制浆造纸工艺学课件

概述

黑液的回收主要是指碱、石灰、热能的回收。

早在十九世纪八十年代，国外就开始利用燃烧法。目前国内外造纸工业的碱回收，仍然是以专统燃烧法为主。这一方法包括下述主要过程：1黑液的蒸发：多效真空蒸发和直接接触蒸发。2黑液的燃烧3绿液的苛化4石灰的回收5相关术语*第一节

黑液的蒸发

一、黑液的组成和性质黑液的组成较复杂，大体上可分为有机物和无机物两部分，两部分的组成和比例随浆原料和生产工艺条件的不同而不同。比例：有机物约70%，无机物30%。有机物/无机物=2.2

0.3*有机物组成：植物纤维原料溶出的木素，半纤维素和纤维素的降解产物及有机酸等，是产生燃烧值的主要来源。

无机物组成：游离的氢氧化钠，硫化钠，碳酸钠，硫酸钠及有机酸钠，草类浆

（特别是稻麦草）含有较多的二氧化硅。

*二氧化硅对碱回收的影响（1）黑液蒸发时硅酸易产生管垢，传热系数下降，甚至堵塞管路。（2）黑液燃烧时，燃烧炉易结蜂窝，以至缩短炉子寿命，在炉中钠与二氧化硅结合，耗碱可达35%，并大大的降低熔融物的纯度，由于无机物含量高，因而固形物热值低。*（3）苛化时形成的硅酸钙和硅酸钠粘度大，造成澄清困难，而且由于硅酸钙沉淀在石灰表面，降低苛化速度及苛化率。（4）回收石灰时结球造成回收困难。*2．黑液的性质(1)黑液的物理性质①浓度黑液的浓度表示黑液中固形物的含量生产中习惯用波美度或比重来表示，因可直接测量，但波美度和比重和温度有关系，当黑液中固形物含量一定时，测出的波美度或比重的大小随温度的升高而降低，所以要换算成标准温度（15

C）下的温度和比重。波美度（15

C）=波美度（t

C）+0.052（t

C-15

C）比重=144.3/（144.3-波美度（15

C））*固形物百分比浓度表示法，必须用化验分析方法测定，不如波美度或比重法直接快当。但也可以用下面公式近似换算，黑液固形物含量%=1.51x-0.9上式由14种浆的黑液综合而得，对于蔗渣和芒杆浆，用下面公式更准确：黑液固形物含量%=1.51x-0.81x---黑液波美度（15

C）*②黑液的粘度黑液的粘度在蒸发过程中，是一次很重要的物理性能，如对黑液的流送及蒸发效率等有密切的关系。影响黑液的粘度的因素较多，但对粘度影响最大的是黑液的浓度和温度。随浓度的升高而升高，随温度的升高而降低。另外，有效碱的含量，半纤维素的含量及二氧化硅的含量，都能影响粘度。*③黑液的比热随黑液的浓度增大而减少，随温度的升高而增大，但在100

C范围内，黑液的比热随温度变化很小，可用下列公式求出近似值：

C=0.98-0.0052bC-------黑液的比热（千卡/公斤黑液）b-------黑液中固形物的重量%（即百分比浓度）*④沸点升高黑液和其他溶液一样，在相同液面压力下或真空下，沸腾温度比水高一些，所增加的温度称为沸点升高。黑液的沸点升高主要决定于黑液的浓度和液面压力的大小。由于各效黑液沸点的升高，使各效有效温差减少，传热量减少，总有效温度差相对降低，而影响多效蒸发的效率。*⑤起泡性由于制浆原料中含有木素，树脂等物质，在制浆过程中形成碱木素和皂化物，这些物质是较强的表面活性剂，是起泡的来源。松木由于含有较多树脂，故松木浆黑液比其他浆黑液起泡性强。低浓黑液比高浓黑液起泡性强。泡沫的形成影响生产操作（污染加热面），增大碱的流失（跑黑水）。*⑥黑液的燃烧值：一公斤黑液固形物燃烧时的发热量称为黑液的燃烧值，它是黑液的重要指标.黑液的燃烧值受固形物中有机物和无机物的比例影响，有机物的比例越大则燃烧值越大，故硬浆比较软浆大，木浆比草浆大，一般针叶树浆黑液的燃烧值为3500~3800千卡/公斤、阔叶树3300~3600千卡/公斤、草浆2500~3000千卡/公斤。*(2)黑液的化学性质

①胶体性黑液虽然不是胶体，但由于存在胶体物质，在一定条件下具有胶体性质。一般认为：在黑液有效碱含量占固形物的1.14%以上条件下，每一个木素单元含有四个以上钠原子时，碱木素完全溶解于黑液中，呈亲水胶体存在，因而不发生沉淀。但当黑液有效碱含量低于0.71%时，碱木素胶体的稳定性大大降低，很容易从黑液中沉淀出来。所以，黑液要保存一定浓度的残碱，就是这个道理。*②腐蚀性黑液对设备的碱性腐蚀很少，酸性腐蚀较重。酸性腐蚀的产生，主要在蒸发过程中黑液的二次蒸汽及其冷凝水中含有挥发性的有机酸（如蚁酸、醋酸等），各种酸性的硫化物（如：硫化氢、硫醇等），所以凡是接触二次蒸汽及其冷凝水的部位腐蚀较重，例如后几效加热管外壁，污冷凝水排出系统及冷凝器等。③易氧化性被氧化物质主要是无机硫化物和有机糖类，由于酚基的催化，氧化反应速度加快。

*二、黑液蒸发前的预处理

（自学）*三、多效蒸发工艺流程和设备

1.工艺流程(1)蒸汽流程蒸汽

I效

II效

III效

IV效

V效

高位冷凝器

汽水分离器

真空泵

排空

冷凝水排出*(2)黑液流程①顺流式流程稀黑液

预热器

-I效

II效

III效

IV效

-V效

半浓黑液槽优点：1.辅助设备少，黑液依靠压差自动流送，任何多效蒸发只需要两台泵，各效之间不用预热器。2.设备紧凑，温度损失少，3.运行中操作简便，工艺条件稳定。*缺点：由于黑液浓度逐效增加，而温度逐效降低，黑液粘度越来越大，但温差减少，流速降低，传热系数降低，不能发挥蒸发设备效率，也不能产生高浓度的黑液。目前国内外采用顺流式流程较少*②逆流式流程：稀黑液V效--------预热器-------IV效--------预热器--------III效--------预热器---------II效-------预热器-------I效---------浓黑液槽优点：随黑液浓度的增高，温度相应提高，黑液粘度增高较小，传热系数大，可充分发挥设备能力，并可生产浓黑液。*缺点：1.辅助设备多，各效之间必须用泵传送黑液，必须有黑液预热器，如提取的稀黑液温度过高，还需有黑液降温设备。2．操作比较复杂，工艺条件变化大。3．设备安装和维护工作量增加。*③混流式流程兼有顺流式和逆流式两种流程的大部分优点，并可克服两种流程的缺点，是国内外经常采用的黑液流程。方案1：稀黑液

