Nghiên cứu xác định tiềm năng và công nghệ chế biến bột giấy chất l ợng cao cho 5 loài cây thông caribê, bạch đàn uro, keo tai t ợng, keo lá tràm và keo lai
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (296.25 KB, 61 trang )
Tổng công ty giấy Việt Nam
Viện Công nghiệp giấy xenluylô
Báo cáo khoa học
tổng kết đề mục
Nghiên cứu xác định tiềm năng và
công nghệ chế biến bột giấy chất lợng cao
cho 5 loài cây: Thông caribê, bạch đàn uro,
keo tai tợng, keo lá tràm và keo lai
(Thuộc đề tài cấp Nhà nớc: Nghiên cứu các giải pháp khoa học công nghệ
để phát triển gỗ nguyên liệu cho xuất khẩu. Mã số: KC.06.05.NN)
TS. Hoàng Quốc Lâm
5837-1
Hà Nội-2005
Tổng công ty giấy Việt Nam
Viện Công nghiệp giấy xenluylô
Báo cáo khoa học
tổng kết đề mục
Nghiên cứu xác định tiềm năng và
công nghệ chế biến bột giấy chất lợng
cao cho 5 loài cây: Thông caribê, bạch đàn
uro, keo tai tợng, keo lá tràm và keo lai
(Thuộc đề tài cấp Nhà nớc: Nghiên cứu các giải pháp khoa học công nghệ
để phát triển gỗ nguyên liệu cho xuất khẩu. Mã số: KC.06.05.NN)
Cơ quan thực hiện:
Chủ trì đề mục:
Viện Công nghiệp giấy Xenluylô
TS. Hoàng Quốc Lâm
Hà Nội-2005
Mục lục
Trang
Phần 1: Báo cáo khoa học tổng kết đề mục:
1
I. Đặt vấn đề:
1
II. Tổng quan về nấu và tẩy trắng bột giấy:
3
2.1. Nấu bột giấy:
3
2.1.1. Nấu bột sunphát:
3
2.1.2. Nấu sunphít:
4
2.1.3. Nấu xút:
4
2.2. Tẩy trắng bột:
5
2.2.1. Tẩy trắng theo quy trình truyền thống:
6
2.2.2. Tẩy trắng không dùng clo nguyên tố (ECF):
7
2.2.3. Tẩy trắng theo quy trình không sử dụng hợp chất của clo (TCF):
9
2.3. Lựa chọn quy trình công nghệ tẩy trắng bột giấy.:
10
III. Nguyên liệu và phơng pháp nghiên cứu:
11
3.1. Nguyên liệu:
11
3.2. Phơng pháp nghiên cứu:
11
3.2.1. Lấy mẫu:
11
3.2.2. Tỷ trọng:
11
3.2.3. Thành phần hóa học và các chỉ tiêu chất lợng của bột giấy:
12
3.2.4. Quá trình nấu và tẩy trắng bột giấy:
12
IV. Kết quả và thảo luận:
13
4.1. Tính chất vật lý và hóa học của gỗ thông caribê:
13
4.1.1. Tỷ trọng:
13
4.1.2. Kích thớc xơ sợi:
14
4.1.3. Thành phần hóa học:
14
4.2. Tính chất vật lý và hóa học của Bạch đàn uro, Keo lai, Keo lá tràm,:
16
4.2.1. Tỷ trọng:
16
4.2.2. Kích thớc xơ sợi:
17
4.2.3. Thành phần hóa học:
18
4.3. Nghiên cứu quy trình nấu bột giấy:
20
4.3.1. Nghiên cứu ảnh hởng của một số yếu tố công nghệ trong qui trình:
20
4.3.2. Nghiên cứu ảnh hởng của một số yếu tố công nghệ trong qui trình:
24
4.4. Nghiên cứu qui trình tẩy trắng bột giấy:
28
4.4.1. Tách loại lignin bằng ôxy trong môi trờng kiềm:
29
4.4.2. Tẩy trắng bột:
33
V. Lựa chọn quy trình sản xuất bột giấy chất lợng cao, đánh giá hiệu quả: 36
5.1. Lựa chọn quy trình nấu bột và tẩy trắng bột:
36
5.1.1. Quy trình nấu bột:
36
5.1.2. Quy trình tách loại lignin bằng ôxy trong môi trờng kiềm:
37
5.1.3. Quy trình tẩy trắng:
38
5.1.4. Lựa chọn cỡ tuổi cây:
38
5.2. đánh giá hiệu quả kinh tế, kỹ thuật và môi trờng:
39
5.2.1. So sánh chỉ tiêu chất lợng của bột giấy tẩy trắng theo quy trình:
39
5.2.2. Đánh giá hiệu quả kinh tế:
40
5.2.3. Đánh giá khả năng áp dụng về mặt kỹ thuật:
43
5.2.4. Đánh giá tác động môi trờng:
43
VI. Kết luận và kiến nghị:
44
6.1. Kết luận:
44
6.2. Kiến nghị:
46
VII. Tài liệu tham khảo:
47
Phần 2: Quy trình công nghệ chế biến bột giấy:
49
1. Quy trình công nghệ chế biến bột giấy từ gỗ thông Caribê:
49
2. Quy trình công nghệ chế biến bột giấy từ gỗ Bạch đàn uro:
50
3. Quy trình công nghệ chế biến bột giấy từ gỗ Keo tai tợng:
52
4. Quy trình công nghệ chế biến bột giấy từ gỗ Keo lá tràm:
54
5. Quy trình công nghệ chế biến bột giấy từ gỗ Keo lai:
56
Phần 1
Báo cáo khoa học tổng kết đề mục
Tên đề mục: Nghiên cứu xác định tiềm năng và công nghệ chế biến bột giấy chất
lợng cao cho 5 loài cây: Thông caribê, Bạch đàn urophylla, Keo tai tợng, Keo lá
tràm và Keo lai ở 4 vùng sinh thái chính.
I. Đặt vấn đề
Quy hoạch và phát triển các vùng trồng cây gỗ nguyên liệu, áp dụng thành tựu
của công nghệ sinh học và kỹ thuật thâm canh nhằm nâng cao năng suất cây trồng bảo
đảm đáp ứng đầy đủ nhu cầu nguyên liệu với giá cả cạnh tranh là một trong những yếu
tố quan trọng quyết định sự thành công của các dự án đầu t thuộc các ngành chế biến
gỗ nói riêng và chế biến các sản phẩm nông, lâm nghiệp nói chung. Theo tinh thần
Nghị quyết Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ IX và thực hiện chỉ đạo của Chính phủ về
việc xây dựng các vùng nguyên liệu tập trung gắn với các nhà máy sản xuất bột giấy
và giấy, Ngành công nghiệp giấy đang phấn đấu đa diện tích đất trồng rừng nguyên
liệu lên 1.096.000 ha vào năm 2010, trong đó:
* Các cây gỗ nguyên liệu xơ sợi dài nh thông các loại
:
180.000 ha
* Các cây gỗ nguyên liệu xơ sợi ngắn nh keo, bạch đàn...:
786.000 ha
* Các loài tre, nứa, luồng...
