（制浆造纸工程专业论文）杨木apmp制浆新工艺及设备国产化研究.pdf

摘要 本文研究了一种杨木a p m p 制浆新工艺，确定了主要工艺条件，分析了新工艺条件下 各种因素对纸浆性能的影响。将洗涤除杂后的木片在盘磨机中粗磨成木丝，以代替传统 a p m p 削浆工艺中使用的螺旋挤压机，木丝与碱、过氧化氢等药品反应，再稽磨成浆。 木片磨成木丝后，提高了纤维的比表面积，加快了药液的吸收，使药液完全渗透到纤维 中。此工艺可缩短流程，提高成浆强度，减少磨浆能耗，降低生产成本。 磨片间隙、木片浓度、进料速度是粗磨分丝的影响因素。磨片间隙越小，术丝越小； 木片浓度越低，木丝均匀，能耗越高；进料速度越快，盘磨机运行稳定。 本文分析了新工艺条件下各种因素对浆强度性能的影响。用碱量、木丝粗细和磨浆 强度是影响a p m p 制浆的最主要因素。浆的强度随着用碱量的增加丽提高，但提高的幅 度逐渐下降。在现有的三种木丝中，木丝越细，浆的强度越高。磨浆对a p m p 制浆影响 非常大，打浆度越高，浆的强度越高。 过氧化氢用最是影响a p m p 漂白效果的主要因素，白度随着过氧化氢用量的增加而 提高，达到一定值后再提高的幅度有限。用碱量对漂白有一定的影响，用碱量和过氧化 氢用量1 ：l 时漂白效果最好。 在n a o h 用量6 、h z 0 2 用量6 时，浆的撕裂指数、抗张指数、耐破指数分别达 到了3 6 2m n 8 m 2 g 、3 1 0 2n * n d g 和1 4 2 8k p a * m 2 1 9 ，自度达到8 1 i s o ，光散射指数 1 4 7 8 m 2 k g ，不透明度9 0 6 。与岳阳造纸厂采用a n d r i z 工艺和设备生产的杨木a p m p 的 性能对比表明：新工艺生产线流程简单，能够满足a p m p 制浆要求。 本文使用了一种新研制的偏心进料高浓盘磨机，分析了螺旋挤压机与高浓磨浆机各 自对木片的作用原理，这种偏心进料高浓盘磨机克服了普通盘磨机的进料围难的缺点， 不需要很大的进料推力，迸料容易，出料通畅，动力消耗低，运行稳定，为实现a p m p 制浆设备国产化刨造了有利的条件。 关键词：杨木；a p m p ：新工艺；偏心进料高浓盘磨机 t h e s t u d y o fn e w p u l p i n gp r o c e s sa n de q u i p m e n t o fa p m p p u l p i n g a b s t r a c t an e wp c p l a ra p m p p u l p i n gp r o c e s s a n dt h em a i np r o c e s sc o n d i f i o n sw e r es t u d i e d ， a n dt h ee f f e c to np u l po fa l lk i n d so ff a c t o r si nt h en e w p r o c e s sw a sa n a l y z e d w o o dc h i p s w e r e g r i n d e d t ow o o dt h r e a di nt h er e f i n e ra f t e rw a s h i n g ，a n dt h ew o o dt h r e a dw a si n f u s e di n t h ea d m i x t u r eo fn a o ha n dh 2 0 2 ，a n dt h e nr e f i n e dt o p u l p t h i sp r o c e s sm a ys h o r t e nt h e p u l m n gf l o w ，i n c r e a s et h eq u a l i t yo fp u l p ，d e c r e a s et h ee n e r g yc o n s u m e ，a n dr e d u c et h e p r o d u c ec o s t t h ec l e a r a n c eo fg r i n d ，t h ec o n s i s t e n c eo fw o o d c h i p s ，a n dt h ev e l o c i t yo ff e e d i n ga r et h e e f f e c tf a c t o ro ft h ef i r s tr e f i n i n g t h es m a l l e rg r i n dc l e a r a n c e ，t h em o r es m a l lw o o d t h r e a d ；t h e m o r eh i g hw o o d c h i p sc o n s i s t e n c y , t h em o r eu n i f o r mw o o dt h r e a da n dt h em o r eh i 曲e n e r g y c o n s u m p t i o n ；t h em o r er a p i d