制浆原理与工程课件.ppt

第五章废纸制浆,第一节概述,一次纤维（原生纤维）Virginfiber二次纤维Secondanyfiber,Recycledfiber,一、废纸回收意义,造纸工业面临三大问题：原料短缺能源紧张污染严重我国造纸原料结构：生产1t磨木浆2m3木材生产1t高白度化学浆45m3木材,废纸回收意义节约原料，增加生产减少污染，保护环境节省能源，降低能耗，比磨木浆省，比化学浆省节省投资，降低成本，只需化学浆厂25%30%,二、废纸的分类,英11类美3大类47种+7种（特殊等级）法4大类,国内常用的美国废纸,6旧报纸由打包好的旧报纸组成，其他纸张含量5%7特别旧报纸经分拣、打包、新鲜干燥的旧报纸，未经日晒8脱墨用的特种旧报纸经分拣、打包、新鲜干燥的旧报纸，未经日晒，不含杂志、白页、印刷厂过期报刊和其他废杂纸10旧杂志干的旧涂布杂志、目录和同类的印刷品，打包,11旧瓦楞纸箱经打包旧瓦楞纸箱，其面层为仿箱纸板浆，麻浆或硫酸盐浆37经拣选的办公废纸打包、来自办公室未受潮的废纸，主要为白色或彩色不含机木浆的废纸，不含未漂纤维的计算机打印纸和传真纸。42计算机打印纸用于数据处理机的漂白亚硫酸盐或硫酸盐浆制的表格纸，打击式或非打击式（如激光）的计算机印刷纸。43涂布书写纸由漂白亚硫酸盐浆或硫酸盐浆制成的涂布纸废纸，印或未印过，允许含有一定量的机木浆,国内废纸,国内尚无废纸分类的统一标准，通常分为：白色废纸纸浆代用品，为印刷厂的白纸边书籍、杂志废纸OMG（OldMagazine）脱墨后可生产书写纸、卫生纸等，也可生产箱纸板，或在新闻纸中掺用旧新闻纸ONP（OldNewsPaper）脱墨后主要用于配抄新闻纸或抄造生活用纸和一般文化用纸纸箱与纸板废纸OCC（OldCorrugatedContainer）抄瓦楞原纸、箱纸板等，竹、木浆废纸可用于生产挂面纸板纸袋纸废纸和牛皮纸废纸可回抄仿纸袋纸，再生条纹包装纸，也可掺入木浆作箱纸板挂面浆混合废纸混合办公废纸MixedOfficeWasteMOW一般混合废纸,三、废纸再生过程性质的变化,浆料制备湿部脱水干部干燥压光卷取后加工（涂布、印刷等）角质化hornification胞腔塌陷lumencollapse不可逆变化irreversiblestructucechanges,化学浆废纸再生过程中性质的变化,对经打浆的化学浆循环回用引起裂断长、耐破度和耐折度撕裂度、挺度、光散射系数KP浆和SP浆，打或未打浆，针叶木浆或阔叶木浆，漂或未漂浆，回用过程性质变化有异,机械浆废纸再生过程性质的变化,随着回用次数度、裂断长和耐破度撕裂强度略光散射系数,回用纤维衰变的影响因素,制浆方法机械法和化机法，对再生纤维品质保持有利化学法，抗张强度、纸页紧度打浆工艺一次纤维打浆越强烈，回用纤维抗张强度下降越多；未经打浆化学浆，回用后抗张强度压榨工艺对化学浆，压榨影响回用纤维的润胀性对机械浆，压榨对回用纤维润胀性影响甚微干燥工艺纤维一经干燥后，其胞腔塌陷，润胀程度，随着干燥温度的提高和干燥程度的强烈，润胀,压光工艺刚性压区，纸页强度损失压光强度，对回用纤维品质负面影响现代造纸技术采用软压光抄造环境未漂化学浆，酸性造纸，回用纤维润胀和强度，中性或碱性造纸，润胀和强度印刷加工印刷油墨，使尘埃，白度加工制纸箱胶粘剂，回用纤维表面自由能，阻碍了纤维的结合消费者和收集者废纸分类废纸老化旧报纸存放时间，废纸浆强度,四、纤维回用的强度损失分析,Page抗张强度方程（Pagestensilestrengthequation）T抗张强度Z零距抗张强度Zero-spantensilestrengthB纤维间的结合强度,纤维平均长度和零距裂断长回用过程纤维平均长度降低不多，当灰分和细纤维在回用过程流失较多时，纤维平均长度增加，不论是化学浆、机械浆、化机浆，纤维回用次数对其零距抗张强度几乎没有影响，因此，纤维品质的下降，并不主要由纤维长度的减少和纤维本身强度的降低所致。光散射系数和纤维结合强度在一定条件下，纸页的光散射系数，纤维间结合越松散，结合强度越低。