nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất bột hoá nhiệt cơ tẩy trắng từ nguyên liệu gỗ tràm nam bộ và hỗn hợp gỗ tràm với gỗ keo lai khu vực miền nam-việt nam

BỘ CÔNG THƯƠNG
TỔNG CÔNG TY GIẤY VIỆT NAM
CÔNG TY TNHH VIỆN CÔNG NGHIỆP GIẤY VÀ XENLUYLÔ
************************




BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI CẤP BỘ NĂM 2012

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT
HÓA NHIỆT CƠ TẨY TRẮNG TỪ NGUYÊN LIỆU GỖ
TRÀM NAM BỘ VÀ HỖN HỢP GỖ TRÀM VỚI GỖ KEO LAI
KHU VỰC MIỀN NAM – VIỆT NAM






Cơ quan chủ quản: Bộ Công Thương
Cơ quan chủ trì:
Công ty TNHH Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô
Chủ nhiệm đề tài
: TS. Cao Văn Sơn

9587

Hà n
ộ
i 12/2012
MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU


Trang

MỞ ĐẦU
1
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT GIẤY
CƠ HỌC TẨY TRẮNG
4
1.1.
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ P-RC-APMP 4
1.2.
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI CHẤT LƯỢNG BỘT PEROXYT –KIỀM 13
1.2.1. Ảnh hưởng của chất lượng nguyên liệu tới chất lượng bột peroxyt- kiềm 13
1.2.2. Ảnh hưởng của giai đoạn xông hơi tới chất lượng bột peroxyt- kiềm 15
1.2.3.

1.2.4.
Ảnh hưởng của giai đoạn thẩm thấu hóa chất tới chất lượng bột peroxyt-
kiềm
Ảnh hưởng của quá trình nghiền tới chất lượng bột giấy cơ học
15

22
1.2.5
1.2.5.1
1.2.5.2
Tẩy trắng bột giấy cơ học
Tẩy trắng bột giấy cơ học bằng đithionit (Na
2
S
2
O
4
)
Tẩy trắng bột giấy cơ học bằng peroxyt
25
26
29
1.3
NGUYÊN LIỆU TRÀM CỪ VÀ KEO LAI KHU VỰC MIỀN NAM 36
1.3.1
1.3.2
Nguyên liệu gỗ Tràm khu vực Nam Bộ
Nguyên liệu gỗ Keo lai khu vực Nam bộ
35
39

CHƯƠNG II
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU


42
2.1
ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 42
2.2
HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU 42
2.3
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

43
CHƯƠNG III
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

50
3.1
3.1.1
3.1.2
THÀNH PHẦN HÓA LÝ CỦA NGUYÊN LIỆU TRÀM VÀ KEO LAI
Tính chất vật lý của gỗ Tràm và Keo lai
Thành phần hóa học của gỗ Tràm và Keo lai
50
50
52
3.2

3.2.1

3.2.2
3.3

3.3.1
3.3.2

3.3.3

3.3.4

3.4


3.5

3.5.1
3.5.2
3.5.3
3.5.4
3.5.5
3.5.6
NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT P-RC-APMP
TỪ NGUYÊN LIỆU GỖ TRÀM VÀ KEO LAI
Xác lập quy trình sản xuất bột P-RC-APMP từ gỗ Tràm Nam bộ
Xác lập quy trình sản xuất bột P-RC-APMP từ gỗ Keo lai Nam bộ
NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT P-RC-APMP TỪ HỖN HỢP
NGUYÊN LIỆU GỖ TRÀM VÀ KEO LAI
Ảnh hưởng của tỷ lệ gỗ tràm cừ và keo lai
Ảnh hưởng của mức dùng NaOH tới chất lượng bột từ hỗn hợp nguyên
liệu tràm cừ và keo lai

Ảnh hưởng của thời gian thẩm thấu tới chất lượng bột từ hỗn hợp
nguyên liệu Tràm cừ và Keo lai
Chi phí sơ bộ nguyên liệu và hóa chất sản xuất bột P-RC-APMP từ hỗn
hợp gỗ Tràm cừ - Keo lai Nam bộ
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BỘT P-RC-APMP TỪ HỖN HỢP NGUYÊN
LIỆU TRÀM CỪ VÀ KEO LAI CHO SẢN XUẤT GIẤY IN

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI CỦA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BỘT
GIẤY P-RC-APMP TỪ HỖN HỢP GỖ TRÀM VÀ GỖ KEO LAI
Đặc tính của nước thải
Xử lý nước thải theo phương pháp hóa lý
Xử lý nước thải theo phương pháp sinh học kỵ khí
Xử lý sinh học hiếu khí
Xử lý cấp 3
Đề xuất sơ đồ công nghệ xử lý nước thải của nhà máy sản xuất bột P-RC-
APMP từ nguyên liệu gỗ Tràm và gỗ Keo lai
55

55
63
70

70
72

72

73

74


79

79
81
83
85
87
89
KẾ
T LUẬN 93
TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

APMP Alkaline Peroxide Mechanical Pulping
Công nghệ bột cơ học peroxyt – kiềm
P-RC-APMP Pre-conditioning Refiner Chemical Alkaline Peroxide
Mechanical Pulping : Công nghệ bột cơ học peroxyt – kiềm
có sử dụng hóa chất trong quá trình nghiền
UHKP Unbleached hardwood kraft pulp,
Bột kraft gỗ cứng chưa tẩy trắng
USKP Unbleached softwood kraft pulp
Bột kraft gỗ mềm chưa tẩy trắng
BHKP Bleached hardwood kraft pulp
Bột kraft gỗ cứng tẩy trắng
BSKP Unbleached softwood kraft pulp
Bột kraft gỗ mềm tẩy trắng

CTMP Chemical Thermo- Mechenical Pulp
Bột hóa nhiệt cơ
BCTMP

Bleaching Chemical Thermo- Mechenical Pulp
Bột hóa nhiệt cơ tẩy trắng
ĐBSCL

Đồng bằng sông Cửu Long
DTPA Diethylene triamine pentaacetic acid
COD Chemical Oxygen Demand - nhu cầu oxy hóa học
BOD Biochemical oxygen Demand- nhu cầu oxy sinh hoá
TSS Total Suspended Solids - Tổng chất rắn lơ lửng






DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ


Hình 1.1 Sơ đồ thiết bị chính của dây chuyền sản xuất bột P-RC-APMP của Andritz
Hinh 1.2 Ảnh hưởng của mức dùng kiềm (TA) tới tỷ trọng
của bột giấy cơ học
Hình 1.3 Ảnh hưởng của mức dùng kiềm (TA) tới độ tán xạ ánh sáng
Hình 1.4 Ảnh hưởng của mức dùng kiềm (TA) tới độ nghiền, điện năng tiêu thụ
Hình 1.5 Ảnh hưởng của mức dùng ki
ềm (TA) tới độ bền kéo của bột P-RC-APMP
Hình 1.6 Ảnh hưởng của mức dùng kiềm (TA) tới chỉ số xé của bột P-RC-APMP

Hình 1.7
Mối tương quan giữa chỉ số độ bền kéo và chỉ số xécủa bột P-RC-APMP
Hình 1.8 Ảnh hưởng của pH đến sự phân ly của H
2
O
2

