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造纸科普知识讲座第一节 纸的含义及分类一、纸的含义：根据中华人民共和国国家标准(GB4687-84)中的规定,所谓纸，就是从悬浮液中将植物纤维，矿物纤维，动物纤维，化学纤维或这些纤维的混合物沉积到适当的成形设备上，经过干燥制成的平整、均匀的薄页。从广义上讲，纸-可以用来包含纸张和纸板这两个术语。按照造纸工业部门的标准， 通常把定量小于225g/m2的纸页叫做纸张或纸， 把定量大于225g/m2的叫做纸板。但是，这个界限不是绝对的，还要以纸页的特性和用途灵活掌握。 从前，我国对纸张和纸板的定量规定是：在150200g/m2以下的叫做纸张；在150200g/m2以上的则叫做纸板。由于纸板和纸张的界限不十分明确，加之工业部门和商业部门的不统一，常把定量在200g/m2左右的纸称为纸卡。随着时间衍变，慢慢形成了一个规律,即把定量在200g/m2以上，而又以印刷或装璜为主要目的的纸，称为卡纸。如250g/m2铜板卡(纸)，280g/m2玻璃卡(纸)等。普通的纸，抄成后未经再次加工，一般称为纸或原纸。为了提供纸的表面性质和装饰效果，或者为了赋予纸面一种特别性能，对原纸进行了再加工，所得到的成品便称为加工纸(如涂布印刷纸、复写纸等)。二、中国纸种分类纸的种类很多，世界上的纸张种类多达1500多种，我国也有700多种，用途极广且又各具不同的性能和特点，因而过去的分法很多，极不统一。根据最新的“纸和纸板的分类及命名”把纸和纸板分成6大类。1、印刷用纸及纸板类：新闻纸、凸版印刷纸、胶版印刷纸、凹版印刷纸、书皮纸、铜版纸、招贴纸、票证纸、封面纸板等。2、书写纸、制图及复印用纸及纸板类：书写纸、有光纸、打字纸、邮政明信片纸、描图纸、绘图纸、图画纸、静电复印纸、热敏印刷纸、水写纸等。3、技术用纸及纸板类：提花纸、砂纸原纸、纸绳纸、柏油原纸、深井防水记录纸、力感记录纸、气象记录纸等。4、包装用纸及纸板类：水泥袋纸、中性包装纸、感光器材包装纸、火柴纸、糖果包装纸、炸药包装纸、黄板纸、箱纸板等。5、生活、卫生及装饰用纸及纸板类：卫生纸、卫生巾纸、尿布纸、灭鼠纸、衬裙纸、壁纸、蜡光纸、石膏纸板。6、加工纸原纸类：热工记录纸、心电图原纸、软钢纸原纸、食品羊皮原纸、皱纹原纸、白棉纸、玻璃卡纸原纸等。三、纸及纸板的规格尺寸根据需要，常用的纸及纸板可制成卷筒和平板两种规格。纸及纸板的尺寸均有一定的规定，也可根据用户需要另作特殊安排。国家标准对新闻纸、有光纸、书写纸、书皮纸、打字纸、绘图纸、描图纸、晒图纸、涂布纸等的尺寸做出如下规定：平板纸尺寸：8801230mm、8801092mm、7871092mm、787960mm、690960mm、8501168mm等。卷筒纸宽度尺寸：1575mm、1092mm、880mm、787mm等国家标准对卷筒纸的长度虽没有统一规定，但一般产品均有习惯上的做法。如卷筒新闻纸和印刷纸的长度为6000m，卷筒绘图纸的长度为20m，卷筒描图纸长度为40m。还有一些卷筒纸的尺寸，则根据用途另作规定。如纸袋纸宽1020mm，长度4000m，卷烟纸宽29或29.5mm，长为4000或5000m，电容器纸宽95、240或280mm，卷筒直径为220-260mm。印刷纸种类繁多，其使用的要求以及印刷方式各有不同，故必须根据使用与印刷工艺的要求及特点去选用相应的纸张，这些在国家标准、行业标准、地方标准或企业标准中都有相应的规定。一般根据用户需要选定。或与用户达成共识后做些变化。第二节 造纸术的发明纸的发明大大提高了人类积累、继承前人经验的能力，为社会的发展提供了有力的保障。一、纸发明前的书写材料 文字发明以前古人以结绳记事，由于无法辨认绳结所代表的事物，经常出现错误。文字出现以后，我国先民曾利用甲骨、金石记事。金石笨重，使用起来很不方便。在纸出现之前，竹简、木牍、缣帛是主要的书写材料。竹简、木牍十分笨重，所占的空间又很大，写作和阅读都很不便利。二、纸的发明过程 西汉初年，政治稳定，思想文化十分活跃，对传播工具的需求旺盛，纸作为新的书写材料应运而生。公元105年，东汉和帝时的尚书令蔡伦，在总结了民间经验的基础上，改进技术，成功地运用树皮、破布、鱼网、麻头等植物纤维原料造出了当时非常著名的“蔡侯纸”。首次使我国古代的手工业造纸形成了一种工艺技术，使纸的产量、质量得以大幅度提高，从此纸在全国普遍使用起来。蔡伦对发明造纸术所作的重大贡献，他的历史功绩一直受到世界的敬重。蔡伦献纸之后，造纸技术和纸张广为流传。东汉末年，东莱人左伯也是一位造纸能手。他造的纸，比蔡侯纸更为白洁细腻。东晋末年，豪门桓玄把持朝政。公元404年，废晋安帝，并下令以纸代简。简牍文书从此基本绝迹。纸不仅在民间流通，而且成为官方文件的载体。三、造纸技术的发展 造纸原料的多样性是造纸发展的一个重要方面。 西汉时期的纸大都以麻为原料，东汉也以麻纸为主，到蔡伦时代，又利用树皮（主要是楮皮）造纸。