工艺技术_高得率法制浆工艺技术

制浆造纸原理与工程 第 四 章机械法、化学机械法、半化学法制浆第 四 章机械法、化学机械法、半化学法制浆 （高得率法制浆）（高得率法制浆） Mechanical, Chemimachanical, Semi- chemical pulping (high-yield pulping) 制浆造纸原理与工程 制浆造纸原理与工程 制浆造纸原理与工程 制浆造纸原理与工程 制浆方法：制浆方法：制浆方法：制浆方法： 植物纤 维原料 植物纤 维原料 化学方法化学方法 机械方法机械方法 化学机械方法化学机械方法 纸浆纸浆 制浆造纸原理与工程 主要内容主要内容 (Main content)(Main content) 机械法制浆机械法制浆 化学机械法制浆化学机械法制浆 半化学法制浆半化学法制浆 制浆造纸原理与工程 新闻纸：新闻纸： 1.1.白度白度 (Brightness)(Brightness) 2.2.油墨吸收性油墨吸收性 3.3.油墨光泽度油墨光泽度 4.4.光散射性能光散射性能 5.5.不透明度不透明度(Opacity)(Opacity) 6.6.强度强度(Strength property)(Strength property) 机械浆、化学机械浆机械浆、化学机械浆 制浆造纸原理与工程 第 三 章 机械法、化学机械法、半化学法制浆第 三 章 机械法、化学机械法、半化学法制浆 （高得率法制浆）（高得率法制浆） 一、发展高得率法制浆的意义：一、发展高得率法制浆的意义： 1. 充分合理地利用植物纤维原料资源充分合理地利用植物纤维原料资源 2. 减轻制浆废水中的污染物质减轻制浆废水中的污染物质 3. 满足产品性能的需要（满足产品性能的需要（成纸吸墨性好，不透明度高，成纸吸墨性好，不透明度高，“质地质地”松 柔，适印性好） 松 柔，适印性好） 制浆得率：制浆得率：一般化学法制浆不超过一般化学法制浆不超过50%，得率在，得率在50%以上，以上， 65%以下的化学浆称为以下的化学浆称为“高得率化学浆高得率化学浆” 高得率法制浆高得率法制浆可统指：制备高得率化学浆、机械浆、可统指：制备高得率化学浆、机械浆、 化学机械浆、半化学浆等方法化学机械浆、半化学浆等方法 制浆造纸原理与工程 二、高得率浆分类及有关术语二、高得率浆分类及有关术语 SGW (Stone Ground Wood) 磨石磨木浆磨石磨木浆 PGW (Pressurized Ground Wood) 压力磨石磨木浆压力磨石磨木浆 TGW (high Temperature Ground Wood) 高温磨石磨木浆高温磨石磨木浆 RMP (Refiner Mechanical Pulp) 盘磨机械浆盘磨机械浆 TMP (Thermo-Mechanical Pulp) 预热盘磨机械浆预热盘磨机械浆 CMP (Chemi-Mechanical Pulp) 化学盘磨机械浆化学盘磨机械浆 CTMP (Chemi-Thermo-Mechanical Pulp) 化学预热机械浆化学预热机械浆 APMP (Alkaline Peroxide Mechanical Pulp) 碱性过氧化氢化学机械浆碱性过氧化氢化学机械浆 制浆造纸原理与工程 SCMP (Sulfonated Chemi-Mechanical Pulp) 磺化化学机械浆磺化化学机械浆 BMP (Bio-Mechanical Pulp) 生物机械浆生物机械浆 SEP (Steam Explosion Pulping) 蒸汽爆破法制浆蒸汽爆破法制浆 EMP (Extruder Mechanical Pulp) 挤压法机械浆挤压法机械浆 SCP（Semi-Chemical Pulp） 半化学法浆） 半化学法浆 NSSC (Neutral Sulphite Semi-Chemical pulp) 中性亚硫酸盐法半化学浆中性亚硫酸盐法半化学浆 ASSC (Alkaline Sulphite Semi-Chemical pulp) 碱性亚硫酸盐法半化学浆碱性亚硫酸盐法半化学浆 制浆造纸原理与工程 制浆方法的发展 化学浆 高得率浆高得率浆 SGW(PGW) RMP CMP TMP 1964 CTMP(74) APMP(APP) 制浆造纸原理与工程 第一节第一节 机械法制浆机械法制浆 磨石磨木浆（磨石磨木浆（SGWSGW）磨石）磨石 盘磨机械浆盘磨机械浆 （RMPRMP）盘磨）盘磨 定义：利用机械力量，将原料撕磨成浆的过程定义：利用机械力量，将原料撕磨成浆的过程 。 