什么是亚硫酸盐法制浆?

[拼音]：yaliusuanyan fa zhijiang

[外文]：sulfite pulping

利用不同pH值的亚硫酸盐蒸煮液处理植物纤维原料，制取纸浆的化学制浆方法。此法最主要特点在于：蒸煮液的pH值有较宽的选择范围，由强酸性到强碱性，可以适应于生产许多性质不同的纸浆品种，而且与相同木素含量的其他化学纸浆相比，得率较高，色泽较浅。

最早采用的亚硫酸制浆方法系传统的酸性亚硫酸盐法，是1867年由美国人B.C.蒂尔曼所发明。1874年在瑞典建成第一个亚硫酸盐制浆工厂。这种制浆方法由于所使用的主要化学原料为硫及石灰石，价格低廉，生产成本低。所制得的纸浆颜色较浅，可不经漂白而直接用于生产许多品种的纸。纸浆的纯度较高，易于进一步加工精制。这些重要优点使亚硫酸盐法制浆在1890年至1937年间，成为产量最大的一种化学制浆方法。但这种传统的酸性亚硫酸盐法对植物原料的适应范围不广。如松属和一些阔叶木材及草类原料均不宜采用这一方法。制浆过程所产生的蒸煮废液当时缺乏较好的回收处理方法，排放后造成严重的环境污染。1937年以后硫酸盐法制浆发展较快，并逐渐取代了传统的酸性亚硫酸盐法制浆的重要地位。1940年以后，亚硫酸盐法制浆也经过不断改进。逐步淘汰溶解度低的亚硫酸钙蒸煮液，改用溶解度较高的亚硫酸镁、亚硫酸钠和亚硫酸铵等蒸煮液，并在此基础上建立了从蒸煮废液中回收化学品和热能的方法，从而大大减轻了蒸煮废液对环境的污染；此外，发展了采用中性和碱性亚硫酸盐制浆的方法，从而极大地扩大了对植物原料的适应范围和纸浆的品种。但由于其蒸煮废液的回收利用技术还不及碱法制浆的蒸煮废液回收技术完善和成熟（见制浆黑液碱回收），且回收的经济效益较低，故在生产化学浆方面，通常尚不能与硫酸盐法相抗衡。

一般根据亚硫酸盐蒸煮液的组成和其pH值的不同，将亚硫酸盐法制浆分为4类（见表）。

蒸煮是亚硫酸盐法制浆的核心。在蒸煮过程中，整个物理化学反应大体分为两种作用。第一种作用为蒸煮液对原料的渗透与磺化，第二种作用为反应生成物的溶出和原料分离成纤维状纸浆。实际上这两种作用都能同时发生，并非截然分开。蒸煮液对原料的渗透既依靠蒸煮液本身的扩散作用和原料的毛细管作用，也借助于蒸煮过程压力升高而强制渗入。蒸煮液渗入原料之后，主要与原料中的木素发生磺化反应生成木素磺酸或木素磺酸盐，统称为磺化木素，它易溶于酸液中。除此之外，还有纤维中所含的纤维素和半纤维素也在蒸煮液这一酸或碱性介质中不同程度地受到降解，并且部分水解溶出，其他成分如脂、蜡、单宁等也会发生某些化学反应而大部分溶出。

从蒸煮的浆料中，通过洗涤分离出来的蒸煮废液，含有蒸煮液与纤维原料反应生成的溶出物及残余蒸煮液。这种废液的生化耗氧量很高，色泽很深，如直接排入水体将造成严重的环境污染。因此，对蒸煮废液的处理和利用，已成为亚硫酸盐法制浆的一个重要组成部分。废液基本区分为两大类：以碱性蒸煮液蒸煮产生的废液一般称为黑液；以酸性蒸煮液蒸煮产生的废液一般称为红液。红液溶质的组成随所采用的原料和蒸煮液的不同而有较大差异。其中无机物主要是残余的蒸煮液组分以及从原料中溶出的无机盐类。有机物则主要为从原料中溶出的木素磺酸盐的水解产物，及半纤维和纤维素降解后的水解溶出物。在木浆红液中以己糖类为主，在草浆红液中，则以戊糖类为主，并有少量的低碳醇与糖醛。在红液干固物的元素组成中，碳约占32％，氢占3.5～4.5％，硫占3～10％。因而在适当浓度下，红液可以燃烧而具有一定的热值，1g红液干固物的低位燃烧热值约为1200～1800J。红液的这些特点使之可以进行综合利用或通过浓缩燃烧进行无机化学品及热能的回收（钙盐基废液不能回收化学品）。

以红液为原料加工制成若干产品的综合利用方法。实际应用的主要有以下方面：

（1）利用红液中的己糖组分经发酵制取酒精；

（2）利用红液中的戊糖组分经发酵制取酵母；

（3）利用红液中木素磺酸经碱性氧化后提取香兰素；

（4）利用红液在较高浓度下的高粘度，经浓缩后制成铸造砂型、耐火砖坯等用的粘结剂和团矿烧结用的烧结剂；

（5）利用红液中木素磺酸盐特有的表面活性和分散性能，生产水泥用减水剂、某些农药与染料的分散剂、可湿剂和选矿用的浮选剂；

（6）利用红液中的木素磺酸加工成铁铬木素，可用作石油钻井用泥浆中的配料；

（7）在农肥中加入少量红液，可作为农肥中的微量金属元素及有机质的一种来源，铵基亚硫酸法的红液则因富含氮、钾与有机质而可单独作为一种长效农肥施用。这些方法有些并不能全部耗用红液中的污染物质，有些产品的市场有限，有的利用方法受到运输与使用条件的限制，因而目前还难以依靠综合利用消耗全部红液。

为了比较彻底地解决红液对环境污染问题，从40年代开始，逐步发展了将镁盐基红液缩至可燃烧的浓度(一般要求干固物含量在 50％以上)喷入专用的锅炉中燃烧，生产蒸汽回收热能及无机化学品。这样能将红液全部消耗，所得产品供制浆自用。

从亚硫酸镁法制浆红液中，可从燃烧烟气中回收MgO及SO2，以重新制备亚硫酸镁蒸煮液。既回收了热能与化学品，也在很大程度上消除了红液对环境的污染。这种化学品回收的基本工艺是以高效的逆流洗涤方式，从纸浆中提取干固物含量为13％左右的红液，在多效降膜式蒸发器或多效强制循环蒸发器中将其浓缩至50％以上浓度后，喷入回收锅炉中燃烧，以回收SO2、MgO及热能。这种方法技术上已经比较成熟，在国际上的亚硫酸镁法制浆厂中被普遍采用，中国天津造纸厂已建成这一回收系统。

参考书目

余贻骥、张珂：《亚硫酸镁苇浆的制造》，轻工业出版社，北京，1983。曹光锐主编：《制浆造纸手册》，轻工业出版社，北京，1986。