预热器

III效

IV效

V效

皂化物分离

预热器

II效

I效

浓黑液槽方案2：稀黑液

预热器

III效

IV效

V-效

皂化物分离

预热器

I效

II效

浓黑液槽*方案2可以大大减轻由于高温效应造成的无机物沉淀和有机物碳化而产生的结垢程度，从而提高蒸发能力，而且运行周期较长，我国工厂大多数采用方案2。两种流程都采用间断出浓黑液的方式，即出浓黑液和出半浓黑液交替进行。*出半浓黑液（又叫大循环）：利用低温半浓黑液和稀黑液调整进效浓度，在较低浓度和较大流量下，经后三效蒸发后，经皂化物分离，再送入前两效，出效后进入高温半浓黑液槽。出浓黑液（又叫小循环）：利用高温半浓黑液和稀黑液调节进效浓度，在较高浓度和较小流量下，经过后三效蒸发后，再送入前两效，出效后送入浓黑液槽。*大循环和小循环交替时间根据浓黑液槽存量确定，以保证正常供应碱回收炉的需要为标准，（同时也应考虑稀黑液槽的液位，不能引起跑稀黑液。）这种大小循环交替进行的方式，优点是大循环可以使小循环粘附在管壁的浮垢及时除去，改善传热条件，不仅为下次小循环创造条件，而且可以充分发挥大循环的作用。缺点是：转换操作不方便，不够稳定。*(3)冷凝水流程新鲜蒸汽的冷凝水（一效及预热器的冷凝水）集中收集，供锅炉使用。二次蒸汽冷凝水（污冷凝水）利用各效压差通过U形管或泛汽罐逐次流入下效，最后进入冷凝水收集槽，泵入地沟。*(4)不凝结气体系统

排除各效汽室中不凝结气体，一般从各效汽室分别引出，通过总管接到汽水分离器，分离后的不凝气体进入冷凝系统排出。*2．蒸发设备长管液膜单程蒸发器这是长管液膜蒸发器最基本的类型，其他类型由此改进发展而来。如图7—14、16所示加热管长7米，管长与直径之比l/d==100~150以上。*工作原理：黑液从蒸发管下端进入，液位上升至管高的1/4~1/5时，靠近管壁的黑液立即沸腾汽化，产生大量汽泡，汽泡膨胀使管中央形成汽柱，由于蒸汽密度急剧变小，上升速度加快，因而将液体拉成一层薄膜，沿管壁迅速上升，到蒸发管上端时，黑液已变成含大量悬浮液滴的汽液混合物，并以较快的速度冲出管口。*特点：1、黑液在加热管内流速高，一般20~30米/秒，在真空度650~700mmHg时，流速可达100~160米/秒，因此管壁对黑液的传热系数大（此传热系数与流速的0.8次方成正比）2、由于黑液在加热管内液面较低，静压温度损失小，而使有效温差相应提高。3、由于黑液在加热管内停留时间短，可避免局部过热造成黑液沉淀结垢。4、由于加热管长，可以使黑液产生的泡沫受管壁加热而消除，因此更适用皂化物含量高的黑液。*使用注意点：在使用时必须严格控制加热管内液位，使进效黑液温度接近沸点。如管内液位过高或进效黑液温度过低，则造成沸腾区缩短，由于液区传热系数较低，必降低蒸发效率。如管内液位过低，则造成结垢加快，甚至堵管。*

近年有所改进：1、超长管式，管长增加到9~10米；2、把一、二效加热改成双程式；3、采用升降膜式（三程式）蒸发器。4、板式降膜蒸发器（图7-18）

*第二节黑液的燃烧*一.黑液燃烧的原理1.黑液燃烧的过程及化学反应（以硫酸盐浆黑液为例）黑液的燃烧过程可大致分为三个阶段，但实际上这三个阶段不是截然分开的，是交叉进行的。*(1)黑液的干燥经过蒸发工段及直接蒸发后的黑液，含有40~50%左右的水，需进一步干燥到含水分10~15%的黑灰，才能进行燃烧，黑液经喷枪喷出后，液滴在下落过程中和高温炉气接触，水分蒸发，并且和炉气产生如下反应：2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O2NaOH+SO3=Na2SO4+H2ONa2S+CO2+H2O=Na2CO3+H2S2Na2S+2SO2+O2=2Na2S2O3Na2S+SO3+H2O=Na2SO4+H2S2RCOONa+SO2+H2O=Na2SO3+2RCOOH2RCOONa+SO3+H2O=Na2SO4+2RCOOH经过反应后，全部游离的氢氧化钠及大部分硫化钠转化成硫酸钠，亚硫酸钠，硫代硫酸钠，碳酸钠，此外，有机酸钠也可以转化成亚硫酸钠和硫酸钠。

*(2)有机物的热分解及碳化

经过第一阶段干燥的黑液中含水分10~15%，已成固态（称黑灰），温度达150~2000C，此时黑液中有机物开始分解；随着最后一部分水分的蒸发，黑灰温度迅速提高，约4000C左右，有机物分解速度加快，分解产物中有甲醇、丙酮、酚、甲硫醇、硫化氢、低分子醛酸,结构复杂的的烷基硫化物等。这些产物在炽热的气体中燃烧，生成二氧化碳、水、二氧化硫、三氧化硫等，并放出大量的热量.为保证这部分产物的完全燃烧，必须供给充足的空气---二次风*当有机物发生热分解时，与有机物结合的钠离子也获得分离，并转变成氧化钠，进一步生成碳酸钠。2NaOR+O2Na2O+CO2+H2ONa2O+CO2=Na2CO3在这一阶段中，由于含有硫和钠的有机化合物的分解，将产生一部分硫化钠、亚硫酸钠、硫代硫酸钠、硫酸钠。其组成比例取决于热分解的条件，即温度，送入空气量等，在适当的操作条件下，约有50%的有机结合硫在热分解时可转变成无机硫化合物。这说明在燃烧过程中硫的损失是相当大的。（下一步讨论）*由于热分解的作用，有机固体物发生碳化，并或多或少转变成元素碳。在这一阶段终了残存的无机化合物中，主要是碳酸钠和硫酸钠,前者主要由于有机化合物发生分解和经过氧化而成，此外尚包括第一阶段中，黑液中氢氧化钠及硫化钠的碳酸化产物。后者主要是补加的芒硝，（在第一、二阶段中没有生产变化）当然也包括第一、二阶段中产生的硫酸钠。这些混合物的熔点比纯的状态都要低（碳酸钠熔点为8250C，硫酸钠熔点为8880C,硫化钠熔点10400C）其熔点随着组成的比例而变化，一般8000C可形成液体,850~9000C可完全熔融。*(3)无机物的熔融及芒硝还原阶段

由于碳的燃烧，产生高温（最高可达12000C）,燃烧所需的空气直接通入燃烧区，称为一次风。由于高温，无机物熔融，同时将芒硝还原（熔融是芒硝还原必不可少的）:①Na2SO4+2C=Na2S+2CO2-0.22兆焦②Na2SO4+4C=Na2S+4CO-0.57兆焦③Na2SO4+4CO=Na2S+4CO2+0.18兆焦以前说反应①为主，因吸热较少，且②+③=①，现在的说法是以②为主，两种说法都不够全面。*根据手册数据，计算出不同温度下三个反应式的反应平衡常数的对数，并对温度作图。（如图）在绝对温度10000K以前，反应③为主，反应①次之，反应②最次;但随着温度的升高，反应③下降，反应①上升，但上升较慢,反应②上升且上升较快，到10000K时，三个反应式的logK趋向一致，温度再升高时，则是反应②为主，①次之，③最次。*从反应式看出：a/提高温度有利于还原反应;850°C时，经2~3分钟，95%的芒硝还原成硫化物.1100°C时，40秒,88%的芒硝被还原.b/参加反应的碳要过量;根据反应式①计算，硫酸钠：碳=1：0.17，根据反应式②计算，硫酸钠：碳=1：0.34，但所需的碳远超过这个比值，因为：还原芒硝需要热量，根据计算，还原一千克芒硝需要1700千卡热量:*由有关元素生成硫酸钠需要热量等于330.9千卡/摩尔,由有关元素生成硫化钠需要热量89.2千卡/摩尔,因此由芒硝转化成硫化钠必须耗费：330.9–89.2=241.7千卡/摩尔算成以一千克芒硝为基准，则为：241.7×1000÷140=1700千卡另加上无机物熔融所需要的热，故硫酸钠：碳=1：2.4在送入炉内燃烧的黑液和芒硝的混合液中，硫酸钠和碳的比值一般在1：3.5~4.5，考虑到一部分碳在黑液有机物发生热分解时挥发掉，另一部分碳参加碳酸化反应，故要操作适当，并使碳完全燃烧，以充分利用其热量。*C/在理想情况下，进碳燃烧区和芒硝还原区的空气是应符合于使碳燃烧二氧化碳所需的理论用氧量，其中不包括芒硝还原所吸收的氧。过剩空气增加时，温度降低，而芒硝的还原条件也会变坏。大量的过剩空气可能引起硫化钠的分解，造成硫的损失：

