CN103362012B - 纤维与填料混合酶促磨浆方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及纤维与填料混合酶促磨浆方法。该方法主要分为高浓与低浓串联打浆、浆料与填料预混合打浆、浆料与打浆酶预混合打浆。首先使用磨浆酶预处理纤维，使纤维软化便于磨浆；然后使用挤浆机将浆料浓缩至较高浓度后加入填料；接着采用高浓磨浆机进行磨浆。本发明以三种方式对纤维强度进行提升，有效提高成纸抗张强度、耐破度、耐折度和内聚力；在提高成纸灰份2~3%条件下可维持相同纸张强度，另外在通过磨浆酶的作用可大幅降低磨浆能耗。本发明应用在造纸厂，可有降低长纤维用量，提高成纸灰份，使吨纸成本大幅降低，提高产品竞争力。

Description

纤维与填料混合酶促磨浆方法

技术领域

本发明属于造纸生产技术领域，具体涉及纤维与填料混合酶促磨浆方法。

背景技术

在当今越来越激烈的市场竞争下，不断降低生产成本是一个企业能够永续发展的必经之路。而纸浆成本约占纸页总生产成本60%~70%甚至更高，是指掌生产成本的主要来源，相对于纸浆而言，原纸之中添加的填料单价较低，仅约为纸浆单价的10%，若在维持市场认可纸力的条件下提高填料占原纸的比重，将可降低纸页生产成本提高产品竞争力。另外，目前行业绝大多数工厂使用的低浓磨浆方式对纤维的切断较多，而帚化较少。

在上述背景下，很多纸厂都在不断努力，尤其在提高原纸灰分方面，但在提高灰分之后往往以牺牲纸力为代价，导致纸张品质下降而降低产品竞争力，或者通过提高长纤维比例和添加干强剂进行弥补，但此方法需持续投入成本可能得不偿失。本发明主要涉及以下三个方面的技术背景：

1、磨浆方式：磨浆主要是通过帚化纤维从而提高纸张强度，随着磨浆技术的发展，中高浓磨浆相比能够提升纤维帚化程度已基本得到行业认可，其机理为较高浓度下，磨浆时主要以纤维对纤维的摩擦作用为主而非刀盘对纤维的直接作用，增加了纤维帚化减少纤维切断。

2、酶促磨浆：酶技术在工业上的发展以开始逐渐应用于磨浆，并有个别纸厂开始测试应用，其主要作用机理为通过溶解纤维某个组分使纤维软化容易磨浆。

3、填料添加方式：一般纸厂添加填料均在纸机湿端系统，然后依靠保留助剂提高其保留，这种添加方式填料全部在纤维与纤维之间，阻碍了氢键结合导致纸力下降较多，若能使填料进入纤维细胞腔内或纹孔中则能有效地减小填料对氢键结合的影响。

为了使用以上三种改善方式，使其效果发挥至极致，需解决流程设计与填料化药的添加问题。

发明内容

    本发明的目的是提供一种能够提升磨浆强度的或者能够提高灰分后维持强度的纤维与填料混合酶促磨浆方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

1、磨浆酶的添加

磨浆酶（Ⅰ）的添加在于将浆料输送至浆料储槽（                                                ）的输送泵入口处，其相对绝干浆料用量（下同）为100~200ppm，采用隔膜泵添加，要求能够精确计量。磨浆酶（Ⅰ）加入浆料管中后通过浆料输送泵的作用与浆料进行充分混合，进入储槽后，储槽底部的搅拌器可继续使磨浆酶（Ⅰ）与浆料进一步混合。磨浆酶（Ⅰ）处理浆料的时间将影响其酶促磨浆的效果，因此需通过浆料储槽（）的液位和浆料流量控制酶处理时间。

2、填料的添加

浆料储槽（）的浆料通过酶处理后泵送至挤浆机（）进行浓缩，填料（Ⅱ）添加点位于输送泵的入口处，填料（Ⅱ）浓度为50%，其相对浆料用量为5%~15%（绝干对绝干），加入浆料管道中后与浆料通过泵的作用进行混合，此时有少部分填料（Ⅱ）进入纤维细胞腔内或纹孔中。

3、浆料的浓缩

与填料进行混合后的浆料依靠泵送压力由挤浆机（）顶部进入，此时浆料浓度为4.5%~5.5%。挤浆机（）具有调节转速和压力功能，主要用于调节出浆浓度。通过挤浆机的浓缩作用后浆料浓度提高至20%~30%，浆料在挤压过程中可使部分填料进入纤维细胞腔或挤入纤维表面纹孔中，另外有部分填料随滤液流出。此部分滤液回收用于浆料的散浆，以此填料多次循环增加其进入纤维细胞腔和纹孔的机率。