此后，各种树皮纸纷纷问世。魏晋时期发明了桑皮纸、藤皮纸。唐代又出现了利用某些香树的树皮造的纸，称为香皮纸。特别值得一提的是用竹子造纸，唐中叶出现了竹纸。竹纸的发明使造纸的原料大大丰富了。竹料制浆难度较大，必须改进制浆方法，提高制浆效率，我国劳动人民在唐代就解决了这个问题。竹浆造纸可以说是现代木浆造纸的先驱。以青檀皮为原料的宣纸，至今享有盛名，据新唐书记载，唐代宣州生产的纸为贡品。有人认为，这可能就是宣纸。宋代安徽徽州是当时的纸业中心之一。宋末，泾县开始生产宣纸。宋代，有人用废纸与新鲜纸浆混合，制成一种名为“还魂纸”的纸。有关造纸术的著作，宋以后相继出现，宋代苏易简的纸谱、元代费著的纸笺谱、明代王宗沐的楮书。尤其是明代宋应星的天工开物杀青篇对中国古代造竹纸和造皮纸的技术作了系统的总结。他把造竹纸过程概括为五个环节，即新竹漂塘、碱液蒸煮、打浆抄造、覆帘压纸、透火焙干。四、造纸术向外的传播 在公元384年间，由山东传入朝鲜，610年传到日本。7世纪时传入越南、缅甸和印度。公元751年中国的造纸术传入阿拉伯。阿拉伯人渡海于1150年把造纸术传入西班牙，1278年传入意大利，15世纪再渡海传到英国。美洲各国造纸是由欧洲传入的，1567年传到俄罗斯，1575年传到墨西哥，1690年传入美国，1803年开始进入加拿大。我国造纸术传遍亚、非、欧、澳、美各洲，对世界文化的发展起了巨大的推动作用。第三节 抄纸用纤维原料几乎任何植物纤维均可用于造纸，但只有少数几种纤维具有工业价值。从世界范围看，约有94%的造纸浆是由木材纤维构成，而非木材纤维（主要有麻、棉、蔗渣、竹和稻麦草等）制成的浆则占6%。一般而言，作为造纸原料，木材原料优于草类原料，木材原料中针叶木又优于阔叶木。一、造纸植物纤维原料的分类：1）木材纤维原料a、针叶木：绝大部分的叶状是尖细的，因其质地较软又称软木。如云杉、冷杉、落叶松、红松、马尾松、柏木等。b、阔叶木：叶状是阔宽，因其质地较硬又称硬木。如白杨、桦木、枫木、桉木等。2）非木纤维原料：指除木材外的所有造纸用植物纤维原料，通常也称草类原料。a、竹类：如毛竹、慈竹、白夹竹、楠竹等。b、禾草类：如稻草、麦草、芦苇、甘蔗渣、高粱秆、玉米秆、棉杆等。c、韧皮纤维类：大麻、亚麻、黄麻、桑皮、构树皮、檀皮等d、页纤维类：龙须草、剑麻等。e、种子毛：棉花、棉短绒等。二、植物纤维原料主要化学组成：1）纤维素：是由D葡萄糖基构成的链状高分子化合物。是构成植物细胞壁的主要成分，从造纸角度来看，是在制浆过程中应尽力保护的部分以提高浆的得率和纸的强度。2）半纤维素：指除纤维素和果胶、淀粉以外的碳水化合物，是一群物质的总称。3）木素：是芳香族高分子化合物，由苯基丙烷结构单元通过碳碳键连接而成的具有三维空间的高分子聚合物。木素不是代表单一物质，而是代表植物中具有某些共同性质的一群物质。胞间层含量很高，它使细胞互相粘合而固结。因此，要分离纤维细胞，就必须溶解木素，这是化学制浆的实质。按照被保留在纸浆中木素的含量，可将浆区分为软浆和硬浆。软浆残余木素含量较低，在2%左右；硬浆残余木素含量较高，在8%左右；半化学浆高达15%。4）其它组分：树脂、脂肪，果胶、淀粉，单宁、色素，灰分。这些少量组分一般情况下对整个制浆造纸过程不会造成不利影响。一般来说木材灰分含量较低，在1%以下，草类较高，多在2%以上，稻麦草灰高达10%，且主要成分是SiO2，SiO2对碱回收相当不利，会产生多种危害，常称硅干扰。三、各种原料的化学组成及组成特性：1）树木的化学组成和组成特性：a、木材的化学组成：针叶木平均含43%的纤维素，28%的半纤维素和29%的木素；阔叶木平均含45%的纤维素，34%的半纤维素和21%的木素；b、树枝与树干化学组成区别：树枝与树干相比，其纤维素含量少，木素多，聚戊糖多，热水抽提物多。因此，树枝的造纸利用价值不如树干。c、树皮化学组成：树皮占整个树木地上部分的10%左右。树皮灰分多，热水抽提物多，木素含量与木材差异不大，但纤维素和半纤维素含量太低，不宜作为造纸原料。2）非木材原料的化学组成a、禾本科植物：木素含量除竹子与针叶木差不多外，大多数都比较低，接近阔叶木的低值。其中稻麦草木素含量最低，但其草叶、草节、草穗的木素含量却相当高。b、韧皮纤维原料：是造纸的优质原料，麻类的化学制浆主要是脱胶的过程。c、棉纤维的组成：棉纤维的化学组成主要是纤维素，其含量在95%以上，几乎由纯纤维组成。化学制浆时只需用少量药品脱胶和脂。4、选用纤维原料的一般原则：纤维原料的木素含量应在40%以上，纤维长度应有1mm以上。另外，还要求资源丰富、集中、收集方便、运输成本低、价格合适。四、常见的制浆方法第四节 备 料一、概述是在制浆前把植物纤维原料进行初步处理和加工，以满足制浆造纸生产过程和产品质量的要求。备料的好坏将直接影响纸浆和纸的质量与产量，也影响企业生产消耗和经济效益。