Na2S+CO2+3/2O2=Na2CO3+SO2

此一反应有极高的平衡常数，而随着温度的降低而增大，所以，实际上燃烧炉是利用较低的过剩空气操作的，一部分碳燃烧成一氧化碳，但一直保持着较高的温度。*2.黑液燃烧过程中钠和硫的损失燃烧硫酸盐黑液时，碱和硫的损失实际上是很大的，其损失的主要原因，并不是由于轻质黑灰微粒和小滴黑液被烟道气带走所致，而是由于炉中所产生的化学反应导致挥发物的生成。*（1）钠的损失硫酸钠和硫化钠的挥发需要在极高的温度下才能发生，因此，熔融炉内碱的损失几乎只能用碳酸盐在温度超过1000°C时的分解现象来解释。Na2CO3Na2O+CO2在温度更高及空气量不足时，在按上式分解的同时，可能接下式分解出元素钠

Na2CO3+2C2Na+3CO碳酸钠分解的平衡常数等于:K=[Na2O][CO2]/[Na2CO3]*但根据计算,1600oK时，K=0.0001，或在烟道之中二氧化碳的浓度极低时（1000oK时，为10-10*18绝对大气压），才可能有氧化钠气体存在，因此，实际上并不可能。而按以下方程式反应却是很强烈的：

Na2CO3=2Na+CO+O2*据测定，在黑液燃烧条件下，金属钠的蒸汽分压极高，在缺氧量很大时，可能达到1绝对大气压。故进行这种分解时钠不是以氧化钠的形式升华，而是作为元素钠升华。升华的钠又与烟道气的组成发生二次反应，生成碳酸盐和硫酸盐.这种灰分一部分沉降在烟道,灰槽和各种除灰装置中，一部分则排到烟囱中去。

*4Na+O2=2Na2ONa2O+CO2=Na2CO3Na2O+SO3=Na2SO4（在烟道气中由于温度较低,2SO2+O22SO3的平衡强烈向右移动，故烟气中有较大量的SO3

）由此可知温度越高，钠的损失越大.*（2）硫的损失a/一部分以硫酸盐的形式损失掉;b/一部分以气态化合物的形式被带走，在低温及过剩空气量较少时，损失将会增加。以上两种损失都与温度有关，温度越低，损失越大.从以上分析看，温度高导致钠的损失增加，温度低导致硫的损失增加，因此，选择一个适宜的温度是必要的.*二.影响黑液燃烧的因素(1)通风量燃烧一千克绝干黑液固形物所需要的理论通风量可根据下面公式计算：L0=4.31（2.67C+8H–O+S）千克/千克固形物式中C、H、O及S各表示黑液固形物中该元素的重量百分比，元素符号前的系数是燃烧1千克该元素所需的氧气量。*但这个公式不能得出准确的数据，因为这个公式中并未考虑到芒硝的还原反应，同时S并不是完全燃烧损失掉的，（应尽量保留S，一般损失50%以上）实际上由于空气和可燃烧成份充分混合不完全，实际所需的空气量要高一些。*过剩空气系数α=Lg/L0

一般取1.05~1.10，国外有资料取1.15~1.35。可以通过对烟道气的组成来判断通风量是否适当：烟道气中二氧化碳的浓度在14%即为正常，偏低即燃烧不良，降低热效率，硫的损失增大；偏高则引起热量流失增加，降低炉温，并加大对炉内金属的氧化。*所需的通风量分两次或三次通入。一次风的主要作用是碳的燃烧和芒硝的还原，如前所述，不宜过大。使还原区进行不完全燃烧，生成一部分一氧化碳。二、三次风的作用是完全燃烧，吹入时要使其在搅动状态以便与炉气充分混合。因此二、三次风压较一次风压高，一次风压用80~120mmH2O,二、三次风压用150~300mmH2O,风量分配是50：20：30或37：43：20。（通风需预热至1500C~1700C）*（2）炉温熔融区温度：如前所述，过高则造成钠的流失，过低则增加硫的损失，如图所示。曲线的交点为我们所取温度的上限。故一般保持在10000

500C较合适。此区域温度受一次风量及黑液浓度及液滴干燥情况影响。熔炉出口温度：进入凝渣管的温度，希望控制在8000C以下，以免飞灰成熔融状态附着在管壁上。有此燃烧炉则要求锅炉入口（凝渣管后）的温度在6500C以下。可由二、三次风量调节。

*（3）黑液的喷射

1.黑液固形物的特性：有机物的含量越高，灰分越小，越有利于燃烧。*2.黑液的浓度：黑液喷入浓度尽可能高些，以便提高热效率，使燃烧稳定。如黑液浓度过低则炉温下降，燃烧不良，造成灭火，甚至引起爆炸及炉衬脱落等现象。但对高浓度黑液要解决粘度大，输送困难等问题如用蒸汽直接加热。*3.喷液量：根据炉子的能力，力求稳定。喷液的稳定和黑液浓度的稳定是稳定燃烧的重要条件。*4.液滴的大小：黑液的喷射应均匀，液滴大小适宜，太小易飞失或造成悬浮式燃烧，造成锅炉管积分严重，而垫层保持不住应有高度，炉温降低。大小则来不及干燥即落下炉底影响炉子正常运行。影响液滴大小的主要因素有：黑液的温度，喷液压力及喷孔大小等。黑液一般都预热至100~1110C。故后两项是控制的主要因素。我国多采用直径10~13mm喷孔，压力一般2.0kg/cm2.*(4)垫层

垫层是由干燥后高温多孔性黑灰组成，黑液燃烧的第二、三阶段都在此完成。垫层蓄积有大量的热，可以起稳定炉温的作用，所以要保持一定的高度。一般在1.0~1.5米之间，不超过二次风口。太低起不到垫层的作用。太高影响空气流动甚至堵塞一次风口。垫层形状应呈小丘形，而且不能偏于一边，否则易堵塞部分风口。“死垫子”要及时烧去。*(5)芒硝加入量

加入芒硝的目的是补充制浆过程损失的硫化钠，提高白液的硫化度。但芒硝加入过多，则增加了黑液的无机物含量，导致黑液燃烧值降低。这样不但影响芒硝还原率下降，也降低碱回收锅炉热效率。因此提高白液硫化度不能单从补充芒硝着手，必须加强硫的回收。因此，制订合理的工艺条件（如适宜的温度及过剩空气量），以减少硫的飞失。另通过灰尘的捕集，烟气的洗涤，可以大大提高硫的回收率，提高热效率也可以降低芒硝的加入量。*国外有的芒硝还原率达97%以上，每吨风干浆补充50千克芒硝即可，甚至达补充27~32千克的水平。操作中以上各因素全面注意调整，并力求稳定。这样才能使燃烧正常进行，达到较好的回收效果。

*（三）黑液燃烧的工艺流程（略）*第三节绿液的苛化对苛化要求：苛化率要高，减少碳酸钠在生产中循环；白液浓度要高；白液要纯，以免蒸煮及黑液蒸发结垢；碱的流失要小，提高碱回收率；洁净而较干的白泥，利于白泥回收。*一.苛化反应理论及影响因素1.苛化的化学反应石灰与绿液中的水进行反应