110.000 ha
* Các loài cây thân thảo và cây 1 năm nh cỏ bàng, đay... :
20.000 ha
Thông Caribê (Pinus Caribaea Morelet) là loài cây mới đợc nhập vào gây trồng
ở nớc ta cha lâu, diện tích gây trồng cha nhiều. Song, so với các loài cây thông bản
địa nh: thông ba lá, thông mã vĩ và thông nhựa, thông Caribê là loài cây sinh trởng
nhanh hơn cả về đờng kính và chiều cao, thân hình thẳng và đẹp, cành nhánh nhỏ,
mấu mắt ít. Mặt khác, biên độ sinh thái rộng, thích ứng với nhiều vùng sinh thái của
nớc ta (Phí Quang Điện và cộng sự, 2001) nên diện tích trồng thông Caribê ở nớc ta
ngày càng đợc phát triển mở rộng.
1
Cây bạch đàn (Eucalypts), cây keo (Acacia) đợc du nhập vào Việt Nam từ
những năm 60 với nhiều dòng khác nhau. Theo các kết quả nghiên cứu thực nghiệm
nhiều năm của Trung tâm nghiên cứu giống cây rừng thuộc Viện Khoa học Lâm
nghiệp Việt Nam thì các loài cây này thích nghi với khí hậu nhiệt đới nóng ẩm ma
nhiều và có mức độ sinh trởng khá cao. Trong quá trình gây trồng và phát triển sự lai
tạo tự nhiên giữa keo tai tợng và keo lá tràm ở một số vùng Đông Nam Bộ và tại Ba
vì (Hà Tây) đã hình thành nên cây keo lai có mức độ sinh trởng lớn hơn rõ rệt so với
các loài keo bố mẹ (Lê Đình Khả và các cộng sự, 1997). Bạch đàn và keo hiện đang là
các loại nguyên liệu đợc trồng nhiều nhất ở nớc ta.
Do có nhiều u điểm sử dụng so với tre, nứa và các loài thân thảo, gỗ lá kim
(thông các loại) và gỗ lá rộng (bạch đàn và keo) đợc Ngành công nghiệp giấy xác
định là nguồn nguyên liệu chủ lực trong các dự án đầu t phát triển sản xuất của
ngành từ nay đến năm 2010. Việc nghiên cứu ảnh hởng của điều kiện gây trồng (khí
hậu, thổ nhỡng), giống, kỹ thuật chăm sóc, độ tuổi thành thục công nghệ của cây
nguyên liệu lên năng suất và chất lợng gỗ có ý nghĩa quan trọng trong việc chọn lọc
các giống cây và vùng sinh thái phù hợp cho đầu t phát triển vùng nguyên liệu.
Báo cáo đề mục: Nghiên cứu xác định tiềm năng và công nghệ chế biến bột
giấy chất lợng cao của 5 loài cây: Thông Caribê, Bạch đàn Urophyla, Keo tai tợng,
Keo lá tràm, Keo lai gây trồng trên một số vùng sinh thái khác nhau ở Việt Nam.
Báo cáo gồm 2 phần chính: phần 1 là báo cáo khoa học, phần 2 là các quy trình
công nghệ dự thảo đợc rút ra từ các kết quả nghiên cứu.
2
II. Tổng quan về nấu và Tẩy trắng bột giấy
2.1 Nấu bột giấy
Quá trình nấu bột giấy hoá học dựa trên nguyên tắc phân huỷ, hoà tan tối đa có
thể lignin và một số tạp chất khác để xơ sợi xenluylô trong mảnh nguyên liệu có thể
tách rời nhau mà không làm ảnh hởng nhiều tới độ bền vật lý của chúng. Có hai giai
đoạn chính xảy ra trong quá trình nấu bột hoá học:
- Giai đoạn thẩm thấu hoá chất: Trong giai đoạn này mảnh nguyên liệu (gỗ, tre,
nứa v.v) hấp thụ dịch nấu chứa hóa chất trớc khi phản ứng tách loại lignin bắt đầu.
Giai đoạn thấm thấu có ý nghĩa rất quan trọng trong quá trình nấu bột: mảnh nguyên
liệu thẩm thấu càng triệt để thì bột sau khi nấu sẽ chín đều hơn, hiệu suất và chất
lợng bột cao hơn.
- Giai đoạn nấu bột: Là giai đoạn diễn ra các phản ứng hoá học phân huỷ, hoà
tan lignin và một số hợp chất hữu cơ khác. Giai đoạn này thông thờng đợc thực hiện
ở nhiệt độ tơng đối cao (150 oC đến 180 oC).
Các phơng pháp nấu bột giấy thông dụng nhất hiện nay là nấu sunphát (nấu
bột kraft), nấu sunphít và nấu xút.
2.1.1 Nấu bột sunphát:
Hoá chất chủ yếu sử dụng trong phơng pháp nấu sunphát (kraft) là xút
(NaOH) và sunphua natri (Na2S).
Ưu điểm của phơng pháp nấu bột sunphát là:
- Có thể áp dụng để nấu bột cho tất cả các loại nguyên liệu;
- Tính chọn lọc của quá trình loại lignin cao;
- Thời gian nấu bột nhanh;
- Tính chất bột sau nấu tốt;
- Hiệu suất bột gỗ cứng cao;
- Hàm lợng chất trích ly trong bột thấp;
3
- Hiệu suất thu hồi hoá chất nấu cao và tiết kiệm năng lợng.
Nhợc điểm:
- Bột sau nấu có màu nâu đậm
- Có mùi khó chịu do hàm lợng các chất khí chứa lu huỳnh thải ra trong quá
trình nấu bột.
2.1.2 Nấu sunphít
Hoá chất nấu thông thờng là hỗn hợp NaHSO3, SO2, H2SO3, Na2SO3.
Ưu điểm:
- Hiệu suất bột gỗ mềm cao;
- Khả năng tẩy trắng tốt, bột có màu sáng;
- Có thể sử dụng các chất hyđrat các bon hoà tan nh là các sản phẩm phụ.
Nhợc điểm:
- Có yêu cầu tơng đối khắt khe về nguyên liệu đầu vào (không nấu đợc
nguyên liệu nhiều nhựa);
- Yêu cầu cao đối với chất lợng mảnh nguyên liệu vào nấu đặc biệt rất nhạy
cảm đối với vỏ cây;
- Độ bền của bột tơng đối thấp;
- Ô nhiễm không khí bởi sự phát thải khí SO2.
2.1.3 Nấu xút:
Tác nhân nấu phổ biến là NaOH
Đợc dùng chủ yếu để nấu các loại cây nguyên liệu hàng năm nh rơm rạ, bã
mía. Ưu điểm là hoá chất nấu đơn giản, dễ vận hành. Nhợc điểm là tính lựa chọn của
quá trình nấu không cao, bột thu nhận đợc có hiệu suất, độ nhớt và độ bền cơ lý
tơng đối thấp.
4
Ngày nay, trên thế giới bột chủ yếu đợc sản xuất theo công nghệ sunphát
(chiếm tới 80% tổng sản lợng bột giấy trên thế giới). Chỉ có khoảng 10% tổng sản
lợng bột giấy đợc sản xuất theo công nghệ nấu sunphít, 5% đợc sản xuất theo công
nghệ nấu xút. Lợng sản phẩm còn lại đợc sản xuất theo các công nghệ nấu bột khác
(Johan Gullichsen, 2000).