Hình 1.9 Ảnh hưởng của mức dùng Na
2
SiO
3
tới độ trắng, lượng cặn dư H
2
O
2

của bột cơ học từ gỗ thông
Hình 1.10 Ảnh hưởng của mức dùng các tác nhân chelat hoá đối với khả
năng loại Mn
Hình 1.11 Ảnh hưởng của nhiệt độ chelat hoá tới khả năng loại Mn
Hình 1.12 Ảnh hưởng của thời gian chelat hoá tới khả năng loại Mn
Hình 1.13 Ảnh hưởng của nồng độ bột tới độ trắng của bột SGW sau tẩy từ nguyên
liệu gỗ
vân sam
Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải nhà máy P-RC-APMP

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 So sánh một số thông số kỹ thuật giữa công nghệ APMP và BCTMP từ
gỗ Dương
Bảng 1.2 So sánh chất lượng bột hóa nhiệt cơ tẩy trắng từ gỗ Dương
Bảng 1.3 Tính chất cơ lý bột P-RC-APMP từ một số loại bạch đàn Nam Mỹ

Bảng 1.4 Tính chất cơ lý bột giấy từ nguyên liệu gỗ Dương (Aspen) sản xuất theo
công nghệ BCTMP và APMP

Bảng 1.5 Ảnh hưởng của tốc độ nghiền tới chất lượng bột cơ học
Bảng 1.6 Ảnh hưởng của nồng độ nghiền, tốc độ nghiền tới thời gian lưu của
nguyên liệu
Bảng 1.7 Độ bền cơ học của bột giấy từ một số loại Keo
Bảng 3.1 Kích thước và trọng lượng của Tràm cừ, Tràm Úc và Keo lai ở các
độ
tuổi

Bảng 3.2 Tỷ trọng của Tràm cừ, Tràm Úc và Keo lai ở các độ tuổi khác nhau
Bảng 3.3 Thành phần hóa học của Tràm cừ, Tràm Úc ở các độ tuổi khác nhau và
gỗ Keo lai
Bảng 3.4 Thành phần các chất tan trong dung môi của Tràm cừ, Tràm Úc ở các
độ tuổi khác nhau và gỗ Keo lai
Bảng 3.5 Ảnh hưởng của độ tuổi khai thác Tràm tới tính chất bột P-RC-APMP
Bảng 3.6 Ảnh hưởng của thời gian và mức dùng NaOH trong giai đoạn thẩm thấu
2 tới tính chất c
ơ lý của bột
Bảng 3.7 Ảnh hưởng của mức dùng H

2
O
2
trong giai đoạn thẩm thấu 2 tới tính
chất cơ lý của bột
Bảng 3.8 Mã hóa các biến thí nghiệm thực nghiệm
Bảng 3.9 Kết quả các mẫu thực nghiệm
Bảng 3.10 Các số liệu thực nghiệm trên mô hình
Bảng 3.11 Các số liệu tính toán trên mô hình
Bảng 3.12 Ma trận thực nghiệm tối ưu theo phương pháp tiến lên

Bảng 3.13 Ảnh hưởng của tỷ lệ dăm mảnh Keo lai, Tràm cừ tới chất lượng
bột P-RC-APMP

Bảng 3.14 Ảnh hưởng của mức dùng NaOH tới chất lượng bột P-RC-APMP từ
hỗn hợp Tràm cừ và Keo lai
Bảng 3.15 Ảnh hưởng của thời gian thẩm thấu 2 tới chất lượng bột P-RC-APMP
từ hỗn hợp Tràm cừ và Keo lai
Bảng 3.16 Ảnh hưởng của tỷ lệ bột giấy P-RC-APMP tới tính chất của mẫu giấy
Bảng 3.17 Các chỉ số nước thải của bộ
t giấy sản xuất từ gỗ tràm, keo lai và hỗn
hợp của hai loại nguyên liệu
Bảng 3.18 Ảnh hưởng của mức dùng PAC đến hiệu quả của quá trình keo tụ
Bảng 3.19 Ảnh hưởng của thời gian lưu tới hiệu quả khử COD trong giai đoạn xử
lý kỵ khí
Bảng 3.20 Các chỉ số của nước thải sau xử lý kỵ khí
Bảng 3.21 Ảnh hưởng của thời gian x
ử lý tới hiệu quả khử COD trong giai đoạn
xử lý hiếu khí
Bảng 3.22 Các chỉ số của nước thải sau giai đoạn xử lý hiếu khí

Bảng 3.23
Ảnh hưởng của mức dùng phèn nhôm tới chỉ số COD và độ màu của
nước thải trong giai đoạn xử lý cấp 3
Bảng 3.24 Các chỉ số của nước thải sau xử lý cấp 3

1

MỞ ĐẦU
Hiện nay đứng trước sức ép bảo vệ môi trường, hạn chế sự biến đổi khí hậu
trên toàn cầu, hầu hết các quốc gia đã và đang hạn chế sự khai thác rừng phòng hộ,
tích cực trồng rừng, phủ xanh đất trống đồi trọc…Đứng trước xu hướng trên, ngành
công nghiệp bột giấy và giấy trên thế giới đã có những định hướng nhất
định: tăng
cường sử dụng nguyên liệu là giấy loại và bột giấy hiệu suất cao.
Với thực tế trên, bột giấy hóa nhiệt cơ tẩy trắng được sử dụng ngày càng
nhiều trong quá trình sản xuất giấy in báo, các sản phẩm giấy in cao cấp và là thành
phần không thể thiếu đối với giấy tráng. Ngoài các yếu tố quan trọng là chi phí sản
xuất thấp, tiết kiệm nguyên liệu thô, bột c
ơ học còn góp phần tạo nên những chỉ tiêu
chất lượng quan trọng của sản phẩm giấy như: độ đục, độ nhẵn cao, khả năng in ấn
vượt trội.
Trong vài năm trở lại đây, bột cơ học đã được nhiều nhà đầu tư Việt Nam
quan tâm và đầu tư như: Công ty cổ phần Tập đoàn Tân Mai với 03 dây chuyền
BCTMP tại Kon tum, Quảng Ngãi, Lâm Đồng v
ới công suất lên tới 390.000 tấn/năm
từ nguyên liệu gỗ cứng; dây chuyền bột P-RC-APMP của Công ty cổ phần giấy
Thanh hóa công suất 130.000 tấn/năm phục vụ cho dây chuyền sản xuất giấy làm bộp
cao cấp (FB) và đặc biệt là dây chuyền P-RC-APMP của nhà máy Phương Nam công
suất 100.000 tấn/năm từ nguyên liệu là cây đay.
Nhà máy bột giấy Phương Nam đầu tiên do công ty TRACODI Ltd, Co., làm

chủ đầu tư với công suất 100.000 tấn b
ột cơ học tẩy trắng/năm, đây là dự án bột giấy
cơ học đầu tiên và duy nhất sử dụng nguyên liệu cây Đay Việt Nam. Công nghệ sản
xuất của nhà máy là công nghệ P-RC APMP (Pre-conditioning Refiner Chemical
Alkaline Peroxide Mechanical Pulping ) với thiết bị tiên tiến và đồng bộ do hãng
Andritz cung cấp. Tuy nhiên do ảnh hưởng của cuộc khủng hoảng kinh tế toàn cầu
năm 2008 – 2009, chủ đầu tư đã gặp rất nhiề
u khó khăn trong quá trình xây lắp, vùng
nguyên liệu có nguy cơ mất do tiến độ chậm nên không thể mua hết đay nguyên liệu
của dân. Người trồng đay do không có đầu ra nên có xu hướng chuyển qua trồng các
loại cây khác. Trước thực trạng đó, Chính phủ đã quyết định chuyển dự án sang cho
2

