CHUONG 2 SAN XUAT BOT GIAY BAI GIANG

SẢN XUẤT BỘT GIẤY
TS. Lê Thị Thanh Hương
4. 2012
Nội dung
2.1. Giới thiệu các phương pháp sản xuất bột giấy
2.2. Phương pháp cơ học
2.3. Phương pháp nấu bột Kraft
2.4. Xử lý bột sau khi nấu
2.5. Tẩy trắng bột giấy
2.6. Tính toán phối liệu
2.1. GIỚI THIỆU CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT BỘT GIẤY
 Nguyên tắc sản xuất bột giấy:
− Làm mềm hoặc hòa tan lignin
− Tách các bó sợi cellulose
− Đồng nhất các bó sợi trong nước thành dạng huyền phù
− Có 2 phương pháp: cơ học và hóa học
− Tùy vào mục đích sử dụng để lựa chọn phương pháp
Một số thuật ngữ:
− Chemical pulp: bột hóa
− Mechanical pulp: bột cơ
− Grinding processes: quá trình mài
− Stone groundwood (SGW): phương pháp mài
− Pressure groundwood (PGW): phương pháp mài áp suất
− Thermo groundwood (TGW): phương pháp mài nhiệt
− Refiner Mechanical Pulp (RMP): bột nghiền cơ
− Thermo Machenical Pulp (TMP ): bột cơ nhiệt
− Disintegration: phân hủy, tan rã, duỗi sợi
− Wood log: gỗ khúc
− Grinding Process: quá trình nghiền
 Phương pháp cơ học
− Dùng cơ học để tách xơ sợi

− Hiệu suất 80 – 95% từ gỗ
− Giấy có định lượng thấp
− Các tính chất cơ lý không bằng giấy được sản xuất từ bột hóa
− Phạm vi sử dụng lớn: in báo, tạp chí, giấy vệ sinh, dán tường, bao bì, bao
gói thực phẩm,…
− Đòi hỏi nguyên liệu gỗ chất lượng cao
− Tiêu tốn nhiều năng lượng điện
− Tách lignin không hoàn toàn
− Bề mặt không mịn như bột hóa
− Hai phương pháp chủ yếu: mài, nghiền
− Sử dụng phương pháp kết hợp: nhiệt cơ, hóa cơ,…
− Xu hướng phát triển nhanh, chiếm 20 % sản xuất bột

 Phương pháp hóa học
− Bột hóa hay bột cellulose
− Hóa chất hòa tan hầu hết lignin và thành phần không phải cellulose
− Hiệu suất 45 – 55% từ gỗ
− Sợi xenlulô có độ bền môi trường và cơ lý cao
− Sử dụng cho các loại giấy cao cấp nhưng phạm vi ứng dụng hẹp hơn
− Đắt hơn bột cơ
− Phân loại bột giấy tùy thuộc vào dung dịch nấu gỗ :
o Bột soda: NaOH
o Bột sunfat (bột Kraft): NaOH và Na
2
S
o Bột sunfit: sunfit của kim loại (Ca, Mg, Na, NH
4
) kết hợp với dung dịch SO
2
o Bột bán hóa: bột sunfit nấu trong môi trường êm dịu kết hợp phương pháp cơ học để

tách sợi làm cho hiệu suất nấu có thể đạt 80%

2.2. PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT BỘT CƠ
 Nguyên tắc sản xuất bột cơ
− Nguyên liệu:
o Gỗ mềm: chất trích ly thấp, độ trắng ban đầu cao, bột
giấy có độ bền cơ lý, tính chất quang học, độ nhẵn tốt
nên thích hợp hơn
o Gỗ cứng: có chỉ số tán xạ ánh sáng, tính chất bề mặt
tốt ,độ bền cơ ly kém hơn
o Sử dụng hỗn hợp hai loại với tỷ lệ gỗ cứng thấp hơn
− 2 giai đoạn: tách sợi và xử lý cơ học
− Tách lignin: tác động cơ học và nhiệt
− Cấu trúc vùng tế bào bị phân hủy khác nhau
khi sử dụng phương pháp khác nhau
− Lớp tường tế bào bong ra, sợi tăng tính mềm
mại đàn hồi
 Quy trình tổng quát sản xuất bột cơ

