CN101654884A - 一种在低浓设备中实现中浓磨浆的方法 - Google Patents

一种在低浓设备中实现中浓磨浆的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种在低浓磨浆设备中实现中浓磨浆的方法,在浆料制备阶段,加入浆料流变改质剂,使得磨浆浓度提升后,浆料流动性不变,从而完成在低浓磨浆设备中实现中浓磨浆,具体步骤为:将纸浆放入碎浆机碎浆,在碎浆机碎浆的过程中,加入浆料流变改质剂,流变改质剂的用量为相对于绝干浆用量的0.005%~5%;将加入浆料流变改质剂后的6%~8%中浓浆料在低浓磨浆设备中磨浆。本发明方法简单、安全,可以在不需要设备投资的情况下,在低浓磨浆设备中实现中浓磨浆,并且所制得的浆料,可作为普通浆料进行应用,提升纸张品质。

Description

一种在低浓设备中实现中浓磨浆的方法
技术领域
本发明属制浆造纸领域,具体地说涉及一种在低浓(浓度在5%以下)设备中, 实现中浓(6%〜8%)磨浆的方法。该方法制得的浆料,可直接用于造纸生产。
背景技术
"十分造纸,七分打浆",打浆设备的重要性,对造纸行业显得尤为重要。打浆设 备近几十年来发展也很快,从早期的槽式打浆机,发展到后来的锥型磨浆机、圆柱精 桨机以及现在广泛使用的双盘磨桨机等;由间隙式磨浆,发展到连续式磨浆,在提升 打桨质量的同时,也兼顾到了实际大生产的需求。特别是,九十年代末期,随着金东 纸业等一系列工厂高车速大幅宽纸机的实施,双盘磨浆机的发展又提升到一个新的高 度。为了满足高车速大幅宽纸车的用浆需求,双盘磨浆机尺寸由最初的十几英寸,发 展到四十几、五十几英寸,同时,也由最先的单磨区双盘磨发展成双磨区的双盘磨。 刀盘型号也由开始的十几种,发展到数十个系列上百种型号,成浆质量也有了显著的 提高。但双盘磨浆机的应用,也有着诸多的不足之处。
(1) 双盘磨适用打浆浓度很低, 一般生产常用的打浆浓度为3%〜4%,(最高使用 浓度一般也不会超过5%),属于低浓打浆。在低浓打浆时,由于低浓浆料可以近似看 作是牛顿性流体。故其流动性较好,使得部分纤维受打浆作用较少甚至未受到任何打 浆作用而甩出,而其它的纤维受磨片磨齿剪切剧烈而被过度切断,所得的磨后浆料质 量极不均匀,从而负面影响到纸页的表观匀度、两面差和纸张的物理强度等指标。为 改善这种状况,部分企业追求高打浆度而减少磨片间隙,虽然从结果上来看成浆均匀 性有所改善,但同时也导致浆料的剧烈切断、杂细胞碎片化,从而降低了短纤维浆种 的适用品质和浆料的使用范围,影响纸页强度并造成浆料流失较大、打浆能耗过高, 结果亦是得不偿失!
