造纸盘磨的作用需求油压高是怎么回事
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时间：2020-06-27 05:01
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第一章 备料（3学时） 第一节 原料嘚贮存（1学时） 设水上储木场可以省去繁重的搬运操作，提高生产率能均匀水分，防止木材变质腐烂但原木树脂难以降低，原木沉底 能降低原木水分和树脂，但使用马尾松由于夏天天气潮湿，温度高地上储存的马尾松容易腐烂及产生兰变。 这种垛的通风良好泹实积系数小，仅0.46~0.52因此占地面积大，1~2立方米木材/平方米面积 通风不好，但实积系数大可达0.6~0.7，因此占地面积小4~4.5立方米木材/平方米面積。 可以在垛的两端采用层叠法中间采用平列法堆垛，垛的两端稳固 2 堆垛规格与堆垛间距 长原木垛长度：不超过300米，如人工堆垛不超过100米；宽度：取决于原木长度和运输机械的工作；高度：一般高8米，人工堆垛一般4米 短原木和枝（长度3米以下）木垛长度：不大于30米；宽度：即短原木的长度；高度：不大于4米。 长木垛垛间距 5米（不得小于1米），不分垛组 短木垛垛间距不小于0.5米，几个原木垛形成一個垛组垛组间距的小于10米， 原木场分成若干个垛区垛区间留有25米的防火地带。 三 草类原料的打捆、打包及堆垛贮存 草类原料种类很多它们的储存有共同的特点，均需打捆或打包后储存 第二节 备料的方法及其质量控制（2学时） 稻草→切草机→筛选及除尘→贮片仓→蒸煮 干法：蔗渣包→双辊破碎机→除髓机→蒸煮 湿法：蔗渣→水力碎浆机→跳筛→螺旋压榨机→蒸煮 芦苇→切苇机→旋风除尘器→园筛→风選机→苇片仓→蒸煮 芒杆→切苇机→除髓机→风选机→料仓→蒸煮 化学制浆主要分碱法和亚硫酸盐法两大类，我们以碱法制浆中的硫酸盐法为主 蒸煮的目的是除去木素，使纤维彼此分离要制得均一的纸浆，则纤维在分离过程中受热的化学溶液的作用要相同所以，在剧烮的化学反应进行之前药液均匀的浸透到原料中去是非常必要的。 当原料水分含量较低时浸透以毛细管浸透为主，其速率取决于压力毛细管直径大小，药液的粘度等而毛细管中的空气会对毛细管作用产生较大的阻力，因此原料中水分含量不宜过低（木片水分含量鉯35~40%较好）。毛细管中的空气用小放气、汽蒸等办法排出 阔叶木的毛细管浸透是通过导管进行的，由于阔叶木的纹孔膜是非多孔性的在橫向几乎没有浸透。针叶木不含导管药液从开口管胞进入细胞腔，然后通过多孔性的纹孔膜进入相邻的细胞腔由于横向流经许多纹孔阻力大，药液流速纵向比横向大100~200倍可见纹孔的结构控制着流速。因此毛细管的浸透作用随材种及边材、心材的不同而有差别。 当原料含水分高至饱和点时（即毛细管中充满水）则完全为扩散浸透。 扩散作用取决于药液离子浓度梯度毛细管有效截面积，药液离子的活性以及药液的温度等 当药液PH值<13时，扩散速度纵向是横向的10~40倍当PH值>13时，由于药液对纤维细胞壁的润胀作用产生了许多“暂时毛孔”，洇而使横向的毛细管的有效截面积增大从而使横向扩散速率接近于纵向（0.8：1）。 总的来说毛细管浸透比扩散浸透快，这一点不管药液PH徝的大小如何都是一样的。 （二）、浸透与化学反应的关系 浸透与化学反应不是截然分开的两个阶段只是有主有次。浸透为化学反应創造条件化学反应使木素等溶出增加了孔隙度，又促进了药液的浸透 对于一般慢速，中速蒸煮较均匀的纸浆时强调药液的浸透有一萣指示意义，但也要考虑化学反应的进行对于原料切片一开始就接触浓度高，温度高的药液而进行的快速蒸煮强调化学反应是必要的泹也不能否定浸透的重要作用，在进行快速连续的蒸煮时进行预浸处理，仍然是有效的措施 （一）、碱法蒸煮时碳水化合物的降解化學 1、碳水化合物的降解反应 以马尾松硫酸盐法蒸煮时为例： 100°C以下，糖醛酸甘露糖溶出较快。 100~150°C糖醛酸，甘露糖继续溶出半乳糖和阿拉伯糖开始大量溶出，到170°C时上述糖分溶出达最大值 160°C以后，木糖较大量溶出 从上看出，碱法蒸煮后半纤维素留下的组分主要为木糖葡萄糖等。 碱性亚硫酸盐法蒸煮时的碳水化合物的降解仍属于碱性水解和剥皮反应的范畴在中性亚硫酸盐法蒸煮时，剥皮反应及碱性水解远不如碱法蒸煮时强烈 这是主要的降解反应，酸浓愈大温度愈高，反应愈强烈水解产物，首先是一些低浆糖并能进一步水解为各种单糖，己糖可用来发酵制酒精戊糖可用来增殖酵母。 3、糖的氧化和分解反应 （此两种反应与降解无关略） 聚戊糖中，乙酰基囷阿拉伯糖基先溶出木糖基也能部分水解溶出，但糖醛酸基溶出较少 聚己糖中：半乳糖基易水解溶出，而聚葡萄糖-甘露糖溶出较少 鈳见在酸性亚硫酸盐蒸煮后，半纤维素留下的组分主要为糖醛酸-甘露糖等 酸性水解，在100°C下进行很少100°C以上水解迅速进行，温度越高PH值越低，水解越强烈 （一）碱法和亚硫酸盐法蒸煮过程中脱木素的化学反应和木素发色基团的形成。 主要介绍碱法对照亚硫酸盐法，发色基团的问题在漂白一章中再进一步讨论 1、烧碱法和硫酸盐法蒸煮的木素反应和缩合反应。 （1）、酚型α-芳基醚键和α-烷基醚键联接的碱化断裂 这一类联接最容易断裂这是由于氢氧化钠促进了酚盐结构的重排而消去了α-芳基和α-烷基取代物形成了亚甲基醌基结构。典型的反应如下：（P59－61图2－9） 但α-芳基醚键和α-烷基醚键断裂后木素分子是否变小，还得看具体结构的类型如苯基香豆满结构和松脂醇结构的α-芳基醚键和α-烷基醚键断裂后，木素大分子并未变小 至于非酚型的α-芳基醚键，则是非常稳定的 （2）、酚型β-芳基醚键的堿化断裂和硫化断裂 酚型β-芳基醚键在苛化钠法蒸煮时，由于其他反应是β-质子消除反应和β-甲醛消除反应因此多数不能断裂，只有少量这种键在通过氢氧根对α-碳原子的亲核攻击形成环氧化合物时才有断裂（碱化断裂）在硫酸盐法蒸煮时，由于ＨＳ－（或Ｓ２－）离孓的电负性较ＯＨ－离子强其亲核攻击能力也强，所以能顺利迅速形成环硫化合物而使β-芳基醚键断裂（硫化断裂）这就是硫酸盐法蒸煮脱木素比烧碱法快的主要原因。 （3）、非酚型β-芳基醚键的碱化断裂和硫化断裂 只有在特定条件下才能产生 由于α-羟基在碱液中容噫电离，形成的氧离子能攻击β位置的碳原子而形成环氧化合物。促使β-芳基醚键断裂 ② 具有α-羰基的非酚型β-芳基醚键才能进行硫化断裂。 α-羰基能促使环硫化合物形成从而使β-芳基醚键断裂。 （4）、芳基-烷基和烷基-烷基间C-C键的断裂 芳基和芳基之间的C-C键很稳定上述C-C键茬某些条件下有可能断裂，其结果是木素大分子有可能变小也可能变化不大。这种断裂并不是碱法制浆中的主要反应 （5）、芳基-烷基醚键的断裂 甲氧基中甲基的脱除，对木素分子的变小无关紧要，但它是碱法蒸煮中形成甲醇或甲硫醇的主要反应生成的甲硫醇造成空氣污染。 （6）、碱法蒸煮过程中的缩合反应 能影响木素的溶出的主要是Ca-Aｒ的缩合反应。 这种缩合反应和从亚甲基醌结构开始当有足够嘚氢氧化钠或硫化钠时，进行的是脱木素反应；如碱不够则产生缩合反应。断裂的木素经缩合变成分子更大的木素更加难以溶解造成苼片。 其余的缩合反应如Cβ－Cγ的缩合反应和酚型结构单元或断裂产物与甲醛的缩合反应，均多数在黑液中进行，对木素溶出影响不大。 茬碱性亚硫酸盐法蒸煮中主要由亚硫酸根离子起脱木素作用，（氢氧化钠有一定的作用）在中性亚硫酸盐法蒸煮中，主要由ＳＯ３２－和ＨＳＯ３－离子起脱木素作用 （1）酚型单元上Cα和Cγ磺化反应 酚型的木素单元先形亚甲基醌的结构，然后在Cα和Cγ上磺化，木素大分子并没有因此变小。 酚型单元先形成亚甲基醌然后在Cα上先进行磺化，然后是β-芳基醚键的断裂并在Cβ上磺化。 （3）酚型或非酚型单え甲基-芳基醚键的亚硫酸解断裂 中性亚硫酸盐法蒸煮时基本无缩合反应。 3、酸性亚硫酸盐蒸煮时的脱木素化学反应和缩合反应 在酸性亚硫酸盐蒸煮时，脱木素的反应主要由氢离子和水化的二氧化硫进行磺化的部位主要在Cα，偶而也能在Cγ，从而增加了木素的可溶性。 总嘚看来，β-芳基醚键和甲基-芳基醚键在酸性亚硫酸盐法蒸煮时是很稳定的一般不会断裂。但开始的裂解反应产生在酚型或非酚型的Cα原子上，然后受水化二氧化硫的作用，加成磺酸基。这在酸性亚硫酸盐制漿中是很值得注意的木素碎片化作用。虽然在针叶木木素中α–芳基醚键只占6~8%但它的裂开引起可观的碎片化作用。 但在酸性亚硫酸盐蒸煮时往往有磺化反应和缩合反应竞争的问题，因为这两个反应都在哃一个Cα位置上进行，因此需要加速磺化，才能避免缩合，否则就有黑煮的可能。 4、碱性和 亚硫酸盐法蒸煮时木素发色基团的形成 主要形荿二芳基苯（缩合反应）； 由于甲氧基的脱落得邻苯二酚氧化成邻苯二醌或与金属离子形成深色复合物； 形成芪（反二苯代乙烯）的结構。 （二）碱法和亚硫酸盐法蒸煮过程中脱木素的顺序 一种看法是：S3－S2－S1－P－ML 硫酸盐法>酸性亚硫酸盐法>中性亚硫酸盐法 另一种看法是：ML―P－S1－S2－S3 特别是中性亚硫酸盐法。 以上是木材为原料草类原料研究较少。 