CN101586314B

CN101586314B - 葵花杆挤压机械法制浆

Info

Publication number: CN101586314B
Application number: CN2008100507307A
Authority: CN
Inventors: 马庆涛
Original assignee: 杨宏
Priority date: 2008-05-21
Filing date: 2008-05-21
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2028-05-21
Also published as: CN101586314A

Abstract

一种葵花杆挤压机械法制浆，属于造纸领域。本发明的目的是提供一种以葵花杆为原料制备造纸浆液的方法。本发明先将切断的葵花杆送入立式除髓机中进行半湿法除髓，再经洗涤后进行湿法除髓，通过通过汽蒸后进入双螺杆挤压浸渍机，通过挤压将渣料片挤压磨解成丝团状粗浆料，并与机内的NaOH浸渍吸收，混合后的粗浆料进入反应仓继续反应，再进入高浓盘磨机进行高浓磨浆，把磨浆后的浆料置入消潜池稀释、停留、搅拌，最后进入到螺旋压榨脱水机中进行螺旋式压榨脱水，并挤出成品浆料。本发明低能耗、无污染、低水耗(吨纸/10吨水)、高强度、高得率、高效益。

Description

葵花杆挤压机械法制浆

技术领域：

本发明属于造纸领域。

背景技术：

葵花杆属年生长植物，综纤维素含量为76％左右，多戊糖含量为19％左右，杆与髓的比例为89∶11。葵花杆纤维较均匀，0.5-1.0mm的纤维占50-60％，打浆时易于润涨，成浆强度较一般茎秆纤维好，纤维质量属一般阔叶木范畴。

葵花杆的木质部含纤维细胞、导管分子、木射线细胞和木射线薄壁细胞等组分，杂细胞组分含量较高，这些杂细胞组分形状各异、尺寸很小，不仅会影响蒸煮后成浆的纤维质量，而且在制浆和洗涤的过程中容易流失，故而会降低制浆得率。

葵花杆芯中的髓细胞体积占整株体积的50％以上，髓细胞灰分中的主要成分为Ca、Si的无机矿物质，不论制化学浆还是制化学机械浆，这一组分不仅消耗制浆化学药品，而且还会影响成浆质量。

发明内容：

本发明的目的是提供一种以葵花杆为原料制备造纸浆液的方法。

本发明制成有效成分的配比是：葵花杆∶NaOH＝1∶0.03～0.04.

本发明的制备步骤是：

a、将葵花杆或甜高粮杆用切草机切成40mm长的段，再经锤式粉碎机粉碎后，用输送机送入料仓中储存待用；

b、将料仓中储存的原料用皮带输送机送到立式除髓机半湿法除髓；

c、经半湿法除髓后进入洗涤机洗涤，然后再进入立式除髓机进行湿法除髓，吸水饱和料渣被除髓机下端的给料螺旋送到双螺旋挤浆机，吸水不饱和的髓被除髓机上端的刮板去除；

d、再进入预汽蒸仓，通过汽蒸使渣料变得松软；

e、然后进入双螺杆挤压浸渍机，通过挤压将渣料片挤压磨解成丝团状粗浆料，并与机内的NaOH浸渍吸收；

f、混合后的粗浆料进入反应仓继续反应，并通过仓内的螺旋轴分层输出，再经过稀释螺旋稀释到3～5％低浓度洗浆，然后将稀释到3～5％的低浓浆经双螺旋挤浆机挤浆脱水，使其浓度达到25～35％，PH值近于中性本色粗浆；

g、再进入高浓盘磨机进行高浓磨浆，将其中的纤维分丝帚化，浆料的打浆度是40～50°SR；

h、把磨浆后的浆料置入消潜池稀释、停留、搅拌，使纸浆纤维舒张、伸直；

i、最后进入到螺旋压榨脱水机中进行螺旋式压榨脱水，并挤出成品浆料。

本发明在低浓盘磨机和筛选除渣系统中进一步处理，可以降低浆料的打浆度2～3°SR，进一步去除浆料中的轻重杂质，得到造纸原料纸浆。

本发明低能耗、无污染、低水耗(吨纸/10吨水)、高强度、高得率、高效益，把葵花杆作为原料，用在挤压法机械制浆造纸工艺上，在国内外还是空白。葵花杆原料来源广，基本无需资金的投入，吨纸可节约木材2-3立方米。按现在纸浆的价格计算，吨浆利润可达600元人民币。这一发明给国内外制浆、造纸业节能、降耗、减排提供了可靠的保证。

具体实施方式：

本发明制成有效成分的配比是：葵花杆∶NaOH＝1∶0.03～0.04.

