Производство бамбуковой бумаги в Китае имеет долгую историю. Морфология и химический состав бамбукового волокна обладают особыми характеристиками. Средняя длина волокна велика, а микроструктура клеточных стенок волокна специфична, что обеспечивает хорошую прочность и способность к формированию целлюлозы, придавая отбеленной целлюлозе хорошие оптические свойства: высокую непрозрачность и коэффициент рассеяния света. Содержание лигнина в бамбуковом сырье (около 23–32%) выше, что обуславливает более высокую концентрацию щелочей и сульфидов при варке целлюлозы (обычно 20–25%), что близко к древесине хвойных пород; содержание гемицеллюлозы и кремния в сырье выше, но это также создает определенные трудности при нормальной эксплуатации оборудования для промывки целлюлозы, выпаривания черного щелока и концентрирования. Тем не менее, бамбуковое сырье не является хорошим сырьем для производства бумаги.
В будущих средних и крупных целлюлозно-бумажных комбинатах, занимающихся химической целлюлозой, в основном будет использоваться процесс отбеливания TCF или ECF. В целом, в сочетании с глубиной делигнификации и кислородной делигнификации при варке целлюлозы, использование технологии отбеливания TCF или ECF, в зависимости от количества различных секций отбеливания, позволяет отбелить бамбуковую целлюлозу до белизны 88–90% по стандарту ISO.
Сравнение методов отбеливания бамбука ECF и TCF.
Из-за высокого содержания лигнина в бамбуке необходимо сочетать технологии глубокой и кислородной делигнификации для контроля значения Каппа суспензии, поступающей в ECF и TCF (рекомендуемое значение <10), использовать двухступенчатую последовательность отбеливания ECF с улучшенными свойствами, кислотную предварительную обработку или двухступенчатую последовательность отбеливания TCF с улучшенными свойствами, что позволяет отбелить сульфатированную бамбуковую целлюлозу до высокого уровня белизны 88% по стандарту ISO.
Эффективность отбеливания различных видов бамбукового сырья сильно различается, коэффициент Каппа составляет примерно 11–16, и даже при двухступенчатом отбеливании с использованием ECF и TCF целлюлоза достигает лишь 79–85% белизны.
По сравнению с бамбуковой целлюлозой, полученной методом TCF (термоабразивная целлюлоза с жидким припоем), бамбуковая целлюлоза, отбеленная методом ECF (электроабразивная целлюлоза с жидким припоем), имеет меньшие потери при отбеливании и более высокую вязкость, которая обычно достигает более 800 мл/г. Однако даже улучшенная современная бамбуковая целлюлоза, отбеленная методом TCF, имеет вязкость всего 700 мл/г. Качество отбеленной целлюлозы ECF и TCF является неоспоримым фактом, но комплексный анализ качества целлюлозы, инвестиционных и эксплуатационных затрат, а также выбор между отбеливанием бамбуковой целлюлозы методом ECF и TCF, еще не завершен. На разных предприятиях используются разные процессы. Но, судя по будущим тенденциям развития, отбеливание бамбуковой целлюлозы методами ECF и TCF будет сосуществовать еще долгое время.
Сторонники технологии отбеливания ECF считают, что отбеленная ECF целлюлоза обладает лучшим качеством, меньшим количеством химикатов, высокой эффективностью отбеливания, а также зрелой и стабильной системой оборудования. Однако сторонники технологии отбеливания TCF утверждают, что технология TCF имеет преимущества в виде меньшего сброса сточных вод из отбеливательного цеха, низких требований к антикоррозионной защите оборудования и низких инвестиций. Производственная линия по бесхлорному отбеливанию сульфатной бамбуковой целлюлозы TCF использует полузакрытую систему отбеливания, выбросы сточных вод отбеливательного цеха можно контролировать на уровне 5–10 м³/т целлюлозы. Сточные воды из секции (PO) направляются в секцию кислородной делигнификации, сточные воды из секции O поступают в секцию промывки сит и, наконец, в систему регенерации щелочи. Кислые сточные воды из секции Q поступают во внешнюю систему очистки сточных вод. Благодаря отбеливанию без хлора, используемые химикаты не вызывают коррозии, для отбеливающего оборудования не требуется титан и специальная нержавеющая сталь, можно использовать обычную нержавеющую сталь, поэтому инвестиционные затраты низкие. По сравнению с линией по производству целлюлозы TCF, инвестиционные затраты на линию по производству целлюлозы ECF на 20-25% выше, а на линию по производству целлюлозы — на 10-15%, инвестиции в систему регенерации химикатов также больше, и эксплуатация более сложная.
Вкратце, производство высокобелой (88-90%) бамбуковой целлюлозы методом TCF и ECF является осуществимым. Для целлюлозы следует использовать технологию глубокой делигнификации, кислородную делигнификацию перед отбеливанием, контролировать значение коэффициента Каппа целлюлозы в системе отбеливания, а также проводить отбеливание в три или четыре этапа. Рекомендуемая последовательность отбеливания ECF для бамбуковой целлюлозы: OD(EOP)D(PO), OD(EOP)DP; последовательность отбеливания L-ECF: OD(EOP)Q(PO); последовательность отбеливания TCF: Eop(ZQ)(PO)(PO), O(ZQ)(PO)(ZQ)(PO). Поскольку химический состав (особенно содержание лигнина) и морфология волокон значительно различаются у разных сортов бамбука, перед строительством завода необходимо провести систематическое исследование характеристик целлюлозно-бумажного производства различных сортов бамбука, чтобы разработать оптимальные технологические маршруты и условия.
Дата публикации: 14 сентября 2024 г.