特点：多以木材为原料。特点：多以木材为原料。 制浆造纸原理与工程 机械浆的特点机械浆的特点机械浆的特点机械浆的特点 优点：得率高、成本低、污染轻。成纸吸优点：得率高、成本低、污染轻。成纸吸 墨性好，不透明度高，墨性好，不透明度高，“ “质地质地” ”松柔，适印性松柔，适印性 好。好。 缺点：动耗高，纤维分散性差，成纸强度缺点：动耗高，纤维分散性差，成纸强度 低，易返黄。低，易返黄。 制浆造纸原理与工程 三、高得率制浆主要方法的基本流程与特点三、高得率制浆主要方法的基本流程与特点 1SGW (Stone Ground Wood) 磨石磨木浆磨石磨木浆 得率：得率： 95% 基本流程：基本流程： 备木磨浆筛选净化浓缩（漂白）送抄纸备木磨浆筛选净化浓缩（漂白）送抄纸 粗渣再磨 磨石磨木浆的特点：磨石磨木浆的特点： （1） 在各类制浆方法中得率最高、生产成本最低，污染最小 （ ） 在各类制浆方法中得率最高、生产成本最低，污染最小 （2） 浆料具有优良的不透明度和吸墨性； （ ） 浆料具有优良的不透明度和吸墨性； （3） 强度和白度稳定性较低。 主要用于生产新闻纸、印刷纸，配抄其它文化用纸及纸板。 ） 强度和白度稳定性较低。 主要用于生产新闻纸、印刷纸，配抄其它文化用纸及纸板。 制浆造纸原理与工程 22RMP (Refiner Mechanical Pulp) 盘磨机械浆盘磨机械浆 得率：得率：90 95% 基本流程：基本流程： 木片洗涤器脱水机盘磨机（二段盘磨机）筛选木片洗涤器脱水机盘磨机（二段盘磨机）筛选 RMP的特点：的特点： （1）原料成本较）原料成本较SGW低，可利用磨木机不能用的木材边角料； （ 低，可利用磨木机不能用的木材边角料； （2）设备占地面积小，生产能力较大； （ ）设备占地面积小，生产能力较大； （3）强度较）强度较SGW好，但能耗较好，但能耗较SGW高（高高（高50%100%）， 不透明度及印刷性能稍低。 ）， 不透明度及印刷性能稍低。 四、磨石磨木浆四、磨石磨木浆SGW ?生产流程生产流程 production process ?磨木原理磨木原理 mechanism of stone grounding ?磨木设备磨木设备磨木机磨木机 machine of stone grounding ?磨石磨石-grounding stone ?磨木理论磨木理论 theory of grounding ?影响磨木的因素影响磨木的因素 effect of parameters ?磨木浆的质量检查磨木浆的质量检查 measurement of pulp quality ?磨石磨木浆的发展磨石磨木浆的发展 development of SGW （一）生产流程（一）生产流程 返回返回 漂白漂白 （二）磨木原理（二）磨木原理 电能 机械能 热能电能 机械能 热能 返回返回 （三）磨木设备（三）磨木设备磨木机磨木机 ?加压方式加压方式:机械加压和水力加压。机械加压和水力加压。 ?生产操作生产操作:间歇与连续操作。间歇与连续操作。 ?常用设备：链式磨木机、袋式磨木机、库式 磨木机、环环式磨木机等。 常用设备：链式磨木机、袋式磨木机、库式 磨木机、环环式磨木机等。 链式磨木机链式磨木机 1磨石磨石 2料箱料箱 3链条链条 4浆坑浆坑 5刻石装置刻石装置 6链 条传动装置 链 条传动装置 机械加压连续式磨木设备机械加压连续式磨木设备 环式磨木机环式磨木机 大北式磨木机大北式磨木机 长卡米尔式磨木机长卡米尔式磨木机 1加压板加压板 2锥形料箱壁锥形料箱壁 3加料袋加料袋 返回返回 （四）磨石（四）磨石 ?磨石的结构磨石的结构 ?磨石的安装磨石的安装 ?刻石装置刻石装置 磨石分类磨石分类 天然磨石（已淘汰） 磨石 水泥磨石 人造磨石 陶瓷磨石 天然磨石（已淘汰） 磨石 水泥磨石 人造磨石 陶瓷磨石 磨石表面状态磨石表面状态 ?磨料粒子大： 生产能力大、浆粗劣磨料粒子大： 生产能力大、浆粗劣 ?磨料粒子：锋利切断作用大、短纤维多磨料粒子：锋利切断作用大、短纤维多 ?磨石的气孔率和硬度取决于粘合剂的性质 及与磨料粒子的配比 磨石的气孔率和硬度取决于粘合剂的性质 及与磨料粒子的配比 磨石的安装磨石的安装 ?两个法兰盘把磨石夹紧两个法兰盘把磨石夹紧 ?保证法兰盘的端面能把压力均匀地分布在法保证法兰盘的端面能把压力均匀地分布在法 兰盘与磨石的全部接触面积兰盘与磨石的全部接触面积 刻石装置刻石装置 刻石刀操作过程刻石刀操作过程 刻石注意事项 ?