f c e d t h em o r es t a b l er u n n i n go fr e f i n e r t h ee f f e c to nt h ep u l pi n t e n s i o no fa l lk i n d so ff a c t o r si nt h en e w p r o c e s sc o n d i t i o nw a s a n a l y z e d t h ed o s a g eo fn a o h ，t h es i z eo fw o o dt h r e a d ，a n dt h ei n t e n s i t yo fr e f i n i n ga r et h e m a i nf a c t o r se f f e c t i n go nt h ea p m p p u l p i n g w i t ht h ei n c r e a s i n go ft h ed o s a g eo fn a o h ，t h e i n t e n s i o no ft h e p u l p w i l l i n c r e a s e ，b u tt h es c o p eo fi n c r e a s i n gw i l ld e c r e a s e i nt h i s e x p e r i m e n t ，t h e r ea r et h r e ek i n dw o o dt h r e a d s ，a n di tc a ng e tt h eb e s ti n t e n t i o nu s i n gt h e s m a l l e s tw o o d t h r e a d r e f i n i n gi st h em a i n e f f e c to nt h ei n t e n s i o no f p u l p w i t l lt h ei n c r e a s i n g o ft h e r e f i n i n g ，t h ei n t e n s i o nw i l li n c r e a s e t h ed o s a g eo fh 2 0 2i st h em a i n e f f e c t i n gf a c t o ro fb l e a c h i n gi na p m pp u l p i n g w i t ht h e i n c r e a s i n go ft h ed o s a g eo fh 2 0 2 ，t h eb r i g h t n e s so fp u l pw i l li n c r e a s e ，a n dt oo n ep o i n tt h e s c o p eo fi n c r e a s i n gw i l ld e c r e a s e t h ed o s a g eo fn a o ha l s oe f f e c t so nt h eb l e a c h i n g w h e n t h e c h a r g e o fn a o hi st h es a l n ea sh 2 0 2 ，w ec a n g e ta b e t t e re f f e c to f b l e a c h i n g a tt h et o t a lc h e m i c a l c h a r g e o f6 h 2 0 2 ，6 n a o h ，t h e f o l l o w i n gp u l pp r o p e r t i e sc o u l db e o b t a i n e d ：t e n s i l ei n d e xo f3 1 0 2 n 4 n g g ，b u r s ti n d e xo f1 4 2 8 k p a + m 2 t g , t e a ri n d e xo f3 ，6 2 m n 4 秆g a sw e l la sb r i g h t n e s so f8 1 i s o a f t e rc o m p a r i n gt h ep u l pm a d eb yt h ep r o c e s s a n dt h ee q u i p m e n to fa n d r i t zf r o m y u e y a n gp a p e rm i l l ，w ec a nc o n c l u d et h a tt h en e wp r o c e s s i ss i m p l e ，a n di tc a nf u l f i l lt h en e e do fa p m p p u l p i n g an e wd i s cr e f i n e rw a su s e d ，a n dt h e t h e o r yo f t h em s da n d h i 【c ac o n s i s t e n c yr e f i n e rw e r e a n a l y z e d t h ep a r t i a lf e e dh i g hc o n s i s t e n c yd i s cr e f i n e rg e t so v e rt h es h m t c o m i n go fc o m m o n d i s cr e f m e r 。