机械法化学机械法半化学法制浆高得率法制浆

盘磨机械浆
TMP (Thermo-Mechanical Pulp) 预热盘磨机械浆
CMP (Chemi-Mechanical Pulp) 化学盘磨机械浆 化学预热机械浆
CTMP (Chemi-Thermo-Mechanical Pulp) APMP (Alkaline Peroxide Mechanical Pulp) 碱性过氧化氢化学机械浆
制浆造纸原理与工程
(三) 磨木机磨浆原理 1．磨石：分为天然磨石与人造磨石两类，人造磨石又分为水泥磨 石与陶瓷磨石两种。人造磨石由磨料粒子与粘胶剂组成，磨石粒 子的形状与粒度、磨石的气孔率和硬度决定磨石的性能，影响生 产能力和纸浆质量（P104：图3-6、表3-2） 2．磨木过程的三个阶段： （1） 由磨擦及压力脉冲产生的能量（摩擦能与振动能）被木 材吸收后，转化为热能，使木材温度升高，胞间层木素软化； （2） 经软化的纤维在摩擦力及剪切力的作用下由木材表面剥 离下来；
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4. 磨石线速：线速增加，产量和动力消耗增加，但一定范围内 单位动力消耗有所降低。一定压力下提高线速可提高磨碎区温度， 磨出纤维细长而较柔韧。由于线速受磨石机械强度限制，现代磨 木机多采用大直径磨石来提高线速。
5. 磨木温度与浆浓：由于磨碎区温度不易测量，生产中往往测 定浆坑温度。
第 三 章 机械法、化学机械法、半化学法制浆 （高得率法制浆）
一、发展高得率法制浆的意义：
1. 充分合理地利用植物纤维原料资源
2. 减轻制浆废水中的污染物质 3. 满足产品性能的需要 制浆得率：一般化学法制浆不超过50%，得率在50%以上， 65%以下的化学浆称为“高得率化学浆” 高得率法制浆可统指：制备高得率化学浆、机械浆、 化学机械浆、半化学浆等方法
1．SGW (Stone Ground Wood) 磨石磨木浆 得率：> 95% 基本流程： 备木 磨浆 筛选 净化 浓缩 （漂白） 送抄纸
粗渣再磨
磨石磨木浆的特点：
（1） 在各类制浆方法中得率最高、生产成本最低，污染最 小 （2） 浆料具有优良的不透明度和吸墨性； （3） 强度和白度稳定性较低。 主要用于生产新闻纸、印刷纸，配抄其它文化用纸及纸板。
碱性亚硫酸盐法半化学浆
用于生产一般文化用纸，包装纸、瓦楞纸板等。
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四、磨浆机理及有关影响因素 （一）盘磨机磨浆机理 国外高速摄影的结果表明：在盘磨机进口处木片首先发 生破碎，在向外周运动的过程中离解、纤维化、细纤维化。 一般认为盘磨机磨浆可以分为三个区段：
1.破碎区：磨盘中心部分，（木片首先进入），这部分盘间距最 大，刀片厚，刀数少，木片在高温下破碎，成杵状小木棍。
CTMP特点： （1） 平均纤维长度较大，碎片含量低；
（2） 针叶木CTMP强度可接近化学浆。
可用于生产新闻纸、印刷书写纸、卫生纸、纸板、绒毛浆等。
制浆造纸原理与工程
CTMP生产系统 制浆造纸原理与工程
6. APMP (Alkaline Peroxide Mechanical Pulp) 碱性过氧化氢化学机械浆 流程：
制浆造纸原理与工程
6. 磨石浸渍深度：浸入浆中的目的是为了清洗磨石表面，均匀
冷却磨石。浸渍深度可由浆坑挡板调节 国外发展的无浆坑磨木: 将浆坑挡板放低，使磨石不浸入浆中，可减少磨石运行中的阻
力;
用高压喷水消除复磨，降低浆料打浆度和能耗，延长刻石周期，
稳定浆料质量;
但需严格控制喷水温度、压力、喷水量和在整个磨石面上喷水 均匀，以保证浆的质量和磨石安全。
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7. SCP（Semi-Chemical Pulp）半化学法浆 得率：65~ 80% 基本流程：
木片
化学预处理
盘磨机磨浆
筛选
NSSC（Neutral Sulfite Semi-Chemical pulp） 中性亚硫酸盐法半化学浆（生产半化学浆的主要方法） ASSC (Alkaline Sulfite Semi-Chemical pulp)
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5. 磨盘间隙 磨盘间隙、浆浓、能耗：三个参数可控制，相互影响；
能耗一定：浆浓高，间隙应加大；
