第四章 纸浆的洗涤、筛选和净化

二、洗涤原理
废液在纸浆中存在的形式
KP SP
纤与纤间 %
胞腔 胞壁内 % %
70-80
15-20 5
60-70
20-30 5-8
通过过滤挤压 通过扩散
1.过滤
P 过滤速度： V RLa 32 R 2 d P d 2 V 32 La 由上式可知：
①
② ③
④
ΔP上升，v上升，但ΔP上升，φ下降，d下降，而a上升 温度上升，μ下降，v上升 L上升，v下降 浆种与浆层均匀性有影响
第二节 纸浆的筛选与净化
一、概述
（一）目的：除去杂质，以满足质量和正常生 产需要 纤维性杂质：木片、生片、草节 粗纤维束和非纤维细胞等 非纤维性杂质：泥砂、铁屑、碎 石、煤渣等 要求：筛选净化效率高，尾渣损失少， 设备流程简单，操作维修方便，
操作维修方便，动力消耗低 措施：合适的设备，合理的工艺流程，正确 的工艺条件 （二）术语
（二）带式洗浆机 （Belt Washer）
原理：扩散与置换相结合（洗涤多段，但无段间稀释） 结构：滤网（滤带）、真空吸滤箱、流浆箱、机架、传 动、喷洗装置等组成。
优点：结构简单、操作方便、投资省 缺点：密封性差、热损失较大、胶带易磨损 工艺：进浆浓度 3-4％ 出浆浓度 15-19％ 洗涤水温 70-80℃ 稀释因子 2-3 适用：国产的多用于纸浆的洗涤，用于黑液提取的少
① 洗浆池（Washing Cheat） ② 螺旋挤浆机 ③ 双辊挤浆机
（一）转鼓式洗浆机 1. 鼓式真空洗浆机 原理：兼有过滤、扩散 置换的作用 构造：转鼓、鼓槽、分 配头等组成
分段式真空洗浆机
分配头的多小室轮流受到过滤、抽吸、排空作用 真空产生 强制真空 自然真空：水腿作用 过滤面积：5m2～50或100m2 工艺：进浆浓度 木 0.8～1.5％ 草 2.0～2.5％ 出浆浓度 10～16％ 优点：生产能力大，黑液提取率高，洗浆质量好 生产易检查 缺点：设备较复杂，投资较大，安装标高高，易 产生泡沫 适用：草浆、木浆
2.净化
利用相对密度的不同进行分离
沉砂沟，浆浓0.5%，流速 10-15m/min
（1）重力沉降
（2）离心分离
GV 2 离心力F gr
原理：泥砂等杂志比重大、G增大、F增大，被抛向 器壁，然后向下运动，轴向中心形成“低压 带”,由于器壁摩擦阻力及洁净浆料向低压带 集中，V下降，故做成锥形，即使r减小，以 保证离心力F
VW 8m / t风干浆
3
38 D.F. 8.0 5.1(1 ) 2.938t / t风干浆 5100
稀释因子大，洗涤用水量多，黑液浓度就稀 稀释因子越大，浆洗得越干净，黑液提越取 率越高。
0.900 VP (100 15) 5.1t 5.1m 3 15
⑤ 洗涤损失（Washing Loss）Kg/t 风干浆
温度上升，分子动能上升，D上升 粘度下降，分子动能阻力下降，D上升 ③ 扩散量与扩散面积成正比，与扩散距离成反比 扩散面积是指纤维与洗涤液的接触面积 扩散距离是指纤维与洗涤液主体的距离 增大F，减少X的有效措施是搅拌
4.置换：利用清水或稀废液把废液置换出来，含 过滤、扩散作用
三、洗涤方式及影响洗涤的因素
（三）扩散洗涤器（Diffusion Washer）
原理：置换、过滤 结构：象漏斗型装置 外壳、过滤杯（筛杯）、水压缸、刮料臂、喷
根据需要有一段式、两段式和三段式 纸浆从下锥部进入，分布于多筛环之间，与 筛环等速上升，洗涤水在多筛环间转动的喷 水管均匀加到浆中，利用筛环瞬时下降的振 动和剪切作用以废液反冲洗滤网。 工艺：进出浆浓度 10-12％ 进浆温度 80-95℃（≯100℃） 浆料上升速度 15cm/min 筛（网）环上升15cm后，用0.3s时间恢复原 有的位置，每段洗涤周期 6-8min 优点：设备紧凑、操作简单、生产能力大、洗涤效 率高、不产生泡沫、没有臭味、电耗低
2.挤压
利用机械挤压把废液从浆中挤出 想用挤压的方法完全分离浆中废液是不可能： 外加压强 ＞毛细管压强 能把黑液挤出 外加压强 ≤毛细管压强 不能把黑液挤出 根据物理化学：
