双盘磨

新一代双盘磨浆机磨盘低强度制阔叶浆和脱墨浆

摘要

打浆在不仅在备浆中而且在整个造纸过程中起着重要的作用。其次，原料的选择对最终的产品品质的影响最大，在整个过程的高排名中使得它更加重要，需要最佳的打浆机，最合适的填浆类型的配置和最佳参数。

本文介绍了采用新一代的磨盘的几种硬木纸浆（桉树，桦树和混合热带硬木）以及回收纤维的打浆。这种新的类型有一个更精细的齿宽和窄槽，从而提高了切削刃的长度(CEL)。

新机器的设计保证了比刀缘负荷（SEL）和空负荷功率下降，并能够在低强度的条件下运作。因此较高的打浆效率和更低总有效磨浆功耗对造纸厂是有利的。

优化试验共进行了不同切削角度，齿宽和比刀缘负荷（SEL）的实验。结果发现，低强度打桉树与桦木浆时切削角度40 °优于60 °,达到高强度性能。为了实现高强度性能对精细的齿宽也是有要求的，因为比刀缘负荷（SEL）需低于1.0 J /M。为了获得混合热带阔叶浆的低强度磨浆的最佳强度性能，需要一个高于其他阔叶浆切割角度和非常低的比刀缘负荷（SEL）。

试验还进行了脱墨浆实验，结果显示最好的结果与精细的齿宽，高的切削角度和低刀缘负荷有关。

概述

打浆在不仅在备浆中而且在整个造纸过程中起着重要的作用。其次，原料的选择对最终的产品品质的影响最大，在整个过程的高排名中使得它更加重要，需最优的打浆机的运作，最合适的填浆类型的配置和最佳参数。为了满足日益增长的轻度打浆的需求，新机器的设计保证了比刀缘负荷（SEL）和空负荷功率下降，并能够在低强度的条件下运作。因此对造纸厂是有利的，有较高的打浆效率和更低总有效磨浆功耗，以及更好的纸张质量。

本文介绍了应用新一代的磨盘的几种硬木纸浆（桉树，桦树和混合热带硬木）以及回收纤维例如脱墨浆的打浆。这种新的类型有一个更精细的齿宽和窄槽，从而提高了切削刃的长度(CEL)。优化试验共进行了不同切削角度，齿宽和比刀缘负荷（SEL）的实验。

概要

为什么低强度磨浆？

纸浆市场调查表明，未来纸和纸板的需求会增加。最大的增幅将是回收纤维采购，而原生纸浆将越来越多地来自阔叶木，特别是在亚洲人造林的的快速生长的物种。工业的要求应为这个发展趋势负责。事实上，越来越多的短纤维阔叶浆正在被使用，不仅由于它们杰出的光学性能（良好的透光性）和表面性能（良好印刷性），而且因为它们的低成本。随着阔叶浆的使用的增加，磨浆的重要性也同样增加。今天，这些纸浆能够保证其高强度性能，但造纸厂需要达到尽可能最佳的整体效果。由于阔叶木的高强度性能，纸制品的软木纸浆比例可以降低。为了达到这种类型配料的最佳的效果，磨浆条件需要进行改进。硬木纸浆比软木纸浆纤维短，薄，以及他们对打浆负载的抗性要低得多。而且，大部分纤维之前就被研磨，所以次生配料有相对较低的抗磨性。此外，大部分纤维的每一次的回收都有弱化的效果。基于这个原因，阔叶木浆和次生配料的磨浆应该是非常温和的，需要低比齿韧负荷的低强度磨浆。能源投入应当非常低。这利用了最佳的纤维造纸的潜力，主要通过最小化甚至避免任何得进一步的削短纤维。这是一个高撕裂强度的重要要求，它能够在磨次生纤维浆时的快速削弱比齿韧负荷。另一方面，印刷提出更高的要求意味着更高的表面质量的要求。特别适用于二次纤维备料改良新闻纸，超级压光纸和低定量涂布纸的等级。为了改善表面质量，生活用纸回收的脱墨浆的R14含量必须降低，换句话说，剩余的粗糙的热磨机械浆纤维束必须破碎。回收纸备浆另一个目的是提高再生纤维的主要技术性能。其中许多都有很高的潜力能够可通过磨浆加以利用，从而纠正在前的阶段回收纤维处理的负面效果（如肿胀，灵活性，和粘接潜力）。由于再生纤维磨浆的目标取决于最终产品和所使用的废纸类型，磨浆的应用广泛。该行业的进一步重要的要求是，节省磨浆能源和更长磨盘的使用寿命，从而降低运营成本。