(2) 由于传统的双盘磨仅适用于低浓打浆,磨片施加于纤维本身的有效打浆能耗较 低,能量利用率较低,大部分的能量消耗于机械摩擦损耗和对水的无效搬运,故使得 低浓打浆设备绝干浆单位能耗较大,设备效率较低,客观上也增加了短纤维浆种的抄 造成本。
中浓磨浆技术的发展,可大幅解决上述问题。因为相对于传统的低浓打浆技术和 设备,中浓打浆技术体现出了明显的优势,这种优势主要表现为:(l)较好地保留了纤维 的长度,从而保留了短纤维的固有强度,为纤维良好的结合能力提供了较好的基础;(2)对纤维具有较好的分丝、帚化和细纤维化能力,中浓打浆主要靠中浓打浆湍流中纤 维之间的"内摩擦形变效应"而不是靠磨齿的机械剪切力来完成上述作用,所以在纤 维分丝、帚化的同时并不对纤维造成切断,大大增强了纤维之间的结合能力;(3)成浆 抄造的纸页的物理强度指标大大提高,生产统计表明提高的范围一般为(15〜55)%; (4)打浆通过量增加,吨浆打浆电耗下降,节能一般为(30〜50)%。
中浓磨浆相对低浓磨浆而言,优势非常明显。但目前,我国约有50%以上的造纸 厂仍在使用低浓双盘磨浆方式,例如正在新建的APP海南纸厂、南通日本王子等, 在所有工厂内直接切换成中浓磨浆方式,显然是不现实的问题。主要受以下条件限制:
1、 设备投资。使用中浓磨浆,必须更换成中浓磨浆机、桨料的散浆设备及流送 设备均需要更换。
2、 效益影响。在更换成中浓磨浆设备时,需停机更换上述设备,影响纸车抄造 效率。
3、 设备稳定性影响。高车速大幅宽的纸机对于设备的稳定性要求极高,目前中 浓磨浆的发展历程尚短,其设备的稳定性,尚有待进一步验证。
在低浓系统,直接将浓度提升至中浓(6%〜15%),势必会因为浆料浓度提升后, 桨料流动性变差的原因,造成以下问题:
1、 碎浆机的无法工作。 一般低浓系统配备的是低浓碎浆机,其最大碎浆浓度一 般不超过6%,如将其浓度提升至中浓范围内,则碎桨机无法正常工作,堆浆、 堵塞现象时常发生,并严重影响碎浆效果。
2、 磨浆机无法正常运转。在低浓系统中,磨浆机所能承受的最大磨桨浓度一般 不超过6%,将浓度提升至中浓范围内,因桨料流动性问题,使得浆料无法在 刀盘中正常流动,浆料堵塞刀盘现象日趋非常严重,甚至可能导致磨浆机卡 死,无法运转,电机烧毁等问题。
3、 泵送及管路无法承载。在低浓情况下,浆液可以近似看作是牛顿性流体,其 流动性极好,基本不会发生问题。但在中浓情况下,因浆浓的增加,浆液的 流动性明显降低,管路出现堵管再象,泵送无法实现。
在低浓系统中,实现中浓磨浆,必须克服浆料浓度提升后,导制的浆料流动性 降低这一难题。只有克服了这一难题后,才有可能实现中浓技术的普及与推广。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在低浓磨浆设备中实现中浓磨浆的方法。该方法简 单、安全、可以在不需要设备投资的情况下,在低浓磨浆设备中实现中浓磨浆,并且所制得的浆料,可作为普通浆料进行应用,提升纸张品质。 本发明的目的是通过以下的技术方案来实现的:
一种在低浓磨浆设备中实现中浓磨浆的方法,其特征在于:在浆料制备阶段,加 入浆料流变改质剂,使得磨浆浓度提升后,浆料流动性不变,从而完成在低浓磨浆设 备中实现中浓磨浆,具体步骤如下:
1) 将纸浆放入碎浆机碎浆,在碎浆机碎浆的过程中,加入浆料流变改质剂,流 变改质剂的用量为相对于绝干浆用量的0.005%〜5%;
2) 将加入浆料流变改质剂后的6%〜8%中浓浆料在低浓磨浆设备中磨浆。 本发明中,所述纸浆包括木材类、禾草类、棉、麻和其它农林废弃物为原料,以