a n di td o e s n tn e e d l a r g ef e e dt h r u s t e a s yf e e da n ds m o o t he x c e e d ，l o we n e r g y c o n s u m p t i o n ，r u n n i n gs t a b l y , w h i c hn l a k ea p m pp u l p i n ge q u i p m e n ts u c c e e d i nc h i n a k e yw o r d s ：p o p l a r ；a p m p ；n e wp r o c e s s ；t h ep a r t i a lf e e dh i g hc o n s i s t e n c yd i s cr e f i n e r 致谢 本文是在导师吴解生副教授的悉乜指导，f 完成的。从论文的筒；题、研究 方案的钡i 定实施到论文的撰写和修改无不凝聚着导师大 的j 乜血。吴解生导 师渊博的理论知识和实践知识创造性的思维方式反严谨的治学态度，一丝 不苟的工作作阕培作者带来很多的启迪和教诲。在此特向吴老师表示最诚 挚的谢意! 在论文的研究过程中惭熟造纸厂何东阳厂长、刘德明高工等给予了作 者极大的帮助使作者实践能力得到了锻炼。中科院林化所房桂干主任给予 了作者实验上的。带助。在此向他们表示习一的感谢! 在学校的学习生活中得到了研究生蚺兜和化工像洛位老师的关j 和帮助 在此一并表示诚挚的谢意! 作者：黄迎皋 2 0 0 5 年6 月 第一章绪论 2 0 0 4 年全国纸及纸板生产企业约有3 5 0 0 家，全国纸及纸板生产量4 9 5 0 万吨，较上 年4 3 0 0 万吨增长1 5 ，1 。消费量5 4 3 9 万吨，较上年4 8 0 6 万吨增长1 3 2 ，入均年消费量 为4 2 公斤，较上年增长5 公斤。 2 0 0 3 年，世界商品木浆的总生产能力约5 0 1 0 万t 这些生产能力其分布地区为：西欧 1 2 5 0 万t ，约占2 5 ：加拿大1 0 9 0 万t ，约占2 2 ：美国8 7 0 万t ，约占1 7 ：拉丁美洲7 5 0 万 t ，约占1 5 ：亚洲非洲7 0 0 万t ，约占1 4 ：中欧3 5 0 万t ，约占7 以品种来分，漂白硫酸盐 针叶木浆2 1 5 0 万t ，约占4 3 ：漂白硫酸盐阔叶木浆2 1 2 0 万t ，约占4 2 ：未漂白硫酸盐木浆 2 6 0 万t ，约占5 ：漂白机械热磨木浆3 3 0 万t ，约占7 ：亚硫酸盐木浆1 5 0 万t ，约占3 “3 1 1 中国制浆造纸工业的现状与发展 2 0 0 2 年全国纸和纸板生产企业约有3 5 0 0 家，全国纸及纸板生产量4 3 0 0 万吨。居世 界第二位，较上年3 7 8 0 万吨增长1 3 7 6 。但同年总消费量4 8 0 6 万吨，较上年增长1 0 9 4 ， 不得不进口纸及纸板6 3 7 万吨，同比增长0 3 5 ，使得中国用于浆、纸的外汇仅次于石化 行业而位居第二，达到7 0 亿美元，进口浆纸约占全球商品浆贸易量的1 2 1 4 。我国纸 业因为平均消费量低，仅占世界平均值的1 8 ，然而我国又是全球消费需求增长最快的国 家之一，最近几年，我国纸和纸板产量、消费量一直保持每年8 左右的速度增长。有关 专家预测，到2 0 0 5 年我国人均用纸和纸板消费将达到5 2 公斤，纸和纸板总消费量将达到 5 0 0 0 万吨，到2 0 1 0 年，纸和纸板总消费量将达到6 8 5 0 万吨：而从人均角度看，2 0 0 3 年 我国人均纸张消费量为3 7 公斤，只有世界平均水平的一半，因此国内造纸行业的发展潜 力巨大。 表卜1 中国历年进口木浆、纸板耗用外汇统计表 年份木浆( 万吨)纸和纸板( 7 吨)外汇金额( 亿美元) 1 9 9 35 1 6 41 9 5 3 21 6 1 9 9 48 0 9 42 8 6 5 72 5 1 9 9 58 2 4 13 0 2 9 02 8 1 9 9 61 4 6 8 04 4 9 4 44 8 1 9 9 71 5 4 8 05 5 2 4 34 4 1 9 9 82 1 9 9 35 7 7 2 05 2 1 9 9 93 0 9 。7 96 5 2 。2 56 5 2 0 0 03 3 4 5 15 9 7 1 46 6 4 1 2 0 0 14 9 0 3 85 6 2 2 46 3 8 5 2 0 0 25 2 4 0 06 3 6 9 47 0 目前，我国已成为纸张生产大国消费大国和进口大国( 表1 - 1 ) 。2 0 0 1 年我国纸和纸板 产量和消费量均居于世界第二位，仅次于美国，令世人瞩目。