机械浆中浓与高浓漂白

出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《制浆造纸手册：第六分册机械法制浆》第352页（3031字）

过去，由于输送、浓缩、混合等设备水平的限制，氧化漂白的浆浓在12%以下，还原漂白仅2～5%。自从Kamyr公司开发中浓技术及高浓挤压、混合等设备的研制成功，漂白浓度在逐步提高。目前，一般以8～15%浓度称为中浓，15%以上可称为高浓，8%以下可列为低浓。

CTMP、TMP磨浆后若高温、高浓长时间贮存，则白度会下降，如图7-5-23所示。浆浓40%，浆温90℃，贮存24h，白度可能降低6～7%(ISO)。应先稀释成中浓进行筛选，再进行中浓或高浓漂白；即可以适当降温与缩短贮存时间，又可使漂前洗涤减少浆中金属离子与可溶性固形物，有利于提高白度与降低漂耗。

图7-5-23 机械浆高温高浓贮存白度降低

中浓Na₂S₂O₄漂白，可比低浓漂白每吨浆节省漂剂3～5kg。在10～30%浆浓范围用H₂O₂漂白，白度增值与漂剂耗量基本成正比，但高中浓漂白的反应速度加快，可获得较高的最终白度；而较低浓度的漂白即使加入过量的H₂O₂(负荷)，也难以在单段漂白中有较大的白度增值，只能增加漂后浆中的残余H₂O₂浓度。图7-5-24是GW高、中浓度漂白的白度增值与H₂O₂用量的关系。图7-5-25是北美针叶木RMP的H₂O₂漂白不同浆浓与漂后白度的关系。

图7-5-24 高中浓H₂O₂漂白GW的白度增值与漂剂用量的关系

图7-5-25 北美针叶木RMP不同浆浓漂白的H₂O₂用量与漂后白度的关系

H₂O₂漂白的漂剂加入量大于实际消耗量如图7-5-25所示，合理做法应将漂后浆经洗涤过滤出残液送回进浆或前一段漂白逆流循环利用。高、中浓漂白后残液中的H₂O₂浓度更高，需要彻底洗涤以保持最终白度与节省漂剂。

生产白度80%ISO以上的CTMP、TMP优质浆宜采用高浓漂白；白度在80%ISO左右者可采用中浓漂白，并结合漂白前后的彻底洗涤。图7-5-26是不同洗涤程度的H₂O₂负荷与白度的关系。

图7-5-26 不同洗涤程度H₂O₂负荷与白度的关系

1—彻底洗涤残液循环 2—优良洗涤(残留可溶物10%) 3—不良洗涤(残留可溶物25%)

机械浆中浓漂白可以利用中浓浆泵兼作漂剂混合器直接将混合后浆料泵入漂白塔，如图7-5-41～图7-5-42所示。但浆料应在流程的前一台中浓浆泵处已经过脱气，脱气可防止连二亚硫酸盐氧化成无效成分，从而使每吨浆节省3～5kg连二亚硫酸盐，漂白时间减至10～20min；而低浓漂白需要60min。

中浓漂白可以有单段H₂O₂或Na₂S₂O₄漂白，两种漂剂两段漂(如图7-5-27)，两段均为H₂O₂漂等，在H₂O₂漂后经洗涤使残液循环。

图7-5-27 H₂O₂与Na₂S₂O₄两段中浓漂白带有漂后洗涤残液循环的流程

经过中浓浆泵流态化混合后使漂白反应迅速而均匀，从而可缩短漂白时间、减少漂塔容积，降低投资与生产维修费用。连二亚硫酸盐中浓漂白后的滤液大约减少20m³／t，从而减少废水排放。单段漂白的电耗仅约5～14kW·h／t风干浆。表7-5-6是芬兰Ahlstrom公司中浓单段漂白工艺条件。

表7-5-6 中浓漂白工艺条件示例

用低、中浓漂白设备进行过氧化物漂白，在12%浆浓以下，白度增值与浆浓成正比。例如用2%Na₂O₂漂白GW，浆浓3%时白度增长8．5G·E，5%时白度增长10G·E，12%时白度增长12G·E。而浆浓从12%提高至35%时，白度增长只有约1G·E。高浓漂白采用老式混合器白度难以增长而不能用于生产的主要原因还在于设备水平，因为硅酸钠稳定剂在高浓浆中移动能力较低，从而使OOH-离子发生较多催化分解。如果有高效的高浓混合器使硅酸钠等药剂均匀分散，并且有高浓挤浆设备与高浓漂白塔，将浆浓提高到12%以上仍有可能使白度增加。

图7-5-28是5～30%四种不同浆浓的H₂O₂漂白的白度增值曲线对比。

图7-5-28 不同浆浓的H₂O₂漂白白度增值曲线对比

已报道用于生产的机械浆H₂O₂高浓漂白的浓度为25～28%，所采用的设备为：

①漂前浓缩用Andritz公司的双长网浓缩机、Thune公司的螺旋挤浆机或双辊挤浆机等。

②混合器用盘式高浓混合器、Micar高浓混合器或高浓浆泵与双辊高浓混合器的串联。

③高浓漂白塔用塔底的螺旋出料器或刮臂，而不是传统高浓浆塔的塔底稀释排浆装置。

图7-5-29与图7-5-30是分别采用两类不同设备的高浓漂白流程；螯合剂DTPA是在浓缩机之前加入的，浆在高浓漂塔内停留时间约2h，高浓浆料在排出漂塔之后才稀释至约4%并用SC₂中和。

图7-5-29 Andritz公司的高浓漂白段

1—双长网浓缩机 2—螺旋破碎输送机 3—盘式高浓混合器 4—高浓漂白塔 5—中和浆池

图7-5-30 Winstone Samsung厂BCTMP的H₂O₂高浓漂白流程

浆种：辐射松 游离度：100mL(CSF) 漂白温度：60～70℃ 能力：250t风干浆／d

机械浆高浓漂白始于80年代初，目前已在欧美各国生产。采用一段高浓H₂O₂漂白的白度增值可达15度。在白度增值的最初10度内，每吨浆的白度增值一度仅消耗约0．1%H₂O₂(100%)。在白度增值为10～15度时，每增值一度约消耗0．15%H₂O₂。但不同浆种、老材与新材、树皮剥净程度等对漂剂消耗量均有影响。

美国Sartell的Champion纸厂用松木杨木和云杉生产TMP，采用PR两段漂白，第一段过氧化物漂白从原浆60G·E提高到69G·E，随着原料的不同，漂剂用量为每吨绝干浆的0．4～65%。第二段连二亚硫酸盐漂白至72～73G·E的漂剂用量为每吨绝干浆的0．4%。

比较经济的漂白流程是PR两段漂，即第一段H₂O₂高浓漂白的白度增值在10度左右，第二段连二亚硫酸盐中浓(约10%绝干浆)漂白再提高白度约5度。