Ағаштан қағаз жасаудың негізгі әдісі – kraft процесі. Ағаш чиптерін химиялық ерітіндімен өңдеу арқылы таза целлюлоза алынады. Қоршаған ортаға әсері де бар.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Ағашты ағаш массасына айналдыру процесі
Process of converting wood into wood pulp
Крэфт процесі (крафт целлюлозасы немесе сульфат процесі деп те аталады) – қағаздың негізгі құрауышы болып табылатын, дерлік таза целлюлоза талшықтарынан тұратын ағашты ағаш массасына айналдыру процесі. Крэфт процесі ағаш сынықтарын су, натрий гидроксиді (NaOH) және натрий сульфиді (Na2S) қоспасымен, жоғары температурада өңдеуді қамтиды, бұл лигнин, гемицеллюлоза және целлюлоза арасындағы байланыстарды бұзады. Технологияда механикалық және химиялық әдістерді қамтитын бірнеше кезең бар. Бұл қағаз өндірудің ең көп қолданылатын әдісі. Кейбір жағдайларда бұл процесс даулы болған, себебі крэфт зауыттары жағымсыз иіс шығаратын заттарды бөліп шығарады және кейде көп мөлшерде сұйық қалдықтар тудырады. Процесс атауы неміс тілінен алынған "Kraft" сөзінен шыққан, ол осы процесс арқылы өндірілетін крэфт қағазының беріктігін көрсетеді.
The kraft process (also known as kraft pulping or sulfate process) is a process for conversion of wood into wood pulp, which consists of almost pure cellulose fibres, the main component of paper. The kraft process involves treatment of wood chips with a hot mixture of water, sodium hydroxide (NaOH), and sodium sulfide (Na2S), known as white liquor, that breaks the bonds that link lignin, hemicellulose, and cellulose. The technology entails several steps, both mechanical and chemical. It is the dominant method for producing paper. In some situations, the process has been controversial because kraft plants can release odorous products and in some situations produce substantial liquid wastes. The process name is derived from the German word Kraft, meaning "strength" in this context, due to the strength of the kraft paper produced using this process.
Үрлеу
Дайын пісірілген ағаш ұнтақтары атмосфералық қысымда жұмыс істейтін, соғу резервуары деп аталатын жинақтау ыдысына үрленеді. Бұл көп мөлшерде буды және ұшқыш заттарды бөліп шығарады. Ұшқыш заттар конденсацияланып жиналады; солтүстік аймақтарының жұмсақ ағаштарында бұл көбінесе шикі терпентиннен тұрады.
The finished cooked wood chips are blown to a collection tank called a blow tank that operates at atmospheric pressure. This releases a lot of steam and volatiles. The volatiles are condensed and collected; in the case of northern softwoods this consists mainly of raw turpentine.
Скрининг
Қағаз массасын қайнатудан кейін скринингтеу – бұл қағаз массасынан ірі тақталар, түйіндер, кір және басқа да қоқыстарды бөліп алу процесі. Тазаланған қағаз массасы – қабылдау. Қағаз массасынан бөлінген материал – тастау. Скрининг бөлімі әртүрлі түбіртектерден (скринингтерден) және центробегтік тазалаудан тұрады. Түбіртектер әдетте көп сатылы каскадтық жүйеде орнатылады, себебі қабылдау ағынында максималды тазалыққа қол жеткізуге тырысқанда көптеген жақсы талшықтар тастау ағынына өтуі мүмкін. Тақталар мен түйіндері бар талшықтар қалған тастаудан бөлініп, қайта өңдеу үшін немесе қайнату ыдысына қайтарылады. Түйіндердің мөлшері әдетте қайнату ыдысынан шығатын өнімнің 0,5–3,0% құрайды, ал тақталардың мөлшері шамамен 0,1–1,0% шамасында болады.
Screening of the pulp after pulping is a process whereby the pulp is separated from large shives, knots, dirt and other debris. The accept is the pulp. The material separated from the pulp is called reject. The screening section consists of different types of sieves (screens) and centrifugal cleaning. The sieves are normally set up in a multistage cascade operation because considerable amounts of good fibres can go to the reject stream when trying to achieve maximum purity in the accept flow. The fiber containing shives and knots are separated from the rest of the reject and reprocessed either in a refiner or is sent back to the digester. The content of knots is typically 0.5–3.0% of the digester output, while the shives content is about 0.1–1.0%.
Ағарту
Қазіргі заманғы қағаз фабрикасында, целлюлоза талшықтарынан (шамамен 5% қалдық лигнині бар) жасалған қоңыр массаны (целлюлозалық шикізат) алдымен еріген органикалық заттарды кетіру үшін жуады, содан кейін әртүрлі ақтарту сатылары арқылы одан әрі лигниндік заттардан тазартылады. Егер зауыт қоңыр қап қағазы немесе қораптар мен қаптамаға арналған қаптама жасау үшін целлюлоза өндіруге бағытталған болса, целлюлозаны әрқашан жоғары сафтыққа дейін ақтартудың қажеті жоқ. Ақтарту целлюлозаның массасын шамамен 5%-ға азайтады, талшықтардың беріктігін төмендетеді және өндіріс шығындарын арттырады.
In a modern mill, brownstock (cellulose fibers containing approximately 5% residual lignin) produced by the pulping is first washed to remove some of the dissolved organic material and then further delignified by a variety of bleaching stages. In the case of a plant designed to produce pulp to make brown sack paper or linerboard for boxes and packaging, the pulp does not always need to be bleached to a high brightness. Bleaching decreases the mass of pulp produced by about 5%, decreases the strength of the fibers and adds to the cost of manufacture.