备料的目的和要求：1、贮备原料，满足生产连续性的需要2、稳定和改进原料质量3、除掉杂质，满足产品的质量要求，提高经济效益二、木材的备料生产流程大体包括：原木贮存、去皮、锯木、除节与劈木、削片、筛选等。备料系统工艺流程图剥皮后原木 链式拉木机 冲洗循环水 滚筒剥皮机 金属探测仪 1#皮带输送机削片机1#2#螺旋输送机旋风分离器刮板输送机机机木片筛再碎机木屑仓2#皮带输送机备料木片仓磨浆系统4#皮带输送机仓底卸料螺旋 电磁除铁器1、贮木的意义：1）保证生产的连续性。原木贮存的目的是维持正常连续生产的需要。原木的贮存与木材的季节性采伐有关，与运输周转的周期有关，采伐量和运输周期决定贮存量的大小。国外有些纸厂建在林区，运输距离短，原木从砍伐到纸厂使用不超过两周时间。根据生产情况，一般要有 三个月的贮木量,有的原木要求储存时间四周内。2）对针叶木经过一定时间贮存可大大降低树脂含量，降低原木水分和挥发性化学成分。2、原木贮存的方法与堆垛原木贮存方法采用地上贮存，堆垛采用平列法，原木顺堆成垛。这种方式原木的堆积系数较大，达0.60.7。为使垛的两端稳固，在垛的两端采用层叠法堆垛，在中间用平列法堆垛。机械堆垛，每一木垛的长度不大于30米，宽度即原木的长度4米6米，高度不应大于4米，垛与垛之间的距离应不小于0.5米。几个短的原木形成一个垛组，垛组与垛组之间距离不小于10米，作为防火间距，610个垛组形成一个垛区，垛区与垛区之间的距离纵向不小于15米，横向不小于25米。3、外购木片的露天贮存（1）、不同材种的木片，分别堆放。（2）、木材易于受到污染，投入生产前需经洗涤或筛选处理。（3）、木片室外贮存时间过长时，木片质量下降，对纸浆质量和得率有一定的影响。4、锯木1）目的：适应磨木机、削片机或去皮机的需要。2）设备：单圆锯、多圆锯和带锯。 5、去皮：（1）去皮的目的：除掉纤维含量较低而杂质含量较高的树皮，以减少化学药品消耗和提高纸浆质量。（2）剥皮原理剥皮鼓进料处由输送机构成，它缓慢将原木经进料溜槽送进剥皮鼓。额定长度2-4米的原木，用最大2平方米断面的装载机成捆装在剥皮鼓进料端的输送机上，输送机通过进料溜槽把原木送到直径4.5米、长度22米的剥皮鼓，原木在剥皮鼓内由于自身的重力产生摩擦、翻滚、碰撞作用，树皮在挤压作用下脱落并进入下部的皮带输送机，送入树皮堆仓，剥后的原木进入削片机削片。剥皮鼓采用变频调节，剥皮鼓的转数范围5-8转/分，剥皮条件随原木种类、水分含量、贮存时间等变化有很大波动。为优化剥皮洁净度并减少木材损失，剥皮鼓的转速可调节是必要的。采用翻滚式剥皮方式，原木的停留时间由液压控制的出料门和进料量控制。为防止树皮碎屑向周围扩散，树皮溜槽装备有上护罩密封剥皮鼓的下部壳体。剥皮后原木由出料输送机（链条/皮带）送到装备有石子捕集器、树皮分离和喷淋冲洗站的辊式输送机，松散的树皮从原木上由辊式输送机和剥皮鼓上的开孔落下。（2）常用设备：滚刀式剥皮机、摩擦剥皮机、水力剥皮机、挤压剥皮机。6、去节和劈木：（1）目的：由于树节较为坚硬，而且含有较多的树脂等杂质，在磨木时易于损害磨石表面，降低生产能力并影响质量，增加电耗，在蒸煮时药液渗透困难，致使成浆质量下降。直径过大的原木，需要劈开后方能装入磨木机或普通斜口喂料削片机进行生产。7、削片：经过辊式输送机的原木送到削片机前的皮带输送机，它装备有保护削片机免受金属损伤的金属探测器，金属探测器检测到含有金属的原木时，将原木移出剥皮鼓到削片机的输送线，金属件拿出。洁净的原木送进重力喂料式削片机溜槽。在高速转动的飞刀作用下，原木被切削成长2224毫米、厚4毫米的木片。（1）目的：为了有利于蒸煮时药液渗透和增加装锅量，适应木片磨浆。（2）要求：木片要大小厚薄一致，均整度高。般为长15-30mm，厚3-10 mm，合格率在85-90%以上。（3）设备：圆盘削片机8、筛选和再碎：自产木片和商品木片一起在木片筛内筛选，筛子有三层筛板，筛子由钢丝绳悬挂，振幅可调。筛选后，过大木片经皮带输送机送到再碎机再碎后回到木片筛重新筛选。在第二层下第三层筛板上的合格木片直接排到皮带输送机后送到木片贮存仓。通过第三层筛板的木屑从木屑筛的底板上收集，由皮带输送机或刮板输送机从厂房内送到单独的料堆。（1）目的：为获得均一的木片。（2）常用设备：圆筛、摇摆平筛9、木片贮存、计量和贮存木片贮存仓（料仓）是基于有效运用“先进先出”的原则和100有效木片堆储容积。筛选后的木片由皮带输送机送到木片仓，皮带输送机配备皮带称来测量储存的木片量，木片仓装配有料位检测器测量料位。木片用Centerscrew回转式螺旋出料机从料仓出料，出料能力60-150实积立方米，木片从料仓排出到皮带输送机上，它把木片送到制浆车间进予蒸仓的高度，皮带机装配有测量并调节进予蒸仓木片量的皮带称和去除木片中金属（含铁的）的电磁除铁器。（1）输送设备：皮带输送机、斗式提升机（2）贮存：木片仓10、外购木片处理外购木片由卡车运送到工厂并倒进接料斗，接料斗底部的双螺旋把木片输送到皮带输送机，再送往筛选。