ZDPS中濃液壓雙盤磨漿機的特點及生產(chǎn)應(yīng)用

田 晶 劉士亮 胡慶喜

(1．廣東嶺南職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東廣州，510663;2．華南理工大學(xué)制漿造紙工程國家重點實驗室，廣東廣州，510640;3．華南理工大學(xué)造紙與污染控制國家工程研究中心，廣東廣州，510640)

ZDPS中濃液壓雙盤磨漿機的特點及生產(chǎn)應(yīng)用

田 晶1劉士亮2，3胡慶喜2，3

(1．廣東嶺南職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東廣州，510663;2．華南理工大學(xué)制漿造紙工程國家重點實驗室，廣東廣州，510640;3．華南理工大學(xué)造紙與污染控制國家工程研究中心，廣東廣州，510640)

介紹了ZDPS中濃液壓雙盤磨漿機的結(jié)構(gòu)特點并對其生產(chǎn)應(yīng)用效果進(jìn)行了探討。生產(chǎn)應(yīng)用表明，ZDPS中濃液壓雙盤磨能顯著提高紙漿纖維的內(nèi)外細(xì)纖維化效果，較好地保留紙漿纖維的長度。與傳統(tǒng)的低濃雙盤磨相比，打漿濃度范圍提高至6%～12%，紙張強度提高，勻度明顯改善，磨漿能耗降低。

中濃;雙盤磨漿機;應(yīng)用

近年來我國的造紙原料結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化，草漿所占比例大幅下降，廢紙漿和木漿的比例有較大幅度的提高。在造紙原料中，木漿所占的比例已經(jīng)超過22%，較之于幾年前有了很大的提高，在非木材纖維原料中，與闊葉木漿性能相似的竹漿、蔗渣漿的生產(chǎn)應(yīng)用得到重視，在造紙原料中的用量也比較大。但也必須清醒地認(rèn)識到，在生產(chǎn)上使用闊葉木漿和草漿，其纖維較為短小，纖維的固有強度比較差［1］，因此，研制適合的新設(shè)備和新工藝來提高這類漿種的使用品質(zhì)和適用范圍，已經(jīng)成為迫切需要解決的課題之一。

華南理工大學(xué)造紙與污染控制國家工程研究中心和制漿造紙工程國家重點實驗室根據(jù)近年來的原料變化趨勢和生產(chǎn)上的切實需求，針對木漿、草類漿，特別是針對國內(nèi)使用較多的短纖維木漿研制開發(fā)出新型大型高效的ZDPS中濃液壓雙盤磨漿機，其功率系列為280～1000 kW，盤磨機磨片直徑為750～1000 mm，適用濃度可達(dá)6% ～12%，生產(chǎn)能力可達(dá)80～200 t/d(絕干漿)，目前，該設(shè)備及技術(shù)已經(jīng)在貴州、福建、湖南等地的多家造紙企業(yè)中應(yīng)用推廣并獲得了企業(yè)的好評，本文就其設(shè)備特點和生產(chǎn)應(yīng)用效果進(jìn)行敘述。

1 ZDPS中濃液壓雙盤磨漿機設(shè)備特點

ZDPS中濃液壓雙盤磨漿機 (見圖1)與傳統(tǒng)的低濃雙盤磨漿機相比，具有如下優(yōu)點：①ZDPS中濃液壓雙盤磨漿機打漿濃度較高，可以在6%～12%的紙漿濃度下打漿，在生產(chǎn)使用過程中紙漿絕干通過量比較大而且不會出現(xiàn)堵漿現(xiàn)象;②采用液壓進(jìn)退刀和調(diào)節(jié)磨片的間隙，反應(yīng)時間快，操作簡單高效;③與傳統(tǒng)低濃雙盤磨漿機定距打漿不同，ZDPS中濃液壓雙盤磨漿機采用恒量定壓打漿，即在打漿過程中，通過穩(wěn)流穩(wěn)壓器保持離心漿泵依設(shè)定值恒量恒壓供漿，同時依不同漿種，通過調(diào)節(jié)盤磨機液壓系統(tǒng)調(diào)壓閥的壓力設(shè)定打漿壓力來實現(xiàn)，保證打漿質(zhì)量的均勻與穩(wěn)定;④該新型中濃雙盤磨漿機的液壓系統(tǒng)設(shè)有保壓回路，因此，在生產(chǎn)使用過程中調(diào)好進(jìn)刀和打漿壓力后，液壓泵的電機可以關(guān)停而起到節(jié)能的效果。

