十、浆料的洗涤、筛选和净化

知识类型: 析出资源
查看原文
内容出处: 《奇妙的造纸术》 图书
唯一号: 110120020230001421
颗粒名称: 十、浆料的洗涤、筛选和净化
分类号: TS103.84+6
页数: 10
页码: 86-95
摘要: 本文记述了浆料洗涤的目的和原理,筛选与净化的目的和要求,以及浆料筛选及净化流程的组合方式。
关键词: 浆料洗涤 筛选 净化

内容

浆料洗涤、筛选、净化和浓缩的目的
  植物纤维原料经化学蒸煮以后,得到50%~85%的浆料,有近15%~50%的物质溶解于蒸煮液中,蒸煮终了排出的蒸煮液(碱法制浆称为黑液,酸法制浆称为红液)称为制浆废液。
  洗涤的目的是将浆料和废液分离,从而获得洁净的浆料。同时要尽可能多地提取浓度高的废液,以利于化学药品回收和综合利用。否则,会使筛选产生大量泡沫,影响正常操作,会使漂白过多消耗漂白剂,还会降低化学药品的回收率。由此可见,浆料洗涤是制浆过程的重要环节。
  筛选和净化也是制浆过程不可缺少的重要环节。其目的是除去浆料中的杂质,筛选是除去几何形状大的杂质,净化是除去比重大的重杂质。因为无论采用哪种制浆方法,都难免在浆中带有混杂物,如化学浆中的未蒸解分开的木节、纤维束、树皮、草节等;磨木浆中的粗木条、粗纤维束等;原料收集、贮运和生产过程中带入的泥沙、飞灰、垢块、沉淀物、铁丝、螺丝钉、小石块等,也包括原料本身带入的不能制成浆的物质,如苇节、苇膜、谷壳、蔗髓、杂细胞、树脂等碎片、碎粒。这些杂物若不除去,不仅会损坏机器设备,影响浆料和成纸质量,还会使生产不能正常进行。所以,要根据浆料质量要求,通过筛选、净化工序,使不合格的浆料纤维分离除去。
  因此,生产中必须根据纸种、用途以及工厂规模的大小,合理安排废液提取与浆料洗涤、筛选、净化的工艺流程和设备选型,并控制适当的工艺条件,以取得各项较好的经济指标。
  浆料洗涤、筛选、净化的常用术语
  (1)洗净度:洗净度表示浆料洗涤的干净程度,酸法和碱法制浆表示的方法不同。
  ①碱法浆一般有两种表示方法:第一种以洗后浆中所带走的残碱量(Na₂O)千克/吨风干浆)表示。比如北方某些厂规定木浆带走的残碱应小于1千克/吨风干浆(Na₂O表示);第二种以洗涤后浆所带走废液的残碱量(Na₂)克/升)表示。比如南方某厂规定硫酸盐马尾松浆所带废液中的残碱量为0.05克/升;硫酸盐荻苇浆废液含碱量在0.25克/升以下,其他草浆中废液含碱量为0.25~0.5克/升。
  ②酸法浆一般的表示方法:要求洗后浆中所含残酸0.001%以下;或以洗后浆所含水消耗KMnO4的量表示(KMnO4克/升),一般木浆小于100毫克/升,蔗渣浆小于120毫克/升。
  ③亚铵法浆的洗净度以残余亚铵表示:三段喷淋洗涤残余亚铵小于0.3克/升;自然淋洗废液残余亚铵0.15克/升。
  (2)置换比:置换比指洗涤过程中,浆料中含可溶性固形物,实际减少量与最大可能减少量之比。
  (3)稀释因子:稀释因子指每吨风干浆洗涤用水量与洗后浆含水量之差,以立方米/吨风干浆或千克水/千克风干浆表示。
  (4)良浆(细浆):蒸煮锅放出来的浆称为粗浆,粗浆经筛选、净化设备后分选出来的合格浆料称为良浆(细浆)。
  (5)渣浆(粗渣):粗浆经过筛、净化设备分离出来的各种杂质、纤维束及少量好纤维统称为粗渣。
  (6)筛选(净化)的“级数”:级是指良浆通过筛选或净化设备的次数,也就是将良浆进行再筛选(净化)的次数,称为“级数”。
  (7)筛选(净化)的“段数”:段是指粗渣通过筛选(净化)设备的次数,即粗渣进行再筛选(净化)的次数。
  (8)筛选(净化)效率:筛选(净化)效率是衡量筛选(净化)效果的指标。
  (9)排渣率(粗渣率):
