制浆原理与工程纸浆的洗涤、筛选与净化

制浆原理与工程主讲人：刘书钗张素风纸浆的洗涤、挑选与净化1/6/20241第一节纸浆的洗涤与废液的提取

一、概述植物纤维原料经过化学蒸煮以后,得到50%～85%的纸浆,有近15%～50%左右的物质溶解于蒸煮液中,蒸煮终了排出的蒸煮液统称废液。

1/6/202421/6/202431/6/20244假设纸浆带有超越一定量的废液，给下一道工序带来困难。①在挑选时有泡沫影响挑选质量易糊网。②在漂白时，添加漂液量或降低白度。③在打浆施胶中多费松香胶，抄成的纸发脆。④在纸机上难以上网，断头多，易构成纸病。⑤腐蚀设备和管道。浆料的洗涤和蒸煮废液的提取是原料成为纸浆后的第一道工序，这一个工序的主要义务是将纸浆和蒸煮废液尽量分开。1/6/202451/6/20246〔一〕、洗涤的目的与要求目的：得到干净的纸浆的同时，①降低耗费。蒸煮中耗费的化学药品是制浆主要本钱开支之一，假设能提取废液，回收大部分药品，那么可减少物料耗费和供应；②减少污染。碱性或酸性药品与植物中非纤维素反响，产生的化合物残碱或残酸假设作为废液不加处置直接排入江河任其流失那么将对环境呵斥污染。③回收热能。化学制浆只利用了植物原料中大约一半的成份，被化合或溶解的成分中尚有供综合利用制造其它副产品的价值，其中有些成分还有较大的发热量，可供作为回收时的燃料。④减少对设备管道的腐蚀。1/6/20247总之纸浆洗涤的目的：尽能够完全地分别出废液，得到比较干净的纸浆。废液提取的目的是提取废液，经济地回收蒸煮废液。这两个目的必需兼顾。要求：在洗涤及提取过程中要求在尽量满足洗净度下，少用洗涤水量，得到较高浓度和较高温度的蒸煮废液，以便于药品的回收或综合利用。1/6/20248〔二〕常用术语1．洗净度：表示纸浆洗净的程度。碱法浆有以下两种表示方法：①以洗后浆中所带的残碱含量表示〔Na2Og/lorNa2O公斤/吨风干浆〕。如木浆带走残碱含量<1kgNa2O/t风干浆②以洗后浆所带废液中的残碱量表示〔Na2Og/lorNa2O公斤/吨风干浆〕。如木浆所带废液中要求残碱量小于0.05g/l,草浆废液中残碱含量为0.25～0.5g/l。1/6/20249这两种方法可以相互换算。1/6/2024101/6/202411〔三〕测定方法

1、洗净度〔即洗涤残碱〕的测定

〔1〕原理：基于纸浆中色素变化终点的判别采用中和法的原理。用BaCl2沉淀其碳酸盐后用酚酞作指示及测定其有效碱的含量。反响式如下：

Na2CO3+BaCl2＝2NaCl+BaCO3

NaOH+HCl==NaCl+H2O

Na2S+HCl==NaCl+NaHS

1/6/202412〔2〕测定步骤：

在洗料池或真空洗涤机出口取浆样一杯，用铜丝布挤压过滤，(弃去最初的滤液,)然后汲取100ml滤液于500ml容量瓶中.参与10%BaCl220ml然后用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。