本发明的制备步骤是：

d、再进入预汽蒸仓，通过汽蒸使渣料变得松软；

以下是对本发明工艺流程图各步骤的详细说明：

1.料仓：将葵花杆或甜高粮杆用切草机切成40mm长的段，再经锤式粉碎机粉碎后，用输送机送入料仓中储存待用。

2.输送机：将料仓中储存的原料用皮带输送机送到立式除髓机半湿法除髓。

3.立式除髓机半湿法除髓：它由一个竖式安装的转子、筛鼓以及传动部件组成，转子上有许多沿螺旋线排列的飞锤，有传动部件驱动高速运转。它的作用主要给物料以离心力，而不是将物料锤碎切断。渣料主要靠本身重力进料，在离心力和重力的共同作用下，沿螺旋线前进，通过转子和圆筒形筛鼓之间的净化处理区。渣料刚进入除髓机时是无定向的，由于离心力作用于纤维束重心，使纤维束直立定向排列，沿筛鼓旋转而不通过筛孔。筛鼓是固定的，转子不仅推动纤维束沿螺旋线前进，而且使纤维束本身自转，互相搓揉，使纤维束松散开，这样，髓与纤维分离，并通过筛孔排出除去。

4.洗涤机：洗涤机是靠浮选和搅拌作用洗涤的。它像一个U形的水池，在U形池拐弯处下方设有一个圆锥形捕集器。经过半湿法除髓的纤维，经双辊给料机送入U形池的一端，加水稀释至2％浓度，形成一松散漂浮的层流，渣料浸泡在水池中，被一连串的镰刀状转子拨动前进。重杂质(泥沙、石块、金属物等)沉淀到池底，顺着水流缓慢的流入捕集器中，定期自动排除。渣料中的残糖和可溶性物质大部分被洗涤溶解出来，提高了净化程度。由于后面转子转速逐渐加快，渣料一绕过U形池拐弯处，便逐渐形成比较密实的纤维层，并在转子拨动下爬上斜坡，进入滤水孔板。孔板设在U形池水位之上，洗涤水逐渐被沥干。渣料离开洗涤机时，湿度约90％，随即进入立式除髓机进行湿法除髓。(洗涤水温度50-60℃)

5.立式除髓机进行湿法除髓：经洗涤机清洗好的渣料离开洗涤机时，湿度约90％，随即进入立式除髓机进行湿法除髓。它的原理是根据料渣与髓的吸水性的不同因而它们的比重产生差异，吸水饱和料渣被除髓机下端的给料螺旋送到双螺旋挤浆机，吸水不饱和的髓被除髓机上端的刮板去除，从而达到了渣髓分离的目的。

6.双螺旋挤浆机：经进入立式除髓机进行湿法除髓后的渣料含水量90％左右，但由于渣料组织之间结合力的作用，纤维没有得到充分润涨，因此，靠双螺旋挤浆机两根带有螺旋、相互啮合转子的外力作用来破坏渣料组织之间的结合力并脱去40-50％的水分，以使纤维得到充分润涨。同时满足预汽蒸仓对渣料片含水量的要求。

7.预汽蒸仓：汽蒸仓主要作用是通过汽蒸使渣料片变得松软，易于吸收药液，同时作为中间料仓将渣料片均匀输送至双螺杆挤压机。(蒸汽温度90-96℃、汽蒸时间10-15分钟)

8.双螺杆挤压浸渍机：双螺杆挤压浸渍机是工艺中的关键设备，功能是通过挤压作用将渣料片挤压磨解成丝团状粗浆料状态，并与计量加入机内的化学药液浸渍吸收，然后在一定的压力和温度下完成药液和浆料的充分混合，以提高化学反应效率。(挤压浸渍温度85-95℃、进料浓度30-35％，加折百的NaoH液体，加入量是渣料量的3-4％，此时的打浆度是15-17°SR)

9.反应仓：反应仓是制浆工艺的关键设备之一，它是料片浸渍化学药品后进行成浆反应的主要场所。

反应仓主要由上部方锥形仓体和下部多条平行的出料螺旋轴组成。粗浆料在浸渍化学药品后从反应仓顶部进料口落入反应仓内，可通蒸汽使仓内达到一定温度，物料在仓内停留一段时间后被仓底出料螺旋轴分层输出。螺旋轴为变距螺旋结构，可保证反应仓内物料反应时间恒定，使反应均匀充分，为后一段工序盘磨打浆作好准备。(反应温度：85--95℃，反应时间：40-45分钟)