  排渣率指筛选(净化)排出的渣浆占进浆量的百分率(以风干或绝干浆计算均可)。
  浆料洗涤、筛选和净化的流程
  浆料洗涤、筛选和净化的工艺流程,依据浆料的品种与用途,生产的发展与规模条件的不同,变化较大,灵活性也较强,设计合理就能发挥设备的效能,减少纤维的流失,降低水、电、汽的消耗,降低生产费用,节省投资等。下面介绍几种常见浆料的废液提取与浆料洗涤、筛选的基本流程。
  (1)化学浆:
  (2)高得率浆与半化浆:
  (3)磨木浆:
  (4)木片磨木浆:
  浆料洗涤的目的和洗涤的原理
  (1)洗涤的目的和要求:废液提取和浆料洗涤是同一个过程的两个方面,浆料洗涤的目的是将浆料与废液分离,以保证浆料的洁净,并为筛选、净化、漂白等工序创造良好操作条件。同时要尽可能多地提取有较高浓度和温度的废液,以利于废液的回收和综合利用,从洗涤的要求来讲,希望把浆料洗得越干净越好,以减少后道工序的操作困难和漂白剂的消耗。同时尽量减少洗涤过程中纤维的流失,提高浆的得率。
  从药品回收的角度来看,希望有较高的废液提取率,尽量少用洗涤水,以提高废液的浓度和温度,减少蒸发时蒸汽消耗。
  可见洗浆和废液提取是处在统一体中既统一又矛盾的两个方面。所以这个过程在管理上、技术上和操作上的好坏,对制浆和碱回收两个车间的生产都有密切联系。总的要求是在保证浆料洗涤质量的前提下,尽量减少洗涤用水量,保持废液较高的浓度,同时取得最高的提取率。
  (2)洗涤的原理:对于一种较好的洗涤设备,应具有良好的洗涤作用,同时具有多种作用,使浆料和废液有效分离。洗涤作用原理有三种作用:过滤作用、扩散作用、挤压作用。
  ①洗涤的过滤作用:浆料洗涤时,首先用水或稀液将浆料稀释到一定浓度,使其充分混合,再靠洗涤液的静压(液位静压,气体加压、抽真空等方式)过滤脱水来达到洗涤的目的。影响因素有:洗浆机的过滤面积、压差大小、浆层厚度、废液黏度、浆种性质等多方面。
  ②洗涤的扩散作用:存在于纤维内部的废液用挤压和过滤的方法是难除去的,必须用稀释的方法造成纤维内外溶液的浓度差,使纤维内溶解物质慢慢扩散到洗涤液中,再通过过滤的方法达到浆料与废液分离的目的。废液的扩散速度与扩散面积、扩散系数、纤维内部废液浓度、纤维外部废液浓度、扩散物质所经过的路程等因素有关。
  ③洗涤的挤压作用:利用机械(辊子、螺旋)方法加大压力,可以将高浓浆料纤维间废液挤压出来。但增加压力把浆料压到一定干度后,由于纤维被压缩,纤维间毛细管变小,纤维间毛细管压力增加,当外力大于毛细管压力时可以挤出废液,外压与毛细管压力一旦平衡,就压不出废液了。因此,单靠挤压方法是不能将浆料彻底洗净的,需与扩散、过滤作用相配合,才能达到洗涤完全的目的。
  筛选与净化的目的要求
  (1)目的和要求:浆料经洗涤除去浆中所含废液及固形物后,还需进一步处理,目的是除去粗大杂质,如节子、粗纤维束、生片和未蒸解成分等。同时除去一些非纤维杂质,如泥沙、碎石、树脂、铁屑等。这时杂质若不除去,不仅会影响成纸质量,同时还会损坏设备,使生产不能正常进行。
  除了获得质量符合要求的浆料外,在筛选和净化中应尽量做到筛选净化的效率高、尾渣的损失少,动力消耗要低。除此之外,要求设备简单,操作维护方便,维修费用少,要达到上述要求,必须选用性能良好并适合于该浆料和纸种要求的筛选设备,合理安排筛选净化的工艺流程,正确地掌握筛选、净化的工艺条件。
  (2)基本原理:浆料中尽管存在着各种性质不同的杂质,但分离这些杂质一般作用原理有两种:一种是利用杂质外形尺寸和几何形状与纤维不同的特点,用不同的筛选设备将其分离,这个过程称为筛选;另一种是利用杂质的比重与纤维不同的特点,采用重力沉降或离心分离的方式除去杂质,这个过程称为净化。生产过程中一般是筛选与净化相结合组成浆料筛选、净化工艺流程。