但随着我国经济的快速增长， 我国造纸工业结构性矛盾日渐突出，主要表现在产品有效供给能力不足，国产纸自给率由 1 9 9 5 年的9 1 降至2 0 0 1 年的8 7 ，制约我国造纸工业发展的因素很多，其中纤维原料的 供给不足和结构不合理是制约我国制浆造纸发展的重要因素。翻 1 2 我国造纸工业存在的问题 近十年来，随着我国从计划经济体制向市场经济体制过度和国内外市场环境的变化， 我国造纸工业有了长足的发展，纸张消费结构也发生了根本性的变化，高档纸消费增长较 快，进口纸增多，呈现出生产增长滞后于消费增长，进口纸增长速度超过生产增长速度的 态势。1 9 9 0 2 0 0 3 年，纸及纸板进口量年均递增率为1 7 4 ，出口量年均递增率为1 0 6 ， 生产量年均递增率为8 ，消费量年均递增率为8 9 。面对国内纸张市场国际化和日趋激 烈的市场竞争，我国造纸工业国内生产的结构性矛盾日渐突出，主要存在“三小一大”的 问题，即木浆比重小、企业规模小、中高档纸种生产能力小、对环境污染大。 1 2 。1 造纸原料结构不合理 2 0 0 4 年全国纸浆消耗总量4 4 5 5 万吨，较上年增长1 3 9 4 ，其中木浆9 7 0 万吨，较上 年增长1 8 2 9 ，比例占2 2 ，较上年增加1 个百分点；非木浆1 1 8 0 万吨，较上年增长0 8 5 9 6 ， 比例占2 6 ，较上年下降4 个百分点；废纸浆2 3 0 5 万吨，较上年增长2 0 0 5 ，比例占5 2 。 较上年增加3 个百分点。木浆中，进口木浆比例增加1 个百分点，废纸浆中，进口废纸浆 比例增加3 个百分点。非木纤维纸浆中，禾草浆仍占相当大的比例，而苇浆、竹浆、蔗渣 浆等占的比例太低。纤维原料是造纸工业的物质基础，纤维原料的种类、数量与质量不仅 关系到造纸工业的发展速度，而且对造纸企业的生产规模、采用的工艺技术装备、污染治 理和经济效益等都有着决定性的影响。近年来，国家大力提倡林纸一体化，发展造纸用材 林，在许多地方已经形成定规模，但这还远远不能满足我国造纸工业快速发展的需求。 据预测，2 0 0 5 年我国商品木材需求量约为2 3 2 4 亿m a ( 其中浆纸材、人造板材和大径 级材的需求量约为l ，7 亿莳) ，原料缺口达到6 0 0 0 7 0 0 0 万一，2 0 1 5 年缺口增加到1 4 1 5 亿m 3 ”1 。因此，我们要大力发展造纸用材林，以解决日趋严重的造纸原料紧缺问题。 1 2 2 企业规模结构不合理 总体上讲，纤维原料的限制使我国造纸企业数量多、规模小、生产集中度低、规模效 益差、竞争力弱。2 0 0 1 年全国造纸企业约4 0 0 0 家，年平均生产规模0 9 万t 。其中以木 材纤维为原料的造纸企业5 d 余家，生产能力2 5 0 万t a ，平均规模为5 万t a 左右。现 有制浆单条生产线最大规模为2 0 万t a ，纸板机单机最大规模为4 5 万t a ，纸机单机最 大规模为3 5 万t a 。世界前1 5 0 家造纸企业产量占总产量的7 0 左右，我国l o 万t a 以 上造纸企业产量占全国总产量的3 1 。2 0 0 1 年世界最大制浆造纸企业销售额约2 6 4 亿美元， 2 是我国现有全部造纸企业销售总额的1 9 倍，可见我国造纸企业规模之小和生产集中度之 低。 1 2 3 产品结构不合理 目前我国纸及纸板产品品种少，整体技术含量比较低，产品结构以中低档产品为主， 占7 0 左右，高档优质产品比例偏小约占3 0 。随着相关行业技术进步和设备的更新换代， 现有纸及纸板产品结构已不适应纸张消费结构的变化和发展，为此加剧了以木纤维为原料 的高级纸及纸板进口的依赖性。1 9 9 5 2 0 0 0 年进口纸及纸板年均递增率为1 4 5 ，2 0 0 1 年进口纸及纸板占全国总消费量的1 5 。其中，牛皮卡纸及牛皮箱板纸、高强瓦楞原纸、 涂布白板纸和涂布印刷纸及包装纸几类产品进口份额较大，占总进口量的8 2 。 1 2 4 制浆造纸废水污染问题突出，治理任务相当繁重 目前的原料结构、规模结构和技术装备水平决定了我国造纸工业废水污染状况。据 2 0 0 0 年环保统计公报，县及县以上4 1 1 9 个造纸及纸制品企业废水排放量3 5 3 亿t ，占全 国工业总排放量的1 8 2 ，其中达标排放量1 9 亿t ，占造纸总排放量的5 3 8 ，排放废水 中化学需氧量2 8 7 7 万t ，约占我国工业总排放量的4 0 8 。按国家环保局要求，现有制 浆造纸企业均要按g b 3 5 4 4 2 0 0 1 造纸工业污染物排放标准达标排放，企业治理污染的 任务十分艰巨。 1 - 3 解决问题的有效方法 从世界范围看，纸浆工业存在三大问题：原料短缺、能源紧张和环境污染。造纸原料 需要量的不断增加，给发展造纸工业带来相当大的困难。如何更合理、更经济地利用现有 植物纤维资源，节约造纸原料，减轻污染，改善某些纸张产品的性能，半个世纪以来，世 界各国先后开发和发展旨在解决上述问题的高得率制浆，已成为纸浆工业的重要发展趋 势。由此，我国造纸业矛盾的焦点在于木浆业，在于植树造林。为解决造纸行业的供需矛 盾，根据我国森林覆盖率低的事实，借鉴外国经验，政府推出了加快发展木浆造纸，营造 速生丰产林，走林浆纸一体亿道路的发展战略。