Tổng công ty Giấy Việt Nam làm chủ đầu tư, với mong muốn dự án tiếp tục được
triển khai và sớm đi vào hoạt động.
Kể từ khi tiếp nhận, chủ đầu tư mới đã tích cực triển khai các hạng mục công
trình. Tính tới thời điểm này về cơ bản thiết bị, nhà xưởng của nhà máy đã được lắp
đặt tương đối hoàn thiện, hoàn thiện quá trình chạy đơn động và đang trong giai đoạn
chạy thử nghiệm công nghệ với nguyên liệu là đay.
Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước đều khẳng định, nguyên liệu đay
hoàn toàn phù hợp cho sản xuất bột P-RC-APMP chất lương cao dùng cho sản xuất
giấy in, giấy viết và giấy tráng cao cấp. Tuy nhiên khó khăn lớn nhất của nhà máy
hiện nay là nguồn cung cấp nguyên liệu. Niên vụ đay năm 2012, công ty đã ký hợ
p
đồng với người dân để bao tiêu toàn bộ sản lượng đay nên diện tích đay trồng tại khu
vực đã tăng lên đáng kể, sản lượng thu mua của nhà máy đạt trên 25.000 tấn, song
giá thu mua khá cao, trên 800.000 đồng/tấn đay tươi. Với tình hình này, nếu không
có biện pháp quy hoạch lại vùng nguyên liệu, lựa chọn giống đay cao sản nhằm hạ
giá nguyên liệu, đồng thời nâng cao sự hợp tác, khuyến khích, động viên người dân
trồ

ng Đay thì thì nguy cơ nhà máy chắc chắn sẽ bị thiếu nguyên liệu.
Đứng trước nguy cơ trên, việc tìm một nguồn nguyên liệu đủ về số lượng, đảm
bảo về chất lượng và phù hợp với công nghệ và sản phẩm của nhà máy là điều sống
còn đối với nhà máy.
Để hỗ trợ cho dự án, từ năm 2011 Bộ Công thương đã giao cho Viện CN Giấy
và Xenluylô thực hiện đề
tài: “Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất bột giấy
hóa nhiệt cơ tẩy trắng từ nguyên liệu gỗ Tràm và hỗn hợp với gỗ Keo lai khu vực
miền Nam – Việt Nam ” trong 2 năm 2011 – 2012 với mục tiêu là xác lập tính khả
thi về kỹ thuật công nghệ sản xuất bột P-RC-APMP từ các loại nguyên liệu này có
đáp ứng được yêu cầu cho sản xuất giấy in, giấy viết hay không. Mục tiêu của đề tài:
1. Bột giấy P-RC-APMP từ gỗ Tràm cừ và gỗ Keo lai
+ Hiệu suất bột sau tẩy, %: ≥ 82
+ Độ trắng bột, %ISO: ≥ 76
+ Chiều dài đứt,km: ≥ 3,4
+ Chỉ số độ bền xé: mN.m
2
/g: ≥ 4,0
3

+ Chỉ số bục kPa.m
2
/g: 1,5 – 2,0
2. Nghiên cứu ứng dụng bột P-RC-APMP từ hỗn hợp gỗ Tràm cừ và gỗ keo lai
cho sản xuất giấy in, viết
3. Nghiên cứu sơ bộ công nghệ xử lý nước thải từ quá trình sản xuất bột P-RC-
APMP, đề xuất công nghệ xử lý.

4

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT GIẤY
CƠ HỌC TẨY TRẮNG

1.1.TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ P-RC -APMP
Bột giấy cơ học xuất hiện ngay từ đầu thế kỷ thứ 18 bởi ý tưởng của
J.Ch.Shäffer người Đức, song mãi sau 1843 bột gỗ mài và thế hệ máy mài đầu tiên
mới xuất hiện bởi Keller. Trải qua nhiều thập kỷ, công nghệ và thiết b
ị sản xuất bột
giấy cơ học đã có những bước tiến vượt bậc, công suất dây chuyền và chất lượng bột
giấy ngày càng được nâng cao. Tiêu biểu nhất là công nghệ P-RC-APMP, đây là
công nghệ cải tiến mới nhất của công nghệ APMP.
Công nghệ APMP lần đầu tiên được giới thiệu tại hội nghị quốc tế về bột giấy
cơ học năm 1989 t
ại Atlanta bởi hãng Andritz. Từ đó đến nay hàng loạt các nghiên
cứu ứng dụng công nghệ này cho các loại nguyên liệu khác nhau cũng như các cải
tiến về công nghệ, thiết bị đã được trung tâm nghiên cứu và thử nghiệm của hãng
Andritz tại Springfied, Ohio USA thực hiện, công bố và đưa vào ứng dụng trong các
dây chuyền sản xuất ở nhiều nước trên thế giới. Ngay sau khi xuất hiện, hai nhà máy
đầu tiên sử dụng công nghệ APMP đã đượ
c lắp đặt và đi vào sản xuất thành công tại:
Malette Quebec, Canada và tại Dandong Trung Quốc. Quá trình sản xuất của nhà
máy đã chứng minh tính ưu việt của công nghệ APMP: linh hoạt đối với các loại
nguyên liệu khác nhau, giảm tiêu hao năng lượng, chất lượng bột giấy được nâng lên
so với công nghệ BCTMP [3].
Thực chất công nghệ APMP là công nghệ được cải tiến trên cơ sở công nghệ
BCTMP. Đối với công nghệ BCTMP giai đoạn th
ẩm thấu dăm mảnh thường dùng

dung dịch Na
2
SO
3
hoặc Na
2
SO
3
+ NaOH đối với gỗ mềm và NaOH đối với gỗ cứng
thì công nghệ APMP sử dụng dung dịch NaOH + H
2
O
2
cùng với các phụ gia khác.
Với sự thay đổi này, bên cạnh việc trích ly nhựa, làm trương nở,‘‘mềm hóa’’ dăm
mảnh dưới tác dụng của NaOH thì quá trình tẩy trắng dăm mảnh dưới tác dụng của
tác nhân H
2
O
2
trong môi trường kiềm trước khi đưa vào nghiền. Quá trình thẩm thấu
5

có thể diễn ra 1, 2 đối khi 3, 4 giai đoạn. Nhìn chung bột sau nghiền đã đạt độ trắng
nhất định, tùy theo yêu cầu của sản phẩm giấy mà có thể không cần công đoạn tẩy
trắng. Đối với các sản phẩm yêu cầu độ trắng cao, sau giai đoạn nghiền có thể bổ
sung thêm 1 hoặc 2 giai đoạn tẩy trắng với tác nhân là H
2
O
2

và Na
2
S
2
O
3
, sản phẩm
thu được có thể đạt độ trắng 80 – 89% ISO tùy theo nguyên liệu [3].
Bảng 1.1 So sánh một số thông số kỹ thuật giữa công nghệ APMP và BCTMP từ gỗ
Dương [17]
Các thông số kỹ thuật BCTMP APMP
Mức dùng Na
2
SO
3,
% 1,4 -
Mức dùng NaOH, % 1,8 – 4,3 5,8
Mức dùng H
2
O
2
, % 4,0 4,0
Năng lượng, MWh/t 1,72 1,22
Độ nghiền CSF, ml 77 77
Tỷ trọng, kg/m
3
555 558
Chỉ số xé, mNm
2
/g 6,3 6,3