ở Việt Nam, công nghệ sunphát, hiện đang đợc áp dụng tại Công ty giấy Bãi
Bằng, đợc xem là công nghệ phù hợp cho quá trình sản xuất bột, đặc biệt trong điều
kiện nguồn nguyên liệu không đồng nhất. Từ kết quả tham khảo tài liệu thế giới và
thực tế sản xuất tại Việt Nam, công nghệ nấu bột sunphát đã đợc lựa chọn để tiến
hành nghiên cứu tiềm năng bột giấy của một số loại nguyên liệu là thông Caribê, bạch
đàn Urophyla, keo tai tợng, keo lá chàm, keo lai.
2.2 Tẩy trắng bột
Quá trình nấu bột không thể tách loại hoàn toàn lợng lignin trong gỗ do
xenluylô sẽ bị phân huỷ nếu tiếp tục kéo dài thời gian nấu. Sự phân huỷ này làm giảm
hiệu suất nấu bột giấy và giảm độ bền vật lý của bột. Vì vậy quá trình nấu thờng kết
thúc khi lợng lignin còn lại trong bột đạt mức từ 2% đến 3%. Lợng lignin d này
tiếp tục đợc tách loại bằng các hoá chất phân huỷ lignin có tính chọn lọc cao trong
quá trình tẩy trắng.
Tẩy trắng là giai đoạn xử lý hoá học tiếp theo quá trình nấu để làm tăng độ
trắng của bột. Tẩy trắng bột giấy thờng đợc tiến hành theo nhiều giai đoạn, giai
đoạn đầu là giai đoạn cho phép tách loại lợng lignin còn lại trong bột nhiều nhất có
thể (giai đoạn tiền tẩy trắng). Các giai đoạn sau là tẩy trắng bột. Tuỳ thuộc vào loại
nguyên liệu, phơng pháp nấu bột, yêu cầu độ bền, độ trắng của bột sau tẩy để đa ra
quy trình tẩy trắng thích hợp. Bột giấy có thể đợc tẩy trắng theo phơng pháp tẩy
truyền thống, tẩy không clo nguyên tố (ECF) và tẩy không sử dụng hợp chất clo
(TCF).
5
2.2.1 Tẩy trắng theo quy trình truyền thống
Trong quá trình tẩy trắng truyền thống, hoá chất tẩy phổ biến là clo, hypoclorit
và kiềm.
Giai đoạn clo hoá:
Clo hóa là giai đoạn đầu tiên trong quá trình tẩy truyền thống. Clo đã từng là
hoá chất loại lignin thông dụng nhất và bắt đầu đợc sử dụng vào năm 1900. Clo là
hoá chất thích hợp cho quá trình tẩy trắng do giá thành thấp và hiệu quả phân huỷ
lignin cao. Giai đoạn clo hóa phân huỷ lignin và làm cho chúng dễ dàng hoà tan trong
kiềm, ở giai đoạn này có thể loại đợc 75 đến 90% lợng lignin còn lại trong bột sau
nấu. Clo không chỉ phản ứng với lignin mà còn phân huỷ mạnh hyđrat cacbon. Chính
vì vậy mà độ nhớt của bột sau tẩy theo phơng pháp truyền thống thấp hơn rất nhiều
so với tẩy theo phơng pháp ECF và TCF.
Cho đến nay, Clo vẫn là hoá chất loại lignin rẻ tiền và có hiệu quả cao nhất quá
trình tẩy trắng bột hoá học. Tuy nhiên, hiện nay nhiều nớc trên thế giới đã ban hành
các đạo luật cấm việc sử dụng Clo do sự tạo thành các hợp chất hữu cơ bị clo hoá
trong quá trình tẩy trắng bột giấy. Nớc thải từ các giai đoạn tẩy trắng chứa hợp chất
hữu cơ bị clo hóa không thể xử lý cùng với dịch thải của quá trình nấu. Lợng nớc
này nếu không qua quá trình xử lý sinh học sẽ gây ô nhiễm nặng nguồn nớc tiếp
nhận bởi độc tính của nó. Trong nớc thải từ giai đoạn tẩy trắng bột bằng clo đã tìm
thấy các độc tố nh dibenzo furan, diôxin, và thậm chí chất cực độc là 3,4,7,8
tetraclorodibenzo-p-dioxin.
Tẩy trắng bằng hypoclorit:
Sau các giai đoạn clo hoá và trích ly kiềm, quá trình tách loại lignin gần nh đã
hoàn thành, lợng lignin còn lại trong bột vào khoảng 0,5 0,8%. Hypoclorit (natri
hoặc canxi) là tác nhân hoá học thờng đợc sử dụng trong giai đoạn tẩy trắng tiếp
theo trong quy trình tẩy truyền thống. Tuy nhiên, hypoclorit là tác nhân oxihoá có tính
chọn lọc không cao, tác nhân này phản ứng đồng thời với các chất mang màu và với
6
hyđrat cacbon, ảnh hởng xấu đến tính chất vật lý của bột giấy. Ngoài ra hypoclorit
cũng là tác nhân sản sinh ra nhiều hợp chất hữu cơ có clo có độc tính cao.
Trong quá trình tẩy trắng bột sunphát với quy trình tẩy truyền thống, độ trắng
của bột thờng không cao (<85% ISO) và độ bền cơ lý của bột tơng đối thấp.
Do hạn chế về chất lợng của bột giấy sau tẩy và do áp lực ngày càng mạnh của
môi trờng nên công nghệ tẩy truyền thống đã dần dần đợc thay thế bởi các công
nghệ tẩy sạch hơn.
ở Việt Nam cho tới này phần lớn các nhà máy sản xuất bột giấy tẩy trắng đều
sử dụng Clo nguyên tố. Do chất lợng bột đầu vào không cao (hàm lợng lignin d
cao, bột chín không đồng đều) nên khối lợng Clo nguyên tố sử dụng trong quá trình
tẩy trắng rất lớn dẫn tới gây ô nhiễm nặng nề nguồn nớc tiếp nhận. Trớc các yêu cầu
ngày càng nghiêm ngặt hơn về bảo vệ môi trờng sinh thái, Công ty giấy Bãi Bằng
trong thời gian gần đây đã đầu t và đa vào sản xuất thành công giai đoạn tách loại
lignin bằng ôxy nhằm thay thế một phần Clo nguyên tố trong quá trình tẩy trắng. Kết
quả sản xuất cho thấy, quá trình đầu t giai đoạn tách loại lignin bằng ôxy cho phép
giảm tới hơn 50% lợng Clo nguyên tố sử dụng trong quá trình tẩy trắng, hiệu suất và
chất lợng bột đều cao hơn so với trớc đây.
2.2.2 Tẩy trắng không dùng clo nguyên tố (ECF)
Do sử dụng clo nguyên tố trong quá trình tẩy trắng truyền thống gây ô nhiễm
môi trờng nên các hoá chất ít độc hại hơn nh điôxit clo, ôxy, perôxit hyđrô đợc sử
dụng để thay thế tác nhân này.
Tẩy trắng bằng điôxit clo:
Điôxít clo một tác nhân tẩy trắng rất hiệu quả và có tính chọn lọc cao. Điôxit
clo đáp ứng đợc yêu cầu hiện nay đối với môi trờng, là một tác nhân ít gây độc hại,
lợng dùng thờng ở mức thấp. Sử dụng điôxit clo trong quá trình tẩy trắng bột làm
7
giảm lợng đáng kể các hợp chất hữu cơ clo hoá. Một số thuận lợi khi thay thế clo
bằng điôxit clo:
1. Quá trình tẩy trắng điôxit clo ở nhiệt độ cao hơn (60 - 700C) và nồng độ
trung bình (10%), tơng ứng với điều kiện công nghệ đợc sử dụng trong các giai
đoạn tẩy trắng tiếp sau, do đó cho phép giảm năng lợng và mức dùng nớc.