CaO+H2O=Ca(OH)2碳酸钠的苛化

Na2CO3+Ca(OH)22NaOH+CaCO3

苛化后生成的氢氧化钠量与反应糸统中的氢氧化钠和碳酸钠的总量之百分比称为苛化率或苛化度:苛化率==NaOH/NaOH+Na2CO3*100%(以Na2O计)*2.苛化反应的平衡常数：

Na2CO3+Ca(OH)22NaOH+CaCO3

上式为苛化反应，在苛化反应过程中，由于反应生成物氢氧化钠的浓度增加,氢氧根的共同离子的作用，使氢氧化钙溶解度下降;又由于反应物碳酸钠浓度逐渐下降，碳酸根共同离子作用，使碳酸钙的溶解度逐渐上升，当两者溶解度达到相等时，苛化反应达到平衡。Ca(OH)2溶度积:K1=[Ca2+][OH-]2CaCO3

溶度积:K2=[Ca2+][CO32-]*以上假设溶解的碳酸钙及氢氧化钙的分子完全电离，实际上氢氧化钙不能完全电离，而碳酸钙溶解后又产生水解。也可以这样看，苛化反应写成离子反应方程式：

CO32-+Ca(OH)22OH-+CaCO3反应平衡常数计算不包括固体的浓度，由于氢氧化钙及碳酸钙溶解度很小，可视作固体，则

K=[OH-]2/[CO32-]*3.苛化率与平衡常数的关系苛化率用离子浓度表示则：苛化率=1/2[OH-]c/[CO32-]I=[OH-]c/2[CO32-]i其中:[OH-]c----达到平衡时氢氧根离子浓度，以摩尔浓度表示。

[CO32-]i-----苛化开始时碳酸根离子浓度，以摩尔浓度表示。*因为１摩尔CO32-苛化后生成２摩尔OH-，故

[CO32-]c=[CO32-]i-1/2[OH-]c[CO32-]i=[CO32-]c+1/2[OH-]c苛化率=[OH-]c/2[CO32-]I=[OH-]c/2[CO32-]c+[OH-]c

由K=[OH-]c2/[CO32-]c

则[CO32-]c=[OH-]c2/K苛化率=[OH-]c/{2[OH-]c2/K+[OH-]c=K/2[OH-]c+K=1/{2[OH-]c/K+1}由上式可知，K值大，苛化率大，氢氧根的浓度大，苛化率小.*4.影响苛化的因素

(1)绿液的浓度试验工作表明，绿液浓度的增加会导致苛化率的下降。这是由于(在较高的溶液浓度下碳酸钠和氢氧化钙的电离度减少，则影响苛化反应的进行)白液的浓度由绿液的浓度所决定的，故绿液浓度大则白液浓度也大，即氢氧根的浓度大，由上式可知，苛化率越小。故绿液浓度越大，苛化率越小。反之，绿液浓度越小，苛化率越大。但苛化容积加大，所获得白液浓度也低，不能适应蒸煮操作的要求。在实际生产中，绿液的浓度一般为100~120克/升（以氧化钠计）。这时苛化率为85~90%。

*(2)绿液组成的影响A/Na2S,Na2SiO3,Na2S2O3的影响。这些物质会导致水解及苛化两种反应如：Na2S+H2ONaOH+NaSHNa2S+Ca(OH)22NaOH+CaS产生的氢氧化钠对苛化反应有阻滞作用B/稀白液中氢氧根浓度的影响绿液是由稀白液稀释成的，如稀白液中氢氧根浓度大，则会影苛化反应。

*(3)苛化温度的影响温度对苛化速度及苛化率都有影响，温度升高，苛化速度增加，可以加速反应达到平衡，但温度升高，使苛化反应平衡常数K降低，由上式可知,苛化率降低。实践证明，温度由600C上升到1000C时，苛化率下降2%，但反应时间可以大大缩短，在1000C以下，温度每提高100C，反应速度快1.2倍，在1000C温度时，苛化只要90分钟左右即可完成。生产上一般控制在90~1000C之间。

*(4)石灰用量石灰加入量是控制苛化生产操作的重要因素，必须准确计量，一般过量5%以提高苛化率，但过剩量大造成石灰的浪费（因过多增加石灰的用量，并不能显著提高苛化率。）并造成澄清、过滤的困难，因氢氧化钙相对密度（2.343）比碳酸钙（2.97）小，较难澄清过滤。另石灰粒度对反应速度有显著影响，故要求先将石灰消化。*二.影响白液澄清的主要因素苛化过程中生成大量的沉淀，称白泥，主要成分是碳酸钙，这些白泥被带到蒸煮工段会使纸浆灰分增加，物理强度降低，延长浆的洗涤时间，使蒸煮器热器及黑液蒸发器结垢。白泥用澄清方法降去，是保证白液质量的主要环节之一。澄清设备庞大为苛化器容积的20倍,所以苛化工段的工作效率不是由苛化过程决定，而是由澄清决定。所以如何加速沉降对减少设备投资，提高生产效率和保证白液质量都有重大意义。

*白泥沉降速度可以用斯托克斯定律计算：

V=d2(rs-r)/18μ(m/s)d球形微粒直径(m)rs

固体相对密度(Kg/m3)r液体相对密度(Kg/m3)μ介质粘度(Pa)由上式可见，增加固体微粒直径和相对密度，降低溶液的相对密度和粘度，均可提高沉降速度，而影响这些条件的因素很多，分述如下：*石灰的质量和用量：石灰中氧化钙的含量越高，杂质越少，对苛化越有利，对澄清也越有利，一般石灰中氧化钙的含量应不低于80~85%，石灰中的MgO不能苛化碳酸钠（由于它的溶解度比碳酸钙还小）,但对沉降速度有很大的影响，不能超过1.5%。在苛化过程中，如采用过量石灰太多，（超过5%）则由于氢氧化钙比重小，易水化，沉降较慢而影响白液的澄清。*苛化时搅拌速度和时间

长时间或激烈的搅拌会打碎固体颗粒，使其变小，并分散不利沉降。根据实验，如把搅拌速度由25转/分降到5转/分，则沉降速度由5mm/分增加到15mm/分,故设计苛化器的搅拌器时，要考虑不使泥渣破碎。*温度及碱液浓度温度升高可加速苛化反应，但温度升高增加碳酸钙的溶解度对澄清不利。温度在70~950C范围内对沉降速度影响不大,但在950C以上时，沉降速度约降低30%左右。碱液浓度大，则粘度大。故沉降速度低，实践证明，碱浓由65克/升增加到122克/升（以氧化钠计）时,沉降速度降低3-4倍。另：苛化对加热不要用蒸汽直接加热，因冲动沉渣，并使固体颗粒变小。*绿液澄清

在苛化前将绿液澄清，能使白泥沉淀时间缩短1/2~2/3，且回收的白泥质量提高，因绿液中含有Si,Mg,Al,Cu,FeS2和未燃烧物等杂质。*白液中硫酸钠，硅酸钠的影响

为加速白泥的沉降速度，淀粉常用作沉淀剂。因淀粉的胶凝作用，使白泥凝结成结实的片状，沉淀速度显著增加，产生很明显的沉淀层和清液层的界限，一般加入量为0.05公斤/米3。*主要设备:**

返回**第一节概述废纸制浆流程根据废纸的特征及纸浆的使用方向，当前废纸制浆可以分为2种流程，即非脱墨浆流程和脱墨浆流程。非脱墨浆流程废纸碎浆纤维分离粗选洗涤精选净化调整供抄造用脱墨浆流程废纸碎浆粗选浓缩揉搓或纤维分离脱墨精选净化调整供抄造用一、废纸回用的背景2003USAChinaJapanProduction(P&B)Consumption(P&B)Percapitaconsumption(kg)80.22088.149300.843.00048.06035.830.29530.797241.9

ProductionandConsumption

*China’sP&Bproductionandconsumptionarerankinginthesecondpositionworldwide.

