CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Vai trò của giấy : Giấy là một sản phẩm không thể thiếu trong hoạt động đời sống trên toàn thế giới. Từ xa xưa giấy đã giúp con người lưu trữ thông tin của xã hội. Ngày nay, mặc dù công nghệ thông tin phát triển mạnh nhưng vai trò của giấy vẫn rất quan trọng.
Để giúp cho việc học tập, in ấn, báo chí, hội họa cần nhiều đến giấy. Ngoài ra, khi nền kinh tế phát triển, nhu cầu xã hội ngày càng tăng thì nhu cầu bao bì từ giấy và nhu cầu các loại giấy gia dụng sẽ càng gia tăng. Hiện nay sự phát triển của khoa học kỹ thuật và công nghệ, ngành công nghiệp bột và giấy là một trong những ngành kỹ nghệ cao sản xuất liên tục cơ khí hoá, tự động hoá hầu như hoàn toàn. Tất nhiên ở một số quốc gia hay một số vùng vẫn còn sản xuất thủ công do chưa có điều kiện kinh tế hoặc để duy trì ngành nghề truyền thống dân tộc hay sản xuất một số mặt hàng đặc biệt sản lượng thấp.
Khái niệm về bột giấy [1] • Bột giấy là vật liệu dạng xơ sợi, là nguyên liệu thô để sản xuất giấy, được chế biến từ các loại nguyên liệu thực vật, nhờ các tác động bên ngoài làm phá vỡ cấu trúc ban đầu của thực vật, loại bỏ một phần các chất phi xenluloza, giữ lại xenluloza, và tăng cường đặc tính của xơ sợi xenluloza, với mục đích chủ yếu nhằm sản xuất giấy. Tuy nhiên, người ta cũng có th ể làm những loại giấy đặc biệt từ các loại sợi động vật, sợi vô cơ hay sợi tổng hợp. • Những loại bột giấy được xử lý hóa học tạo ra những sản phẩm không có tính chất giấy gọi chung là bột hòa tan. Bột hòa tan có thể được sản xuất từ bột xenluloza sunphit hay sunphat biến tính, cần được kiểm tra chặt chẽ về độ đồng đều của chúng.
SVTH: Lê Thanh Huyền 2 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Nguyễn Vĩnh Trị • Ngoài ra, còn có dạng bột giấy được chuẩn bị như dạng bông, được ứng dụng trong lĩnh vực đặc biệt hoàn toàn khác với giấy như những sản phẩm có tính hấp phụ cao (tã lót, bông băng vệ sinh, …). Cần phân biệt hai thuật ngữ: xenluloza tự nhiên và xenluloza kỹ thuật. - Xenluloza tự nhiên (tinh khiết): Được hiểu là một chất hoá học cơ bản mà từ đó hình thành nên tế bào thực vật, đó là một chất hữu cơ bao gồm những phân tử mạch dài, thẳng, đơn vị cấu trúc mạch phân tử là α- β- glucôza. Các đơn vị này liên kết với nhau bằng liên kết glucôzit 1- 4 thành đại phân tử xenluloza.
- Xenluloza kỹ thuật: Được hiểu là một loại vật liệu được chế biến từ gỗ và các loại thực vật khác. Loại vật liệu này cơ bản có chứa tế bào xơ sợi là xenluloza nhưng đồng thời cũng có chứa các chất khác như: pentozan, hecxozan, lignin, nhựa, chất béo và các chất khác. Xenluloza kỹ thuật dùng để sản xuất giấy nên được gọi chung là bột giấy hay bột xenluloza. Khái niệm bột giấy hoá nhiệt cơ (CTMP): Từ khi phương pháp sản xuất bột cơ học ra đời, nó góp một phần sản lượng không nhỏ trong tổng lượng bột cung cấp cho ngành sản xuất giấy.
Phương pháp sản xuất bột cơ học đầu tiên là phương pháp mài, bột thu được từ phương pháp này do lực ma sát giữa đá mài và gỗ, xơ sợi được tách ra. Nhược điểm lớn nhất của phương pháp mài cho xơ sợi có độ bền cơ học kém, năng lượng tiêu hao cho mài lớn, lượng thải lớn. Để khắc phục những nhược điểm trên phương pháp nghiền ra đời. Lúc đầu nghiền chỉ đơn thuần là cho nguyên liệu gỗ đã được xử lý sơ bộ như cắt thành dăm rồi đưa vào máy nghiền, dưới áp lực nghiền xơ sợi được tách ra.
