第 三 章 机械法、化学机械法、半化学法制浆VIP

第三章机械、化学机械和半化学制浆(高得率制浆)1。发展高产制浆的意义：1 .充分合理利用植物纤维原料资源。降低制浆废水中的污染物质。满足产品性能制浆得率要求：一般化学制浆不超过50%，得率在50%以上。低于65%的化学浆料称为“高产量化学浆料”，高产量工艺浆料可指制备高产量化学浆料、机械浆料、化学机械浆料、半化学浆料等方法。二。高得率纸浆的分类及相关术语SGW(石磨木浆)加压磨木浆TGW(高温重组木浆)高温磨木浆RMP(精炼机械浆)圆盘磨机械浆TMP(热机械浆)预热圆盘磨机械浆化学机械浆化学圆盘磨机械浆化学机械浆化学预热机械浆APMP(碱性过氧化氢机械浆)碱性过氧化氢化学机械浆，SCMP(磺化半机械浆)磺化化学机械浆BMP(生物机械浆主要高产制浆方法的基本流程和特点。石磨木浆得率：95%基本工艺：磨木浆制备、筛选、提纯、浓缩(漂白)、造纸粗渣输送、磨木浆再磨。特点：(1)在各种制浆方法中，得率最高，生产成本最低，污染最低；(2)纸浆具有优异的不透明度和吸墨性；(3)强度和白度稳定性低。主要用于生产新闻纸、印刷纸和其他文化用纸和纸板。磨浆机机械浆(RMP)圆盘磨机机械浆得率：9095%基本工艺：木片洗涤脱水机圆盘磨机(二级圆盘磨机)筛选RMP的特点：(1)原料成本低于SGW，可使用木材磨机中没有的木屑；(2)设备占地面积小，生产能力大；(3)强度优于SGW，但能耗高于SGW(50% 100%)，不透明度和印刷性能略低。木片磨示意图；TMP (3。热机械浆预热板磨机机械浆得率：9095%基本工艺：水洗木片预热器压力；盘式磨浆机(常压)(淹没消除)筛选TMP特性：1)长纤维组成高，强度比SGW和RMP高，纤维束含量低；(2)细纤维和碎片含量低，水过滤性能好。(3)松厚度大于SGW，纸张表面粗糙。主要用于制造新闻纸、印刷纸、铜版纸、面巾纸、纸板等。化学机械浆化学机械浆得率：80-90%基本工艺：木片化学预处理(预浸渍)盘磨机浆筛选化学预处理(预浸渍)中的化学药物是氢氧化钠、硫酸钠、硫酸钠。氢氧化钠(NH4)2SO3氢氧化钠(或其他酸碱度缓冲剂，如氧化镁等。)氢氧化钠过氧化氢等化学机械抛光特性：强度优于RMP，TMP可用于制备新闻纸、印刷纸、书写纸等。5.化学热机械浆化学预热机械浆(BCTMP:漂白化学预热机械浆)得率：90-93%基本流量： (挤出)木片汽蒸浸渍预热压力磨浆筛选化学预热机械浆的特点：(1)平均纤维长度大，碎片含量低；(2)软木的CTMP强度与化学浆相近。可用于生产新闻纸、印刷书写纸、卫生纸、纸板、绒毛浆等。APMP生产系统6。碱性过氧化氢的APMP化学机械浆工艺：与BC CTMP相比，水洗木片具有能耗低、化学品消耗少、白度和强度高等特点。然而，针叶林APMP没有显示出明显的优势，超过BCTMP。、7。半化学纸浆产量：65-80%基本工艺：木片的化学预处理；圆盘磨浆机；筛选NSSC(中性亚硫酸盐-化学浆)中性亚硫酸盐半化学浆(生产半化学浆的主要方法)ASSC(碱性亚硫酸盐-化学浆)碱性亚硫酸盐半化学浆用于生产一般文化用纸、包装纸、瓦楞纸板等。(1)盘磨机在国外的高速摄影结果表明，盘磨机入口处的木片在向外运动的过程中首先破碎、解离、纤维化和原纤化。一般认为，盘磨机制浆可分为三个部分：1 .压碎区：磨石的中央部分(木片先进入)。这部分有最大的盘间距，厚刀片和几把刀。木片在高温下被压碎，形成杵状的小棍。2.粗磨区：圆盘间距由内向外逐渐减小，原料停留时间更长，原料逐渐研磨成针状木丝，由于相互摩擦分解成纤维束和部分纤维。3.细磨区域：靠近齿板外周，齿数增加，齿槽变窄，进一步细纤维化和解离。