Chỉ số độ bền kéo, Nm/g 58 60
Độ trắng, %ISO 82,8 83,5
Độ đục, % 80 82
Độ tán xạ ánh sáng, m
2
/kg 39 43
Với việc sử dụng NaOH – một tác nhân kiềm mạnh trong dịch thẩm thấu cho
phép công nghệ này không chỉ sử dụng hiệu quả đối với nguyên liệu là gỗ mềm (các
loại gỗ thông, gỗ vân sam, linh sam ) mà còn mở rộng cho nhiều loại gỗ cứng, giúp
giảm năng lượng nghiền cũng như giảm tỷ lệ xơ sợi gẫy vụn, xơ sợi mịn (fine) tăng
tỷ lệ xơ sợi dài mà không làm bột bị sậm màu gây khó khăn cho quá trình tẩy tới độ
trắng cao như đối với công nghệ BCTMP nếu sử NaOH trong giai đoạn thẩm thấu.
Một số so sánh về các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của bột BCTMP và APMP sản xuất từ
nguyên liệu gỗ Dương (Aspen), bảng 1.1.
6

Với tính ưu việt, công nghệ APMP đã, đang được các nhà khoa học trên thế giới
nói chung và của tập đoàn đoàn Andritz nói riêng không ngừng nghiên cứu áp dụng
cho các loại nguyên liệu khác nhau, đặc biệt là ứng dụng cho các loại nguyên liệu gỗ
cứng mọc nhanh. Kết quả nghiên cứu của Eric C. Xu và Marc J. Sabourin đối với
một số loại gỗ bạch đàn: eucalytus grandis từ Argentina; eucalytus grandis, eucalytus
saligna từ Paraguay cho thấy đối với công nghệ APMP: mức dùng 5,9 – 7,5%NaOH;
3,8 – 5,0%H
2
O
2
còn BCTMP với 2,7%NaOH + 2,5%Na
2
SO
3

và 3,8 – 5,0%H
2
O
2
cho
chất lượng bột APMP cao hơn hẳn: tại độ nghiền CSF 200ml, tiêu hao năng lượng
1450 – 1480 kWh/tấn so với 1920 – 1950 kWh/tấn; độ trắng của bột 85 – 89%ISO so
với 81 – 84%ISO; chỉ số độ bền xé 6,5 – 7,9 mNm
2
/g so với 4,9 – 7,1 mNm
2
/g; chỉ
số bền kéo 53 – 61Nm/g so với 47 – 49 Nm/g; độ tán xạ ánh sáng 53,0 – 54,8 m
2
/kg
so với 46 – 50 m
2
/kg [30]. Các kết quả nghiên cứu [17, 28, 30, 31, 33] cũng cho
thấy đối với nguyên liệu là gỗ bulo (birch), gỗ Thích (maple), bạch đàn Nam Mỹ
(Eucalyptus Grandis, Eucalyptus saligna, Eucalyptus pilularis, Eucalyptus dunnil,
Eucalyptus urophylla ), thân cây Đay (Kenaf, Jute) đều thích hợp cho công nghệ
APMP. Chất lượng bột thu được tương đương với bột sản xuất từ nguyên liệu gỗ
Dương, độ trắng của bột đạt >80%ISO.
Không ngừng cải tiến, các nhà khoa học của hãng Andritz đã cho ra đời công
nghệ mới cải tiến từ công nghệ APMP là công nghệ P-RC-APMP (Preconditioning
Refiner Chemical Treatment Peroxide Mechanical Pulping), công nghệ này được cấp
bằng sáng chế lần đầu tại Mỹ năm 2000 và bản quyền thuộc về hãng Andritz.
Điểm khác biệt của công nghệ P-RC-APMP so với công nghệ APMP truyền
thống và công nghệ BCTMP là ngoài quá trình tiền xử lý dăm mảnh bằng dung dịch
kiềm – peroxyt trước khi nghiền, do có giai đoạn nghiền kết hợp với xử lý hóa chất

(RC) nên đã tăng c
ường, cải thiện quá trình phân phối và phối trộn hóa chất ở nồng
độ cao, nhiệt độ cao tạo điều kiện cho các phản ứng tẩy trắng xẩy ra triệt để trong
thời gian rất ngắn nên công nghệ này bột cho độ trắng rất cao. Mặt khác nhờ giai
đoạn RC còn cho phép giảm mức dùng NaOH nên giảm được phản ứng giữa NaOH
và lignin [1,31].
7

Hầu hết các nguyên liệu sử dụng tốt cho công nghệ APMP đều thích hợp cho P-
RC-APMP, chất lượng bột giấy thu được có phần tốt hơn. Một số tính chất cơ lý của
bột hóa nhiệt cơ tẩy trắng từ gỗ Dương được sản xuất theo các công nghệ khác nhau
được đưa trong bảng 1.2 [3].
Bảng 1.2. So sánh chất lượng bột hóa nhiệt cơ tẩy trắng từ gỗ Dương [3]
Các chỉ số P-RC-APMP APMP BCTMP
Mức dùng NaOH, % 3,4 5,3 6,7 4,4 7,6 3,0 6,0
Mức dùng H
2
O
2
, % 2,6 4,5 5,9 4,2 7,2 3,0 4,0
Mức dùng Na
2
SO
3,
% - - - - - 1,2 1,2
Năng lượng, kWh/t 1.406 1.406 1.406 2.039 2.039 2.143 2.143
Độ nghiền CSF, ml 311 243 232 254 241 252 239
Chỉ số bục,kPa.m
2
/g 0,66 1,38 2,72 0,59 1,22 0,54 1,18

Chỉ số độ bền kéo, Nm/g 16,5 30,0 54,9 16,1 29,9 15,1 26,8
Độ trắng, %ISO 78,8 83,7 84,7 82,7 87,5 76,7 84,3
Độ đục, % 86,0 82,8 80,7 84,8 80,0 85,7 81,3
Hệ số tán xạ ánh sáng, m
2
/kg 59,0 52,5 33,6 55,3 44,7 55,6 47,9
Từ kết quả đưa ra trong bảng 1.2 cho thấy với cùng một loại nguyên liệu, mức
dùng hóa chất tương đương nhau, cùng một độ nghiền thì công nghệ P-RC-APMP cho
chất lượng bột tốt hơn cả, chi phí năng lượng giảm 600 – 700kWh/tấn so với công
nghệ APMP và BCTM. Các kết quả trên cũng cho thấy, mức dùng các loại hóa chất
có ảnh hưởng rất lớn tới tính chất cơ lý của bột giấy. Khi tăng m
ức dùng NaOH, H
2
O
2

thì độ trắng của bột giấy, độ bền cơ lý thu được có xu hướng tăng nhưng độ đục, hệ số
tán xạ ánh sáng có xu hướng giảm. Hơn nữa đối với công nghệ P-RC-APMP và
APMP thì mức dùng NaOH và H
2
O
2
(đặc biệt là NaOH) có trong dịch thẩm thấu cần
được lựa chọn tối ưu cho từng loại nguyên liệu khác nhau và cho từng loại sản phẩm
bột giấy yêu cầu. Bảng 1.3 giới thiệu tính chất cơ lý của một số loại nguyên liệu gỗ
cứng sử dụng công nghệ P-RC-APMP.