浆浓一定：间隙小，能耗会增加。 用于离解纤维，间隙应大些，用于精磨（发展强度）则 间 隙应小些。 间隙200m时，磨盘震动，纤维长度剧烈下降，纸浆强 度明显下降；制造时磨盘间隙一般不可能小于100m（平行问 题）
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3.预热温度（压力）和时间 预热（汽蒸）的作用：对TMP，软化纤维胞间层木素，使纤维 易于分离，预热温度影响纸浆质量。
预热温度过高（超过木素玻璃化转移温度），木素充分软化，纤维分离发 生在胞间层和次生壁之间，纤维分离后表面覆盖着木素，一段磨浆后浆料冷却， 原来软化的木素变硬形成玻璃状外壳，成为二段磨浆的障碍，造成难以细纤维化， 磨浆动力消耗大，浆料白度下降。 预热温度过低，木素未能软化，纤维发生不规则分离，产生碎片多，纤维长 度降低，纸浆强度下降（类似RMP）。 据有关研究，在接近（稍低于）木素玻璃化转移温度时，纤维分离发生在次 生壁外层，有利于二段磨浆产生细纤维化作用，提高纸浆强度。 木素玻璃化转移温度的下限为120~135 oC。预热时间一般为1~2min.
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2．RMP (Refiner Mechanical Pulp) 盘磨机械浆
得率：90~ 95%
基本流程： 木片洗涤器 RMP的特点： （1）原料成本较SGW低，可利用磨木机不能用的木材边角料； 脱水机 盘磨机 （二段盘磨机） 筛选
（2）设备占地面积小，生产能力较大；
（3）强度较SGW好，但能耗较SGW高（高50%~100%）， 不透明度及印刷性能稍低。
洗后木片
常压预汽蒸
一段螺旋压榨、预浸
常压预蒸仓
常压预蒸仓
二段螺旋压榨、预浸
一段常压磨浆
洗涤脱水
二段常压磨浆
消潜
筛选
APMP特点：杨木APMP与BCTMP相比较有能耗低、化学药 品 消 耗 较 低 、 白 度 和 强 度 较 高 的 特 点 ； 但 针 叶 木 APMP 与 BCTMP相比较未表现出明显优势。
2.粗磨区：盘间距从内向外逐渐变小，原料停留时间较长，逐渐 被磨碎成针状的木丝，由于相互的摩擦作用，被离解成纤维束 和部分纤维。 3.精磨区：靠齿盘外周，齿数增多，齿沟变窄，进一步细纤维化， 离解。
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要使木片被磨成良好的浆料，应使之经历两个过程：
1． 使木片离解，尽量保护纤维长度，减少切断。因此需 利用木片之间的相互摩擦，磨浆浓度宜高，间隙应大些。 2． 进一步纤维化和细纤维化，磨浆浓度宜低些，盘间隙 宜小些。 生产中往往采用分段磨浆来实现上述两个过程。
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（二）影响盘磨机磨浆的有关因素
1.材种与料片规格：木材种类、纤维形态、化学组成
有关研究结果表明（见 P117-118 表3-8），用密度小、生 长快、秋材含量高、抽出物含量低的木材，可生产出强度较高 的盘磨机械浆。 2.磨浆浓度： 是重要的影响因素，一般控制在20％～30％范围。 段磨浆 25％左右，第二段磨浆 20％左右. 第一
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4．磨浆能耗与能量分配
RMP
KWh / t浆 1600~2200
TMP
1800~2300
SGW
1100~1300
• •
•
离解只消耗较少的能量，大部分能量消耗于纤维的进一步 磨解（精磨）。
在两段中合理地分配能耗有利于提高浆料的强度性质。
有研究表明，对于TMP，一段磨浆能耗占总能耗的50%左 右时，浆料的强度较好。
SCP（Semi-Chemical Pulp） 半化学法浆 NSSC (Neutral Sulphite Semi-Chemical pulp) 中性亚硫酸盐法半化学浆 ASSC (Alkaline Sulphite Semi-Chemical pulp) 碱性亚硫酸盐法半化学浆
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三、高得率制浆主要方法的基本流程与特点
调节喷入浆坑的白水温度和喷水量，可以调节温度和浆浓。
提高温度：纤维分离较容易，浆强度高，滤水性好。生产中一般 控制浆坑温度在75~85 oC。
提高浆浓：生产能力下降，大量浆料被复磨，浆料强度下降。生 产中一般控制浆浓在2.0%。 P108：生产控制中浆坑温度、浆浓和白水浓度的关系 P109：图3-12为浆坑温度和浆浓对纸浆裂断长的的影响 表-3-4为工厂磨浆条件的例子