用移液管汲取上述50ml试液于锥形瓶中，参与150ml蒸馏水和0.5%酚酞指示剂，用0.01mol/l规范HCl滴定至溶液的红色消逝即为终点。

1/6/2024131/6/202414NHClVHCl×0.04残碱〔克/升〕=×1000(以NaOH计)100×50/500式中:0.04—与1ml1N规范盐酸新相当的NaOH的量〔克〕。1/6/2024152置换比1/6/2024163．稀释因子〔F〕——稀释度洗涤每吨风干浆时用的洗涤水中，进入所提取的废液中的水量，以米3/吨风干浆或公斤水/公斤风干浆表示。代表了提取废液的稀释程度。近似计算时：以每公斤风干浆为基准F＝洗涤用水量－洗后纸浆含水量＝提取的废液量－蒸煮后纸浆中的废液量1/6/202417稀释因子与纸浆的洗净度及送去药品回收的废液浓度有亲密关系，稀释因子大纸浆洗净度高，废液浓度那么降低。1/6/2024181/6/2024194洗涤损失洗涤过程的化学损失，普通用残留在每吨绝干浆中的溶质质量表示，即kg溶质/t绝干浆。F越大，洗涤完全，提取率高，洗涤损失小。1/6/2024201/6/2024211/6/2024225．洗涤效率、提取率即提取出来可以利用的废液中溶质的数量和蒸煮后废液中一切溶质的数量之比。1/6/2024231/6/202424提取率是提取出来送蒸发的黑液中溶质量对蒸煮后黑液中总溶质量的百分比。1/6/2024251/6/2024262.洗涤效率、置换比例的测定都用到黑液中固形物的含量。黑液水分及固形物含量的测定〔1〕测定原理取一定量的黑液经枯燥、称重求得全固形物含量。〔2〕测定步骤用吸管汲取1～2ml稀黑液或准确称取1克浓黑液于已恒重过的扁平的称量瓶中〔瓶内在恒重前先加5～10克经过40～60目筛石英砂和一个短玻棒〕和称重,将称量瓶置100－105℃恒温箱内烘干4小时取出置于枯燥器内。1/6/202427冷却30分钟称重后再烘1小时在称重至恒重为止。〔3〕结果计算烘前重－烘后重水分〔克/升〕=×1000样品〔ml〕固形物〔克/升〕=1000－水分克/升〔4〕本卷须知：a.

石英纱先需用6NHCl后用6NNaOH各煮沸1小时，洗净枯燥后备用b.

黑液浓度高于20%运用称取样品进展测定，计算结果以〔%〕表示1/6/202428二、纸浆洗涤的原理、方式及影响要素

〔一〕洗涤原理未经洗涤的纸浆中黑液存在的部位及方式：大部分是游离存在于纤维与纤维的流动空间，一部分存在于纤维细胞腔内少部分存在于纤维细胞壁的孔隙之中。1/6/2024291/6/2024301/6/202431纸浆的洗涤必需采用多种原理，主要是分散、过滤、挤压等。这好像洗衣服一样要经过过滤、分散、挤压等几个过程才干洗干净。某一种洗涤设备往往是以一种作用过程为主，其他作用为辅。：1/6/2024321.洗涤过程中的分散作用

浓度差是物质进展分散的推进力。任何溶解物质都有自行分散最后到达均匀溶液的趋势。纸浆的分散洗涤即蒸煮后的纸浆要加水就是要依托蒸煮废液分散到清水的作用以降低纤维中蒸煮废液的含量，存在于纤维与纤维之间的蒸煮废液是容易分散的，存在于纤维壁与纤维细胞腔内的废液就不大容易分散。为了有效加速分散过程和迅速的交换洗液，故必需搅拌。1/6/2024331/6/202434D—分散系数〔㎡/h〕表示物质在介质中的分散才干。其值决议于蒸煮液的性质、粘度、浓度和蒸煮液中可溶物质颗粒的大小。与温度有关，温度每添加1℃，D添加2%.F—分散经过的外表面积〔米2〕

1/6/2024351/6/202436分散速度与分散面积和纤维内外黑液浓度差成正比，与浆层厚度成反比。为了加快速度那么提高温度，以提高对流速度，因此在黑液分散过程必需坚持必要的温度，使包含在纤维内部的黑液分散到黑夜主体中，已到达比较好的洗涤效果。1/6/2024372.洗涤过程中的过滤作用

利用有许多微孔的介质〔浆层〕将液体过滤出，首先将浆料稀释到一定浓度，使其充分混合分散，在靠洗涤液的静压力〔如洗涤池的液位，压力洗浆机、真空洗浆机等的抽吸力〕过滤脱水来到达过滤。经过介质的液体称滤液。1/6/202438

1/6/2024391/6/202440由以上公式可以看出①过滤的消费才干除了与过滤面积有关外还与压力差有关，提高压力差〔如脱水机的压力差，洗料池的水位〕可加快过滤速度，但由于浆层为可紧缩体，压力太高那么η.d值下降会添加过滤阻力，因此压力也不能太大。

②

提高浆料温度滤液粘度减小从而降低过滤阻力，提高过滤速度，这就是最后一段加热水的缘由所在。

1/6/202441③

浆层厚度L与过滤阻力R有直接关系。由于浆层过厚滤液所经过的毛细管长度添加同时其底层压强大，纤维间的孔道被紧缩，使过滤阻力添加，不利于过滤速度的提高。L还与滤网的目数有关系。④