外购木片的筛选有2段，在第一段木片通过盘筛，从木片中分离外部物体（大块），最终筛选在筛选系统中进行，或与自产木片同时筛选，或者单独进行筛选。外够木片和自产木片进同一个料仓。11、树皮和废料处理 从剥皮鼓树皮出孔来的树皮和废料由树皮溜槽收集后落到剥皮鼓下的皮带输送机上，该皮带输送机也收集从剥皮鼓进料输送机驱动端和出料输送机上落下的树皮。剥皮鼓下的皮带输送机把树皮送到另外一个皮带输送机，它把树皮送到树皮堆作进一步处理，例如：进树皮锅炉生产能源。12、备料工段水处理为了剥皮前的原木洗涤和除冰，特别是在寒冷的冬季，在剥皮鼓进料输送机的护罩顶上有喷淋水嘴。通过这些水嘴，循环并被加热的洗涤水喷淋到原木上融化冻结在原木上的树皮。洗涤水在喷淋到原木上之前通过喷射器用低压新蒸气加热。剥皮鼓后的原木冲洗后，水、砂和树皮由水槽收集并流近同一台脱水输送机。树皮和木块被分离到树皮皮带输送机上，水、砂和碎树皮进地面下的沉淀池。沉淀池内沉淀的泥沙颗粒（0.5mm）用刮板输送机从底板上收集后送到收集仓内。净化后的水再循环利用。为了保持冲洗水的品质，循环水要连续用少量的水补冲置换。泵槽与沉淀池相连接，在外围池水最干净的地方，有一台加压水泵产生高压水用于剥皮鼓至削片机间的原木冲洗站，在中间池有一台泵用于石子捕集器和水槽的冲洗，另一台泵用于剥皮鼓后的原木冲洗。三、稻麦草的备料：1、目的：将草切成一定长度（15-30）的草片，再经筛选净化除去根、叶、穗、谷粒、尘土等杂质。2、方法：干法、湿法、干湿结合法3、流程：（1）干法原料车 喂料胶带 切草机 筛选设备 送蒸煮工段 谷、尘谷粒回收设备 尘土集尘、除尘设备（2）湿法备料：是将整捆草由运输带投进一个特制的碎草机中，在底刀和涡流的作用下，打散草捆，将草秆撕裂，然后将草叶、泥砂等杂质分离，湿草经脱水挤干后送去蒸煮，污水经过处理净化后可循环使用。（3）干湿结合法备料：是干切料、湿净化。4、工艺及设备：（1）、切料：主要是便于装锅和蒸煮，便于药液渗透，易于蒸煮。切草长度15-30mm，合格率85%。1）盘式切草机：切料时，草料由运输带送进喂料装置，经链带通过上下压紧辊压紧后送至刀盘部分，被旋转刀盘上的飞刀和固定底刀切成一定长度的草片。生产能力为6-8t/h，需用电机功率18-40kw。 2）辊式切草机：切料时，草料由运输带送入喂料箱，经两道压辊压紧后送至刀辊部分被转动飞刀辊上的飞刀与固定底刀切成一定长度的草片，草片下落到运输带上送出。 （2）、筛选与除尘：目的是除去尘土、砂石、草叶、草穗等杂质，并回收谷粒，以减少蒸煮时的化学药品消耗，提高浆的质量。1）辊式除尘机：又叫羊角除尘机，有六辊和四辊式2）双圆锥除尘机：（3）、输送与贮存：草片的输送常用风送、皮带输送机、刮板输送机输送。 第五节 碱法制浆一、分类：1、石灰法制浆：蒸煮剂的主要成分是Ca(OH)2,碱性较弱，主要用于处理稻麦草以及废棉、破布和麻类纤维原料，用于蒸煮稻麦草时，只能起到软化组织作用，除去木素甚微，成浆较硬而脆，多用来生产黄纸板等。2、烧碱法制浆：烧碱法蒸煮剂的主要成分是NaOH，并含有少量的Na2CO3。主要用于处理棉、麻、草类等非木材纤维原料，也有用于阔叶木的蒸煮。纸浆具有色浅、松软、成纸吸水性好、不透明度高的特点，但纸浆强度和得率较低。3、硫酸盐法制浆：蒸煮剂的有效成分是NaOH和Na2S，补充碱损失的药剂为Na2SO4。适用于处理各种植物纤维原料。硫酸盐法纸冰强度较好。二、常用术语：1、绝干原料与风干原料：绝干原料是指不含水分的植物纤维原料。风干原料是指水分含量为10 %的植物纤维原料。2、白液：绿液经C a(O H)2苛化所得的溶液。3、绿液：绿液是指从碱回收炉中出来的熔融物，溶解在稀白液或水中所得的药液。 4、黑液：原料经碱法蒸煮沸以后，从纸浆中分离出来的残液。 5、总碱量：总碱量在烧碱法中是指N a 0 H+N a 2 C O 3，在硫酸盐法中是指N a O H+N a 2 S+N a 2C O 3+N a 2 S O 3+N a 2 S O 4，均以N a 2 0(或N a O H)表示。6、活性碱：烧碱法是指N a O H，硫酸盐法是指N a O H+N a 2 S，均以 N a2O(或N a O H)表示。7、有效碱：烧碱法是指N a O H，硫酸盐法是指N a O H+1/2 N a 2 S，均以N a 2 O(或N a O H)表示。8、硫化度：硫化度是指硫酸盐法蒸煮液或白液中所含N a 2 S占全部活性碱的百分比， 9、用碱量：用碱量是指蒸煮时，活性碱用量(质量)对绝干原料质量的百分比。活性碱一般以N a 2 O(或N a O H)表示。10、液比：液比是指装入蒸煮器内的绝干原料质量(k g或t)与蒸煮总液量(包括原料中的水分和加入的全部蒸煮液)的体积(L或m 3)之比。11、纸浆得率：纤维原料经蒸煮后所得纸浆质量对蒸煮前原料质量的百分比，称为粗浆得率。