传统浆粕厂的问题浅析

传统浆粕厂的问题浅析

高检法1, ,宋华北2     ,封亚坤3  ,李建军4

内容摘要：本文论述了我国多数棉浆粕厂的生产现状，分析了棉浆粕生产存在的问题及原因。

    关键词：现状  原因分析  模型  棉浆粕

前言：棉浆粕作为半成品是生产粘胶纤维的主要原料，其品质的优劣是影响粘胶纤维生产质量的重要因素，我国化纤用棉浆粕的生产经过六十多年的发展仍处于传统的生产方式中，与国外先进的短绒制浆技术相比仍是天差地别。如何提高我国化纤用棉浆粕的生产技术，已经成为我们不得不面对的课题。本文在分析了我国棉浆厂的普遍生产现状后，分析了部分问题的具体原因，提出了潜在的改进方向和可推广的技术指标。

1. 我国化纤用棉浆粕生产现状
   1. 工艺和设备的发展情况

当前我国的棉浆厂受制于整体产业规模不大，缺乏科研投入回报的问题，致使行业整体设备在与造纸机械有一定通用性的情况下，却没有单独发展出棉浆粕专用的生产设备；与国外先进的棉浆粕生产厂家也有较大差异。主要体现在以下方面。

1蒸煮工艺仍然以蒸球为主，没有开发出连续蒸煮设备。

2打浆和洗浆设备仍不能实现连续化生产，造成批次间内在质量差异较大。

3因生产工艺和设备的限制，生产过程需要多道过渡浆池，环节生产环节不连续造成的脱浆现象，无形增加了多道动力消耗和管道投资。

4不连续生产增加了设备运行、维护方面的费用，以及相关岗位设置的人员工资。

5由于工艺的不精确及生产的分散（单线产能小）导致在自动化和信息化方面进步缓慢，人工劳动率低。

6生产理论和设备沿袭制浆造纸而来，却照搬制浆造纸的理论与设备，导致很多的造纸设备用在棉浆粕生产后出现了不适用的情况。

7没有专门研究棉浆粕的独有生产理论，导致棉浆粕生产的理论与技术、设备与工艺进步缓慢，至今无实质性飞跃。

8由于缺少理论支持，无法研发针对性的实验设备和方法，缺乏定性定量分析的能力，最终又导致没有数据支持各项理论方法，形成了负反馈循环。

9由于生产的不连续和不稳定，导致各项生产检测仅能表示单批的技术指标，而不能长时间的反向约束生产工艺，导致各种生产调整无法持续验证，无法催生出稳定的生产理论。

10没有稳定的生产理论，最终导致了现有的浆粕评价标准FJ517—82不能完全准确评价出浆粕的内在质量。

11以上问题导致了生产始终在“绒好浆就好，绒差浆就差”的现状中徘徊，无法抓住核心生产控制因素。

1.2消耗和理论值差距大

1.3目前的短绒消耗在1240~1290Kg/t产品,相较于理论值的1120Kg/t短绒消耗还有较大差距。过多的物质溶解在蒸煮液中，导致了黑液量高，烧碱消耗高，水耗高，汽耗高等诸多问题。黑液的问题

采用烧碱法制浆，黑液的化学耗氧量及其pH值过高，对环境的污染相当严重。且因其黑液组成中有机物含量低，无法通过浓缩苛化的方式单独再生，往往需要与造纸厂黑液合并处理。但具备这样条件的棉浆粕厂数量稀少。导致棉浆粕黑液处理成为了诸多棉浆厂持续高费用支出的痛点。目前的主要处理方法有：

1 酸化后提取木素，含盐水生化后排放。排出大量盐分。

2 浓缩后制造成木素干粉，制作成有机肥等产品。

以上方法都在回避两个问题：一是黑液中尚有大量的碱，如提取后，仍可用于棉浆蒸煮，可有效降低碱耗；而排放到环境中，除产生中和费用外也会生成大量盐分； 二是黑液中的木素可作为胶合板材料等生物材料，且经济性尚可，但混合在黑液中则作为了污染物无法有效利用。

2. 以上问题在产品上集中表现为以下三个问题
   1. 单批半浆之间聚合度分布较大的问题

关于这个问题的解释是：单批半浆所取样品的平均聚合度（）不能准确描述单批半浆中单个纤维素分子的DP高低，不能准确描述纤维素分子的DP分布。故出现了技术水平好的企业其高，但反应性能好，技术水平差的企业其DP低但反应性能差的现象。

究其深层次原因是，是因技术水平差，就采用降低的方式来增加反应性能，但仍不可避免的出现了部分高DP的纤维素分子的情况。

“技术水平好的企业其高，但反应性能好，技术水平差的企业其DP低但反应性能差”现象的质量解释为：技术水平好的企业纤维素分子DP分布窄，高DP（反应性能不过）的分子少；技术水平低的企业，其产品的纤维素分子DP分布宽，高DP（反应性能不过）的分子多。