在100°C以前蒸煮液浓度有所下降，但木素基本没有溶出此阶段碱液向原料内部浸透，主要溶解的物质是原料的淀粉、果胶、脂肪、树脂及低分子量的半纤维素 初始脱木素阶段：100~150°C这一升温阶段，蒸煮液浓度继续下降但木素溶出仅26.6%（对原木素）。 大量脱木素阶段：150~175°C（最高温度）木素溶出63.2%（对原木素），此时木片已分散成浆。 残余木素脱除阶段：碱液浓度继续下降但木素溶出只有8%（对原木素），这一阶段碳水化合物降解较多 蒸煮曲线的制订，根据脱木素嘚反应及反应历程来考虑同时也要考虑碳水化合物的降解反应和条件： （1）最高温度的确定：即要使木素大量溶出，又不能使碳水化合粅降解太多从表2-4看出，175°C已过高可略为降低（碳水化合物从52.27%下降到43.48%），以167~170°C为宜 （2）升温时间应足够，以保证药液的浸透但3小时巳经足够了，保温时间不宜不适当地延长一般0.5~1小时. 2、草类原料硫酸盐法蒸煮或烧碱法蒸煮的脱木素反应历程和蒸煮曲线的制订。 这是芦葦、芒杆、麦草、稻草、蔗渣等的总的情况 （1）大量脱木素阶段：指100°C以前，在这一阶段中木素大约脱除60%以上。 （2）补充脱木素阶段：100°C~最高温度（一般在150~160°C）进一步脱木素到90%以上，已分散成浆最高温度要适当。 （3）残余脱木素阶段：指在最高温度下的保温阶段茬这一阶段中，木素脱除量一般在5%以下因此可以大大缩短或取消保温时间。 （2）升温时间：可稍长1~2小时 （3）保温时间：0~0.5小时 这样的蒸煮曲线可以提高草类原料的得率和强度。能采取这样的蒸煮曲线的原因：１、这一类草类原料木素含量少且多为紫丁香单元，并有少量嘚对羟苯基及脂键联接属易溶木素。２、这一类草类原料结构疏松毛孔大，木素大分子不用降解至很小即可溶出甚至存在物理溶出現象。 该部分只介绍相对反应速率常数和H-因子的计算余略 1957年加拿大制浆造纸研究所Vroom提出，蒸煮温度和时间合成一个变数-H-因子实际上是鉯相对反应速率常数对时间的积分作为H-因子。 根据Arrhenious方程反应速率常数与温度有如下关系： 因此相对反应速率常数可根据下式计算： 为了簡便，可列表计算如表2-9和表2-10。（P87和P88） 曲线下的面积即为H-因子 在同一原料，用碱量、硫化度和液比等蒸煮工艺条件相同时H-因子相同，鈳以得到质量相同（硬度、得率）的浆 第三节 蒸煮的方法和蒸煮技术（3学时） 一、碱法制浆工艺条件的制订 根据碱法制浆的原理及反应曆程，制订工艺条件时应考虑以下因素： 原料的种类不同则其纤维形态，化学组成均不相同特别是木素的含量和木素的组成不同，使其脱木素的难易程度成浆的强度均有较大的差别。因此制订工艺条件时首先看是什么原料，以此来作为制订工艺条件的依据 根据浆嘚用途决定成浆的硬度，强度及是本色浆半漂浆及全漂浆等来制订工艺条件。 根据原料的种类纸浆硬度，强度等质量要求来定在蒸煮过程加进去的碱起以下几种作用： 提高用碱量的可加速脱木素的作用，缩短蒸煮时间但随着用碱量的增加浆的得率和强度同时下降。洳用碱量不足则脱木素作用达不到预定的要求，延长蒸煮时间也无用且使没有足够的残碱来稳定溶解了木素，使其重新沉淀在纤维上增加漂白的困难。一般木材13~28%竹13~18%，荻、麦草案12－16％ 当用碱量一定后，药液中活性碱浓度则由液比的大小而 定 液比小浓度高，浸透快囮学反应速度快可缩短蒸煮时间，但不易均匀混合容易煮夹生且使纤维素降解加重。 （1） 为加快蒸煮速度尽可能缩短蒸煮时间，应盡可能采用小液比但必须保证药液与原料均匀混合，这样不但可以缩短时间 还可以节省蒸汽和提高黑液浓度。 （2） 液比大小与原料吸沝性能有关吸水性能差的原料（如木材，竹子等）液比应小一点，以利浸透经过预浸的原料的液比可大一些。 在一定范围内提高硫囮度可以加快蒸煮速度缩短 蒸煮时间，提高浆的强度和得率 但硫化度 的增加也 意味着有效碱的减少，当有效碱降到约11.0%氧化钠时则SH－囷S2－在脱木素时的积极作用就无法发挥出来，且有效碱也不能满足脱木素的最小需要量所以反而使蒸煮时间延长，浆的颜色加深漂白困难，浆的得率下降木素含量增加，且增加空气污染 一般阔叶木和非木材原料，硫化度15－25%；针叶木原料：硫化度20~30% 蒸煮的温度和时间（已在前面讨论，略） 要求：装的多装的快； 措施；将碱液加热到75~90°C，采用装锅器预浸。边装锅边送液（原料和碱液要差不多时间装唍一般碱液晚3~5分钟）。 优点：提高装锅量减轻体力劳动，改善劳动条件缩短蒸煮时间，蒸煮均匀粗渣少，提高得率和浆的质量 升温指从装锅后的初温升到蒸煮的最高温度，其作用是：把原料和蒸煮药液升到要求的温度使蒸煮液向纤维原料内部浸透。 为了更有效嘚升温要进行小放气，小放气的作用是： 1） 排除假压有利于升到最高温度，有利于缩短蒸煮时间保证成浆质量。2）排除空气对纤维素的氧化作用3）有利于碱液向纤维内部浸透。4）小放气时由于减压造成蒸球内自然沸腾，有利于原料药液翻腾使蒸煮均匀，成浆质量均一 升温到最高温度后，应保持一定时间以进一步脱木素。 多采用全压或减压喷放其优点是； 但全压喷放会损伤纤维，降低浆的強度喷放时放出的大量蒸汽可以回收其热量。 1） 原理：由于多硫化钠的氧化作用能使纤维素和半纤维素的醛末端基氧化成各种碱稳定嘚糖酸末端基，从而停止剥皮反应： 停止剥皮反应的结果是增加了纸浆的得率和强度 但多硫化钠的这种氧化作用在低温下才能发挥因在高温下（1000C以上）多硫化钠能分解： 由于多硫化钠的氧化及分解反应，产生了更多硫化钠因此也促进了脱木素的反应。 2）多硫化钠蒸煮液嘚制备 一般是将硫直接加进硫酸盐蒸煮液中： 添加蒽醌既对碳水化合物有保护作用又有加速木素的脱除的作用。 蒽醌首先氧化碳水化合粅的还原性醛末端基使之变成羧基避免剥皮反应，蒽醌本身则还原为蒽氢醌（AHQ）在碱性溶液中，蒽氢醌电离成蒽氢醌离子然后互换為蒽酚酮离子与木素亚甲基醌结构反应，起到Na2S的作用反应后蒽酚酮离子又变为蒽醌继续对碳水化合物进行氧化作用。如此反复循环 蒽醌茬反应过程中是不断循环发挥作用的其中对木素的作用，主要由蒽酚酮中负碳离子进攻木素亚甲基醌的亚甲基部位并由负氧离子提供电孓促进了酚型β –芳基醚键的断裂。 对于阔叶木和草类原料烧碱—蒽醌法可以代替硫酸盐法，对于针叶木原料则不能。需用硫酸盐法+蒽醌法可获得质量更好的浆。
在1960年以前机械浆主要是磨石磨木浆SGW，目前用盘磨生产的浆已超过半数，原因是:①可用枝桠材和边角料以及锯木厂的木片和锯屑来代替原木，②浆张强度高③降低人工费用。由于盘磨技术的发展单机生产能力提高，阔叶材的应用增哆促进了各种改进质量的有效措施的出现；但由于SGW保持其低能耗和高的光散射系数的优点，在SGW的基础上开发压力磨石磨木浆，采用高溫磨木提高了浆的强度和其他性能。还发展了预热盘磨机械浆(TMP)、化学盘磨机械浆(CMP碱性过氧化氢化学机械浆APMP、磺化化学机械浆SCMP)、化学预熱机械浆(CTMP)、生物机械浆(BMP)、挤压法机械浆(EMP)、半化学法制浆(SCP、中性亚硫酸盐法半化学浆NSSC、碱性亚硫酸钠法半化学浆ASSC)。 图3-4所示为卡米尔磨木机的构造：每个磨料箱的2个水压缸，分别与加压板和1个滑动的料箱壁相连接；当加压板压紧原木时与料箱壁相联的水压缸，使滑动料箱壁回程原木对磨石的压力全部地由加压板施加，滑动料箱壁全部回程后连接机构使反向閥作用，改变高压水进人水压缸的通道使滑动料箱壁开始加压。由于滑动料箱壁呈锥型在其向磨石方向移动时，可以把原木压向磨石同时，在滑动料箱壁向磨石方向移动加压板就可回程。2个水压缸活塞各自独立而又交替地工作使磨木连续进行。 卡米尔磨木机的水壓分为2个系统：高压水系统专供推动加胚板喂料用工作压力为2.5MPa；低压水系统，专供推动滑动料箱壁加压原木用工作压力为lMPa。低压水通過恒劝率自动控制器调整到符合规定的压力，使磨木机电机负荷稳定 环工磨木机也属机械加压式连续操作磨木机，其构造如图3-5所示磨石装在一个缓慢回转，内有齿条的一个缓慢回转内有齿条的大铸铁环内偏左下约30°的位置，原木段即装在磨石与铸铁圆环设有传动装置。磨碎的浆料，从磨石两侧，流至磨木机铁箱两侧的料沟，再流至磨木的浆池。在铸铁环的两端嵌有橡胶绷带以形成密封。铸铁箱安装在机架的基础板上，当磨木机的磨石心变时可借螺旋前后移动铁箱，来调节磨石与铁环间的距离 各种磨木机各有特点，链式磨木机电机負荷较稳定对磨石**和刻石方便，由磨碎区除去浆料和木片比较容易;主要缺点是设备占地空间较大链条翅片易损环。卡米尔式磨木机和夶北式磨木机利用水力加压压力较为灵敏、稳定，浆料质量也容易控制卡米尔磨木机两个料袋能独立连续工作，原木与磨石的有效接觸面积也较大因而生产能力较高，但由于其自动化程度高构造复杂，各阀门与水压缸容易磨损漏水维修工作量大，此外磨浆时产生嘚蒸汽由装料口排出影响操作。大北式磨木机由于间歇操作电机负荷变化大。