粗浆经筛选后所得的细浆质量对蒸煮前原料质量的百分比，称为细浆得率，计算时原料和纸浆均需折算为绝干质量或风干质量。12、纸浆硬度：纸浆硬度是指原料经蒸煮后所得纸浆中残留木素和其它还原性有机物的量，它相对表示原料在蒸煮过程中除去木素的程度，即所谓的蒸解度。因此，硬度大的纸浆，表示残留木素和其它还原性有机物的量较高，即蒸解度低。13、粗渣率：粗渣率或称未蒸解率表示蒸煮浆的均匀程度， 计算时粗渣和细浆均需折算为绝干质量或风干质量。14、碱回收率：碱回收率是指蒸煮用的碱经回收后(不包括补充芒硝)得到的碱占蒸煮用碱量的百分数。15、还原率：还原率是指绿液中N a 2 S占N a 2 S+N a 2 S O 4及任何其它钠的硫化物之和的百分比，以N a 2 O表示。16、苛化率：苛化率是指绿液被苛化的程度，亦即N a O H对白液中N a O H+N a 2 C O 3的百分比，以N a 2 O表示。17、黑液提取率：黑液提取率是指从蒸煮后的黑液中提取得到的固形物的百分数。18、稀白(绿)液：稀白(绿)液是指用水洗涤白泥(绿泥)所得到的稀液。19、白泥(绿泥)：白泥(绿泥)是指澄清白液(绿液)时沉淀的泥渣。20、碱自给率：碱自给率是指经碱回收后所得到的碱量(包括补充药剂在内)占蒸煮用碱量的百分数。三、工艺流程1、硫酸盐法草浆2、硫酸盐法木浆 四、蒸煮设备1、间歇式蒸煮器（1）蒸球：适用于造纸制浆车间的各种植物纤维的蒸煮，可制成多种不同要求的高质量的纸浆。容积：8m3、25m3、40m（2）蒸锅：2、连续式蒸煮器（1）立式连续蒸煮器（2）横管式连续蒸煮器（3）斜管连续蒸煮器五、蒸煮技术的发展：1、氧碱制浆：是将原料在碱的作用下加入氧气，强化了对木素的降解和溶出作用。2、碱蒽醌法制浆：蒽醌具有提高脱木素速率和保护碳水化合物的作用，从而可以降低碱耗和提高纸浆得率。第六节 纸浆的洗涤纸浆洗涤的目的是将蒸煮后已离解的纤维与蒸煮废液分离得到洁净的纸浆，同时回收大部分药品。一、洗涤指标：1、洗净度：以洗涤后纸浆所带的残碱来表示。2、稀释因子：表示提取液体的稀释程度，一般定义为洗浆时洗浆系统里所增加的纯水量。3、置换比：指置换洗涤后，纸浆中含溶解的固体物实际减少量与最大可能减少量之比。4、提取率：指每吨粗浆送蒸发的黑液中碱量对蒸煮时每吨粗浆用碱量的百分比。二、洗涤原理：1、过滤作用：一般先用水将浆料稀释到一定浓度，使其充分混合，然后进行过滤脱水，达到洗涤作用。2、挤压作用：借助于机械力对高浓浆料进行压缩，将废液挤出并通过隔离元件加以排除的过程。3、扩散作用：是在浓度差作用下，使纤维内的溶解物质扩散出来，然后压滤浓缩加以分离。4、置换洗涤：以水或较稀的废液借助过滤作用，较均匀地渗入浆层，置换出浆料中流动空间的废液并将它过滤分离。影响洗涤的因素有温度、浆的种类、纸浆硬度等。三、洗涤流程四、洗涤设备1、波纹滤板式真空洗浆机: 波纹滤板式真空洗浆机是在消化吸收国外先进技术的基础上，研制开发的新一代鼓式真空洗浆机。（1）波纹滤板从根本上解决了孔式过滤板的反吐倒灌现象。（2）提高了滤板的开孔率，增大了有效过滤面积，可以提高产量15。（3）由于结构的特点，空气不易进入，可以保证设备的真空度，取消设备的辅助真空系统。（4）防止空气的进入可以减少泡沫的产生。（5）由于开孔集中，流量集中，流速快，冲刷沉淀物，加之滤板表面光滑，冲刷力大，所以不易结垢。（6）波纹板更换方便，使用可靠，且便于安装、维修。（7）可以更加有效地提高浆料提取率，洗净度及出浆浓度。2、螺旋挤浆机：用于对纸浆的脱水浓缩和药品回收。浆料由进浆口送入，借助输送螺杆向前推动，浆料在通过螺旋时，由于螺旋的螺距变化或螺旋走私的变化，受到了机械的挤压作用，引起体积压缩，并受到顶头压力作用而挤出黑液，通过滤板排出挤压后的浆料则由顶和螺杆间挤出。4、双辊挤浆机: 适应于造纸行业深色浆的过滤洗涤和浓缩，能有效去除浆料中的杂质，它能保证浆料后序工艺浓度均匀。5、水平带式真空洗浆机水平带式真空夹网压榨洗浆机是一种新型高效、低耗的纸浆洗涤及黑液提取的先进设备。它集洗浆、脱水于一体，用于水环路分隔、高浓漂白、热分散和高浓打浆等高浓工艺前，对各种浆料进行洗涤脱水。第七节 碱回收一、目的和意义：在碱法制浆过程中，将近有一半植物纤维原料中的物质溶解于蒸煮药液内而成为黑液。每生产1吨纸浆可得黑液10-12m3，其中约有1吨有机物质和400kg左右的碱类、硫化物等。碱回收是将黑液中的无机盐经过化学处理，使其转化为氢氧化钠和硫化钠，重新作为蒸煮助剂，并取得热能。二、生产流程：1、黑液蒸发：黑液蒸发一般分两个阶段，第一阶段是在多效蒸发器中把稀黑液从100Be(15)左右蒸发到33-370Be(15)，固形物含量约达47-54%；第二阶段是在直接蒸发器中进行，使黑液再浓缩至53-65%，以便在碱回收炉中进行燃烧。2、黑液的燃烧：把蒸浓了的黑液烧成黑灰，然后将其深解成为绿液，并且利用黑液中有机物在燃烧时放出的热量而产生蒸汽，从而回收黑液中的碱和热能。