Do yêu cầu về tính chất mới của bột ngày càng cao, cũng như hiệu quả kinh tế của các phương pháp nghiền có điều kiện đã ra đời như nghiền ở nhiệt độ cao, áp suất cao, có tiến hành xử lý hóa chất trước lúc đưa vào nghiền hoặc có sự phối hợp giữa các điều kiện trên. Phương pháp sản xuất bột giấy CTMP là bao gồm các giai đoạn mảnh được xử lý hóa chất tiếp đến xông hơi và sau cùng là nghiền. SVTH: Lê Thanh Huyền 3 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Nguyễn Vĩnh Trị Tính hiệu quả của nhiệt độ trong công nghệ sản xuất: dăm được gia nhiệt sao cho không vượt quá điểm mà tại đó lignin chuyển thể thành thuỷ tinh, tác động nghiền tách sợi sẽ làm vỡ hoàn toàn các thành phần vách tế bào. Phần lignin ở phiến mỏng giữa vẫn giữ nguyên trên bề mặt sợi và không hoà tan nhiều.
Công nghệ sản suất bột hoá nhiệt cơ được tiến hành theo hai giai đoạn riêng biệt: Giai đoạn một: Xử lý dăm mảnh bằng hoá chất và xông hơi với mục đích làm mềm thành phần lignin, đồng thời mảnh dăm ít bị gãy, ổn định quy cách dăm sau phần băm cắt của máy nghiền, từ đó sợi được ổn định, ít mảnh vụn và kết vụn. Nếu mảnh không được xử lý nhiệt độ trước thì mảnh sẽ bị gãy và có khuynh hướng bị vụn nát do tác động của đĩa nghiền, như vậy bột nhuyễn và mảnh vụn sẽ tăng cao sau nghiền. Lượng hơi không đầy đủ cũng khó tách được bó sợi, nhưng hơi nhiều sẽ phá vỡ thành vách của sợi rời. Giai đoạn hai: Nghiền cơ học nồng độ cao, do quá trình chà xát sợi để tách ra khỏi cấu trúc gỗ, đồng thời các mảnh dài của thành vách cũng được tách ra, hiện tượng này phát sinh ra nhiệt và sinh hơi.
Phân loại bột giấy: Theo nguyên liệu: Bột giấy từ gỗ và bột giấy phi gỗ. Theo phương pháp chế biến: cơ học, hóa học, bán cơ học. Theo bước thực hiện: đã tẩy trắng và chưa tẩy trắng. Theo tác động bên ngoài: • Cơ năng là phương pháp sản xuất bột cơ chế: Bột mài, bột nghiền, bột nhiệt cơ, bột hoá nhiệt cơ.
• Hóa năng là phương pháp sản xuất bột hóa chế: Bột sunphit, bột sunphat, bột kiềm lạnh. • Kết hợp cơ năng và hóa năng là phương pháp xử lý giấy thu hồi: Bột DIP, bột OCC. Các phương pháp sản xuất bột giấy: SVTH: Lê Thanh Huyền 4 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Nguyễn Vĩnh Trị Các phương pháp sản xuất giấy được áp dụng thay đổi phụ thuộc vào các lọai nguyên liệu thô đặc trưng, các thiết bị sản xuất, yêu cầu chất lượng của sản phẩm giấy. Ở Việt Nam, những nguyên liệu thô chủ yếu là tre, nứa và giấy loại.
Về cơ bản, giấy in và giấy viết cần có chất lượng tốt, ví dụ như độ dai, độ trắng, các tính chất về màu. Sản phẩm giấy chủ yếu của ngành công nghiệp giấy và bột giấy của Việt Nam là giấy gói. Tỉ lệ giấy in và giấy viết không nhiều.1: Các phương pháp sản xuất bột giấy Phương pháp sản Miêu tả và tính chất của phương STT Ghi chú xuất bột pháp giấy (1) (2) (3) (4) Nấu bằng NaOH dưới nhiệt Số lượng các nhà máy độ nóng (Hơi nước) sử dụng phương pháp Công nghệ lạc hậu này là nhiều nhất 1 Bột kiềm Dung dịch nấu thường thải Là nguồn ô nhiễm lớn ra mà không thu hồi và xử lý nhất của ngành công nghiệp giấy và bột giấy Việt Nam. Nấu bằng NaOH dưới nhiệt độ thường.
