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1、思茅松硫酸盐法低温蒸煮的研究当前，造纸行业正面临着原料紧缺、环保要求日趋严格等严酷现实。因此，造纸工业最常用的硫酸盐法制浆技术的研究方向应以提高制浆得率、降低纸浆硬度、减轻漂白负荷、减少污染物的产生、节约成本和能耗为重点。作为硫酸盐法制浆的重要影响因素之一的温度也是一个应该重新优化的因素。针叶木硫酸盐法制浆过程中，温度必须保持在较高的水平才能获得比较满意的纸浆，这已经成为工业过程以及相关研究普遍遵循的一个法则，蒸煮温度一般在165172，甚至有的高达l75。对于较低蒸煮温度(低于l65)的硫酸盐法制浆，国内很少有报道。思茅松(Pinus kesiya var.1angbinaensis)，学名
2、卡锡松，是云南亚热带地区着名的速生针叶树种，具有纤维长、细胞壁厚、所生产的纸浆吸液性能好、抗张指数、耐破指数、撕裂指数高等特点，是一种较好的造纸原料1。关于思茅松的制浆和漂白性能已有很多研究报道1-3。但是，目前尚未见到有关思茅松在低于166蒸煮温度下的硫酸盐法制浆研究的报道。对于包括思茅松在内的针叶木在较温和温度下的硫酸盐制浆是本研究关注的一个重点，并做了一些初步的研究和探讨，以期获得高得率、低卡伯值的高质量硫酸盐未漂浆，为实际的工业生产提供理论基础与依据。1实验11原料木片原料取自云南云景林纸股份有限公司(以下简称云景林纸)所用思茅松木片。保存34个月后的原料，经人工挑选除去节子、朽材、树
3、皮等影响蒸煮质量的杂物，合格木片放于带盖的储藏箱中密闭贮存，平衡水分备用。12仪器设备蒸煮设备：15 L电热回转蒸煮锅(原西北轻工业学院轻机厂制造)；筛浆设备：04 mm筛缝筛浆机(3-1型，Lorentzen&Wettre公司制造)。13实验方法131蒸煮电热回转蒸煮锅内装一组小罐，每个小罐装150g绝干木片，加入所需的药液后密闭，放人电热回转蒸煮锅后，加水(小罐的加热介质)至锅容的70左右，加盖密封后进行指定蒸煮曲线下的电热回转蒸煮(室温开始匀速升温到最高蒸煮温度时间为95 min，保温时间l80 min，蒸煮温度借助于调压器实现精准控制，最高蒸煮温度严格控制在05波动范围)。132分析检
4、测蒸煮成浆(细浆得率、筛渣率、卡伯值、黏度等)的检测、蒸煮黑液残碱(有效碱)的分析以及白度的测定均参照文献4所述的方法进行。2结果与讨论蒸煮温度是制浆选择性的一个重要因素。在松木的硫酸盐法制浆中，大量脱木素阶段和残余木素脱出阶段，木素降解所需的活化能分别为l50 kJmol和120 kJmol，相应的碳水化合物降解所需活化能为180kJmol。由于木素的活化能小于相应的碳水化合物的活化能，因此，随着制浆温度的提高，碳水化合物降解的速率比木素降解增加得更快。例如，在其他条件不变的情况下，将蒸煮最高温度从160提高到170，可使木素脱除的速率增加约230，而碳水化合物降解的速率则增加3倍以上6。因
5、此，实际生产中在满足脱除木素需要的条件下，采用尽可能低的制浆温度，可以减缓碳水化合物的降解，从而提高制浆的选择性。基于此原理，针对目前研究和实际应用均采用l66以上较高温度的思茅松硫酸盐制浆所带来的碳水化合物降解较为明显的共性问题，有必要从较低蒸煮温度的控制方面进行探索，通过对蒸煮温度的微调，以期获得较好的思茅松硫酸盐制浆效果，特别是在缓解碳水化合物降解方面能有明显的改善。21高硫化度对蒸煮质量的影响从改善硫酸盐蒸煮质量，提高纸浆得率的角度出发，目前有高硫化度(硫化度28)蒸煮的发展趋势7-9.实验对思茅松采用高硫化度硫酸盐蒸煮，实验条件：固定液比1：4o，保温时间180 min，蒸煮温度16