纸浆的种类均匀性对过滤也有影响，普通碱法草浆纤维短小，易水化，滤水性能差，由于木浆与草浆的过滤速度差别很大，所以草浆洗涤时要求的过滤面积较大。

1/6/202442

3.洗涤过程中的挤压作用浆料的洗涤和提取很多设备如螺旋挤浆机沟纹挤浆机和洗浆机上的压辊利用机械的方法加大压力可以将纤维间的蒸煮液挤压出来。但当添加压力把浆料压倒一定程度后由于纤维被紧缩那么纤维间毛吸管变小，纤维间毛吸管压力添加，当外力大于毛吸管压力之前可以分别出黑液，外压与毛吸管压力一旦平衡就压不出黑液，因此存在于细胞腔内和细胞壁内的黑液单靠挤压的方法是提取不完的，需求用分散的方法才干提取出来；1/6/2024434吸附作用有少量的蒸煮液与纤维中的分子结合是不能用水洗的方法提取出来的，因此浆总要带走一些废液的，所以单靠挤压方法不能洗涤彻底的，需求与分散过滤作用配合才干到达完全洗涤的目的。1/6/202444〔二〕影响洗涤的要素⒈浆种普通长纤维浆滤水性能好、易于洗涤，草浆滤水性能差、比较难于洗涤。根据原料的洗涤难易陈列次序如下：稻草浆→麦草浆→蔗渣浆→荻苇浆→竹浆→木浆→棉浆缘由：草类纸浆纤维中含杂细胞较多，杂细胞碎片致使草浆的孔隙度和疏松度极差，影响滤水；另外草浆中含半纤维素较多，容易水化，因此滤水性极差；由于草浆含硅量高，部分硅量堆积在滤网管道及设备上，在洗浆机的结垢中含71.2%总的灰分和28.8%有机物，因此影响洗涤。1/6/202445⒉纸浆硬度同一种原料蒸煮后硬度不同，其滤水性能也不同。浆的硬度高、粘度小，其开场滤水性能好，但最后洗净度比较差。这是由于一部分废液存在于纤维内部，硬度高的浆料纤维破坏少，存在于纤维内部的废液主要是经过纹孔由细胞腔内逐渐向外分散，近于在静态下进展，洗涤速度是很慢的。假设要求洗干净那么要很长的浸泡时间，因此纸浆硬度越高纤维外表损伤比较小，挺硬不柔软纤维内碱的分散阻力大，不易洗涤，浆中含碱就高些。1/6/2024463.蒸煮方法酸法与碱法比较，酸法浆滤水性能好，易于洗涤。由于：酸法浆比碱法浆对镁钠的吸附率低，酸法比碱法溶出的木素多，细胞壁的孔隙大，自酸法浆中出来的溶解成分的传送率比KP法要快。对草浆来讲，中性盐法较碱法浆容易洗涤。1/6/2024474．洗涤水温度洗涤水温对洗涤影响很大，水温高粘度低，过滤阻力小，分散快，促进洗涤置换作用。在较高的温度下洗涤有利于黑液的提取。这主要是由于降低浆料的粘度，相应的提高蒸煮废液的流动性。①有利于减小纤维粘附的蒸煮废液②其次是加快分散速度有利于分别包含在纤维内部的废液③是提高浆料的过滤速度，可以施加较大的挤压和过滤压力，因此该当尽量利用高温洗涤的有利要素。1/6/2024485．浆层厚度和干度、上浆浓度浆层厚时过滤阻力大，过滤速度小，又由于与喷淋洗涤液的接触面小，不利于分散，浆层中的残碱比较高，但浆层厚时干度比较小。浆层薄时过滤速度快，有利于分散，干度可提高，残碱少。但有时由于上浆不均匀，呵斥洗鼓上部分地方无浆而漏气，使真空度下降，进而又会降低干度，因此浆层不能过薄，在操作上必需精心调理上浆浓度以保证正常操作。洗后浆的干度越大，含残碱少，洗涤损失少，提取率高。提高浆浓，可添加过滤网上的浆层厚度。1/6/2024496．真空度对洗涤的影响真空度是洗涤的重要影响要素之一，真空度大过滤速度快，浆层干度大，含碱量小。但真空度过大会影响温度，且使浆料糊网，进而影响过滤，因此普通速度都不超越300～350mmHg柱〔40～46kPa〕。7．洗涤水量与洗涤次数普通来说，每次洗涤水量愈多，浆洗的愈干净，提取率愈高。8.其它方面原料长得较成熟的比较好洗，原料储存时间长的比新储存的好洗，新蒸煮的比储存过的浆容易洗．1/6/202450〔三〕洗涤的方式洗涤方式可分为两种：单段洗涤和多段洗涤单段洗涤是单纯地用水置换蒸煮废液而将废水排出。这种洗涤方法用水量大，排出废液浓度低，多不回收，直接排至下水道，因此污染大，但设备简单。其图示如下：

