrNl0000kg/L，新工艺废液 CODcr 3000kg/L；经制浆回用 后，检测纸机的白水其水污染物为：CODcr647、BOD5146 kg/L、PH 值 7.97。C蒸煮条件的研发药剂与原料比率。是在立顾成浆质量，兼顾生产成本的统筹 兼顾原则下确定的。
10、蒸煮浓比。是考虑到实验室的蒸锅和反应釜的搅拌情况下确 定的，浓比为1： 4。蒸煮压力温度。压力是按节能减污的原则，经实验确定为常 压；温度是按药剂功效，经实验优选为6098。6蒸煮有效时间。是按自定蒸煮粗浆半成品质量标准掌控的。 掌握标准为：本色秸秆化机浆K值303,漂白秸秆化机浆K值19 3。实验与生产有效蒸解时间W 3。D制浆得率的研究秸秆化机浆得率的研究是在实验室中反复验证 的。现举例两个较典型的实验数据如下：实验1：称取除尘分丝风麦草原料1kg倒入蒸锅中，依次加入 一定量的离解剂、渗透剂生物霉、氧化剂熬合剂、调节剂。操作 要 点：液比1： 5,先用温开水将固体药剂溶开，倒入草丝中，搅拌
11、 均匀；依次加入药剂，边加边搅拌，文火蒸煮至终点停炉。取样检 测，蒸煮液PH值为8,粗浆K值为22,打浆度为24 SR,得率 75%。实验2：称取除尘分丝麦草风干原料10kg，进行生产性试验。 将原料倒入生产反应釜中，依次加入一定量的药剂，液比1： 5。先 将固体药剂用一定温度的水溶解，依次掌控水量，分段加入药剂，保 持最高温度W 98。至终点停止通蒸汽加温。取样检测：蒸解液PH值 7.5,粗浆K值27,打浆度20 SR.，湿重3.5g,粗浆得率 80%。实验室实验与生产性验证数据表明；蒸煮粗浆K值越高，打浆 度越低，湿重越高，得率越高，废液污染越低。通过实验室实验与生产性验证，在广开原料资源
12、试验中表明：本 秸秆化机浆新工艺对原料的适用性很强，既适用于一年里农作物秸秆 原料，也适用于非秸秆植物纤维原料，生产本色浆或漂白浆。E中段制浆采用高浓工艺装备的研究中段制浆选用高浓工艺装备 的目的，一是利用高浓磨浆设备对 粗浆纤维进行分丝，使其细纤维 化，保护秸秆纤维的有效长度，提高制纸强度；二是利用高浓洗浆、 筛选、漂白设备节水节能解降耗减污。高浓磨浆。规模化生产，拟在横管连续蒸煮器的出料口，设 置高浓热磨机，借蒸煮粗浆热力，实施高浓热磨浆，磨浆浆浓度15% 左右；后段高浓磨浆浆浓25-30%。高浓洗浆。洗浆机入口浆浓2-3%，出口浆浓25-30%。高浓筛选。高浓筛选机浆浓2-3%。高浓漂白
13、。高浓漂白塔浆浓25-30%。一一浆中重杂质的净 化，拟设置在造纸流送部，利用纸机上网浓度筛选，不增水耗。F关于浆水平衡问题。现有生产试验线，只设置了一台试验用小 型高浓磨浆机，浆浓10-15%，未设高洗浆设备和高浓磨浆设备及高浓 漂白设备。工艺流程比较简单，与规模化大型生产工艺流程和技术装 备有较大差异。所以，制浆系统的浆水平衡尚不能准确做出来。但 是，可以预测规模化大型生产会比小试有更大的收益。五、生产工艺流程基本工艺流程简图秸秆原料T刀辊切草机T羊角干法除尘器T草片分丝机T药液蒸汽计量除铁输送皮带T横管连续蒸煮器T热磨机T储浆塔T高浓洗浆机 T高浓磨浆机T高农压力筛T配浆池T抄前浆池T长
14、网多缸（表面 施胶）造纸机T打包计量入库详细的工艺流程简图如下图:瓦楞纸生产工艺流程图秸秆原料分丝竺，:预浸 *反应釜 压滤热磨浆打浆配浆池黄板纸生产工艺流程 图5.1制浆部分工艺说明1秸秆制浆工艺流程说明桔杆经切片分丝后，采用6棍除尘器除尘，粉尘掺压滤机排出 废水，压制燃料块，供锅炉燃烧。桔杆丝经皮带运输机运送至化学反 应釜前所设螺旋预浸输送机，随后在化学反应釜内反应4小时后， 采用先磨后筛工艺制得成品浆，进入配浆池与废纸制浆按比例混合供 抄造用。2废纸制浆工艺流程说明打成包的国产废纸箱纸OCC由链板输送机送到鼓式碎浆机碎解， 中间由散包除渣机进行开包。经过碎解的粗纸浆经过一系列的筛选、 除
15、渣、精制后，浆料中的砂石粒和塑料片、泡沫等被除掉，制好的纸 浆与秸秆制浆按比例混合后供抄纸用。由于废纸中杂质较多，人工捡 选对于本项目规模来说不合适，所以安排了自动化程度较高的本流程 取代人工捡选，提高效率。5.2造纸部分工艺流程贮存在浆池的纸浆进入抄纸系统，经白水稀释 后进入纸机流浆箱，经网部脱水成型，再经压榨干燥制成纸张，经卷 纸机卷取，然后 经过复卷分切，打包机打包，送入仓库。六、主要技术创新点项目是依据纤维素“氢键”理论对传统的秸秆制浆破旧立新，运 用科学的集成技术，抓住传统秸秆制浆80%的污染物源自秸秆首段整 洁；80%的废水污染源于中段纸浆；综合污染源于末端造纸的主要矛 盾，采取系统的攻关技术对策，着重解决秸秆制浆污染的老大难课题。1、对秸秆草片进行絮状分丝预处理，借以增大其表面积，为加 速蒸解创造条件。2、采用复合药剂，按机理分段加入。其主要功能是： 离解剂，解决草丝的蒸解问题，分解植物木质素； 渗透剂，加速药液对草丝的渗