正确选用刻石刀。 ?每次刻石应使用新刻石刀。 ?使用固定深度刻石。 ?刻石进刀应使用测微计控制，并按操作规程 准确地操作。 ?加强对刻石装置的维护，及时更换磨损的部 件。 返回返回 （五）磨木理论（五）磨木理论压力脉冲理论压力脉冲理论 ?由磨擦及压力脉冲产生的能量（摩擦能与振动能） 被木材吸收后，转化为热能，使木材温度升高，胞 间层木素软化； 由磨擦及压力脉冲产生的能量（摩擦能与振动能） 被木材吸收后，转化为热能，使木材温度升高，胞 间层木素软化； ?经软化的纤维在摩擦力及剪切力的作用下由木材表 面剥离下来； 经软化的纤维在摩擦力及剪切力的作用下由木材表 面剥离下来； ?剥离下来的纤维与纤维束聚集于磨石刻纹的沟槽 中，在移出的过程中受到复磨与精磨。 剥离下来的纤维与纤维束聚集于磨石刻纹的沟槽 中，在移出的过程中受到复磨与精磨。 三个阶段密切相关，相互影响。三个阶段密切相关，相互影响。 纤维的剥离过程纤维的剥离过程 返回返回 （六）影响磨木的因素（六）影响磨木的因素 ?原木质量 ?磨石 ?磨石线速度 ?磨木比压 ?磨木温度 ?浓度 ?磨石浸渍深度 原木质量原木质量 ?材种对磨木浆生产有直接的影响材种对磨木浆生产有直接的影响 ?树种对得率、白度、电耗、强度等影响较大树种对得率、白度、电耗、强度等影响较大 ?原木的水分对磨木过程有重要影响，原木水 分以 原木的水分对磨木过程有重要影响，原木水 分以4050较适合，水分小于较适合，水分小于2030% 时，产量与质量下降，动力消耗增加；水分 大于 时，产量与质量下降，动力消耗增加；水分 大于50%时，产量下降。时，产量下降。 磨 石磨 石 ?磨石纹锋锐利，以切割纤维为主，产量高，单位电耗较低， 纸浆粗糙，细小纤维较多 磨石纹锋锐利，以切割纤维为主，产量高，单位电耗较低， 纸浆粗糙，细小纤维较多 ?磨石纹锋变钝后，产量降低，电耗升高，纹锋锐利时产量 高，单位电耗低，但以切割作用为主，磨出纤维短硬，碎料 多。所以刻石后要去锋 磨石纹锋变钝后，产量降低，电耗升高，纹锋锐利时产量 高，单位电耗低，但以切割作用为主，磨出纤维短硬，碎料 多。所以刻石后要去锋 ?纹锋完全变钝后，产量下降，电耗上升，此时需要磨石纹锋完全变钝后，产量下降，电耗上升，此时需要磨石 ?在一个磨石周期的中间一段时间内，纹锋钝圆，得到质量适 宜的浆料 在一个磨石周期的中间一段时间内，纹锋钝圆，得到质量适 宜的浆料 磨石线速度磨石线速度 ?线速度增加，生产能力和动力消耗增加，单位动力 消耗量相对减少。 线速度增加，生产能力和动力消耗增加，单位动力 消耗量相对减少。 ?一定压力下，线速增加，增加对浆料研磨作用；提 高表面温度，纤维细长而富有弹性。 一定压力下，线速增加，增加对浆料研磨作用；提 高表面温度，纤维细长而富有弹性。 ?磨木电动机转数不变情况下，磨石线速取决于磨石 直径。磨木过程中，由于磨石工作层的不断磨损， 相应降低了磨石线速，导致产量质量下降。 磨木电动机转数不变情况下，磨石线速取决于磨石 直径。磨木过程中，由于磨石工作层的不断磨损， 相应降低了磨石线速，导致产量质量下降。 磨木比压磨木比压 ?指单位磨碎面积上所受的压力（与装料操作有关）指单位磨碎面积上所受的压力（与装料操作有关） ?增加比压提高生产能力，单位电耗略有降低，改善 纸浆质量。但比压太大，产量虽增加，但粗大纤维 增加，细浆量减小，强度降低。 增加比压提高生产能力，单位电耗略有降低，改善 纸浆质量。但比压太大，产量虽增加，但粗大纤维 增加，细浆量减小，强度降低。 ?磨木比压与装料操作关系密切。磨木比压与装料操作关系密切。 ?比压应与磨石纹锋配合，钝的纹锋应相应提高比压。比压应与磨石纹锋配合，钝的纹锋应相应提高比压。 磨木温度磨木温度 ?由于磨碎区温度不易测量，生产中往往测定浆坑温度由于磨碎区温度不易测量，生产中往往测定浆坑温度 ?冷磨法纸浆纤维粗短，机械强度差，目前已经淘汰冷磨法纸浆纤维粗短，机械强度差，目前已经淘汰 ?热磨法中，升高温度可提高生产能力并降低动力消耗，促进 软化的纤维分离，机械强度高而滤水性差 热磨法中，升高温度可提高生产能力并降低动力消耗，促进 软化的纤维分离，机械强度高而滤水性差 ?磨浆温度升高有一定的限制磨浆温度升高有一定的限制 ?调节喷入浆坑的白水温度和喷水量，可以调节温度和浆浓调节喷入浆坑的白水温度和喷水量，可以调节温度和浆浓 ?提高温度提高温度：纤维分离较容易，浆强度高，滤水性好。