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1、第三章第三章 機(jī)械法、化學(xué)機(jī)械法、機(jī)械法、化學(xué)機(jī)械法、半化學(xué)法制漿半化學(xué)法制漿 1.名詞術(shù)語(yǔ) SGW 磨石磨木漿、常壓磨木漿 PGW 壓力磨石磨木漿 TGW 高溫磨石磨木漿 RMP 盤(pán)磨機(jī)械漿 TMP 預(yù)熱盤(pán)磨機(jī)械漿 PRMP 壓力盤(pán)磨機(jī)械漿 CMP 化學(xué)盤(pán)磨機(jī)械漿 (B)CTMP 化學(xué)預(yù)熱木片磨木漿化學(xué)預(yù)熱木片磨木漿 APMP 堿性過(guò)氧化氫機(jī)械漿堿性過(guò)氧化氫機(jī)械漿 SCMP 磺化化學(xué)機(jī)械漿 Bio-MP 生物機(jī)械漿(BMP) SCP 半化學(xué)法制漿 NSSC 中性亞硫酸鹽半化學(xué)漿中性亞硫酸鹽半化學(xué)漿 ASSC 堿性亞硫酸鹽化學(xué)漿 2.機(jī)械法制漿的發(fā)展 年代年代機(jī)械漿機(jī)械漿原料原料產(chǎn)品產(chǎn)品得率得

2、率(%)1852SGW白松、楊白松、楊新聞紙新聞紙951962RMP、TMP枝椏材、木片枝椏材、木片紙板、瓦楞原紙紙板、瓦楞原紙90951975CMP、SCMP松松,杉杉,楊楊,桉桉,樺樺,非木非木紙板紙板,書(shū)寫(xiě)書(shū)寫(xiě),印刷印刷,文化文化用紙用紙85951978CTMP、BCTMP松松,杉杉,楊楊,桉桉,樺樺,非木非木紙板紙板,書(shū)寫(xiě)書(shū)寫(xiě),印刷印刷,文化文化用紙用紙90921990APMP松松,杉杉,楊楊,桉桉,樺樺,非木非木紙板紙板,書(shū)寫(xiě)書(shū)寫(xiě),印刷印刷,文化文化用紙用紙909270年代年代PGW、TGW提高強(qiáng)度提高強(qiáng)度80年代年代NSSC、ASSC、Bio-MP 、SCP、第一節(jié)第一節(jié) 磨石磨木

3、漿磨石磨木漿自學(xué)第二節(jié)第二節(jié) 化學(xué)機(jī)械漿化學(xué)機(jī)械漿 一盤(pán)磨機(jī)械漿機(jī)理及影響因素盤(pán)磨機(jī)的類型與結(jié)構(gòu)1盤(pán)磨機(jī)的類型單盤(pán)磨:1個(gè)定盤(pán)1個(gè)動(dòng)盤(pán)雙盤(pán)磨:由兩個(gè)轉(zhuǎn)向相反的動(dòng)盤(pán)組成三盤(pán)磨:兩個(gè)定盤(pán)中間動(dòng)盤(pán)2盤(pán)磨機(jī)的結(jié)構(gòu) (三盤(pán)磨) 機(jī)殼:下機(jī)殼剛性支架,有2個(gè)軸承座,底部開(kāi)孔 排料。上機(jī)殼封閉盤(pán)磨,缷開(kāi)上機(jī)殼可更換齒盤(pán)。 磨盤(pán)(齒盤(pán)) 轉(zhuǎn)盤(pán):雙工作面,安裝在主軸上 定盤(pán):帶齒片,可軸向移動(dòng),調(diào)整間隙 螺旋進(jìn)料器(給料螺旋) 75150RPM 盤(pán)磨間隙調(diào)節(jié)系統(tǒng):液壓伺服系統(tǒng),精度0.01mm 密封系統(tǒng):冷卻填料、防止纖維滲入填料函,冷卻水3盤(pán)磨機(jī)齒盤(pán)結(jié)構(gòu) 分類:從結(jié)構(gòu)上分:整體齒盤(pán)、組合齒盤(pán) 從形狀上分:圓形