环式磨木机结构紧凑设备安装占地面积小;所有轴承和軸郡能自动润滑，并设有通风机以排除蒸汽但刻石机位于环内，更换刻石轮与磨石不方便;需人工装木并注意保持木库中原木量稳定，鉯免引起负荷与浆料质量的波动 磨石是磨木机的基本组成部分，磨木浆的质量和磨木机的生产能力、动力消耗等在很大程度上取决于磨石的质量、工作层组成的均一性和机械强度。磨石是在圆周速度高、负荷大、温度变化大的条件下运转的因此，磨石的制造需要适應上述工作条件及磨浆质量的要求。 磨石分为天然磨石与人造磨石两类人造磨石又分水泥磨石和陶瓷磨石两种。随着磨木机向大型、高轉速和大动力发展现均采用强度高而耐热性能好的陶瓷磨石。 人造磨石主要由磨料粒子与粘合剂两种物料组成，磨石的性能主要取决於磨料粒子的形状、粒度、磨石的气孔率和硬度图3-6所示为陶瓷磨石的结构。 磨料粒子的度与形状不仅影响磨石的生产能力，而且影响紙浆的质量磨料粒度大的磨石，磨出的浆粗劣但生产能力大；粒度大小的磨石，磨出的浆料粒子过于锋利时磨碎时切割作用剧烈，嘚到的是含大量短纤维的粗浆反之，如过于圆钝则浆料纤维细小，生产能力低只有在经常刻石物情况下，才能正常生产最适宜的磨料粒子应呈多角形，棱角较平钝用途不同的纸浆对磨料粒子度要求知表3-2所示。 磨石的气孔率和硬度了决于粘合剂的性质及磨料粒子嘚配比。粘合剂的粘结强度小制取的磨石软，磨料粒子易磨脱磨纹很快磨损；反之，磨石硬度大刻石较困难，刻石后磨纹在很长时間内保持尖锐的锐角使磨出的浆料质量粗劣，理想的粘合剂应可与磨料粒子同时磨掉，或比磨料粒子磨掉的时间稍快这样可以使磨石表面不断暴露出新的磨料粒子，并长时间保持磨石粗糙的表面陶瓷磨石分软、中、紧三级，以磨料率（磨料在磨石中所占的质量分数）表示通常采用的陶瓷磨石属中级6～8号，磨料率50%～46% 磨石表面应具有带刻纹的粗糙表面，刻石装置是装在磨石的一侧一般是用水力推動刻石刀沿两条与磨石主轴平行的导轨移动，刻石刀架可以在平面上旋转并能使刻石刀进退活动。图3-7所示为水力刻石装置磨石表面的刻纹形式、粗细和深浅，由所用刻石刀的纹型、刀号和刻石操作决定是影响纸浆产量与质量的重要因素。刻石刀是用无缝钢管经过车、銑、热处理加工的挫轮刀纹有直纹、斜纹、菱纹和针形等形式，如图3-8所示斜纹与针形一般用于找平磨石，斜纹用于磨浆刀纹的粗细鼡刀号表示，即每英寸刀辊周长上的刀纹数目斜纹的还注明角度。刀的目数越大刻出磨纹越细，不耐磨浆中细小纤维多，反之亦然;選用的刻石刀的刻纹司距约为磨石磨料粒子直径的5倍用于抄造新闻纸和书写纸、印刷纸的浆料，一般选用的刻百刀为8目、10目角度为20°一30°的斜纹。 二、磨浆原理及其影响因素 现代磨木浆的磨浆理论，是压力脉冲理论根据这个理论，磨木过程中纤维的离解分为3个阶段：①由于磨石对原木周期性的压力脉冲作用，使木材加热木素软化。②在剪切力的作用下离解纤维③分离下来的纤维与纤维束进行复磨和精磨。 这个磨浆理论将磨浆过程看作一个能量传递和转换的过程能量以摩擦能与振动能两种形式表现出来。摩擦能的作用主要取決于磨石的表面结构、磨料粒子的状况及磨碎面积等；而振动能的作用，主要由磨石刻纹在通过木材某点前后，使木材表面产生一次压仂脉冲从而将能量传输给木材。 在磨浆的第一阶段由摩擦及压力脉冲产生的能量被木材吸收后，转化为热能使木材温度升高，引起胞间层木素的软化据认为，木材表面的升温足以软化木材贴近石面约10层纤维的厚度。而木素的软化为下一步纤维的完整离解创造了必要的条件；反之若未经充分软化的木材，在磨浆中会在细胞壁任意处破裂导致碎片的增多，或产生破损了的纤维或粉状细料 经软化嘚纤维在摩擦力及剪切力的作用下，可由木材表面剥离下来这种剥离作用，通常由纤维一端开始纤维通常以严格的次序和同样的方向剝离，如图3-9所示 剥离下来的纤维物料，聚集在磨石刻纹的沟槽中在由磨碎下移出的过程中，经受精磨与复磨 “比磨碎时间ts”与“比磨层度ds”两个概念，用以解释纤维离解进程前者表示磨石转动一个磨纺间距（相邻两磨纹的间距）的时间，即： a——相邻两磨纹间距mm υu——磨石圆周速度，mm/s 比磨层厚度是指在比磨碎时间内的喂料料进度即： 当喂料速度、磨石圆周速度和磨石刻纹间距在极限值以内時，ds介于0.7～0.2pm之间例如云杉管胞直径为20～4Oµm，则磨石每转动1个刻纹间距木材向磨石喂送的料层厚度，只约为l根纤维直径的1/600一1/100换言之，要使喂料的厚度达到1根纤维的直径则磨石需转动100个到600个刻纹间距的距离，即1根纤维要受到100一600个刻纹的作用 喂料速度增大，比磨层厚度ds成囸比例增大纤维离解显著加快，获得的浆较粗糙；当磨石圆周速度减少时比磨碎时间ts成比例增加，即戈亦成比例增加磨出的浆纤维束较多，质量粗糙可以通过调节ds，在一定程度上改进浆的质量 在磨木浆生产中，影响磨浆的因素很多主要包括原料、设备、工艺操莋几个方面，而且各因素间往往存在相互影响 原木的质量包括木材水分、密度、材种及木材状况等。 根据我国的生产实践经验原木含沝量以40%～45%最为适宜。当木材水分低于20%～30%时成浆产量低，质量差动力消耗也大，而木材水分超过50%也会使产量下降。图3-10表明了磨木浆质量与木材水分含量的关系 用于生产磨木浆的材种，针叶材有鱼鳞松、沙松、臭松、冷杉和马尾松;阔叶材有杨木、桦木鱼鳞松、沙松与冷杉都是生产磨木浆的好材种，磨出的浆料色白纤维细长，电耗较低产量也高;马尾松细胞壁厚，磨浆电耗高浆料较粗，滤水性差苴略带灰**，但它生长速度快、密度大、吨浆所用木材量少;青杨密度与硬度和白松相近但其纤维较短，浆质量仍较差白度也较低;白杨木密度较青杨和白松大些，其纤维更短浆质量差，但白度较高 磨浆性能与磨石表面状况关系很大，刚刚刻石后磨石纹锋锐利，因而在開始磨木的一段时间内以切割纤维为主，产量较高单位电耗较低，但浆料多短硬纤维与碎料故刻石后要进行去锋，以改善磨石表面嘚粗糙度;经过一段时司磨浆后磨石的纹锋变为钝圆，可以得到质量适宜的浆料;在磨石纹锋完全变钝后产量降低，电耗升高需要进行刻石。在一个刻石周期内磨石经历3个变化阶段: Ⅰ自动磨钝阶段;Ⅱ主要磨浆阶段;Ⅲ缓慢下降阶段，如图3-11所示 各阶段的时(h)数分配为：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。各阶段的浆料质量、产量、电耗的变化列于表3-3中生产中采用刻石后的詓锋处理，就是要缩短自动磨钝阶段提高这一阶段的浆料质量。 比压是影响磨木过程的另一重要因素表示每单位磨碎面积上所受的压仂。在磨碎过程中,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。由于主要是磨石粒子与木材接触因此磨木壓力以平均压力表示。 机械加压式磨木机的比压按消耗的功率计算，即： 当其他条件不变时增加比压可以提高磨木机的生产能力，单位电耗略有降低适当增加磨木比压，可改纸浆质量但比压太大，产量虽增加但粗大纤维增多，强度反而降低 磨木比压与装料操作囿密切关系，原木应放置紧密、整齐、大小搭配保证木段与磨石轴平行，卡边木应选单根整木段防止卡链和跑木。为了维持压力稳定磨木机一般都装有压力调节或恒功率调节器，以调节进料或钢环转速使磨木机负荷稳定。 磨石线速增加磨木机生产能力和动力消耗隨之增加，但在一定范围内单位动力消耗有所降低 在一定压力下，磨石线速增加增大了对浆料的研磨作用;同时线速度增加，提高了磨誶区的温度磨出的浆料细长而有较好的柔韧性，故现代磨木机多以大直径磨石来提高线速。 磨木温度应指磨碎区温度由于不易测量，生产中往往将浆坑温度作为磨浆温度浆坑温度由喷入的白水来调节，改变白水温度和**量可调节浆坑温度和浓度。磨浆温度高纤维充分软化，易于完整分离可获得强度高、滤水性好的磨木浆。生产上通常控前浆坑温度在75一95℃ 在磨浆时产生的能量，除部分散失外其余均由磨石和浆料通过喷淋白水带入浆坑，所以可采用浆坑温度与白水温度之差，间接评价磨浆的效果在生产中，应控制白水温度、浆坑温度和浓度即： 浆坑浓度对磨浆也产生影响，提高浆坑浓度在一定的白水温度下，会提高磨碎区的温度但高浓不仅降低了磨朩机的生产能力，造成大量浆料复磨而且降低浆料的强度。图3-12表明了浆坑温度与浓度对纸浆强度的影响 由图可见，高温低浓是较理想嘚磨浆条件一般将浆坑浓度大于2•0%一2•5%称为高浓，低于2•0%称为低浓生产中多控制浆坑温度在70一85C，浓度2•0%部分工厂磨浆工艺列于表3-4中。 磨石在漿申的浸渍深度由浆坑挡板调节磨石浸入浆坑可清洗磨石表面，均匀冷却磨石 国外发展的无浆坑磨木，即将浆坑的挡板放低使磨石鈈浸入浆中，减少了磨石运行中的阻力使磨石可在较大负荷与线速下磨浆，采用高压**消除了复磨，降低了浆料打浆度及能耗延长了刻石周期，使浆料质量更稳定无浆坑磨浆简化了生产过程控制，但需严格控制**温度、压力和**量茬整个磨石面**均匀，既可控制浆的质量又能保证磨石安全。 磨木浆主要用于生产新闻纸部分配抄胶印书刊纸、低定量涂布纸及纸板。 在新闻纸配比中磨木浆一般可占到70%一85%鉯上，因此新闻纸的质量很大程度上取决于磨木浆的性质磨石磨木浆(SGW)与压力磨木浆(PGW)及热磨机械浆(TMP)用于抄造不同纸种时，其浆质量的比较列于表3-5中。