8

Bảng 1.3.Tính chất cơ lý bột P-RC-APMP từ một số loại bạch đàn Nam Mỹ [30]

Nguyên liệu Gỗ Dương (Aspen) Bạch đàn Nam Mỹ*
Công nghệ
Độ nghiền CSF, ml
BCTMP
110 - 350
P-RC-APMP
110-350
Độ xếp đống, cm
3
/g 1,6-1,8 2,1-2,3
Tỷ trọng, g/cm
3
0,63-0,56 0,48-0,44
Chỉ số bục,kPa.m
2
/g 2,4-2,7 2,4
Chỉ số độ bền kéo, Nm/g 48-52 50
Độ trắng, %ISO 85 85
Độ đục, % 76-77 80-85
Hệ số tán xạ ánh sáng, m
2
/kg <40 >45
Ghi chú:
*
Bạch đàn Nam Mỹ gồm: Eucalyptus Grandis, Eucalyptus saligna, Eucalyptus pilularis,
Eucalyptus dunnil, Eucalyptus urophylla.
Dây chuyền công nghệ sản xuất bột APMP nói chung và P-RC-APMP nói riêng
thường bao gồm các công đoạn chính sau:
* Chuẩn bị nguyên liệu
Từ bãi nguyên liệu, các khúc gỗ được xe cạp vào mâm phân phối. Từ đây các

khúc nguyên liệu được cấp vào hệ thống băng tải xích, băng tải cao su chuyển tới
tang bóc vỏ (kiểu ướt hoặc kiểu khô). Các khúc nguyên liệu được bóc sạch vỏ, các
khúc không hợp cách (quá cỡ, có lẫn kim loại hoặc quá ngắn) được lo
ại ra khỏi hệ
thống băng tải. Nguyên liệu được chặt trong máy chặt trong máy chặt mảnh dạng
mâm dao. Mảnh nguyên liệu thoát ra từ máy chặt được tách bụi bởi xiclon và được
sàng trên hệ thống sàng với các lưới sàng khác nhau. Mảnh hợp cách được băng tải
chuyển tới bãi chứa dăm mảnh. Mảnh quá cỡ được quay lại hệ thống máy chặt lại,
mảnh quá nhỏ cùng với bụi được thu gom và
đốt trong lò hơi.
*Rửa mảnh
Mảnh nguyên liệu từ phân xưởng chuẩn bị dăm mảnh được vít nạp mảnh (nằm
ở đáy bãi mảnh) chuyển tới băng tải, mảnh được băng tải chuyển tới tháp chứa số 1.
Đáy tháp chứa này được trang bị cơ cấu xả rung và vít xả mảnh để cấp ổn định mảnh
9

vào băng tải chuyển tới thiết bị rửa. Tại thiết bị rửa, dăm mảnh được đảo trộn với
nước ấm nhằm mục đích làm sạch dăm mảnh khỏi các tạp chất có hại cho máy
nghiền như cát sạn, kim loại đồng thời loại bỏ vỏ cây và các tạp chất nhẹ khác. Các
tạp chất tách khỏi dăm mảnh lắng xuống đ
áy thiết bị và được xả định kỳ tới bể chứa.
Mảnh sau khi được tách cát sạn được xả xuống bể chứa và được lưu với nước
rửa có nhiệt độ khoảng 80 -85
o
C trước khi được bơm bằng bơm chuyên dụng tới vít
tách nước. Mảnh sau khi được tách nước sẽ được xả vào tháp chứa số 2, nước thoát
ra sẽ được dẫn về bể chứa nước tuần hoàn. Tại đây nước sau khi được lắng sẽ được
bơm qua hệ thống lọc cát, nước sau lọc sẽ được bơm quay lại thiết bị rửa mảnh
(lượng nước thi
ếu hụt sẽ được bổ xung bằng nước sạch).

Tháp chứa số 2 được thiết kế dùng cho lưu trữ và cho quá trình xông hơi dăm
mảnh. Mảnh được xông hơi với hơi thứ từ máy nghiền sơ cấp và hơi áp suất thấp lò
hơi. Dưới tác dụng của hơi nước, các phân tử lignin dần bão hòa hơi nước và trở nên
mềm hơn tạo điều kiện cho quá trình nghiền tách xơ sợi sau này. Nhiệt độ lignin bắt
đầu chuyển sang trạng thái mềm khi nhiệt độ 80 – 90
0
C. Ngoài tác dụng làm mềm
dăm mảnh, quá trình xông hơi cũng có tác dụng thay thế không khí trong các mao
quản bằng nước tạo điều kiện cho quá trình thẩm thấu hóa chất sau này. Thời gian
xông hơi khoảng 15 – 30 phút.
* Thẩm thấu hoá chất
Hệ thống thẩm thấu hóa chất tối thiểu là 2 giai đoạn đôi khi có dây chuyền sử
dụng 3 đôi khi là 4 giai đoạn. Giai đoạn đầu tiên thường sử dụng dung dịch DTPA
hoặc ETDA, giai đoạn này có tác dụng loại bỏ tác dụng có hại của các kim loại
chuyển tiếp đối với H
2
O
2
trong các giai đoạn tiếp theo. Dịch thẩm thấu các giai đoạn
tiếp theo chứa NaOH, H
2
O
2
, MgSO
4
, silicat, DTPA
Mỗi giai đoạn thẩm về nguyên tắc được chia làm 3 bước khác nhau và sự kết
hợp này tạo ra một công nghệ thẩm thấu tối ưu. Bước 1 dưới tác động ép với tỷ suất
ép cao của vít ép hình côn, không khí, nhựa và nước được tách ra khỏi mảnh. Tác
động ép này làm cho dăm mảnh bị dập, phân tách bề mặt vách tế bào sơ cấp mà

không làm phân hủy xơ sợi, tạo điều kiện thuận l
ợi cho quá trình nghiền, tách xơ sợi.
10

Ở bước thứ 2, mảnh được vít ép xả vào thiết bị thẩm thấu hòa trộn với hóa chất.
Thiết bị thẩm thấu có dạng hình trụ được đặt nghiêng hoặc thẳng đứng, bên trong
được trang bị 2 vít tải kép có tác dụng chuyển dăm mảnh từ dưới lên trên, dịch thẩm
thấu được bơm vào liên tục. Do bị ép chặt nên khi được giải phóng vào trong tháp
thẩm thấu, dăm mảnh thấm hút dịch rất nhanh và đồng đều.
Mảnh nguyên liệu đi từ dưới lên được xả tới tháp phản ứng và lưu giữ tại đây
một thời gian nhất định đảm bảo cho phản ứng hóa học diễn ra (bước 3). Nhiệt độ
trong tháp được bảo ôn nhò kết nối với hệ thống cấp hơi thứ cấp và hơi mới. Hệ
thống cánh khuấy và vít xả đảm bảo lượng dăm mảnh chuyển tới vít ép của giai đoạn
thẩm thấu tiếp theo. Đối với giai đoạn thẩm thấu cuối thì cơ cấu này sẽ chuyển dăm
mảnh tới hệ thống nạp liệu của máy nghiền sơ cấp.
*Nghiền bột
Máy nghiền dùng trong công nghệ APMP và P-RC-APMP thường là máy
nghiền đĩa công suất lớn với hệ thống đĩa nghiền và cơ
cấp nạp liệu chuyên dụng.
Từ tháp phản ứng cuối cùng, mảnh nguyên liệu được chuyển tới vít nạp liệu
hình côn của máy nghiền. Vít nạp được kết nối với bộ phận nối hình T ở đầu máy
nghiền và tạo ra nút bịt kín bằng dăm mảnh không cho hơi sinh ra trong máy nghiền
thổi ngược ra. Từ bột phận chữ T mảnh rơi vào bộ phận nạp liệu dạng vít và được
nạp ổn định vào vùng nghiền của máy nghiền.
Trong máy nghiền, dăm mảnh được nghiền, tách thành các xơ sợi dưới tác dụng
của lực ma sát giữa các dăm mảnh với nhau và giữa dăm mảnh với đĩa nghiền. Độ
nghiền của bột được khống chế bởi khe hở giữa đĩa nghiền. Quá trình nghiền thường
được tiến hành 2 giai đoạn, giai đoạn 1 nồ
ng độ nghiền từ 35 – 50%, nhiệt độ vùng
nghiền 120 -130

