多功能纤维素研发关键技术研究

 多功能纤维素研发关键技术研究

李红光

阿拉尔市中泰纺织科技有限公司 新疆 阿拉尔843300

摘要：纤维素是一种天然可再生资源，在人类日常生产生活中具有广泛应用前景。棉浆粕作为一种以棉短绒为原料的多功能纤维素，目前已被广泛应用到食品领域、医药领域、日化领域、建材领域等，其使用量、需求量不断提高。在此背景下，提高棉浆粕生产质量势在必行。现以阿拉尔市中泰纺织科技有限公司多功能纤维素（棉浆粕）研发项目为例，就棉浆粕生产关键技术进行了简要分析，包括精细分离技术、烧碱蒸煮技术、洗涤漂白技术、黑液碱回收技术等。结果显示，项目降低了原料处理难度，提高了棉浆粕生产质量，实现经济效益、社会效益、生态效益协同发展，可为多功能纤维素生产企业技术创新提供指导。

关键词：多功能纤维素；关键技术；烧碱蒸煮技术；黑液碱回收技术

引言：棉浆粕属于半成本，在生产精制棉中占据重要地位，其本身质量会直接影响到成品，所以在精制棉的制造领域中，应当向棉浆粕投入足够的关注。国内在生产化纤用棉浆粕方面，虽然已经有数十年的探索实践，但总体上依旧采用传统的生产技术，和他国短绒制浆工艺有巨大差距。面对竞争日益激烈的市场局势，科技进步无疑是突破困局的首选渠道。因此，研究多功能纤维素的生产技术，找准浆粕生产方的未来前进方向，是如今应当要正视并切实投入研究的课题。

1多功能纤维素研发项目简介

在研发多功能的纤维素项目中，具体涉及到几项基本技术的研究。分别来说：

其一，精细分离技术，生产实践中主要是将棉短绒以及棉籽壳进行分离处理，降低生产原料初步处理难度，避免在制作加工中留有杂物，影响最终产品的质量，消除棉绒品质决定成品质量的局限性。其二，烧碱蒸煮技术。这项技术主要是面向原料成本及其变化，通过改进该项技术，控制生产期间的各项工艺参数，减少废弃液相与固相的产出量，控制生产后期的处理成本。其三，浆料洗涤与漂白技术。研发创新该道工序的生产技术，是为提高浆料本身的清洁度，并通过加强漂白效果，优化成品的白度，并控制对纤维结构的破坏力。其四，黑液碱回收技术。重点改良此项技术，主要是为加强对黑液的管控，通过加强对此的回收力度，降低污染排放，提升研发技术的可用性，贴合当前环保的经营理念。

2多功能纤维素研发技术难点分析

本项目中基本的技术路线，可分成四个部分，即前期处理、粗浆、漂白与烘干。其中，前期处理主要是利用干法清理原料内部杂物，通过高速旋风动力实现分离处理；粗浆的形成是通过螺旋压榨后进行洗涤，清理浆料中的砂；漂白环节主要分成两步，脱水漂白后进行高浓除砂；烘干处理基本上是利用气流实现，并在最后完成一次除杂作业[1]。

根据研发内容与技术路线，本项目的技术难点在于：首先是把棉短绒和原料中的其他杂质进行分离处理；其次是在下调生产过程中的温度、压力与碱浓度参数后，依旧能保障棉浆的质量；改进漂白技术，使精制棉的白度提高，并且还要保留其基本的化学结构。

3多功能纤维素研发关键技术分析

3.1精细分离技术

对于棉短绒与其他杂质的精细分离处理中，主要用到旋风分离装置，向设备中投入足够的绝干料，内部温度参数控制在65℃上下，并施加适当的压力，让棉短绒内的棉桃与棉籽都能被有效破碎。借此提高生产原料的前期处理效果，降低后续生产工序清理杂质的负荷，由此控制浆粕成品的缺陷形成概率，并利于提升烧碱蒸煮环节中的脱脂效率。根据本项目的研究发现，杂质直径规格均不超过0.8mm，便能在保障成品质量的前提下，控制蒸煮环节的温度与压力生产参数。