10.稀释螺旋：把经过反应仓，浓度为30-35％的含碱粗浆经稀释螺旋，稀释到3-5％低浓浆，以起到洗浆的作用。

11.双螺旋挤浆机：把经过稀释螺旋稀释到3-5％低浓浆再经双螺旋挤浆机挤浆脱水，使其浓度达到25-35％，PH近于中性本色粗浆。

12.计量螺旋：控制进入高浓盘磨机所需的粗浆量。

13.高浓盘磨机：用于粗浆料的高浓磨浆，主要是使纤维分丝帚化。经高浓盘磨机磨浆后，浆料的打浆度是40-50°SR，符合国家本色商品浆各项质量指标的要求。

14.消潜池：把磨浆后的浆料稀释、停留、搅拌，使纸浆纤维舒张、伸直，以消除高浓磨浆过程中纸浆纤维的扭曲、卷曲现象。

15.螺旋压榨脱水机：螺旋压榨脱水机主要由圆筒形滤鼓和变径螺旋轴(内径逐渐变大，外径不变)构成封闭压缩空间。浆料进入螺旋后，由于螺旋的转动被向前推进，因封闭空间逐渐减小并且受到出料口处气动背压装置的推力而挤出滤液，浆料由螺旋末段与气动背压盘之间排出，滤液通过筛网由外壳底部流入收集箱。在螺旋压榨脱水机螺旋轴尾部增加了轴心脱水，可使被压缩的浆层里外脱水一致，大压缩比的螺旋轴及气动背压盘可使浆料高度浓缩，以达到后续工段的处理浓度。气动背压盘可自动控制出浆压力，使挤出纸浆的干度均匀稳定，作为商品浆即可打包装销售。

16.根据纸种的不同，可用低浓盘磨机和筛选除渣系统进一步处理。以使浆料的打浆度再提高2-3°SR，进一步除去浆料中的轻、重杂质，以得到更优质的造纸原料---纸浆。

实验过程：

试验原料：取自内蒙地区，经人工除髓后切成料段的上年生葵花杆。

工艺过程：物料洗涤浸泡4h→80℃条件浸渍2h→一段挤压疏解→5％NaOH洗涤后粗浆打浆度16°SR→KRK常压磨浆→常温条件浆浓度20％左右，磨浆条件：磨盘间隙0.5mm，经一次磨浆后的纸浆在实验室平板筛浆机筛浆(筛板筛缝0.2mm)，测定所得细浆的打浆度为51°SR。

采用L&W Fiber Tester纤维自动分析仪测定葵花杆和废纸浆成浆的纤维形态，

纸页物理性能检测

将所抄纸页经恒温恒湿标准条件处理，按国家标准规定的方法测定纸页的各项物理性能。

检测仪器：

抗张测试仪：Lorentzen & Wettre公司，瑞典产；

撕裂度仪：Lorentzen & Wettre公司，瑞典产；

耐破度仪：Lorentzen & Wettre公司，瑞典产；

环压强度测试仪：四川省长江造纸仪器厂；

耐折度仪：TINIUS OLSEN testing machine co.willow Grove.PA，美国产。

葵花杆浆配抄瓦楞原纸的物理性能检测结果

紧度/g.cm^-3	0.46	0.43	0.45	0.50
					裂断长/km	4.22	3.83	4.35	3.73
环压指数/N·m.g	9.4	8.3	9.9	8.1
					耐破指数/kPa·m²g^-1	2.3	1.9	2.0	1.9
撕裂指数/mN·m²g^-1	8.2	8.3	6.4	6.1
					耐折度/次	36	22	15	14

小结

1.葵花杆经双螺旋挤压机处理后，打浆度分别为16°SR，再经KRK磨在20％浆浓、磨盘间隙0.5mm条件下一次磨浆，其打浆度为：葵花杆浆51°SR，这说明纸浆均容易磨浆。

2.由于葵花杆浆的打浆度偏高，导致纸浆的各项强度均偏高，特别是裂断长和环压强度。因为强度与结合力成正比，而结合力与打浆度也成正比。纸的撕裂强度主要与纤维长度有关，由于纸浆的打浆度偏高，纤维变短，因此它们的撕裂强度并不高。