2. Điôxit clo phản ứng với lignin theo phản ứng ôxy hoá tạo ra sản phẩm hoà
tan đợc trong nớc nên giảm đợc lợng kiềm sử dụng trong giai đoạn trích ly kiềm
tiếp theo.
3. Nớc thải của quá trình tẩy trắng bằng điôxit clo chứa ít hợp chất hữu cơ clo
hoá, màu nhạt, và hàm lợng các chất thải có độc tính thấp hơn nhiều so với tẩy trắng
bằng clo nguyên tố.
4. Tẩy trắng bằng điôxit clo cho chất lợng bột giấy tốt hơn (độ trắng cao hơn,
độ nhớt cao hơn, mức độ ổn định độ trắng cao hơn, hàm lợng chất trích ly thấp hơn),
tính chất bột giấy đợc cải thiện, hiệu suất bột tẩy trắng cũng cao hơn.
Tách loại lignin bằng ôxy trong môi trờng kiềm:
Quá trình tách loại lignin bằng ôxy trong môi trờng kiềm là một giải pháp để
thay thế clo trong quá trình tiền tẩy trắng. Kiềm sử dụng thờng là natri hyđrôxit. Tác
nhân tẩy trắng là khí ôxy là một hoá chất thông dụng và rất rẻ. Tuy nhiên, ôxy hoà tan
rất ít trong nớc, đặc biệt là ở nhiệt độ từ 90 oC đến 110 oC đợc sử dụng trong giai
đoạn tách loại lignin bằng oxy trong môi trờng kiềm, do đó để nâng cao hàm lợng
ôxy hoà tan quá trình tẩy trắng cần đợc tiến hành dới áp lực.
ôxy không chỉ phản ứng với lignin mà còn phản ứng với hyđrat cácbon. Để
giảm sự phân huỷ này mức độ tách loại lignin trong thờng đợc giới hạn ở mức 50%
so với lợng lignin d có trong bột sau nấu, ngoài ra để chất hạn chế sự phân huỷ
hyđrat cácbon, một số chất bảo vệ nh magiê hyđrôxit cũng thờng đợc sử dụng.
8
Tẩy trắng bằng perôxít:
Perôxit hyđrô trong điều kiện kiềm tính là tác nhân hiệu quả để tẩy trắng các
loại bột hóa học và cơ học. Perôxit thờng đợc sử dụng ở giai đoạn cuối cùng của
quy trình tẩy trắng do giai đoạn này cho phép tạo ra bột giấy có tính ổn định độ trắng
cao.
Các gia đoạn tẩy trắng trong quy trình không dùng clo nguyên tố (ECF) thờng
đợc tiến hành sau giai đoạn tách loại lignin bằng ôxy trong môi trờng kiềm. Các qui
trình tẩy trắng ECF đợc sử dụng trong công nghiệp hiện nay là (Olavi Pikka và các
cộng sự, 2000): O-D0-E1-D1-E-D2, O-D0-E-D1-D2, O-D0-E-D1-P, trong đó:
O: giai đoạn tách loại lignin bằng ôxy
D0, D1, D2: các giai đoạn tẩy trắng bằng điôxit clo
P: tẩy trắng bằng peroxit hyđrô
E1, E2: các giai đoạn trích ly kiềm
Độ trắng của bột sau tẩy theo qui trình ECF có thể lên tới 90%ISO.
2.2.3 Tẩy trắng bột theo quy trình không sử dụng hợp chất của clo (TCF).
TCF là quy trình tẩy trắng hoàn toàn không sử dụng các hợp chất của clo. Để
tăng khả năng ôxy hoá nhằm phân huỷ lignin, ôzon là tác nhân đợc quan tâm lựa
chọn. ôzon là hợp chất hoá học đợc hình thành từ ôxy do quá trình phóng điện, đây
là tác nhân hoà ít hoà tan trong nớc và có tính ổn định thấp.
ôzon là hợp chất hoá học có khả năng ôxy hoá rất mạnh nên khử lignin rất hiệu
quả. Tuy nhiên, tiền xử lý bột nhằm tạo môi trờng thuận lợi (pH từ 2 đến 3) là điều
kiện thiết yếu trong quá trình xử lý bột giấy bằng ôzon.
Trong quá trình tẩy trắng không dùng các hợp chất của clo (TCF), qui trình tẩy
trắng gồm 4 giai đoạn OZEP đợc xem là thích hợp nhất (O: tách loại lignin bằng ôxy
trong môi trờng kiềm, Z: ôzon hoá, E: trích ly kiềm, P: Tẩy trắng bằng perôxit
hyđrô). Sau giai đoạn tách loại lignin bằng ôxy, trị số kappa của bột đạt giá trị khoảng
9
10. Trị số kappa giảm xuống còn khoảng là 3 khi sử dụng 0,8% ôzone. Loại bột tẩy
trắng theo qui trình TCF có thể đạt đến độ trắng 88%ISO.
So sánh với quá trình tẩy truyền thống, thì tẩy trắng theo qui trình ECF và TCF
cho chất lợng bột tốt hơn trong khi vẫn đảm bảo yêu cầu về bảo vệ môi trờng. Bột
tẩy trắng theo qui trình ECF có chi phí vận hành thấp hơn, bột chất lợng cao hơn
trong khi hàm lợng các chất thải ô nhiễm môi trờng tơng đối thấp và tơng đơng
so với bột tẩy theo qui trình TCF. Hiện nay, trên thế giới qui trình tẩy trắng ECF đợc
sử dụng phổ biến trong công nghiệp sản xuất bột giấy.
2.3 Lựa chọn quy trình công nghệ nấu và tẩy trắng bột giấy với nguyên
liệu là Thông Caribê, Bạch đàn urophyla, Keo lá tràm, Keo lai.
Với các lý do đã đợc phân tích các phần 2.1 và 2.2, công nghệ nấu bột theo
phơng pháp sunphát và tẩy trắng bột ECF đợc sử dụng trong quá trình nghiên cứu
đánh giá tiềm năng và tính chất bột giấy cho các loại nguyên liệu là Thông Caribê,
Bạch đàn urophyla, Keo tai tợng, Keo lá tràm, Keo lai.
Mặt khác, trong báo cáo nghiên cứu khả thi về đầu t xây dựng nhà máy sản
xuất bột giấy công suất 250.000 tấn/năm từ gỗ bạch đàn và keo tại Công ty giấy Bãi
bằng, hiện đang đợc Chính phủ thành lập hội đồng thẩm định cấp nhà nớc xem xét
và phê duyệt, công nghệ nấu sunphát và tẩy trắng ECF đã đợc Viện công nghiệp giấy
và xenluylô phối hợp với Công ty t vấn hàng đầu quốc tế Jakko Poyrry nghiên cứu đề
xuất. Nh vậy, việc lựa chọn công nghệ nấu sunphát và quy trình tẩy ECF là phù hợp
với xu thế của thế giới và thực tế sản xuất trong những năm tới đây tại Việt Nam.
10
III. Nguyên liệu và phơng pháp nghiên cứu.
3.1 Nguyên liệu.
Mẫu gỗ Thông Caribê đợc lấy từ rừng trồng 8; 11 và 15 tuổi ở Đại Lải (Vĩnh
Phúc); rừng trồng 12 tuổi ở Lang Hanh (Lâm Đồng) và rừng trồng 18 tuổi ở Đông Hà
(Quảng Trị).
