theo các phương pháp khác nhau
Theo các số liệu khí tượng thủy văn của Long An trong 5 năm lại đây thì mùa mưa thường kết thúc vào đầu tháng 11. Nhưng năm nay trong suốt tháng 11 hầu như ngày nào cũng có mưa to và thời gian mưa kéo dài.
Sau hai tháng bảo quản, nguyên liệu đay được lấy mẫu từ bốn phương pháp bảo quản để tiến hành phân tích các tính chất vật lý, hoá học của nguyên liệu và tính chất của bột giấy hoá nhiệt cơ tẩy trắng từđay. Đối với nguyên liệu bảo quản theo khối mẫu đay được lấy tại năm điểm: hai điểm ở phía dưới khối (cách gờ ximăng 0,6m cách hai bên cạnh 1,0 m), một điểm ở chính giữa (cách gờ ximăng 1,5m), hai
mẫu tại ba vị trí: ngoài cùng, giữa và phía trong đống. Khối lượng nguyên liệu lấy theo mỗi phương pháp bảo quản là khoảng 5kg (khô gió).
3.5.1 Tính chất vật lý và hoá học của nguyên liệu * Tính chất vật lý
Tính chất vật lý của nguyên liệu đay sau các khoảng thời gian bảo quản với các phương pháp khác nhau được chỉ ra trong bảng 3.9.
Bảng 3.9 Tính chất vật lý của nguyên liệu trong thời gian bảo quản Phương pháp xếp khối Phương pháp xếp đống tròn STT Các thông số Không mái che Có mái che Không mái che Có mái che (1) (2) (3) (4) (5) (6)
Sau thu hoạch
1 Tỷ lệ vỏ, %: 196 2 Tỷ trọng, kg/m3: 33,8
Sau bảo quản 2 tháng
1 Tỷ lệ vỏ, % 29,3 29,6 33,1 33,5
2 Tỷ trọng, kg/m3 184 184 191 190
Sau bảo quản 4 tháng
1 Tỷ lệ vỏ, % 29,3 29,8 29,5 32,7
2 Tỷ trọng, kg/m3 180 182 189 189
Sau bảo quản 6 tháng
1 Tỷ lệ vỏ, % 25,7 26,4 26,2 30,0
2 Tỷ trọng, kg/m3 177 179 178 190
Sau bảo quản 8 tháng
1 Tỷ lệ vỏ, % 30,6 30,1 25,7 31,8
2 Tỷ trọng, kg/m3 174 177 177 191
Sau bảo quản 10 tháng
1 Tỷ lệ vỏ, % 30,4 29,6 24,7 26,3
2 Tỷ trọng, kg/m3 168 170 160 190
Sau bảo quản 12 tháng
1 Tỷ lệ vỏ, % 31,3 30,6 21,1 26,2
Kết quả trong bảng 3.9 cho thấy tỷ trọng của nguyên liệu giảm theo thời gian bảo quản ở cả bốn phương pháp. Tỷ trọng của nguyên liệu giảm có thể do sự phân hủy của một số chất do tác động của thời tiết và các vi sinh vật. Trong bốn phương pháp bảo quản thì phương pháp xếp đống tròn có mái che, tỷ trọng sau 10 tháng bảo quản gần như không thay đổi và chỉ thay đổi rõ rệt sau thời gian bảo quản là 12 tháng.
Phương án xếp nguyên liệu theo đống tròn có mái che và không mái che sự
khác nhau là rất rõ rệt. Sau 8 tháng bảo quản tỷ lệ vỏ, tỷ trọng nguyên liệu ở phương án có mái che không có thay đổi nhiều. Sự thay đổi bắt đầu từ sau 10 tháng và 12 tháng bảo quản. Tỷ lệ vỏ của nguyên liệu bảo quản theo phương pháp đống tròn có mái che sau 10 tháng bảo quản hầu như giảm không rõ rệt so với sau khi thu hoạch. Nhưng từ sau 10 tháng và 12 tháng tỷ lệ giảm rõ rệt. Ở phương pháp xếp đống tròn không có mái che, tỷ lệ vỏ sau 2 tháng bảo quản không giảm so với mẫu sau thu hoạch. Sau 4 tháng bảo quản tỷ lệ vỏ bắt đầu giảm và từ tháng thứ 6 mức giảm rất rõ rệt, đặt biệt là sau 12 tháng tỷ lệ vỏđã giảm so với sau thu hoạch xấp xỉ 37%. Tỷ
lệ vỏ giảm có thể do nguyên liệu không có mái che, nên phần vỏ của nguyên liệu đã bị phân hủy do tác động của môi trường và vi sinh vật.