形成以纸养林、以林促纸、稀纸结合的格 局，实现经济效益、生态效益、社会效益的统一，并以此解决造纸业供需矛盾，促使林业、 纸业两旺发展。另一方面，为节省有限的木材资源，要大力提倡发展商得率制浆。发展高 得率制浆对充分合理利用造纸资源，减轻环境污染，降低建厂投资和生产成本，满足某些 纸张产品性能等有着重要的意义。 第二章a p m p 制浆的现状和发展 我国制浆造纸工业所面i 临的急需解决的问题是如何有效地利用有限的森林资源，或 者说，采取怎样的工艺才能将这些资源转化成优质浆料，并且能降低成本，减少污染。多 年以来，进行了高得率制浆的研究及应用。高得率制浆与化学法制浆相比，具有得率高、 污染轻和投资少的优点，特别适用于我国现有的状况。 一般化学浆的得率不超过5 5 ，而高得率浆的得率较高，通常在6 5 以上。高得率浆 与化学浆的不同之处是它保留了较多的木素和半纤维素，需要借助磨浆机的机械作用来完 成全部或部分纤维的离解，随着技术的不断发展和浆的得率越来越高，高得率制浆中机械 作用所占比重也越来越大，逐渐形成以机械法为主化学法为辅的高得率制浆法。高得率浆 的种类包括磨石磨木浆( s g w ) 、压力磨石磨木浆( p g w ) 、木片磨木浆( r m p ) ，热磨机械浆 ( t m p ) 和半化学浆( s c p ) ，化学机械浆( c m p ) ，化学热磨机械浆( c t m p ) 、漂白化学热磨 机械浆( b c t m p ) 、碱性过氧化氢机械浆( a p m p ) “等。 2 1a p 般 a p m p 即碱性过氧化氢化学机械浆( a l k a l i n ep e r o x i d em e c h a n i c a lp u l p ) ，它是8 0 年 代末9 0 年代初开发的新浆种。它与a p p 同属碱性过氧化氢预浸渍化学机械浆系列。1 9 8 8 年s c o t t 公司开发出a p p ，1 9 9 1 年在加拿大m e a d o w l a k e 建立年产2 4 万吨的杨木漂白a p p 工厂。与此同时，f o r d 和s h a r m a n l 9 9 0 年也在加拿大魁北克省建立年产量为2 0 万吨的 m a l l e t t eq u e b e c 工厂”1 。它以得率高、纸浆强度好、污染少、能耗低等突出优点，为制 浆造纸工业界所瞩目。a p m p 采用先进的木片预处理技术，在木片预处理的同时进行漂白， 不需要另外增加漂白设备；采用常压磨浆，与热磨机械浆相比，减少了热回收系统：采用 中浓筛选，减少了良浆、尾浆的浓缩和输送设备，从而可简化工艺和节省基建投资费用。1 。 碱性过氧化氢化机浆是在纤维分离点以下获得的浆，属于高得率浆( 8 5 一9 5 ) 的一种， 又属于两段制浆方法，即包含化学预处理和机械磨浆后处理。a p m p 的化学预处理比半化 学浆更温合，主要区别在于预处理对纤维原料中的木素无明显溶出，只是溶出抽提物和部 分短链半纤维素。化学预处理的目的只是使纤维实现柔软化，同时改变木素发色基团的结 构如木素中的醌形结构，侧链上的共轭双键等，使它们氧化，转化为无色基团的木素结构， 达到在蒸煮的同时纸浆被漂白的效果。a p m p 经过温和的化学预处理后，部分物质的溶出 在某种程度上疏松了纤维组织结构，基本上仍呈原来的木片状态，需进行机械处理来完成 制浆。机械处理有三个作用：一是利用处理时相互摩擦产生的热量来加热和软化经过化学 预处理后豹木片：二是裂开或断裂纤维的连接，将纤维束离解成单根纤维；三是单根纤维 的细纤维化，以提高纤维间的结合能力。 4 l原木 上 l削片机 0 l筛选杌 上 l 电磁除铁器 上 ll # 埋刮板机 0 木片仓 出料螺旋 【运输皮带 山 2 # 3 # 埋刮板 0 l1 # 预汽蒸仓 上 l 木片洗涤机 工 斜螺旋脱水 0 2 # 预汽蒸仓 山 计量螺旋 0 木片挤压机 【化学药液 i浸溃器 0 i反应仓 0 l 卸料螺旋 上 i 收集螺旋 喂料螺旋 一段赢磨机 上 中间池 上 螺旋挤浆机 l 输送螺旋 上 i 喂料螺旋 0 i 二段单檄磨 0 l消潜池 i 压力筛 0 成浆池 图2 - ia n f p 生产流程方框图 2 2a p 肝生产过程( 我国某纸厂从a n d r i t z 公司引进的2 5 0 t d a p m p 生产线呻1 ) ( 1 ) 木片备料系统 原木剥皮后送入削片机削成木片，再经木片筛筛选出合格木片并通过埋刮板运输机送 入木片仓贮存。 ( 2 ) 木片洗涤系统 木片仓中的木片经出料螺旋、皮带运输机和埋刮板运输机送入预汽蒸仓进行常压预汽 蒸，将木片加热至6 0 左右，然后进入木片洗涤机，通过水流和叶片的搅拌，使悬浮在 洗涤水中的术片和砂石等较重的杂质分离。洗涤干净的木片通过斜螺旋脱水机脱水后再送 到木片汽蒸仓，斜螺旋脱水机脱下的洗涤废水通过斜筛分离出细小杂质后再返回到木片洗 涤机循环利用。 ( 3 ) 浸渍反应系统 洗涤干净的木片通过汽蒸仓，使木片进一步软化，以防在受挤压时损伤纤维。