Bột hóa Công nghệ lạc hậu 2 học kiềm Nguyên liệu thô thường là lạnh tre Dung dịch nấu thường thải ra mà không thu hồi và xử lý SVTH: Lê Thanh Huyền 5 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Nguyễn Vĩnh Trị (1) (2) (3) (4) Hỗn hợp của nấu với hoá chất và nghiền để tách xenluloza và sợi Bột hóa 3 hemixenluloza. nhiệt cơ Tỉ lệ tách xenluloza và hemixenluloza cao. Thu hồi và xử lý dịch nấu Nấu bằng NaOH và Na2S Chỉ có nhà máy giấy Dung dịch nấu (dịch đen) Bãi Bằng, nhà máy thường đuợc thu hồi và xử lý giấy lớn nhất Việt Lignin, chất ô nhiễm hữu cơ Nam, áp dụng phương nền bị đốt trong nồi đun thu pháp này. 4 Bột Kraft hồi.
Là phương pháp sản xuất chính ở các nước phát triển. Vốn đầu tư lớn so với các phương pháp khác. Giấy loại được xử lý thành Hầu hết các nhà máy Bột tái bột, sàng lọc, tẩy mực. ở các làng nghề sử 5 sinh Tẩy màu nếu cần thiết dụng giấy loại làm nguyên liệu thô.
CÔNG NGHIỆP BỘT GIẤY THẾ GIỚI VÀ VÙNG ĐÔNG NAM Á 1. Công nghiệp bột giấy –giấy thế giới [9] Sau một năm 2009 ảm đạm, năm 2010 chứng kiến sự phục hồi vượt bậc. Năm 2011 sẽ không được tốt đẹp như năm 2010 nhưng các nước đang phát triển cũng sẽ vẫn SVTH: Lê Thanh Huyền 6 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Nguyễn Vĩnh Trị có sự tăng trưởng. Theo dự báo của RISI, công nghiệp giấy thế giới sẽ công bố năm 2010 là năm tăng trưởng mạnh nhất trong 26 năm qu a.
Mức tăng trưởng của năm là 6,7%. Tuy nhiên, trong ổng t mức tăng trưởng này có một lượng tồn kho rất lớn của năm 2009, một năm đã được xem là sa sút trầm trọng nhất trong 35 năm trở lạ i đây. Nhu cầu giấy thế giới trong năm cũng đạt kỷ lục mới, vượt đỉnh cao của năm 2007 gần 2 triệu tấn. Nhu cầu tăng, kéo theo sự tăng giá tất cả các hàng hóa và vật tư khác, như bột giấy và giấy tái chế.
Tuy nhiên, các nhà sản xuất không nên ngủ yên trên chiến thắng khi bước sang năm 2011. Có hai nguyên nhân chính: một là, lượng tiêu dùng đang giảm trên tất cả các thị trường Mỹ, Tây Âu và Nhật bản, có thể sẽ làm suy yếu sự phục hồi của tổng cầu thế giới. Hai là, một phần đáng kể trong sự tăng trưởng trở lại của nền kinh tế nói chung là lượng tồn kho theo sau suy thoái kinh tế hồi cuối năm 2008 và đầu năm 2009, và lượng tồn kho này sắp hết. Như vậy, nếu so với sản lượng cao của năm 2010 có thể sản lượng sản xuất công nghiệp sẽ yếu đi vào năm 2011 nếu tính đến lượng tồn kho bị giảm đi.
Khu vực công nghiệp của các nước phát triển sẽ nhạy cảm nhất với sự suy thoái này, nhưng các nước đang phát triển cũng sẽ bị ảnh hưởng. Một vấn đề tiềm tàng khác đối với nền kinh tế 2011 là xu hướng ngày càng tăng của việc giảm kích thích tài chính từ các chính phủ, đặc biệt ở các nước phát triển. Các nguyên nhân như nêu trênẫnd đến kết quả dự đoán năm 2011 sẽ tăng trưởng chậm hơn năm 2010.