化学法、机械法或化学机械法制得,或兼用其中的任几种纸浆组合后使用。其中化学 法制得的纸浆采用苏打浆、硫酸盐浆、漂白硫酸盐浆、亚硫酸盐浆、漂白亚硫酸盐浆 中的任一种或几种的混合物;机械法制得的纸浆采用木片磨木浆、磨石磨木浆、热磨 机械浆中的任一种或几种的混合物;化学机械法制得的纸浆采用化学热磨机械浆、碱 性过氧化氢机械浆、盘磨化学预处理的碱性过氧化氢机械浆、漂白化学热磨机械浆中 的任一种或几种的混合物。
本发明中,所述浆料流变改质剂包括阳性浆料流变改质剂、阴性浆料流变改质剂 和无机类桨料流变改质剂。
所述阳性浆料流变改质剂为阳离子淀粉、阳离子聚丙烯酰胺、阳离子瓜尔胶、聚 氧化乙烯、聚乙烯醇中的一种或几种混合物。
所述阴性浆料流变改质剂为阴离子淀粉、阴离子聚丙烯酰胺、阴离子瓜尔胶、羧 甲基纤维及其钠盐、磷酸酯淀粉、羧甲基淀粉、氧化淀粉、聚苯乙烯磺酸钠、聚乙烯 磺酸钠、聚乙烯膦酸钠中的任一种或几种的混合物
所述无机类浆料流变改质剂为氢氧化钠、硬脂酸钠、硅酸钠、焦磷酸钾、六甲基 磷酸钠中的一种或几种的混合物。
本发明的浆料流动性测试方法中,利用实验室高浓碎浆机,运转时浆液的旋涡高 低来评估浆料的流动性。即流动性好,浆液的旋涡就高,其到达高浓碎浆机顶部的距 离就小,也就是说,该方法测试的数值越小,说明浆料的流动性越好。在浆料流动性 测试方法中所述的高浓碎浆机包括:带加热或不加热功能的实验室高浓碎浆机、具有 高浓搅拌能力的搅拌器等设备。
通过浆料流动性测试方法,用来评估浆料浓度提升后,浆料流动性的变化情况, 确保在低浓系统中,实现中浓磨浆时,不对系统产生负面影响。
本发明在浆料制备阶段,加入浆料流变改质剂,通过浆料流变改质剂的作用,实现磨浆浓度提升后,浆料流动性的不变,从而达到在低浓磨浆设备中,实现中浓磨浆 的目的。使用流变改质剂后,浆料的流动性明显增加,6%〜8%中浓浆料的流动性, 可以做到与5%以下低浓流动性相当,从而实现在低浓设备中,实现中浓磨桨。当使 用流变改质剂后的中浓浆料(6%〜8%)通过高浓除渣器、纤维高频疏解机及双盘磨 浆机时,设备运转正常,无堵浆、堵管等现象产生,而以上设备的原最大处理浓度为 不超过6%。
本发明具有以下有益效果-
1、 本发明在不需要任何投资的情况下,在目前普遍应用的低浓磨浆设备中,实 现中浓磨浆。
2、 本发明利用中浓磨浆机理,实现纤维帚化的增强,提升浆料强度,从而达到 提升纸张强度的目的。同时,用该方法处理后的桨料,与正常浆料基本一致,可直接 应用造纸生产中,不会对纸机系统产生任何的负面影响。
3、 本发明在低浓系统中,实现中浓磨浆,有助于在我国推广应用中浓磨浆技术, 同时也为实现用阔叶木取代针叶木造纸的目标迈出坚实的一步。有助于缓解我国因针 叶木浆供应不足,而产生的巨大的浆料供需矛盾。有助于保护日益萎縮的森林资源, 促进我国非木材类纸浆的开发应用。
与现有技术相比,本发明方法简单、安全,可以在不需要设备投资的情况下,在 低浓磨桨设备中实现中浓磨浆,并且所制得的浆料,可作为普通浆料进行应用,提升 纸张品质。
具体实施方式
以下列举实施例更加具体地说明本发明,并且本发明不限于以下实施例。 实施例1 (实验室评估)
在7.0%浓度的浆液中,添加5.0% (相对绝干浆量)的阳离子淀粉,其浆液的流 动性与5.0%浓度的浆液基本相当,磨浆后浆料强度明显增加,见以下表l。
表l
<table>table see original document page 6</column></row> <table>实施例2 (实验室评估)
在4.5%浓度浆液的基础上,通过浓縮等手段,将桨液浓度提高至6.5%,添加 2500ppm的阴离子聚丙烯酰胺,桨料流动性可确保与4.5%浓度的浆液相当,磨浆后, 浆料强度明显提升,见以下表2。