0
C và áp suất 2- 3at; giai đoạn 2 nồng độ nghiền khoảng 20 -25%,
nghiền ở áp suất khí quyển. Trong quá trình nghiền một phần năng lượng nghiền
chuyển thành nhiệt năng và tạo ra một lượng lớn hơi nước bão hòa (khoảng 0,8 tấn
hơi/MWh năng lượng nghiền). Với lượng H
2
O
2
dư trong các giai đoạn thẩm thấu và
H
2
O
2
mới bổ xung vào dăm mảnh trước khi nghiền, dưới tác dụng của quá trình
11

nghiền, hóa chất đã được phân bố đều và tại nhiệt độ cao, áp suất cao trong thời gian
ngắn đã tăng cường phản ứng tẩy trắng, nâng cao độ trắng của bột sau nghiền.
Từ máy nghiền, hỗn hợp bột và hơi nước được xả qua hệ thống ống thổi tới
xiclon áp lực nhằm phân tách hơi và bột. Hơi được tách ra khỏi bột được dẫn về
hệ
thống thu hồi nhiệt còn bột rơi xuống đáy xiclon được vít tải chuyển về tháp chứa
bột.
Từ đáy tháp này bột được pha loãng và bơm tới máy rửa vít ép. Bột sau rửa
được chuyển tới hệ thống vít tách nước và chuyển tới vít nạp liệu vào máy nghiền thứ
cấp.
Xơ sợi mới nghiền thường chịu tác động đồng thời của lực xoắ
n và lực duỗi
nên bột sau nghiền thứ cấp được ngâm trong bể Latency nồng độ 3,0 -3,5%, nhiệt độ
khoảng 60

0
C và được khuấy trộn tốc độ cao.
* Sàng chọn và làm sạch
Bột từ bể chứa tiếp tục được pha loãng trước khi được bơm tới sàng áp lực. Các
mảnh nguyên liệu còn sót lại và búi xơ sợi được tách ra, qua hệ thống sàng cong, cô
đặc và được nạp vào máy nghiền bột thải. Bột tốt sau sàng được đưa tới hệ thống lọc
cát nồng độ thấp 2 hoặc 3 cấp nhằm loại b
ỏ cát sạn. Bột sau khi đã được làm sạch
được đưa vào máy cô đặc dạng lưới đôi, bột sau cô đặc được chứa trong các tháp
chứa trước khi chuyển tới hệ thống chuẩn bị bột của máy xeo hoặc tới hệ thống tẩy
trắng bột (đối với bột yêu cầu độ trắng cao sẽ được tẩy trắng 1 – 2 giai đoạn)
* Tẩy trắng bột giấ
y
Tuỳ từng loại nguyên liệu cũng như yêu cầu chất lượng bột cho các mục đích sử
dụng nhất định mà bột APMP, P-RC-APMP sẽ được tẩy trắng thêm với mức dùng
hoá chất nhất định.
Bột từ bể chứa sau thiết bị cô đặc được chuyển tới thiết bị trộn hoá chất và gia
nhiệt tới nhiệt độ nhất định theo yêu cầu kỹ
thuật trước khi chuyển vào tháp tẩy. Tuỳ
công nghệ mà quá trình tẩy có thể được tiến hành tẩy một giai đoạn hoặc 2 giai đoạn
với các loại hoá chất tẩy khác nhau như H
2
O
2
hoặc đithionit. Bột sau tẩy ở giai đoạn
cuối cùng được rửa sạch và trung hoà bằng khí SO
2
hoặc axit sunphuric trước khi tới
12

bể chứa. Giữa hai giai đoạn tẩy bột được rửa bằng máy rủa vít ép. Giai đoạn cuối
cùng bột sau tẩy thường được rửa bằng máy rửa lưới đôi.


Hình 1.1. Sơ đồ thiết bị chính của dây chuyền sản xuất bột
P-RC-APMP của Andritz
* Tồn trữ bột
Đối với các nhà máy sản xuất bột APMP, P-RC-APMP thương phẩm, bột sau rửa
được sàng chọn – làm sạch một lần nữa bằng hệ thống sàng áp lực và lọc cát nồng độ
thấp. Bột được cô đặc, vắt ép tới nồng độ khoảng 30 -35% sẽ được phun vào hệ
thống hầm sấy để sấy khô (nhiệt sấy thường sử dụng khí nóng từ quá trình đốt khí ga
từ hệ thống xử lý nước thải kỵ khí và khí ga bổ sung từ ngoài). Bột khô sẽ được ép,
đóng bành và bao gói. Do bột có hiệu suất rất cao, hàm lượng lignin gần như không
thay đổi nên độ trắng của bột sẽ dần bị thay đổi dưới tác dụng của môi trường nên
thời gian tộn trữ bộ
t thấp hơn nhiều so với bột hoá tẩy trắng.
* Hệ thống thu hồi nhiệt và phân phối hơi sinh ra từ quá trình nghiền
Quá trình nghiền bột cơ học ở nồng độ cao tại các máy nghiền giải phóng ra một
lượng hơi bão hòa khá lớn, phần lớn lượng hơi này sau khi tách khỏi bột được thu
Dịch kiềm – peroxyt Dịch kiềm – peroxyt
Nghiền sơ cấp
Dăm mảnh
Tháp thẩm thấu
Sàng chọn – làm sạch
Nghiền thứ cấp
13

gom và tái sử dụng để gia nhiệt cho dăm mảnh trong các tháp xông hơi, thẩm thấu và
gia nhiệt. Một phần hơi này được sử dụng để sản xuất nước nóng trong hệ thống thu
hồi nhiệt. Hơi sinh ra từ quá trình nghiền bột nồng độ cao được thu gom về các ống