Các mẫu gỗ Keo lai, Keo tai tợng, Keo lá tràm, bạch đàn urophylla đợc lấy từ
rừng trồng 3, 5 và 7 tuổi ở Đồng Nai, Kontum; Quảng Trị và Vĩnh Phúc.
3.2 Phơng pháp nghiên cứu.
3.2.1 Lấy mẫu
Mẫu gỗ đợc lấy theo phơng pháp cây tiêu chuẩn. Mỗi cỡ tuổi ở một địa điểm
lấy 3 cây, mỗi cây lấy 3 mẫu ở 3 vị trí khác nhau: Gốc, giữa và ngọn cây (đầu ngọn
lấy đến 5 cm), mỗi mẫu dài 1,3 m.
3.2.2 Tỷ trọng
Khối lợng thể tích của gỗ nguyên liệu (hay còn gọi là tỷ trọng) đợc xác định
theo tiêu chuẩn TAPPI T258 os 76. Thể tích mỗi mẫu đợc xác định bằng thể tích
nớc bị chiếm chỗ khi nhấn chìm mẫu trong nớc, trọng lợng khô kiệt của mẫu sấy ở
1050C đợc cân chính xác đến mg. Khối lợng trên 1 đơn vị thể tích của mỗi mẫu
đợc tính toán theo công thức (1), khối lợng trung bình của các mẫu trên một đơn vị
thể tích đợc tính toán theo công thức (2):
m (kg/m3) = Pk / Vm
(1)
(kg/m3) = m/n
(2)
Trong đó:
* m là khối lợng thể tích của mẫu (tỷ trọng mẫu)
* là khối lợng thể tích trung bình của các mẫu (tỷ trọng trung bình)
* Pk là trọng lợng khô kiệt của mẫu (sấy ở 1050C).
11
* Vm là thể tích mẫu
* n là số lợng mẫu
3.2.3 Thành phần hoá học và và các chỉ tiêu chất lợng của bột giấy:
Đợc xác định theo các tiêu chuẩn sau:
- Độ khô dăm mảnh: SCAN-CM 39:94
- Trị số kappa: : TAPPI-236 os-76
- Độ khô của bột giấy: TCVN 4407-2001
- Độ nhớt của bột: TCVN 7072-2002
- Tàn kiềm: SCAN N 33: 94
- Độ trắng: : TCVN 2856-2000
3.2.4 Quá trình nấu, tẩy trắng bột giấy
Quá trình nấu bột giấy:
Các mẻ nấu đợc thực hiện trong nồi nấu đứng dung tích 4,5 l, gia nhiệt bằng
điện. Mỗi mẻ nấu sử dụng 800g dăm mảnh khô tuyệt đối. Mỗi loại nguyên liệu đợc
tiến hành nấu 02 lần, kết quả lấy giá trị trung bình.
Quá trình tẩy oxy kiềm:
Mẫu oxy kiềm đợc thực hiện trong thiết bị tẩy dung tích 5 l, gia nhiệt bằng
điện, có hệ thống khuấy trộn và điều chỉnh nhiệt độ. Mỗi loại bột tiến hành xử lý oxykiềm 02 lần, kết quả lấy giá trị trung bình.
Quá trình tẩy trắng bột:
Mẫu tẩy trắng đợc tiến hành trong các túi nilon và đợc đặt trong bể ổn định
nhiệt có hệ thống điều chỉnh nhiệt độ. Mỗi mẫu thí nghiệm đợc thực hiện 02 lần và
kết quả lấy giá trị trung bình.
12
IV. Kết quả và thảo luận.
4.1 Tính chất vật lý và hoá học của gỗ thông caribê.
4.1.1 Tỷ trọng gỗ
Kết quả điều tra thu thập và xác định khối lợng thể tích các mẫu gỗ thông
Caribê ở một số cỡ tuổi trên một số vùng sinh thái khác nhau cùng với một vài dẫn
liệu khác đợc dẫn ra ở bảng 1.
Kết quả bảng 1 cho thấy khả năng sinh trởng của Thông Caribê trồng ở Lâm
Đồng cao hơn nhng tỷ trọng gỗ (kg/m3) lại thấp hơn so với ở Vĩnh Phúc. Khả năng
sinh trởng của Caribê trồng ở Quảng Trị thấp nhất và tỷ trọng gỗ đạt cao nhất. Điều
đó rất phù hợp với quy luật tự nhiên là cây sinh trởng càng nhanh thì tỷ trọng gỗ càng
thấp. Mặt khác, số liệu ở Vĩnh Phúc còn cho thấy tỷ trọng gỗ phụ thuộc vào tuổi cây,
trong cùng một vùng sinh thái tuổi cây càng cao thì tỷ trọng gỗ càng lớn. Tỷ trọng
thông Caribê vùng Quảng Trị cao (532 kg/m3) có thể sẽ gây một số khó khăn cho quá
trình nấu do cấu trúc đặc của gỗ ngăn cản khả năng thẩm thấu hoá chất.
So sánh giữa thông Caribê với thông 2 lá và thông 3 lá trồng ở Lâm Đồng thì
thấy thông Caribê tuổi từ 8 đến 18 đều có tỷ trọng cao hơn hẳn so với thông 2 lá và
thông 3 lá.
Bảng 1. Tỷ trọng gỗ
Loài cây - Địa điểm
Thông Caribê - Lâm Đồng (LĐ)
Thông Caribê - Vĩnh Phúc (VP)
Thông Caribê - Vĩnh Phúc (VP)
Thông Caribê - Vĩnh Phúc (VP)
Thông Caribê - Quảng Trị (QT)
Thông 2 lá - Lâm Đồng (LĐ) *
Thông 3 lá - Lâm Đồng (LĐ) *
Pinus Silvestris
* (Đoàn Thị Lý, 2002)
Tuổi
12
8
11
15
18
23
13
20
13
D1,3,
(cm)
22,2
13,3
14,0
19,0
22,0
-
Hvn,
(m)
13,0
5,3
6,4
12,0
13,0
-
V,
(m3)
0,250
0,037
0,049
0,170
0,214
-
m (kg/m3)
436
460
472
474
532
412
403
470 480
4.1.2 Kích thớc xơ sợi
Số liệu phân tích kích thớc xơ sợi Thông Caribê trồng ở Vĩnh phúc (bảng 2)
cho thấy chiều dài tăng nhng chiều rộng lại giảm theo tuổi cây. Điều này chứng tỏ
tuổi cây càng lớn (trong phạm vi nghiên cứu) thì chiều dài sợi càng cao, sợi càng mịn
và chất lợng bột càng tốt.