化学浆，回用后松厚度，光散射系数，纤维结合强度机械浆，回用后光散射系数，层间结合强度,纤维衰变原因的探索,一、植物纤维的角质化Hornification国际共识：纤维角质化是纤维结合强度衰退的主要原因纸浆脱水干燥纤维细胞内壁两侧靠拢贴紧造成“细胞腔塌陷”(LumenCollapse)不能完全恢复的纤维素的部分游离羟基形成氢键结合，非结晶结构转变为结晶结构，产生不可逆的角质化，纤维变得挺硬，可塑性，吸水润胀，结合强度一旦角质化形成，纤维润胀程度降低的现象是不能恢复或不能完全恢复。一般来说，打浆使纤维的润胀程度增加，保水值（WRV.WaterRetentionValue），干燥使纤维的润胀程度对废纸浆进行打浆，对角质化纤维的润胀程度进行有限的修复，是必要的。,二、化学组分变化的影响回用纤维中聚戊糖和木质素的减少，是纤维化学衰变的主要特征。其中聚戊糖的减少，尤其是聚木糖的减少是纤维衰变的重要原因之一。纤维微纤间的聚木糖，可防止纤维微纤在干燥时相互靠近，有助于保留纤维弹性，从而延缓了回用纤维品质的衰变聚戊糖等半纤维素物质的存在，可减少纤维表面的水滴接触角，增加纤维表面的亲水性，有助于回用纤维的重新润湿（rewetting）,第二节废纸的离解与废纸浆的净化与浓缩,一、废纸的离解（一）废纸的碎解1.目的：离解纤维而又最大限度地保护纤维和脱墨,2.碎解设备,碎解设备,立式间歇水力碎浆机低浓（6-8%），能耗大，无除绳索装置，不适合于处理杂质多的废纸,立式连续水力碎浆机连续，有绞索及除渣装置，适合多种废纸,卧式连续水力碎浆机（伏特式卧式水力碎浆机）侧置的转子，圆槽下接一重渣物收集器，有绞索装置，适合多种废纸，浆浓2.53.5%,立式高浓水力碎浆机(VerticalHCPulper)螺旋钻头形叶轮，高浓浆料借螺旋作用由上而下，由外朝里，高浓下纤维间强力磨擦，特别适合于废纸脱墨（油墨易分离）,圆筒式连续碎浆机（DrumPulper）,结构简单，高效实用，动力省50%，药品省10%，蒸汽省60%前区高浓碎解区，浆浓15%20%，占2/3长后区稀释筛选区，浆浓3%5%，占1/3长圆筒内壁装有轴向隔板，把废纸带起、跌落，产生温和的剪切力和磨擦力；对新闻纸、杂志纸离解效果好，现也可处理OCC、牛皮箱纸板（低湿强）直径2.54m，最长30m,圆筒式连续碎浆机（DrumPulper）,3.碎解工艺,碎解温度温度，废纸软化，利于重施胶废纸碎解和脱墨，废纸浆粘度，动力消耗温度一般由废纸种类和施胶轻重决定旧新闻纸55重施胶纸75-80或90以上（加湿强剂）温度，化学反应，有利脱墨碎解浓度浆浓，废纸间摩擦，单位电耗，相应提高化学品浓度，强化化学反应碎解时间视设备形式，废纸种类和纸浆质量而定废纸种类影响碎解主要因素是废纸吸水润胀能力和纤维的结合力，对湿强大纸张，加热，化学处理转子结构性能浆浓，效率，电耗转子线速线速，碎解速度，电耗，一般9001100m/min,（二）废纸的疏解,1、意义是碎解的继续，水力碎浆机离解率，目的是将纤维全部离解而不损伤纤维2、疏解机齿盘式高频疏解机阶梯式高频疏解机锥形高频疏解机孔板式高频疏解机3、纤维分离机（疏解分离机）基本功能：浆料二次疏解，轻杂质分离，重杂质分离4、盘磨机疏解废纸330370单盘磨浆机,纤维分离机,二、废纸浆的净化,除渣筛选,（一）废纸浆中的杂质,小而重的杂质：小石块、砂、铁屑、璃璃屑、钢针等粗大而轻的杂质：塑料片、树脂、橡胶块、纤维束等,表1-5废纸中各种废杂质及其特征,P-碎片，G-颗粒状，F-膜状，C-圆柱状，TR-软化点，TF-熔点,胶粘物是废纸处理过程中最复杂、最困难、最需要认真对待的问题，胶粘物会沉降并粘附于纸机的网、毛毯、压辊、吸水箱、烘缸上面，造成网、毛毯孔眼堵塞，脱水能力下降而被迫停机清洗，使纸张产生透光点或透明点，造成纸机断头，严重干扰生产的正常进行。,废纸中常见的胶粘物分类图,有机胶粘物,天然胶粘物,连接胶粘剂,丁苯橡胶聚醋酸乙烯聚异戊二烯聚丁二烯天然橡胶,原生胶粘物（PrimaryStickies）：指原来就存在于废纸中的胶粘物。