汽蒸后 的木片通过计量螺旋均匀地喂入木片挤压机，通过挤压螺旋的强烈挤压作用，使木片干度 达到6 0 左右，将木片中部分不利于过氧化物漂白的水溶性物质挤压出来，以提高预浸时 5 化学药液的效果，挤压后的木片进入斜螺旋预浸器，并在斜螺旋预浸器的入口处注入化学 药液，压缩后的木片膨胀时吸入药液，药液是由h 。0 2 、n a o h 、d t p a 、m g s o t 和n a z s i0 3 组成， 加入h 2 0 ：可以提高纸浆白度；加入n a o h 可以提高纸浆强度和降低磨浆能耗；加入d t p a 、 m g s o 。和n a ，s i o a 可以螯合木片中的金属离子、抑制不利于漂白反应的有机物和无机物，并 起到稳定漂白药液的作用。木片在斜螺旋浸溃器中停留约2 m i n 后进入常压反应仓，反应 浓度3 0 3 5 ，温度7 0 c ，停留时间4 5 m i n ，这是典型的高浓碱性过氧化氢漂白反应。 ( 4 ) 第一段磨浆系统 在常压反应仓中反应后的木片被收集螺旋送入第一段磨浆机进行粗磨，磨出的浆料落 入中间洗涤池。 ( 5 ) 中间洗涤脱水和第二段磨浆系统 中间洗涤池里的粗磨浆料和尾浆( 浆渣) 一起送到螺旋挤浆机浓缩，挤出的白水送到斜 筛，分离出白水中的纤维送回到中间洗涤池，分离出纤维的滤液流到收集槽，用于洗涤木 片。经螺旋挤浆机浓缩后的浆料送到第二段磨浆机精磨，精磨后的浆料流入消潜池，滑潜 池中浆料浓度为3 5 4 o ，温度为7 0 8 5 ，在搅拌条件下保持3 0 4 0 m i n ，以消除 纤维的潜态性。 ( 6 ) 浆料筛选系统 消潜后的浆料送到压力筛浆机，筛选后的良浆泵送到低浓贮浆池供抄纸用。尾浆流回 中间洗涤池。经螺旋挤浆机浓缩后送入第二段磨浆机。 2 3a p 肝制浆的优点 ( 1 ) 在a p m p 制浆过程中采用了高压缩比的木片挤压机将木片挤成疏松的木丝团，扩大 了比表面积，使一些高密度硬木也可适用于a p m p 制浆，拓展了原料的使用范围。 ( 2 ) 碱性过氧化氢药液可使木片中木素羰化，带有羰基的木素能参与氢键结合，从而 在造纸过程中增加纤维的结合力；木片经碱性过氧化氢药液处理后，使木片中木素软化， 纤维容易分离，较少产生细短纤维；碱性药液中含有过氧化氢能够避免碱处理过程中纸浆 颜色变深而降低白度“”。 ( 3 ) 木片在盘磨机中磨浆时加入碱性过氧化氢可起到漂白纸浆的作用，从而能省去漂白 设备和工序。 ( 4 ) 由于设备数量较少，其它辅助设备也相对较少，经济产量受规模影响不大，适用 于各种大中小型制浆厂，特别符合我国国情。 ( 5 ) a p m p 可采用常压磨浆，与化学热磨机械制浆比较，不需要庞大的蒸汽加热和回收 系统，a p m p 采用在盘磨机磨浆过程中同时漂白的方法，简化了漂自设备和工序，投资费 用比b c t m p 降低2 5 。 ( 6 ) a p m p 具备了化学机械浆所具有的特性，通过调节化学药液中n a o h 和也o ：的用量 和配比以及磨浆因素可以获得物理性能和光学性能不同的浆料，适用于不同纸张抄造配比 的需求。 ( 7 ) a p m p 得率高，化学药液中不含硫的化合物，废水污染负荷较低，易于用生物化学 6 方法处理。 2 4 a p m p 的研究现状 我国森林资源缺乏，非木材纤维原料在造纸原料中长期占较大的比重。因此，有效利 用木材纤维，发展高得率制浆技术，并不断提高产品质量，是我国制浆造纸工业发展的重 要课题。a p m p 制浆工艺以得率高，纸浆强度好，污染治理简单，能耗低等特点为制浆造 纸界所瞩目。近几年来，国内相继进口了许多条a p m p 生产线( 表2 - i ) ，而在工艺和设备 上的研究也取得了突破。同时，国内的高等院校和科研单位也纷纷对a p m p 制浆进行了研 究。对木材原料和草类原料进行了a p m p 制浆研究，拓展了a p m p 制浆原料的来源；对a p m p 制浆的工艺条件的各种因素进行了优化，论证了制浆最佳条件；对a p m p 制浆机理进行了 研究和探讨，指导了生产实践；对a p m p 纸浆纤维改性进行了研究，拓宽了a p m p 纸浆的用 途；对a p m p 制浆废水进行了分析处理研究，保护了自然环境和社会环境；对a p m p 设备国 产化进行了初步探讨，提出了发展方向。随着理论研究和工艺设备的不断完善，a p m p 必 将成为制浆造纸技术的发展趋势之一。 表2 - 1 国内引进a p m p 生产线企业 生产厂家产量原料纸种设备供 t d货时间 岳阳纸业集团7 5杨木l w c1 9 9 5 四川i 宜宾纸业集团2 0 0杨木、松木新闻纸1 9 9 7 云南傈山地区造纸厂 7 5 桉木书写纸 1 9 9 8 鸭绿江纸业集团 1 3 0杨木新闻纸1 9 9 7 吉林纸业集团2 5 0杨木新闻纸 2 0 0 i 齐齐哈尔黑龙江股份有限公 2 0 0 杨木新闻纸 1 9 9 9 司1 5 0杨木铜版纸2 0 0 2 山东泉林纸业集团 1 5 0 杨木印刷书写纸 2 0 0 2 辽宁金城纸业集团 1 5 0 杨木 l w c 筹建中 宁夏美利纸业集团 2 0 0杨木l w c筹建中 山西襄汾纸业集团 2 4 1 不同原料a p m p 制浆的研究 杨木a p m p 的研究表明，毛白杨“、意杨“”、黑杨“”等各种杨木品种均能制出适应生 产要求的a p m p ：南理工大学对巨尾桉、尾叶桉等不同种类桉木的a p m p 制浆研究表明“q ： 采用两段预处理和三段磨浆的方式制得的a p m p ，浆料得率在8 9 7 以上。