4、浆料的破碎与输送

挤浆机出来的浆料浓度较高，呈块状。为了能够使浆料均匀进料磨浆，因此增设了一段破碎螺旋（），破碎螺旋由固定转速电机带动，其内部螺旋将块状浆料破碎为直径约5mm的颗粒，然后依靠重力作用掉落至高浓缓冲塔中（）；缓冲塔底部安装有一个出料螺旋，其采用变频电机带动，并通过调节变频电机的转速控制出料量，即磨浆机的磨浆处理量；

5、高浓与低浓组合磨浆

浆料由缓冲塔底部出料后，直接掉落至高浓磨浆机的喂料器中，并由高浓磨浆机喂料器送至高浓磨浆机（）中进行磨浆，磨浆浓度即为挤浆机出料浓度20%~30%，在此浓度下进行磨浆，主要作用为纤维与纤维的热搓揉作用，而非使用低浓磨浆时刀盘对纤维的直接作用，而且通过磨浆的作用后，纤维细胞壁外层软化更有利于磨浆，因此相比之下可提高纤维的分丝帚化程度，减少纤维的切断作用。另外，在高浓磨浆的过程中，通过搓揉可使填料进一步进入纤维细胞腔和纹孔中，不断提高灰分的保留，而且可以减少填料对纤维氢键结合的阻碍作用，从而提高纸张强度。浆料进行高浓磨浆出来后直接采用白水（Ⅲ）稀释至4.5%~5.5%的浓度并直接送至低浓磨浆机（）进一步磨浆。低浓磨浆主要作用是对纤维的长度进行适当修饰，并且通过低浓磨浆可解决高浓磨浆后纤维的卷曲问题。低浓磨浆后的浆料直接送至完成塔（）以备抄纸之用。

本发明的主要创新点和相比现有技术的优势为：此发明结合了酶促磨浆、高浓磨浆与填料浆料混磨的优点，使三种技术结合在一个系统流程中并相互辅助提升效果。酶作用软化纤维有助于高浓磨浆对纤维的搓揉帚化作用，高浓磨浆的搓揉作用更有利于填料进入纤维内部，而且能够使填料在整个浆料中均匀分布。

本发明的有益效果是能够通过改善磨浆提升成纸质量，通过实验证明，在相同的原料和相同的目标磨后游离度条件下，采用此发明的三合一磨浆相比常规的两段低浓磨浆，磨后浆料在相同的灰分条件下，抗张指数提升20%以上，内聚力提升35%以上。

附图说明

    下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的流程示意图一；

图2是本发明的流程示意图二。

图中：1.浆料储槽、2.挤浆机、3.破碎螺旋、4.高浓缓冲塔、5.高浓磨浆机、6.低浓磨浆机、7.完成塔、Ⅰ.磨浆酶添加点、Ⅱ.填料添加点、Ⅲ.白水。

具体实施方式

实施例1

本发明所述纤维与填料混合酶促磨浆技术用于漂白硫酸盐浆的磨浆，浆料原始游离度约为560ml，散浆浓度为4.5%，完成散浆后浆料直接输送至浆料储槽（）中，磨浆酶（Ⅰ）在散浆机至浆料储槽（）的输送泵入口处添加，添加量为200ppm，储槽体积为2000m³，在300吨/天的产量下，为了保持磨浆酶（Ⅰ）在作用于纤维的时间（进磨浆机之前）为4h,需维持浆料储槽（）的液位为50%左右；填料（Ⅱ）采用GCC，要求小于2μm粒径含量为60%~65%之间，填料（Ⅱ）的添加量为15%，添加后经过输送泵进行混合并送至挤浆机，挤浆机为单螺旋挤浆机，其最高产量为350吨/天，挤浆机转速为8RPM，压力为0.2mbar，出浆浓度为28%，含有少量填料和浆料的滤液将直接用于浆料的散浆，避免原物料的流失。然后经过破碎螺旋进行碎浆，浆料直接掉入高浓缓冲塔中，为了能够均匀出料，缓冲塔保持30%~70%的液位。浆料由缓冲塔底部的喂料螺旋送浆，浆料输送量由变频马达的转速进行控制，DCS可直接输入产量进而转换其马达转速，此处产量设置为300吨/天。浆料出来后直接掉进高浓磨浆机的喂料螺旋中，并送至高浓磨浆机磨浆，此时通过调节磨浆机的功率为500kw，使出口浆料的游离度控制在490±20ml范围内，浆料从高浓磨浆机出来后直接用白水（Ⅲ）稀释至5%的浓度，然后送至低浓磨浆机进行磨浆，低浓磨浆出料的游离度控制在420±20ml范围内，此段低浓主要作用是对纤维长度的补充修饰，另外可以解决高浓磨浆后纤维的卷曲问题。

