齊云洹 馬曉東 王 耀

(河南銀鴿實業(yè)投資股份有限公司,河南漯河,462000)

廢紙被譽為城市中的森林資源,近年來由于造紙原料日益短缺,造紙工業(yè)對環(huán)境污染嚴(yán)重,人們對廢紙的利用越來越重視,廢紙利用率不斷上升。發(fā)展處理和充分利用技術(shù)、不斷提高回收利用廢紙水平,對合理使用二次纖維資源、緩解造紙原料供應(yīng)不足及減輕環(huán)境污染、降低能源消耗、降低紙張成本、保護生態(tài)平衡具有重要意義[1-2]。但廢紙循環(huán)使用時,細(xì)小纖維含量多,濾水性較差,纖維強度、纖維潤脹性能及纖維結(jié)合力下降,纖維扁平、挺硬、柔韌性較差[3]。另外,廢紙中的雜質(zhì)成分復(fù)雜且難以去除,給生產(chǎn)過程及產(chǎn)品質(zhì)量均帶來較多的麻煩,限制了二次纖維的使用。

用生物酶對二次纖維進(jìn)行改性是近年來造紙界的一個研究熱點,國內(nèi)外對酶改性廢紙漿的應(yīng)用性研究十分活躍[4]。結(jié)果都證實了生物酶能有效改善廢紙漿的抄造性能,提高二次纖維在造紙中的使用效率,酶改性紙漿纖維可以達(dá)到其他改性方法難以達(dá)到的效果[5]。酶對纖維表面細(xì)纖維的去除作用,對細(xì)小纖維組分的絮聚作用以及對細(xì)小纖維的水解作用,使廢紙漿中的長纖維含量增加,是提高廢紙漿濾水性能的原因[6]。經(jīng)酶處理的廢紙漿,因其濾水性能提高,既可提高紙幅出網(wǎng)部干度以降低汽耗,又可提高紙機車速以提高生產(chǎn)能力,同時還可以降低流漿箱的漿料濃度以提高紙張勻度并保持較好的機械強度[7]。因此,酶改性廢紙漿有著廣闊的發(fā)展前景。

1 實驗室實驗

1.1 實驗原料

OCC漿料、紙機白水、濾水促進(jìn)酶(市售)。

1.2 實驗過程及結(jié)果

稱取已知濃度的OCC漿料4份分別置于1000 mL燒杯中,將燒杯置于恒溫水浴鍋中恒溫至45℃。調(diào)節(jié)試樣pH值到6.5左右,攪拌均勻。分別加入0、150、300、500 mg/kg(對絕干漿料)的濾水促進(jìn)酶,混合均勻后反應(yīng)3 min,檢測漿料游離度和濾水性,檢測結(jié)果見圖1和圖2。

圖1 不同酶用量的游離度對比

由圖1可知，在相同時間、溫度和pH值的條件下,經(jīng)過濾水促進(jìn)酶處理的漿料,漿料游離度有較明顯的升高。且隨著濾水促進(jìn)酶用量的增加,漿料游離度也呈上升趨勢。說明濾水促進(jìn)酶對纖維表面的水溶性膠體物質(zhì)的降解及細(xì)小纖維的水解,使廢紙漿中的長纖維增加,漿料游離度提高。

圖2 不同酶用量時的濾水曲線

圖2的濾水曲線同樣證實，在其他條件相同的情況下,經(jīng)過酶處理的漿料濾水量要高于未經(jīng)過酶處理的漿料,且隨著濾水促進(jìn)酶用量的增加,濾液量也依次增大。說明濾水促進(jìn)酶可以提高漿料的脫水性能,加快脫水速率,從而降低濕紙幅出網(wǎng)部的水分,降低干燥部的蒸汽能耗。

2 中試試驗

中試試驗在4800 mm三疊網(wǎng)箱紙板機車間進(jìn)行,車速為700 m/min,生產(chǎn)紙種為140 g/m2的C級箱紙板(記為C)和140 g/m2的B級箱紙板(記為B)。由于濾水促進(jìn)酶是液體制劑,可以直接通過流量泵加入系統(tǒng),實現(xiàn)自動添加控制。濾水促進(jìn)酶用量為20～100 g/t漿,根據(jù)實際生產(chǎn)情況,適時調(diào)整優(yōu)化。加入點在制漿工段纖維分級篩后面,加入點一為面層漿生產(chǎn)線盤式熱分散機的出口,加入點二為芯、底層漿生產(chǎn)線多圓盤濃縮機出口。

2.1 試驗步驟及注意事項

(1)試驗準(zhǔn)備期,安裝調(diào)試試驗設(shè)備,初步判斷產(chǎn)品應(yīng)用效果。

(2)試驗優(yōu)化期,調(diào)整濾水酶用量,以達(dá)到最佳效果,確定最佳濾水酶用量。

(3)穩(wěn)定使用期,跟蹤濾水促進(jìn)酶使用情況,確定使用效果。

使用過程中,重點關(guān)注干燥部蒸汽消耗情況,進(jìn)行實時監(jiān)測。同時關(guān)注成紙強度指標(biāo)及其他指標(biāo)的變化,確保產(chǎn)品質(zhì)量合格和生產(chǎn)的穩(wěn)定運行。