3.2烧碱蒸煮技术

棉浆粕生产过程中，需要对棉短绒原料进行蒸煮操作，以便有效去除杂质，提高棉浆品质，便于后续洗涤、漂白操作。鉴于此，企业从原料预处理、原料蒸煮工艺优化等方面进行了技术改进。就原料预处理而言，压力预浸透法的合理使用可获取较好效果。即在1MPa压力下利用减浓度为30g/L的碱液对原材料进行浸透处理，在此过程中原材料更加疏松、膨化，能够在低温、低压、低碱条件进行蒸煮。随着蒸煮条件改善，黑液、化学需氧量等产生量减少。与此同时，压力预浸透后蒸煮得到的材料吸湿能力提高，更容易漂洗、打浆。就原料蒸煮工艺优化而言，根据原材料成分科学设置蒸煮参数，合理使用蒸煮助剂，能够弱化质点差异，提高蒸煮质量。本项目蒸煮后半浆杂质去除率达到90%以上，半浆白度提高了5%以上。

3.3洗涤漂白技术

洗涤漂白工艺是棉浆粕生产核心工艺。传统洗涤、漂白工艺虽然能够满足精制棉白度需求，但整体效果并不理想，且容易对精制棉化学结构产生影响，造成精制棉损伤，降低精制棉品质。对此，本项目对洗涤漂白工艺进行了优化，具体表现为：改进蒸煮装置内部结构，进行双篦子布汽，提高蒸煮温度均匀性，增加原材料与蒸煮助剂接触面积，加快原材料渗透速度[2]。与此同时，将蒸煮工艺与漂白工艺相结合，当双氧水漂液注入蒸煮容器后，可在（85±5）℃、0.4~0.8MPa条件下，快速漂白，实现浆料白度有效提高。与此同时，在生产线中利用新型洗涤漂白设备替代传统漂白机，蒸漂后的浆液在该设备应用下实现二次漂洗，漂后浆液通过除砂、抄浆、烘干等操作可得到高质量棉浆粕。漂后浆聚合度超过600，聚合度得到700以上，白度达到85%以上。

3.4黑液碱回收技术

以吕布兰制碱法原理为指导，构建黑液碱回收利用系统，实现棉浆蒸煮、洗涤、漂白等过程中黑液有效提取，经碱回收装置应用，实现黑液蒸发、干燥、碱回收等操作。

4项目效益分析

棉浆粕生产技术创新、优化后，棉浆粕生产获取较好综合效益：（1）经济效益：本次多功能纤维素研发项目总投资500万元，项目实施后可实现年销售收入1200万元，净利润300万元。（2）社会效益：阿拉尔市中泰纺织科技有限公司是新疆中泰（集团）有限责任公司的控股子公司，位于新疆阿拉尔市2号工业园。棉花是新疆阿拉尔市主要种植物，种植面积高达200万亩以上，多功能纤维素（棉浆粕）研发项目的有效开展，利于当地优质棉花资源就地转化，利于当地棉花副产品种类增多与价值提升，实现了棉花加工产业链延伸与完善。与此同时，随着当地优质棉花资源的有效利用，带动了周边就业。据统计本项目新增就业岗位40个，间接拉动周边就业300余人。（3）生态效益：黑液碱回收技术应用后，

黑液含碱量降低40%，化学需氧量排放量降低35%，碱回用率超过70%，这在一定程度上提高了资源利用率，降低了多功能纤维素生产废物排放量，降低了生产废物其周边环境的影响，减轻了污水处理压力。

结论：科学技术是推动多功能纤维素生产企业高质量发展的重要手段。多功能纤维素生产企业以及相关工作人员应高度重视技术研发，不断促进自身生产技术水平提升。通过棉浆粕生产技术研究项目分析，可知新型杂质分离技术，可有效降低原料处理难度，打破“棉绒质量是影响成品质量的最主要因素”桎梏；烧碱蒸煮技术改进，可降反应温度、压力、碱浓度等，满足生产工艺需求的同时，降低废物产生；洗涤漂白工艺优化与黑液碱回收技术创新，可降低工艺对棉纤维的损伤，促进精制棉品质提高，减少黑液排放量，获取较好经济效益、生态效益。参考文献：

[1]董亚明,杨跃辉,张晨.新疆棉浆粕和黏胶纤维行业生产废水治理现状及对策[J].化工设计通讯,2020,46(03):166-168.

[2]倪停亭,谢海燕,韩晋科,等.棉浆粕化纤企业H_2S和CS_2排放特征及影响分析[J].环境工程,2019,37(02):114-118.作者简介：姓名：李红光（1975.03--）；性别：男，民族：汉，籍贯：甘肃静宁人，学历：本科；现有职称：无；研究方向：政策、经济。

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