Басқа целлюлоза өңдеумен салыстыру
Крэфт процесінде өндірілетін целлюлоза, басқа целлюлоза өндіріс процестерімен салыстырғанда, күштірек болады және қағаздың беріктігін анықтайтын маңызды фактор – жоғары тиімді күкірт мөлшерін (сульфидтілік) сақтайды. Қышқылды сульфит процестері целлюлозаны крэфт процесінен гөрі көп деградациялайды, нәтижесінде әлсіз талшықтар пайда болады. Крэфт процесі ағаштағы бастапқы лигниннің көп бөлігін жояды, ал механикалық процестер лигниннің көп бөлігін талшықтарда қалдырады. Лигниннің суды қажет етпейтін қасиеті, қағаздың беріктігі үшін қажетті целлюлоза (және гемицеллюлоза) арасындағы сутекті байланыстардың қалыптасуына кедергі келтіреді. Бамбук және кенаф сияқты ағаш емес түрлерді де крэфт процесінде қолдануға болады.
Pulp produced by the kraft process is stronger than that made by other pulping processes and maintains a high effective sulfur ratio (sulfidity), an important determiner of the strength of the paper. Acidic sulfite processes degrade cellulose more than the kraft process, which leads to weaker fibers. Kraft pulping removes most of the lignin present originally in the wood whereas mechanical pulping processes leave most of the lignin in the fibers. The hydrophobic nature of lignin interferes with the formation of the hydrogen bonds between cellulose (and hemicellulose) in the fibers needed for the strength of paper and non wood species like bamboo and kenaf can be used in the kraft process.
Қосалқы өнімдер мен шығарындылар
Крэфт пульпасын өңдеудің негізгі қосалқы өнімдері – шикі сульфатты терпентин және талл майы сабыны. Бұл өнімдердің қолжетімділігі ағаш түріне, өсу жағдайларына, тілімделген ағаш пен чиптерді сақтау мерзіміне және зауыттың технологиялық процесіне тікелей байланысты. Қарағайлар – ең көп мөлшерде шығарылатын заттарға бай ағаштар. Шикі терпентин ұшқыш және дигестерден дистилляцияланады, ал шикі сабын жұмсалған қара сірнеден сақтау резервуарларының үстінде пайда болатын сабын қабатын тұндыру арқылы бөлінеді. Қарағайдан алынатын терпентиннің орташа мөлшері 5–10 кг/т пульпа, ал шикі талл майының мөлшері 30–50 кг/т пульпаны құрайды. Крэфт пульпа зауыттарының күкірт диоксиді шығарылымдары сульфит зауыттарына қарағанда әлдеқайда төмен. Әдеттегі заманауи крэфт пульпа зауытының сыртындағы ауада күкірт диоксидінің иісі тек төтенше жағдайларда ғана сезіледі, мысалы, зауыт техникалық жөндеуге тоқтатылғанда немесе ұзақ уақыт бойы электр қуаты үзілгенде. Иіске қарсы шаралар осы иісті газдарды жинап, қара сірнемен бірге қайта өңдеу қазандығында жағу арқылы жүзеге асырылады. Заманауи зауыттарда, қайта өңдеу қазандығында жақсы кептірілген қатты заттар өртеліп, күкірт диоксидінің қазаннан шығуына жол берілмейді. Қазанның жоғары температурасында қара сірне тамшыларынан бөлінетін натрий күкірт диоксидімен реакцияға түсіп, иіссіз натрий сульфаты кристалдарын түзетін арқылы тиімді түрде залалсыздандырады. Пульпа зауыттары көбінесе суға үлкен қажеттілігі болғандықтан, ірі су объектілерінің жанында орналасқан. Химиялық пульпаны делігнификациялау кезінде қоршаған ортаға, әсіресе өзендер мен көлдерге, көп мөлшерде органикалық заттар шығарылады. Қалдық сулар ластанудың маңызды көзі болуы мүмкін, олар ағаштардан лигнин, жоғары биологиялық оттегі сұранысы (BOD) және еріген органикалық көміртек (DOC), сондай-ақ спирттер, хлораттар, ауыр металдар және хелаттаушы заттарды қамтиды. Процестік ағынды суларды биологиялық тазарту станциясында тазалауға болады, бұл олардың уыттылығын едәуір төмендетеді.
The main byproducts of kraft pulping are crude sulfate turpentine and tall oil soap. The availability of these is strongly dependent on wood species, growth conditions, storage time of logs and chips, and the mill's process. Pines are the most extractive rich woods. The raw turpentine is volatile and is distilled off the digester, while the raw soap is separated from the spent black liquor by decantation of the soap layer formed on top of the liquor storage tanks. From pines the average yield of turpentine is 5–10 kg/t pulp and of crude tall oil is 30–50 kg/t pulp. The sulfur dioxide emissions of kraft pulp mills are much lower than those from sulfite mills. In the ambient air outside a typical modern kraft pulp mill, the sulfur dioxide odour is perceivable only during disturbance situations, for example when the mill is shut down for a maintenance break, or when an extended power outage occurs. Control of odours is achieved through the collection and burning of these odorous gases in the recovery boiler alongside the black liquor. In modern mills, where well dried solids are burned in the recovery boiler, hardly any sulfur dioxide leaves the boiler. At high boiler temperatures, the sodium released from the black liquor droplets reacts with sulfur dioxide, thereby effectively scavenging it by forming odourless sodium sulfate crystals. Pulp mills are almost always located near large bodies of water due to their substantial demand for water. Delignification of chemical pulps releases considerable amounts of organic material into the environment, particularly into rivers or lakes. The wastewater effluent can also be a major source of pollution, containing lignins from the trees, high biological oxygen demand (BOD) and dissolved organic carbon (DOC), along with alcohols, chlorates, heavy metals, and chelating agents. The process effluents can be treated in a biological effluent treatment plant, which can substantially reduce their toxicity.