1、低强度磨浆是什么意思？

该技术成果和成本取决于纤维处理的强度和次数。最好的描述纤维处理的情况的关键数字是“有效磨浆功耗”，用千瓦时/吨来表述。有效磨浆功耗的商是净/总功率和备料的整体流量。它可以被理解为产品的纤维处理的强度和次数。但是，有效磨浆功耗不适用于准确描述磨浆过程或预测结果。基于这个原因，已经

制定了描述强度和磨浆次数的其他几个关键数字。Meltzer和Sepke 很好的概述这些关键数字。Brecht 和Siewert定义的比齿韧负荷是一个全球公认的测磨浆强度的数据。正如名字所指出的，在纤维处理过程中这项工作由齿宽起着主导作用的。预测磨浆结果的关键数字是由净精磨率（PE）和切削刃长（CEL）计算出来的。有效磨浆功率就是磨盘的总磨浆功率和泵功率（在水中无负载或闲置功率）之间的差距。切削刃的长度(CEL)是来自转子与定子杆的数量，杆平均长度和磨浆机转速.比齿韧负荷越高，短纤维越多，同时是一个有较明显的细纤维化效果较低值。低强度的条件下的磨浆，有两种可能性：1。减少磨浆功率；2。增加切削刃的长度(CEL)。减少磨浆功率导致低利用系数，结果是更多的机器需要实现一个给定的磨浆效果。为了提高切削刃的长度(CEL)，必需要更长的杆长，因此，更精细的齿宽和/或更窄槽也是必要的。另一种直接影响磨浆效果的几何参数是切割角度。本文介绍的结果同样提到切割角度。

2、新一代磨盘的要求

合适的低强度磨短纤维浆磨盘有哪些要求？

齿宽应尽可能精细，沟槽宽度尽可能狭窄。这将导致高切削刃的长度(CEL)。基于材料强度的考虑，齿宽只能在有限的程度上减少。材料强度还受齿高的影响，因为高度越低，齿越细都可以。另外一个低齿高的优势是低无负载功率。

另一方面，齿高必须足以确保所要求的高吞吐量和足够的使用寿命。尤其是后者的因素更重要，由于其含量高的磨盘内容，次要纤维比原始纤维备料需要更多研磨。为了避免过短纤维，齿宽不应超过一定的最低限度。忽视这一事实可能将切削刃的长度(CEL)和低比齿韧负荷的积极作用抵消。与槽宽有关的要考虑的另一个重要方面是堵塞，这个取决于纤维的类型和它们的状况。风险最高的是长、粗纤维。在所有情况下，为了保持无负载的总磨浆功率相对低比边缘负荷尽可能低，所以切削刃的长度(CEL)必须非常高。

作为磨浆机效率的一个功能的无负载功率的关键因素。假设空载功率是恒定的，磨盘时用具有较高的切削刃的长度(CEL)更有效率。0.8J / m磨盘时使用3毫米齿宽和2毫米齿宽为同样的效率，比齿韧负荷提高到1.5J /M，也就是说，对于磨浆功率转换为更精细的磨盘设定时，给定的比齿韧负荷必须增加。