圖1 ZDPS中濃液壓雙盤磨漿機

2 ZDPS中濃液壓雙盤磨漿機生產(chǎn)工藝流程

在生產(chǎn)上常見的中濃打漿生產(chǎn)工藝流程為：

商品漿板→中濃碎漿機→中濃漿泵→磨前漿池→中濃漿泵→ZDPS中濃液壓雙盤磨漿機組→磨后漿池

如果生產(chǎn)上采用的是低濃碎漿機，則需要在低濃碎漿機的后續(xù)工段增加濃縮設(shè)備，將紙漿濃縮至6%以上的濃度再進(jìn)行中濃打漿。

3 ZDPS中濃液壓雙盤磨漿機生產(chǎn)應(yīng)用效果

3.1 成漿參數(shù)、纖維形態(tài)及與低濃打漿的對比

本生產(chǎn)應(yīng)用效果的研究在貴州省某造紙企業(yè)進(jìn)行，該企業(yè)采用商品闊葉木 (桉木)漿和商品竹漿為原料配抄生產(chǎn)高檔的靜電復(fù)印紙、郵票紙等紙種，產(chǎn)品的質(zhì)量要求較高。鑒于磨前漿料都屬于短纖維漿種，生產(chǎn)上在保證漿料流動性能的同時應(yīng)盡量提高其濃縮后的打漿濃度 (一般為8% ～10%)，以求增強中濃磨室內(nèi)高速湍流中的小纖維網(wǎng)絡(luò)自身的強度及其相互之間的作用以獲得較好的內(nèi)外細(xì)纖維化效果，中濃打漿后成漿性質(zhì)及與原有的低濃打漿情況的比較見表1和表2。

表1 中、低濃打漿成漿參數(shù)的比較

表2 中濃、低濃打漿后漿料的篩分分布

圖2 ZDPS中濃液壓雙盤磨漿機打漿工藝流程圖

由表1看出，ZDPS中濃液壓雙盤磨漿機打漿較之于傳統(tǒng)的雙盤磨漿機低濃打漿，在打漿至相同的打漿度時，成漿濕重數(shù)值較大，這說明中濃打漿時的纖維自身長度保留較好，纖維的固有強度損失較少，這對于固有強度較差的短纖維漿種尤為重要。另外，從表2可知，低濃打漿時，留在100目以上的較長纖維組分僅占52．3%，而中濃打漿在相近的打漿度下留在100目以上的纖維組分的比例卻高達(dá)72．5%，細(xì)碎組分低濃打漿時為47．7%，而中濃打漿卻降至27．5%，從纖維各組分的比例來看，ZDPS中濃液壓雙盤磨處理后的紙漿篩分分布比較均勻，這也有利于紙頁勻度的改善。

為了觀察ZDPS中濃液壓雙盤磨漿機打漿后的纖維形態(tài)，對中濃打漿成漿的纖維進(jìn)行了SEM掃描并與該企業(yè)原有傳統(tǒng)低濃雙盤磨打漿后的漿料纖維形態(tài)作對比，以探究兩種不同打漿方式成漿纖維形態(tài)的差異 (見圖3～圖4)。

表3 中濃、低濃打漿抄造紙張性能的比較

從圖3和圖4的纖維形態(tài)照片對比可以看出，在打漿至44°SR左右時，較之于傳統(tǒng)的低濃雙盤磨打漿，ZDPS中濃液壓雙盤磨打漿后的成漿纖維表現(xiàn)出更加顯著的細(xì)纖維化特性，纖維斷頭較少，纖維縱向撕裂，纖維的撓曲性改善，纖維被壓潰，結(jié)合面積變大;而傳統(tǒng)低濃雙盤磨打漿后的成漿纖維表面較為光滑，內(nèi)外細(xì)纖維化不顯著，有較多的纖維斷頭現(xiàn)象。纖維形態(tài)的對比說明了ZDPS中濃液壓雙盤磨打漿比傳統(tǒng)的低濃雙盤磨具有更加優(yōu)越的增加游離羥基的能力和適抄性質(zhì)，從而賦予較強的物理強度指標(biāo)和良好的勻度。

3.2 中、低濃打漿抄造紙張性能的比較

在生產(chǎn)使用過程中，對ZDPS中濃液壓雙盤磨漿機打漿后成漿打漿抄造紙張的物理性能指標(biāo)和紙張勻度進(jìn)行了檢測，并與傳統(tǒng)低濃雙盤磨漿機打漿抄造的紙張進(jìn)行了對比，結(jié)果如表3所示。