生产中 一般控制浆坑温度在 纤维分离较容易，浆强度高，滤水性好。生产中 一般控制浆坑温度在7585 磨浆浓度磨浆浓度 ?磨浆浓度一般用浆坑浓度代替。磨浆浓度一般用浆坑浓度代替。 ?高温低浓是较理想的磨浆条件。高温低浓是较理想的磨浆条件。 ?一般认为：浆坑浓度大于一般认为：浆坑浓度大于2.0%2.5%时称高浓， 低于 时称高浓， 低于2.0%时为低浓。时为低浓。 ?提高浆浓：提高浆浓：生产能力下降，大量浆料被复磨，浆料 强度下降。生产中一般控制浆浓在 生产能力下降，大量浆料被复磨，浆料 强度下降。生产中一般控制浆浓在2.0%。 磨石浸渍深度磨石浸渍深度 ?磨石浸入浆料中的目的在于清洗磨石表面并使磨石均匀冷却。 浸渍深度可由浆坑挡板调节 磨石浸入浆料中的目的在于清洗磨石表面并使磨石均匀冷却。 浸渍深度可由浆坑挡板调节 ?增加磨石浸渍深度，降低磨木机的生产能力，单位动力消耗 上升，但纸浆质量提高。 增加磨石浸渍深度，降低磨木机的生产能力，单位动力消耗 上升，但纸浆质量提高。 国外发展的无浆坑磨木国外发展的无浆坑磨木: 将浆坑挡板放低，使磨石不浸入浆中，可减少磨石运行中的 阻力 将浆坑挡板放低，使磨石不浸入浆中，可减少磨石运行中的 阻力; 用高压喷水消除复磨，降低浆料打浆度和能耗，延长刻石周 期， 稳定浆料质量 用高压喷水消除复磨，降低浆料打浆度和能耗，延长刻石周 期， 稳定浆料质量; 但需严格控制喷水温度、压力、喷水量和在整个磨石面上喷 水均匀，以保证浆的质量和磨石安全。 但需严格控制喷水温度、压力、喷水量和在整个磨石面上喷 水均匀，以保证浆的质量和磨石安全。 （七）磨木浆的有关概念和质量指标（七）磨木浆的有关概念和质量指标 ?消潜消潜：高浓磨浆时纤维会发生扭曲与缠卷，放料冷却后这种 潜态（ 高浓磨浆时纤维会发生扭曲与缠卷，放料冷却后这种 潜态（latency）被保持，不利于纸页的强度。因此需在一 定温度和浆浓下搅拌一段时间，以消除这种潜态。一般采用 温度 ）被保持，不利于纸页的强度。因此需在一 定温度和浆浓下搅拌一段时间，以消除这种潜态。一般采用 温度6070 ，浆浓不高于，浆浓不高于4%，搅拌，搅拌4060min。 ?游离度游离度：衡量磨浆效果（或打浆效果）的指标，用特定的仪 器测定浆料的滤水性能（受纤维形态及其分布、纤维分丝帚 化程度等影响）。一般用 衡量磨浆效果（或打浆效果）的指标，用特定的仪 器测定浆料的滤水性能（受纤维形态及其分布、纤维分丝帚 化程度等影响）。一般用加拿大标准游离度（加拿大标准游离度（ Canada Standard Freeness, CSF, mL）表示。其数值越大，滤水 性越高。 表示。其数值越大，滤水 性越高。 ?打浆度打浆度：同样为衡量磨浆效果（或打浆效果）的指标。一般 用 同样为衡量磨浆效果（或打浆效果）的指标。一般 用肖伯尔打浆度（肖伯尔打浆度（oSR）表示。其数值越大，滤水性越低表示。其数值越大，滤水性越低 （七）磨木浆的质量检查（七）磨木浆的质量检查 ?质量指标：滤水性、机械强度、纤维长度和纤维形态等质量指标：滤水性、机械强度、纤维长度和纤维形态等 ?磨木浆的滤水性不仅反映纸浆的脱水速度，说明纸浆的质量。磨木浆的滤水性不仅反映纸浆的脱水速度，说明纸浆的质量。 ?磨木浆的机械强度取决于磨木所用原木的性质和磨木方法与条 件。检查时，先抄成纸张试样进行测定。 磨木浆的机械强度取决于磨木所用原木的性质和磨木方法与条 件。检查时，先抄成纸张试样进行测定。 ?磨木浆的纤维性质和形态，在生产过程中多用蓝玻璃法进行观 察或显微镜法。 磨木浆的纤维性质和形态，在生产过程中多用蓝玻璃法进行观 察或显微镜法。 ?筛分筛分：利用不同网目的筛，将纸浆纤维筛分成若干级分，用利用不同网目的筛，将纸浆纤维筛分成若干级分，用各 级分的质量百分率 各 级分的质量百分率来判断浆料的纤维形态分布，预测浆料质量。来判断浆料的纤维形态分布，预测浆料质量。 返回返回 （八）磨石磨木浆的发展（八）磨石磨木浆的发展 ?高温磨石磨木浆（TGW）70度提高至90度 ?压力磨石磨木浆（PGW） 提高压力 ?化学磨石磨木浆（CGW） 加化学药品或化 学预处理 ?木片磨石磨木浆（FGW） ?