制漿系統(tǒng)的“腎結(jié)石”
——草酸鈣沉積

經(jīng)歷過腎結(jié)石發(fā)作的人都知道，這是一種痛苦的經(jīng)歷，必須積極治療、恢復(fù)健康、防止復(fù)發(fā)。制漿過程中的沉積物通常由草酸鈣組成，并且當(dāng)這些沉積物脫落下來時(shí)會(huì)導(dǎo)致很多問題。當(dāng)草酸鈣沉積問題發(fā)生時(shí)，制漿過程中的某些部分可能會(huì)很“痛苦”，就像患有腎結(jié)石的病人。

隨著生產(chǎn)系統(tǒng)封閉程度的提高以及降低生產(chǎn)水耗壓力的增大，發(fā)生草酸鈣沉積的風(fēng)險(xiǎn)也在不斷增加。許多工廠在制漿過程中不得不面對(duì)草酸鈣沉積問題。同時(shí)，目前的行業(yè)趨勢(shì)是更加嚴(yán)格的環(huán)保要求，這將加劇制漿系統(tǒng)的草酸鈣的沉積問題。

1 開展專題研究

Karlstad大學(xué)、Domsj觟Fabriker、依卡化學(xué)品公司、Holmen紙業(yè)、M-real以及諾維信公司共同參與了一項(xiàng)關(guān)于制漿過程中草酸控制的項(xiàng)目；該項(xiàng)目得到斯道拉恩索、SCA和S觟dra公司的積極支持，同時(shí)也是Karlstad大學(xué)林產(chǎn)品工業(yè)相關(guān)研究的一部分，并且得到來自瑞典知識(shí)基金以及相關(guān)參與企業(yè)的經(jīng)費(fèi)支持。

該項(xiàng)目的目的是采用基于草酸降解酶的一種生物技術(shù)來避免制漿造紙工業(yè)中出現(xiàn)的草酸鈣沉積問題。該項(xiàng)目的其他目標(biāo)是：將研究漂白過程中草酸形成機(jī)理；考察在紙漿廠和生物精煉工廠中草酸鹽沉積物問題的嚴(yán)重程度。

2 進(jìn)行廣泛調(diào)研

為了掌握沉積問題的嚴(yán)重程度，該項(xiàng)目搜集了世界各地共78家制漿廠的相關(guān)信息。歐洲、美洲、亞洲以及非洲的制漿工廠參與了這項(xiàng)研究。

基于源自歐洲的11家制漿廠的研究結(jié)果表明：許多工廠都計(jì)劃在未來5年內(nèi)減少水的消耗，這將會(huì)增加草酸鈣沉積問題發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。

70%的工廠會(huì)經(jīng)常發(fā)生草酸鈣沉積問題。減少這種沉積問題的發(fā)生對(duì)工廠來說有很多好處，例如更有可能實(shí)現(xiàn)過程蒸氣的封閉循環(huán)，增加產(chǎn)能，生產(chǎn)出白度更高的紙漿，并提高熱交換效率。

在不同工廠中由沉積問題所導(dǎo)致的成本增加很難估算，有些研究提到過應(yīng)該在5萬～300萬歐元之間。

該研究項(xiàng)目涵蓋了78家工廠。調(diào)研表明，其中29家工廠存在由草酸鈣導(dǎo)致的沉積問題，另有11家工廠存在其他化學(xué)成分造成的沉積問題。一個(gè)普遍的現(xiàn)象是亞洲、巴西以及北美的工廠似乎很少發(fā)生或不存在沉積問題，然而歐洲的工廠在很多情況下都存在沉積問題。造成這種現(xiàn)象的一種原因可能是研究所涉及到的歐洲企業(yè)具有相對(duì)更加封閉的生產(chǎn)系統(tǒng)；另一個(gè)不同是歐洲過氧化氫漂白機(jī)械漿生產(chǎn)企業(yè)所占比例比較高。

調(diào)研結(jié)果表明，很多工廠缺乏關(guān)于沉積問題以及可能會(huì)導(dǎo)致沉積問題等方面的知識(shí)。另一方面，其他一些工廠做了非常仔細(xì)的沉積物分布研究。這些工廠把分析、考察鈣和草酸在不同工段過程蒸氣中的出現(xiàn)情況作為日常工作的一部分，以此減少由草酸鈣所引發(fā)的沉積問題。

其中有1家工廠對(duì)沉積物分布做了比較詳細(xì)研究，從中可發(fā)現(xiàn)2個(gè)比較重要的事實(shí)：在制漿黑液中，每天經(jīng)由木片帶入到體系中的鈣約為1 000 kg。當(dāng)綠液經(jīng)過濾后這些鈣可被去除，過濾這道工序就發(fā)揮著系統(tǒng)“腎臟”的功能。這方面的經(jīng)驗(yàn)表明，為了控制沉積問題，綠液的過濾操作非常重要。

草酸可經(jīng)由木片進(jìn)入到系統(tǒng)中，但也可在漂白過程中形成。加強(qiáng)關(guān)于草酸鈣沉積問題方面的知識(shí)能夠增加找到有效解決路徑的幾率，并且能夠認(rèn)清實(shí)施應(yīng)對(duì)措施的關(guān)鍵工藝點(diǎn)。這些措施可能是采用不利于生成草酸的工藝條件或者向系統(tǒng)中引入草酸降解酶。

3 草酸鈣沉積問題的解決方法

（1）解決草酸鈣沉積問題的一種方法是采用草酸降解酶，如草酸氧化酶和草酸脫羧酶等來降解系統(tǒng)中的草酸。據(jù)悉，該研究項(xiàng)目所開發(fā)的草酸降解酶性能均優(yōu)于原先獲取的酶。研究還表明，在實(shí)際生產(chǎn)工藝條件下草酸的酶解在技術(shù)上是可行的。

（2）作為化學(xué)品供應(yīng)商，要把有關(guān)草酸鈣形成方面的知識(shí)傳授給相關(guān)工廠，使生產(chǎn)企業(yè)掌握在這方面的知識(shí)，以便采用一種方法控制回水和過程工藝條件，以應(yīng)對(duì)草酸鈣的沉積問題。

4 下一步的工作計(jì)劃

（1）作為酶制劑開發(fā)商，下一步的目標(biāo)是酶制劑能夠商業(yè)化生產(chǎn)。這樣，在很大程度上就找到了解決問題的方法。

（2）如何保證酶制劑在制漿系統(tǒng)中作用的持久性是值得研究的。

（3）截至目前，對(duì)于酶處理方法能否用于解決草酸鈣沉積問題，實(shí)驗(yàn)室的結(jié)果非常樂觀，但是在給出權(quán)威的答案之前還需要一個(gè)大規(guī)模的工業(yè)試驗(yàn)。因此，在某個(gè)客戶工廠開展一項(xiàng)長(zhǎng)期的大規(guī)模工業(yè)試驗(yàn)對(duì)于強(qiáng)化這項(xiàng)研究結(jié)果是有必要的。

（王成海編譯）