利用筛分将浆料分为不同级分各级分的比例与形态不同，致使浆的性质与质量不同机械浆的纤维成分，可分为纤维束、纖维、纤维碎片、带状纤维和细小纤维;纤维与纤维束留于长纤维组分中(十50目)纤维碎片及带状纤维主要存在于中间组分中(50一200目)，细小纤维組分指通过200目的级分(-200目)磨石磨木浆的浆料均一性较差，含有较多的纤维碎片及细小纤维因此其强度性能较TMP等其他机械浆差。磨石磨木漿强度较低但具有优良的不透明度，而且其单位动力消耗最低使其生产成本低，因此在新闻纸等印刷用纸的生产中，仍作为主要的應用浆种目前，磨石磨木浆有降低使用比例的趋势以利于配用其他浆种(如脱墨浆和化机浆)。
化学磨石磨木浆化学处理有两种方法:①在磨木时加化学药品于磨木的白水中；②在磨木前将原木加化学药品用高温高压预处理化学药品可以是NaOH、NaCO3、NaSO3等碱性溶液，处理后可软化木材降低磨浆能耗，但由于碱与木素反应后颜色变黑因而降低了浆的白度。用SO2或碱性H2O2也可提高浆的白度，但同时降低浆的不透明度和吸墨性因而这种浆不适应新闻纸低定量化，在1965年以后这种浆就没有继续发展。 PGW磨浆的设备见图3-13 PGW的比能耗与SGW相似，裂断代写撕裂指数增加20%～50%成纸表面特性好。80年代欧洲、日本等地区和国家，采用PGW生产超压纸和轻涂纸1988年，在日、德、芬、英、美等国新安装7台PGW生产能力为18l0t/d，所产浆供生产超压书刊纸、轻量涂布纸和优质新闻纸 为了进一步提高产品质量，又出现了超压磨石磨木浆(PGW•S)磨浆的环境气压提高到0.4MPa，**溫度140℃由于长纤维组分增加，浆张的抗张指数增加了10%一30% 压力磨木浆(PGW)另一个发展，是在**中加进化学药品以加碱性过氧化氢为最好，这種浆称为化学压力磨木浆(CPGW)首家CPGW工厂，于1990年在北美运行用碱性H2O2加进磨木机，随后进行第二段H2O2漂白效果以处理杨木为最好。 由于PGW应配备壓力容器设备投资较高，不适于既有的磨木机力口果在原有SGW磨木机上提高温度至上述水平会发生局部沸腾，引起木材烧焦影响产品質量。为此通过对原有磨木机进行密封，改进梳状挡板和**系统力U装温度等参数的自动控制系统将SGW磨浆系统改造成高温磨石磨木浆(TGW)系统，可使磨碎温度提高(浆坑温度由70℃提高至90℃)制得质量处于SGW和PGW之间的磨木浆。1988年曾投产TGW系统4套，所产磨木浆用于抄造新闻纸超压书刊紙和薄型纸。TGW系统见图3-14表3-7为SGW、TGW、PGW、TMP的能耗与质量的比较。 木片磨石磨木机的示意图见图3-15其所得浆料的细小组分多，故也称为FGW浆料滤沝困难，强度较低未见更多的推广。 1950年以前筛渣再磨的目的，仅仅是降低筛渣尺寸至要求的范围将该组分只看成是主体浆料的填充荿分而没有更多的注意其质量。 采用盘磨机再磨使筛渣能分散成比主体浆料质量更好的单根纤维，这方面的工作是后来发展木片制盘磨机械浆的基础。 第二节 盘磨机械浆和化学机械浆（4学时） 一、盘磨机磨浆机理及影响因素 盘磨机是生产盘磨机械浆和化学机械浆的主體设备主要有三种类型，即单盘磨、双盘磨与三盘磨如图3-16所示。 单盘磨由1个定盘和1个动盘组成由1台电动机带动转轴上的动盘旋转进荇磨浆，浆料由定盘中心孔进磨动盘转速1500一1800r/min，磨盘间隙通过液压系统或齿轮电动机进行调节;双盘磨由两个转向相反的动盘组成各由l台電动机带动，转速为2400一3000r/min通过双螺杆迸料器强制进料，利用线速传感器(LVTD)可准确控制磨盘间隙;三盘磨由2个定盘和中司1个动盘组成，动盘两側具有两齿面分别与2个定盘组成2个磨浆室，即使转速很高也不存在动盘偏斜问题，磨浆过程产生的蒸汽可由2个进料口和l个出料口排絀。轴向联动的2个定盘通过液压系统，可调整间隙和对动盘施加负荷这种构型的盘磨机不需使用大的推力轴承。 单盘磨产量较低但其设计与制造简单，成本较低仍有一定市场;双盘磨在20世纪70年代发展较快。由于盘磨机所作的功是在磨盘的刀缘上完成的，单位时间内刀缘与纤维接触次数越多则纤维经受处理的程度越大，浆的强度提高越大因此盘磨机转速越高，则运转中齿刀作用于纤维的频率越高;叧一方面提高转速与增大磨盘直径，均可提高盘磨机的单机生产能力因此，不论单盘磨或双盘磨都有向高速、大直径发展的趋向，迄今已出现最大盘径2082mm、动力2600OkW的盘磨机。 但提高转速会使盘磨机产生很大离心力影响磨盘间浆料的正常分布，并使设备产生稳定性问题三盘磨的开发，从增加磨浆面积人手在不提高转速及增大盘径情况下，磨浆面积增加2倍既有利于产量提高，也有利于改进磨浆质量同时便于热能回收。 盘磨机主要结构由机壳及支架、盘磨螺旋进料器、调节磨盘间隙的油压循环系统和轴承、带有冷却水系统的密封箱等部分组成 机壳分上下两部分，下部为刚性支架其上有2个轴承座，上部机壳起封闭磨盘作用卸下机壳即可更换齿盘，机座底部开孔為磨碎浆料排出口 三盘盘磨机具有双工作面的转盘，安装在主轴其两侧均对应有带齿片的定盘，可以轴向移动以调整齿盘间隙。 螺旋进料器套在定盘侧主轴上一端由轴承支持，由--专用链条及齿轮传动正常转速75r/min或l5Or/m;n。迸料器外壳有一轴向的槽可防止物料随螺杆转动，并使磨浆时生成的蒸汽易于逸出 定盘与动盘的齿盘，各装有不同形式的齿片图3-18所示是一个例子，由12个外区齿片和8个内区齿片组成兩齿盘中心还有4块齿片拼合的中心环。 盘磨间隙的调整由液压伺服系统控制，精度为0.01mm可在光学放大尺上读出。单盘磨间隙调整的原理如图3-19所示。 在轴承托架上安装有一液压缸缸内活塞与可轴向移动的轴承箱紧固相连。液压缸内由活塞隔成2个缸室:A室与B室A室面积594cm2，B室媔积735cm2盘磨机电机侧的轴承箱也设计成l个活塞，活塞缸置于轴承托架内此缸室为Bl室，与转动盘侧的B室连通2个缸室B+Bl面积为1170cm2。在转动盘侧主轴上轴向固定了调节螺丝的轴承箱，旋转调节螺丝可调节磨盘间隙。调节螺丝驱动1个导向阀的阀轴油泵送油至导向阀，导向阀调節两边轴承内缸室A与B+B1的压力至平衡当磨盘间产生磨碎压力时，动盘与轴承相连的活塞即发生移动导向阀阀轴即产生移动，以达到新的岼衡由于导向阀的阀轴行程长度为0.01～0.02mm之间，所以两磨盘司隙基本上被保持稳定而与磨碎压力大小无关。 盘磨机的密封由两个密封箱組成，为了冷却填料和防止纤维渗人填料函密封水供阵至密封箱底部的拼合衬套和填料间的灯环，在密封和油冷却供水线上装有3个流量保护装置，与主电机相连当任何 一个保护装置的通过水量低于规定水量时，主电机立即停止运行 图3-20所示为压力双盘磨构造，由2个反姠转动的ф1320磨盘组成各由1台3375kW的电机传动，电机转速 1200一l5OOr/min齿盘无单独的精磨区与粗磨区，而是将精磨区与粗磨区设在1块磨片上便于调节磨盘间隙，但不能分别调节精磨与粗磨间隙采用电气-液压伺服系统，可移动非进料侧的磨盘以调节磨盘间隙与压力。进料采用倾斜双螺旋进料器 齿盘是盘磨机的核心部件，直接对磨浆质量、产量和能耗产生影响 齿盘:在结构上可分为整体齿盘与组合齿盘;从形状上可分為圆形与扇形;从用途上可分为一段齿盘、二段齿盘、精磨齿盘、二段磨浆用齿盘。 齿盘上的分区是根据不同使用段磨浆及浆料流动方向嘚不同要求而设计的。精磨用精齿、细齿齿盘上齿的数量、粗细、齿沟槽的深浅、齿的排列形状及齿的梯度、齿盘上各磨浆区的分配等，都对磨浆性能与能耗有重要作用齿盘的设计原则为:使磨浆时浆强度发展快、能耗低，在磨区中形成稳定的网络层磨浆时蒸汽可顺利排出。 RMP在磨浆过程中存在三个明显的重叠交叉阶段首先木片在磨区入口处被解离成较粗糙的碎块;然后在磨区中部，碎块被离解成纤维朂后在磨区外围，齿盘间对纤维进行精磨最重要的是第二阶段，粗纤维柬在磨区内呈不定向排列在齿盘刀缘的剪切作用不被打碎，与盤齿平行排列的纤维柬分离成纤维而与盘齿垂直排列的纤维柬则被磨成碎片，盘磨机磨浆可自成典型的纵向磨浆方法 木片在磨浆时的變化过程为:木片在破碎区前受到轴头上转动的星形螺帽的撞击，而破裂成粗大纤维束与少量碎片;在盘磨机磨浆区内圈有相当数量的粗大纖维束产生再循环作用，即沿定盘的齿沟回流到破碎区再沿动盘齿沟流向磨碎区外圈;在粗磨区，纤维受到盘齿剪切刀、压力、纤维间摩擦力及离心力等应力的复合作用而分级;在精磨区纤维沿齿和齿沟向前流动，对纤维所作的大部分功在此区完成且不会显著降低纤维长喥，浆强度在这个区和到迅速发展 一般认为，磨浆过程可分为三个区段如图3-23所示。 (1)破碎区 磨浆时木片首先进入磨盘中心部分的破碎区(叒称磨腔)此区齿盘间隙最大，刀片厚、刀数少在此区段，木片在高温下首先被破碎成火柴杆状小木条 (2)粗磨区 此区域齿盘间隙由内向外逐渐变窄，原料停留时间长逐渐被磨成针状木丝，在相互摩擦及受齿盘作用下进而被离解成纤维柬及部分单根纤维。 (3)精磨区 此区域位于齿盘外围齿数增多，齿沟变窄由粗磨区流过来的纤维柬及单根纤维，在此同受到进一步离解及一定程度的细纤维化后离开盘磨機。 木片在盘磨机磨解时离解按指数函数变化，即4 n如图3-24所示。 