1/6/2024511/6/202452多段单向洗涤；每段都用新颖洗涤水多段逆流洗涤，逆流洗涤与浆料多次逆向接触而添加洗液浓度。其特点是用水量小、废液具有最大的浓度，利于综合利用及减少环境污染，但其设备比较复杂。洗涤图示如下：1/6/202453

1/6/202454洗涤段数确实定洗后浆的质量：残碱少，段数多；浆的硬度和滤水性：硬浆段数多，草浆段数多；设备一样，浆种一样，产量高，段数多；废液易起泡〔针叶木〕，段数多；提取黑液浓，用水量少，段数多。但段数多，设备复杂，投资和运转费用高。目前较通用的做法：单机单段设备3～4段，一机多段设备4～6段。1/6/202455三、洗涤设备纸浆洗涤设备主要有转鼓式洗浆机、程度带式真空洗浆机、分散洗涤器、挤压洗涤设备、圆网浓缩机、侧压式浓缩机、落差式浓缩机〔低浓〕。1/6/202456〔一〕间歇洗浆设备1．利用蒸球作为第一段洗涤①蒸球带压排液②球内加热水洗涤2.洗浆池1/6/2024571/6/2024583.真空洗浆机要保证真空洗浆机延续稳定的运转必需留意以下几点：①

喷放锅要坚持一定的浆位和稳定的浓度；②控制黑液槽一定的液位，黑液槽的作用是贮备黑液并有一定的空间供黑液消泡

③掌握好洗鼓的转速与进浆浓度关系，洗浆机洗鼓转速与进浆浓度是影响洗浆机消费才干和洗涤效果的重要要素。④掌握适当的浆位低浆位，慢转速、高真空、均匀上浆真空1/6/202459原理图及有关构造

中间槽

流程

水腿

阀

不同阀位置1、21/6/202460气液分别器与冷凝设备一.气液分别器分别原理：①

气液混合物进入扩展的空间使流速大大降低。②使流进的液体向下折流以利用其重力与惯性③气体与液体的比重不同，其出管分别设在容器的上下方④除气体抽真空外，必需使液体暴露在真空中的液面面积尽量扩展，多数采用向器壁或隔板上喷放液使之产生附加的液膜。1/6/202461二冷凝器冷凝器普通装在流程的最高位置以便使冷凝后的排水靠水腿管落差分别，所以又称高位冷凝器。冷凝器是为了高温洗浆防止受滤液气化而影响效率而设的。

1/6/2024624压力洗浆机压力洗浆机的洗涤作用原理与真空洗浆机根本一样，在洗鼓上浆层所遭到的压差的构成那么有所不同压力洗浆机由浆槽、汽罩、洗鼓、密闭辊、高压鼓风机、洗涤水管、黑液盘壳体所组成。压力洗浆封性好是真孔洗浆机或其他洗浆机所不及，因此任务条件好，根本上可以全部实现仪表自控操作简便操作条件及环境也较好。另外，压力洗浆机运用的压力大于规范大气压，故黑液不会沸腾，其次在过压情况下泡沫比在真空情况下容易出去。DD洗浆机流程1/6/2024635螺旋挤浆机螺旋挤浆机是利用机械压力在高浓高压下降浆料紧缩而脱水易到达提取蒸煮废液的设备。任务原理与构造螺旋挤浆机主要由外壳和螺旋顶头、滤板等主要部分组成。螺旋挤浆的优点：制造简单，造价低，目前用于木浆尚可，用于草浆困难较多。

1/6/2024646双辊沟纹挤浆机和小孔双辊挤浆机双辊沟纹挤浆机、小孔双辊沟纹挤浆机和螺旋挤浆机一样都是利用机械挤压作用使浆料脱水而添加浓度。流程抽提压榨设备1、2、3、41/6/2024657延续分散洗涤器

旧式的浆料洗涤设备除洗将池洗将机外就是间歇式的分散洗涤器〔或称置换洗涤器、浸出洗涤器〕。由于洗涤时间长，逐渐为延续式洗涤设备所替代。延续分散洗涤洗涤器段面1/6/2024668程度带式洗浆机它是近年来我国试消费的一种是用于洗涤草类浆的洗涤设备。流程设备的优点：①

洗涤过程是程度式向前推移置换，洗涤纸浆节省动力，没有回浆及黑液倒流景象，洗涤面积可以充分利用，可按需求添加段数而不受限制。②根据洗涤质量的要求只用一台洗浆机将其分成假设干逆流洗涤，即可替代其他洗浆机多台串联逆流洗涤占地少，设备简单操作方便容易控制。1/6/2024