4r p d
纤维细胞腔直径 草浆 1.5~5μm 木浆 10~30μm 胞壁微纤维（Microfibril）尺寸250Å =0.025μm
连续蒸煮热扩散洗涤器
缺点：滤网升降机构复杂 适用：通常用于连续蒸煮器高热洗涤后的最终选择 器内高热洗涤（Internal washing zone in a typical Kamyr Chip Digester) 洗涤液（70-80 ℃）从蒸煮器底部进入，向 上流动，与高温浆接触，被加然至120-130 ℃，此温度最适于洗涤，扩散速度增大，洗涤 效率提高，高热洗涤相当于2-3台真空洗浆机， 浆被将温至100 ℃以下，通压缩空气“冷喷发”
二、筛选设备及其影响因素
（一）筛选设备 1.振框式平筛 （Johnson Screen）
结构：筛框、筛板、偏心轮、喷射管等 推动力——位差 破坏纤维层——振动 喷水——防止粗渣中带出合格纤维
高频振框式平筛
工艺：进浆浓度 1~1.5% 出浆浓度 0.8~1.2% 筛孔 φ2~φ12mm 振次 1410~1440次/min 振幅 1.5~2mm 特点：适应浆种广、除节能力高、生产能力大、动 力消耗低，操作维修方便，但操作环境差 要求：合适的振动、浆浓和浆位 调节好喷水压力和角度 另一种振动筛：高频振动园筛
进浆尘埃 出浆尘埃 1.筛选效率 100% 进浆尘埃
2. 排渣率
被筛出粗渣量 100% 进入筛浆机纤维总量
浆渣中能通过40目网的好纤
3.浆渣中的好纤维率 维率
二、筛选净化原理
1.筛选 是利用几何形状的不同进行分离
（1）筛选动力 利用静压差——通过式筛 利用动压差——离心筛 不少筛是两者兼有之 （2）浆料要充分稀释，使其处于游离状态 （3）纤维层形成和破坏（振动或脉冲） （4）细浆和粗渣只能相对分离
D.R.
W0 WM W0 WW
在理想状况下，洗后液体的溶质质量分数与洗涤 液一样，即WM=WW，则 D.R.=1 实际上WM ≠ WW，D.R.<1 D.R.的大小受 洗涤液的数量、温度、分布 浆层的均匀性 浆料的特性等影响 一般来说，木浆多段洗 一段D.R.=0.8~0.92 中间段D.R.=0.5~0.7 （热水洗）末段D.R.=0.55~0.7
缺点：结构复杂，密封要求高，电耗大 适用：洗木浆、竹浆、荻苇浆，洗蔗渣浆产量低，洗 麦草浆不宜 3.鼓式置换洗浆机（DD洗浆机） （Drum Displacement Washer——DD Washer）
DD洗浆机
结构转鼓沿圆周被分隔成7个区：上浆成形区、4个 置换区、真空区（用真空泵将干度提高 到14－16％）、脱落区（用压缩空气将 浆片吹落） 可在一台洗浆机上实现四段逆流洗涤， 最后一段用热水洗 洗木浆生产能力： 7.5t/d.m2
洗涤方式 多段逆流洗涤
第 一 段 第 一 段 第 一 段 第 一 段
未洗涤 纸浆
洗涤的 纸浆
提取的黑液
洗涤要求：黑液提取率高，浆洗得干净 稀释因子要小，黑液浓度要高 段间配用稀释搅拌槽，提供混合扩散的空间、时间
影响因素
① 洗涤用水量与洗涤次数
洗涤用水量愈多，浆洗得愈干净，提取率愈高 洗涤用水量一定，洗涤次数越多，洗涤效果越 好，但投资、动力消耗增加。 ② 洗涤液温度 温度上升，粘度下降，分子扩散加速，浆料滤 水性上升，但温度过高，在真空洗浆机内易产 生沸腾，而破坏真空度。 ③ 压差或真空度 压差或真空度上升，过滤推动力上升，过滤速 度加快，真空度过大，废液沸点下降，洗涤温 度下降，影响洗涤。 挤压压力过高，滤网易损，纤维流失增大，毛
洗涤能力：木浆>竹浆>荻苇浆>蔗渣浆>麦草浆 木浆提取黑液：8Be‘ 80℃ 8m3 草浆提取黑液：6Be’ 60℃ 12m3 2. 压力洗浆机 原理：兼有过滤、扩散、置换作用 构造：转鼓、鼓槽、气罩、密封辊等组成 压力由风机产生的风压 9－11KPa 过滤面积 8－45m2 工艺：进浆浓度 0.8～1.2％ 出浆浓度 12-14％ 优点：洗涤效果好，生产能力大，安装标高低（2楼 即可），不易产生泡沫
