摘要：本文对棉杆漂白机械浆的制浆方法进行了研究，确定了合适的机械制浆工艺流程、相关设备和重要的工艺参数。

关键词：棉杆，机械浆，磨浆

前言

我国是一个木材资源贫乏的国家，近年来，随着造纸业的快速发展，造纸原料日益紧张，已经成为制约造纸企业发展的一个重要瓶颈；另外，国家处于环境保护的需要，也关停了众多的化学制浆企业，客观上更加加剧了造纸原料的紧缺。

基于上述情况，开发利用北方地区极为丰富的一年生棉杆原料，采用一种少污染、高得率的制浆方法来生产适合造纸所用的纸浆就显得很有意义。本研究采用湖南长沙正大轻科纸业设备有限公司制造的高浓磨浆机，对棉杆生产漂白机械浆的制浆方法进行了研究，为生产上的大规模应用提供了参考和依据。

1 棉杆漂白机械浆工艺流程的确定

由于棉杆皮含有较多的有机溶出物和杂质，所以在备料段要对棉杆进行脱皮处理，可以采用干法或湿法，或者采用干、湿法综合处理，以尽可能使棉杆皮脱除的干净，从而避免制得的纸浆中杂质过多而影响纸页的质量。脱皮后的棉杆进行破碎处理后的形态见图1所示。

图1  棉杆破碎后的形态

然后对破碎后的棉杆进行搓磨处理，搓磨处理后的粗料加水浸泡至20%左右的浓度，进入两台高浓磨串联磨浆，经过两台高浓磨后制得的粗浆纤维再用适量的水稀释至12-15%的浓度后，进入中浓磨浆机进行精磨处理，即获得所需要的棉杆机械浆。基本的生产工艺流程如下：

棉杆→脱皮→破碎→搓磨机→高浓磨浆机（两台串联）→中浓磨浆机（一台）→筛选→成品机械浆

2 搓磨方法和设备的选择

为了保障高浓磨浆过程中物料的进料顺畅，一般在棉杆破碎后和进入高浓磨浆前，对棉杆进行搓磨处理，将破碎后的比较粗大和不均匀的棉杆碎片采用机械设备处理成大小比较均一、初步压溃和分丝化的磨前粗料。目前企业一般采用双螺杆挤浆机或盘式高浓搓磨机来完成，但双螺杆挤浆机用来搓磨棉杆的话，在生产中存在搓磨后的物料极不均匀的现象，有些物料挤压的很剧烈而成粉末状，有些物料则完成没受到处理而仍然呈现大片状，搓磨效果很不均匀而影响磨后纸浆质量的均匀性，另外，双螺杆挤浆机设备一次性投入费用太高，生产过程中的维修费用也比较高。

相对于双螺杆挤浆机，采用盘式高浓搓磨机处理后的棉杆物料形态则比较均匀，搓磨后的棉杆成均匀的细丝状（如图2），这主要是因为棉杆破碎后的粗料在盘式高浓搓磨机内搓磨过程中受力比较均匀的缘故，另外，与双螺杆挤浆机相比，盘式高浓搓磨机投入费用和日常维护费用都比较低。

图2  棉杆采用盘磨机搓丝后的形态

3磨浆参数的确定

为了保证棉杆机械浆的纤维长度和减少纸浆中的纤维束的含量，一般对搓磨后的棉杆进行高浓磨浆和中浓磨浆的组合处理。高浓磨浆主要完成对棉杆的粗磨，主要是利用高浓（20%以上）磨浆过程中产生的剧烈摩擦来分离出纸浆纤维，在这个过程中尽量减少对纸浆纤维的切断，避免过多细碎成分的产生。另外，为了减少纤维束的比例和对纤维进行起毛、分丝和帚化，在高浓磨浆的后续还需要配备中浓（10-15%）磨浆对高浓磨浆后的粗浆进行精磨处理，以使得棉杆机械浆具备交好的纤维结合能力，保证抄造出的纸页具有较高的物理强度指标。

决定磨浆质量的参数主要是磨浆浓度和磨盘间隙大小，高浓磨浆时的浓度要比较高，磨盘的间隙也要略微大些，浓度一般控制在20-25%范围，第一台高浓磨浆机的磨盘间隙控制在0.7-0.9mm范围，主要是希望高浓度的粗料在磨浆区内利用较大的内部摩擦力来分离成更加细小的纤维束，较大的磨盘间隙也能保证棉杆粗料顺畅地通过磨盘而不造成堵塞。一般在高浓磨浆段配备2台磨浆机进行串联处理，经过第一台后的纤维粗料送入第二台磨浆机细磨，目的是将较多的纤维束的粗浆进一步分离成单根的纤维，并在此基础上对纤维进行分丝、起毛，为了达到这一目标，第二台高浓磨的磨盘间隙调整为0.3-0.5mm，经过第二台磨浆后的纸浆中的纤维束大大降低（如图3）。

图3  棉杆经过两次高浓盘磨磨浆后的漂白纸浆形态

一般来说，经过两台高浓磨浆后的棉杆物料已经成浆，但纸浆中仍然含有一定量的纤维束，而且纤维仍略感粗糙，为了获得更高质量的纸浆，有必要对其进行精磨处理，精磨处理的目的是使纤维束进一步更好、更完全的解离开，对单根纤维进行内外细纤维化和吸水润胀。该磨浆机的磨浆浓度一般为10-15%，磨盘间隙为0.1-0.2mm，精磨后的纸浆纤维形态如图4，纤维的吸水润胀较好，纤维具有较好的结合能力。

4  棉杆机械浆的漂白

对棉杆机械浆来说，为了提高该种浆的使用范围和使用品质，一般要求对其进行漂白处理。众所周知，由于机械浆没有对棉杆中的木素进行任何的脱除，对这种浆就要求采用合适的漂白方法和相应的漂白药品，考虑到生产上减低生产成本和漂白的综合要求，对棉杆机械浆的漂白一般采用过氧化氢漂白，具体的漂白流程可以采用两段漂白，分别在搓磨段和最后的中浓精磨段进行，以起到最佳的漂白效果，漂白可以在磨浆机内进行，在这里，磨浆机可以起到类似混合器的作用，使得漂白药品在磨浆机内和纸浆进行充分、均匀的混合。精磨后的纸浆料送入漂白塔进行充分的反应，即制得生产上需要的漂白机械浆。

5 小结

采用棉杆生产漂白机械浆主要有以下几种优势：首先，它充分利用了北方常见的农作物废料，开辟了一种具有很大的资源储量的可再生的造纸原料来源；其次，棉杆机械制浆方法基本无污染或污染很小，是一种对环境友好的制浆方法，第三，与其它浆种相比，棉杆机械浆生产成本较低，它的广泛使用有利于造纸企业降低企业的运行成本，提高企业的市场竞争力。另外，对于棉杆制机械浆，国内已经具有成熟的工艺技术和相关的生产设备，已经具备大力推广这种制浆方法的各种条件。