由表3可知，與傳統(tǒng)低濃雙盤磨漿機打漿相比，在打漿至相近的打漿度時，ZDPS中濃液壓雙盤磨漿機打漿后成漿抄造出來的紙張強度指標(biāo)具有較大幅度的提高，如紙張裂斷長由低濃打漿時的3980 m提高到5100 m，撕裂指數(shù)從5．19 mN·m2/g提高到7．15 mN·m2/g;紙張的塵埃度從低濃打漿時的15個/m2降低至6個/m2，緊度也從0．71 g/cm3提高到0．79 g/cm3。紙張裂斷長、撕裂指數(shù)的提高一方面說明了纖維表面結(jié)合能力大大改善，另一方面也說明纖維的固有強度保留較好，而對于短纖維漿種而言，這兩方面性能的提高無疑可以提高該漿種的適用范圍和使用品質(zhì)，因而使得完全采用價格較為低廉的短纖維漿種 (闊葉木漿或竹漿)抄造高檔紙種成為可能。緊度的提高也說明了這一點。此外，從塵埃度的變化也不難推斷，中濃打漿對纖維束具有很強的疏解能力，這也有利于改善紙張的勻度。

與傳統(tǒng)的低濃雙盤磨漿機打漿相比，大功率ZDPS中濃液壓雙盤磨漿機生產(chǎn)應(yīng)用中表現(xiàn)出了較好的綜合優(yōu)勢，這是由中濃打漿機理和ZDPS中濃液壓雙盤磨漿機的設(shè)備特點所決定的。首先，中濃打漿對纖維的內(nèi)外細(xì)纖維化主要靠纖維內(nèi)部的摩擦形變作用來完成［2］，磨齒對纖維的機械剪切作用比較小，從而使得纖維長度和纖維固有強度受到的損傷比較小，纖維間的結(jié)合能力明顯改善;其次，ZDPS中濃液壓雙盤磨漿機恒量定壓打漿也保證了打漿生產(chǎn)過程中打漿質(zhì)量的穩(wěn)定，纖維受到的打漿作用不會受到磨片磨損、磨片間隙變化而造成的質(zhì)量波動;另外，中濃打漿后成漿纖維長度被切斷較少，細(xì)碎成分減少，所以網(wǎng)部流失和兩面差減小，纖維長度分布較為均勻，而且纖維的柔韌性和可塑性較好，纖維之間結(jié)合緊密，抄造出的紙張勻度較好。

4 結(jié)論

ZDPS中濃液壓雙盤磨漿機與傳統(tǒng)的低濃雙盤磨漿機相比，打漿濃度提高至6% ～12%，采用恒量定壓打漿，保證了打漿效果的穩(wěn)定，中濃打漿能較好地保留纖維的長度，提高纖維的內(nèi)外細(xì)纖維化和結(jié)合能力，處理漿抄造出的紙張的物理強度提高，且勻度改善，打漿能耗降低。

［1］ 鄔義明．植物纖維化學(xué)［M］．2版．北京：中國輕工業(yè)出版社，1991．

［2］ 劉士亮．利用快速攝影技術(shù)觀察磨漿作用規(guī)律及形態(tài)變化［J］．紙和造紙，2006，25(6)：77．

The Characteristics and Production Application of ZDPS Medium Consistency Hydraulic Twin Refiner

TIAN Jing1，*LIU Shi-liang2，3HU Qing-xi2，3
(1．Guangdong Lingnan Institute of Technology，Guangzhou，Guangdong Province，510663;2．State Key Lab of Pulp and Paper Engineering，South China University of Technology，Guangzhou ，Guangdong Province，510640;3．National Engineering Research Center of Papermaking and Pollution Control，South China University of Technology，Guangzhou，Guangdong Province，510640)

The characteristics and production application of ZDPS medium consistency hydraulic Twin refiner were introduced in this paper．Its application showed that the medium consistency refining enhances fiber fibrillation with less cutting on fibers．The refining pulp consistency can be from 6%to 12%，the resultant paper strength indexes can be improved by 28%to 37%，energy consumption can drop 34%，paper formation can be improved compared with low consistency refining．

medium consistency;twin refiner;application

TS734+．1

B

0254-508X(2012)02-0043-03

田 晶女士，碩士;主要從事機電產(chǎn)品的研究開發(fā)與教學(xué)工作。

2011-08-24(修改稿)

(*E-mail：752358813@qq．com)

(責(zé)任編輯：郭彩云)