Gỗ đoạn
Mài
Cắt sàng
chọn dăm
Nghiền 1
Sàng chọn
Nghiền 2
Sàng tinh
Lọc rửa
Cô đặcTẩy

Xeo
Tồn trữ
Phương pháp
mài
Phương pháp
nghiền
Phần thô
− Nguyên liệu ảnh hưởng đến tính năng cơ lý và độ trắng
− Loại bỏ: vỏ cây, cành, mắt gỗ, lá rễ
− Mắt gỗ: lignin và các chất trích ly cao, cellulose thấp, sợi ngắn và hẹp
Sản xuất bột cơ
Phương pháp mài Phương pháp nghiền
Không xử lý sơ
bộ
Xử lý sơ bộ
bằng nhiệt
TGW
Không xử lý sơ
bộ
RMP
Xử lý sơ bộ
bằng nhiệt
TMP
Xử lý sơ bộ
bằng hóa chất
CMP, CTMP
Áp suất khí
quyển
SGW
Áp suất cao

PGW
Một số quá trình sản xuất bột cơ
Ký hiệu bột
Tên tiếng Anh
Đặc trưng
SGW
Stone groundwood
Áp suất khí quyển, nhiệt độ nuớc tưới 70-75
o
C, hiệu suất 98%.
PGW
Pressure groundwood
Áp suất 2,5 bar, nhiệt độ nuớc tưới > 100
o
C, hiệu suất 98%.
PGW-S
Super pressure groundwood
BÁp suất 2,5 bar, nhiệt độ nuớc tưới > 100
o
C, hiệu suất 98%.
TGW
Thermo groundwood
Áp suất khí quyển, nhiệt độ nuớc tuới > 80
o
C, hiệu suất > 98,5%
RMP
Refiner mechanical pulp
Bột nghiền đĩa sản xuất từ dăm ở áp suất khí quyển, hiệu suất 97%.
PRMP
Pressure Refiner mechanical pulp

Tuơng tự RMP có áp suất và nhiệt độ cao, hiệu suất 97 % .
TMP
Thermomechanical pulp
Áp suất 3,5 bar, nhiệt độ 140-155
o
C, hiệu suất 97%.
CMP
Chemimechanical pulp (phương
pháp mài hoặc nghiền)
 Gỗ được xử lý với hóa chất, hiệu suất 80-95%
 Dăm được xử lý sơ bộ với hóa chất rồi được nghiền ở áp suất cao
hay áp suất khí quyển
 Hiệu suất < 90%.
CTMP
Chemithermomechanical pulp
Nghiền dăm hay bột thô đã qua xử lý sơ bộ với hóa chấtđược thực
hiện ở áp suất khí quyển, hiệu suất > 90%.
Đặc trưng công nghệ của một số loại bột cơ
 Phương pháp mài SGW
− Phương pháp cổ điển
− Nguyên liệu: gỗ đoạn 1-1,5 m đã bóc
vỏ, ép trên lô đá quay liên tục
− Nhiệt do ma sát cối mài và gỗ sẽ làm
nóng các lớp sợi gỗ, làm mềm lignin
có trong lớp tường trung gian
− Cấu tạo của thiết bị mài :
o Cối mài: bề mặt xốp, cứng bằng composit
hay gốm sứ
o Đá mài được gắn trên lô đúc bằng bê tông
o Nước được phun liên tục để làm nguội và

rửa sạch lô tránh quá nhiệt làm giảm chất
lượng của bột (cháy bột) và tuổi thọ của lô
o Nhiệt độ được duy trì từ 60 – 90
o
C