(milliont)二、废纸回用的意义1、节约原料，增加生成

全世界木材年需求量20亿M3以上，年增长率不低于25％；生产1T再生新闻纸浆比生产1T磨木浆节约木材2M3，生产1T高白度废纸脱墨浆比生产1T漂白化学浆节约木材5M3。2、减少污染，保护环境

废水的污染负荷轻，耗水量少，无废气污染，减少木材砍伐率，有利于生态平衡和保护环境。3、节省能源，降低能耗生产1T再生新闻纸浆比生产1T磨木浆节约能耗75％左右，生产1T高白度脱墨浆较生产1T化学浆节约能耗50％以上。4、节约投资，降低成本投资只需原浆浆厂的25－30％，废水处理设施的投资低于原浆浆厂，废纸浆的原材料成本、能耗、投资低，其生产成本比原浆低。三、废纸回收现状1、FibermaterialconsumptionforpaperandboardproductioninEuropeandtheworld.(MT:milliontons)2、我国造纸工业纤维原料结构的变化3、Globaldevelopmentofpaperproduction,chemicalpulp,andrecoveredpaperconsumption.4、Utilizationrateofrecoveredpaperforthetwelvelargestpapermakingcountriesintheworld.5、UtilizationrateofrecoveredpaperforJapan,UnitedStates,andEurope。6、Globalflotationdeinkingcapacities.7、ProductioncapacitiesofDIPusingflotationbycontinents.8、Relativeglobalrawmaterialdemandtodayandtomorrow.9、2001年美国等17个国家和地区废纸回收利用情况10、1995年以来我国废纸回收利用情况11、2005年前我国计划投产的在建或拟建大型废纸回收项目12、2001－2002年我国废纸来源及价格情况13、2000－2002年不同废纸进口量与用汇数14、我国废纸利用快速增长的原因国家政策支持造纸原料结构调整纤维原料短缺废水处理投资少、成本低废纸处理设备较成熟可靠、投资少、见效快提高产量、降低成本减少森林砍伐、保护环境和生态平衡15、我国废纸处理技术装备水平50多套具有国际先进水平的进口设备，大部分为国产设备16、我国废纸回收利用存在的主要问题废纸回收利用率低，大量废纸资源被浪费未建立废纸回收的市场体系没有统一标准和检测方法评价废纸的品质废纸制浆的共性技术难题脱墨、脱胶、白度、得率、回用次数四、我国废纸回收利用存在问题的对策分类收集，制定标准创办交易市场，扩大产业规模制定相应的废纸回收政策法规，鼓励发展废纸回收，对废纸回收企业与利用企业给予一定的优惠政策和税收减免，对造纸工业使用废纸比例作出明确规定。努力做好国内废纸回收工作，充分利用国外废纸资源加快研制开发大型、高效成套废纸处理设备加强宣传教育五、废纸的分类及收集（一）废纸的分类一般按废纸的来源和废纸纤维的种类来划分，但世界各国废纸分类的方法和标准均有较大差异。国外废纸的分类联合国粮农组织按用途将废纸分为4大类：新闻纸和书籍废纸、纸板箱废纸、高质量废纸及其他废纸。美国废纸的分类

美国将废纸分为3大类：纸浆代用品、可净化的废纸和普通废纸。

纸浆代用品：白纸与白纸的切边，这类废纸经打散后不作进一步处理即可作为成浆使用。

可净化的废纸：经脱除印刷油墨后可成浆使用。

普通废纸：包括旧报纸、旧瓦楞纸箱和混合废纸等。另一更细的分类法是将废纸分为47种，另列特殊等级7种。每个类别的废纸均有明确的质量标准。欧洲废纸的分类欧洲标准委员会（CEN）在布鲁塞尔的管理中心采用新版欧洲标准EN643－欧洲废纸和废纸板标准目录，于2001年12月12日批准。欧洲纸张工业协会和欧洲废纸协会完全支持该项用于废纸的新标准，并将促使其在会员中推行。英国将废纸分为11类：不含机械浆的白色未印刷废纸不含机械浆的白色已印刷废纸含机械浆的白色和轻度印刷废纸不含机械浆的有色废纸含机械浆的重度印刷废纸有色牛皮纸和马尼拉纸新的牛皮挂面纸板容器废纸、混合废纸、有色卡纸和含杂质废纸。德国将废纸分为低级、中级、高级和保强废纸4大类。后者包括用过的防水或不防水的牛皮纸袋，用过或未用过的纯硫酸盐浆纸、旧瓦楞箱纸等。AveragecompositionofsortedrecoveredpaperfordeinkingderivedfromGermanhouseholdsAgedistributionofnewspapersandmagazinesinsortedrecoveredpaperfordeinkingderivedfromGermanhouseholds.其他国家废纸分类情况日本将废纸分为9类：上等白纸卡纸、特白中白马尼拉纸、有色道林纸、证券纸、牛皮纸、报纸、杂志纸、瓦楞箱板和硬纸板。我国废纸的分类近期，国家科技部批准了《废纸回收分类标准及相关标准的研究》社会公益研究专项资金项目，并由中国制浆造纸研究院承担，该项目计划在两年时间内具体完成以下3个标准：①废纸回收分类标准；②废纸中胶豁物含量的测定标准；③废纸中油墨残留量测定标准。我国废纸分类各地情况不同。目前全国尚无废纸分类的统一标准，但根据我国废纸的来源和特点，通常可分为以下6类：(1)白色废纸这类废纸也可以看成是纸浆的代用品，其中包括未经印刷、具有比较一致的白度和无有害物的白纸。(2)书籍、杂志废纸这类废纸主要包括印刷厂或书店未发行的和发行后回收的书籍、印刷着色、不含或仅含少量机械浆的废刊物、书籍等。(3)旧新闻纸由成捆的、选择过的旧报纸组成。不包括旧杂志。(4)纸箱与纸板废纸此类废纸包括牛皮纸板、瓦楞纸板切边，旧瓦楞纸箱，各色废纸盒、纸箱、黄、白、灰色纸板等。(5）纸袋纸废纸和牛皮纸废纸这类废纸是指包装水泥后回收的破水泥袋、废牛皮纸袋及其他纸袋和牛皮纸废纸。(6）混合废纸这类废纸属低级废纸，包括部分“垃圾废纸”（从垃圾堆拣来的废纸）。随着办公设备的现代化，办公废纸（如使用过的计算机打印纸、静电复印纸、传真纸等）的数量将会逐年增长，因此，混合办公废纸将成为新的一类废纸。（二）废纸的收集我国废纸的主要来源：印刷厂切下的白纸边和报废的印刷品；出版单位处理的书籍和刊物；机关、企事业单位的废旧公文资料、废旧书刊报纸及各种包装纸箱、纸盒；学校的旧书报和学生练习本；居民的家庭自有的各种旧报纸、废旧图书杂志、包装纸箱等。我国目前的废纸收集渠道：个体收集；废旧物资回收公司收集；造纸厂和纸品加工厂；国外进口废纸；混合办公废纸脱墨的特殊性混合办公废纸种类很广，包括静电复印废纸、激光印刷废纸、帐薄废纸、刊物废纸、热敏纸、压敏纸等。混合办公废纸成分复杂，按树种有阔叶木浆和针叶木浆；按制浆方法有化学浆和机械浆。油墨脱除的难易程度与油墨的种类、印刷方式和纤维种类有关。非接触印刷废纸脱墨相对较难。混合办公废纸中部分采用照相复印和激光印刷，油墨熔化在纤维上，用常规方法很难脱除。混合办公废纸的组成原料组成美国（％）欧洲（％）标准质量低级质量白色帐本65－7560－7040－50彩色帐本8－913－1515－25重涂布纸2－32－35－8杂志（机械浆含量高）8－118－1013－15未漂纸、纸板封筒0.5－30.5－32－4电传用纸、胶粘纸标签、2－52－55－15塑料杂质、耐湿纸、金属杂质222－4胶黏物来源胶带（压敏性）标签纸箱粘合剂自粘合信封各种涂布纸入场券纸日记本粘合剂油墨和涂料中也含有胶黏物。胶黏物性质密度与水接近具有疏水性对温度敏感具有附聚性表面积可变性外形可变性易变形性具有粘合性具有弹性废纸中胶黏物的危害当胶黏物的含量超出可接收程度时，将导致纸机操作问题：沉积于铜网、毛毯毛布、压榨辊和烘缸上；阻止纤维与纤维的结合；增加断头；严重影响纸产品的外观质量：形成孔、洞及其它纸病；印刷过程和其它加工过程中引发一些问题。三、废纸再生过程性质的变化