3、绿液的苛化：目的在于将石灰加入绿液中，使碳酸钠转化为氢氧化钠，澄清后得到蒸煮需要的白液，而沉淀的白泥经过洗涤、过滤、脱水，送至石灰炉煅烧成生石灰。三、设备1、蒸发设备：2、喷射炉：第八节 机械法制浆一、概述：1、定义：利用机械的方法处理植物纤维原料，使其纤维离解成浆的制浆方法。2、种类：1）普通磨木浆（磨石磨木浆GP、WP）：是将原木先锯成一定长度的木段，再送入磨木机内磨制成浆。2）普通木片磨木浆（RMP）：将原木先削成木片，再用盘磨机磨制成浆。3）预热木片磨木浆（TMP）：是将原木先切削成木片，再经过预热，然后用盘磨机磨解成浆。4）化学磨木浆：在生产过程中，木材先经过化学处理，然后再磨解成浆。包括普通化学磨木浆（CMP）、化学预热木片磨木浆（CTMP）、碱性过氧化氢机械浆（APMP）。3、机械浆特点：1）得率高，成本低。2）成纸适印性好。3）污染少。4）纤维短，成纸强度差。5）耐久性差。二、APMP制浆工艺：1、P-RC-APMP制浆的原理P-RC-APMP即Preconditioning followed by refiner,chemical treatment 即在磨浆段加入漂白化学品的碱性过氧化氢机械浆。APMP 即Alkalineperoxide mechanical pulp 碱性过氧化物机械浆。它是以碱性过氧化物作为氧化剂使木素羰化，羰化作用结果使带有羰基的木素能够与氢键相结合，增强了纤维间的结合力。当木片经过氧化物处理后，木素被软化，使纤维间易于分离。在磨浆过程中，碱性过氧化物同时进行漂白反应。2、PRC-APMP磨浆系统工艺流程生产线由木片洗涤、第一段浸渍、第二段浸渍、第一段磨浆、高浓漂白、第二段磨浆、筛选、浓缩、化学品制备、热回收、渣浆再磨等十一道工序组成。从备料来的木片首先进入木片平衡仓，缓冲进入制浆系统的木片量，木片停留时间20分钟。木片仓内的木片经一计量螺旋进入木片洗涤机，在木片洗涤机内，木片带来的尘土、泥沙等杂质被除去，洗涤后的木片经过木片泵泵入脱水螺旋。木片泵的输送浓度为5%，脱水螺旋内衬筛板，大量的水从筛板脱出，回到洗涤水罐，木片由螺旋输送到常压料仓中，木片在常压料仓予汽蒸到约80，排除木片中的空气。经过二号计量螺旋进入MSD螺旋挤压疏解机。木片在MSD螺旋挤压疏解机中，木片被压缩成60%干度后，进入第一段浸渍器，接触药液，药液是由碱、过氧化氢、螯合计（DTPA）、硅酸钠等四种化学品组成。木片经过第一段予浸螺旋浸渍后，再进入第一个反应仓；停留时间为20分钟，随后进入第二段浸渍器，在此加入相同组成的化学品，加入碱是保证浆的强度加入过氧化氢则改善浆的白度，DTPA和硅酸钠是过氧化物的稳定剂，从第二段浸渍器出来的木片进入第二段反应仓，木片在反应仓内停留时间45分钟，完成木片的漂白反应和羰化反应。在第二段MSD螺旋挤压疏解机挤出的废水中所含的木材组分是抑制漂白反应的。此段废水的BOD和COD占整个系统的2530%。第二段反应仓后的木片经过料塞螺旋喂料器（PLUG SCREW FEEDER）压缩成干度45%左右的木片，进入第一段压力磨浆机磨浆。磨后的浆料经一喷放管送入浆汽分离器，磨浆产生的二次蒸汽进入热回收系统，浆料经料塞螺旋卸料器（PLUG SCREW DISCHARGER）和冷却螺旋进入漂白塔。浆料在漂白塔内完成漂白反应，浆料停留时间1小时，漂白温度70，漂白浓度30%，漂白塔底部设有刮板式卸料器，塔底的浆料加水稀释成10%浓度，经中浓泵泵入螺旋压榨机（ANDRITZ PULP SCREW PRESS），洗涤浆料并浓缩浆料。螺旋压榨机出来的浆料经水平输送螺旋和料塞螺旋喂料器进入第二段压力磨浆机，磨后的浆料经喷放管喷放到第二段浆汽分离器，经料塞螺旋卸料器进入消遣浆池。消潜后的浆料泵送入低浓压力筛筛选，筛选后的良浆进入多圆盘浓缩机浓缩并洗涤浆料，从多圆盘出来的浆料浓度为10%。洗涤后的浆料经ANDRITZ中浓浆泵送入中浓贮浆塔贮存，供纸机操纸。压力筛的渣浆和一、二段除砂器的良浆泵入MICRA斜筛脱水后进入未磨渣浆池，由浆泵送至双盘磨浆机TWINFLO REFINER复磨后，进入磨后渣浆池，经过渣浆压力筛筛选后，良浆进入多圆盘浓缩机，渣浆压力筛的渣浆进入第一段除砂器循环。三、盘磨机结构和磨浆机理1、盘磨机的类型与结构（1）、盘磨机的类型盘磨机是生产盘磨机械浆和化学机械浆的主体设备，主要类型：单盘磨、双盘磨、三盘磨。单盘磨由1个定盘和1个动盘组成，由1台电动机带动转轴上的动盘旋转进行磨浆，浆料由定盘中心孔进磨，动盘转数15001800r/min，盘磨间隙通过液压系统或齿轮电动机进行调节；双盘磨由两个转向相反的动盘组成，各由一台电动机带动，通过双螺杆进料器强制进料，利用线速传感器（LVTD），可准确控制磨盘间隙；三盘磨由2个定盘和中间1个动盘组成，动盘两侧具有两齿面，分别与2个定盘组成2个磨浆室，即使转速很高，也不存在动盘偏斜问题，磨浆过程产生的蒸汽，可由2个进料口和1个出料口排出。