중국의 대나무 제지 산업은 오랜 역사를 가지고 있습니다. 대나무 섬유는 형태와 화학적 조성에 특수한 특징을 지니고 있습니다. 평균 섬유 길이가 길고, 섬유 세포벽의 미세 구조가 특이하여 펄프 형성 강도가 우수하고, 표백 펄프에 높은 불투명도와 광산란 계수와 같은 우수한 광학적 특성을 부여합니다. 대나무 원료의 리그닌 함량(약 23~32%)이 높아 펄프 소성 시 알칼리와 황화물(일반적으로 20~25%) 함량을 높여야 하는데, 이는 침엽수와 유사합니다. 또한, 원료의 헤미셀룰로오스와 규소 함량이 높아 펄프 세척, 흑액 증발 및 농축 설비 시스템의 정상적인 작동에 어려움을 초래하기도 합니다. 이러한 이유로 대나무 원료는 제지용으로 적합하지 않은 원료로 여겨집니다.
향후 중대형 대나무 화학펄프 공장의 표백 시스템은 기본적으로 TCF 또는 ECF 표백 공정을 사용할 것입니다. 일반적으로 펄프화 공정의 탈리그닌화 깊이와 산소 탈리그닌화 정도를 고려하여 TCF 또는 ECF 표백 기술을 적용하고, 표백 구간 수를 조절하면 대나무 펄프를 ISO 백색도 88%~90%까지 표백할 수 있습니다.
대나무 ECF와 TCF 표백 비교
대나무는 리그닌 함량이 높기 때문에 ECF 및 TCF에 투입되는 슬러리의 카파 값(권장치: <10)을 제어하기 위해 심층 탈리그닌화 및 산소 탈리그닌화 기술과 결합해야 합니다. 이를 위해 Eop 강화 2단계 ECF 표백 공정, 산 전처리 또는 Eop 2단계 TCF 표백 공정을 사용하면 황산 처리된 대나무 펄프를 ISO 88%의 높은 백색도로 표백할 수 있습니다.
대나무 원료의 표백 성능은 원료 종류에 따라 크게 차이가 나며, 카파 지수가 11~16 정도인 경우, ECF와 TCF의 2단계 표백 공정을 사용하더라도 펄프의 백색도는 79~85% 수준에 그칩니다.
TCF 표백 대나무 펄프와 비교했을 때, ECF 표백 대나무 펄프는 표백 손실이 적고 점도가 높아 일반적으로 800ml/g 이상에 도달합니다. 하지만 최근 개선된 TCF 표백 대나무 펄프조차도 점도가 700ml/g에 불과합니다. ECF와 TCF 표백 펄프의 품질 차이는 부인할 수 없지만, 펄프 품질, 투자 및 운영 비용을 종합적으로 고려했을 때 ECF 표백과 TCF 표백 중 어느 방식이 더 적합한지는 아직 결론이 나지 않았습니다. 각 기업의 의사 결정권자는 서로 다른 공정을 선택합니다. 그러나 향후 발전 추세를 보면 대나무 펄프의 ECF 및 TCF 표백 방식은 오랫동안 공존할 것으로 예상됩니다.
ECF 표백 기술 지지자들은 ECF 표백 펄프가 화학물질 사용량 감소, 높은 표백 효율, 그리고 설비 시스템의 성숙도와 안정적인 운영 성능으로 더 나은 펄프 품질을 제공한다고 주장합니다. 반면, TCF 표백 기술 지지자들은 TCF 표백 기술이 표백 공장에서 배출되는 폐수량이 적고, 설비의 내식성 요구 사항이 낮으며, 투자 비용이 저렴하다는 장점을 가지고 있다고 주장합니다. 황산 대나무 펄프 TCF 무염소 표백 생산 라인은 반폐쇄형 표백 시스템을 채택하여 표백 공장 폐수 배출량을 펄프 톤당 5~10m³ 수준으로 제어할 수 있습니다. (PO) 섹션에서 발생하는 폐수는 산소 탈리그닌화 섹션으로 보내져 재활용되고, O 섹션에서 발생하는 폐수는 체 세척 섹션으로 보내져 재활용된 후 최종적으로 알칼리 회수 공정으로 보내집니다. Q 섹션에서 발생하는 산성 폐수는 외부 폐수 처리 시스템으로 보내집니다. 염소를 사용하지 않는 표백 방식이기 때문에 화학물질의 부식성이 낮고, 표백 설비에 티타늄이나 특수 스테인리스강 대신 일반 스테인리스강을 사용할 수 있어 투자 비용이 저렴합니다. TCF 펄프 생산 라인과 비교했을 때, ECF 펄프 생산 라인의 투자 비용은 20~25% 더 높으며, 펄프 생산 라인 자체에 대한 투자도 10~15% 더 높고, 화학물질 회수 시스템에 대한 투자 규모도 더 크며, 운영 또한 더 복잡합니다.
요약하자면, 고백색도 88~90%의 완전 표백 대나무 펄프를 생산하는 TCF 및 ECF 표백 공정이 실현 가능합니다. 펄프 제조에는 심층 탈리그닌화 기술을 적용하고, 표백 전 산소 탈리그닌화를 실시하며, 표백 시스템에 투입되는 펄프의 카파 값을 제어하고, 3~4단계 표백 공정을 사용하는 것이 바람직합니다. 대나무 펄프의 ECF 표백 순서는 OD(EOP)D(PO), OD(EOP)DP 순으로, L-ECF 표백 순서는 OD(EOP)Q(PO) 순으로, TCF 표백 순서는 Eop(ZQ)(PO)(PO), O(ZQ)(PO)(ZQ)(PO) 순으로 제안됩니다. 대나무 품종에 따라 화학적 조성(특히 리그닌 함량)과 섬유 형태가 크게 다르므로, 공장 건설 전에 다양한 대나무 품종의 펄프 제조 및 제지 성능에 대한 체계적인 연구를 수행하여 합리적인 공정 경로 및 조건 개발에 필요한 지침을 마련해야 합니다.
게시 시간: 2024년 9월 14일