Bảng 2. Kích thớc xơ sợi
Loài cây và địa điểm
Thông Caribê - Lâm Đồng (LĐ)
Thông Caribê - Vĩnh Phúc (VP)
Thông Caribê - Vĩnh Phúc (VP)
Thông Caribê - Vĩnh Phúc (VP)
Thông Caribê - Quảng Trị (QT)
Thông 2 lá - Lâm Đồng (LĐ)
Thông 3 lá - Lâm Đồng (LĐ)
Pinus Silvestris
Kích thớc xơ sợi trung bình
Tuổi
Dài (mm) Rộng (àm) Tỷ lệ (L/R)
(năm)
12
4,99
49,4
101
8
3,40
43,1
79
11
3,87
40,4
96
15
3,88
38,9
100
18
4,54
47,6
95
23
4,41
46,0
96
13
4,20
42,7
98
3,4
35
97
So sánh giữa các vùng sinh thái: Lâm Đồng, Vĩnh Phúc và Quảng Trị thì thấy tỷ
lệ giữa chiều dài và chiều rộng xơ sợi (L/R) của thông 12 tuổi ở Lâm Đồng cao hơn
thông 15 tuổi ở Vĩnh Phúc và thông 18 tuổi ở Quảng Trị. So với thông 2 lá và thông 3
lá, xơ sợi từ thông Caribê trồng trên cùng một vùng sinh thái có tỷ lệ chiều dài/chiều
rộng lớn hơn. Theo kinh nghiệm sản xuất bột giấy, xơ sợi có tỷ lệ chiều dài/chiều rộng
càng lớn thì chất lợng giấy tạo thành càng tốt.
4.1.3 Thành phần hoá học
Hiệu suất bột giấy phụ thuộc vào thành phần hoá học của gỗ, nhìn chung hàm
lợng xenluylô càng cao và hàm lợng lignin, các chất tan trong xút loãng, trong cồn
benzen, trong nớc nóng, nớc lạnh càng thấp càng tốt. Kết quả phân tích mẫu
(bảng 3) cho thấy thông Caribê trồng ở Lâm Đồng có hàm lợng xenluylô khá cao
(50,7%) cao hơn thông 2 lá 23 tuổi, tơng đơng thông 3 lá 13 tuổi. Thông Caribê
14
trồng ở Vĩnh phúc từ 8 15 tuổi cũng có hàm lợng xenluylô đạt vào loại khá cao (45
47%), thông Caribê trồng ở Quảng Trị có hàm lợng xenluylô thấp nhất (44,1%).
Bảng 3. Thành phần hoá học của gỗ thông Caribê
Loài cây
Địa điểm
Tuổi
Thông Caribê - LĐ - 12
Thông Caribê - VP 8
Thông Caribê - VP 11
Thông Caribê - VP 15
Thông Caribê - QT 18
Thông 2 lá - LĐ - 23
Thông 3 lá - LĐ - 13
Thành phần hoá học, (%)
Xenluylô
Lig
nin
Pentozan
Tro
Nớc
nóng
50,7
44,8
46,1
46,8
44,1
48,0
50,6
25,7
26,9
27,3
27,7
33,5
28,4
29,3
15,4
14,0
13,5
13,1
14,6
15,7
13,5
0,19
0,14
0,19
0,21
0,15
0,22
0.22
2,9
3,3
2,8
2,7
3,1
2,8
3,0
Các chất tan trong:
Nớc
Cồn lạnh
Benzen
1,7
1,9
1,9
1,7
1,8
1,7
1,5
2,8
3,1
2,9
2,3
3,8
1,5
2,1
Xút
1%
12,5
12,4
12,2
11,6
11,8
11,7
11,3
Các thành phần hoá học khác, đặc biệt là lignin có ý nghĩa rất quan trọng trong
quá trình chế biến bột giấy, nhìn chung nếu hàm lợng lignin trong nguyên liệu càng
thấp thì điều kiện công nghệ chế biến sẽ ít khắc nghiệt hơn và hiệu quả sử dụng hoá
chất sẽ cao hơn. Bảng 3 cho thấy hàm lợng lignin và các chất chiết ly (ta nanh, nhựa,
chất béo ...) của thông Caribê trồng ở Lâm Đồng 12 tuổi thấp hơn thông Caribê trồng
ở Vĩnh phúc và cao nhất là của thông Caribê trồng ở Quảng Trị. Hàm lợng lignin của
thông Caribê vùng Quảng Trị cao (33,5%) sẽ gây khó khăn cho quá trình nấu bột giấy.
Xét trong cùng một vùng sinh thái ở Vĩnh Phúc thì thấy hàm lợng lignin tăng dần
theo độ tuổi.
Nhìn chung, các kết quả đã đợc phân tích trên đây cho thấy thông Caribê trồng
ở Lâm Đồng có khả năng sinh trởng nhanh hơn, tỷ trọng nhỏ hơn, kích thớc xơ sợi
dài hơn, hàm lợng xenluylô cao hơn và hàm lợng lignin thấp hơn thông Caribê trồng
ở Vĩnh Phúc và Quảng Trị. Thông Caribê trồng ở Quảng Trị có cấu trúc của gỗ đặc (tỷ
trọng gỗ tơng đối cao), hàm lợng lignin và các chất nhựa, chất béo và sáp trong
nguyên liệu cao.
15
4.2 Tính chất vật lý và hoá học của bạch đàn urophylla,
keo lai, keo lá tràm, keo tai tợng.
4.2.1 Tỷ trọng gỗ.
Các kết quả nghiên cứu về tỷ trọng của các loại gỗ lá rộng ở một số vùng sinh
thái khác nhau đợc đa ra trong bảng 4.
Bảng 4. Tỷ trọng bạch đàn đỏ, keo theo tuổi và vùng sinh thái
Loài cây - Địa điểm
Tuổi
D1,3 (cm)
Hvn (m)
V (m3)
Bạch đàn uro - Đồng Nai
Bạch đàn uro - Đồng Nai
Bạch đàn uro Quảng Trị
Bạch đàn uro Quảng Trị
Bạch đàn uro Vĩnh Phúc
Bạch đàn uro Vĩnh Phúc
3
5
5
7
3
4
10,0
15,5
14,0
16,5
10,8
12,1
5,0
10,5
9,0
13,0
7,5
8,6
0,020
0,099
0,069
0,138
0,034
0,049
m
(kg/m3)
452
495
472
510
408
493
Keo lai - Đồng Nai
Keo lai - Đồng Nai
Keo lai Quảng Trị
Keo lai Quảng Trị
Keo lai Vĩnh Phúc
Keo lai Vĩnh Phúc
Keo lai Vĩnh Phúc
3
5
5
7
3
5
7
11,0
14,5
12,0
15,5
8,9
9,7
14,3
8,0
15,0
11,0
14,5
6,5
7,0
12,0
0,038
0,124
0,062
0,137
0,020
0,026
0,096
425
456
450
496
490
524
526
Keo tai tợng Kontum
Keo tai tợng Kontum
Keo tai tợng Quảng Trị
Keo tai tợng Quảng Trị
Keo tai tợng Vĩnh Phúc
Keo tai tợng Vĩnh phúc
4
7
5
7
5
7
11,3
14,8
13,5
15,0
9,9
15,6
11,8
15,8
12,5
16,0
6,0
10,0
0,059
0,136
0,089
0,141
0,023
0,096
438
465
427
459
525
548
Keo lá tràm - Đồng Nai
Keo lá tràm - Đồng Nai
Keo lá tràm - Đồng Nai
Keo lá tràm Kontum
Keo lá tràm Kontum
Keo lá tràm Quảng Trị
Keo lá tràm Quảng Trị
Keo lá tràm Vĩnh Phúc
3
5
7
4
7
5
7
3
8,0
10,5
12,0
10,2
12,6
10,0
11,0
9,6
5,0
7,5
11,0
9,6
13,5
6,0
10,5
7,0
0,013
0,032
0,062
0,039
0,084
0,016
0,050
0,025
413
434
451
430
456
442
451
434
16
Kết quả thu đợc trong bảng 4 cho thấy tốc độ sinh trởng của các loại cây gỗ
lá rộng nh Bạch đàn uro, Keo lai, Keo tai tợng và Keo lá tràm chịu ảnh hởng quan
trọng của vùng sinh thái. Nhìn chung, gỗ nguyên liệu đợc trồng ở Đồng Nai, Kontum
có tốc độ sinh trởng cao hơn so với đợc trồng ở Vĩnh Phúc. Điều kiện khí hậu ôn
hoà, đất đai màu mỡ ở vùng Đồng Nai là điều kiện cho cây gỗ sinh trởng nhanh. Kết
quả thu đợc cũng cho thấy tỷ trọng của gỗ cây nguyên liệu đợc gây trồng ở Ba Vì
đạt giá trị cao nhất, đặc biệt là keo tai tợng ở các độ tuổi 5 và 7 có tỷ trọng rất cao
(525 và 548 kg/m3 tơng ứng). Kết quả này phù hợp với quy luật tự nhiên là cây sinh
trởng càng nhanh thì tỷ trọng của cây càng thấp.