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四、化学处理
CTMP化学处理的药品一般为氢氧化钠、亚硫酸钠和碳 酸钠。化学处理的位置一般在磨浆前，也有在段间甚至段 后（P132，图3-40）。
（一）化学处理的作用： 使原料（木片）软化，有助于降低磨浆能耗，较多地分离 出完整的纤维，增加浆料中的长纤维组分，提高纸浆强度。
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木片磨木机示意图 制浆造纸原理与工程
3．TMP (Thermo-Mechanical Pulp) 预热盘磨机械浆 得率：90~ 95% 基本流程：
洗后木片
TMP特点：
预热器
压力盘磨机
（消潜）
浆汽分离器
筛选
二段盘磨机（常压）
（1） 长纤维组分较高，强度比SGW、RMP高，纤维束含 量低； （2） 细小纤维和碎片含量低，滤水性好 （3） 松厚度比SGW大，抄出纸页表面较粗糙。 主要用于抄造新闻纸、印刷纸、涂布纸、面巾纸、
（3） 剥离下来的纤维与纤维束聚集于磨石刻纹的沟槽中，在 移出的过程中受到复磨与精磨。
三个阶段密切相关，相互影响。
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（四）影响磨木机磨浆的因素 1. 原木质量：水分40~45%为宜。水分小于20~30%时，产量与质 量下降，动力消耗增加；水分大于50%时，产量下降。 原木的材 种影响浆料的质量、白度、得率和能耗。
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SCMP (Sulfonated Chemi-Mechanical Pulp) 磺化化学机械浆 BMP (Bio-Mechanical Pulp) SEP (Steam Explosion Pulping) 生物机械浆 蒸汽爆破法制浆
EMP (Extruder Mechanical Pulp) 挤压法机械浆
纸板等。
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TMP生产系统 制浆造纸原理与工程
4．CMP (Chemi-Mechanical Pulp) 化学(盘磨)机械浆 得率：80~ 90% 基本流程：
木片
NaOH ,
化学预处理 （磨浆
筛选
化学预处理 （预浸渍） 中的化学药品一般为： Na2SO3 , + NaOH (NH4)2SO3 + NaOH (或其它pH缓冲剂如MgO等)
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二、高得率浆分类及有关术语 SGW (Stone Ground Wood) 磨石磨木浆 压力磨石磨木浆 高温磨石磨木浆
PGW (Pressurized Ground Wood)
TGW (high Temperature Ground Wood) RMP (Refiner Mechanical Pulp)
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•
•
6. 磨盘特性 （1）齿型：齿的长短、数量、粗细；齿的排列与分布；齿槽的 深浅、宽窄和分布；浆档的设置；三个区的划分与磨浆面积等， 均影响生产能力、浆料质量和能耗。 （2）齿盘锥度：指单位径向上的坡度，随材种、得率、齿型结 构而变。提高磨浆浓度，锥度应加大（p120）。 （3）磨盘材料：关系到磨盘的使用寿命（铬镊钼合金、陶瓷、 塑料、砂轮等）
2. 磨石的表面状态：纹锋锐利时产量高，单位电耗低，但以切割 作用为主，磨出纤维短硬，碎料多。所以刻石后要去锋。
纹锋完全变钝后，产量下降，电耗上升，此时需要磨石。 在一个磨石周期的中间一段时间内，纹锋钝圆，得到质量适宜的 浆料。 3. 磨木比压：指单位磨碎面积上所受的压力（与装料操作有关） 比压增加：产量增加，粗纤维增加，纸浆强度下降。 比压应与磨石纹锋配合，钝的纹锋应相应提高比压。
NaOH + H2O2 等
CMP特点：强度优于RMP、TMP 可用于配抄新闻纸、印刷纸、书写纸等
制浆造纸原理与工程
5．CTMP (Chemi-Thermo-Mechanical Pulp) 化学预热机械浆
（BCTMP：漂白化学预热机械浆） 得率： 90~93%
基本流程：
（挤压） 木片 汽蒸 浸渍 预热 压力磨浆 筛选