不同浆种的废纸在循环使用过程中纸浆性质的变化也有明显的差别。

（一）化学浆废纸再生过程中性质的变化

对于经过打浆的化学浆，循环回用引起裂断长、耐破度和耐折度的显著下降，紧度和伸长率少量下降，而撕裂度、挺度、光散射系数、不透明度和透气度增加。

引起这些变化的原因是：废纸在重复碎浆—脱水—干燥等处理过程中，纤维素结构发生一系列变化：纤维素部分游离羟基形成氢键结合；非结晶结构转变为结晶结构，结晶度增加；产生不可逆的角质化，纤维变得挺硬，可塑性降低；吸水后的润胀减少，保水值下降。

随着回用次数的增加，纸浆的保水值下降，纸页的厚度增加，紧度、裂断长下降，白度和不透明度有所增加。针叶木浆与阔叶木浆主要不同是：随循环回用次数的增加，针叶木浆的撕裂因子提高，而阔叶木浆的撕裂因子下降。（二）机械浆废纸再生过程中性质的变化

随着回用次数的增加，紧度、裂断长和耐破度提高，撕裂强度也略有增加，而光散射系数下降。如下图所示。（三）影响废纸浆性质的因素1.化学环境影响干燥和回用后纸浆纤维的润胀（碱性抄造优于酸性抄造）；废纸中的松香胶和硫酸铝引起纸浆强度损失。2.打浆打浆后润胀显著减少，纤维长度降低，细小纤维含量增加。3.湿压榨的影响重湿压榨引起纤维润胀的损失。4.纸浆干燥未经干燥化学浆，抄纸过程产生角质化，废纸回用时纤维结合强度明显降低；经干燥化学浆，废纸回用时纤维结合强度损失小。5.压光引起化学浆保水值、长度和强度的损失。6.印刷和加工印刷影响废纸浆的光学性质；制纸箱用憎水材料（胶粘剂）会阻碍纤维的结合。7.消费者和收集者不同类型的废纸混合，其中的杂质影响回用性能。8.回用过程机械、化学和热处理过程影响废纸浆性质。第二节废纸的离解与废纸浆的净化与浓缩

一、废纸的离解废纸的离解包括碎解和疏解两个阶段。（一）废纸的碎解

1.碎解的目的使废纸离解，使原先交织成纸页的纤维最大限度地离解成单根纤维而又最大限度地保持纤维的原有形态和强度。2.碎解设备废纸碎解的设备主要有水力碎浆机和圆筒式碎浆机。水力碎浆机是国内外常用的碎解设备：从结构形式上分为立式和卧式；从操作方法上可分为连续式和间歇式；从碎浆浓度上可分为低浓和高浓。圆筒式碎浆机是近年出现的高浓连续碎浆设备。目前废纸碎解大多采用高浓碎浆机，与低浓碎浆相比，高浓碎浆的优点：可减少对杂质的碎解，以利其后杂质更好的去除；可降低能耗；节省化学品；油墨的去除也更完全。表5－2

高浓碎解与低浓碎解系统的比较碎解方法废纸种类纸浆浓度/%单位能耗/kWh·t-1停留时间/min排料孔径/mm低浓连续OCC3～4.530～455～818低浓间歇5～830～4510～203～16高浓连续旧报纸15～2015～2515～204～10高浓间歇12～1820～255～1010～20链板机鼓式碎浆机底部浆槽白水塔去粗筛滤液B碎浆化学药品排空几种常用的碎浆设备介绍（1）立式间歇水力碎浆机这种设备主要适用于碎解浆板、车间内部回抄损纸和外构杂质少的废纸。

优点：a）浆料碎解程度比较稳定，便于掌握投料量、加水量、脱墨时间及反应温度。b）如流程中没有疏解机、多段筛等设备时，采用间歇式可减少设备投资费用。

缺点：a）单位能耗较大。b）投料、放料等非碎解时间较长，降低了设备的生产能力。c）不适合安装斗式提渣机和绞索装置。d）不适合处理杂质较多的废纸。（2）立式连续水力碎浆机优点：a）可连续排除难以碎解的非纤维杂质。b）可除去打包用铁丝和绳索等束状物质。c）电耗较间歇式低，设备利用率高。d）生产能力大，且浆池、浆泵等辅助设备投资费用较低e)适用于处理各种废纸。

缺点：a）纸片分散成纤维的程度较小，仅能达到90%。b）由于连续使用，限制了化学药品的作用时间，使废纸脱墨不能很好的进行。

（3）卧式连续水力碎浆机其结构与立式水力碎浆机不同之处，主要在于有一个侧置的转子和圆槽下端连接一个重渣物收集器。

优点：a）可以连续排除难以碎解的非纤维杂质、绳索、铁丝等束状的物质。b）电耗比间歇式低，设备利用率高。c）生产能力大，浆池、浆泵等辅助设备投资费用较少。d）适合于处理各种废纸。e）转子的刀片磨损小，重杂质排除方便。f）结构简单，维护方便，设备高度低，占地面积小。（4）立式高浓水力碎浆机

SpiralrotorsofHC(left)andMC(right)pulpers.

HCpulpingsubsystem

优点：a）转子与浆料接触面积大，能在12%~18%高浓度下运行。与地弄碎浆机比，用于脱墨可节约加热蒸汽60%。b）作用较缓和，避免了废纸中的杂质被粉碎，便于其后的净化处理。c）在高浓度下，纤维之间相互产生强力摩擦，可缩短碎浆时间，节约化学药品和动力。d）与相同能力的传统水力碎浆机相比，这种碎浆机的占地面积小。e）高浓碎解时纤维对纤维的剪切作用使油墨更易从纤维中分离出来。对废纸中热溶物的除去效果也优于普通低浓碎浆机。（5）圆筒式连续碎浆机

Drumpulper

Stockmotioninadrumpulper.

优点：a）有良好的除杂能力，废纸原料可不经分选就直接使用，可节省大量分选费用。b）动力消耗比水力碎浆机节省50%左右。c）化学药品可减少10%以上，蒸汽可节省60%。d）整个废纸处理系统的设备费用减少，且设备易维修保养，筛孔不易堵塞，可长时间连续运转。3.碎解工艺（1）碎解温度提高温度可加速废纸的软化，利于碎解和脱墨，增加浆料流动性，加快回流速度，减少动力消耗。（2）碎解浓度提高浆浓可相应提高化学品的浓度，强化化学反应。（3）碎解时间碎解时间视设备型式、废纸种类和纸浆质量要求而定。（4）废纸种类影响碎解得主要因素是废纸的吸水润胀能力和纤维的结合力。（5）转子结构性能转子的规格（直径大小、刀片的数目、长度、宽度、形状等）对碎解效果有重要影响。如转子直径以相当于槽体直径的1/2－1/3为宜。（6）转子线速度提高转子线速度可以提高碎解能力，加快碎解速度，缩短碎浆时间，提高设备利用率。（二）废纸的疏解

1.疏解的意义疏解是碎解的继续，其目的是即将纤维全部理解而不切断损伤纤维，降低纤维强度。2.疏解机及其应用我国常用的疏解机为高频疏解机。高频疏解机又可分为齿盘式、阶梯式、锥形、孔板式等类型。（1）齿盘式高频疏解机（2）阶梯式高频疏解机（3）锥形高频疏解机（4）孔板式高频疏解机这种疏解机与传统的齿盘式高频疏解机相比具有如下特点：a）纤维几乎不被切断；b）废纸浆料经一次疏解处理后，完全可以疏解成浆；c）最高转速可达3000r/min，产浆量高，质量好，电耗低。Schematiccrosssectionthroughadeflaker.

