[科普中国]-硫酸盐制纸浆法

硫酸盐制纸浆法是在纸浆制造过程利用化学方法或机械的方法、以及两者相结合的方法使这些纤维原料中的纤维解离，再经净化或精制成本色纸浆或漂白纸浆。化学法制浆方法中有碱法、亚硫酸盐法和溶剂法。碱法制浆又分为石灰法、烧碱法、硫酸盐法和多硫化钠法。1

根据制浆原料种类、制浆工艺、纸浆得率等可将纸浆分类。硫酸盐纸浆以氢氧化钠、硫化钠为主要成分的药液在一定温度压力下蒸煮纤维原料（各种木材、草类、质量较差的废材等）而制得的纸浆，因其颜色棕褐，成纸强度大如牛皮而得名牛皮纸浆。硫酸盐浆用途很广，本色浆多用于生产包装纸、纸袋纸、箱纸板及电气等方面的工业技术用纸，其漂白浆多用于抄造高级文化用纸，其精制浆可作溶解浆。

背景介绍木材是造纸的主要原料。为了将木材碎屑转变成有用的纸制品，得将碎木屑中的许多化合物溶解于碱溶液，以便与组成木材主体的纤维素纤维分开。除去这些化合物是困难的，需要化学处理和物理加工。

木材的主要成分是纤维素和木质素。纤维素可分成两种，即不溶部分（α纤维素）和碱性可溶部分（半纤维素）。木质素形成木材的结构强度，但在制造优良的纸张时，应该将它与纤维素分开并除去，这种天然形态的木质素是一种复杂的、高度不溶性的聚合物，必须加以分解，直到它的分子量和结构特性变为可溶性的。碎木屑经化学处理能使木质素降解。由于纸张的许多性质与产品中纤维素的分子量有关，所以控制木质素的降解反应是极为重要的。2

制浆介绍制浆是利用化学的方法，机械的方法，以及两种方法相结合的方法，除去纸浆原料木材及其他植物纤维原料中的木素、碳水化合物等非纤维物质，纤维解离制成粗浆，再经洗涤、筛选、净化或进一步漂白精制成用于制造纸张和纸板的纸浆。

采用以氢氧化钠、硫化钠为主要成分的蒸煮液蒸煮纤维原料制浆工艺是重要的制浆方法之一，是化学制浆中碱法制浆的一种，称作硫酸盐纸浆。起源于18世纪，100多年来其工艺改变不大，但其操作单元、设备、自控、碱回收等技术有了长足的进步。百年来仍能占据纸浆制造的主要地位，其纸浆产量约占纸浆总产量的70%，这和以下原因有关；

1、对纤维原料的适应性强，能适用所有纸浆纤维原料；

2、纸张强度好，为各种纸浆所不及；

3、能源消耗少，设施完善的硫酸盐纸浆厂能达到能源自给；

4、碱回收技术完善，黑液的污染问题已圆满解决。

硫酸盐制纸浆法制浆机理硫酸盐制浆的工艺过程为：木片和药液送入蒸煮器，在170℃温度下保持90分钟，蒸煮后的浆料经喷放、回收蒸汽、洗涤后得到硫酸纸浆，废液经回收、提取、蒸发、燃烧、苛化得到氢氧化钠和硫化钠的白液，再用于木片的蒸煮过程。

1、蒸煮药剂：蒸煮药剂由氢氧化纳和硫化钠（称为白液）组成，氢氧化钠浓度大约为1.0mol/L，硫化钠为0.2 mol/L，药液的pH值13.5~14.0，药液的活性成分为OH和HS；

2、蒸煮液的浸透：蒸煮过程是多相反应，硫酸盐法蒸煮液向木片内的浸透为毛细管作用下的压力浸透和浓度差为推动力的扩散过程，药液在木材内的浸透通路主要靠细胞腔和纹孔。药液浸透对蒸煮的影响明显。不同纤维原料的药液浸透速度差别很大，树脂含量多和比重大的树种难浸透；

3、脱木质素反应：木素结构中醚键约占一半以上，硫酸盐蒸煮中醚键都可断裂，生成能溶于蒸煮液的化合物，达到脱除的木素的目的；

4、碳水化合物的反应：碱性条件150℃以下为剥皮反应，150℃以上则发生聚糖苷键的无规则断裂，木聚糖溶解被脱除，

在碱性条件下脱木素的同时，纤维素和半纤维素在蒸煮液中受到破坏和降解，纤维素在蒸煮液中也可以发生水解降解，使聚合度下降，从而影响纸张的强度。

蒸煮液的回收在硫酸盐制纸浆法中，每磅碎木屑与3磅称为蒸煮液的溶液混合。所得到的混合物加入蒸煮锅，经蒸煮后木质素降解，使其可溶于碱。蒸煮过程中将碎木用转变成纸浆，纸浆离蒸煮锅后用热水洗涤以除去废液。蒸煮锅中也会生成木质素的分解产物，以及油脂、松香酸盐类。然后将纸浆漂白增亮或直接送去造纸。

为使硫酸盐制纸浆过程更为经济，一定致从洗涤水和废煮液中回收蒸煮过程的化学物质，洗涤水和废燕煮液混合起来叫作稀黑液，经蒸发后便成浓黑液，浓黑液送去燃烧，燃烧得到的灰分或残渣中含有有价值的蒸煮化学晶。黑液燃烧所产生的热量用于产生蒸汽，蒸汽供蒸发过程使用。

为使稀黑液转变成可燃烧物，要将纸浆洗涤器来的比较稀的液体在两组蒸发器中浓缩。在第一组，固体浓度由11.6%增至25%（所谓固体指的是蒸煮过程中的无机物质和木质素、纤维素降解生成的有机物。）要想从第一组蒸发器出来的浓缩液中回收有价值的非木质素副产物（松香和脂肪酸），得将这种浓缩液加入撇油槽，在槽中得到两相，一相富含粗妥尔油，另一相富含大部分蒸煮化学品。富妥尔油相从撇油槽的液面上撇去，含蒸煮化学品的水相从撇油槽放出送到第二组蒸发器，将固体含量增至65%。

从最后一台蒸发器出来的浓溶液，送到回收炉，将溶解的有机固体燃烧，产生的热量用来产生蒸汽，得到熔融苏打灰（碳酸钠）残渣和硫化钠，将这些钠化合物溶于水成为绿液，绿液用石灰（氧化钙）处理后，苏打灰转变成苛性钠（氢氧化钠）。所用的石灰是用回转窑将碳酸钙煅烧后逐出CO2而得到回收。2

本词条内容贡献者为:

蒲富永 - 教授 - 西南大学