4、、扇形 從用途上分:一段齒盤(pán)、二段齒盤(pán)、精 磨齒盤(pán)、精渣齒盤(pán)齒盤(pán)分區(qū):破碎區(qū)、中間區(qū)、精磨區(qū) 齒盤(pán)上齒的數(shù)量、粗細(xì)、齒溝槽的深淺,齒的排列形狀,齒的梯度,齒盤(pán)上各磨漿區(qū)的分配,對(duì)磨漿性能及能耗有重要作用。 盤(pán)磨機(jī)磨漿機(jī)理 1.破碎區(qū):磨盤(pán)的中心部分,稱為磨腔。這部分齒盤(pán)間隙最大,刀片厚、刀數(shù)少。在此區(qū)段木片在高溫下首先破碎成火柴稈狀小木棍。2.粗磨區(qū):盤(pán)磨間隙由內(nèi)向外逐漸變窄,原料停留時(shí)間較長(zhǎng),逐漸被磨成針狀木絲,在相互摩擦及齒盤(pán)作用下,被離解為纖維束或部分分離成單根纖維。 3精磨區(qū):在齒盤(pán)外圍的區(qū)域,齒數(shù)增多,齒溝變窄,由粗磨區(qū)流過(guò)來(lái)的纖維束及單根纖維,在此區(qū)域受到一定程度的細(xì)纖化和進(jìn)一步離

5、解后,離開(kāi)盤(pán)磨機(jī)。 盤(pán)磨機(jī)磨漿的主要影響因素1材種針葉木磨漿質(zhì)量闊葉木木材密度大撕裂因子,打漿度密度小,生長(zhǎng)快,秋材含量高,抽出物含量低的木材,漿質(zhì)量好。 2磨漿濃度: 第一段25 第二段20 磨漿濃度對(duì)成漿的物理強(qiáng)度(耐破、撕裂)影響較大。3預(yù)熱溫度(壓力)和預(yù)熱時(shí)間 (TMP、CTMP影響較大) 預(yù)汽蒸的作用:軟化纖維胞間層木素,使磨漿時(shí),纖維的分離發(fā)生在胞間層與初生壁之間,從而獲得完整的纖維。 適宜的溫度和時(shí)間:120135、98294KPa、12min,木素的玻璃化轉(zhuǎn)移溫度以下。 溫度過(guò)高,超過(guò)玻璃化轉(zhuǎn)移溫度,軟化的木素附著于纖維表面,冷卻后形成玻璃狀木素覆蓋層,使纖維難于細(xì)纖化,形成

6、二段磨漿障礙。能耗增大,白度下降,強(qiáng)度下降。溫度過(guò)低,木素沒(méi)軟化,纖維發(fā)生不規(guī)則分離,產(chǎn)生大量碎片,使纖維長(zhǎng)度降低,強(qiáng)度下降。 4磨漿能耗與能量分配 磨漿能耗(kwh/t) SGW 11001300, RMP 16002200, TMP 18002300能量分配纖維的離解2030, 精磨70805磨盤(pán)間隙 第一段離解纖維,間隙大些;第二段精磨發(fā)展強(qiáng)度,間隙小些。 濃度一定,間隙小,能耗大。 盤(pán)磨的振動(dòng)范圍在200m 內(nèi),提高濃度有利于吸收盤(pán)磨振動(dòng)。 6磨盤(pán)特征 齒形:齒的長(zhǎng)短、粗細(xì)、數(shù)量;齒槽的深淺、寬窄和分布;漿檔的設(shè)置;齒紋的排列與分布;齒盤(pán)各區(qū)的劃分與面積。 齒盤(pán)錐度:?jiǎn)挝粡较螨X長(zhǎng)上的坡

7、度大小。錐度的目的:原料易于進(jìn)入,避免機(jī)械能量驟增。 磨漿濃度錐度 齒角(2545):增大齒角,有利于發(fā)展纖維強(qiáng) 度。減小齒角切斷作用增大,細(xì)纖化作用減小。 齒盤(pán)材料:影響盤(pán)磨壽命的最重要因素。 冷硬鑄鐵齒盤(pán),鉻、鎳、鉬合金齒盤(pán),陶瓷、 塑料齒盤(pán)。 二、APMP 洗滌常壓預(yù)蒸一段螺旋壓榨一段浸漬管二段常壓預(yù)蒸(反應(yīng)器)二段螺旋壓榨二段浸漬三段常壓預(yù)蒸第一段磨漿洗滌脫水第二段磨漿消潛池木片1.APMP的生產(chǎn)流程核心設(shè)備:螺旋壓榨機(jī)(擠碾機(jī)) ,壓縮比1:4,高濃盤(pán)磨機(jī)。H2O2 4%, NaOH 6%,漿白度80,裂斷長(zhǎng)4.0Km,能耗1000 kwh/t2APMP制漿機(jī)理 第一段預(yù)浸,NaOH