6、2、164，用碱量及硫化度对制浆的影响见表1。注用碱量以NaOH计。由表l可以看出，在162或l64蒸煮温度下，高硫化度蒸煮时，成浆得率几乎均在45以上，成浆效果良好。一定用碱量下，硫化度的提高对卡伯值影响较小，而成浆得率和黏度则与用碱量、温度等有一定的关系。同样温度和用碱量条件下，提高硫化度均能获得较高的纸浆黏度，但从纸浆卡伯值有高有低的无规律的结果，看不出它对脱木素程度的影响。然而，提高硫化度对得率有不利影响，硫化度为36时的成浆得率均低于同样条件下硫化度为32的结果。如果优先考虑成浆得率，表l中硫化度为32的4组蒸煮结果的细浆得率均在459以上。如果将成浆黏度和卡伯值也综合考虑进去，16
7、2、26用碱量及164、24用碱量时硫化度为32的这两组结果也是比较理想的。综合分析可知，选择32的硫化度更有利于蒸煮效果的提高。表l中，在162的较低温度下，采用28的较高用碱量，虽然对成浆卡伯值的降低有较明显的效果，且得率也能保持在458左右的水平，但它对碳水化合物的损伤比较明显，纸浆的黏度均低于1100 mLg。如果对成浆黏度有较严格的要求，则提高用碱量需慎重。由于l62的几组蒸煮结果都不存在成浆障碍，因此，又进行了1组实验，温度为160，提高用碱量为28，适当缩短保温时间为160 min，以缓解碱对碳水化合物的作用，结果见表2。表2硫化度变化对蒸煮结果的影响由表2可知，160时3种高硫
8、化度下的成浆得率均在445以上。比较而言，32硫化度时的总体蒸煮效果更好一些。当硫化度从28提高到32时，成浆得率提高了12个百分点，成浆黏度提高的同时，卡伯值还下降了1个单位。进一步将硫化度提高到36时，对成浆黏度和卡伯值的影响甚微，得率和表1显示的规律类似，反而有所下降。因此，l60时，硫化度也应控制在32。高硫化度的硫酸盐蒸煮，硫化度也有一定限度。在所使用的硫化度范围内，32较为适宜，过低不利于纸浆得率的提高和木素有效脱出，过高同样也会降低成浆得率。22温度的微量调控对蒸煮效果的影响根据上述实验结果的分析，选取32的高硫化度，固定液比l：40、保温时间180 min，进行了温度微量调控的
9、硫酸盐蒸煮对比实验，结果见表3。表3蒸煮温度的微量调控对蒸煮效果的影响对于28高用碱量下的蒸煮，仅进行了l60和162的比较，而未用于164和l66的蒸煮。主要是因为，高用碱量下，较高温度的蒸煮已经引起成浆黏度的明显下降(见表l)。即便是在表3的160和162条件下的蒸煮，也出现了黏度随用碱量的增大而明显下降的现象。221温度的微量调控对纸浆得率的影响不同蒸煮温度、用碱量与纸浆得率的关系见图l和图2。由图1和图2可以看出，在相同用碱量下，纸浆得率随蒸煮温度的升高而下降；而在相同温度条件下，除l60的细浆得率有不规则的小幅变化之外，纸浆得率随着用碱量的增加而下降。这种变化可以通过制浆条件的增强引