1. Lô đá bột; 2. Khoang chứa; 3. Đập nước;
4. Ống tưới nước; 5. woodmagazine; 6. Đĩa;
7. Đá mài sắc; 8. Trục mài; 9. Gỗ đoạn
− Các thông số ảnh hưởng
o Gỗ: loại, tuổi, độ ẩm
o Đặc tính kỹ thuật của đá mài
o Nhiệt độ: 70 – 140
o
C
o Thông số điều khiển: áp suất, vận tốc quay
của đá mài, hóa chất, độ ngập trong nước
của đá mài
− Sau khi mài: sàng để lọc ra các
thành phần không phù hợp
Tách sợi trong quá trình mài
1. Gỗ đoạn; 2. Lớp gỗ bị đun nóng; 3. Vùng bị
mài; 4. Vùng sợi bị tách ra; 5. Bề mặt bột đá
Gờ sắc dạng xoắn của trên bề mặt bột đá (pulp stone)
Một số thiết bị mài
Dạng tròn
Dạng ống
2, 3 buồng nén
Thiết bị mài dạng liên tục
− Đặc tính của bột giấy mài:

o Độ bền thấp hơn so với bột sulfit và sulfat
o Dễ hồi màu
o Phù hợp với giấy báo, sách thô, giấy vẽ thô, giấy vệ sinh, giấy lau, dán tường, bìa,
o Chi phí thấp
o Độ mờ đục cao, khả năng thóat nước, tính đàn hồi, khả năng hấp thu mực in tốt
− Tỷ lệ trộn bột mài:
o Hàm lượng bột mài cao sẽ làm giảm độ bền của giấy
o Giấy báo: 85%
o Giấy in: 30-85%
o Trong những loại giấy khác chứa từ 10-100%




− Phát triển phương pháp: mài ở áp suất và nhiệt độ cao
o PGW (Pressure Groundwood)
o Lignin sẽ bị mềm và tách ra dễ dàng
o Xơ sợi ít bị pha hủy, có độ dài hơn
o Giấy có tính chất cơ lý như chiều dài đứt, độ bền va đập, độ bền xé cao hơn


Thiết bị mài áp lực
 Phương pháp nghiền RMP (Refiner Mechanical Pulp)
− Nguyên liệu: dăm mảnh gỗ, gỗ vụn
− Dùng nước nóng loại bỏ tạp chất, làm mềm lignin rồi nghiền trong
máy nghiền đĩa
− Một đĩa cố định, 1 đĩa xoay nên xơ sợi bị xoắn
− Sau khi nghiền hòa loãng bột đến 3% bằng nước nóng, khuấy trộn
hoặc làm rung bột trong nước nóng 85
o

C  90
o
C trong 30 phút để
duỗi sợi
− Các loại máy nghiền: một đĩa quay, hai đĩa quay, nghiền côn

− Cấu tạo đĩa nghiền:
o Vật liệu chịu mài mòn cao như Niken,…
o Vùng trong: nghiền thô, dao nghiền được
xếp thưa nhất tác dụng đánh vỡ dăm gỗ,
đẩy các dăm theo bán kính đến vùng
nghiền
o Vùng giữa: lưỡi nghiền xếp thưa để tách
xơ sợi và chuyển thành bột giấy
o Vùng ngoài: nghiền mịn, các lưỡi da được
xếp khít vào nhau
o Kết hợp giữa lực nén (phân rã dăm gỗ) và
lực cắt (nhào trộn xơ sợi)
o Dăm gỗ, xơ sợi ma sát với dao nghiền làm
tăng nhiệt độ
Đĩa nghiền sơ cấp
− Hai giai đoạn nghiền:
o Sơ cấp: nghiền thô
o Thứ cấp: vùng trong ngắn
hơn, vùng nghiền rộng hơn
Một số kiểu đĩa nghiền
Sàng
Nghiền lần 1
Sàng và tinh
chế

Lưu kho
Dăm gỗ
Rửa dăm
Nghiền lần 2 Rửa, ly tâm Pha loãng bột Tẩy trắng
Hóa chất,
nhiệt
Rửa sạch
Hâm nóng
Quy trình sản xuất bột giấy RMP
− Các thông số ảnh hưởng
o Nguyên liệu: chất lượng dăm, độ ẩm, độ nghiền (đi vào)
o Dao nghiền: vật liệu, đường kính đĩa, độ bén của dao
o Thông số điều khiển: áp suất, nhiệt độ , nồng độ, tốc độ nạp liệu, và đĩa,
Máy nghiền một đĩa quay, trục nằm ngang