8、含量較高,木素和苯醇抽出物溶出多,白度下降; 第二段預(yù)浸,H2O2含量較高,H2O2氧化木素共軛羰基,白度大幅度上升; 帶藥磨漿,聚戊糖大幅溶出,白度仍增長(zhǎng)較快; NaOH使木素小分子,愈創(chuàng)木基型及苯醇抽出物溶出;堿性H2O2改變木素的結(jié)構(gòu)使共軛羰基下降,白度上升,但鄰醌結(jié)構(gòu)增多,所以白度提高有限。 3生產(chǎn)APMP的主要影響因素 螯合劑的添加:掩蔽過(guò)鍍金屬,保護(hù)H2O2。 DTPA,EDTA,磷酸鹽類。預(yù)浸處理第一段以木片潤(rùn)脹及皂化樹(shù)脂為主,NaOH含量高;第二段以提高白度為主,H2O2含量高;預(yù)浸溫度以不使H2O2分解,85為宜,時(shí)間1h;磨漿控制: 盡量高濃,以減少纖維切斷,控制叩解65S

9、R后處理:消潛以利抄造,補(bǔ)充草酸可提高白度。4APMP的性質(zhì)和應(yīng)用 楊木APMP比BCTMP的藥品消耗、能耗低,物理強(qiáng)度高,白度高,光學(xué)性能相當(dāng)。 APMP將制漿和漂白合為一體,節(jié)省投資、占地。 針葉木APMP與BCTMP的消耗及成漿相差不大。APMP用于配抄新聞紙、文化用紙及生活用紙。三、化學(xué)預(yù)熱機(jī)械漿(CTMP) CTMP的生產(chǎn)流程及工藝條件 洗滌常壓汽蒸化學(xué)浸漬 預(yù)熱磨漿消潛池常壓氣蒸10min,預(yù)熱 25min,120135, Na2SO3 15,NaOH 03 核心設(shè)備:預(yù)浸器或雙螺桿擠漿機(jī) 木片 CTMP的化學(xué)處理 1化學(xué)處理的目的 在提高紙漿得率的基礎(chǔ)上,滿足產(chǎn)品性能需求(物理強(qiáng)

10、度、光學(xué)性能); 降低生產(chǎn)成本,少用或不用高價(jià)的長(zhǎng)纖維化學(xué)漿; 開(kāi)辟制漿原料來(lái)源,利用中等密度闊葉木; 軟化纖維,提高強(qiáng)度,減少碎片,為改善質(zhì)量創(chuàng)造條件; 節(jié)約磨漿能耗,延長(zhǎng)磨漿設(shè)備齒盤(pán)的壽命。 2化學(xué)處理所需的藥品 :NaOH, Na2CO3 ,Na2SO3 3化學(xué)處理的任務(wù):實(shí)現(xiàn)纖維的軟化 軟化作用:軟化能降低磨漿能耗,節(jié)約生產(chǎn)成本; 軟化后能較多分離出完整纖維,增加長(zhǎng) 纖維組分,提高漿強(qiáng)度?;瘜W(xué)軟化不可逆,熱處理軟化是暫時(shí)的,冷卻后復(fù)原。吸收水分:半纖維素和木素的無(wú)定形結(jié)構(gòu),能或多或少 的吸收水分,起塑化劑作用,使纖維軟化。 化學(xué)處理就是要在不傷害做為骨架纖維素的同時(shí),盡可能使更多的水進(jìn)