再生胶粘物（二次胶粘物）（SecondaryStickies）：指在一定物理化学条件下，由熔融的颗粒重新凝聚而成的胶粘物废纸浆的净化除渣除渣器筛选筛浆机,(二)废纸浆的除渣,利用杂质与纸浆相对密度不同的原理将废纸中的重杂质（石块、砂、金属等）或轻杂质（泡沫、树脂、塑料等）除去1.高浓除渣器HCCleaner作用：除去相对密度较大的杂质（如石块、金属物），保护其后的设备结构：上部为低压头泵叶，其下方为叶轮，下部有集渣器工艺：浆浓：3%6%进浆压力泵扬程20m稀释水压0.2MPa定期排渣（自动或手动）,2正向除渣器（顺向除渣器）ForwardCleaner结构参数（1）内室直径：直径越小，效率越高，但若净化浮选洗涤一个完整的废纸脱墨系统往往是筛选、净化、浮选和洗涤的结合,四、废纸脱墨流程与工艺,（一）流程（二）工艺,洗涤法废纸脱墨基本流程,旧报纸洗涤法脱墨流程,浮选法废纸脱墨基本流程,五、废纸脱墨的影响因素,1.废纸种类：新闻纸、杂志纸、混合办公废纸存放时间2.加料顺序：先加药品后加废纸，药更均匀与油墨反应若先加废纸后加药，油墨粒子有可能进入纤维内部3.脱墨温度适当提高温度可促进油墨软化、分散加快反应，但温度过高，含机械浆纸，纸浆返黄，白度中低温脱墨40-60旧报纸或机浆多的纸高温脱墨80-90油墨中含沥青的书纸4.脱墨时间主要根据废纸种类、脱墨剂及温度等而定温度，时间脱墨剂化学作用，时间在水力碎浆机碎解和脱墨，每池20-40min时间过长，动力，蒸汽，产量，油墨粒子有可能“回转”，纤维重新染色等,废纸脱墨的影响因素,5.碎解浓度趋向高浓度12-15%浓度，脱墨剂有效浓度，纤维间摩擦、剪切、搓揉6油墨性质油墨脱墨难易最主要取决于连结料的性质天然树脂、醇酸油脂、干性油等连结料易除沥青、纤维素衍生物、合成胶乳等连结料难除要根据连结料性质确定脱墨剂配方与脱墨工艺7、脱墨pH值一般废纸脱墨多为碱性脱墨剂pH911；处理湿强纸，采用较低pH和高温8、废纸疏解疏解愈充分油墨愈易从纤维分离，脱墨效果9、浆料洗涤脱墨后浆料迅速及时洗涤,六、废纸脱墨设备,（一）浮选脱墨设备总的发展趋势（1）设备形式平流卧式旋流立式（2）机体结构方箱形圆柱式开启式密闭式（3）气泡形式压缩空气或机械搅拌文丘里抽气或专用气体发生器（4）浮渣排除自然溢流或机械刮板正压吹风或负压抽吸,1、Swemac立式圆柱形浮选机70年代开发不需搅拌器浆料由泵送入底部喷射混合器，使浆、空气与脱墨剂均混合后沿切线方向喷入槽底，浆作旋转运动油墨（泡沫）从溢流口入槽中心空心管，从槽下方排出处理浆浓1.2%-1.5%可2-3个重迭安装2、Lamort对流式浮选机上大下小的两段圆柱体文丘里浆气混合器特点：两次充气、两次浮选、真空吸墨在外层圆筒第二次充气，进行第二次浮选浆浓0.8-1.5%3、EscherWyss阶梯扩散式浮选机浆料用泵送入布气元件，通过阶梯扩散器吸入空气与浆位用液位箱控制可单台水平安装，也可多台迭装浆浓0.8-1.5%,4、Voith多喷射器椭圆形浮选机椭圆形的卧式槽体有12个文丘里喷射器，文丘里管吸入空气浆浓0.8-1.0%5、Beloit压力浮选机分为曝气区将空气泵入浆料中混合区一系列扩张区和收缩区使空气泡与油墨粒子碰撞频率，强度分离区油墨和气泡混合物与浆分离浆浓0.8-1.0%6、Kamyr旋风分离式浮选脱墨机浆料以切线方向从上部进入，良浆从底部排出浮选脱墨与轻杂质分离结合在一起浆浓1-3%多级多段方式：良浆通过多级处理浆渣通过多段处理,（二）洗涤脱墨设备,大都为常用的洗涤设备1.圆网浓缩机2.斜网洗涤机一般38度倾斜角结构简单，操作容易，洗涤效果较好进浆0.6-1.0%出浆3-7%3.倾斜式螺旋洗涤机出口浆浓16-25%，油墨粒子有可能裹在浆中少用4.真空洗浆机5.带式浓缩机（带式双压区浓缩机）网与胸辊间压区网与伏辊间压区进浆浓0.5-3%出浆浓10-14%,七、废纸再生新技术,1.浓浆揉搓处理（浮选前）浆浓30%以上，揉搓机（Kneader）两根转速不同的转轴及轴上的螺旋桨使浆相互摩擦和揉搓，使油墨粒子降至20-60um，以利其后浮选。2.油墨附聚