3、试验条件

试验在德国拉文斯堡福伊特苏尔寿备料研究和技术中心进行。

该磨浆设备包括一个7立方米碎浆机，两个9立方米箱子和一个工业规模双盘磨浆机（磨盘直径：20“）。磨浆实验的备料浓度在4%至5％之间，流量在360和2100升/分钟，其取决于所期望的每次输入有效磨浆功耗。所有试验已在转换模式进行。每一个试验中，250公斤o.d.纸浆在备浆浓度为6％和温度约30 - 35摄氏度用淡水水力碎浆10分钟。设定磨浆有效功率点从所需的比齿韧负荷和的CEL计算。加上水中无负载功率，测量磨浆总功率达到磨浆控制参数。磨浆功率是通过改变转子和定片的磨浆差距控制的。吞吐量是计算每次有效磨浆功耗。已安装的电机功率范围可达3000千瓦。集成的换版装置确保快速方便地更换磨盘。备料到机器之间的流动在两个定子和转子之间的磨浆缝隙间均匀分布的。由于纤维通过这些缝隙悬浮移动到周边，在磨盘转子和两个定子之间研磨直到离开机器前。由于花键轴自由的轴向运动，转子是液压自定心。这种安排保证了磨盘磨浆机的精确并行性，并提供了一个高效和统一的纤维处理。电动机械设备在轴向方向移动定子调整磨浆缝隙，也调整马达功率。如果没有备料的流动，机电调整器件提供高速释放系统。

实验程序

用不同类型的填充物进行了广泛的试验。在不同的齿边缘负荷下进行了不同的齿宽和槽宽和各种切割角度进行试验。试验的目的是寻找获得各种配料的最佳技术成果的最佳参数。实验期间的能源输入故意比典型的工厂应用高。本文总结了许多试验的主要成果，集中于以下方面：

?两个切割角度之间的比较（40 °和60 °）

?两个齿宽之间的比较（2mm和3mm）

?不同比齿韧负荷之间的比较

许多不同类型的脱墨纸浆包括不同的来源的不同配料。在试验中使用一个典型的脱墨纸浆混合物。磨浆前，脱墨浆进行高浓度清洗，然后进行孔筛选和浮选。

4、结果

（1）切削角

桉树/桦木

切削角度对硬木桦木和桉树纸浆抗拉强度的影响。这些试验是在低强度，

0.6J / m的比齿韧负荷和2mm的齿宽的条件下进行。正如这比较表明，在两个纸浆实验中40 °的切削角度比60 °的切削角度都取得更好的效果。例如桦木实验中，给定的抗张力强度为70Nm/g时得到在一个较低的打浆度（40 °是打浆度28，60 °时打浆度33），并减少磨浆所需的能耗（总功率为180千瓦时/吨，而不是210千瓦时/吨）。

一个给定的抗张力强度时切削角度为40 °时，导致块状和不透明度较高。在高抗张力强度值而力量不再进一步增加，块状和不透明度却迅速下降。

混合热带硬木

对于混合热带硬木的抗张力强度特性表明，与桉树和桦树的实验结果相反，最好的结果是切削角度为60 °，低强度的，比齿韧负荷为0.8J/m条件下的实验结果也相同。至于总比能方面，此备料的60 °的切削角度磨浆更高效的。，另一个因素是硬木纸浆的导管细胞。这些细胞是胶版印刷缺陷产生的原因，经常被称为掉毛。导管细胞的非常平坦，灵活，约0.5 - 1.0mm长。一个粗混合热带硬木的导管细胞。其灵活性使导管细胞不可能分馏，减少其大小也比较困难。在造纸机成形部，这些细胞集中在板料的顶部，可能会导致在涂布过程中或随后的过程中的出现问题。在印刷过程中，掉毛并粘在印刷机械轧辊表面，从而导致故障点的。但是，有减少掉毛的可能性。可以增加合适Z -纸张强度合适的磨盘，这样的导管细胞就能够留在纸面上。以60 °的切削角度磨浆能达到了最好的结果

