每生产1万米布,水蒸汽消耗量由11.28吨下降到5.65吨,用水量由46吨下降到22吨,耗电量由122度减少到70度。“新型一步法低温前处理工艺”(以下简称“低温一步法”)为月产量1000万米面料的四川绵阳佳联(佳禧)印染有限责任公司带来了经济效益和生态效益。
在纺织印染行业棉及其混纺织物的前处理生产工序中,每少用1公斤化学品,每节约1吨水、1吨蒸汽、1度电,都是印染企业实实在在迈向绿色低碳高质量发展之路上的每一步。
“低温一步法”作为一种染整清洁生产新技术,正在众多的印染企业中推广开来,助力企业向“双碳”目标迈进。
为企业发展添新绿
在石家庄明石染厂有限公司(以下简称“明石染厂”)的前处理生产车间,已经闻不到浓重的强碱味儿了,也看不到以前退浆、煮练、漂白三步法工序中蒸汽腾腾的场面。“低温一步法”把三步法工序合并为一步,节约了汽蒸时间,同时汽蒸温度从以前的102℃饱和值降到了70℃,降低了设备的负荷,车间也明亮整洁起来。
明石染厂技术中心主任王杏梅说:“以前天一冷,车间里雾气腾腾,连面对面讲话,互相都看不清对方。大量冷凝水会从房梁上滴落下来,如果滴到加工好的布上,就会在后道染色时形成疵点,降低一等品率。采用“低温一步法”后,厂房干净了,空气的味道也好了,强碱的用量从30克/升降低到10克/升。”据明石染厂统计,前处理车间采用“低温一步法”以来,加工每万米布的蒸汽消耗降低35%,用电量降低40%。
在不久前举办的“中国纺织产业绿色发展国际工程科技战略高端论坛”上,国家先进印染技术创新中心主任、东华大学教授毛志平在“绿色低碳印染技术及发展趋势”主题报告中强调,印染是纺织行业高质量绿色发展的重中之重。针对绿色低碳印染技术及发展趋势,他着重强调了开发低温、短流程前处理技术的必要性。
石家庄琨谱化工有限公司(以下简称“琨谱化工”)技术中心主任翟保京是“低温一步法”的参与者和推广者。他介绍说,“低温一步法”推向市场两年多来,经过20多家印染企业的使用验证,在降低化学品添加量、减少化学品使用种类、缩短工艺时间、降低工艺温度、减少污水排放、省水节电等方面达到了研发技术要求。翟保京告诉《中国纺织报》记者:“因为‘低温一步法’对温度和时间有很大的包容性,印染企业可以根据自己工厂的条件,灵活调整生产工艺。这是‘低温一步法’最大的优势。”
中邦纺织科技有限公司技术总监徐小评告诉《中国纺织报》记者:“我们厂把‘低温一步法’用于两种生产方式,对于需要及时前处理的坯布,采用在70℃的蒸箱里汽蒸60分钟的低温一步法工艺;对于不急于处理的坯布,采用室温堆置一夜的‘冷轧堆’低温一步法工艺,既省能源,又可合理安排生产时间。”徐小评认为,采用“低温一步法”能节约用水、用电50%,是和工艺的灵活性密不可分的。
河北高阳三利毛纺有限公司(以下简称“三利公司”)是一家生产毛巾的印染企业。公司研发中心主任刘学展谈道:“公司采用‘低温一步法’,用冷轧堆一步法的方式生产毛巾,碱的添加量从300克/升减少到108克/升,还减少了两种化学品的使用,使污水的COD值下降了30%,减轻了污水处理的压力。”
变“废”为“用”有实效
在琨谱化工实验室的桌子上,摆满了装满水的透明玻璃瓶,水的浑浊度各不相同,实验人员正忙着测这些水的电导率。翟保京告诉记者:“这些都是印染厂污水处理后的中水,通常是要排入大自然的。‘低温一步法’对水质不挑剔,这些‘废水’可以回用到前处理加工中来。”
“低温一步法”的用碱量低,叠加双氧水的催化氧化作用,可以净化中水工作液,实现中水回用的目的。翟保京说:“毛巾对白度的要求非常高,‘低温一步法’被多家毛巾生产企业采用。我们正在申请《中水条件下毛巾织物冷堆高白度节约型染整前处理工艺》的专利。”
