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硫酸鹽紙漿

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硫酸鹽紙漿(英文名稱sulfate pulp)又稱牛皮紙漿(kraft pulp),簡稱KP,是紙張製造過程中一種中間產品紙漿的名稱,紙張製造是由多個加工過程構成的複雜工藝。製造紙張的原料是各種纖維原料,例如木材、非木材(如稻草、麥草、甘蔗渣、竹類、棉杆等)、韌皮類纖維(麻、桑皮、枸樹皮等)、廢棉(或棉短絨)以及其他纖維。這些纖維原料首先需切碎並蒸煮製成紙漿,由於這些纖維材料的組成和化學成分各異,因此有不同製漿工藝。紙漿製造過程就是利用化學方法或機械的方法、以及兩者相結合的方法使這些纖維原料中的纖維解離,再經淨化或精製成本色紙漿或漂白紙漿。化學法制漿方法中有鹼法、亞硫酸鹽法和溶劑法。鹼法制漿又分為石灰法、燒鹼法、硫酸鹽法和多硫化鈉法。根據製漿原料種類、製漿工藝、紙漿得率等可將紙漿分類。硫酸鹽紙漿以氫氧化鈉硫化鈉為主要成分的藥液在一定温度壓力下蒸煮纖維原料(各種木材、草類、質量較差的廢材等)而製得的紙漿,因其顏色棕褐,成紙強度大如牛皮而得名牛皮紙漿。硫酸鹽漿用途很廣,本色漿多用於生產包裝紙紙袋紙箱紙板電氣等方面的工業技術用紙,其漂白漿多用於抄造高級文化用紙,其精製漿可作溶解漿 [1-2] 
中文名
硫酸鹽紙漿
外文名
sulfate pulp;kraft pulp;KP
主要成分
氫氧化鈉硫化鈉
又    稱
牛皮紙漿

硫酸鹽紙漿紙張製造中的製漿過程

製漿是利用化學的方法,機械的方法,以及兩種方法相結合的方法,除去紙漿原料木材及其他植物纖維原料中的木素、碳水化合物等非纖維物質,纖維解離製成粗漿,再經洗滌、篩選、淨化或進一步漂白精製成用於製造紙張和紙板的紙漿。
採用以氫氧化鈉、硫化鈉為主要成分的蒸煮液蒸煮纖維原料製漿工藝是重要的製漿方法之一,是化學制漿中鹼法制漿的一種,稱作硫酸鹽紙漿。起源於18世紀,100多年來其工藝改變不大,但其操作單元、設備、自控、鹼回收等技術有了長足的進步。百年來仍能佔據紙漿製造的主要地位,其紙漿產量約佔紙漿總產量的70%,這和以下原因有關;
(1)對纖維原料的適應性強,能適用所有紙漿纖維原料;
(2)紙張強度好,為各種紙漿所不及;
(3)能源消耗少,設施完善的硫酸鹽紙漿廠能達到能源自給;
(4)鹼回收技術完善,黑液的污染問題已圓滿解決。

硫酸鹽紙漿硫酸鹽法制漿的蒸煮機理

硫酸鹽製漿的工藝過程為:木片和藥液送入蒸煮器,在170℃温度下保持90分鐘,蒸煮後的漿料經噴放、回收蒸汽、洗滌後得到硫酸紙漿,廢液經回收、提取、蒸發、燃燒、苛化得到氫氧化鈉和硫化鈉的白液,再用於木片的蒸煮過程。
(1)蒸煮藥劑:蒸煮藥劑由氫氧化納和硫化鈉(稱為白液)組成,氫氧化鈉濃度大約為1.0mol/L,硫化鈉為0.2 mol/L,藥液的pH值13.5~14.0,藥液的活性成分為OH和HS;
(2)蒸煮液的浸透:蒸煮過程是多相反應,硫酸鹽法蒸煮液向木片內的浸透為毛細管作用下的壓力浸透和濃度差為推動力的擴散過程,藥液在木材內的浸透通路主要靠細胞腔和紋孔。藥液浸透對蒸煮的影響明顯。不同纖維原料的藥液浸透速度差別很大,樹脂含量多和比重大的樹種難浸透;
(3)脱木質素反應:木素結構中醚鍵約佔一半以上,硫酸鹽蒸煮中醚鍵都可斷裂,生成能溶於蒸煮液的化合物,達到脱除的木素的目的;
(4)碳水化合物的反應:鹼性條件150℃以下為剝皮反應,150℃以上則發生聚糖苷鍵的無規則斷裂,木聚糖溶解被脱除,
在鹼性條件下脱木素的同時,纖維素和半纖維素在蒸煮液中受到破壞和降解,纖維素在蒸煮液中也可以發生水解降解,使聚合度下降,從而影響紙張的強度。

硫酸鹽紙漿蒸煮廢液的回收利用

蒸煮後纖維原料組分的一半溶解在蒸煮液中,部分蒸煮藥劑也殘留在蒸煮液中。蒸煮後分出紙漿後蒸煮液稱為“黑液”,每生產1噸化學紙漿,約產生1.4噸黑液。其中有機物主要是木素、纖維素、半纖維素的降解產物,低分子有機酸等。無機物主要是鈉鹽,遊離氫氧化鈉、硫化鈉、碳酸鈉和灰分等。回收系統可由黑液中回收化學藥品和熱能。
參考資料
  • 1.    化工百科全書 19卷 . 化工百科全書 19卷 :化學工業出版社 ,1998
  • 2.    化學化工大辭典上、下 . 化學化工大辭典上、下 :化學工業出版社 , 2003