試驗期間,保持面層漿線盤式熱分散機漿料通過量和芯、底層漿線多圓盤濃縮機產(chǎn)量的穩(wěn)定。同時,為保證濾水酶加入后有充分的作用時間,需保持漿塔液位在50%左右。

2.2 工藝流程

制漿生產(chǎn)工藝流程圖見圖3。

圖3 制漿生產(chǎn)工藝流程圖

2.3 中試試驗結(jié)果

中試試驗結(jié)果見表1。

表1 濾水促進(jìn)酶中試試驗結(jié)果

注 濾水促進(jìn)酶加入前后漿料配比不變。網(wǎng)部負(fù)荷以電流量計。

由表1可以看出，濾水促進(jìn)酶對系統(tǒng)電荷與CODCr影響不大,系統(tǒng)白水負(fù)電荷略有升高,白水CODCr稍有降低。加入濾水促進(jìn)酶后,漿料打漿度下降較明顯,漿料脫水速度加快,水線位置前移,網(wǎng)部負(fù)荷有所降低。濾水促進(jìn)酶噸漿用量40 g時,生產(chǎn)140 g/m2C級箱紙板的噸紙汽耗降低0.11 t,生產(chǎn)140 g/m2B級箱紙板的噸紙汽耗降低0.09 t；濾水促進(jìn)酶噸漿用量63 g時,生產(chǎn)140 g/m2C級箱紙板的噸紙汽耗降低0.15 t。

2.4 成本分析

蒸汽的單價為120元/t,濾水促進(jìn)酶的單價為50元/kg,則按每噸絕干漿用濾水促進(jìn)酶40 g時,生產(chǎn)140 g/m2C級箱紙板和B級箱紙板的噸紙成本分別降低11.2元和8.8元；按每噸絕干漿用濾水促進(jìn)酶63 g時,生產(chǎn)140 g/m2C級箱紙板的噸紙成本降低14.85元。對于4800 mm、速度700 m/min的三疊網(wǎng)箱紙板機年產(chǎn)18萬t箱紙板來說,每年最高可節(jié)約260余萬元生產(chǎn)成本,經(jīng)濟效益可觀。

3 結(jié) 語

從濾水促進(jìn)酶的生產(chǎn)試用情況看,濾水促進(jìn)酶能選擇性地降解漿料中的水溶性膠體物質(zhì),提升漿料脫水速率,有效改善廢紙漿的抄造性能。降低濕紙幅出網(wǎng)部水分,降低蒸汽能耗。同時還可以降低流漿箱的漿料濃度以提高紙張勻度并保持較好的強度性能。潔凈漿料系統(tǒng),降低施膠劑、助留助濾劑等化學(xué)品的用量。且噸紙生產(chǎn)成本降低14元左右,經(jīng)濟效益可觀,值得推廣應(yīng)用。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] CAO Zhen-lei. Current Situation and Thinking of China Paper Indus-

try[J]. China Pulp & Paper, 2009, 28(10): 63.

曹振雷. 我國造紙工業(yè)的現(xiàn)狀與思考[J]. 中國造紙, 2009, 28(10): 63.

[2] ZHAN Huai-yu. Supply and Utilization of Non-wood Fibers and Waste Papers in China’s Paper Industry[J]. China Pulp & Paper, 2010, 29(8)： 56.

詹懷宇. 我國造紙用非木材纖維和廢紙原料供應(yīng)與利用[J]. 中國造紙, 2010, 29(8): 56.

[3] CAO Pu-fang, CAO Zhen-lei, KUANG Shi-jun. Strategic Study on Fiber Raw Material Structure Adjustment of China’s Paper Industry[J]. China Pulp & Paper, 2003, 22(6)： 55.

曹樸芳, 曹振雷, 鄺仕均. 我國造紙工業(yè)原料結(jié)構(gòu)調(diào)整戰(zhàn)略研究(下)[J]. 中國造紙, 2003, 22(6)： 55.

[4] ZHANG Jia, ZHANG An-long, JING Li-ming. The Optimum Immobilization Conditions of Laccase[J]. China Pulp & Paper, 2013, 32(7)： 37.

張 佳, 張安龍, 景立明. 漆酶最佳固定化條件研究[J]. 中國造紙, 2013, 32(7): 37.

[5] ZHU Wen-yuan, ZHANG hui, WU bo, et al. Development Trend of Formation Fabrics of Paper Machine[J]. China Pulp & Paper, 2012, 30(8)： 61.

朱文遠(yuǎn), 張 輝, 吳 波, 等. 造紙成形技術(shù)進(jìn)展及發(fā)展趨勢[J]. 中國造紙, 2012, 30(8)： 61.

[6] LI Xiao-min, WAN Jin-quan, MA Yong-wen, et al. Progress in Research and Application on of Biological Enzymes in Secondary Fiber Recycling[J]. Paper Science & Technology, 2005, 24(5)： 34.

李曉敏, 萬金泉, 馬邕文, 等. 生物酶在二次纖維回用中的應(yīng)用及其研究進(jìn)展[J]. 造紙科學(xué)與技術(shù), 2005, 24(5)： 34.

[7] ZHAO Yu-lin, CHEN Zhong-hao, WANG Fu-jun. Development of Researches and Applications of Cellulase in Pulp and Paper Industry[J]. Paper and Paper Making, 2002, 21(2)： 64.