3.在相同的磨浆条件下，葵花杆浆的滤水性能较好。

4.纸浆分别与废纸浆按不同的比例配抄瓦楞原纸。测定结果表明，随废纸浆比例的增大，各项强度指标呈下降趋势，这可能是由于废纸浆的打浆度较低所致。

5.在生产中如果将葵花杆浆的打浆度降低至35-40°SR，它们的强度值会有所下降，但仍能达到抄造瓦楞原纸的要求，而且纸浆的滤水性将得到改善，也不会影响纸机的车速。

系统综述

挤压机械法葵花杆化机浆制浆工艺主要包括：备料系统，除髓系统，浸渍-磨浆系统，低浓除渣筛选系统。

葵花杆要进行切段、破碎，制得符合除髓要求的合格原料，这些工作在备料系统完成。

备料制得的合格葵花杆原料经输送机输送到立式除髓机，进行半湿法除髓，经过半湿法除髓的原料，进入洗涤机，洗涤机靠浮选和搅拌作用将重杂质和甜高粱杆渣纤维中的残糖及其它可溶性物质大部分洗涤除去，洗涤后原料进入二段立式除髓机进行湿法除髓。

除髓后原料经双螺旋挤浆机脱水至一定浓度后进入预汽蒸仓进行汽蒸；

蒸后原料经计量螺旋进入双螺杆挤压机进行挤压、磨解和混合浸渍，漂白化学药液由计量泵计量加入机内，原料进入双螺杆挤压机后首先在高压下被挤压浓缩、搓揉成丝团状，增大其有效面积以利于浸渍药液，同时废水由机壳内特殊的滤篦排出，排出的污水不含任何药物及有毒物质，因而对环境不产生任何污染，这也是优于其它制浆方法之所在。已经变为高浓丝团状的料片与药液浸渍，再经高浓充分混合后以稳定的浆料浓度排出双螺杆挤压机进入反应仓；

浸渍后料片进入反应仓进行化学反应反应仓内一般不需蒸汽加热；

反应后的浆料通过卸料螺旋输送至稀释螺旋

稀释后的浆料进入双螺旋挤浆机脱水至一定浓度以去除溶出物和部分残药，防止后续高浓盘磨机磨浆时打滑，提高磨浆效果并减少后续浆料洗涤压力。高浓提取的废水可稀释后用于洗涤机洗料，充分利用残液。

浓缩后的浆料由计量螺旋送入一段盘磨机进行磨浆，磨后浆料进入消潜池停留一定时间，再经螺旋压榨脱水机脱水浓缩洗涤后进入浆池稀释。

浆料再经低浓盘磨处理后，使纤维进一步分丝帚化，后经间歇池送入低浓筛选系统进行筛选除渣，筛后渣浆经渣浆磨打浆后返回系统进一步处理，筛后良浆送入贮浆塔，最后进入抄纸车间进行抄纸。

此工艺可根据原料特点和抄纸要求的不同适当调整，如化学药品的用量，挤压机螺杆构型、盘磨磨片间隙、进浆浓度、进浆流量等。

系统工艺条件：

1.洗涤系统水温度：50--60℃

2.挤压浸渍段

预汽蒸仓温度：90--95℃ 时间：10-15分钟

挤压浸渍温度：85--95℃ 浆料浓度：30-35％

3.反应仓温度：85--95℃ 时间：40-45分钟

4.高浓盘磨磨浆浓度：25-35％

5.螺旋压榨进口浓度：4-5％出口浓度：30-35％

系统工艺参数：

1.纸浆物理性能指标：

得率％ 70-80(除髓原料)

打浆度°SR：40--60

纸质量：与废纸配抄比40-80％，高强瓦楞原纸达到B级以上

2.原料特征：满足除髓要求

3.化学药品及消耗量：NaOH 99.3％ 40-60kg/ADMT

关键设备描述：

1、立式除髓机

立式除髓机是除髓系统的关键设备，它由一个竖式安装的转子、筛鼓以及传动部件组成，转子上有许多沿螺旋线排列的飞锤，有传动部件驱动高速运转。它的作用主要给物料以离心力，而不是将物料锤碎切断。渣料主要靠本身重力进料，在离心力和重力的共同作用下，沿螺旋线前进，通过转子和圆筒形筛鼓之间的净化处理区。渣料刚进入除髓机时是无定向的，由于离心力作用于纤维束重心，使纤维束直立定向排列，沿筛鼓旋转而不通过筛孔。筛鼓是固定的，转子不仅推动纤维束沿螺旋线前进，而且使纤维束本身自转，互相搓揉，使纤维束松散开，这样，髓与纤维分离，并通过筛孔排出除去。