筛渣再磨盘磨机械浆 制浆造纸原理与工程 木片磨木机示意图 制浆造纸原理与工程 22RMP (Refiner Mechanical Pulp) 盘磨机械浆盘磨机械浆 得率：得率：90 95% 基本流程：基本流程： 木片洗涤器脱水机盘磨机（二段盘磨机）筛选木片洗涤器脱水机盘磨机（二段盘磨机）筛选 RMP的特点：的特点： （1）原料成本较）原料成本较SGW低，可利用磨木机不能用的木材边角料； （ 低，可利用磨木机不能用的木材边角料； （2）设备占地面积小，生产能力较大； （ ）设备占地面积小，生产能力较大； （3）强度较）强度较SGW好，但能耗较好，但能耗较SGW高（高高（高50%100%）， 不透明度及印刷性能稍低。 ）， 不透明度及印刷性能稍低。 制浆造纸原理与工程 盘磨机械浆生产设备盘磨机械浆生产设备盘磨机械浆生产设备盘磨机械浆生产设备盘磨机盘磨机盘磨机盘磨机 refinerrefiner 盘磨机类型及结构盘磨机类型及结构 盘磨机磨浆原理盘磨机磨浆原理 制浆造纸原理与工程 盘磨机类型及结构盘磨机类型及结构盘磨机类型及结构盘磨机类型及结构 盘磨机有单盘磨、双盘磨和三盘磨。盘磨机有单盘磨、双盘磨和三盘磨。 单盘磨由一个动盘和一个定盘组成。双盘单盘磨由一个动盘和一个定盘组成。双盘 磨由两个转向相反的动盘组成。三盘磨是磨由两个转向相反的动盘组成。三盘磨是 在两个定盘之间有一动盘，动盘两面都有在两个定盘之间有一动盘，动盘两面都有 磨齿。磨齿。 齿盘是盘磨机的核心部件，直接对磨浆质齿盘是盘磨机的核心部件，直接对磨浆质 量、产量和能耗产生影响。量、产量和能耗产生影响。 制浆造纸原理与工程 双盘磨双盘磨双盘磨双盘磨 制浆造纸原理与工程 制浆造纸原理与工程 齿盘齿盘齿盘齿盘 二段磨浆齿盘一段磨浆齿盘二段磨浆齿盘一段磨浆齿盘 制浆造纸原理与工程 制浆造纸原理与工程 制浆造纸原理与工程 制浆造纸原理与工程 四、磨浆机理及有关影响因素四、磨浆机理及有关影响因素 （一）盘磨机磨浆机理（一）盘磨机磨浆机理 国外高速摄影的结果表明：在盘磨机进口处木片首先发 生破碎，在向外周运动的过程中离解、纤维化、细纤维化。 一般认为盘磨机磨浆可以分为三个区段： 国外高速摄影的结果表明：在盘磨机进口处木片首先发 生破碎，在向外周运动的过程中离解、纤维化、细纤维化。 一般认为盘磨机磨浆可以分为三个区段： 1.破碎区破碎区：磨盘中心部分，（木片首先进入），这部分盘间距最 大，刀片厚，刀数少，木片在高温下破碎，成杵状小木棍。 ：磨盘中心部分，（木片首先进入），这部分盘间距最 大，刀片厚，刀数少，木片在高温下破碎，成杵状小木棍。 2.粗磨区粗磨区：盘间距从内向外逐渐变小，原料停留时间较长，逐渐 被磨碎成针状的木丝，由于相互的摩擦作用，被离解成纤维束 和部分纤维。 ：盘间距从内向外逐渐变小，原料停留时间较长，逐渐 被磨碎成针状的木丝，由于相互的摩擦作用，被离解成纤维束 和部分纤维。 3.精磨区精磨区：靠齿盘外周，齿数增多，齿沟变窄，进一步细纤维 化，离解。 ：靠齿盘外周，齿数增多，齿沟变窄，进一步细纤维 化，离解。 制浆造纸原理与工程 要使木片被磨成良好的浆料，应使之经历要使木片被磨成良好的浆料，应使之经历两个过程两个过程： 1 使 使木片离解木片离解，尽量保护纤维长度，减少切断。因此需 利用木片之间的相互摩擦，磨浆浓度宜高，间隙应大些。 ，尽量保护纤维长度，减少切断。因此需 利用木片之间的相互摩擦，磨浆浓度宜高，间隙应大些。 2 进一步 进一步纤维化和细纤维化纤维化和细纤维化，磨浆浓度宜低些，盘间隙 宜小些。 ，磨浆浓度宜低些，盘间隙 宜小些。 生产中往往采用分段磨浆来实现上述两个过程。生产中往往采用分段磨浆来实现上述两个过程。 制浆造纸原理与工程 （二）影响盘磨机磨浆的有关因素（二）影响盘磨机磨浆的有关因素 1.材种与料片规格：材种与料片规格：木材种类、纤维形态、化学组成木材种类、纤维形态、化学组成 有关研究结果表明（见有关研究结果表明（见 P117-118 表表3-8），用密度小、生 长快、秋材含量高、抽出物含量低的木材，可生产出强度较高 的盘磨机械浆。 ），用密度小、生 长快、秋材含量高、抽出物含量低的木材，可生产出强度较高 的盘磨机械浆。 2.磨浆浓度：磨浆浓度： 是重要的影响因素，一般控制在是重要的影响因素，一般控制在2030范围。第一 段磨浆 范围。第一 段磨浆 25左右，第二段磨浆左右，第二段磨浆 20左右左右. 制浆造纸原理与工程 3. 预热温度（压力）和时间 预热（汽蒸）的作用： 预热温度（压力）和时间 预热（汽蒸）的作用：对对TMP，软化纤维胞间层木素，使纤维 易于分离，预热温度影响纸浆质量。 ，软化纤维胞间层木素，使纤维 易于分离，预热温度影响纸浆质量。 