11、入,增加水合作用,促進(jìn)潤(rùn)脹。4化學(xué)處理的作用原理木材纖維的潤(rùn)脹(木材的軟化) 木材組分的軟化溫度:絕干 木素134235 半纖維素167217 纖維素231253含水3040 100 85 231253 木素、半纖維素為無(wú)定形高分子物質(zhì),吸水 促進(jìn)潤(rùn)張,起塑性作用,開(kāi)始軟化。 半纖維素在堿作用下脫乙?;纬闪u基,易 吸水。 乙酰基 乙酸鈉 溶出,形成羥基 半纖維素的伴生物(分子量較小、含糖醛酸 較多者)在堿液中極易溶出,在細(xì)胞壁和胞 間層形成小孔隙,水可進(jìn)入,促進(jìn)潤(rùn)漲。OH木素的化學(xué)改性 溫和的化學(xué)處理,木素的磺化引入磺酸基,強(qiáng)親水基,水合作用比羥基陰離子大,潤(rùn)張能力大大提高。 木素的酚羥基在

12、堿性條件下有更大的吸水能力。 CTMP生產(chǎn)的重要影響因素 1原料: 原料的種類及產(chǎn)地,原料的水分達(dá)到飽和點(diǎn),原料中的雜質(zhì):樹(shù)皮、朽材、木節(jié)、砂石。 2.預(yù)浸漬工藝: 預(yù)汽蒸:排除空氣,提高溫度,常壓2min ;木片擠壓:保證木片均勻吸收藥液,壓縮比1:4;預(yù)浸的溫度與時(shí)間:25min 針葉材120135 闊葉材60120 ; 預(yù)浸時(shí)化學(xué)藥品用量及pH值:Na2SO3用量磺化度漿強(qiáng)度白度能耗光學(xué)性能NaOH促進(jìn)潤(rùn)脹漿濃度、白度能耗得率pH磺化度白度(pH=7.5)最高 CTMP的主要特性與應(yīng)用 1CTMP的主要特性CTMP平均纖維長(zhǎng)度高,碎片含量少,得率90;CTMP化學(xué)處理溫和,產(chǎn)生的污染較輕

13、;CTMP比化學(xué)漿挺硬,具有較好的不透明性;CTMP比TMP柔軟,易漂,白度高;CTMP易于脫除樹(shù)脂; 3.CTMP的工業(yè)應(yīng)用 生產(chǎn)新聞紙,減少化漿配比; 生產(chǎn)印刷書(shū)寫(xiě)紙,替代化漿(部分)提高松厚度,挺度,不透明度; 生產(chǎn)薄頁(yè)紙,(衛(wèi)生紙、面巾紙):高松厚度、柔軟性、吸收性、強(qiáng)度; 生產(chǎn)紙板,優(yōu)于TMP、SGW; 生產(chǎn)絨毛漿,樹(shù)脂含量低,游離度高,吸水性好,初始滲透快。 第三節(jié) 機(jī)械法制漿的質(zhì)量評(píng)價(jià)等級(jí) 打漿度 松厚度 碎片含量 抗張力 用途 (SR) (cm3/g) (N/cm)粗(C) 4059 2.83.5 0.250.6 2.02.1 板紙中層 標(biāo)準(zhǔn)(S) 6067 2.4 0.150

14、.20 2.6 新聞紙、膠版紙 雜質(zhì)紙、 型紙紙板襯層細(xì)(F) 6569 2.2 0.060.10 2.8 書(shū)寫(xiě)紙、印刷紙、 板紙?zhí)丶?xì)(EF) 6973 2.1 0.06 2.8 涂布或 不涂布高級(jí)紙1.機(jī)械漿的質(zhì)量等級(jí)2機(jī)械漿的質(zhì)量檢查1.游離度:加拿大標(biāo)準(zhǔn)游離度(CSFmL);肖伯氏濾水度(SR)換算 CSF 100 200 300 400 500 600 700 800 SR 68.0 51.5 40.3 32.0 25.3 20.0 15.5 11.52.篩分析和碎片測(cè)定篩分析:使用篩分儀分成若干級(jí)分,各級(jí)分的質(zhì)量百分率;碎片:指磨漿過(guò)程形成的粗短纖維束,用碎片分析測(cè)定。 3纖維形態(tài): 顯微鏡(顯微投影儀):纖維的長(zhǎng)度、寬度。細(xì)纖化程度、纖維束;纖維分析儀(Kajaani):測(cè)纖維長(zhǎng)度、粗度; 液體滲透法:漿料的比表面積、比容積、可壓縮性。4機(jī)械強(qiáng)度和光學(xué)性能 抄成手抄片后測(cè)定 松厚度、各項(xiàng)強(qiáng)度(包括表面

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