立式除髓机的特点是进出料顺利，对湿度适应性很强，即使湿度高达90％也不至堵塞，因此，立式除髓机不但适用于半湿法除髓，也可用于湿法除髓，此外，它对纤维的损伤较轻，筛板利用率也较高。

该机组包括立式除髓机、松散计量机、润滑系统、电气传动系统和进出料斗等。

2、洗涤机

洗涤机是靠浮选和搅拌作用洗涤的。它像一个U形的水池，在U形池拐弯处下方设有一个圆锥形捕集器。经过半湿法除髓的纤维，经双辊给料机送入U形池的一端，加水稀释至2％浓度，形成一松散漂浮的层流，渣料浸泡在水池中，被一连串的镰刀状转子拨动前进。重杂质(泥沙、石块、金属物等)沉淀到池底，顺着水流缓慢的流入捕集器中，定期自动排除。渣料中的残糖和可溶性物质大部分被洗涤溶解出来，提高了净化程度。由于后面转子转速逐渐加快，渣料一绕过U形池拐弯处，便逐渐形成比较密实的纤维层，并在转子拨动下爬上斜坡，进入滤水孔板。孔板设在U形池水位之上，洗涤水逐渐被沥干。渣料离开洗涤机时，湿度约90％，随即进入立式除髓机进行湿法除髓。

3、汽蒸仓

汽蒸仓主要作用是通过汽蒸是使料片变得松软，易于吸收药液，同时作为中间料仓将木片均匀输送至双螺杆挤压机。

4、双螺杆挤压浸渍机

双螺杆挤压浸渍机是工艺中的关键设备，功能是通过挤压作用将渣料片挤压磨解成丝团状粗浆料状态，并与计量加入机内的化学药液浸渍吸收，然后在一定的压力和温度下完成药液和浆料的充分混合，以提高化学反应效率。

5、反应仓

反应仓是制浆工艺的关键设备之一，它是料片浸渍化学药品后进行成浆反应的主要场所。

反应仓主要由上部方锥形仓体和下部多条平行的出料螺旋轴组成。粗浆料在浸渍化学药品后从反应仓顶部进料口落入反应仓内，可通蒸汽使仓内达到一定温度，物料在仓内停留一段时间后被仓底出料螺旋轴分层输出。螺旋轴为变距螺旋结构，可保证反应仓内物料反应时间恒定，使反应均匀充分，为后一段工序盘磨打浆作好准备。

6、双螺旋挤浆机

双螺旋挤浆机由相互啮合、反向旋转的两根螺杆和包敷其外的剖分式筛鼓壳体组成，可浓缩脱水粗浆料或料片。

7、螺旋压榨脱水机

本设备是制浆工艺中的关键设备，主要用于造纸厂制浆工艺中浆料的浓缩脱水，可使浆料脱水后达到较高浓度。

螺旋压榨脱水机主要由圆筒形滤鼓和变径螺旋轴(内径逐渐变大，外径不变)构成封闭压缩空间。浆料进入螺旋后，由于螺旋的转动被向前推进，因封闭空间逐渐减小并且受到出料口处气动背压装置的推力而挤出滤液，浆料由螺旋末段与气动背压盘之间排出，滤液通过筛网由外壳底部流入收集箱。在螺旋压榨脱水机螺旋轴尾部增加了轴心脱水，可使被压缩的浆层里外脱水一致，大压缩比的螺旋轴及气动背压盘可使浆料高度浓缩，以达到后续工段的处理浓度。气动背压盘可自动控制出浆压力，使挤出纸浆的干度均匀稳定。

8、盘磨机

用于粗浆料的高浓磨浆

9、消潜池

把磨浆后的浆料稀释、停留、搅拌，使纸浆纤维舒张、伸直，以消除高浓磨浆过程中纸浆纤维的扭曲、卷曲现象。

Claims

1.一种葵花杆挤压机械法制浆，其特征在于：制备步骤是：

a、将葵花杆用切草机切成40mm长的段，再经锤式粉碎机粉碎后，用输送机送入料仓中储存待用；

d、再进入预汽蒸仓，通过汽蒸使渣料变得松软；

i、最后进入到螺旋压榨脱水机中进行螺旋式压榨脱水，并挤出成品浆料；

其中葵花杆与NaOH的配比是1∶0.03～0.04。

2.根据权利要求1所述的葵花杆挤压机械法制浆，其特征在于：在低浓盘磨机和筛选除渣系统中进一步处理，降低浆料的打浆度2～3°SR，进一步去除浆料中的轻重杂质，得到造纸原料纸浆。