预热温度过高预热温度过高（超过（超过木素玻璃化转移温度木素玻璃化转移温度），木素充分软化， 纤维分离发生在胞间层和次生壁之间，纤维分离后表面覆盖着木 素，一段磨浆后浆料冷却，原来软化的木素变硬形成玻璃状外壳， 成为二段磨浆的障碍，造成难以细纤维化，磨浆动力消耗大，浆料 白度下降。 ），木素充分软化， 纤维分离发生在胞间层和次生壁之间，纤维分离后表面覆盖着木 素，一段磨浆后浆料冷却，原来软化的木素变硬形成玻璃状外壳， 成为二段磨浆的障碍，造成难以细纤维化，磨浆动力消耗大，浆料 白度下降。 预热温度过低预热温度过低，木素未能软化，纤维发生不规则分离，产生碎 片多，纤维长度降低，纸浆强度下降（类似 ，木素未能软化，纤维发生不规则分离，产生碎 片多，纤维长度降低，纸浆强度下降（类似RMP）。 据有关研究，在 ）。 据有关研究，在接近（稍低于）木素玻璃化转移温度接近（稍低于）木素玻璃化转移温度时，纤维 分离发生在次生壁外层，有利于二段磨浆产生细纤维化作用，提高 纸浆强度。 木素玻璃化转移温度的下限为 时，纤维 分离发生在次生壁外层，有利于二段磨浆产生细纤维化作用，提高 纸浆强度。 木素玻璃化转移温度的下限为120135 oC。预热时间一般为。预热时间一般为 12min. 制浆造纸原理与工程 4磨浆能耗与能量分配磨浆能耗与能量分配 RMP TMP SGW KW h / t浆浆16002200 18002300 11001300 离解只消耗较少的能量，大部分能量消耗于纤维的进一步离解只消耗较少的能量，大部分能量消耗于纤维的进一步 磨解（精磨）。磨解（精磨）。 在两段中合理地分配能耗有利于提高浆料的强度性质。在两段中合理地分配能耗有利于提高浆料的强度性质。 有研究表明，对于有研究表明，对于TMP，一段磨浆能耗占总能耗的，一段磨浆能耗占总能耗的50%左左 右时，浆料的强度较好。右时，浆料的强度较好。 制浆造纸原理与工程 5. 磨盘间隙 磨盘间隙、浆浓、能耗：三个参数可控制，相互影响； 磨盘间隙 磨盘间隙、浆浓、能耗：三个参数可控制，相互影响； 能耗一定：浆浓高，间隙应加大； 浆浓一定：间隙小，能耗会增加。 能耗一定：浆浓高，间隙应加大； 浆浓一定：间隙小，能耗会增加。 用于离解纤维，间隙应大些，用于精磨（发展强度）则 间 隙应小些。 用于离解纤维，间隙应大些，用于精磨（发展强度）则 间 隙应小些。 间隙间隙200 m时，磨盘震动，纤维长度剧烈下降，纸浆强 度明显下降；制造时磨盘间隙一般不可能小于 时，磨盘震动，纤维长度剧烈下降，纸浆强 度明显下降；制造时磨盘间隙一般不可能小于100 m（平行问 题） （平行问 题） 制浆造纸原理与工程 6. 磨盘特性磨盘特性 （1）齿型：）齿型：齿的长短、数量、粗细；齿的排列与分布；齿槽的 深浅、宽窄和分布；浆档的设置；三个区的划分与磨浆面积 等，均影响生产能力、浆料质量和能耗。一定齿型下，增大齿 角，有利于发展纤维强度；减小齿角，切断作用增大。通常齿 角在 齿的长短、数量、粗细；齿的排列与分布；齿槽的 深浅、宽窄和分布；浆档的设置；三个区的划分与磨浆面积 等，均影响生产能力、浆料质量和能耗。一定齿型下，增大齿 角，有利于发展纤维强度；减小齿角，切断作用增大。通常齿 角在2545度。度。 （2）齿盘锥度：）齿盘锥度：指单位径向上的坡度，随材种、得率、齿型结 构而变。提高磨浆浓度，锥度应加大（ 指单位径向上的坡度，随材种、得率、齿型结 构而变。提高磨浆浓度，锥度应加大（p120）。）。 （3）磨盘材料：）磨盘材料：关系到磨盘的使用寿命（铬镊钼合金、陶瓷、 塑料等） 关系到磨盘的使用寿命（铬镊钼合金、陶瓷、 塑料等） 制浆造纸原理与工程 典型典型典型典型RMPRMPRMPRMP生产流程生产流程生产流程生产流程 1木片仓 2旋转阀 3鼓风机 4旋风分离器 5木片洗涤器 6洗涤脱水器 7分配输送器 8平衡木片仓 9第一段盘磨机 10刮板运输机 11第二段盘磨机 12泵 制浆造纸原理与工程 TMP (Thermo-Mechanical Pulp) 预热盘磨机械浆预热盘磨机械浆 得率：得率：90 95% 基本流程：基本流程： 洗后木片预热器压力盘磨机 浆汽分离器二段盘磨机（常压）（消潜）筛选 洗后木片预热器压力盘磨机 浆汽分离器二段盘磨机（常压）（消潜）筛选 TMP特点：TMP特点： （1） 长纤维组分较高，强度比） 长纤维组分较高，强度比SGW、RMP高，纤维束含 量低； （ 高，纤维束含 量低； （2） 细小纤维和碎片含量低，滤水性好 （ ） 细小纤维和碎片含量低，滤水性好 （3） 松厚度比） 松厚度比SGW大，抄出纸页表面较粗糙。 