竹材制漿造紙工藝全流程及技術(shù)手冊(cè)一、引言：竹材制漿的優(yōu)勢(shì)與意義竹類植物生長(zhǎng)迅速、周期短、可再生能力強(qiáng)，且其纖維形態(tài)優(yōu)良，纖維素含量較高，是一種極具潛力的制漿造紙?jiān)?。相較于傳統(tǒng)木材，竹材能在更短時(shí)間內(nèi)提供大量纖維，對(duì)于緩解木材資源壓力、保護(hù)生態(tài)環(huán)境具有重要意義。本手冊(cè)旨在系統(tǒng)闡述竹材制漿造紙的完整工藝流程、關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)及操作規(guī)范，為相關(guān)生產(chǎn)實(shí)踐提供專業(yè)指導(dǎo)。二、竹材備料竹材備料是制漿生產(chǎn)的第一道工序，其目的是將原竹加工成符合制漿工藝要求的合格料片，并去除雜質(zhì)。2.1竹材的貯存與保管新伐竹材水分含量高，若不及時(shí)處理易發(fā)生霉變腐爛。通常采用自然風(fēng)干或人工干燥方式降低水分。貯存場(chǎng)地應(yīng)選擇地勢(shì)高燥、通風(fēng)良好之處，竹材可打捆立放或橫堆，堆垛間需留有通風(fēng)道。對(duì)于長(zhǎng)期貯存的竹材，需注意防止蟲害和火災(zāi)。2.2竹材削片竹材削片是將竹材加工成一定規(guī)格的竹片。常用鼓式削片機(jī)或盤式削片機(jī)。*工藝要求：竹片長(zhǎng)度一般控制在特定范圍，厚度和寬度也需均勻，過大或過小的竹片都會(huì)影響后續(xù)蒸煮效果。*操作要點(diǎn)：調(diào)整削片機(jī)的刀距和進(jìn)料速度，確保竹片合格率。削片過程中產(chǎn)生的竹屑、竹粉等可作為能源或其他用途回收。2.3竹片篩選與除塵削片后的竹片需經(jīng)過篩選，去除不合格的過大竹片、竹節(jié)、竹蔸及細(xì)小碎屑。常用振動(dòng)篩進(jìn)行篩選。同時(shí)，利用風(fēng)選或除塵設(shè)備去除竹片中的泥沙、塵土等雜質(zhì)，以減少后續(xù)工藝對(duì)設(shè)備的磨損和對(duì)制漿藥品的消耗。三、竹材制漿核心工藝根據(jù)成品紙種要求和環(huán)保、經(jīng)濟(jì)等因素，竹材制漿可采用不同方法，主要包括化學(xué)制漿、機(jī)械制漿及化學(xué)機(jī)械制漿等。3.1化學(xué)制漿化學(xué)制漿是通過化學(xué)藥劑在高溫高壓條件下，溶解竹材中的木素和部分半纖維素，使纖維分離成漿。目前竹材化學(xué)制漿以硫酸鹽法和亞硫酸鹽法較為常見。3.1.1硫酸鹽法制漿（KraftPulping）*蒸煮藥液：主要成分為氫氧化鈉（NaOH）和硫化鈉（Na?S），俗稱“白液”。*蒸煮設(shè)備：常見有間歇式蒸煮鍋（如立式蒸煮鍋）和連續(xù)式蒸煮器（如卡米爾連續(xù)蒸煮器、橫管連續(xù)蒸煮器等）。*蒸煮工藝條件：包括用堿量（以Na?O計(jì)）、硫化度、液比、最高蒸煮溫度、升溫時(shí)間和保溫時(shí)間等。這些參數(shù)需根據(jù)竹種、竹片質(zhì)量及成漿指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化控制。*蒸煮過程：一般分為藥液浸漬、升溫、保溫和放汽噴放四個(gè)階段。其核心是通過高溫高壓下的化學(xué)作用，破壞木素結(jié)構(gòu)，使纖維離解。*特點(diǎn)：硫酸鹽法竹漿具有強(qiáng)度高、得率適中、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但黑液粘度較高，提取難度相對(duì)較大。3.1.2亞硫酸鹽法制漿*蒸煮藥液：以亞硫酸（H?SO?）和相應(yīng)的鹽類（如鈉鹽、鎂鹽、銨鹽等）為主要成分。*蒸煮特點(diǎn)：與硫酸鹽法相比，亞硫酸鹽法蒸煮溫度相對(duì)較低，對(duì)設(shè)備腐蝕性較強(qiáng)。其漿料顏色較淺，易漂白，但漿強(qiáng)度一般低于硫酸鹽漿。