  (3)浆料的粗选:粗选是除去浆料中尺寸较大的杂物,如木节、木条、草节、生片、砂石、铁丝等,为浆料精选创造良好条件。对浆料的这种初步筛选称为粗选。粗选可在洗浆前进行,也可以在洗浆后进行。一般带有碱回收系统的生产线,粗选在黑液提取(洗涤)后进行,不带碱回收系统的粗选在洗涤前进行。这样系统都带有硬物捕集器,设在浆料入口前面。
  国内普遍使用的粗选设备是高频振框式平筛,其特点是:除节能力高、动力消耗少、占地面积小、适用于各种浆料。生产能力大,操作简便,易维修。但喷水压力要求较大,操作环境有时较差。
  (4)浆料的精选:精选是进一步除去粗选后浆料中仍然存留的小粗片、纤维束、浆团等纤维性杂质等。常用的精选设备有离心筛、旋翼筛及振动筛等多种,须根据浆料种类、特性以及流程的不同部位加以选择。我国多数纸厂在浆料的精选中多选用CX筛。
  浆料筛选过程中的产量、质量及消耗指标,将受设备和工艺操作条件方面的影响。影响因素很多,并且相互制约。如筛孔大小、形状及间距、进浆浓度及进浆量、稀释水量及压力、压力差、转速、排渣率等等。
  (5)浆料的净化:浆料经筛选后,浆中仍然存有一部分细小而相对密度较大的杂质。这些杂质主要来源于原料中的泥沙、化学药品中的沉淀物、磨木浆的磨石磨料、生产过程中带入的砂石、飞灰等。由于这些杂质颗粒较小,经过粗选和精选后仍不能除去。因此,还须经净化除砂,进一步除去这些细小杂质,提高浆料的质量。浆料的净化是根据杂质与纤维的比重不同而分开杂质和纤维,达到净化浆料的目的。通常采用重力沉降和离心分离两种方法。常用的设备有除砂沟(沉砂盘)和除砂器两大类,由于除砂沟(沉砂盘)具有效率低、占地面积大等缺点,目前企业很少采用,多数企业采用除砂器除砂。
  除砂器是利用离心分离的净化设备,常见的有筒形和锥形两大类,各种型号的锥形除砂器的使用更为普遍。
  影响除砂器的主要因素有:压力差、进浆浓度、进浆压力、排渣口直径、出口压力、排渣率等。
  浆料筛选及净化流程的组合
  (1)多段筛选(净化):筛选过程中希望尽量减少筛渣中良浆的含量,以充分回收细浆。将筛出来的粗渣送到下一台筛进一步筛选分离回收好纤维的过程,称为多段筛选(净化)。由于进入第二段的浆渣含渣率高,因此应增大第二段筛子的孔径,以回收更多的好纤维,以降低纤维的流失。净化过程也是同样道理。
  (2)多级筛选(净化):为了进一步提高浆料的质量,需要对良浆进一步筛选(净化),对良浆的再筛选(净化),称为多级筛选(净化)。多级筛选适用于多品种的企业,好浆生产高档品种纸,差浆生产低档品种纸。一般情况下,最多级数为2~3级。
  (3)多级多段筛选(净化):生产实践中常采用多级多段筛选(净化)组合成筛选(净化)流程。组合流程的选择要根据具体情况及设备特点而定。
  对浆料进行浓缩和贮存
  (1)浆料的浓缩:浆料经筛选净化后,浓度较低,为0.25%~0.8%,不符合浆料漂白浓度(4%~6%)的要求,应脱去多余的水分。一般浓缩到6%以上为宜。若采用高浓贮浆和高浓漂白,则需浓缩到更高的浓度。浆料的浓缩过程也是进一步洗涤的过程。
  常用的浓缩设备有:圆网浓缩机、侧压浓缩机、落差式浓缩机。国外一些企业还常用CPA型浓缩机。我国某些纸厂150吨/天CTMP制浆车间采用CPA型浓缩机,效果很好。
  (2)浆料的贮存:浆料贮存的作用是将间歇式生产环节与连续生产过程连接起来,达到均衡生产,起到生产过程中间的缓冲、调节和稳定作用。
  贮浆设备主要贮浆池和立式高浓贮浆塔,贮浆池贮浆浓度一般为3%~5%,立式高浓贮浆塔贮浆浓度一般为12%~15%。使用时用水稀释后泵出。一般容量为210~500立方米。

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。

阅读