Với phương pháp xếp khối có mái che và không có mái che sự thay đổi của tỷ lệ vỏ nguyên liệu gần như tương đương nhau. Điều này cho thấy ở phương pháp xếp đống, mái che không có tác dụng nhiều trong việc bảo quản. Ở phương pháp bảo quản này tỷ lệ vỏ giảm sau bảo quản 2 tháng và thấp nhất sau 6 tháng. Nhưng bắt đầu từ tháng thứ 8 tỷ lệ vỏ lại tăng và gần như không đổi đến tháng thứ 12. Thực tế lấy mẫu cho thấy từ tháng thứ 8, phần lõi ngọn của cây đay đã bị gãy và mất đi, do đó làm tăng tỷ lệ vỏ của nguyên liệu.
Về ngoại quan, các mẫu đay sau bảo quản ở cả 4 phương pháp sau 12 tháng phần lõi đay vẫn sáng màu. Ở phương án bảo quản xếp khối có mái che và không có mái che, xếp đống tròn không có mái che, bắt đầu từ tháng thứ 6 phần vỏ đay tối mầu dần, nhất là sau 12 tháng. Phương án bảo quản xếp đống tròn có mái che phần vỏ đay sau 12 tháng bảo quản vẫn tương đối sáng màu. Trong thời gian bảo quản phần vỏ bám vào thân cây lỏng dần nhưng sau 12 tháng phần vỏ vẫn còn bám vào thân mà chưa bị tách hẳn ra.
* Tính chất hóa học:
Thành phần hoá học của nguyên liệu đay sau bảo quản theo các phương pháp khác nhau được chỉ ra trong bảng 3.10
Ký hiệu:
M1 - Phương pháp bảo quản xếp theo khối, không mái che M2 - Phương pháp bảo quản xếp khối,có mái che
Bảng 3.10 Thành phần hóa học của nguyên liệu Thành phần hoá học của nguyên liệu, %
Hàm lượng các chất tan trong, % Phương
pháp
bảo quản Xenluylô Lignin Pentozan Tro Axeton NaOH 1% Nước nóng Nước lạnh (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9)
Sau thu hoạch
49,1 19,4 21,2 3,00 1,87 30,0 6,10 7,46
Sau 2 tháng bảo quản
M1 51,1 20,5 22,6 1,57 1,98 24,3 2,56 3,74 M2 51,6 20,5 22,0 1,63 2,03 24,0 3,13 3,91 M3 52,0 19,2 21,0 1,59 2,14 23,5 2,17 3,32 M4 51,4 19,1 20,7 1,54 2,22 23,0 2,78 3,57
Sau 4 tháng bảo quản
M1 50,9 21,3 21,6 1,98 1,79 26,2 3,40 4,45 M2 51,1 19,9 21,0 2,18 1,82 24,9 3,63 4,57 M3 51,5 20,3 21,1 1,78 1,75 25,8 2,95 4,23 M4 51,2 19,1 20,9 1,87 2,26 28,6 3,14 5,33
Sau 6 tháng bảo quản
M1 49,7 21,4 22,1 2,30 1,15 26,1 3,78 4,78 M2 49,1 22,0 21,1 1,73 1,11 26,8 3,90 4,92 M3 51,8 20,3 22,1 1,79 0,96 26,1 2,25 4,29 M4 50,1 20,6 21,8 1,96 1,29 28,7 3,83 5,68
Sau 8 tháng bảo quản
M1 48,8 23,6 21,1 1,90 1,30 26,5 4,74 3,26 M2 48,9 23,8 22,1 1,23 1,50 25,4 3,93 2,91 M3 48,9 21,9 22,4 1,19 0,90 26,1 3,05 2,19 M4 48,9 20,5 20,1 1,48 1,40 26,3 4,27 3,49
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) Sau 10 tháng bảo quản
