化机浆选择性磨浆工艺技术分析

化机浆选择性磨浆工艺技术分析

王俊秀

濮阳龙丰纸业有限公司 河南濮阳 457000

摘要：近年来学者对化机浆的研究主要集中在制浆原料选择、磨浆能耗降低以及浆料白度提高和污染成分降低等方面，国内外采用不同技术对化机浆纸张制作质量和污染程度进行优化和完善，但是没有对其能耗进行过研究。本文首先提出选择性磨浆概念，通过对第一工段磨制浆液进行筛分，对浆渣进行选择性二次磨制，不仅可以大幅降低生产能耗，而且可以保证纸张松厚度，维持纤维粗大坚硬的特性，并且通过游离度与纤维束脱除率的关系，与对比浆的能耗进行分析，发现可以有效降低能耗。

关键词： 化机浆 选择性磨浆

引言：化学机械浆可以达到80%-90%的收率，可以同时通过化学方法和机械手段对植物细胞壁进行纤维分离得到滤浆。相比于传统机械浆，化学机械浆不仅生产成本低、收率高，而且污染程度小，符合节能环保理念，同时还可以通过提高纸张的不透明度、松厚度等优良特性得到高质量纸张。目前，化机浆在我国普及速度很快，因为资源和环保政策的限制，使得化机浆所用成本资源少、化学污染成分少并且纸张生产质量高等优点越来越得到人们的重视。

1. 化机浆的发展与应用

化机浆起源于欧洲和加拿大，目前为止已经发展了BCTMP、APMP和PRC-APMP三条磨浆工艺，三条磨浆工艺有一些异同点，不同的地方主要在使用的漂白剂种类和漂白位置。BCTMP使用氢氧化钠和硫酸钠进行漂白，而其余两者使用双氧水漂白。BCTMP在磨浆后进行漂白，而其余两者均在磨浆过程中进行漂白。BCTMP工艺起源较早，各方面尚未成熟，不仅生产能耗高而且污水较难处理，污水含有硫化物对环境污染程度较大，另外两种工艺客服了这个缺点，不仅能耗高而且生产成本低。

目前化机浆主要用来生产不含机械浆纸、多层纸板、卫生纸种和新闻纸低定量纸等纸张，且均满足对应使用功能。随着国内外对化机浆的研究不断深入，国外通过优化碱用量和配浆提高化机浆品质，配抄长短纤维对化机浆品质进行优化。然而，化机浆在获取短纤维时具有较高能耗，本文将首先对其进行分析和研究。

2. 化机浆能耗

近年来，学者对化机浆的研究主要集中在制浆原料选择、磨浆能耗降低以及浆料白度提高和污染成分降低等方面，不仅提高了纸张质量、降低了生产成本，而且减少了环境污染。当今广泛应用的三种磨浆工艺普遍使用二段磨浆，将第一段磨浆后的浆料送入二段磨浆工段继续研磨，虽然这样可以对原料进行很好的纤维分离，但是所用能耗比较大，原因是通过第一段磨浆已经完成很好的纤维分离，二段磨浆的细纤维化作用已经不是非常明显，虽然保证了最后浆料的品质但是所用能耗较大。并且二段磨浆会改变部分纤维形状，不利于增加纸松厚度，同时部分已分离完全的纤维会与原始纤维混合，破坏了二段磨对纤维的针对性处理。

本文对磨浆工段进行优化，提出选择性磨浆概念，对一段磨所得浆液进行过滤，使用二段磨进行渣浆磨制，这样可以减少浆液工段生产能耗，同时一段磨得到的纤维不再进行细化，与二段浆料进行混合可以保留粗大挺硬的纤维从而根本上提高纸页松厚度[1]。

3. 化机浆选择性磨浆工艺技术分析

3.1 磨制浆液中纤维素形态分析

本文选用杨木进行化机浆选择性磨制，然后对一段磨所得浆液使用纤维束筛分仪进行筛分，得到纤维束和浆液，对纤维素进行二次研磨，通过调节磨浆机转速得到不同游离度浆液，然后利用显微镜对纤维束形态进行观察。

纤维素 浆S（550 mL）

浆S（485 mL） 浆S（350 mL）

图1 纤维素以及不同磨制程度的纤维素形态

由图1可知，筛选得到的纤维素是多根纤维粘结在一块，游离度为550 mL的浆液已经有纤维从纤维束中脱离，随着游离度不断减小，纤维素不断细化，当游离度为350 mL时已经出现单根纤维，这说明磨制程度越高，纤维束细化程度越深，对浆液不进行筛分两次磨制不仅浪费能耗，而且细化了纤维束，不利于其保持粗大坚硬的特性以及纸张松厚度的增加。

3.2 纤维束磨制后去除率

使用纤维素筛分仪对使用PRC-APMP工艺磨制杨木得到的浆液进行纤维束筛分，将纤维束进行浓缩并在此磨制成浆。设置不同转数可以得到不同的游离度，得到游离度与纤维束去除率关系曲线如图2所示。

从图2可以看出，随着浆液游离度不断降低，纤维束去除率也不断降低，这是因为初始阶段纤维束含量较高，由于化机浆的磨制作用以及纤维束之间的摩擦剪切，纤维束细化程度较快，游离程度增加，纤维束去除率也降低较快，磨制后期，由于纤维束含量变少，因此化机浆对纤维束磨制作用不明显，所以纤维束去除率下降较慢[2]。

图2 选择性磨浆对纤维束去除率影响

3.3 对比浆选择以及能耗分析

为了研究选择性磨浆工艺在节约能耗方面的效果，需要选取和确定对比浆，对比浆使用高浓度的半成品化机浆，其成纸性能和能耗如表1所示，使用化机浆进行选择性磨浆所用能耗变化幅度如表2所示。

表1 自制成品浆成纸性能和能耗

表2 选择性磨浆能耗变化幅度

这里所用浆液P是浆液S按照一定比例进行回添，随着浆液S能耗转数不断增加，浆液P能耗转数不断降低，并且当浆液S转数为23000r以上时，浆液P能耗有所增加。当浆液转数为19000r时，浆液P和对比浆游离度基本一致，相对于对比浆，能耗值降低了大约11.8%[3]。

结语：

近年来学者对化机浆的研究主要集中在制浆原料选择、磨浆能耗降低以及浆料白度提高和污染成分降低等方面，国内外采用不同技术对化机浆纸张制作质量和污染程度进行优化和完善，但是没有对其能耗进行过研究。本文首先提出选择性磨浆概念，通过对第一工段磨制浆液进行筛分，对浆渣进行选择性二次磨制，不仅可以大幅降低生产能耗，而且可以保证纸张松厚度，维持纤维粗大坚硬的特性，并且通过游离度与纤维束脱除率的关系，与对比浆的能耗进行分析，发现可以有效降低能耗。

参考文献：

[1] 洪露露，刘文波. 典型高得率化学机械浆论述[J]. 华东纸业，2009，40（1）：4-11.

[2] 刘彦成. 化机浆的应用和发展趋势[J]. 中国造纸学报，2011, 26（1）：60-62.

[3] 曾志国，刘城镇，黄毕林等. 简易化学机械浆线生产实际[J]. 中华纸业，2013，（16）:61-64.

作者简介：姓名：王俊秀（1981年11月06日生）；性别：女，籍贯：河北省盐山县，学历：本科，毕业于郑州大学；研究方向：制浆造纸和销售。