磨浆过程中所作的高速摄影清楚地表明了不同磨浆阶段的物料状态的變化，为磨浆机理提供了有力的佐证见图3-25。 料片的破碎在盘磨机入口区首先发生，而良好的纤维化是在离开破碎区后一段时间内完成嘚纤维的完全离解与细纤维化，则在磨浆区外围区域内产生的 磨浆过程，也是浆料发生性质不断变化的过程在磨浆过程中，料片的形态与纤维离解状况浆料强度的发展都经历了不同的变化过程。图3-26表明了磨浆过程中浆料性能的变化 由图可以看出，木片从破碎、细汾、离解成单根纤维到细纤维化的磨浆过程中浆料在盘磨机中流动大致呈有序状态，大多数纤维径向排列游离度在精磨区以前下降很赽，在精磨区内变化较慢浆渣数量呈阶段性变化，在破碎区下降较大在粗磨区变化不大，而在精磨区下降很快表征纸浆强度的耐破與撕裂因子，则随磨浆的进行成线性增长。因此合理的磨浆过程应分为两步:首先将木片离解成单根纤维，而尽量减少碎片生成及保持纖维长度这个阶段，磨浆浓度应高些磨浆间隙大些，使木片在相互摩擦作用下离解减少纤维的切断;其后使离解的纤维束及单根纤维，进一步纤维化与细纤维化纤维应受到较多的机械作用，增加单位时间内纤维与齿盘刀缘接触的次数此时磨浆浓度应低些，盘磨间隙尛些根据这个原则，盘磨机械浆的生产通常采用分段磨浆 盘磨机械浆使用的木材种类不同，会带来物理性质、纤维形态及化学组成上嘚差异磨出的纸浆的性质也相应变化。如在针叶材中掺入阔叶材生产TMP则浆中长纤维组分减少，浆强度降低人们根据对火炬松的研究嘚出，盘磨机械浆特性与木材特性间的关系如表3-8所示。 这些结果表明用密度小、生长快、秋材含量高、抽出物含量低的木材，可生产絀强度较高的盘磨机械浆 磨浆浓度是盘磨机械浆生产的重要影响参数，一般认为应在20%一30%范围内当采用分段磨浆时，第一段目的在于分離纤维为减少纤维的切断，主要应靠纤维间的相互摩擦作用分离纤维因此，浆浓度宜高些一般在25%友右。第二段磨浆主要在于发展强喥磨浆浓度不宜太高，在20%左右 磨浆浓度与盘磨机械浆的强度性质、碎片含量、浆游离度的变化等，均产生重要影响图3-27表明了RMP磨浆浓喥与纸浆性质的关系。 预热温度(压力)和预热时间对TMP、CTMP浆的质量有很大影响预汽蒸的作用，主要在于软化纤维胞间层的木素使磨浆时，纖维的分离易于发生在纤维的胞间层与初生壁之间从而获得完整的纤维。因此预热温度应控制在接近木素玻璃化转移温度以下，温度過高超过木素玻璃化转移温度，则软化的木素附着于纤维表面冷却后形成玻璃状木素覆盖层，使纤维难于细纤维化造成磨浆障碍;而溫度过低，木素未软化纤维发生不规则分离，产生大量碎片使纤维长度降低。因此适宜的预热温度应在120一135C范围，高于或低于此温度范围将对纸浆性质产生很大影响。 图3-30表明了TMP汽蒸压力对纸浆性质及磨浆能耗的影响在木素玻璃化转移点之前，随汽蒸压力增大纸浆嘚撕裂及耐破强度均有较大增加，在接近木素玻璃化转移点的275KPa时达到最高;继续增大汽蒸压力，超过木素玻璃化转移点则强度开始降低。纸浆的松厚度与光散射系数随汽蒸压力的增大而呈线性降低;在一定游离度下总的磨浆能耗随汽蒸压力增大而上升。 东部云杉TMP制浆中鈈同预热时间下的纸浆性质的比较可以看出，在170℃(约686KPa)下经lmin预热，采用三段磨解的纸浆强度虽高，但游离度也高不适宜抄造新闻纸，皛度较低累计动力消耗达2376kW•h/t(绝干浆);与之相比，用68•7kPa压力1l5℃预热lmin，两段磨浆后游离度低，白度降低少浆强度也较高，筛渣很低 4.磨浆时能耗与能量分配 输入的能量主要用于纤维的离解与精磨上。生产表明离解只消耗较少的能量，大部分能量消耗于纤维的精磨上实验测萣RMP制浆时用于离解纤维的能耗不超过360kW•h/t风干浆;根据测定，对于游离度15OmL的TMP浆离解纤维的能量大多为总能耗的1/3;以T•Kano等人的数学模型为基础对实验結果进行分析计算，结果表明木片的纤维化占总能耗的20%一30%，主要能量消耗于纤维的精磨上;国内研究也表明对于获CMP磨浆，用于一段磨浆嘚能耗高度浓度(20%)条件下为24%一39%，低浓度(5%)下为45%一50%图3-31表明TMP撕裂因子与裂断长与第一段磨浆能耗占总能耗的百分率的关系。由图可见两种强喥性质，均在一段磨浆能耗占总能耗50%左右时达最大值。 用盘磨磨浆时有3个可控的重要参数，即浆浓、能耗、磨盘间隙,3个参数具有相互關联的制约关系维持能耗不变时，提高磨浆浓度则间隙就要加大;如浓度一定则减小间隙，肯目耗就会增大如果司隙降低到2OOµm时，已达箌磨盘的震动范围此时纤维长度剧烈下降，撕裂强度随之大大降低制造磨盘间隙小于1OOµm是非常困难的。在RMP生产中用浆浓来调整间隙在TMP苼产中还可用压力差来控制。磨浆时用于离解纤维，间隙应大些;用于发展浆强度间隙应小些。不同的间隙不仅便能耗不同也对盘磨機械浆性质产生影响。 磨盘特性主要包括齿型、磨盘锥度与齿盘材料等 齿型包括齿的长短、粗细、数量，齿的排列与分布齿沟的深浅與宽窄，浆挡的设置齿盘各区的划分与面积。齿型与磨浆产量、质量及能耗关系很大磨浆时纤维与刀缘的接触次数可用IC/M(英寸接触长/min)表礻，IC/M越大则纤维与刀缘接触频率越高，表明纤维经受齿盘刀缘处理的次数越多纤维强度发展越好，可由齿数和磨盘转速来控制当齿數一定，提高转速时可使IC/M增大，但同时增大了浆料流体阻力无效负荷会成立方地增加，加大了无效能耗的比例标准磨盘转速在线速喥1400一1800m/min范围。当增多齿数时势必使齿纹变细、齿沟变窄，而细齿纹结构强度较低窄齿沟也限制了浆料的流动，因而影响生产能力;浅齿沟雖可增加齿盘寿命但由于浆流量降低，也增大了无效负荷因此齿型的设计要兼顾到磨浆质量与降低能耗的要求。一般来说宽齿主要鼡于离解纤维，窄齿主要用于发展纤维强度 在一定的齿型下，增大齿角有利于发展纤维强度，而减小齿角切断作用增大，细纤维化莋用减小通常使用的齿角在25°一45°。 磨盘锥度是另一重要特性，它是指单位径向上坡度的大小它随材种、得率、齿型结构而变化，磨漿浓度不同锥度也有差别。提高磨浆浓度锥度应相应加大，对不同的浓度范围推荐采用如下磨盘锥度: 磨盘在破碎区设计成有锥度的目的，一是使原料易于进入二是避免机械能量骤增。 磨盘材料是影响磨盘寿命的最重要因素除磨盘材料外，齿型的不同及磨木材种的鈈同都对磨盘寿命产生影响。 二、普通盘磨机械浆（RMP) 图3-32为典型RMP生产流程为美国Escaba公司1971年所建，生产能力80t(风干浆)/d原料为杨木，生产印刷紙用的盘磨机械浆 贮于木片仓的木片，用螺旋输送器卸出经称重后用风力送至旋风分离器，然后进入木片洗涤器用5O℃白水洗涤后，經格栅式脱水木片水分含量约65% 木片自木片仓送至旋风分离器分离杂质后，落到分离器下部的皮带运输机上经电子称计重后送入木片洗滌器。在热式搅拌器搅拌下将木片强制浸人水中洗涤。沉淀于分离器槽底的砂石、金属等杂物定期排放洗涤后的木片，落到斜式螺旋輸送器中多余的水由外壳的筛孔排出。木片洗涤用水采用封闭循环系统螺旋输送器排出的水用泵送至除渣器分离杂质后，一部分送往圓筛把小木屑筛出，一部分水送回洗涤器木片洗涤时间1一2min，洗涤水温30一5O℃图3-33DefibratorTMP生产系统 木片洗涤后，送人振动式木片仓通过仓下部變速螺旋进料器，可调节进入木片预热器的木片量木片在螺旋进料器中被挤出多余水分及空气，形成密封料塞以保持预热器内压力。 預热器为一直立锥形圆筒上部直径ф900mm，下部直径ф12OOmm高约9m，内有搅拌器经压缩的木片进人预热器后，立即吸热膨胀很快被加热到相當于饱和蒸汽压力的温度。预热器内压力147一196kPa温度115一135℃，木片在预热器内停留2一5min 预热器中部装有同位素料位指示器，可控制螺旋进料器嘚电机控制器当料位过低时，自动调节进料螺旋转速增大进料量，以保证木片必要的预热时间 预热后木片经双螺旋输送机，以与预熱器内相同的压力喂人第一段压力盘磨机中磨浆浆料在压力下喷放至浆汽分离器。浆料经分离蒸汽后送至第二段盘磨机常压磨浆磨浆濃度第一段为20%一25%。 成浆精磨是对经精选、除渣和浓缩后的浆料作最后一次磨解，目的在于降低浆中纤维束含量 TMP由于增加了预热处理，其浆的性能有了很大改进与SGW 及RMP，相比具有强度高、纤维束含量低的特点。表3-1O为TMP与RMP、SGW浆性能比较 TMP在纤维形态上，保留了较多的中长纤維组分其碎片含量也远较SGW及RMP低。TMP在强度性能上较RMP有了较大改善但其纤维较挺硬，柔韧性较低TMP纤维表面强度不高，与SGW相比TMP松厚度较夶，因此抄出的纸页纸面较粗糙TMP的光散射系数略低于SGW，但优于RMP具有较好的光学性能。 自TMP工业化以来发展很快，已逐渐取代了RMP是现代機械浆的重要浆种之一TMP首先应用于新闻纸的生产，随着TMP的发展其应用范围及用量日益增长。据PPⅠ统计TMP总量中有54%用于新闻纸，20%用于杂誌纸和涂布原纸15%用于纸板，其余11%为商品浆TMP用于抄造其他印刷纸、低定量涂布纸、薄纸和吸收性纸种也越来越多。与SGW相比TMP具有高的干、湿强度，可以降低化学浆的用量 生产新闻纸是TMP最大的应用。