根據(jù)pH值不同，可分為酸性、亞酸性、中性和堿性亞硫酸鹽法。3.2化學(xué)機(jī)械制漿化學(xué)機(jī)械制漿是先對(duì)竹片進(jìn)行溫和的化學(xué)預(yù)處理，再通過機(jī)械力將纖維分離。該方法兼具化學(xué)法和機(jī)械法的特點(diǎn)，得率較高，能耗相對(duì)較低。*化學(xué)預(yù)處理：常用堿性過氧化氫、亞硫酸鈉等藥劑在較低溫度下對(duì)竹片進(jìn)行預(yù)浸處理，以軟化木素。*機(jī)械磨漿：預(yù)處理后的竹片在盤磨機(jī)中通過磨片的機(jī)械作用將纖維撕裂、帚化。磨漿濃度（低濃、中濃、高濃）對(duì)成漿質(zhì)量有顯著影響。*典型方法：如堿性過氧化氫機(jī)械漿（APMP）、磺化化學(xué)機(jī)械漿（SCMP）等在竹材應(yīng)用上均有研究和實(shí)踐。3.3蒸煮后處理*噴放與洗滌：蒸煮完成的漿料（粗漿）通過噴放閥進(jìn)入噴放鍋，隨后進(jìn)行充分洗滌，以去除殘留的蒸煮液、溶解的木素和半纖維素等。洗滌設(shè)備有鼓式洗漿機(jī)、水平帶式洗漿機(jī)、壓力洗漿機(jī)等。洗滌效果通常用殘堿、洗凈度等指標(biāo)衡量。*篩選與凈化：洗滌后的漿料需經(jīng)過篩選（如壓力篩）去除未蒸解組分（節(jié)子、粗纖維束），通過凈化（如錐形除渣器）去除砂石、金屬等重雜質(zhì)，以保證紙漿質(zhì)量和后續(xù)設(shè)備安全。四、紙漿漂白為滿足大多數(shù)紙張對(duì)潔白度的要求，需對(duì)本色竹漿進(jìn)行漂白處理。漂白的目的是去除漿料中的殘留木素和有色物質(zhì)，提高白度，同時(shí)盡可能減少對(duì)纖維的損傷。4.1漂白方法分類*含氯漂白：如次氯酸鹽漂白、二氧化氯漂白（ECF的核心）。二氧化氯漂白效率高，選擇性好，對(duì)纖維損傷小，環(huán)境污染較傳統(tǒng)含氯漂白輕。*無氯漂白（TCF）：采用過氧化氫、臭氧、過氧酸（如過氧乙酸、過氧硫酸）等不含氯的化學(xué)藥劑進(jìn)行漂白。*組合漂白流程：實(shí)際生產(chǎn)中常采用多段組合漂白，如CEHDED（傳統(tǒng)含氯）、D/Eo/D1/D2（ECF）、O/P/P（TCF）等，根據(jù)漿種白度要求和環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)選擇。4.2主要漂白化學(xué)品及作用*二氧化氯（ClO?）：高效的木素去除劑，白度穩(wěn)定性好，對(duì)碳水化合物降解少。*過氧化氫（H?O?）：在堿性條件下具有漂白和脫木素作用，常用于TCF漂白或作為補(bǔ)充漂段。*臭氧（O?）：強(qiáng)氧化劑，能有效脫除木素，但對(duì)纖維有一定損傷，需嚴(yán)格控制條件。4.3漂白工藝控制各漂白段的pH值、溫度、時(shí)間、化學(xué)品用量、漿濃以及洗滌質(zhì)量是影響漂白效果的關(guān)鍵參數(shù)。需根據(jù)原漿性質(zhì)和目標(biāo)白度進(jìn)行精確控制。五、紙漿抄造漂白后的紙漿（或未漂白漿，根據(jù)紙種需求）經(jīng)過一系列處理后，進(jìn)入造紙機(jī)抄造成紙。5.1紙漿貯存與調(diào)量合格的紙漿在抄造前需在貯漿塔中進(jìn)行充分貯存和混合，以保證漿的性質(zhì)均勻穩(wěn)定。通過調(diào)量系統(tǒng)精確控制進(jìn)入后續(xù)工序的漿流量。5.2打漿（叩解）打漿是利用機(jī)械力對(duì)紙漿進(jìn)行處理，使纖維發(fā)生切斷、壓潰、潤(rùn)脹、帚化、細(xì)纖維化等變化，從而改善纖維的結(jié)合性能，以適應(yīng)不同紙張的質(zhì)量要求。*打漿設(shè)備：主要有圓柱磨漿機(jī)、盤磨機(jī)（低濃、中濃）、錐形磨漿機(jī)等。*打漿質(zhì)量指標(biāo)：常用打漿度（°SR或mlCSF）、纖維長(zhǎng)度、濕重等表示。不同紙種對(duì)打漿度要求不同。