七、机械法制浆

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内容出处: 《奇妙的造纸术》 图书
唯一号: 110120020230001391
颗粒名称: 七、机械法制浆
分类号: TS743+.3
页数: 7
页码: 54-60
摘要: 本章介绍了机械法制浆的高得率制浆的常用术语、机械法制浆以及机械木浆的种类、磨石磨木浆的生产流程及磨浆设备的种类、褐色磨木浆的生产、盘磨机械浆的特性及生产方法以及预热盘磨机械浆(TMP)的特性及生产方法。
关键词: 造纸 机械法 制浆

内容

高得率制浆的常用术语
  用机械方法或者机械方法与其他方法相配合制浆,所制得的纸浆相对于化学法制浆而言,得率要高得多,因此称为高得率浆。根据机械处理的程度不同,高得率浆可分为机械浆、化学机械浆和半化学浆。一般情况下,机械浆得率为85%~95%,化学机械浆得率为80%~90%,半化学浆得率为65%~80%,而化学浆的得率只有40%~50%。高得率制浆常用的术语:
  如下:SGW——磨石磨木浆,常压磨木浆。
  PGW——压力磨石磨木浆。
  TGW——高温磨石磨木浆,磨浆温度大于100℃。
  RMP——盘磨机械浆,无预处理,木片在常压下用盘磨磨浆。
  TMP——预热盘磨机械浆,木片在大于100℃下预先经过汽蒸,然后常压磨浆。
  PRMP——压力盘磨机械浆,木片不经过汽蒸,磨浆温度大于100℃。
  CTMP——化学预热机械浆,木片加化学药品汽蒸,然后盘磨磨浆。
  TMCP——热磨化学机械浆,先在大于100℃温度下盘磨磨浆,然后经
  过化学处理,再常压磨浆。
  APMP——碱性过氧化氢机械浆。
  SCMP——磺化化学机械浆。
  BMP——生物机械浆。
  SCP——半化学浆。
  NSSC——中性亚硫酸盐半化学浆。
  ASSC——碱性亚硫酸盐半化学浆。
  其中磨石磨木浆用GW表示,其他机械浆用MP表示。
  机械法制浆以及机械木浆的种类
  利用机械方法磨解纤维原料,制取所需要的浆料,这种方法叫机械法制浆。所制得的浆料称机械浆。以木材为原料所得的浆料称为机械木浆或磨木浆;以草类为原料所得的浆料称为机械草浆。机械草浆生产厂家较少,正处在研究试验阶段。
  机械木浆按照磨浆工艺大体上可分为白色磨木浆、褐色磨木浆两种。白色磨木浆色泽较白,包括普通磨木浆和木片磨木浆。普通磨木浆是将一定长度的原木,在磨木机内磨碎而得;木片磨木浆是将木片用盘磨机磨碎而得。褐色磨木浆是将原木先经汽蒸处理,然后在磨木机上磨碎成浆,这种浆料纤维细长,强度较高,但颜色呈棕黄色。
  机械浆如果按照所使用的磨浆设备不同可以分为磨石磨木浆和盘磨磨木浆两大类。磨木浆最早以磨石磨木浆为主,随着盘磨技术的发展,越来越多的使用盘磨磨木浆,目前,盘磨磨木浆的生产量已经超过半数。其原因主要是:盘磨磨木浆可以利用枝丫材和边角料以及锯木厂的木片和锯屑代替原木,所制得纸浆强度较高,降低了人工费用。然而,由于磨石磨木浆具有较低的能耗和较高的散射系数等优点,在磨石磨木浆的基础上进一步开发了压力磨石磨木浆,采用高温磨浆,提高了浆的强度及其他性能。盘磨机械浆也同时得到发展,出现了预热盘磨机械浆、压力盘磨机械浆磨浆方式。
  (1)磨木浆的优点:
  ①生产成本低,不用药品,生产过程简单,成纸吸墨性强、不透明度高、柔软性好、平滑度高、印刷适应性好、松厚度好。
  ②木材利用率高,成浆得率高达95%,而化学浆成浆得率一般只有40%~50%。
  ③不需要化学品,对环境污染小。
  (2)磨木浆的缺点:由于纤维是在机械作用下离解,故对纤维的长度有所影响,导致其成浆纤维短,非纤维组分含量高,导致成纸强度低。由于在制浆过程中,木素和非纤维素并未除去,致使成纸易发脆返黄,不能长久保存。
  磨木浆在造纸工业中占有重要地位,白色磨木浆主要用于新闻纸,部分用于配抄胶印书刊纸、低定量涂布纸等,在新闻纸配比中磨木浆一般可以占到70%以上。褐色磨木浆一般用于生产工业、建筑用纸和纸板等。
  磨石磨木浆的生产流程及磨浆设备的种类