Finalassemblyofadeflakerwithcoveropened

3.纤维分离机纤维分离机也称疏解分离机，对纤维有理想的疏解作用，而对纤维的损伤极小，是继续离解来自水力碎浆机浆料的新型设备。是废纸浆筛选的优良设备，能同时分离出废纸浆中的重杂质和轻杂质，分离性能良好。ZDF型纤维分离机Dispersionsystemwithdewateringscrew,heatingscrew,anddispergerTwin-shaftkneadingdispergerorkneader.特点：a）具有浆料二次疏解，轻杂质分离，重粗废料去除等3种基本功能。b）可以处理低级的废纸，可减少原料的预处理，降低成本。c）可提高原有水力碎浆机的生产能力，降低10%~20%的单位能耗。使用盘磨机疏解废纸安装在水力碎浆机之后，有泵送和疏解双重作用，可作为废纸二次碎解设备，以补充水力碎浆机的不足。这种盘磨机设备投资少，动力消耗低，适合用于小型废纸制浆企业。Diskdisperger.

DiskdispergerusedforHCrefiningwithcoveropened.

二、废纸浆的净化净化过程包括除渣、筛选两个工序，处理废纸的工艺过程，就是有针对性地分离这些杂质，并尽量减少处理过程中的纤维损失。现代废纸浆筛选工艺有效的将筛选和除渣结合，采用孔型筛和缝型筛结合以及高浓工艺与低浓工艺结合的方法。除砂前浮选来浆除砂器轻质除杂器立管立管立管立管节浆器除砂器稀释水槽精筛供料槽滤液B滤液A滤液A稀释水除砂器稀释水去对盘浓缩三段精筛二段精筛一段精筛1#精筛渣浆槽精筛供料槽2#精筛渣浆槽调浓水稀释水滤液B滤液B滤液B滤液B精筛TypicaldiskscreenwithcoveropenedCoarsescreenwithrotatingscreencylinde

Coarsescreeningrotors.

LCscreeningsystem.

三、废纸浆的浓缩废纸浆浓缩设备的选择可根据工艺流程对浆料浓度的要求以及废纸品种来决定。国内废纸浆的浓缩，基本上采用低浓范围的浓缩设备，如圆网浓缩机侧压浓缩机斜网浓缩机真空过滤机低压差落差式浓缩机等。精筛来浆多圆盘浓缩机溶气罐去污泥槽1#气浮澄清器澄清水槽气浮供水槽清滤液槽浊滤液槽压缩空气中浓泵清水去热分散清水白水塔2#澄清白水双辊滤液浊滤液澄清白水第一回路澄清及浓缩第二回路澄清与浓缩后浮选来浆密封水喷淋水双网洗浆机压缩空气喷淋水补充清水纸机白水去还原漂纸机白水中浓泵双网滤液槽溶气罐稀释水调浓水澄清水槽去污泥槽第二回路气浮澄清器澄清白水澄清白水澄清白水国外开发了新型的中浓和高浓浓缩设备，如：倾斜式螺旋浓缩机螺旋压榨浓缩机V型浓缩机夹网挤浆机等。四、热熔物和其他特殊物质的处理（一）沥青的分散处理沥青厂用于层压粘合剂和纸袋纸、纤维桶容器、牛皮纸货运袋中的防水气层及其它物品的防潮包装等。沥青的存在会给造纸过程带来麻烦，如断头、糊网、粘缸及纸张无力强度下降。沥青分散处理原理主要为机械物理作用，首先将净化、筛选后的含沥青废纸浆汽蒸加热，使沥青成为热熔融状态，然后经螺旋机械作用使之分散于纸浆中。此法的缺点是成纸的强度有所下降。（二）热熔胶的处理热熔胶留在纸浆中，就会粘在铜网、毛毯、烘缸、压光机棍筒等部件上，造成断头，使生产不正常；并在纸面形成斑点，影响外观质量。1.冷法处理2.热法处理采用机械作用与热分散作用相结合的方法，将经过离解和初步净化的废纸浆料送入热分散系统。（三）热分散在废纸制浆系统中的应用减少了粘着物在造纸机上的沉积，大大地改善了纸机的运行性，但纸张白度下降。

（a）碎浆机→筛选→浮选→净化→洗涤→浓缩→热分散→造纸机（b）碎浆机→筛选→净化→洗涤A→浓缩→热分散→浮选→洗涤B→造纸机（c）碎浆机→筛选→浮选A→净化→浓缩→热分散A→浮选B→洗涤→浓缩→热分散B→造纸机（a）热分散设备置于废纸浆制浆流程末段（b）用于生产卫生用纸的废纸浆制浆流程（c）用于生产高级印刷纸的废纸浆制浆流程热分散双辊挤浆机预加热螺旋热分散机螺旋输送机料塞螺旋澄清白水漂白塔去后浮选第二回路澄清白水去浊滤液槽多盘来浆

高得率制浆第一节磨石磨木浆(SGW-StoneGroundWood)磨石磨木浆的磨浆原理

磨木操作及影响因素

一磨石磨木浆的磨浆原理（一）磨木的过程如图:装在磨木机料箱内的原木送料机构（工作链条）以很大的压力把原木紧压在快速回转的磨石上面磨成浆，可分为三个阶段：第一阶段：由于机械作用产生的热能引起胞间层木素塑化；第二阶段：自木材结构上将纤维分离下来；第三阶段：分离下来的纤维和纤维束的复磨和精磨。此三阶段不能截然划分，他们密切相关，相互影响。

（二）磨浆过程中的能量传递可以设想，磨木是将电动机发出的能量通过回转的磨石表面传递给木材的过程。1.一部分变成摩擦能（切向摩擦产生的能量）摩擦能的大小取决于磨石的表面结构，即磨石的表面露出来的磨料粒度的平均值，也与磨碎面积有关。2.一部分变为振动能（径向振动产生的能量）磨石表面的刻纹在运转过程中越过木材结构的某一点时，就会使表面压力出现一次压力脉冲，或者说在木材表面上受到交替的压缩—膨胀作用，因此，能量又会部分的以脉冲形式通过振动传给木材。（三）切向摩擦力和径向振动力两者的能量分布对磨木过程的关系由于木材的弹性和塑性，压力—松弛脉冲会被木材吸收并转化为热，使温度升高，引起木材性质上的变化。木素较纤维素更易软化，而胞间层木素浓度最高，当切向摩擦力升高到木材破裂所必须的力以前，如温度已升高到木素的软化温度，则纤维沿胞间层分离；反之如木素未达到软化，摩擦力已高达引起木材破裂的程度，则木材会在细胞壁任意处破裂，导致木屑和大小不一的木块产生，或是产生了破损的纤维和粉状的细料。由此可见，切向摩擦力和径向振动力的能量的分布是磨木过程的关键。（四）影响切向摩擦力和径向振动力的因素在同一输出功率下，摩擦系数越大，切向作用越大；摩擦系数越小，径向作用越大。而摩擦系数随峰谷上升到峰顶的水量增加而降低，这一水量取决于磨石表面谷部的水量，峰侧的弧度，把水抛向木材的离心力及木材对它的阻力。振动能的大小，取决于磨石表面的磨粒峰部施于木材的压力以及压力脉冲的间歇时间，即振动的频率。而后者与磨石表面的线速，磨石表面峰部和谷部的分布情况有关，即与磨石磨层材料性能和刻石情况有关。（五）磨石过程中纤维离解进程1．比磨碎时间