轴向联动的2个定盘，通过液压系统，可调节间隙和对动盘施加负荷，这种结构的盘磨机不需使用大的推力轴承。盘磨机转速越高，运转中齿刀作用于纤维的频率越高；另一方面，提高转速与增大磨盘直径，均可提高盘磨机的单机生产能力。因此，不论单盘磨或双盘磨，都有向高速、大直径发展的趋势，已出现最大盘直径2082mm、动力26000KW的盘磨机。提高转速会使盘磨机产生很大离心力，影响磨盘间浆料的正常分布，并使设备产生稳定性的问题。三盘磨，增加磨浆面积，在不提高转速及增加盘径情况下，磨浆面积增加两倍，提高产量、改善浆的质量。（2）、盘磨机的结构盘磨机主要结构由机壳、支架、盘磨螺旋进料器、调节磨盘间隙的油压循环系统、轴承、带有冷却水系统的密封箱等部分组成。机壳分上、下两部分，下部为刚性支架，其上有2个轴承座，上部机壳起封闭磨盘作用，卸下机壳即可更换磨片，机座底部或侧面设有浆料排出口。螺旋进料器套在定盘侧主轴上，一端由轴承支持，由链条或齿轮传动。正常转数75r/min或150r/min。定盘与动盘的齿盘，各装有不同形式的齿片，由12个外区磨片和8个内区磨片组成，两齿盘中心还有4块齿片拼和的中心环。磨盘间隙的调整，由液压伺服系统控制，精度0.01mm（10道）。（3）、 盘磨机齿盘结构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。齿盘：在结构上分为整体齿盘与组合齿盘；从形状上分为圆形与扇形；从用途上分为一段齿盘、二段齿盘、精磨齿盘。磨齿盘分为：破碎区、中间区、精磨区，齿盘上齿的数量、粗细、齿沟槽的深浅、齿的排列形状及尺的梯度、磨浆区的分配等，都对磨浆性能与能耗有重要作用。齿盘的设计原则：使磨浆时浆的强度发展快、能耗低，在磨浆区形成稳定的网络层，磨浆时蒸汽可顺利排出。2、盘磨机磨浆机理磨浆过程三个交叉重叠阶段：首先木片在磨区入口处被解离成粗糙的碎块；然后在磨区中部，碎块被离解成纤维；最后在磨区外围，齿盘间对纤维进行精磨。最重要的是第二阶段，粗纤维束在磨区内成不定向排列，在齿盘的剪切作用下，被打碎，与盘齿平行的纤维束分离成纤维，而与盘齿垂直排列的纤维束则被磨成碎片，盘磨机磨浆可自成典型的纵向磨浆方法。木片在磨浆时的变化过程:在盘磨机磨浆区内圈，有相当数量的粗大纤维束产生再循环作用，即沿定盘的齿沟回流到破碎区，再沿动盘齿沟流向磨碎区外圈；在粗磨区，纤维受到盘齿剪切、摩擦力等复合作用分级；在精磨区，纤维沿齿和齿沟向前流动，对纤维所作的功大部分在此完成，且不会降低纤维长度，浆强度在这个区得到迅速发展。磨浆过程三个区段：（1）、破碎区 磨浆时木片首先进入磨盘中心部分的破碎区，此区齿盘间隙最大，齿片厚、齿数少，在此区段，木片在高温下首先被破碎成火柴杆状小木条。（2）、粗磨区 齿盘间隙由内向外逐渐变窄，原料停留时间长，逐渐被磨成针状木丝，在相互摩擦及受齿盘作用下，被离解成纤维束及部分单根纤维。（3）、精磨区 此区域位于齿盘外围，齿数增多，齿沟变窄，由初磨区流过来的纤维束及单根纤维，在此受到进一步离解及细纤维化后，离开盘磨机。3、盘磨机械浆的主要影响因素（1）、材料与料片规格盘磨机械浆使用的木材种类不同，会带来物理性质、纤维形态及化学组成上的差异，磨出的纸浆的性质也相应变化。如针叶材加入阔叶材生产TMP，则浆中长纤维组分减少，浆强度降低。（2）、磨浆浓度磨浆浓度是盘磨机械浆生产的重要影响参数，一般认为应在20%-30%范围内。当采用分段磨浆时，第一段目的在于分离纤维，为减少纤维切断，主要靠纤维间的相互摩擦作用分离纤维，因此浆的浓度宜高些，一般在25%-45%之间。第二段磨浆主要在于发展强度，磨浆浓度不宜太高，在20%-25%之间。磨浆浓度与盘磨机械浆的强度性质、碎片含量、浆的游离度均产生重要影响。（3）、予热温度、压力、时间温度170条件下磨浆，由于木素受到充分的软化，当木片离解成纤维时，纤维的分离发生在木素浓度高的胞间层和初生壁之间，纤维虽然容易分离，但软化了的木素附着在纤维上，当一段压力磨浆后浆料冷却，就凝结成玻璃状的木素覆盖层，形成二段磨浆的障碍，动力消耗大，难于促进纤维化，游离度没有下降，白度反尔降低了；相反，115下预热和磨浆，木素大部分没有充分软化，木素还是硬的，即在木素玻璃化转移点以下磨浆，纤维易受破坏。磨浆的重要条件，在于处理温度，即木片预热和一段压力磨浆的温度，应不超过木素的玻璃化转移温度120135，高于或低于此温度范围，磨出的浆料性质将完全不同。实际生产证明，在98294Kpa压力下，汽蒸12min时间足够，如压力超过294Kpa，纸浆的白度和不透明度将会明显下降，而动力消耗增加。如蒸汽压力低于98Kpa，纤维束含量将增加。（4）、能耗与能量分配离解纤维和单根纤维的细纤维化，都需要外界提供能量。磨浆质量也由能耗的大小决定。能耗主要用于纤维的离解和精磨，而离解只需要较少的能量，大部分能量消耗用于发展纤维强度的磨浆上。