Độ tuổi cây nguyên liệu có ảnh hởng rất lớn đến hiệu suất thu hoạch (thể tích
và tỷ trọng gỗ). Nhìn chung, tất cả các mẫu thử nghiệm từ các vùng sinh thái khác
nhau đều cho thấy thể tích và tỷ trọng gỗ tăng khi độ tuổi nguyên liệu tăng từ 3 đến 7
tuổi. Nh vậy, xét về hiệu quả thu hoạch để làm nguyên liệu cho ngành giấy thì cỡ
tuổi 7 đợc coi là tuổi thu hoạch hợp lý. Tuy nhiên, việc lựa chọn cỡ tuổi thu hoạch
cần tính đến chất lợng gỗ và hiệu quả sản xuất bột giấy từ gỗ nguyên liệu.
3.2.2 Kích thớc xơ sợi
Số liệu phân tích kích thớc xơ sợi của cây bạch đàn và các loại keo đợc đa ra
trong bảng 5. Kết quả phân tích cho thấy xơ sợi từ gỗ bạch đàn và keo tiêu biểu cho
các loại nguyên liệu gỗ lá rộng là ngắn và mảnh (chiều dài xơ sợi gỗ lá rộng biến đổi
trong khoảng từ 0,9 đến 1,3 mm).
Kích thớc xơ sợi biến đổi theo quy luật chung là tăng theo chiều dài và chiều
rộng khi tuổi sinh trởng tăng. Tỷ lệ giữa chiều dài và chiều rộng của xơ sợi từ gỗ
nguyên liệu cỡ 7 tuổi cao hơn các cỡ tuổi 3 và 5. Có một số khác biệt nhỏ về chiều dài
và chiều rộng xơ sợi của bạch đàn urophylla và keo gây trồng ở các vùng sinh thái
khác nhau, nhng mức độ chênh lệch là không rõ rệt.
Nh vậy, về mặt chất lợng xơ sợi, 7 tuổi là cỡ tuổi khai thác phù hợp nhất.
17
Bảng 5. Kích thớc xơ sợi một số loài gỗ lá rộng
Loài cây - địa điểm
Tuổi
Kích thớc xơ sợi trung bình
Dài, (mm)
Tỷ lệ, (L/R)
Rộng, (àm)
0,94
18,3
51,5
1,03
18,4
56,0
0,97
18,6
52,1
1,02
17,5
58,3
1,03
19,4
53,1
1,06
19,8
53,5
Bạch đàn uro - Đồng Nai
Bạch đàn uro - Đồng Nai
Bạch đàn uro Quảng Trị
Bạch đàn uro Quảng Trị
Bạch đàn uro Vĩnh Phúc
Bạch đàn uro Vĩnh Phúc
3
5
5
7
3
4
Keo lai - Đồng Nai
Keo lai - Đồng Nai
Keo lai Quảng Trị
Keo lai Quảng Trị
Keo lai Vĩnh Phúc
Keo lai Vĩnh Phúc
Keo lai Vĩnh Phúc
3
5
5
7
3
5
7
0,92
1,09
1,03
1,05
1,01
1,04
1,08
21,0
21,9
21,6
21,2
21,9
21,9
22,3
44,0
49,8
47,7
49,5
46,1
47,5
48,4
Keo tai tợng Kontum
Keo tai tợng Kontum
Keo tai tợng Quảng Trị
Keo tai tợng Quảng Trị
Keo tai tợng Vĩnh Phúc
Keo tai tợng Vĩnh phúc
4
7
5
7
5
7
1,03
1,10
1,07
1,08
0,97
1,04
20,8
21,6
21,6
21,3
21,1
21,6
49,5
50,9
49,5
50,7
45,9
48,1
Keo lá tràm - Đồng Nai
Keo lá tràm - Đồng Nai
Keo lá tràm - Đồng Nai
Keo lá tràm Kontum
Keo lá tràm Kontum
Keo lá tràm Quảng Trị
Keo lá tràm Quảng Trị
Keo lá tràm Vĩnh Phúc
3
5
7
4
7
5
7
3
0,93
1,09
1,07
1,10
1,12
1,07
1,05
1,03
22,7
21,9
22,0
21,8
21,9
18,6
17,5
20,0
40,9
49,8
48,6
50,4
53,5
52,1
58,3
51,5
4.2.3 Thành phần hoá học
Thành phần hoá học của gỗ bạch đàn và các loại keo ở các cỡ tuổi và vùng sinh
thái khác nhau đã đợc phân tích, kết quả đợc giới thiệu trong bảng 6.