表2<table>table see original document page 7</column></row> <table>实施例3(实验室评估)
在4.5%浓度浆液的基础上,通过浓縮等手段,将浆液浓度提高至7.5%,添加0.5% 的阳离子聚丙烯酰胺,浆料流动性可确保与4.5%浓度的浆液相当,磨浆后,浆料强 度明显提升,表3为浆料强度变化比较情况。帚化现象明显增强。
表3
<table>table see original document page 7</column></row> <table> 实施例4(生产实例)
在碎浆机稀释水中,添加600ppm的阴离子聚丙烯酰胺(以浆料绝干计),在浆 料碎浆时,浓度控制由原先4.5%,提高至6.0%,碎浆机运转正常,浆料泵送正常, 可以正常通过高浓除渣器及纤维高频疏解机,且各部分设备运转效率没有受到任何影响。当6.0%的浆料输送到双盘磨时,双盘磨峰值电耗略有上升,但磨浆产能明显增 加,盘磨机的实际运行时间大大缩短,吨纸总能耗有所降低。同时,浓度提升后,双 盘磨盘齿间的纤维网络层厚度增加,纤维与纤维相互磨擦力增强,纤维帚化作用提高, 浆料强度明显提高,帚化现象明显增强。表4为浆料强度比较情况;表5为成纸强度 比较情况。
表4
<table>table see original document page 8</column></row> <table>

Claims (8)

1、一种在低浓磨浆设备中实现中浓磨浆的方法,其特征在于:在浆料制备阶段,加入浆料流变改质剂,使得磨浆浓度提升后,浆料流动性不变,从而完成在低浓磨浆设备中实现中浓磨浆,具体步骤如下: 1)将纸浆放入碎浆机碎浆,在碎浆机碎浆的过程中,加入浆料流变改质剂,流变改质剂的用量为相对于绝干浆用量的0.005%~5%; 2)将加入浆料流变改质剂后的6%~8%中浓浆料在低浓磨浆设备中磨浆。
2、 根据权利要求1所述的在低浓设备中实现中浓磨浆的方法,其特征在于:所 述纸浆包括木材类、禾草类、棉、麻为原料,以化学法、机械法或化学机械法制得的 一种或几种纸浆混合物。
3、 根据权利要求2所述的在低浓设备中实现中浓磨浆的方法,其特征在于:所 述化学法制得的纸浆为苏打浆、硫酸盐浆、漂白硫酸盐浆、亚硫酸盐浆、漂白亚硫酸 盐浆中的任一种或几种的混合物。
4、 根据权利要求2所述的在低浓设备中实现中浓磨浆的方法,其特征在于:所 述机械法制得的纸浆为木片磨木浆、磨石磨木浆、热磨机械浆中的任一种或几种的混 合物。
5、 根据权利要求2所述的在低浓设备中实现中浓磨浆的方法,其特征在于:所 述化学机械法制得的纸浆为化学热磨机械浆、碱性过氧化氢机械浆、盘磨化学预处理 的碱性过氧化氢机械浆、漂白化学热磨机械浆中的一种或几种的混合物。
6、 根据权利要求1所述的在低浓设备中实现中浓磨浆的方法,其特征在于:所 述浆料流变改质剂为阳性浆料流变改质剂,阳性浆料流变改质剂为阳离子淀粉、阳离 子聚丙烯酰胺、阳离子瓜尔胶、聚氧化乙烯、聚乙烯醇中的一种或几种混合物。
7、 根据权利要求1所述的在低浓设备中实现中浓磨浆的方法,其特征在于:所 述浆料流变改质剂为阴性浆料流变改质剂,阴性浆料流变改质剂为阴离子淀粉、阴离 子聚丙烯酰胺、阴离子瓜尔胶、羧甲基纤维及其钠盐、磷酸酯淀粉、羧甲基淀粉、氧 化淀粉、聚苯乙烯磺酸钠、聚乙烯磺酸钠、聚乙烯膦酸钠中的任一种或几种的混合物。
8、 根据权利要求1所述的在低浓设备中实现中浓磨浆的方法,其特征在于:所 述浆料流变改质剂为无机类浆料流变改质剂,无机类浆料流变改质剂为氢氧化钠、硬 脂酸钠、硅酸钠、焦磷酸钾、六甲基磷酸钠中一种或几种的混合物。
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