dẫn và được dẫn tới đầu vào phía dưới của tháp lọc khí hoạt động ở áp suất khí
quyển. Nước được phun vào từ đỉnh tháp lọc khí làm ngưng tụ các khí có thể ngưng,
ngưng tụ hơi nước và bột đi kèm. Tất cả các hợp chất này rơi xuống dưới tháp. Nước
ngưng được các bơm tới bể chứa và từ đây chúng được bơm qua các thiết bị trao đổi
nhiệt để làm nóng nước công nghệ. Nước ngưng tụ sau khi giảm nhiệt lại được bơm
trở lại làm nước phun ngưng tụ tại đỉnh tháp lọc khí. Lượng nước này sau một thời
gian sẽ được thay thế bằng nước sạch, chúng được bơm qua hệ thống lọc xơ sợi và
chuyển tới hệ thống xủa lý nước thải. Các khí không ngưng sẽ được thải bỏ ra môi
trường qua thiết bị giảm âm.
1.2. CÁC YẾU TỐ CÔNG NGHỆ ẢNH HƯỞNG TỚI CHẤT LƯỢNG BỘT
PEROXYT – KIỀM
1.2.1. Ảnh hưởng của chất lượng nguyên liệu tới chất lượng bột P-RC-APMP
Nguyên liệu dùng cho sản xuất bột cơ học nói chung và bột peroxyt – kiềm nói
riêng thường có hai loại chính là nguyên liệu gỗ mềm và nguyên liệu gỗ cứng đôi khi
sử dụng cả nguyên liệu là phi gỗ như: đay, bã mía ứng với mỗi loại nguyên liệu sẽ
cho ta một loại bột có chất lượng khác nhau. Ứng với mỗi lo
ại nguyên liệu, mỗi mức
độ chất lượng bột sẽ sử dụng một quy trình công nghệ nhất định.
Như ta đã biết mỗi loại gỗ có một độ sáng nhất định, có loại gỗ rất đen như gỗ
mun có loại gỗ rất sáng như gỗ Dương, gỗ Thông. Ngoài ra màu của gỗ còn phụ
thuộc vào mùa khai thác Tuy nhiên yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đế
n chất lượng bột
đặc biệt là độ trắng là quá trình bảo quản gỗ và mảnh nguyên liệu.
Trong quá trình cất trữ, gỗ luôn có xu hướng chuyển màu. Màu của gỗ thường
chuyển từ vàng đậm sang nâu, nhưng khi cây bị nấm mốc thì gỗ chuyển sàng màu
xanh lục hoặc đỏ. Phương pháp cất trữ gỗ cũng ảnh hưởng đến độ sáng của gỗ cũng
như độ trắng của b
ột. Bột giấy dù được tẩy hay chưa tẩy trắng sản xuất từ gỗ Dương
(cây chưa bóc vỏ) và được cất trữ ngoài trời có độ trắng thấp hơn bột được sản xuất
14

từ gỗ đã bóc vỏ trước khi cất trữ. Cất trữ trong môi trường nước được xem là giải
pháp bảo quản gỗ khá tốt. Đối với bột không tẩy trắng thì đây là phương pháp tối ưu
còn đối với bột tẩy trắng bằng H
2
O
2
thì đây không phải là giải pháp tốt. Để đạt được
hiệu quả của quá tẩy H
2
O
2
thì trước khi cất trữ trong nước, các khúc gỗ cần được bóc
vỏ để tránh hiện tượng các hợp chất trong vỏ cây tạo vết ở những lớp gỗ ngoài vì quá
trình tẩy H
2
O
2
diễn ra trong môi trường kiềm nên các vệt đen sẽ ảnh hưởng lên độ
trắng của bột.
Độ trắng của gỗ thông Loblolly giảm 5 đơn vị sau 9 tháng cất trữ chủ yếu là
do khả năng hấp thụ ánh sáng, tác dụng của các vi sinh vật và phản ứng oxy hoá
trong không khí do vậy khoảng thời gian cất trữ là giới hạn. Thuốc diệt nấm có thể
làm demetylate lignin và hình thành các cấu trúc catechin mà chúng lại có khả năng
oxy hoá các nhóm quinoe làm
đậm màu gỗ. p- Hydroxybenzyl arylethers trong lignin
có thể sắp xếp lại hình thành o-hydroxyphenyl methan. o-Hydroxyphenyl methan bị
các enzym oxy hoá hoặc các tác nhân oxy hoá khử hydro thành các nhóm nhóm o-
quinonemetit bền, mà các nhóm này là nguyên nhân tạo màu ở giấy. Một yếu tố nữa
là hàm lượng các ion kim loại có trong gỗ cũng như bám theo nguyên liệu đặc biệt là

sắt (Fe) có ảnh hưởng rất lớn tới độ trắng của bột sau tẩy [25].
Bên cạnh độ trắng, tính chất cơ lý của bột cũng sẽ bị giảm n
ếu gỗ hoặc mảnh
bị để mục và bị nấm mốc lâu ngày.
Để đảm bảo chất lượng nguyên liệu, đảm bảo về hiệu quả kinh tế, sự ổn định
hoạt động của nhà máy nguyên liệu cho sản xuất thường được tồn trữ và bảo quản
ngoài trời: đối với dăm mảnh thời gian tồn trữ không quá 30 ngày; đối với gỗ khúc
th
ời gian tồn trữ không quá 3 tháng. Nguyên liệu được xếp ở khu vực cao, thoáng
đảm bảo khả năng thoát nước mưa.
Đối với nguyên liệu là đay, bã mía đã khử tủy do thu hoạch theo niên vụ nên
cần được phơi hoặc sấy khô, đóng thành các kiện được ép chặt và được bảo quản
trong các lán có mái che, thoáng gió.

15

1.2.2. Ảnh hưởng của giai đoạn xông hơi tới chất lượng bột peroxyt – kiềm
Các tế bào sống của thực vật gồm vỏ chứa đầy nguyên sinh chất. Nguyên sinh
chất có tính abumin, tuỳ mức độ trưởng thành của tế bào mà khối lượng nguyên sinh
chất trong đó tăng lên chậm dần. Kết quả là trong tế bào xuất hiện những lỗ rỗng
chứa đầy nhựa. Các tế bào đã ch
ết song nó vẫn giữ vai trò dẫn nước và giữ vững cây.
Các mảnh gỗ sau khi chặt, qua thời gian cất trữ trên bãi một lượng nước nhất định
trong mảnh đã bốc hơi dẫn tới các lỗ rỗng trong tế bào, trong mảnh chứa đầy không
khí sẽ hạn chế khả năng thẩm thấu hoá chất tới các thành vách của tế bào. Công đoạn
xông hơi là cần thiết cho quá trình sản xuất bộ
t CTMP, APMP vì dưới tác dụng của
hơi nước ở nhiệt độ cao (đi ngược từ dưới lên) không khí ở trong các khoang của tế
bào sẽ được đẩy dần ra ngoài và nước ngưng tụ sẽ thế chỗ vào đó.
Tế bào gỗ bao gồm: lớp sơ cấp dầy khoảng 0,5µm chứa phần lớn lignin trong

tế bào (30-40% tổng lượng lignin); lớp thứ cấp có 3 lớp (lớp ngoài, lớp giữa, l
ớp
trong) có chiều dầy 1 - 4µm chứa tới 95% (theo trọng lượng) xenluloza. Lượng
lignin còn lại tập chung chủ yếu ở lớp ngoài và lớp giữa.
Dưới tác dụng nhiệt của hơi nước, các phân tử lignin dần bão hoà nước và trở
nên mềm hơn tạo điều kiện cho quá trình nghiền tách xơ sợi sau này. Nhiệt độ lignin
bắt đầu chuyển sang trạng thái mềm khoảng 80 – 90
0
C, tuỳ từng quy trình sản xuất
bột cơ mà người ta có thể tiến hành xông hơi với nhiệt độ hơi từ 100 – 150
0
C. Đối
với các dây chuyền sản xuất bột hóa nhiệt cơ hiện tại, nhiệt độ hơi thường xử dụng từ
120 – 130
0
C và đảm bảo nhiệt độ mảnh được giữ ở ~ 100
0
C vì vượt quá nhiệt độ này
lignin có xu hướng chuyển từ trạng thái mềm sang trạng thái thủy tinh và trở nên
cứng hơn. Lượng nhiệt này sẽ được cấp từ nguồn: hơi thu hồi từ quá trình nghiền
mảnh và hơi mới áp suất thấp từ hệ thống hơi của nhà máy. Thời gian xông hơi đảm
bảo cho lượng không khí thoát hết ra khỏi các mao mạch khoảng 15 –20 phút.
1.2.3. Ảnh hưởng của giai đoạ
n thẩm thấu hóa chất tới chất lượng bột APMP
Điểm khác biệt của công nghệ APMP so với công nghệ BCTMP là hóa chất
thẩm thẩu dăm mảnh chứa đồng thời NaOH, H
2
O
2
và một số phụ gia khác (Na