由于TMP含有较高的长纤维组分较少的细小纤维，这样的纤维分布很适合於新闻纸的配料。完全以TMP生产新闻纸其加大量接近l00%时，TMP要磨浆至低游离度减少结合性较差、长而末细纤维化的纤维，否则会不利纸张岼滑度及表面强度 TMP强度较高的优势，使之可较多的取代化学浆目前已有可能使用70%的TMP生产低级涂布纸。 TMP应用于纸板生产有利于提高纸板嘚两个重要指标即厚度与挺度。但TMP结合力差不利于抄造多层纸板，虽可通过进一步磨浆改善其结合强度但游离度的降低，会影响到挺度与松厚度 TMP滤水性好，碎片含量低用于薄型纸的抄造渐多，高质量的TMP 目前用于抄造面巾纸的百分比率达50%一60%经温和的化学预处理，鈳以制得滤水性好吸水性优良，相当柔软的长纤维浆因而可降低原料成本。 四、化学机械浆(CMP) CMP的基本制浆过程为:化学预处理(预浸渍)常壓磨浆和纸浆后处理(消潜、筛选、漂白等)。传统的化机浆生产按使用药液的不同分为冷碱法与亚硫酸盐法两种，后者又发展为磺化化机漿(SCMP)80年代末至90年代初，出现了碱性过氧化氢化机浆(APMP)是新的化机浆生产技术，发展很快具有良好的前景。 APMP是在漂白CTMP(BCTMP)基础上发展起来的BCTMP能耗高，排放废水负荷高且含硫化合物，APMP制浆可以克服上述不足生产出优于BCTMP的纸浆。 APMP工艺将制浆与漂白结合在一起同时完成，标准苼产流程如图3-34所示 洗后木片，在第一台常压预蒸仓(即汽蒸仓)进行汽蒸后，送人第一段螺旋压榨预浸渍器;螺旋压榨压缩比为4:1可将木片Φ的空气与多余水分及树脂等挤出，并将木片碾细然后进入与之相连的第一段浸渍管，浸渍液由初级滤液槽泵入浸渍管第一段用的浸漬液，为由第一段磨浆机后压榨脱水机来的滤液是一种弱的浸渍液。经第一段预浸后的木片进入第二台常压预蒸仓（也可称第一段反應仓），浸渍液中的化学药品被通汽加热，并与木片中的成分继续化学反应由反应仓出来的物料，进入第二段螺旋压榨预浸器预浸藥液来自二级液槽，一部分是来自第一段磨浆机后压榨脱水机的滤液一部分为根据需要配制的新浸渍液，由二级滤液槽泵输入二段螺旋压榨预浸器中。经第二段预浸后的木片进入第三台常压预蒸仓，继续通汽进行化学反应然后送入第一段磨浆机，进行常压磨浆磨後粗浆稀释后，经洗涤脱水进入第二段磨浆机再进行常压磨浆。磨后浆料进行消潜后送筛选系统 整个过程最关键的是两段螺旋压榨机嘚作用，影响到浆的均匀性、强度和白度螺旋压榨机主要对木片起到挤碾作用，关键参数在于螺旋压榨机的压缩比一般作为密封用的進料螺旋，压缩比在2︰1左右但要将木片碾压均匀，压缩比必须在4︰1或更高 几种原料APMP制浆条件及浆性质列于表3-11中。 由表可见杨木APMP能耗朂低，白度最高纸浆强度也较好。云杉与南方松APMP强度较高但能耗较大，白度较低 华南理工大学对按木APMP制浆过程中各阶段的得率、白喥、木素、戊聚糖和苯醇抽出物溶出规律及木素结构变化，进行了研究结果如表3-12与表3-13所示。 (1)在APMP制浆过程中第一段预浸结束时，得率下降较多由于这一段浸渍液中NaOH含量较高，木素和苯酚抽出物溶出较多同时，预浸木片的白度有所降低说明在碱性条件下，木素形成了噺的发色基因 (2)第二段预浸结束时，得率下降平稳木素与苯醇抽出物继续有所溶出，白度急剧上升这是由于第二段预浸渍液中，H2O2含量較高NaOH含量相对较少之故。 (3)磨浆后得率稍有下降木素溶出略有增加，苯醇抽出物继续较多地溶出戊聚糖溶出剧增，纸浆白度也有较大幅度增长其原因在于第二段预浸渍液末洗去，在磨浆中仍继续发挥作用 (4)制浆后，留在浆中的木素有了较大变化首先由于APMP制浆中，低汾子量的木素首先溶出导致留在浆中木素的平均分子量增高;其次APMP申木素基团发生了变化，木素中甲氧基含量提高说明溶出的木素以愈創木基型结构为主;木素中醇烃基、酚烃基与邻酚结构减少，说明H2O2对其结构进行了破坏提高了白度。此外红外光谱分析证明，1658nm处共扼碳基特征吸收峰在APMP制浆过程中变化为:在第一段预浸渍时有所增加白度降低，但在第二段预浸渍时急剧下降相应白度也急剧增加。但是在APMP淛浆中木素的邻醌结构有所增加，说明纸浆白度的提高受到一定限制 瑞典对蔗渣APMP进行的研究表明，在用NaOH与H2O2作为浸渍液时随药品用量嘚增加，纸浆中戊聚糖、木素和乙醇抽出物含量都逐渐减少说明溶出物增多，浆中的乙酷基含量、总酸性基团含量增加说明纸浆中的戊聚糖和木素在结构上产生了变化。APMP预浸时纸浆各化学组分的变化，与冷碱预浸渍时相似只是变化程度有所差异。当用水作为浸渍液時也有部分组分自原料中溶出，但溶出量不大结果如表3-14所示。 APMP制浆过程为制浆与漂白同时进行因此，需要同时考虑制浆与漂白两者嘚关系对APMP生产的影响（表3-14 蔗渣APMP 与冷碱CMP和谁预浸机械浆WMP的比较） (1)蛰合剂的添加 由于预处理药液的主要成分是H2O2与NaOH，需添加整合剂对各种过渡金属离子进行掩蔽从效果上，以DTPA、EDTA类有机整合剂和磷酸盐类包括三聚磷酸钠，多聚磷酸钠三偏磷酸钠等。 H2O2预处理方法 H2O2预处埋是APMP生产Φ的关键环节生产APMP一般需经两段预浸渍处理，第一段用弱浸渍液第二段用强浸渍液，主要目的在于保证预浸渍的均匀充分以获得质量均一的纸浆。两段浸渍的作用应有一定差别第一段以木片的润胀及皂化树脂为主;第二段则以提高白度为主，因此两段浸渍液的组成应囿所不同第一段浸渍液中NaOH含量应较H2O2含量为高;第二段浸渍液中NaOH含量应不高于H2O2含量。 预浸渍的温度为不使H2O2，已受热分解一般必须在1OO℃以丅，视原料种类不同而有所差别预浸渍时间，应能保证原料浸渍均匀充分并有一定的反应时间，一般均在lh左右 (3)磨浆的控制 磨浆应尽量在高浓度下进行，以减少纤维的切断成浆的打浆度视纸种而不同，配抄新闻纸的APMP应不超过65°SR为宜生产纸板时则可低些。 (4)后处理条件 磨浆后的纸浆需进行消潜处理，如纸浆白度不够还可以加草酸进行后处理的，以提高白度但提高的幅度有限。 由表3-15可以看出杨木APMP嘚生产，无论是化学药品消耗还是能耗，都较相应的BCTMP低;而在相同的游离度下杨木APMP的纸张，耐破与撕裂强度都略高于BCTMP;在相同的H2O2用量下APMP嘚白度稍优于BCTMP，但APMP系统省去了漂白系统的投资也省去了Na2SiO3的消耗成本，因此APMP的成本低于BCTMPAPMP的不透明度与光散射系数，也较相应BCTMP高一些 但針叶材的APMP与BCTMP比较，在相同的白度下两者在化学药品消耗、能耗、成浆的得率、强度等方面相差不大，APMP并未表现出明显的优势与阔叶材APMP嘚情况存在一定的差异。 SCMP是20世纪70年代开发的新浆种可用于生产新闻纸、印刷纸、薄型纸、纸板及绒毛浆。 图3-35所示为SCMP生产流程木片经洗滌机与预热器进行洗涤与预热后，进人MD型斜管式连续蒸煮器用Na2SO3药液(pH7.5一8.0)进行蒸煮，蒸煮后木片用压榨机挤压出废液后约为50%干度，再经二段盘磨进行常压磨浆。蒸煮器、压榨机的废液回收并补充NaOH，再吸收SO2配制成蒸煮液，重复使用 SCMP制浆的基本原理，是利用Na2SO3与木片进行磺化反应便木片亲水性增大，产生永久性软化从而提高了木片的塑性，在磨浆过程中可以更完整的分离纤维及细纤维化，使纤维的柔软性与结合强度有较大的提高可以获得最佳的撕裂度/抗张强度的关系。 木片的软化温度随木素磺化度的增加，而直线下降在生产SCMP時，当磺化度低于1.2%时仅胞间层的木素被磺化而软化，有助于纤维的完整离解;磺化度在1.2%一2.0%时磺化反应将在纤维细胞壁申进行，在磨浆申財能有助于微细纤维的游离产生细纤维化，从而提高浆的结合强度图3-36与图3-37分别为磺化度与木片及竹片SCMP纸浆强度的关系。 SCMP的生产关键茬于磺化的工艺条件，要使磺化度达1.2%以上主要受Na2SO3用量、磺化pH值、磺化温度及时间等因素的影响。 图3-36木片磺化度与浆裂断长关系 图3-37竹片磺囮度与浆强度的关系 提高浸渍液的浓度虽然增大了磺化度，但废液中残留的亚硫酸钠也增多亚硫酸钠的消耗或浓度下降变化不大。由此可见亚硫酸钠用量虽然对增加磺化度有利，但有一定的限度残液中亚硫酸钠浓度很高，必须进行回收利用因此，为了增加磺化度必须与其他条件配合 回用预浸渍液，会降低浆得率及白度但纸页的松厚度与耐破强度，有一定的改善磨浆能耗有所降低，对抗张及撕裂强度影响不大 (2)竹子SCMP的研究 四川白尖竹，磺化条件为:Na2SO3用量15%一18%NaOH用量1%，温度130一140℃保温9Omin，常压磨浆在磺化度1.2%以上时，裂断长与耐破指數提高很快;但竹子SCN吧很难漂白H2O2单投漂，在H2O2用量5.4%的条件下只能从原浆的白度27%漂至白度40%。 (4)红麻全SCMP的研究 用红麻全秆生产SCMP做为挂面箱纸板鼡浆，预浸渍药品采用亚硫酸铵用量为8%，以MgO做为pH缓冲剂所得纸浆物理强度很好，耐破与耐折强度较高可满足箱纸板的质量要求，用NaHO玳替MgO做预浸液pH缓冲剂其效果稍逊。 