三利公司毗邻雄安新区。刘学展告诉《中国纺织报》记者:“公司一直把环保放在比生产更重要的位置上,寻求用技术创新解决环保与生产之间的矛盾,‘低温一步法’帮我们解决了前处理在中水回用上的难题。” 毛巾主要颜色是白色和浅艳色,为了生产出白度晶莹剔透或浅色鲜艳的毛巾制品,生产过程对水质的要求非常严苛,而中水的水质是和这一要求相矛盾的,“低温一步法”对水质的“不挑剔”,解决了这个难题。“采用‘低温一步法’以来,我们每天生产毛巾60吨,可利用中水60吨。毛巾的白度不仅得到提高,还保留了天然的棉质感。” 刘学展说。
“传统的前处理工艺是高温、强碱煮练,在去除坯布棉杂的同时,也去除了棉纤维中的天然蜡质,破坏了织物天然的棉质感。而‘低温一步法’低碱、低温的特性,把蜡质保留在棉纤维中,也保留了织物的棉质感和强度。”翟保京解释道。
四川宏华源森织造印染有限责任公司的生产模式是来料加工,坯布来源复杂,质量无法控制,织造过程中使用不合格整经蜡、织造油,会使经过前处理的半成品经常出现蜡丝、油斑现象,无法继续染色,只能回修,前处理回修率1%-1.5%。采用“低温一步法”后,再也没有出现过蜡丝、油斑现象。每米布回修成本是0.2元,公司每年可节约回修费10多万元。
徐小评告诉《中国纺织报》记者:“传统的‘冷轧堆’工艺,在24小时堆置工序后,还要60分钟的高温汽蒸,才能达到质量要求的白度,‘低温一步法’只需一步处理工序,就能达到更高的白度,布的强力也提高了,这对后道印花工序帮助很大,印花布的一等品率提升了1个百分点。”
王杏梅说:“‘低温一步法’还可以把丝光工序中产生的废碱直接回用,节约了废碱的处理成本。”
突破“卡脖子”技术是关键
“低温一步法”如此神奇,秘密在哪里?
在工业和信息化部印发的《印染行业绿色发展技术指南(2019版)》的环保型前处理和后整理技术章节中,提及了对棉及其混纺织物低温前处理的技术特点:采用高效双氧水催化/活性剂和低温精练剂,能在低于传统双氧水高温退浆、漂白的温度下除去棉纤维表面杂质,实现40℃-75℃低温煮练和漂白。对应用效果也提出了要求:避免织物氧漂破洞,改善织物手感,提高棉织物品质。相比传统双氧水高温前处理,在保证染色效果的前提下,可大幅降低能耗,降低化学品用量,节水10%左右,减少COD排放。
答案呼之欲出。
琨谱化工董事长李东亮告诉记者:“‘低温一步法’的研发成功,主要是突破了关键的‘卡脖子’技术,研制成功一系列有机活化剂,在低温条件下,能控制高浓度双氧水稳定分解催化。加上配套研发的化学助剂,实现前处理的低温工艺。以前,这项技术一直掌握在国外公司的手中,不仅价格高,而且只能在水质好、坯布含杂少、设备自动化水平比较高的条件下使用。我们经过5年多时间的研发,在不同条件的印染厂反复试验,终于取得成功,而且在技术上有了超越,能适应于各种水质、坯布和企业的设备条件。”
在棉及其混纺织物前处理工序中,强碱和双氧水是必不可少的基础化学品。相对于强碱对环境的污染,双氧水在使用过程中就已经分解成水和氧气,对环境是很友好的,但是如果双氧水的分解得不到有效控制,会使坯布产生破洞,甚至脆损。用有机活化剂控制高浓度双氧水的稳定催化分解,加上配套的化学助剂,就能发挥双氧水强大的催化氧化能力,代替传统的退浆、煮练工艺中的浓碱,叠加自身的漂白作用,实现了退浆、煮练、漂白三步合并成一步的工艺,再加上双氧水催化分解可在低温下进行,最终实现了前处理的“低温一步法”。由于低温,棉纤维中一些有用的物质被保留了下来,保留了坯布的天然棉质感和强度;双氧水具有强氧化性,可以用来进行污水处理,也就实现了前处理的中水回用;双氧水自身的漂白作用,提高了棉织物的白度。
“低温一步法”非常适合超白棉织物的生产。
“‘低温一步法’非常适合用于超白棉织物的生产,布面效果纯白、透亮,很受市场欢迎。”李东亮说。
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