10、起碳水化合物降解与溶出程度的增大获得解释。因此要想获得较高的纸浆得率，适当地调低用碱量以及降低蒸煮温度都是比较有效的手段。如表3以及图1和图2所示，160时的成浆得率整体都达到了463以上的水平，说明较低温度的蒸煮有利于获得较高的成浆得率。而且，在该温度下，用碱量的变化虽然对脱木素程度影响较大，但其对成浆的率的影响不甚明显,而可以在制浆条件的控制与调整上留有一定的空间.思茅松硫酸盐蒸煮温度在160166时,只要用碱量设置合理,所获得的成浆的率基本都能保持在46左右.2.2.2 温度的微量调控对纸浆卡伯值的影响应用常规硫酸盐法生产可漂浆,卡伯值一般为302(针叶木)10.从表2及图3的结果可知,
11、所有纸浆的卡伯值均在28以上,低的甚至还有不到20.当温度相同时,用碱量没增加2个百分点,卡伯值至少下降2个单位.且在较底温度时,用碱量在较低用量基础上的增加对卡伯值降低的效果尤为明显,如在160和162时,用碱量由24%增至26%都能引起纸浆卡伯值下降4个单位.而在同样的用碱量条件下,160和162的纸浆卡伯值的差值均在一个单位以内.由162上升到164以上时,用碱量为24%时的纸浆的卡伯值下降了6个单位,用碱量为26%时. 卡伯值也下降了4个单位.之后温度在继续增加至166时,纸浆卡伯值的下降幅度又有所减少.上述事实表明，在不同的温度段，用碱量对纸浆卡伯值的影响程度不同。在160162以下
12、较低温度的蒸煮，同样用碱量下的温度变化对纸浆卡伯值的影响较小；在l62164区间，温度上升能明显影响到卡伯值的下降，应该属于思茅松硫酸盐蒸煮脱木素较为敏感的温度段；之后到166的温度上升对脱木素的程度又相对缓和一些。这样，根据对思茅松硫酸盐浆脱木素程度要求的不同，就应该能在160166范围内找到一个合适的温度控制范围，以利于实现制浆工艺的精细化控制。223温度的微量调控对纸浆黏度的影响纸浆黏度的高低与制浆条件的强弱有直接的关系。由表3和图4可以看出，蒸煮温度的提高和用碱量的增加都导致了纸浆黏度的下降。在蒸煮温度160、用碱量为24的最缓和蒸煮条件下，黏度最高为l306 mLg，而在166、用碱
13、量为26时，黏度小于1000 mLg。因此，l60及162时的较低用碱量的蒸煮对成浆黏度较为有利。事实上，硫酸盐法蒸煮温度与用碱量的变化对成浆质量的影响关系较为复杂，要尽可能多地脱出木素，就可能会带来纸浆黏度的明显下降。所以，要根据所要求的成浆质量，综合考虑蒸煮条件的选定。在适中用碱量下采用较低温度(160164)的硫酸盐蒸煮能获得较高的思茅松成浆得率和黏度，应该是在超过28的高硫化度条件下获得的。在实际应用过程中，对高硫化度蒸煮所产生的过量臭气的处置以及黑液碱回收硫平衡等问题，还需要借鉴高硫化度蒸煮已有的成熟技术和经验来加以解决，并通过进一步的研究优化。3结论31 高硫化度有利于改善硫酸盐蒸
14、煮的效果，它对蒸煮的影响与用碱量、蒸煮温度等有一定关系。硫化度为32时的思茅松硫酸盐法蒸煮效果较为理想。32较低温度(160164)蒸煮时，24的用碱量不会使成浆得率有明显的波动，只是温度升高，特别是由162升至164时，脱木素程度明显增大的同时，也对纸浆黏度带来不利的影响。33 166的蒸煮温度使纸浆黏度的损失较大，使用时需慎重。34在蒸煮温度160，保温时间180 min，液比1：40，用碱量26，硫化度32的蒸煮条件下可获得质量良好的纸浆，成浆得率466，卡伯值229，黏度1228 mLg。35在蒸煮温度162，保温时间180 min，液比1：40，用碱量24，硫化度32的蒸煮条件下可获得质量良好的纸浆，此时成浆得率464，卡伯值268，黏度1244mLg。