打浆度在6 5 。s r 左右时，手抄纸片的裂断长超过3 i ( 1 1 1 ，撕裂指数3 5 m n m 2 g 左右，不透明度不低于9 4 2 ， 白度达到6 0 i s 0 。适宜的工艺条件：段预处理，n a o h 用量6 ，h 。o 。用量0 5 ，7 0 ， 7 9 0 m i n ；二段预处理，n a o h 用量2 ，也0 ：用量2 ，6 0 ，8 0 m i n 。两段预处理的液比均为 l ：4 ，分别加入3 的n a 。s i o 。和0 1 的m g s 0 4 作保护剂和稳定剂；磨浆浓度1 5 2 5 。中 国制浆造纸研究院对蓝桉a p m p 制浆工艺进行了较为深入的研究“”，采用两段浸渍工艺制 得的a p m p 白度达7 6 4 i s 0 ，裂断长为4 6 6 k m 。两段浸渍工艺条件为：一段浸渍h 2 0 ：用量 0 5 ，n a o h 用量4 0 ，凹t a 用量0 5 ，6 5 ，3 0 m i n ，液比l ：4 ；二段浸渍，h 2 0 。用量 3 5 ，n a o h 用量2 5 ，印t a 用量0 3 ，n a 2 s i 晚用量3 o ，m g s o 。用量0 1 ，6 5 ，3 0 m i n ， 液比l ：5 。徐载哲等在生产实践中掌握了选用桦木制取a p m p 的新方法“，采用一段挤压 浸渍，两段漂白，两段常压磨浆，能生产出优质桦木a p m p ，能满足高速新闻纸机的配抄 要求。 吉林纸业生产落叶松a p m p “：一段浸渍h 。o ：用量i 7 2 0 ，n a o h 用量1 3 1 7 ， n a ：s i 瓯用量1 3 ，d t p a 用量o 。3 ，6 0 8 0 ，3 0 4 0 m i n ；二段浸渍，也如用量2 7 筠 4 o ，磨浆条件：第一段磨浆浓度2 0 3 0 ，打浆度1 5 1 7 。s r ，第二段磨浆浓度2 0 2 5 ，打浆度3 5 4 5 。s r 。以1 0 0 落叶松生产a p m p 除裂断长和白度稍低以外，其它各项 指标均能满足高速新闻纸机生产要求。李土根等在对马尾松a p m p 制浆特性的研究表明“”： 马尾松经过n a o h 用量6 0 和h ：0 。用量5 的化学预处理，在z s p - 3 0 0 型高浓磨机上磨解， 可以制得得率为8 7 ，裂断长达3 4 k m ，自度5 6 i s 0 ，不透明度9 5 3 的a p m p ，可用于配 抄新闻纸，减少了化学木浆的配比，进一步降低了新闻纸的成本。王旭等对混合阔时木进 行了a p m p 制浆研究“：混合阔叶木由柞木一杨木、桦木等材种组成，其中柞木约占 5 1 ，水曲柳约占3 0 。经过a p m p 两段预处理后在g n m - 3 0 0 型盘磨机上磨解，可以得到物 理性能良好的纸浆。浸渍条件：一段n a o h 用量3 ，心0 ：用量2 ，e d t a 用量0 1 ，n a 2 s i 侥 用量2 ，m g s o 。用量0 0 5 ，7 0 ，4 0 m i n ，液比1 ：7 ；= 段n a o h 用量4 ，h 2 0 2 用量3 ， e d t a 用量0 1 ，n a 。s i o 。用量4 ，m g s 吼用量0 0 5 ，7 0 ，4 5 m i n ，液比1 ：2 7 ；磨浆浓 度2 7 ，可制得得率为7 6 5 ，裂断长超过3 k m ，撕裂指数为4 7 7 m n 疳g ，白度6 8 i i s o 的a p m p ，可以用来配抄新闻纸和一般文化用纸。 非木材纤维原料a p m p 制浆的研究也逐步深入，王立鹏等进行了大麻a p m p 制新闻纸的 实验研究，研究表明o “：大麻芯秆在n a o h 用量6 d ，h 她用量3 ，e d t a 用量0 0 5 ，n a 2 s i 0 3 用量2 0 ，m g s 0 4 用量0 0 5 ，7 0 ，5 0 m i n 的条件下，可制得得率7 8 以上、裂断长超过 3 k m 、撕裂指数达3 4i n n m 2 g 、白度不低于5 7 6 i s 0 的可配抄新闻纸的a p m p 。而大麻 全秆a p m p 制浆，则不利于有效发挥大麻韧皮纤维的作用。李土根等对蔗渣进行了a p m p 制浆实验，研究表明啪1 ，采用h ：0 2 总用量为6 0 ( 实际耗量为4 9 2 ) ，n a o h 用量4 ，7 0 下保温1 20 l i l i n ，可制得得率8 7 左右，裂断长超过3 o k m ，不透明度为9 5 ，白度达6 0 i s 0 的可配抄新闻纸的a p m p 。刘秉钺等对芦苇a p m p 制浆工艺进行了探讨，研究表明，芦苇 a p m p 除撕裂指数偏低外，白度和裂断长都能达到配抄新闻纸的要求。劳嘉葆对麦草a p m p 制浆的研究表职。”