5.3配料與調(diào)料根據(jù)所造紙種的特性要求，在漿料中加入各種功能性化學(xué)助劑，并進(jìn)行充分混合。*常用助劑：施膠劑（松香膠、AKD、ASA等，提高紙張抗水性）、填料（碳酸鈣、滑石粉、二氧化鈦等，改善不透明度、平滑度，降低成本）、干強(qiáng)劑（淀粉、PAM等，提高抗張強(qiáng)度、耐破度）、濕強(qiáng)劑（UF、MF樹脂等，提高濕強(qiáng)度）、染料/顏料（調(diào)色）、防腐劑、消泡劑等。*配料系統(tǒng)：需保證助劑添加量準(zhǔn)確、混合均勻。5.4紙料的流送與上網(wǎng)*流送系統(tǒng)：將配好的紙料（漿流）通過一系列設(shè)備（如除渣器、壓力篩、流漿箱）進(jìn)行凈化、篩選和勻整，最終以穩(wěn)定的壓力、均勻的濃度和良好的分散狀態(tài)噴射到成形網(wǎng)（紙機(jī)網(wǎng)部）上。*上網(wǎng)成形：紙料在網(wǎng)部脫水成形，形成濕紙幅。脫水方式包括重力脫水、真空脫水和加壓脫水。網(wǎng)部的運(yùn)行參數(shù)（網(wǎng)速、真空度等）對(duì)成紙勻度、定量有重要影響。5.5壓榨部濕紙幅從網(wǎng)部轉(zhuǎn)移到壓榨部，通過壓榨輥的機(jī)械壓力進(jìn)一步脫水，并改善紙幅的緊度、表面平滑度和強(qiáng)度。壓榨方式有平壓榨、真空壓榨、溝紋壓榨、盲孔壓榨、復(fù)合壓榨等。5.6干燥部壓榨后的濕紙幅（干度約40-50%）進(jìn)入干燥部，通過加熱（蒸汽加熱烘缸為主）使水分蒸發(fā)至成品紙要求的干度（通常92-95%）。同時(shí)，干燥過程中纖維之間的氫鍵結(jié)合進(jìn)一步增強(qiáng)，紙張強(qiáng)度提高。干燥曲線的控制對(duì)成紙質(zhì)量至關(guān)重要。5.7壓光與卷取*壓光：干燥后的紙幅通過壓光機(jī)的輥壓作用，進(jìn)一步提高表面平滑度、光澤度和厚度均勻性。*卷?。簩汗夂蟮募埛诰砑垯C(jī)上卷成規(guī)定直徑的紙卷。5.8完成整理根據(jù)客戶要求，對(duì)紙卷進(jìn)行復(fù)卷、分切、切張、打包等處理，成為最終產(chǎn)品。六、環(huán)保與綜合利用竹材制漿造紙過程中會(huì)產(chǎn)生蒸煮廢液（黑液、紅液）、中段水和白水等污染物，需進(jìn)行有效處理和資源化利用。*黑液回收與利用（針對(duì)化學(xué)制漿）：通過蒸發(fā)濃縮、燃燒、苛化等工藝回收化學(xué)品（堿）和熱能，實(shí)現(xiàn)堿回收循環(huán)。*中段水處理：制漿漂白廢水和造紙白水等中段水，需經(jīng)過物理、化學(xué)、生物等多級(jí)處理達(dá)標(biāo)后排放或回用。*固體廢物處理：如樹皮、竹節(jié)、漿渣、污泥等，可通過焚燒發(fā)電、堆肥、生產(chǎn)有機(jī)肥等方式進(jìn)行減量化和資源化利用。七、關(guān)鍵工藝控制點(diǎn)與質(zhì)量控制*備料階段：竹片規(guī)格合格率、潔凈度。*蒸煮階段：用堿量、硫化度、液比、溫度、時(shí)間，以及粗漿硬度（Kappa值）、得率。*洗滌篩選：洗凈度、篩余物、纖維流失率。*漂白階段：白度、返黃值、粘度（反映纖維損傷程度）、殘留化學(xué)品。*抄造階段：定量、厚度、緊度、抗張強(qiáng)度、耐破度、撕裂度、白度、不透明度、平滑度、水分等。生產(chǎn)過程中需建立完善的質(zhì)量檢測(cè)體系，對(duì)各關(guān)鍵控制點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)整，確保生產(chǎn)穩(wěn)定和產(chǎn)品質(zhì)量合格。八、竹材制漿的挑戰(zhàn)與展望竹材制漿雖有諸多優(yōu)勢(shì)，但也面臨一些挑戰(zhàn)，如竹材季節(jié)性供應(yīng)、原料收集半徑、蒸煮過程中泡沫較多、部分竹種雜細(xì)胞含量較高等問題。未來，竹材制漿技術(shù)將朝著高效清潔化、高值化、智能化方向發(fā)展