主要用于抄造新闻纸、印刷纸、涂布纸、面巾纸、 纸板等。 大，抄出纸页表面较粗糙。 主要用于抄造新闻纸、印刷纸、涂布纸、面巾纸、 纸板等。 制浆造纸原理与工程 TMPTMPTMPTMP生产流程生产流程生产流程生产流程 1螺旋搅拌器螺旋搅拌器 2预热器预热器 3浆器分离器浆器分离器 4蒸汽压力磨浆机蒸汽压力磨浆机 制浆造纸原理与工程 第二节第二节第二节第二节 化学机械法制浆化学机械法制浆化学机械法制浆化学机械法制浆 制浆造纸原理与工程 制浆方法的发展 化学浆 高得率浆高得率浆 SGW(PGW) RMP CMP TMP 1964 CTMP(74) APMP(APP) 制浆造纸原理与工程 概要概要概要概要 原料经轻微的化学处理（原料经轻微的化学处理（chemical chemical treatment)treatment)，然后再用机械方法撕磨成浆和，然后再用机械方法撕磨成浆和 进行纸浆后处理的过程（消潜进行纸浆后处理的过程（消潜latency latency removalremoval，筛选，筛选screeningscreening，漂白，漂白bleachingbleaching 等）。等）。 预处理药液：冷碱法与亚硫酸盐法预处理药液：冷碱法与亚硫酸盐法SCMPSCMP CTMPCTMP APMPAPMP 制浆造纸原理与工程 44CMP (Chemi-Mechanical Pulp) 化学化学(盘磨盘磨)机械浆机械浆 得率：得率：80 90% 基本流程：基本流程： 木片化学预处理 （预浸渍）盘磨机磨浆筛选 化学预处理 （预浸渍） 中的化学药品一般为： NaOH , Na 木片化学预处理 （预浸渍）盘磨机磨浆筛选 化学预处理 （预浸渍） 中的化学药品一般为： NaOH , Na2 2SOSO3 3, Na , Na2 2SOSO3 3 , + NaOH (NH , + NaOH (NH4 4) )2 2SOSO3 3 + NaOH ( + NaOH (或其它pH缓冲剂如MgO等) NaOH + H ) NaOH + H2 2O O2 2等等 CMP特点：CMP特点：强度优于RMP、TMP 可用于配抄新闻纸、印刷纸、书写纸等 强度优于RMP、TMP 可用于配抄新闻纸、印刷纸、书写纸等 制浆造纸原理与工程 55CTMP (Chemi-Thermo-Mechanical Pulp) 化学预热机械浆 （ 化学预热机械浆 （BCTMP：漂白化学预热机械浆）：漂白化学预热机械浆） 得率：得率： 9093% 基本流程：基本流程： （挤压） 木片汽蒸浸渍预热压力磨浆筛选 （挤压） 木片汽蒸浸渍预热压力磨浆筛选 CTMP特点：特点： （1） 平均纤维长度较大，碎片含量低； （ ） 平均纤维长度较大，碎片含量低； （2） 针叶木） 针叶木CTMP强度可接近化学浆。 可用于生产新闻纸、印刷书写纸、卫生纸、纸板、绒毛浆等。 强度可接近化学浆。 可用于生产新闻纸、印刷书写纸、卫生纸、纸板、绒毛浆等。 制浆造纸原理与工程 CTMP生产系统 制浆造纸原理与工程 6. APMP (Alkaline Peroxide Mechanical Pulp) 碱性过氧化氢化学机械浆 流程： 6. APMP (Alkaline Peroxide Mechanical Pulp) 碱性过氧化氢化学机械浆 流程： 洗后木片常压预汽蒸一段螺旋压榨、预浸常压预蒸仓 二段螺旋压榨、预浸常压预蒸仓一段常压磨浆 洗涤脱水二段常压磨浆消潜筛选 洗后木片常压预汽蒸一段螺旋压榨、预浸常压预蒸仓 二段螺旋压榨、预浸常压预蒸仓一段常压磨浆 洗涤脱水二段常压磨浆消潜筛选 APMP特点：特点：杨木杨木APMP与与BCTMP相比较有能耗低、化学药 品消耗较低、白度和强度较高的特点；但针叶木 相比较有能耗低、化学药 品消耗较低、白度和强度较高的特点；但针叶木 APMP与与 BCTMP相比较未表现出明显优势。相比较未表现出明显优势。 制浆造纸原理与工程 7. 7. SCP（Semi-Chemical Pulp）半化学法浆 得率： ）半化学法浆 得率：65 80% 基本流程：基本流程： 木片化学预处理盘磨机磨浆筛选木片化学预处理盘磨机磨浆筛选 NSSC（Neutral Sulfite Semi-Chemical pulp） 中性亚硫酸盐法半化学浆（生产半化学浆的主要方法） ） 中性亚硫酸盐法半化学浆（生产半化学浆的主要方法） ASSC (Alkaline Sulfite Semi-Chemical pulp) 碱性亚硫酸盐法半化学浆 用于生产一般文化用纸，包装纸、瓦楞纸板等。 