，麦草在7 0 c 用水浸泡1 小时( 液比2 0 ：1 ) ，脱水后加入用量为3 的 h 2 0 2 、3 的n a o h 、3 的n a 2 c 晚、0 0 5 的d t p a ( 对麦草) ，在6 0 下保温2 5 小时，可制得 得率达8 5 ，自度为4 6 2 i s 0 。再采用时过氧乙酸( 酸化至中性条件) 2 段漂白，可使 纸浆白度达到6 1 2 i s o 。 2 4 2 a p m p 制浆工艺条件的优化研究 8 文琼菊等对a p m p 制浆过程中的影响因素进行了分析，研究表明o “，第一段浸渍n a o h 用量是影响a p m p 强度的主要因素，总用碱量在4 8 之间比较合适，h 2 0 t 用量在2 5 之间比较合适“邓拥军等在对高白度高强度杨木a p m p 制浆中试研究中发现，碱性两段 浸溃工艺可以大幅度提高浆料的强度性能，降低磨浆能耗，漂白与制浆一次完成并达到高 白度，纸浆豹强度指标与浸渍处理的用碱量有关。适宜的浸渍工艺条件：h 2 0 ：6 ，n a 0 h 6 绋， 纸浆强度可以达到如下质量指标：抗张指数为7 2 4n m g ，耐破指数为4 1 9k p a m v g ， 撕裂指数为4 6 0m n m 2 g 以上，自度8 3 8 i s o ，不透明度7 6 1 ，磨浆能耗仅1 1 3 0 k w h t ， 心o ：用量与白度存在线形相关，回归方程为y - - - 6 5 5 x + 4 5 5 ；孔凡功等对n a 0 h 用量对三倍 体毛白杨p - r ca p m p 浆料及纤维特性的影响进行了研究，研究表明“，两段预处理p r c a p m p 制浆时，较为适宜的用碱量为6 0 ，增加预处理中n a o h 用量能够显著降低磨浆能耗， 但随着其用量的增加，磨浆能耗的降低幅度逐渐减小 赵宏等对硅酸钠在a p m p 漂白工艺 中的应用进行了研究，研究表明。”，在h 2 0 。漂白中，由于n a 。s i o 。的加入，使漂白反应在 相对稳定的条件下进行，。s i0 3 的加入量在2 3 时，效果明显。 穆华平分析了螯合剂和稳定剂在a p m p 制浆中的最佳用量”1 ；赵玉林等研究了不同助 剂组合对黑杨a p m p 浆白度稳定性的影响，研究表明。，用特定的组合处理黑杨a p m p 纸浆 可以大幅度改善其光学性能，与他们单独处理效果相比存在协同作用，因此选择适当的助 荆组合处理纸浆能最大限度降低处理成本，取得满意的白度稳定效果。 翟丽杰等对a p m p 制浆过程中磨浆工艺的研究表明，在a p m p 制浆过程中，加入化学药 品量一定的条件下，磨浆过程的工艺操作条件的控制是成浆质量好坏的关键，尤其是物理 强度起决定作用。生产a p m p 浆控制好磨浆浓度，才能产出高质量的浆，第一段磨浆浓度 在3 0 3 5 之间，第二段磨浆浓度在2 0 2 5 之间，成浆质量最好；孔凡功等对高浓磨 浆和低浓磨浆作了比较分析，研究表明呻1 ，与采用高浓磨浆相比，第二段采用低浓磨浆能 够有效降低纤维束含量，减少能耗。在具有相同抗张指数、松厚度和浆料内在性能的情况 下，低浓磨浆浆料具有较高的光散射系数和略低的撕裂指数。 2 4 3 a p m p 制浆机理的研究 李晓林对a p m p 制浆流程和机理做了讨论，重点论述了浸渍中碱和过氧化氢的作用及 其反应机理，同时，结合生产上出现的问题，对各个工段进行了深入详尽的探讨；杨伯钧 介绍了化机浆枧理。”，尤其是a p m p 化学预浸机理，结果表明，对阔叶木来说，化学预浸 的目的就是要使木片软化，在盘磨的作用下，纤维能在胞间层与次生壁之间分离开来，耗 用较少能量，保持较长的纤维，得到强度、白度、表面性能好的浆料。纤维分离的位置很 重要，只有次生壁被撕开，才能细纤维化，得到好的结合强度。在磨浆过程中，讨论了木 片是怎样进入盘磨，怎样离解，怎样逐步成浆。重点讨论了影响盘磨机产量和浆料品质的 两个因素，一是盘磨机的设计参数，二是盘磨机的运行参数。用数学的方法分析了磨浆各 因素之间的关系：李静等对尾婶桉在a p 聍法制化机浆及两段h 2 0 z 漂白过程的酶解木素分 子量的变化的研究表明，由于h 0 0 - 的特殊作用，制浆及漂白之后，浆中剩余木素的平均 分子量相对有所增加。 2 4 4 a p m p 纸浆纤维改性的研究 房桂干等优化n a b h 4 n a h s o a 混合液，通过化学还原处理改善了毛白杨a p m p 白度稳定 9 性。“，通过木质素化学改性抑制杨木碱性过氧化氢机械浆的返色瞰1 ；紫外吸收剂和游离基 捕获剂对杨木a p m p 纸浆白度稳定效果的研究o ”；陈夫山等研究了两性淀粉对桉木碱性过 氧化氢机械浆的增强作用，结果表明1 ，阴离子取代度为0 0 2 6 、阳离子取度为0 0 4 0 的 两性淀粉l s l 2 2 的增强效果较好，桉木化机浆的撕裂度增长3 8 8 ，裂断长增长2 4 5 ， 耐破度增长4 2 9 ，而且紧度和耐折度也有所增加。蒲俊文等研究了酸化处理抑制杨木 a p m p 纸浆返黄的机理o ”，发现酸化处理能提高a p m p 浆的白度和白度稳定性，各种酸对a p m p 浆的返黄抑制作用不同，草酸最优：抗坏血酸和其他助剂共同处理纸浆，可以在降低助剂 总用量的前提下大幅度改