  磨石磨木浆(SGW)是所有浆种中得率最高(一般达到90%~95%)、生产成本最低、环境污染最小的制浆方法,其生产的主要设备是磨木机。
  (1)工艺流程:磨石磨木浆是将原木直接送入磨木机内磨成浆料。磨木浆的生产大体包括:备木、磨浆、筛选、净化、浓缩、贮存等部分,其工艺流程见图7-1。
  图7-1磨石磨木浆生产工艺流程示意图
  (2)磨木机的种类:磨木机种类较多,根据压送原木机构的特征和加压方式,可分为机械加压和水力加压两大类。若按其生产操作的方式,可分为间歇式和连续式两大类。具体分类如下:
  国内使用的各类磨木机中,链式磨木机是使用最多的一种,它电机负荷稳定,对磨石喷水和刻石方便,由磨碎区除去浆料比较容易,缺点是占地面积较大。其次为双袋式磨木机(卡米尔式),它利用水力加压,压力较为灵敏、稳定,浆料质量容易控制,生产能力较高。环式磨木机因为更换石轮与磨石不方便,需要人工装木,仅有少数厂家使用。
  (3)磨石的种类:磨石是磨木机的基本组成部分,它很大程度上决定了磨木机的生产能力、动力消耗、成浆质量及各项技术经济指标等。磨石可分为天然磨石和人造磨石两大类。人造磨石又分为水泥磨石和陶瓷磨石两种。
  天然磨石一般含石英矿80%~85%和黏土15%~20%,因为其耐压强度不能满足实际生产,故很少使用。
  水泥磨石具有较高的机械强度,并能适应一定范围的温度变化,制造成本较低,可根据用户要求而生产不同规格的磨石,其线速可以达到19~20米/秒。但是水泥磨石耐久性差,每块磨石一般只能用2~3个月,导致生产作业时间少,并由于刻石频繁,致使浆料质量波动较大。另外,由于制造时间太长和较高的运输和保管条件,故逐步被陶瓷磨石取代。
  陶瓷磨石的物理性能良好,能适应骤冷骤热的温度变化,其表面工作层硬度大,机械强度高,线速度可达20~30米/秒。其表面使用周期长,一般可达2~3年,故可提高生产作业时间。随着磨木机向大型、高速和大动力发展,现在较多采用强度高而耐热性能好的陶瓷磨石。但是陶瓷磨石制造时磨块拼砌技术要求高,生产难度大,易出现掉磨块现象,有待进一步研究改进。
  褐色磨木浆的生产
  木材在磨解之前,先在蒸煮器内予以汽蒸,然后在磨木机上磨解而成的浆料,称为褐色磨木浆。木材由于经过汽蒸后,其中变的结构松软,容易磨浆,并且所得的浆料纤维较长,分散性较好,强度高,滤水性好。但磨出浆料均呈棕褐色,仅适于生产强度要求较高的包装纸和纸板。
  (1)汽蒸过程:汽蒸过程基本上是水解过程,当木材在120~130℃下汽蒸时,木材的化学组成发生一定的变化,主要是去掉易水解的聚糖和部分挥发性的酸类物质。当温度升高到160℃或以上时,难水解的糖类也开始水解,但此时纤维组织受到破坏,机械强度下降,故在汽蒸时温度一般不超过160℃。
  汽蒸可分为升温、汽蒸和放汽三个阶段。
  ①升温阶段:一般在0.5~1.5小时内升到规定的最高温度和压力(一般为396~589千帕)。
  ②汽蒸阶段(又称保压阶段):在规定的最高温度和压力下进行汽蒸,其汽蒸时间的长短,可根据材径大小和含水量以及生产的浆种而定,通常为4~18小时。
  ③放汽阶段(又称减压阶段):汽蒸结束后,排出汽蒸锅内的蒸汽,将装料小车拉出,然后将原材倒入池中,用水趁热洗涤,可使颜色稍变浅。
  (2)磨木过程与操作:汽蒸水洗以后的木材,应立即磨木,不宜久置。由于汽蒸后的木材组织变软,不需在高温下磨木。另外,由于有机酸具有腐蚀作用,故对磨木机的某些部件要求具有防腐性能,且磨石也需用耐酸水泥制成。其磨石料的粒度平均为0.8~1.5毫米,一般用#4~#7环纹或菱形刻石刀。
  磨木时温度不宜过高,由于木材在汽蒸过程中已经松软易磨浆,若提高磨浆温度,虽可提高生产能力和降低动力消耗,但浆料的机械强度反而有所下降,一般其磨浆温度约为40~45℃。磨木压力不应太大,压力太大易塞满磨纹,降低磨木机的生产能力,其磨浆浓度一般为2.8%~4.0%。
  盘磨机械浆的特性及生产方法
  盘磨机械浆是1962年才发展起来的一种机械制浆方法。它是在不用化学药品或少量化学药品的情况下,采用圆盘磨分离纤维并精磨而成浆的。由于使用木片为原料所以也叫木片磨木浆。根据制浆工艺过程的不同分为盘磨机械浆(RMP)和预热盘磨机械浆(TMP)两种。RMP是将洗净后的木片直接送入开口卸料的常压盘磨机磨解成浆;TMP是将木片经过短时间预热处理,然后在带压或者常压下用盘磨机磨解得到的纸浆。