    此发明使用后，相比之前使用的两段低浓并且常规添加GCC，相同20%纸张灰分条件下，此发明的纸张抗张强度较后者高15%，内聚力较后者高27%。

实施例2

使用与实施例1相同的浆料，其原始游离度约为560ml。散浆浓度，磨浆酶和填料用量以及挤浆浓度均与实施例1相同的条件下，第一段高浓磨浆功率改为750kw，使高浓磨后浆料的游离度下降至460±20ml，然后稀释至5%的浓度以低浓磨浆机磨浆，最终游离度控制在420±20ml范围内。

    此发明使用后，相比之前使用的两段低浓并且常规添加GCC，相同20%纸张灰分条件下，此发明的纸张抗张强度较后者高27%，内聚力较后者高42%，在此效果下，工厂可以减少长纤浆用量或增加纸张灰分，经济效益明显。

Claims (1)

1.纤维与填料混合酶促磨浆方法，包括以下几个步骤：磨浆酶的添加、填料的添加、浆料的浓缩、浆料的破碎与输送和高浓与低浓组合磨浆；其特征在于：

    磨浆酶的添加：

浆料经管道输送至浆料储槽（1），磨浆酶（Ⅰ）在该输送管道内添加，其相对绝干浆料用量为100~200ppm，采用隔膜泵添加，要求能够精确计量，磨浆酶（Ⅰ）加入浆料管中后通过浆料输送泵的作用与浆料进行充分混合，进入储槽后，储槽底部的搅拌器可继续使磨浆酶（Ⅰ）与浆料进一步混合，磨浆酶（Ⅰ）处理浆料的时间将影响其酶促磨浆的效果，因此需通过浆料储槽（1）的液位计算出储槽内浆料的总量，浆料总量除以浆料流量即可计算出磨浆酶处理浆料的时间，设定时间为1-2小时；

填料的添加：

浆料储槽（1）的浆料通过酶处理后泵送至挤浆机（2）进行浓缩，填料（Ⅱ）添加点位于浆料储槽（1）和其出口的输送泵之间，填料（Ⅱ）浓度为50%，其相对浆料绝干重量对绝干重量用量为5%~15%，加入浆料管道中后与浆料通过泵的作用进行混合，此时有少部分填料（Ⅱ）进入纤维细胞腔内或纹孔中；

浆料的浓缩：

与填料进行混合后的浆料依靠泵送压力由挤浆机（2）顶部进入，此时浆料浓度为4.5%~5.5%；挤浆机（2）具有调节转速和压力功能，主要用于调节出浆浓度；通过挤浆机的浓缩作用后浆料浓度提高至20%~30%，浆料在挤压过程中可使部分填料进入纤维细胞腔或挤入纤维表面纹孔中，另外有部分填料随滤液流出，此部分滤液回收用于浆料的散浆，以此填料多次循环增加其进入纤维细胞腔和纹孔的机率；

浆料的破碎与输送：

挤浆机出来的浆料浓度较高，呈块状，为了能够使浆料均匀进料磨浆，因此增设了一段破碎螺旋（3），破碎螺旋由固定转速电机带动，其内部螺旋将块状浆料破碎为直径约5mm的颗粒，然后依靠重力作用掉落至高浓缓冲塔中（4）；缓冲塔底部安装有一个出料螺旋，其采用变频电机带动，并通过调节变频电机的转速控制出料量，即磨浆机的磨浆处理量；

高浓与低浓组合磨浆：

浆料由缓冲塔底部出料后，直接掉落至高浓磨浆机的喂料器中，并由高浓磨浆机喂料器送至高浓磨浆机（5）中进行磨浆，磨浆浓度即为挤浆机出料浓度20%~30%，在此浓度下进行磨浆，主要作用为纤维与纤维的热搓揉作用，而非使用低浓磨浆时刀盘对纤维的直接作用，而且通过磨浆的作用后，纤维细胞壁外层软化更有利于磨浆，因此相比之下可提高纤维的分丝帚化程度，减少纤维的切断作用，另外，在高浓磨浆的过程中，通过搓揉可使填料进一步进入纤维细胞腔和纹孔中，不断提高灰分的保留，而且可以减少填料对纤维氢键结合的阻碍作用，从而提高纸张强度；浆料进行高浓磨浆出来后直接采用纸机循环白水（Ⅲ）稀释至4.5%~5.5%的浓度并直接送至低浓磨浆机（6）进一步磨浆，低浓磨浆主要作用是对纤维的长度进行适当修饰，并且通过低浓磨浆可解决高浓磨浆后纤维的卷曲问题，低浓磨浆后的浆料直接送至完成塔（7）以备抄纸之用。