磨石转动一个磨纹间距的时间,即

ts=a／vn

ts-比磨碎时间（s）

a-相邻两磨纹间距（mm）

vn-磨石圆周速度（mm/s）2．比磨层厚度(ds)

指在比磨碎时间内的喂料厚度。设喂料速度为vH,则

ds=vH*ts=vH×a/vn

3．纤维的离解过程以及与喂料速度及圆周速度的关系

当喂料速度、磨石圆周速度及磨石刻纹间距在极限值以内时，ds介于0.07~0.2μm之间，而云杉管胞直径为20~40μm，则磨石转动一个刻纹间距木材向磨石喂送的料层厚度，只有一根纤维直径的1/600~1/100。换言之，要使喂料的厚度达到一根纤维的直径，则磨石要转动100~600个刻纹间距的距离，即一根纤维要受到100~600个刻纹的作用。已知ts=5×10-2~20×10-2ms时，则一根纤维从木材结构上分离的延续时间为：

5×10-2×100~20×10-2×600（ms）即5~120ms或0.005~0.12s

当喂料速度vH提高7倍（如：由10mm/min提高到70mm/min）时，ds也增加7倍，即纤维离解加快，获得的浆粗糙，细纤维化程度不大的较长纤维。当磨石圆周速度vn减少6倍（如30m/s减少到5m/s时）由ts=a/vn知：ts增加6倍，而ds=ts×vH也增加6倍，即磨石转速变慢，磨出的浆质量较粗,纤维束多。二．磨木操作及影响因素磨木浆的生产操作要求在保证浆料质量前提下，尽可能降低能量消耗，提高每台磨木机的生产能力。所以，必须根据原木的质量掌握刻石操作，稳定工艺条件，以达到稳定磨木浆质量的目的。（一）原木材种和质量

原木的材种我国适于生产磨木浆的材料，北方多用白松、杨木，南方多用马尾松、冷杉，这些材料色泽较好，材质较松、纤维较长。各材种必须分别选择相应的磨碎条件，以得到最好的结果。白松、冷杉生产的磨木浆强度高、白度好，单位能耗低。马尾松树节多，动力消耗较高，树脂含量较大，纸浆白度稍差，但是密度大，得率高，也能满足新闻纸的要求。杨木单位能耗较少，但是浆强度低，可以与白松配用我国对马尾松的磨木经验是，采用高负荷、钝石面、高温低浓磨浆，杨木磨浆则一般采用低负荷钝石面磨浆。原木质量原木质量包括木材的比重、水分、树节、弯曲和腐朽等。其中以水分影响最大。水分低于30%的木材，磨浆时产量低，质量差，动力消耗大，原木含水量以40~45%为最适宜，水分超过50%也会使产量下降。已经开始腐朽的原木材质较轻，在同样磨浆条件下，得到的浆料较粗，纤维束含量多，对此应该轻刻石，用较钝的磨石磨碎，并相应延长刻石周期。水上贮存的沉水木，材质较好，在生产中应相应的增大负荷，勤刻石，以使浆料质量稳定。（二）刻石操作刻石时,应首先检查石面是否平整(否则先找平)，除去卡在长型挡板处的木片,检查刻石刀型号是否合适,安装是否牢固水平。在同一台机前后使用不同型号的刻石刀时,先将原有刻纹打平,打平后再刻石。(三)磨木漿质量的控制磨石表面的状态磨木比压

磨石线速度

磨石弧长

浆坑的温度和浓度

磨石浸渍深度

粗渣再磨

磨石表面的状态1.

磨木过程中磨石表面状态的变化及其影响磨石的表面状态影响磨浆的性能,刚刻石时候,纹锋锐利,因此以切割纤维为主,产量高,但磨出的纸浆多短硬纤维和粉状细料。经过一段时间磨浆后,磨料粒子变成钝圆,获得质量适宜的浆,但磨石进一步变钝,粗糙度进一步减小,产量下降,打浆度升高,又需进行刻石提高其鋭度.在一个刻石周期内,磨石的工作阶段和纸浆产、质量的变化如下表所示:磨木机负荷不变时刻

石

后自动磨钝阶主要磨木阶段缓慢下降阶段

产量大大增加稍有下降进一步略有下降大大下降单位动力消耗大大减少

略有增加进一步略有增加迅速增加打浆度大大下降稳定或略有下降开始上升迅速上升浆强度很低上升进一步上升保持稳定磨浆情况以切断作用为主,磨碎区温度下降，粗硬和粉状纤维多切断作用逐渐为精磨作用代替,磨碎区温度回升,纤维较长,柔软.粉状细小纤维少磨浆条件最适宜，以分离和精磨纤维为主,浆料柔软,细纤维化良好精磨作用增强细小纤维过多,打浆度大大增加

各工作阶段时间的分配大致为:自动磨钝阶段占刻石周期的２５％，主要磨浆阶段占５０％，其余为缓慢下降阶段．生产中采用刻石去锋，就是为了缩短自动磨钝阶段，适当提高这一阶段的质量．为了稳定磨木浆质量，除需稳定其他操作因素外，还应尽量减少磨石表面状态的改变．这就要求采用强度大的磨石，延长刻石周期，并稳定刻石操作．２．磨料粒子粒度的影响粗粒度的磨石生产的浆较粗，含有较多的纤维束，滤水性能高，产量大而动力消耗低．细粒度的磨石，纸浆质量比较好，纤维较细长，细纤维化比较好，滤水性能降低，产量较低，动力消耗较高．粒度的均匀性好的磨石，得到纸浆的质量较好，动力消耗较低．磨料粒子平均粒度的选择主要取决于所要求的浆的质量（纤维的粗细），磨木机的磨木弧长和磨石的比压。

３．磨木刻纹粗细深浅的影响一般来说，刻纹细而浅，磨出的浆料具有较细小的纤维，刻纹粗而深，则磨出的浆料粗大纤维多.

细粒度的磨石多用刀号高的刻石刀,粗粒度的磨石采用刀号低的刻石刀。粗粒度的磨石，在刻石较浅时，也可以得到质量较好的漿料。如细粒度的磨石刻石过深，也会引起质量恶化。原木水分高时，刻石不宜太深，原木水分低则刻石较深。磨木比压

1.比压的计算磨木比压是影响磨木过程的重要因素，它表示每单位磨碎面积上所受的压力。在磨木过程中，原木与磨石的接触面积是不断变化的，因而比压在一个很大的范围内变化。由于木材与磨石的几何面积不可能完全接触，因此，磨料粒子对木材的实际压力要更高一些。生产中磨木压力以平均压力表示。

机械加压式磨木机的比压，按消耗的功率计算：

P0=(102Ne×98.04)/ue

Fev(kpa)

式中：Ne-------磨木时的有效功率（KW）

ue-------摩擦系数，通常为0.15~0.25Fe-------有效磨碎面积（cm2）

v-------磨石线速（m/s）而Fe=B1bL

式中.B1------磨木工作面的有效利用系数,0.75~0.95b------磨木长度（cm）

L------磨木弧长(cm)

链式磨木机的比压范围：大型链式普通链式

274—353kpa176—246kpa2.比压对磨木浆的影响当其他条件不变时，增加比压可以提高磨木机的生产能力，单位电耗略有下降。适当增加比压，可以改善纸浆质量。但如比压太大，产量虽然增加，但浆中粗大纤维增多，细纤维含量减少，筛选尾浆加大，强度反而降低。