为了将木片研磨成良好的浆料，应该进行两个过程：1。分离木屑，尽可能保护纤维长度，减少切割。因此，必须利用木片之间的相互摩擦，并且浆料浓度应该高，间隙应该大。2.对于进一步的纤维化和细纤维化，研磨浓度应该更低，椎间盘间隙应该更小。在生产中，上述两个过程通常通过分段制浆来实现。(2)影响盘磨机磨浆的相关因素1。对木材种类和板材规格：木材种类、纤维形态和化学成分的研究结果表明(见P117-118表3-8)，高强度圆盘磨机械浆可由低密度、快速生长、高秋季木材含量和低抽提物含量的木材生产。2.研磨浓度：它是一个重要的影响因素，一般控制在20% 30%的范围内。第一阶段研磨约为25%，第二阶段研磨约为20%。嘿。嘿。3.预热温度(压力)和时间预热(汽蒸)功能：对TMP，软化纤维细胞间层的木质素，使纤维易于分离，预热温度影响纸浆质量。预热温度过高(超过木质素的玻璃化转变温度)，木质素完全软化，纤维分离发生在胞间层和次生壁之间，纤维分离后的表面被木质素覆盖，纸浆在一次制浆后冷却，原来软化的木质素变硬形成玻璃状外壳，成为二次制浆的障碍，造成细纤维化困难，制浆能耗大，纸浆白度下降。预热温度过低，木质素无法软化，纤维不规则分离，产生碎片，纤维长度减少，纸浆强度降低(类似于RMP)。根据相关研究，当木质素的玻璃化转变温度接近(略低于)玻璃化转变温度时，纤维在二次壁外层发生分离，有利于二次精炼产生细纤维化，提高纸浆强度。木质素玻璃化转变温度的下限为120 135。预热时间一般为1 2分钟。嘿。嘿。4.精炼rmptmpsgwkwh/t纸浆1600 22001800 23001100 1300离解的能量消耗和能量分布消耗较少，大部分能量消耗在纤维的进一步精炼(细磨)上。两阶段能耗的合理分配有利于改善泥浆的强度性能。一些研究表明，对于TMP，当一次精炼的能耗占总能耗的50%左右时，浆料的强度更好。这三个参数可以相互控制和影响。能耗必须恒定：浆液浓度高，间隙应加大；浆液的稠度：小间隙会增加能耗。对于游离纤维，间隙应该更大，而对于细磨(显影强度)，间隙应该更小。当间隙为200m时，磨盘振动，纤维长度急剧减少，纸浆强度明显下降。一般来说，磨盘之间的间隙不能小(3)磨盘材料：关系到磨盘的使用寿命(铬钳钼合金、陶瓷、塑料、砂轮等)。)。(3)木材粉碎机的粉碎原理1。磨盘：分为天然磨盘和人工磨盘，人工磨盘分为水泥磨盘和陶瓷磨盘。人造磨石由磨粒和粘合剂组成。磨石颗粒的形状和粒度、磨石的孔隙率和硬度决定了磨石的性能，并影响生产能力和纸浆质量(P104:图3-6和表3-2)。2.木材粉碎过程分为三个阶段：(1)摩擦和压力脉冲产生的能量(摩擦能和振动能)被木材吸收并转化为热能，从而提高木材温度并软化细胞间木质素；(2)软化的纤维在摩擦力和剪切力的作用下从木材表面剥离；(3)剥离的纤维和纤维束聚集在石雕的凹槽中，在去除过程中被再次研磨和细化。这三个阶段密切相关，相互影响。(4)影响木磨机磨浆的因素1。原木质量：4045%的水分是合适的。当含水量小于2030%时，产量和质量下降，电耗增加。当含水量超过50%时，产量下降。原木的木材种类影响纸浆质量、白度、产量和能耗。2.磨石的表面状态：当颗粒前端尖锐时，产量高，单位功耗低，但切削作用是主要的，导致短而硬的纤维和更多的粉碎材料。因此，雕刻后我们必须去前面。谷物锋完全钝化后，产量减少，功耗增加，因此需要磨盘。在磨石循环的中间阶段，磨粒前端变钝和变圆，以获得适当质量的泥浆。3.木材粉碎比压：指单位粉碎面积比压的增加(与加料操作有关):产量增加，粗纤维增加，纸浆强度下降。比压应与磨石条纹前沿相匹配，钝条纹前沿应相应增加比压。