这便是本文对困扰行业多年的如何提高浆粕反应性能的理论解释。

有了以上阐述，我们就可以明确的把以上问题拆分为在单批半浆生产过程中各个过程的指标及过程设备的运行指标了。也使得本文具备了明确的生产指导意义。

2.2各批半浆之间内在质量差异较大不能连续的问题

各批半浆之间的内在质量差异较大的问题，相较于单批半浆的内在差异，多批半浆的之间的差异不过是检测过程中有意或无意的无法掩饰的单批半浆表露出的内在差异现象。与上一个问题归集在一起，更为恰当。

2.3依赖经验而非标准技术参数的问题

生产中出现的同等过程指标生产，出现不同生产结果，导致过程标准技术参数不可信的情况，也是各批半浆平均聚合度差别不大，聚合度分布差异较大无法进一步

连续生产降低至指标值的问题。这个问题导致了单批浆料内在聚合度分布差异较大，生产中蒸煮和漂白降聚依赖经验而非过程标准的问题。

这是产业工人的智慧，却也是产业技术的悲哀。

2.4化验手段落后的问题

在浆粕生产的全部流程中，化验结果一直作为工艺监控的眼睛，但由于以上种种原因的干扰，观测到的结果并不能真实反映生产过程的情况屡屡发生，最终也导致了生产对化验的不信任，出现了经验主义指挥生产的现象。这种现象存在的根本原因就是，生产原理与生产实际的脱节导致的技术妥协。

3. 解决蒸煮问题的新模型及具体指标
   1. 传统的混合蒸煮模型

传统的棉短绒蒸煮在模拟讲解其思路时，一般以混合蒸煮为模型进行叙述。着重强调将碱液和短绒置于同一空间内，强调碱液和短绒的液比，假设基础未，在蒸球的转动下，蒸煮除杂和降聚的过程随蒸球转一周的时间为周期同步开始和同步进行的。该模型确实能够有效解释高温高压下纤维素分子随时间推移的降解过程，并能解释其中的纤维素降聚的各项因素及其关联过程。

但该模型着重强调蒸煮结果的差异及聚合度差异引起下游工艺不适的宏观概念。无法突出说明造成以上单批及多批浆料之间差异的问题。

该模型对蒸煮的结果控制有其一定的指导意义，但对如何提升均匀蒸煮和工艺控制聚合度的分布没有建设性的指导。对如何跨越粘胶用棉浆粕和精制棉的蒸煮差异没有很好的指导意义。

3.2摩擦蒸煮的模型

而本文建议以摩擦蒸煮替代混合蒸煮蒸煮模型则可模拟在蒸煮前通过对原料进行充分的预处理和蒸煮中的标准处理，并得到可靠工艺参数，达到对蒸煮结果的提前控制，从而有效的控制生产过程。

摩擦蒸煮模型是指：在蒸球内，应当控制蒸球中的投料液比，使浆料呈现半固体状态（较少出现自由流动碱液），使加热蒸汽也有足够的气相通道给各个质点加热；在蒸球的旋转过程中，由于浆料是非液相状态，各方向压力的不同导致短绒质点能够出现反复的挤压膨胀，短绒质点内部及质点之间能够充分的摩擦，大大强化了药液进入纤维内部和杂质内部的速度，也强化了药液的浸入浸出，均化了药液浓度和溶出的杂质浓度，使蒸球蒸煮过程中各个质点间的差异更小。

4.结论

至此，浆粕厂的改进问题基本得到了确立，其改进方向也可大致分为如下几个方面：

①拥有可适用于本厂的确定工艺指标方向，经生产验证后可确立下来。

②化验的权威性在稳定生产中体现出来，实现生产和理论互相支持的正循环。并可逐步生成可靠的国家标准。

③要具备研究和开发棉浆粕生产专用设备的理论基础和实践基础。

④使自动化和信息化生产技术能够有融入到棉浆粕生产的基础，使棉浆粕的生产效率和稳定性逐步提升。

本文不过是从事浆粕生产历年的浅见，希望能起到抛砖引玉的作用。如有不当之处，望各位专家、读者给与批评指正。不胜感激！

参考文献

[1]制浆造纸工艺及设备[M]，中国轻工业出版社.1992,32-45;

[2]棉短绒制浆理论[M],中国轻工业出版社.1996,77-96;

[3]薛润林，一种棉短绒预浸透蒸煮制浆新方法[P],南京，201410149477.6；

[4]宋华北，一种生产流程短的造纸浆生产工艺[P],新疆，201811590166.8；