脱墨浆

磨浆是采用40度切割角度比为60 °切削角度需要较高打浆度和给定的抗张力强度的更多的能耗。切削角度对硬木桦木和桉树纸浆抗拉强度的影响试验结果可以得知：高强度特性和低比能的最佳切削角度为40 °。但是，这不适用于所有配料。混合热带阔叶木浆和脱墨浆需要较高60°切削角度。原因之一可能是混合热带阔叶木浆和脱墨浆都给予抗性较差的配料。切割角度几乎没有对桉树和桦树纸浆纤维缩短的影响，但是对混合热带阔叶木浆和脱墨浆，40 °切削角度比60 °切削角度缩短效应更高。

（2）齿宽

为了成功操作更精细齿宽，知道齿宽对磨浆效果的影响是很重要的。

桉树

齿宽从3毫米减少为2毫米导致桉树抗张力强度略高。用精细齿切割效果是有点高，但就总磨浆功效方面来说，3毫米的齿宽的效率略低。齿宽的抗张力强度发展的影响小于切削角度。磨盘齿宽为2毫米和40 °的切削角度比3毫米/60 °切割角导致高强度性能的磨盘。桦木磨浆显示了同样的趋势。

混合热带阔叶木浆

切削角度为60 °时，齿宽对混合热带阔叶木的磨浆效果的影响在抗张力强度上说不是很高。有了更宽的齿宽，抗张力增加很多，但达到某一水平抗张力需要更多的功率。这是由于磨盘的切削刃的长度(CEL)低，空载功率比总磨浆功率的比率较高。本系列试验可以得出结论，齿宽对强度性能很少或没有影响，但精细齿能够大大地提高磨浆效率（高CEL）。

（3）比齿韧负荷

桉树/桦木

在细齿（2毫米齿宽）和40 °切削角度条件下对桉树和桦树进行了不同比齿韧负荷试验。低强度磨浆时扩张性强度增加较大。1.2 j /m 高的比齿韧负荷导致给桦木抗张性有一个略快的增长，但在某一点，几乎没有任何进一步增加。这是因为所谓的超载扩张性的发展停滞不前。其他强度性能具有同样的反应。对桉树1.2J / m的比齿韧负荷是太高了，整个范围和强度的发展是处于劣势。较低的比齿韧负荷更符合经济效益。

脱墨浆

在（2mm的齿宽）和60 °切削角度的条件下对脱墨浆进行了与不同的比齿韧负荷（0.5j/m，1.0J / m和1.5J / m）试验。比齿韧负荷越低，达到的扩张性强度越高。就比能而言，在扩张性强度能源消耗达到了50度/吨几乎没有差异。，但是，进一步磨浆时较高的强度导致更高的打浆浓度，这意味着减少对造纸机脱水，降低生产能力。在抗张性比总比能发展高强度磨浆（1.5J / m）显示了先前与桦木同样超负荷倾向。因此比齿韧负荷高于1.0J / m磨浆不合算，导致降低这种脱墨浆的强度性。

高强度磨浆撕裂强度发展速度降低。为最小的减少撕裂强度，最佳设置是最低磨浆强度。高撕裂强度值的优点是更好的纸张和印刷机器的运行性能。

5、结论

最佳磨浆设备来满足造纸行业对小电阻纤维的需求是没有问题的。磨浆机应在1.0J / m以下的低比齿韧负荷（低强度磨浆）及高的切削角度下进行操作。最佳切削角度应根据配料来定，并需试验进行确定。例如，桉树和桦树硬木纸浆要求40 °切削角度，而混合热带硬木和脱墨浆，应以60 °切削角度。削减角度对强度性能发展的角度影响远高于齿宽的影响力。最后的结果：最佳的强度和光学性能，更高的磨浆效果和低比齿韧负荷。