膨润土双元助留剂在助流助滤系统中的应用

膨润土双元助留剂在助流助滤系统中的应用
雷天斌
（中冶美利纸业集团公司，制浆造纸研究院，宁夏中卫755000）摘要：为了优化纸机助留助滤系统，在保证纸张质量的前提下，应用膨润土双元微粒助留助滤体系在造纸中应用已达到提高成纸灰份、提高留着率、节约纤维原料，改善滤水，提高纸机整体运行效益之目的。

关键词：膨润土(Betonite)、助留助滤、阳离子聚丙烯酰胺
B entonite dual retention agent to help in the stream
to help filter system
Lei Tian Bin
(China Metallurgical Group Corporation，Pulp and Paper Research Institute Ningxia Zhongwei 755000)
Abstract: In order to optimize the paper machine Retention and Drainage systems, to ensure the quality of the paper, the application of a dual BENTONITE particulate Retention and Drainage System in the paper to improve the application has reached into a paper ash, and keep raising rates, Fiber raw materials saving and improving water treatment, paper machine to improve the overall efficiency of operation for the purpose.
Key words: bentonite, Retention and Drainage, CPAM
1、微粒（膨润土）/ 聚合物助留助滤体系作用机理：
随着造纸机械和工艺的技术进步,造纸白水封闭循环和清洁生产已成必然趋势，助留
体系也正在由常规的单元助留、向双元助留技术方向发展。

膨润土( Bentonite, BT)微粒助留体系由阳离子聚合物和带改性的膨润土无机微粒组成。

它的作用机理是:使用时先加入阳离子聚合物,如阳离子聚丙烯酰胺(CPAM) ,引起纸料组分絮聚,再经冲浆泵(在冲浆泵或压力筛之前（一般在压力筛之前），在浆料中加入高分子阳离子聚合物（分子量一般为400-600万，离子度一般为10%-30%），聚合物的长链上有大量的反应点，部分链段呈环状形式镶嵌地吸附在带负电荷的纤维和细小组分的表面，延伸的环状链和尾端与另一些带负电荷的颗粒桥联，形成了大的絮聚体)或压力筛的剪切作用后，使其分散成小的、表面带阳电荷的絮团。

当加入无机阴离子膨润土微粒组分后（膨润土属蒙脱石簇中的二八面体矿物，呈片状，其单片长度约为300nm，宽度100nm，厚度约1nm，由5-7层堆积而成。

典型的比表面积为700-800m2/g。

由于其长/厚比和比表面积较大，可在吸附的阳离子聚合物链圈链尾间架桥。

），依靠静电吸附及短距离的桥联，形成尺寸更小、更均匀的，结构更致密的、强度更大、水分更低的的网状絮聚物。

使所形成的湿纸幅具有大量的微空隙，从而在提高纸料留着率的同时也相对改善了成纸的匀度和滤水性能，可大幅度改善浆料的滤水性，提高压榨效率，降低湿纸幅水分。

膨润土还可与浆料悬浮液中的未与纤维反应得CPAM作用，在溶液中形成聚丙烯酰胺-膨润土复合物网络而引起浆料的絮聚。

虽然这一部分CPAM的絮聚方式没有吸附到浆料上的CPAM与膨润土引发的浆料絮聚效率高，但可将CPAM沉积到浆料组分上，减少浆料悬浮液中的游离CPAM，从而进一步改善浆料滤水性能。

2 膨润土双元助留剂的试用及工艺
2.1试用地点：
在中冶美利纸业股份公司1760mm 长网多缸纸机试用70g/m2静电复印纸，车速为400m/min。

2.2试用目的
1. 提高细小纤维的保留率，降低网下白水浓度，节约纤维原料，降低生产成本；
2. 提高纸机网部的脱水能力，在可能的情况下，提高纸机车速，增加产量；
3. 改善纸机的运行性，适当提高成纸性能。

2.3、试验
在中冶美利纸业股份公司车间1760mm 长网多缸纸机试用。

由美国亚什兰公司生产的固体聚合物助留剂Praestaret PK130和造纸专用膨润土Praestamp M560双元助留的实验。

先后对膨润土、CPAM的加入量，加入顺序进行调整。

通过检测纸机单程留着率，成纸灰份滤水效果，观察比较成纸各项指标的变化，以及生产过程，取得到了初浅的结果，现阐述如下：
2.3.1膨润土溶解规程
1、溶药前打开清水阀门。