碱性亚硫酸盐法半化学浆 用于生产一般文化用纸，包装纸、瓦楞纸板等。 制浆造纸原理与工程 (三三) 磨木机磨浆原理磨木机磨浆原理 1磨石：磨石：分为天然磨石与人造磨石两类，人造磨石又分为水泥磨 石与陶瓷磨石两种。人造磨石由磨料粒子与粘胶剂组成，磨石粒 子的形状与粒度、磨石的气孔率和硬度决定磨石的性能，影响生 产能力和纸浆质量（ 分为天然磨石与人造磨石两类，人造磨石又分为水泥磨 石与陶瓷磨石两种。人造磨石由磨料粒子与粘胶剂组成，磨石粒 子的形状与粒度、磨石的气孔率和硬度决定磨石的性能，影响生 产能力和纸浆质量（P104：图：图3-6、表、表3-2） 2磨木过程的三个阶段：磨木过程的三个阶段： （1） 由磨擦及压力脉冲产生的能量（摩擦能与振动能）被木 材吸收后，转化为热能，使木材温度升高，胞间层木素软化； ） 由磨擦及压力脉冲产生的能量（摩擦能与振动能）被木 材吸收后，转化为热能，使木材温度升高，胞间层木素软化； （2） 经软化的纤维在摩擦力及剪切力的作用下由木材表面剥 离下来； ） 经软化的纤维在摩擦力及剪切力的作用下由木材表面剥 离下来； （3） 剥离下来的纤维与纤维束聚集于磨石刻纹的沟槽中，在 移出的过程中受到复磨与精磨。 ） 剥离下来的纤维与纤维束聚集于磨石刻纹的沟槽中，在 移出的过程中受到复磨与精磨。 三个阶段密切相关，相互影响。三个阶段密切相关，相互影响。 制浆造纸原理与工程 四、化学处理四、化学处理 CTMP化学处理的药品一般为氢氧化钠、亚硫酸钠和碳 酸钠。化学处理的位置一般在磨浆前，也有在段间甚至段 后（ 化学处理的药品一般为氢氧化钠、亚硫酸钠和碳 酸钠。化学处理的位置一般在磨浆前，也有在段间甚至段 后（P132，图，图3-40）。）。 （一）化学处理的作用：（一）化学处理的作用： 使原料（木片）软化，有助于降低磨浆能耗，较多地分离 出完整的纤维，增加浆料中的长纤维组分，提高纸浆强度。 使原料（木片）软化，有助于降低磨浆能耗，较多地分离 出完整的纤维，增加浆料中的长纤维组分，提高纸浆强度。 化学处理软化木片与热处理软化木片的根本区别在于：化学处理软化木片与热处理软化木片的根本区别在于： 化学处理对木素的软化是不可逆的过程，而热处理软化木 素是可逆的过程。 化学处理对木素的软化是不可逆的过程，而热处理软化木 素是可逆的过程。 木素的软化温度木素的软化温度（1）与木材中的水分含量有关，在一定范围内 随水分含量增加而降低（ ）与木材中的水分含量有关，在一定范围内 随水分含量增加而降低（P133，图，图3-42）；（）；（2）与化学处理后木素的 磺化度有关，随磺化度的增加木素的软化温度呈直线下降。 ）与化学处理后木素的 磺化度有关，随磺化度的增加木素的软化温度呈直线下降。 制浆造纸原理与工程 碱的作用：碱的作用：促进纤维润胀，增强半纤维素和木素的水合作 用，降低软化温度，为磨浆时纤维的离解创造有利的条件，降 低能耗，但影响纸浆白度（图 促进纤维润胀，增强半纤维素和木素的水合作 用，降低软化温度，为磨浆时纤维的离解创造有利的条件，降 低能耗，但影响纸浆白度（图3-49 图图3-51）。）。 亚硫酸钠的作用：亚硫酸钠的作用：木素的磺化使其软化温度降低，亲水性 增加，热塑性增大，磨浆时纤维易于离解，浆的质量提高（浆 中的长纤维比例、纤维的比表面积和浆的结合强度均增加，见 木素的磺化使其软化温度降低，亲水性 增加，热塑性增大，磨浆时纤维易于离解，浆的质量提高（浆 中的长纤维比例、纤维的比表面积和浆的结合强度均增加，见 P133，图，图3-43、3-44、3-45）。）。 制浆造纸原理与工程 （二）（二）CTMP生产的重要影响因素生产的重要影响因素 1原料状况原料状况 水分含量影响浆质量；树皮、腐朽材、木节等 影响纸浆的尘埃度、白度和强度；砂石等杂质影响磨盘寿命。 水分含量影响浆质量；树皮、腐朽材、木节等 影响纸浆的尘埃度、白度和强度；砂石等杂质影响磨盘寿命。 2预浸渍工艺预浸渍工艺 （1）预汽蒸：）预汽蒸：排除木片中的空气，增加木片中的水分含量，提高木片温 度，有利于浸渍时更快地吸收药液。（常压预汽蒸， 排除木片中的空气，增加木片中的水分含量，提高木片温 度，有利于浸渍时更快地吸收药液。（常压预汽蒸，10min以内）以内） （2）木片挤压程度：）木片挤压程