CN101654884B - 一种在低浓设备中实现中浓磨浆的方法 - Google Patents

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、圆柱精浆机以及现在广泛使用的双盘磨浆机等；由间隙式磨浆，发展到连续式磨浆，在提升打浆质量的同时，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：(1)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、浆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，浆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，则碎浆机无法正常工作，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浆浓度一般不超过6％，将浓度提升至中浓范围内，因浆料流动性问题，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浆料流变改质剂。

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，实现中浓磨浆。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，用该方法处理后的浆料，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。有助于保护日益萎缩的森林资源，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。

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1。

表1

浓度	5.0％	7.0％
			流变改质剂种类	--	阳离子淀粉
流变改质剂用量％		5
			浆料流动性mm	60	61
抗张指数N·m/g	48	56
			内聚力kg·cm	1.6	1.8

实施例2(实验室评估)

在4.5％浓度浆液的基础上，通过浓缩等手段，将浆液浓度提高至6.5％，添加2500ppm的阴离子聚丙烯酰胺，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，见以下表2。

表2

浓度	4.5％	6.5％
			流变改质剂种类	--	阴离子聚丙烯酰胺
流变改质剂用量ppm		2500
			浆料流动性mm	65	65
抗张指数N·m/g	50.5	60.0
			内聚力kg·cm	1.72	1.85

实施例3(实验室评估)

在4.5％浓度浆液的基础上，通过浓缩等手段，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

浓度	4.5％	7.5％
			流变改质剂种类	--	阳离子聚丙烯酰胺
流变改质剂用量％		0.5
			浆料流动性mm	63	62
抗张指数N·m/g	52.5	64.0
			内聚力kg·cm	1.79	1.91

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

浓度％	4.5	6.0
			磨浆功率kwh/吨浆	65	70
磨浆产能吨/天	400	450
			抗张指数N·m/g	47.8	55.0
耐破指数kPa·m2/g	3.20	3.74
			内聚力kg·cm	1.45	1.74

表5

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。