  由于木片磨木浆使用木片为原料,可以不用原木,扩大了原料的使用范围。木片磨浆使用大功率盘磨机,在高温、高浓、高速的磨浆条件下磨浆,与磨石磨木浆(SGP)相比,浆料中长纤维含量高,强度大,滤水性能好,不透明度和印刷性能高,可减少抄纸过程中的长纤维木浆用量。由于盘磨机生产能力大,占地面积小,自动化程度高,从而大大提高了劳动生产率,降低了生产和建设成本。由于不使用或少量使用化学药品,故污染负荷轻,易治理。缺点是盘磨机械浆的电耗较高,齿盘使用寿命短,设备维修费用高,成纸强度较低,平滑度低,白度稍差。
  盘磨机械浆(RMP)是在不加热、不加入化学药品的条件下,直接利用盘磨机将其磨碎。生产中可采用一段或多段盘磨机串联使用,视原料品种和成浆质量要求而定。其流程见图7-2。其生产过程是:经洗涤的木片由运输机送到料仓,再由料仓底部可调速的双螺旋给料器定量向第一段盘磨机给料,并在盘磨机入口处加水,使其浓度为30%左右。经第一段磨后的浆料,再送入第二段,在入口处加水,使其浓度为25%左右。经第二段磨后的浆料用白水稀释并筛选,良浆在离心除渣器中除渣净化后,再浓缩。浓缩后的浆料再进行精磨,贮存在贮浆池中备用。浆渣和二段磨的溢流经挤浆机提高浓度后送入浆渣磨再磨。
  图7-2生产盘磨机械浆流程示意图
  1—木片 2—木片洗涤器 3—木片仓 4—盘磨机 5—热回收设备 6—浆池
  7—挤浆机 8—磨碎后浆渣槽 9—浆渣槽 10—脱水机 11—贮浆池
  预热盘磨机械浆(TMP)的特性及生产方法
  由于盘磨机械浆在磨木过程中能量消耗大,且成浆质量较差,因此,目前生产实际中多采用预热盘磨机械浆(TMP)或化学预热盘磨机械浆
  (CTMP)。预热盘磨机械浆(TMP)的生产系统一般由木片洗涤、木片预热、磨浆、成浆精磨等部分组成。其生产过程大致如下:
  (1)木片洗涤:木片经过旋风分离器分离杂质后,由输送带送入木片洗涤器。在热式搅拌器的作用下,将木片强制浸入水中洗涤,除去其中的砂石、泥土金属等杂质。洗涤时间一般1~2分钟,洗涤水温30~50℃。
  (2)木片预热:木片洗涤后送入振动式木片仓,通过仓下面的变速螺旋进料器调节进入木片预热器木片量,同时挤出木片中的水分和空气,形成密封料塞。经压缩的木片进入预热器后,立即吸热膨胀。预热器内蒸汽压力一般为147~196千帕,温度115~135℃,木片一般在加热器中停留2~5分钟。
  (3)磨浆:预热后木片经双螺旋输送机以与预热器内相同的压力喂入第一段压力盘磨中磨浆,浆料在压力下喷放至浆汽分离器。浆料经过分离蒸汽后送入第二段盘磨机常压磨浆。磨浆浓度一般20%~25%。
  (4)成浆精磨:对经过精选、除渣和浓缩的浆料,作最后的磨解,以降低浆中纤维束的含量。TMP由于增加了预热处理,浆料的性能有了很大的改进,与SGW和RMP相比,保留了较多的中长纤维,碎片含量较低,强度性能有了较大改善。但是纤维较硬,松厚度较大,抄出的纸张纸面比较粗糙。TMP的光散射系数略低于SGW但优于RMP。
  TMP发展很快,已经逐步取代RMP,其应用范围及用量日益增长,成为现代机械浆的重要浆种之一。目前主要用于新闻纸的生产,通过精磨达到合适的游离度,使纤维充分细纤维化,甚至可以采用100%的TMP生产新闻纸。由于其强度较好、松厚度高,可以更多的代替化学浆生产印刷纸、低定量涂布纸、薄页纸及纸板等。例如,可以配用70%的TMP生产低级涂布纸,降低生产成本。也可以利用其滤水性好、碎片含量少的特性制造诸如面巾纸的吸收性纸种。

知识出处

奇妙的造纸术

《奇妙的造纸术》

出版者:山东科学技术出版社

本书讲述了造纸工业快速、健康和可持续发展,带动了相关产业的发展。我国的现代造纸工业在国民经济建设中占有重要地位。以便人们特别是广大青少年更好地了解造纸工业,普及造纸技术基础知识。

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