当溶解罐中液位超过搅拌器底层搅拌叶时，启动搅拌器。

2、取一定量膨润土备用。

(溶解浓度1%)
3、当清水液位达到溶解罐2/3高度处时，开始加膨润土，直接倒入即可。

4、加完药后，加水到指定液位，关闭清水阀门。

5、每罐从加完药开始计时，搅拌时间为60分钟以上。

注意：时间过短，药剂溶解不充分。

在保证储存罐中液位的前提下，尽可能延长药液在溶解罐中的停留时间。

6、药液溶解充分后，启动转移泵，开始转移药液。

7、从溶解罐到储存罐转移药液时，用60目的过滤网过滤，定期清洗一次。

8、溶解罐、储存罐每次长时间停机都要用水进行清洗，最后用高压水再把罐壁冲洗一遍，
防止沉积物遗漏。

9、停机时，加药管道上的阀门不要关闭。

2.3.2、试用过程
第一阶段：进行上机应用前的设备改造和调试工作。

第二阶段：进行了单元PK130上机应用，开始切换PK130（车间原用P182-B固体助留
剂，用量为0.16kg/t纸），PK130用量为0.2kg/t纸。

第三阶段：添加膨润土（保持用量为2kg/t纸），使用PK130+膨润土双元助留系统，采集相关数据。

2.3.3数据分析
加入亚什兰助留剂PK130+膨润土后，经调整，上网浓度由0.84%降到0.81%，白水浓度由0.44%降到0.24%，下降了0.2%，留着率由47.8%提高到70.4%，提高了22.6%，详细数据见附表1，平均数据见下表：
表一：上网浓度、网下白水浓度及单程留着率（FPR）记录表（平均值）
灰分提高：
加入助留剂PK130和膨润土后，灰分明显提高，下面选取了几组加填量相当的情况下，灰分的对比变化。

表二：灰分记录表1（平均值）
表三：灰分记录表2（平均值）
在加药前后，观察成纸定量扫描结果，成纸定量变化在2-5g/m2。

使用由助留助滤系统后，可以使网部浆料滤水加快，提高了湿纸页进压榨的干度，提高了纸页湿强度，提高纸机运行性。

同时还可以减少蒸汽用量，降低生产成本。

浆料滤水的加快，可降低浆料上网浓度，改善纸页匀度，从而改善成纸物理指标及外观质量。

2.3.4经济效益分析
⑴、单元助留系统[亚什兰助留剂PK130(200g/t纸)]该分析是建立在目前试验阶段基础上的初步分析，更精确的投入产出比需要在长期使用中得出。

投入：试验前P182用量： 0.16kg/t纸，价格：60元/kg
所以试验前吨纸投入：60×0.16=9.6元/t纸
试验后亚什兰PK130用量： 0.20kg/t纸，价格：55元/kg
所以试验后吨纸投入：55×0.2=11元/t纸
吨纸投入：11-9.6=1.4元/t纸
产出：①、浆料：
见灰分记录表1，灰分提高了1.35%，吨浆价格按2900元算，节约成本如下： 1.35%×2900 ＝39.15元/吨纸
②、其它化工原料：
留着率提高，灰分提高，填料流失小，所以其它化工原料流失也小，但由于没有流
量计量，所以这部分效益要在长期使用中得出。

经济效益：
初步经济效益＝产出－投入＝39.15－1.4＝37.75元/ t纸
按日产量60t纸/天，一年正常生产330天计算，一年可产生经济效益：
37.75×60×330=747450元/年（约75万元/年）
⑵、双元助留系统[亚什兰助留剂PK130(250g/t纸)+膨润土(2kg/t纸)]该分析是建立在目前试验阶段基础上的初步分析，更精确的投入产出比需要在长期使用中得出
投入：试验前P182用量：0.16kg/t纸，价格：60元/kg
所以试验前吨纸投入：60×0.16=9.6元/t纸
试验后PK130用量：0.20kg/t纸，价格：55元/kg
所以试验后PK130吨纸投入：55×0.2=11元/t纸
试验后：膨润土用量： 2.5kg/t纸，价格：8.9元/kg
所以试验后膨润土吨纸投入：8.9×2.5=22.25元/t纸
吨纸投入：11+22.25-9.6=23.65元/t纸
产出：①、浆料：
见灰分记录表2，灰分提高了2.15%，吨浆价格按2900元算，节约成本如下： 2.15%×2900 ＝62.35元/吨纸
②、其它化工原料：
留着率提高，灰分提高，填料流失小，所以其它化工原料流失也小，但由于没有流量计量，所以这部分效益要在长期使用中得出。

经济效益：
初步经济效益＝产出－投入＝62.35－23.65＝38.7元/ t纸
按日产量60t纸/天，一年正常生产330天计算，一年可产生经济效益：
38.7×60×330=766260元/年（约77万元/年）
2.3.5结论
使用膨润土双元助留剂后，网下白水浓度明显降低，提高了成纸匀度，细小纤维的保留有了明显的提高，降低了吨纸浆耗，降低了生产成本，经济效益非常明显。

这种体系的优点在于可同时改善助留、脱水和成形，而且在使用了淀粉的体系中还可提高纸张的强度。

对改善以麦草浆为主要浆料的助留助滤非常有效。

注：试验中的测试项目的检测方法：
灰分：控制试样在575±25℃下灼烧，是其中有机物变成二氧化碳及水蒸气而挥发，剩下的矿物性残渣即为灰分。

上网浓度：用量筒取试样1000毫升，倒入铺有已干燥至恒重的定性滤纸的布氏多孔漏斗中进行过滤，过滤完毕后，取出滤纸置于烘箱内在105℃下烘至恒重。

附录一：上网浓度、网下白水浓度及单程留着率（FPR）记录表（详细记录）
附录二：灰分记录表（详细记录）
作者简介：雷天斌（1982-）男，助理工程师，研究方向：新产品新技术新工艺的开发与应用，E-mail:xuelang923@.。