2
SiO
3
,
16

MgSO
4
, DTPA ) trong khi công nghệ BCTMP chỉ sử dụng Na
2
SO
3
hoặc NaOH,
hoặc dùng cả hai. Giai đoạn thẩm thấu trong công nghệ APMP luôn xẩy ra hai quá
trình song song: phản ứng tẩy trắng dăm mảnh bởi H
2
O
2
trong môi trường kiềm và
phản ứng trích ly các phân tử thấp trong nguyên liệu đồng thời làm trương nở dăm
mảnh, ‘‘mềm hóa ’’ lignin dưới tác dụng của NaOH. Quá trình này sẽ tạo điều kiện
thuận lợi cho quá trình tách sợi, giảm tỷ lệ gẫy vụn, xơ sợi mịn (fine) trong quá trình
nghiền bột giấy. Nhìn chung quá trình thẩm thấu trong công nghệ APMP xẩy ra ôn
hòa, bột có màu sáng và rất dễ tẩy tới độ trắng cao. Tuy nhiên do dị
ch thẩm thấu có
chứa H
2
O
2
nên để giảm sự phá hủy hydro-peroxyt bởi các kim loại đa hóa trị thì cần

thiết phải tách loại, vô hiệu hóa tác dụng của chúng. Quá trình này được thường được
thực hiện bằng giai đoạn ‘‘ chelat hóa’’ với các tác nhân như: DTPA, ETDA
Ưu điểm nổi bật của công nghệ APMP là có thể ứng dụng cho rất nhiều
nguyên liệu như: gỗ mềm, gỗ cứng, phi gỗ (đay, bã mía ) với dịch thẩm th
ấu là kiềm
– peroxyt, trong khi công nghệ BCTMP, hóa chất thẩm thấu thường tùy thuộc vào
chủng loại nguyên liệu: gỗ mềm thường dùng Na
2
SO
3
, gỗ cứng thường dùng NaOH
hoặc NaOH + Na
2
SO
3
và độ trắng của bột chủ yếu đươc tạo thành từ các giai đoạn
tẩy trắng riêng biệt. Nhìn chung chất lượng bột giấy sản xuất theo công nghệ APMP
cho chất lượng tương đương hoặc tốt hơn công nghệ BCTMP với chi phí sản xuất
thấp hơn, đặc biệt đối với các loại nguyên liệu gỗ cứng (bảng 1.4) [50].
Bảng 1.4. Tính chất cơ lý bột gi
ấy từ nguyên liệu gỗ Dương (Aspen) sản xuất theo
công nghệ BCTMP và APMP [50]
Công nghệ BCTMP APMP
1.Tổng mức dùng hóa chất, % so với
NL KTĐ: + Na
2
SO
3
+ NaOH
+ H

2
O
2


1,4
1,8 -4,3
4,0

-
5,8
4,0
2. Độ nghiền CSF, ml 77 77
3. Tỷ trọng, kg/m
3
555 558
4. Chỉ số độ bền kéo, Nm/g 58 60
17

5. Chỉ số bền xé, mNm
2
/g 6,3 6,3
6. Độ trắng, %ISO 82,8 83,5
7. Độ đục, % 80,0 81,8
8. Hệ số tán xạ ánh sáng, m
2
/kg 39 43
Quá trình thẩm thấu trong công nghệ APMP nói chung và P-RC-APMP nói riêng
có thể được tiến hành từ 2, 3 đôi khi là 4 giai đoạn với các điều kiện tiến hành khác
nhau, tùy thuộc vào chủng loại nguyên liệu, chất lượng và độ trắng yêu cầu của sản

phẩm cũng như mục đích sử dụng.
Tính chất cơ lý của bột APMP ngoài quá trình nghiền thì phụ thuộc rất lớn vào
tổng mức dùng NaOH (TA) trong các giai đoạn thẩm thấ
u. Còn độ trắng của bột giấy
thu được lại phụ thuộc vào mức dùng H
2
O
2
trong các giai đoạn thẩm thấu và tẩy
trắng bột giấy.
Theo [50], khi thay đổi mức dùng tổng kiềm TA (NaOH và Na
2
SiO
3
) thì hầu
hết các tính chất cơ lý của bột giấy sản xuất từ gỗ Dương (Aspen) hầu như đều thay
đổi.


Hình 1.2. Ảnh hưởng của mức dùng kiềm (TA) tới tỷ trọng
của bột giấy cơ học [50]
Từ hình 1.2 cho thấy, khi tăng mức dùng TA thì năng lượng nghiền giảm, tỷ
trọng của bột giấy tăng lên. Thật vậy để đạt được cùng một tỷ trọng khoảng 450
kg/m
3
thì bột TMP cần năng lượng nghiền tời 2200kWh/t, bột CTMP 1700kWh/t và
Tỷ trọng, kg/m
3
Năng lượng nghiền, kWh/t
18

bột APMP với mức dùng TA = 3,5 là 1600kWh/t, khi mức dùng TA tăng lên 5% thì
tiêu hao năng lượng chỉ còn 1200kWh/t, còn với mức dùng TA = 8% thì năng lượng
tiêu tốn chỉ cần 650kWh/t. Với cùng một mức tiêu thụ năng lượng 1000kWh/t thì khi
tăng mức dùng TA từ 0% (bột TMP) lên 8% thì tỷ trọng của bột giấy tăng từ
300kg/m
3
lên 690kg/m
3
.
Tuy nhiên, khi tăng mức dùng TA lên cao thì bên cạnh làm tăng các tính chất cơ
lý song lại làm giảm các tính chất về quang học của bột giấy như: độ đục, độ tán xạ
ánh sáng. Từ hình 1.3 cho thấy khi tăng mức dùng TA lên thì độ tán xạ ánh sáng của
bột giảm rất mạnh: với cùng một mức tiêu hao năng lượng 1000kWh/t, độ tán xạ ánh
sáng giảm từ 60m
2
/g xuống còn 38m
2
/g , điều này đồng nghĩa với độ đục của bột
giấy sẽ giảm khá nhiều [50].
Như vậy có thể thấy, mức dùng TA quyết định đến tính chất cơ lý, tính chất
quang học của bột giấy cơ học rất nhiều. Khi nghiên cứu ứng dụng công nghệ P-RC-
APMP cho nguyên liệu Đay (kenaf) của Việt Nam, các các kết quả nghiên cứu của
hãng Andritz cũng đã khẳng đị
nh: chất lượng bột không chỉ quyết định bởi chế độ
nghiền mà còn phụ thuộc khá nhiều vào điều kiện thẩm thấu, đặc biệt là mức dùng
TA [3].
Với cùng một thiết bị nghiền, cùng một chế độ nghiền (nghiền giai đoạn 1 trên
máy nghiền Model 418 Pressurized Duuble Disc Refiner, tốc độ 1200v/phút; máy
nghiền cấp 2: Model 401 Atmospheric Double Disc Refiner) khi thay đổi mức dùng

TA, hầu hết các tính chất cơ lý của bột đề
u thay đổi.