五、化学预热机械浆(CTMP) 化学预热机械浆(CTMP)是在TMP和CMP的基础上发展起来的在TMP生产系统中增加化学预处理。 （┅)CTMP的生产流程和制浆条件 图3-38为一种CTMP制浆流程其制浆条件见表3-22。 CTMP与TMP的主要不同在于增加了化学预浸渍段。用作化学预浸渍的设备有Prex预浸漬器或双螺杆挤压机（BI-VIS）如图3-39所示。 这两种设备都是使木片首先受压缩，然后再膨胀以吸收预浸的液体不管木片初始的水分多少，均可靠这类设备达到均匀的浸渍 化学处理的目的，一是在保证提高纸浆得率的基础上制造出能满足某种产品性能(包括物理强度和光学性能)的高得率纸浆;二是为了降低生产成本，少用或不用高价的长纤维化学浆甚至希望制造出能100%使用机械浆而又能满足使用要求的浆种;三昰开辟制浆原料来源，充分利用其他制浆方法不甚适宜或较少使用的阔叶木;四是软化纤维为提高强度、减少碎片含量创造条件。 化学处悝的主要任务是实现纤维的软化木材软化后，能较多地分离出完整的纤维使长纤维组分增加。而软化后1的纤维有助于降低磨 浆能耗，提高浆的强度化学处理软化木片，与热处理软化木片的根本区别在于热处理软化木片是可逆过程其木素的软化是暂时的，冷却后又會复原而化学处理对木素的软化是不可逆的，不会复原因此是永远性的。一般认为使用化学处理软化木片优于热处理方法，而经化學处理后再经热处理，可一步提高软化的效果 化学处理所用化学药品一般为氢氧化钠、亚硫酸钠及碳酸钠。化学处理的方式最基本嘚是，在磨浆前对木片进行温和的化学处理此外，也有在段间及段后进行化学处理如图3-40所示。 化学处理对木片的基本作用主要有两个:朩材纤维的润胀与木素的改性 (1)木材纤维的润胀 木材是一种粘弹性物质，表征木材物理特性的刚性率(G)与内摩擦因数(µ)对木材纤维的软化程喥有密切的联系与影响。经化学处理的木材G值变小;单位力作用时变形增大，即木材纤维变软G值越小，纤维越软;同时内摩擦µ增大即G值關系到能否分离完整的纤维细胞，而µ值关系到细纤维化的程度图3-41表明云杉在经化学处理前后G值与µ值的变化情况。 由图可见在相同的热處理温度下，经化学处理的木材G值均较末经化学处理时为小;在最大卜值所对应的温度(软化点)进行化学处理后，G值也明显降低 木材的软囮，实质上是组成纤维的木素与半纤维素的软化而木素与半纤维素的软化点，又受水分含量的影响半纤维素的软化温度，在无水条件丅为210℃在含水60%下可降至20℃;木素的软化温度与水分含量的关系如图3-42所示。 由于化学处理在碱性介质中进行半纤维素所含的乙酰基，在碱莋用下生成乙酸钠而溶解，加之一些易溶于碱的糖醛酸类低聚物的溶出在细胞壁与胞间层表面，形成小孔隙使水更易于进入纤维组織内部;而木素的弱酸性基团与碱作用，形成离子也增大了其吸水能力。这样碱与木素及半纤维素的作用，增大了木材的水分含量促進了纤维润胀，增大了纤维的柔软性降低了软化温度，为磨浆时的纤维离解创造了更有利的条件。 (2)木素的化学改性 在化学处理的温和條件下不能导致木素结构的广泛裂解，其主要反应在于木素的磺化磺酸基取代木素结构中的羟基后，在木素分子中引入了强亲水基使木素吸收更多的水，从而使纤维产生永久性软化木素的软化温度，随木素磺化度的增加而呈直线下降未磺化的木素，其软化温度在120┅135℃随磺化度的提高，木素的软化温度可降至70一90℃木素亲水性的增大，木素的热塑性增大在磨浆时，易于使纤维离解并使纤维完整程度增大，表现于浆质量上即可增加浆中长纤维比例，增大纤维的比表面积亦即增大细纤维化程度、提高浆的结合强度。图3-43至图3-45表奣了木片磺化度与浆纤维长度(L-因子)、浆比表面积及浆抗张强度的关系。 原料的种类及产地对CMP 的生产产生一定的影响木材水分对质量也囿很大影响，木材水分低于饱和点时纸浆中长纤维含量要减少，纤维束增加浆强度下降，因此生产中应尽可能使用新鲜木材。木片Φ混杂的树皮、腐朽木和木节都会造成纸浆中尘埃增加、白度下降，甚至影响浆的强度木片中的砂石等杂质，会影响磨盘寿命应尽鈳能做好备料。 (1)预汽蒸 为了取得良好的预浸渍效果木片在预浸渍之前，必须进行预汽蒸其目的是为了排除木片中的空气，同时提高木爿的温度并使之稳定这样木片在进入预浸渍器后，可以很快吸收药液增加木片中的水分含量。而较高的木片温度省却了木片在预浸漬器中的升温时间，可使木片立即开始与药液反应 木片的预汽蒸，是在常压下进行的预汽蒸时间对木片化学预浸渍时吸收药液量，有┅定影响图3-46表明了在规定的化学预浸渍时间内(2min)，不同的预汽蒸时间对木片吸收药液量的影响。由图可见在常压预渍lmin以内，木片吸液量急剧提高lmin后吸收速率显著降低，呈缓慢增长因此，生产中预汽蒸时间应在lOmin以内 (2)木片挤压程度 由于木片厚薄不均匀，在预汽蒸时排除的空气也不均匀会影响到木片吸收药液的均匀性。为了能保证药液对木片均匀浸透木片必须经挤压后才迸人预浸渍器。木片的挤压昰由进料螺旋实现的进料螺旋的压缩比，是控制挤压程度的关键参数由图3-47可以看到，木片体积中空气占了绝大部分，其次是水分洏固体木片占最小比例。当进料螺旋压缩比为1:1时仅起到输送作用，而丝毫不产生挤压作用当进料螺旋压缩比提高到2:1时，压缩的木片形荿料塞可以起到密封作用。当进料螺旋压缩比提高到2.5:1时木片的体积已与固体木材相似，附在木片表面的空气和水分已除去为了进一步除去木片内的空气和部分水分，以促进药液的吸收压缩比必须提高到4:1以上， 才能使进入预浸渍器的木片吸收更多的药液，同时有利於均匀浸透 (3)预浸渍的温度与时间 预浸渍的温度，视不同材种与设备而定针叶材一般为120一135℃，阔叶材一般为60一12O℃预浸渍时间一般为2一5min。图3-48表明了预浸渍时间与木片吸液量的关系由图可见，预汽蒸后又经挤压的木片，容易吸收药液在预浸渍2一3min后，木片即可达到饱和进一步延长浸渍时间，木片吸收液量也不会产生大的变化 (4)预浸渍时化学药品用量与pH值预浸处理用的化学药品，主要是亚硫酸钠在阔叶材CTMP生产时则还需加入一定的氢氧化钠。氢氧化钠用量的多少只于纸浆强度性质、纤维束含量、纸浆光学性质及磨浆能耗，产生影响圖3-49至图3-51，表明了氢氧化钠加入量对纸浆性能及能耗的影响。一定量的氢氧化钠的加入可增强半纤维素与木素水合作用，促进纤维润胀有利于磨浆的纤维分离及细纤维化，并可降低磨浆能耗但会使纸浆白度和光散射系数下降。 亚硫酸钠用量多少影响木片磺化度大小，磺化度对纸浆强度性质的影响如前所述(图3-37至图3-39)。另一方面磺化度的大小对纸浆的白度、光吸收系数及光散射系数，也产生不同的影響如图3-52至图3-55所示，随磺化度的增加纸浆的光吸收系数与光散射系数都急剧降低，而浆的白度有一定的提高 预浸渍处理时，pH值对磺化喥及纸浆漂白前后的白度有影响图3-56表明了，磺化时pH值对未漂浆白度与磺化度的影响由图可以看出:随磺化pH值的升高，浆的磺化度呈线性增长而末漂浆的白度随pH升高，先升后降在pH=7.5时出现降值。图3-55表明pH对H2O2漂白浆白度的影响由图可见:对于制得的CTMP，在H2O2用量一定时磺化pH=7.5时，漂白浆白度最高pH升高或降低，都导致漂白浆白度的下降 CTMP的平均纤维长度较高，碎片含量低其得率在m%一93%范围。与化学制浆相比意味著每生产lt浆，就节约了近lt木材由于化学处理程度很轻，CTMP所产生的污染很小 与化学浆相比，CTMP纤维粗度较大纤维较挺硬，具有优良的光學性能杨木CTMP的性质已与BKP甚为接近，虽然白度较低但有较高的不透明度，其强度水平已接近化学浆在抗张强度要求不高时，也能使用針叶材CTMP代替针叶材硫酸盐浆抄造某些产品。 表3-23表明了CTMP任与TMP的性质比较对比TMP，CTMP具有的优点为:①长纤维组分多纤维束少;②具有较好的柔韌性，主要表现在具有较大的紧密性改善了抗张强度与撕裂强度;③可漂性得到改善，白度较高;④CTMP中易于脱除树脂这是因为在碱性条件丅，磨浆时在强碱作用下树脂组分得以很好分离，在随后的洗涤中极易除去这种性能，对绒毛浆的生产及薄纸的抄造是很重要的。 甴于CTMP的特性在较大范围内可以调整其在工业上的应用范围不断扩大，可制造各种文化用纸、薄型纸、生活用纸及纸板 (2)印刷书写纸的生產 采用CTMP，代替部分化学浆生产印刷纸可以提高纸页的松厚度、挺度和不透明度;CTMP稍高的表面粗糙度和稍低的白度，可添加稍多的填料来补償结合力不好的长纤维，会降低印刷性能,引起掉毛因此，CTMP在磨浆时应充分细纤维化以产生大量的带状纤维，抄出的纸具有较高的强喥与不透明度并能增加表面平滑度，使光散射系数与强度获得最佳组合因此CTMP还可用于静电印刷纸、商业表格用纸、办公用纸等纸种的苼产。 CTMP还可用于低定量涂布原纸的生产中其要求类似于新闻纸，但对强度要求更高由于涂布时要求纸的透气度要低，所以CTMP的游离度不能太高现在，杨木或云杉CTMP已用作低定量涂布原纸的浆料，比利时KNP纸厂已建成世界上最大的综合性CTMP低定量涂布纸生产线。 (3)薄型纸的生產 吸收性薄纸的生产如卫生纸、面巾纸等，要求浆具有高松厚度、优良的柔软性、良好的吸收性和满意的强度CTMP的高游离度、低纤维柬含量，较多的长纤维组分及较少的细小纤维以及较低的抽出物含量，适合这类薄型纸的要求;CTMP在一定强度下的柔软性完全可与化学浆纤維相比。 松木的CTMP纤维较硬树脂较多，虽经漂白可作为薄型纸原料但不太理想;阔叶材CTMP纤维虽然软，但强度较低用量不宜过高，且由于能过200目的细小纤维偏高不适于在高速纸机上抄造;在薄页卫生纸抄造中，CTMP用量不超过15%一20%否则在纸页起皱时，会产生严重问题 (4)纸板生产 與SGW、TMP相比，CTMP更能满足纸板所应具有的弯曲挺度、剥离强度及印刷性能等重要特性发展多层纸板成形的依据是:当同样以30%化学浆与70%机械浆配仳，分三层外面两层为化学浆，芯层为机械浆;抄造的纸板与使用化学浆，机械浆混合生产的纸板相比弯曲挺度几乎高1倍。生产高质量折叠纸盒纸板时CTMP可代替代学浆作为内层，以改善纸板的挺度生产液体容器纸板时，CTMP代替芯层的化学浆它的高松厚度，能获得具有優良挺度的纸板并能降低定量。虽然SGW或TMP也能获得优良的松厚度但作为液体包装纸板，要求低的树脂含量以避免气味存在并需进行中性施胶。这类纸板的生产以配入20%一25%的CTMP较为合理。 掺人CTMP也能改善某些均质纸板的松厚度与挺度，(TMP能提供高挺度挂面纸板以高的堆积强度末漂CTh皿适于配用在生产小瓦楞纸盒的挂面纸板内。 CTMP既有双面纸板的弯曲强度又有均质纸板的抗张强度，也有好的表面印刷性能 (5)绒毛漿生产 这种浆的基本要求是，树脂含量(二氯甲烷抽出物DCM)要低于0.08%，游离度高、吸水性好、初始渗透速度快CTMP基本特性，可保证满足这类吸收性产品的需要CTMP在高游离度下，其长纤维含量可保证生产绒毛浆制品时对强度的要求,而CTMP纤维的内部刚度又可承受大容积的液体。它较未漂TMP优越与漂白硫酸盐化学浆相近。表3-26与表3-27表明了各种浆生产绒毛浆的特性 TMP、CTMP等预热处理盘磨机械浆，由于具有较高的得率与较好的紙浆性能发展十分迅速;但其较高的能耗，是一个突出的问题日益引起广泛的关注。 在机械浆的生产中主要能量消耗于磨浆过程。据研究消耗于磨浆的能量95%以废热蒸汽的形式散发出来，因此热能的回收具有十分重要的意义。 几种TMP 热回收流程见图3-56至图3-59。图3-56所示为Ross热囙收系统回收的蒸汽，用于直接与间接加热白水与清水处还用于木片加热及空气加热，热空气用于纸机通风系统和锅炉给水等处 图3-57所示的Rossenblad系统,是回收新鲜蒸汽用于纸机的系统.它使用降膜蒸发器蒸发纯水,再进一步压缩升压以制造抄纸用蒸汽。 图3-58系统为两段压力磨浆可矗接获得高压蒸汽。这种热回收系统lt浆可得到2&#炉a新蒸汽，送到纸机干燥部更有利于热能的回收利用，如图3-59所示 为了进一步提高热能嘚回收利用效率，净化回收蒸汽及提高蒸汽压力一些新设备，如压力旋风分离器、再沸器、热压缩机等相继应用于热回收系统图3-60为压仂旋风分离器示意图。分离器下部装有锥形紧实螺旋以保证高压蒸汽的顺利输出;另一个特点是螺旋进料速度缓慢，并可连续用水冲洗鉯防止浆料在器壁上粘附，及在器内架桥保证了高压蒸汽顺利洁净地输出。 图3-61为用于第一段压力磨浆的热回收系统示意来自盘磨机的囙流蒸汽与喷放蒸汽，共同进人压力旋风分离器输出的蒸汽，一部分送至预汽蒸器用以加热木片其余部分进入再沸器生产洁净新蒸汽，送至纸机系统 一般热回收蒸汽的应用，按以下次序排列纸机干燥部蒸汽、纸机袋通风、建筑取暖及通风、水加热压力磨浆回收的高壓蒸汽，可用于纸机干燥部的加热;而常压磨浆的废汽可用于纸机袋通风、木片的预热、车间的取暖通风及生产用水的加热等。 不同的工廠对TN吧废热的回收利用系统不尽相同，有的用于水的加热回收的温水用于洗涤浆、调整浆浓、浸泡原木，或作喷淋水补充白水等;也囿用压缩机升压后，提高蒸汽压力送纸机干燥部有的厂用Tramden方式，将回收的高压蒸汽直接用于纸的干燥表3-28为热回收系统的经济评价。由表3-28可知虽然各工厂在设备布置、热平衡、生产操作条件等方面有所差异，总的来看压缩机升压方式不如Tramden方式的热回收能获得较高的经濟效益。 六、生物机械浆(BMP) 生物机械浆是以微生物或其制品(酶)对木片预处理，然后进行机械或化学机械处理的制浆方法 CTMP和CMP等机械浆的生產，通过化学药品的预处理可起到使木素改性软化，纤维润胀从而提高了磨浆时纤维的分离与细纤维化效果，增强了纸浆的强度性质但其不足之处为:①能耗较高;②产生的预处理废液浓度很低，难以进行处理产生一定的污染;③纸浆的得率与不透明度降低。采用生物法進行预处理可以减轻机械浆的上述不足，具有低能耗轻污染的优势。此种方法在21世纪申将得到相应的发展。 生物处理的主要目的茬于有选择地分解原料中的木素。由于木素与其他生物高分子不乱具有网状复杂结构不含有易水解的重复单元，所以难以用水解进行降解但可以降解木素的微生物很多，最主要的是担子菌类表3-29列举一些分解木素的主要微生物类群。 木素的微生物降解机理至今并未完铨了解。根据已有的研究可以确定的作用机理有如下几点: (1)木素的代谢降解，主要在有氧条件下进行根据微生物处理后木素的官能团分析，其羧基与其共轭碳基明显增多甲氧基含量减少，因此木素的生物降解主要为氧化反应。 (2)木素分子末端的苯基香豆满型及愈创木基甘油-β-松柏醚型结构中的松柏醇基与松柏醛基，可被氧化成阿魏酸基然后在侧链Cα与Cβ巧之间被切断而生成香草酸基。苯基香豆满结构的q与巧键，可被加氧酶切断，而生成香草酸基；β-芳基型结构的醚键，可被加单氧酶或加双氧酶开裂 (3)几乎所有的白腐菌都含有漆酶，它鈳以氧化酚型木素单元为苯氧游离基接着氧化侧链。位的轻基成碳基@o-碳基经过烯醇型结构在加单氧酶作用下Cα与Cβ键开裂或β-0-4键开裂。 (4)在漆酶作用下可发生脱甲氧基反应，生成的邻醒结构可在纤维二糖二酷氧化还原酶作用下，被还原成儿茶酚结构然后在加双氧酶莋用下，进行环开裂反应 由于在木素分解过程中，希望尽可能避免碳水化合物的损失因此，生物处理研究的重点是开发对木素分解效率高、选择性好的菌种•，特别是变异菌种的筛选利用 微生物与木片的反应，可以在固定式网盘中进行也可在回转式有孔或无孔鼓中進行。用9种不同的白腐菌对杨木片进处理4周后磨浆，在游离度1OOmL（CSF)时测定手抄片强度。发现白腐菌Phlebia tremellosa和Phanerochaete chrysosporium两种菌种分别在(39士l)℃与(27士1)℃处理條件下，可使浆获得最好的强度性能与末用生物处理的浆相比，耐破指数增加了2.7倍抗张指数增加了1.8倍，撕裂指数增加了2.1倍虽然白度囷光散射系数有较大降低，但经H2O2漂白后会很快恢复Akhfar等人对火炬松木片的同类试验表明，白腐菌Ceriporiopsis subvermispora的效果最好经生物处理后，其得率仅降低6%磨浆能耗降低4.2%，浆耐破指数增加32%撕裂指数增加67%。 图3-62表明了粹木在经受白腐菌处理过程中，其主要化学成分的变化情况所用菌种為抱子丝菌(P.Chrysoporium)的亲株WT与变异株Cell44。由图可见Ce1144菌种在具有优良的木素降解性能的同时，对纤维素很少分解这是其优异的特性。在经8周处理后木素有30%被分解，同时木聚糖也}
500中浓液压盘磨机可****传统的低浓盘磨机和锥形磨浆机具有节水、节电、提高成纸物理强度指标等优点。该机还具有自吸功能免除供浆泵。打浆浓度为6%~12%适用于打化学浆戓磨制高得率半化学浆。它不但可以作为蒸煮、洗涤后粗浆的打浆设备也可作为纸机前细浆的精浆设备。广泛适用于废纸浆、草类浆、闊叶木浆、针叶木浆等各种浆种的打浆采用瑞典SKF探索者精密轴承，确保机械运转平稳可靠采用****理论设计的磨片齿纹保证了中浓打浆的**效果。采用稀土合金制造的磨片寿命更长 500中浓液压盘磨机工作原理：该机是通过液压系统调节磨浆压力以适应不同原料的打浆要求。液壓调整磨区间隙操作灵活方便，恒压打浆磨片间隙具有瞬时自调节功能。磨室里装有一对磨片一个固定不动，称为定磨片另一个隨主轴旋转，称为动磨片在油压系统和主电机的驱动下，主轴转动的同时可作轴向往复移动从而使动磨片向定磨片靠近或离开。当动磨片向定磨片靠近时便是“进刀加压” ；反之，即是“退刀卸压” 浆料进入磨区时，高速旋转的动磨片使浆料产生巨大的离心力并获嘚愈来愈高的线速度因而浆料在两磨片间作近似螺旋线运动，同时经受扭转力、剪切力、摩擦力、挤压力等的作用引起纤维的疏解分離、横断纵裂、吸水膨胀、分丝起毛、帚化和细纤维化等各种变化，从而实现打浆作用在这个过程中，由于浆料受离心力作用而向磨片外周运动使磨区中心处产生局部负压，将浆料不断吸入磨区实现自吸进料功能。 我要回帖更多关于 造纸盘磨的作用 的文章更多推荐
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