18
Bảng 6. Thành phần hoá học của gỗ bạch đàn và keo
Loài cây - địa điểm
Tuổi
Thành phần hoá học,%
Xenluylô
lignin
Pentozan
Tro
Các chất tan trong
Nớc Nớc Cồn
nóng
lạnh
Benzen
Xút
1%
Bạch đàn uro - Đồng Nai
Bạch đàn uro - Đồng Nai
Bạch đàn uro Quảng Trị
Bạch đàn uro Quảng Trị
Bạch đàn uro Vĩnh Phúc
Bạch đàn uro Vĩnh Phúc
3
5
5
7
3
4
46,9
47,5
47,5
49,0
45,4
45,8
24,7
25,0
21,6
22,3
23,3
24,7
20,0
19,0
20,4
19,5
23,1
23,1
0,60
0,65
0,70
0,76
0,29
0,39
7,00
6,60
6,80
6,20
5,61
4,78
4,60
4,50
4,51
4,63
4,13
3,26
5,10
4,50
4,49
4,23
3,47
2,26
16,9
16,0
16,5
15,9
15,2
14,7
Keo lai - Đồng Nai
Keo lai - Đồng Nai
Keo lai Quảng Trị
Keo lai Quảng Trị
Keo lai Vĩnh Phúc
Keo lai Vĩnh Phúc
Keo lai Vĩnh Phúc
3
5
5
7
3
5
7
48,4
50,5
49,0
50,4
50,3
51,0
52,1
23,7
24,0
24,8
25,7
23,1
23,2
24,7
19,9
20,5
21,7
21,2
21,5
24,5
25,6
0,21
0,33
0,29
0,38
0,12
0,27
0,47
4,62
3,53
3,89
3,81
2,96
3,64
2,43
3,11
2,53
2,66
2,83
2,06
3,33
1,47
2,43
2,49
2,91
2,87
2,71
4,00
2,77
13,0
11,0
12,1
10,6
9,72
11,5
10,1
Keo tai tợng Kontum
Keo tai tợng - Kontum
Keo tai tợng - Quảng Trị
Keo tai tợng Quảng Trị
Keo tai tợng Vĩnh Phúc
Keo tai tợng Vĩnh phúc
4
7
5
7
5
7
48,7
49,9
50,8
51,3
49,0
51,5
24,6
24,5
23,1
23,5
25,5
25,0
21,8
22,1
19,9
19,7
23,8
22,9
0,49
0,53
0,55
0,57
0,19
0,15
3,23
3,46
3,52
3,21
3,16
4,92
2,94
2,51
2,68
2,43
2,23
3,55
3,88
3,46
3,94
4,32
4,30
3,48
12,6
11,8
13,9
13,2
11,4
13,0
Keo lá tràm - Đồng Nai
Keo lá tràm - Đồng Nai
Keo lá tràm - Đồng Nai
Keo lá tràm Kontum
Keo lá tràm Kontum
Keo lá tràm Quảng Trị
Keo lá tràm Quảng Trị
Keo lá tràm Vĩnh Phúc
3
5
7
4
7
5
7
3
46,0
47,5
48,1
49,6
51,0
48,1
48,4
50,9
25,0
25,5
26,2
24,6
25,7
25,2
25,6
23,7
20,3
19,5
19,1
23,8
24,9
19,9
19,6
25,5
0,37
0,40
0,42
0,33
0,41
0,39
0,37
0,24
4,00
3,51
2,94
2,85
2,19
3,91
3,52
1,93
2,33
2,04
1,84
2,19
2,06
2,43
2,11
1,06
5,96
5,53
5,27
3,21
3,42
5,69
5,38
2,24
14,9
14,0
13,5
11,8
12,9
13,3
13,7
10,1
Nhìn chung, kết quả phân tích cho thấy không có một sự đột biến nào về thành
phần hoá học của gỗ bạch đàn và keo. Hàm lợng các polime tự nhiên chủ yếu nh
xenluylô (46 52%) và lignin (23 26%) biến đổi trong khoảng đặc trng cho các
loài gỗ lá rộng, ngoại trừ bạch đàn đỏ gây trồng ở Quảng Trị có hàm lợng lignin thấp
19
dới 23%. Kết quả phân tích cũng cho thấy quy luật biến đổi chung về thành phần hoá
học của gỗ bạch đàn và keo theo cỡ tuổi nh sau:
- Hàm lợng xenluylô và lignin tăng khi cỡ tuổi nguyên liệu tăng từ 3 đến 7
tuổi.
- Hàm lợng pentozan, các chất tan trong nớc nóng, nớc lạnh, cồn benzen
(chất beo, nhựa) giảm khi cỡ tuổi nguyên liệu tăng.
Nh vậy, nếu khai thác cây còn non (3 tuổi) thì hiệu quả của quá trình sản xuất
bột giấy không cao hàm lợng xenluylô thấp và tính chọn lọc của quá trình chế biến
không cao (một phần quan trọng hoá chất sẽ phải tiêu tốn cho việc hoà tan các chất
tan trong nớc nóng, nớc lạnh, và trong xút 1%). Tuy nhiên, do hàm lợng lignin cao
nên quá trình nấu bột từ gỗ nguyên liệu cỡ tuổi cao sẽ khó khăn hơn với nguyên liệu
còn non.
So sánh về thành phần hoá học của gỗ bạch đàn và các loài keo cho thấy: gỗ
keo tai tợng và keo lai có hàm lợng xenluylô cao nhất (48,4 51,2%). Hàm lợng
xenluylô của cây bạch đàn thấp nhất (45,4 49,0%).
Hàm lợng lignin trong gỗ bạch đàn và keo cũng biến đổi theo vùng sinh thái,
tuy nhiên, ngoại trừ bạch đàn gây trồng ở Quảng Trị, biên độ dao động về hàm lợng
lignin không lớn.
4.3 Nghiên cứu quy trình nấu bột giấy.
4.3.1 Nghiên cứu ảnh hởng của một số yếu tố công nghệ trong qui trình nấu bột
từ gỗ thông Caribê.
Bột đợc nấu theo phơng pháp sunphát với trị số kappa sau nấu yêu cầu đối với
các loại gỗ thông Caribê là 25 2. Các mẫu nấu thí nghiệm thăm dò đợc tiến hành
với hai biến số là mức dùng kiềm và thời gian bảo ôn. Các yếu tố còn lại nh độ
sunphua, tỷ dịch, thời gian tăng ôn và nhiệt độ bảo ôn đợc giữ cố định.
20
4.3.1.1 ảnh hởng của mức dùng kiềm
Gỗ thông Caribê có hàm lợng lignin cao nên trong quá trình nghiên cứu lựa
chọn chế độ công nghệ nấu bột thích hợp, mức dùng kiềm đợc áp dụng từ 20 đến
26% so với nguyên liệu khô tuyệt đối. Thời gian bảo ôn đợc giữ cố định ở 150 phút,
các điều kiện nấu gỗ thông Caribê còn lại cụ thể nh sau:
- Độ sunphua, % theo tổng kiềm:
25
- Tỷ dịch, cái/nớc:
1/4
- Nhiệt độ nấu, 0C:
170
- Thời gian tăng ôn, phút:
90
Kết quả nấu bột đợc đa ra trong bảng 7.
Bảng 7. ảnh hởng của lợng kiềm sử dụng đến hiệu suất bột giấy
Mức dùng
kiềm,%
20
22
24
26
Nguyên liệu
T. Caribê - LĐ - 12
T. Caribê - VP 8
T. Caribê - VP 11
T. Caribê - VP 15
T. Caribê - QT 18
T. Caribê - LĐ - 12
T. Caribê - VP 8
T. Caribê - VP 11
T. Caribê - VP 15
T. Caribê - QT 18
T. Caribê - LĐ - 12
T. Caribê - VP 8
T. Caribê - VP 11
T. Caribê - VP 15
T. Caribê - QT 18
T. Caribê - LĐ - 12
T. Caribê - VP 8
T. Caribê - VP 11
T. Caribê - VP 15
T. Caribê - QT 18
Trị số
kappa
37,8
41,4
40,2
37,0
63
31,5
32,6
32,0
31,0
57,6
24,0
27,4
25,0
23,4
51,2
21,6
24,0
22,0
21,5
48,5
21
Hiệu suất bột,%
Bột chín Bột sống
Tổng
40,9
38,8
39,1
41,9
34,3
43,2
41,2
42,3
43,7
37,8
44,0
42,5
42,3
44,0
40,9
41,4
40,5
41,0
41,7
41,2
6,6
6,8
6,9
5,7
10,5
1,5
3,0
1,9
0,7
5,6
0
1,4
1,2
0
3,4
0
0,2
0
0
1,2
47,5
45,6
46,0
47,6
44,8
44,7
44,2
44,2
44,4
43,4
44,0
43,9
43,5
44,0
44,3
41,4
40,7
41,0
41,7
42,4
Tàn
kiềm, g/l
10,3
9,6
9,8
10,2
10
11,2
11,2
11,8
12,0
11,6
13,6
12,8
13,0
13,6
13
16,0
16,8
16,0
16,0
16,8