M1 48,7 20,8 20,8 1,95 1,19 30,7 5,98 4,70 M2 49,2 21,5 21,9 2,05 1,08 29,1 5,80 4,58 M3 49,5 20,9 20,1 2,02 0,90 29,7 3,55 2,14 M4 49,0 19,1 21,4 1,22 1,37 29,9 5,15 4,37
Sau 12 tháng bảo quản
M1 47,1 22,3 20,1 1,76 0,73 29,3 6,41 5,56 M2 47,5 21,4 20,0 2,07 0,63 29,8 5,89 5,33 M3 47,2 20,5 22,2 1,89 0,70 29,8 3,37 2,19 M4 46,7 22,4 22,9 1,32 1,30 29,4 6,06 5,04
Với thời gian bảo quản sau 2 tháng đến 6 tháng, hàm lượng xenlulo trong cả
4 phương án bảo quản đều tăng so với nguyên liệu sau thu hoạch. Hàm lượng lignin, pentozan hầu như không có thay đổi đáng kể. Hàm lượng tro, hàm lượng các chất tan trong xút, tan trong nước lạnh, nước nóng giảm nhiều. Điều này có thể được giải thích là trong khoảng thời gian từ tháng 9 đến tháng 11 thời tiết tại khu vực Long An hầu như ngày nào cũng có mưa. Chính điều đó đã tác động đáng kể đến nguyên liệu, dưới tác động của nước mưa và hơi nước, các chất có phân tử
lượng thấp đã bị phân hủy do đó làm giảm đáng kể hàm lượng các chất hòa tan. Nhưng điều này lại đem lại thuận lợi cho quá trình sản xuất bột giấy. Hàm lượng xenlulo tăng, hàm lượng chất hòa tan giảm sẽ làm tăng hiệu quả của quá trình sản xuất bột giấy.
Thời gian bảo quản sang tháng thứ 8 thì hàm lượng xenlulo bắt đầu giảm, hàm lượng lignin tăng nhẹ, hàm lượng các chất hòa tan không có thay đổi nhiều. Bắt đầu từ sau 10 tháng, thì hàm lượng các chất hòa tan đều tăng đặc biệt là tan trong xút loãng, tăng bằng với nguyên liệu sau thu hoạch. Nhưng hàm lượng các chất tan trong axeton lại có chiều hướng giảm. Sau 12 tháng hàm lượng xenlulo ở
cả bốn phương án bảo quản đều giảm rõ rệt và có hàm lượng gần như nhau. Như
vậy cho thấy tại thời điểm này nguyên liệu bắt đầu có sự phân hủy sinh học. Ở
phương án bảo quản xếp đống tròn không có mái che thì hàm lượng chất tan trong nước nóng và nước lạnh thì hầu như không có sự thay đổi nhiều sau 12 tháng bảo quản và thấp hơn hẳn so với các phương pháp bảo quản khác. Có thể do để ngoài
trời, lượng đay trong đống không lớn, nên hầu như tất cả nguyên liệu đều bị động trực tiếp của thời tiết, do đó hàm lượng các chất tan trong nước thấp.
Các kết quả phân tích thành phần hóa học của nguyên liệu cho thấy ở
phương án bảo quản theo cách xếp khối có mái che và không có mái che, kết quả
không gần như tương đương nhau. Nhưng ở phương án xếp đống tròn có mái che và không có mái che thì kết quả có sự khác nhau rõ rệt.