第四章 纸浆的洗涤、筛选和净化
(Washing, Screening and Cleaning of Pulp)
第一节 纸浆的洗涤与废液的提取
一、概述
1.目的与要求
黑液 KP SP
蒸煮废液
红液 1000Kg溶出有机物 碱法制浆，制1吨浆废液中有 400Kg NaOH及生成物 8-10m3 H2O
从洗涤角度 把浆尽量洗干净，减少纤维 流失 从碱回收角度 尽量提高黑液提取率，尽 量减少用洗涤水，保持高的黑液浓度与温 度 碱法纸浆洗涤目的： ① 尽量把浆洗干净 ② 尽可能为回收系统提供浓度大、温度高的 黑液
六、泡沫形成与消泡
1.泡沫的形成 表面活性物质（树脂、脂肪酸、蜡及其皂
化物）与空气接触加之激烈的搅拌 2.消泡 ① 静置消泡 温度上升，消泡时间下降 pH上升，消泡时间增加 ② 蒸汽消泡 温度上升，液膜破裂 785-981KPa（8-10Kg/cm2) 蒸汽喷射 ③ 机械消泡 利用超翼回转和离心作用使泡 沫与器壁碰破 ④ 消泡剂消泡 煤油、松节油、有机硅等表面 活性大、表面强度低、粘度小 液体
2.洗涤术语
① 固形物（Solids） ② 洗净度 纸浆洗净后的干净程度
残碱 <0.05g/L（Na2O计）—木浆 <0.25g/L（Na2O计） — 苇浆 洗涤后每吨风干浆带走残碱量 SP法 以洗后纸浆滤液消耗KMnO4的量表示 （废液中含有木素）<100mgKMnO4/L ③ 置换比（Displacement Ratio） 在洗涤段里浆中可溶性固形物实际减少量与最 大可能减少量之比 KP法
4.双网挤浆机（压滤机，Double Wire Press Washer）
SD型压滤机
浆料 自动脱水区 楔形脱水区 脱水区 工艺：出浆浓度 25-30％
低压脱水区
高压
五、衡量洗涤设备的主要经济技术指标
1.黑液的提取率与提取黑液浓度（最主要） 提取率要高，黑液浓度也要高 2.洗涤损失与浆的洗净度 提高洁净度，减少损失（Carry over） 3.纤维损失 减少纤维损失
④ 稀释因子（Dilution Factor）
表示提取的黑液的稀释程度，有时称稀释度 定义 洗涤每Kg风干浆引入黑液系统之洗涤用 水量Kg H2O/Kg 风干浆或 t H2O/t风干浆
VW VP V V0
洗涤因子的计算： 设洗后吨风干浆带走固形物38Kg 洗后浆浓15% 洗涤用水量 8m3/t风干浆
要挤出木浆胞腔内黑液需1Kg/cm2压差 要挤出微纤维间黑液需800多Kg/cm2压差，难做到
Leabharlann Baidu
3.扩散
除去胞壁和胞腔中的废液 扩散速度：
Ci C w G DF Kg/h X
① 纤维内外浓度差上升，扩散速度上升，洗涤用水
越多，浓度差越大，洗得越快，但黑液浓度下降 为保证一定的浓度差，应采用逆流洗涤。 ② D随扩散物质及介质的种类、温度和粘度而异。
（四）挤压洗涤设备
1.螺旋挤浆机（已淘汰）
2.双辊挤浆机（已淘汰） 3.置换压榨洗浆机 瑞典 Sunds、VPC、VPD、MPC 加拿大 Vani-NIP
原理： 挤压、置换 构造：两个多空辊、压力浆槽、输料器、刮刀等组 组成，每个压区分为脱水区、置换区、压榨 区 工艺：进浆浓度 2-5％ 出浆浓度 30-40％ 黑液提取率可达99％
④ 浆层厚度增加，过滤阻力增加，过滤速度下降。
上浆浓度增加，浆层厚度增加，生产能力增加， 黑液提取率下降。 出浆浓度增加，洗涤损失上升，黑液提取率上升。 ⑤ 浆种与浆质 酸法浆比碱法浆滤水性好，易洗涤。 木浆比草浆滤水性好，但草浆扩散效果好。 硬浆比软浆滤水性好，但扩散效果差。
四、洗涤设备
淘汰设备
⑥ 洗涤效率和黑液提取率（Washing Efficiency）

G G0
G---洗涤后提取的废液固形物含量 G0---洗涤前浆中废液固形物含量 黑液提取率=吨风干浆提取的送蒸发黑液的溶质 量对蒸煮后吨风干浆黑液总溶质量的百分比 一般提取率<洗涤效率（两者有区别又有联系） 当所提取黑液全部送蒸发工段时： 黑液提取率=洗涤效率