生产低定量涂布纸要求一段磨输入能耗11MW，二段磨输入能耗6.8MW。低浓磨浆机输入能耗600-800KW（总装机分别为14MW、10MW、900KW）。（5）、盘磨间隙盘磨机有三个可控制的参数十分重要，即浆浓度、能耗、磨盘间隙。当维持一个参数如能耗不变时，提高磨浆浓度则间隙就要开大，如浓度一定，则电流和间隙相互影响和制约，减小间隙，能耗就会增大。（6）、齿盘特性 齿盘的特性取决于齿型、锥度和材料。齿型指齿的长短、数量、粗细，齿槽的深浅、宽窄和分布，浆挡的分布，齿纹排列与分布特性及齿盘的锥度，破碎区、粗磨区、精磨区的磨浆面积等，均对磨浆产量、质量、和能耗有很大影响。齿盘锥度指单位径向齿长上的坡度大小。齿盘在破碎区设计成有锥度的目的，一是使原料容易进入；二是避免机械能量突然增加。四、盘磨机第九节 纸浆的筛选一、目的和要求化机浆浆料含有长短粗细不同的纤维组分，除了长短尺寸多数的单纤维外，还有少量的长纤维束与断块、碎屑等，筛选的主要目的是保留单纤维而将纤维束和断块、碎屑筛出来送去再磨。二、P-RC-APMP浆的筛选工艺消潜浆池 送浆泵 1#、2#压力筛 多圆盘浓缩机 渣浆 良浆 良浆 3#压力筛 浆渣 除渣器 4#压力筛 双盘磨浆机 第三段除渣器的渣浆（渣子）排入地沟。三、常用设备：1、振框平筛（粗筛）：用来筛选密度与纤维近似的纤维束、生料、木条等。稀释至1%左右的浆料由调浆箱流到筛框内，粗渣被留在筛板上，借助筛框的振动淘洗粗渣中的良浆并避免粗渣堵塞筛孔，并将粗渣推至出口排出。2、振动筛：良浆靠筛也两边的压力差作为推动力通过筛孔。包括高频振动圆筛、跳筛。3、离心筛：主要是CX筛和ZSL离心筛。4、压力筛：又称立式离心筛、旋翼筛。第十节 纸浆的净化一、原理：纸浆的净化主要是靠杂质与纤维的密度不同而进行分离的。二、主要设备：1、锥形除砂器：锥形除砂器影响因素有入口浓度 进浆浓度对锥形除砂器的净化效率有显著的影响。随进浆浓度的提高，净化效率呈直线下降。排渣浓度增加，纤维损失增大；若进浆浓度太低，生产能力下降，动力消耗增加。 第十一节 纸浆的浓缩与贮存一、意义：便于贮存、减少输送量和满足后续处理过程的工艺要求。二、常用设备：1、重力式圆网浓缩机：用于对低浓度纸浆的浓缩和洗涤。2、侧压浓缩机：本机适用于浆料的脱水和浓缩3、双网挤浆机：用于对机械浆、化学浆、废纸浆等浆料的浓缩和洗涤，也可用于造纸废水污泥的浓缩。4、多盘过滤机：用于制浆造纸行业对低浓浆料的洗涤、浓缩；也适用于纸机网部白水的纤维回收。第十二节 纸浆的漂白一、漂白的目的与作用：1、目的：未经漂白的纸浆一般都较暗淡，并带有或深或浅的颜色。构成纤维的纤维素、半纤维素是无色透明的，只是由于结构上的多孔性，孔隙间包藏着空气才使纤维变成白色不透明状。一般纸浆中都含有一定数量的木素和其它杂质，使纸浆带有颜色。不同的原料，不同的制浆方法，不同的蒸煮条件，所得纸浆颜色深浅不一。其中亚硫酸盐法未漂浆最浅，磨木浆次之，碱法及硫酸盐法最深。漂白是用漂白剂与纸浆中的木素和色素作用使之变成可溶物溶出或变色的物质保留在浆中，从而达到漂白的目的，同时赋于纸浆一定的特性。漂白是在比较温和的条件下进一步除去木素、纯化纸浆。从某种意义上说，漂白是蒸煮的继续。其漂白不仅提高了纸浆的白度，且提高了纸浆的强度，增加了纸的耐用性。2、漂白方法及漂白剂：（1）溶出木素式漂白（氧化漂白）：即利用漂白剂的氧化作用除去纸浆中的残留木素，破坏发色基团，也称“溶出木素式”漂白。该漂白方法纸浆得率低，纯度高，耐用性强。常用漂白剂有：次氯酸盐、二氧化氯、亚氯酸盐、过氧化物等，此外还有采用氧、臭氧等。这些化学药品单独使用或相互结合，通过氧化作用，实现去除木素的目的，其常用于化学浆的漂白。（2）保留木素式漂白（还原漂白）：即利用漂白剂的还原作用，有选择地破坏纸浆中的发色基团的结构，但不除去纸浆中的木素。也称“保留木素式漂白”。该漂白方法得率高，耐久性差，也有人称之为表面漂白。常用漂白剂有二氧化硫、硼氢化物、二连亚硫酸锌（和氧化性漂白剂过氧化氢）等。这类漂白方法常用于机械浆和化学机械浆的漂白。二、化学浆的漂白1、次氯酸盐单段漂氯在一般条件下为浅绿色气体，有窒息性，潮湿的氯气对于许多金属和材料具有强烈的腐蚀性。所以用氯进行漂白，必须考虑设备的防腐，一般采用玻璃钢、塑料、橡胶或磁砖等衬里防腐。用于漂白的次氯酸盐有次氯酸钙和次氯酸钠，其用氯气和石灰（或烧碱）来制备，其漂液的制备和漂白过程比较简单。次氯酸盐漂白污染严重，对设备有腐蚀，对人体有危害将逐渐被取代。次氯酸盐漂液具氧化性，在不同PH值下，漂液的化学成分不同，因而漂液的氧化能力也不同。如图，溶液组成与氯水体系的PH值有极大关系，当PH2时，溶液成分主要为氯气（Cl2），PH9时主要成分为次氯酸（OCl），而HOCl的氧化电势最大，氧化能力最强。所以次氯酸盐漂白一般都是在碱性范围内进行，其有效成分是Ca（OCl）2（或NaOCl），Ca（OCl）2中与氧结合的那部分氯直接与纸浆中