3.5.2 Tính chất của bột giấy hoá nhiệt cơ tẩy trắng
Bột giấy hoá cơ tẩy trắng sản xuất theo công nghệ P-RC-APMP từ nguyên liệu đay sau bảo quản theo bốn phương pháp khác nhau được chỉ ra trong bảng 3.11
Bảng 3.11 Tính chất của bột giấy hoá cơ tẩy trắng Phương pháp bảo quản Độ trắng ISO, % Hiệu suất, % Chiều dài đứt, m Chỉ số độ bền xé, mN.m2/g Chỉ số độ chịu bục, kPa.m2/g (1) (2) (3) (4) (5) (6)
Sau thu hoạch
77,2 81,4 5290 4,7 2,3
Sau bảo quản 2 tháng
M1 75,5 84,3 4990 4,3 2,1
M2 75,7 85,0 4900 4,5 2,1
M3 75,9 83,4 4940 4,4 2,1
M4 77,1 86,0 5120 4,5 2,2
Sau bảo quản 4 tháng
M1 74,7 83,9 4970 4,3 2,0
M2 75,3 84,2 4910 4,2 2,1
M3 75,0 82,8 4920 4,5 2,2
M4 76,6 85,5 5190 4,4 2,2
Sau bảo quản 6 tháng
M1 74,1 84,0 4540 4,3 2,0
M2 74,5 84,1 4560 4,1 2,0
(1) (2) (3) (4) (5) (6) Sau bảo quản 8 tháng
M1 73,9 84,1 4340 3,5 1,9
M2 74,3 84,3 4360 3,2 1,9
M3 74,1 83,8 4680 3,4 1,9
M4 75,7 85,4 4910 4,1 2,2
Sau bảo quản 10 tháng
M1 73,3 84,5 3670 3,2 1,8
M2 75,8 84,3 3557 3,4 1,7
M3 74,0 83,5 3670 3,4 1,6
M4 76,1 86,6 4020 3,9 2,1
Sau bảo quản 12 tháng
M1 72,4 84,8 3550 2,8 1,5
M2 72,9 84,6 3700 2,9 1,3
M3 72,2 84,3 3050 2,1 1,4
M4 72,9 86,8 3940 3,6 1,7
Bột giấy được sản xuất theo công nghệ P-RC-APMP từ đay sau thu hoạch cho độ trắng và tính chất cơ lý cao nhất. Đay được bảo quản theo phương pháp xếp khối, có mái che và không có mái che, xếp đống tròn không có mái che có độ trắng và tính chất cơ lý của bột giấy giảm dần theo thời gian bảo quản. Sau hai và bốn tháng bảo quản mức độ giảm độ trắng và tính chất cơ lý của bột giấy nhỏ, không rõ rệt. Sau thời gian bảo quản 6 tháng mức độ giảm độ trắng và tính chất cơ lý của bột giấy bắt đầu có sự rõ rệt và mức giảm hầu như không thay đổi sau bảo quản 8 tháng. Sau 10 tháng bảo quản mức giảm tính chất cơ lý của bột giấy tăng mạnh. Độ bền kéo giảm hơn 30%, độ bền xé giảm 27%, độ chịu bục có mức giảm nhỏ nhất cũng trên 21% so với bột giấy từđay sau thu hoạch. Nhưng độ trắng của bột giảm không nhiều. Sau 12 tháng bảo quản độ bền xé và độ chịu bục có mức cao hơn hẳn, độ bền xé giảm 38%, độ chịu bục giảm 43% ở phương pháp bảo quản xếp khối có mái che và không mái che. Trong khi đó độ bền kéo xấp xỉ với bột giấy sản xuất từđay sau
10 tháng bảo quản. Nhưng ở phương án bảo quản xếp đống tròn không có mái che
độ bền kéo của bột giấy giảm tới 42%, độ bền xé giảm 55%, độ chịu bục giảm tương đương với phương pháp xếp khối. Độ trắng của bột giảm không nhiều, sau 12 tháng bảo quản giảm rõ rệt nhất, nhưng cũng chỉ xấp xỉ 6% so với bột giấy từ đay sau thu hoạch ở cả bốn phương pháp bảo quản. Như vậy, đay nguyên liệu được bảo quản theo các phương pháp này có thể bảo quản được 8 tháng kể từ sau khi thu hoạch. Với thời gian bảo quản này, bột giấy sản xuất từđay theo công nghệ P-RC- APMP vẫn bảo đảm được chất lượng.