磨盘线速度：线速度增加，产量和功耗增加，但单位功耗在一定范围内下降。在一定压力下提高线速度可以提高研磨区的温度，并且研磨后的纤维细长而柔韧。因为线速度受到磨石机械强度的限制，所以现代木材研磨机经常使用大直径磨石来提高线速度。5.木材研磨温度和纸浆浓度：由于研磨区的温度不易测量，所以在生产中经常测量纸浆池的温度。调节喷入泥浆池的白水温度和喷水量，可调节温度和泥浆浓度。升温：纤维分离容易，纸浆强度高，水过滤好。生产过程中，泥浆池温度一般控制在75 85。提高纸浆浓度：生产能力下降，大量纸浆被再次研磨，纸浆强度下降。在生产过程中，泥浆浓度通常控制在2.0%。P108:生产控制P109中凹坑温度、纸浆浓度和白水浓度之间的关系：图3-12显示了凹坑温度和纸浆浓度对纸浆断裂长度的影响。表3-4显示了磨机研磨条件的示例。6.磨石浸没深度：浸没在纸浆中的目的是清洁磨石表面并均匀冷却磨石。浸入深度可以通过泥浆池挡板进行调节。泥浆池挡板由国外开发的泥浆池挡板：降低，使磨石不浸没在泥浆中，可以减少磨石运行中的阻力。高压水射流用于消除二次研磨，降低纸浆打浆度和能耗，延长石雕周期，稳定纸浆质量。但是，必须严格控制整个磨盘表面的喷水温度、压力、喷水量甚至喷水量，以保证浆料的质量和磨盘的安全。化学处理化学处理药物一般有氢氧化钠、亚硫酸钠和碳酸钠。化学处理的位置通常在制浆之前，也在工段之间或甚至碱的作用：促进纤维膨胀，增强半纤维素和木质素的水合作用，降低软化温度，为制浆过程中的纤维解离创造有利条件，降低能耗，但影响纸浆白度(图3-49图3-51)。亚硫酸钠的作用：木质素的磺化降低了软化温度，增加了亲水性，增加了热塑性，纤维在制浆过程中容易解离，改善了纸浆质量(长纤维在纸浆中的比例、纤维的比表面积和纸浆的结合强度都增加了，见P133，图3-43、3-44和3-45)。(2)影响CTMP生产的重要因素1。原料条件含水量影响纸浆质量；树皮、腐朽的木头和木头结影响纸浆的灰尘、白度和强度。砂石等杂质会影响磨盘的使用寿命。2.预浸渍工艺(1)预蒸：去除木片中的空气，增加木片中的水分含量，提高木片的温度，有利于浸渍过程中药液的更快吸收。(大气预蒸，10分钟内)(2)木片挤出度：进一步去除木片中的空气，以促进木片更快更均匀地吸收药液。木片需要挤压。挤出是通过进料螺杆实现的。压缩比为1:1，没有挤压效果，只有输送效果。2:1压缩木屑形成一个材料塞，可以起到密封作用；2.5:1木片的体积与原木材相似。在4:1以上去除木片表面的空气，进一步去除木片中的空气，有利于木片吸收更多的药液，浸泡均匀。(3)预浸料温度和时间：与原料种类和木片是否被挤压有关。针叶树木材的预浸温度一般为120 135，阔叶树木材为60 120。预浸渍时间通常为2-5分钟。(4)化学剂量和酸碱度：见P135136，图3-49-3-55v，热能回收利用TMP (P139141)。回收的蒸汽可根据其压力使用：1。直接或间接加热白水或清水进行生产；2.木片预热；3.加热空气，用于造纸机和车间的通风系统加热和通风等。4.蒸发纯水以产生新鲜的低压蒸汽，该蒸汽由压缩机加压并用于造纸机干燥系统。生物机械浆(BMP，见P141144)用微生物或其产物(酶)预处理木片，然后用机械或化学机械方法制浆。生物处理的目的是选择性分解(降解)原料中的木质素，以尽可能减少碳水化合物的损失。从而降低制浆能耗，减少废水污染，提高纸浆强度。主要用途：白腐真菌、漆酶等。(研究阶段)。7。消除潜在性的相关概念和质量指标：在高浓度制浆过程中，纤维会扭曲和卷曲，这种潜在状态在排出和冷却后会保持，这不利于纸张的强度。因此，有必要在一定温