Ở phương án bảo quản xếp đống tròn có mái che bột giấy có độ trắng và chất lượng sau 12 tháng bảo quản đạt cao nhất trong các phương pháp bảo quản. Độ bền cơ lý của bột giấy có sự giảm rõ rệt sau 10 và 12 tháng bảo quản. Độ bền kéo giảm 24% sau 10 tháng, giảm xấp xỉ 26% sau 12 tháng bảo quản. Độ bền xé giảm 17% sau 10 tháng, giảm 23% sau 10 tháng bảo quản. Độ chịu bục giảm gần 9% sau 10 tháng và sau 12 tháng mức độ giảm tăng mạnh đến 26%. Như vậy ở phương án bảo quản này đay nguyên liệu cũng chỉ đảm bảo được chất lượng cho sản xuất bột giấy với thời gian bảo quản là 8 tháng
Độ trắng của bột giấy ở phương pháp bảo quản xếp đống tròn có mái che có giá trị cao nhất xấp xỉ với độ trắng của bột giấy từđay sau thu hoạch từ sau 2 tháng
đến 10 tháng bảo quản. Nhưng đến sau 12 tháng độ trắng của bột giấy có giá trị
tương đương với độ trắng của bột giấy ở các phương án bảo quản khác.
Do điều kiện thiết bị sản xuất bột hóa nhiệt cơ tẩy trắng theo công nghệ P- RC-APMP không thể xác định được hiệu suất của cả quá trình sản xuất bột giấy, nên hiệu suất được trình bày trong bảng 6 là hiệu suất tẩy bột giấy. Các kết quả cho thấy thời gian cũng như phương pháp bảo quản không ảnh hưởng tới hiệu suất tẩy trắng của bột giấy hiệu suất cao tẩy trắng.
Các kết quả nghiên cứu về tính chất vật lý, hóa học của nguyên liệu, tính chất vật lý của bột giấy hóa nhiệt cơ tẩy trắng từ đay cho thấy phương pháp bảo quản xếp đống tròn có mái che cho kết quả tốt nhất. Ở phương pháp bảo quản xếp khối có mái che và không mái che là gần như nhau. Nhưng với công suất của Nhà máy bột giấy Phương Nam - Long An là 100.000 tấn bột giấy/năm, nếu xếp theo nguyên liệu đay theo đống tròn thì diện tích cần là trên 150 ha (chưa kể diện tích cần cho đường đi). Hơn nữa việc làm mái che cũng yêu cầu chi phí rất lớn. Do đó phương án này trong thực tế là không khả thi. Phương án bảo quản được lựa chọn là phương án xếp khối không có mái che. Theo kết quả nghiên cứu thì đay nguyên liệu có thể bảo quản đến 8 tháng kể từ sau khi thu hoạch mà vẫn cho bột giấy có chất lượng tốt.
Hình 3.9 Mảnh nguyên liệu đay sau 12 tháng bảo quản theo bốn phương pháp khác nhau
Hình 3.11 (M2) Mảnh nguyên liệu bảo quản theo phương pháp xếp khối, có mái che sau 12 tháng
3.6 Phương án kỹ thuật cho thiết kế bãi chứa và tồn trữ nguyên liệu đay
Công suất của Nhà máy bột giấy Phương Nam là 100.000 tấn/năm. Theo thiết kế kỹ thuật thì hiệu suất của quá trình sản xuất bột giấy hóa nhiệt cơ tẩy trắng là lớn hơn 80%. Như vậy lượng đay nguyên liệu khô tuyệt đối cần là 125.000 tấn.
Độ khô của đay sau khi thu hoạch là khoảng 30%. Như vậy lượng đay tươi cần để
tồn trữ và bảo quản là khoảng 420.000 tấn. Theo kết quả nghiên cứu thì đay nguyên liệu dùng cho sản xuất bột giấy hóa nhiệt cơ tẩy trắng, theo công nghệ P-RC-APMP