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作作劉長恩，教授，任教于東北林業(yè)大學。　提生要：東北闊葉材經蒸球化學預處理后，采用無刀式磨漿設備動態(tài)擠壓磨解，當?shù)寐试?4.5%～84.4%時，用作底漿，可生產A級箱紙板。動態(tài)擠壓磨漿的特殊機理，使纖維長度得到充分保留；纖維細胞初生壁在動態(tài)擠壓下局部剝落，纖維變得柔軟；動態(tài)擠壓的揉搓作用，使纖維變形、分絲；漿料易于打漿，成紙強度高。關鍵詞：闊葉材；雙螺旋輥式磨漿機；動態(tài)擠壓；磨漿；磺化化機漿生生伊倫造紙廠地處小興安嶺腹地，當?shù)赜写罅块熑~材資源未能得到充分利用。該廠90年代擴建后形成年產2萬噸漿的生產能力，但是，原有化學漿生產線污染大，無法啟動；原有高得率漿生產線分別為蒸球預煮盤磨機（φ915mm，配置動力260kW）磨漿與橫管連續(xù)蒸煮系統(tǒng)熱磨機（BW119/15，配置動力710kW）磨漿，都存在電耗大，運行效益低的問題。因此，一直未能正常運行。生生佳木斯紙業(yè)集團80年代后期引進年產8.5萬噸箱紙板生產線。當時，由于投資的限制,未能同時引進與之配套的高得率漿生產線，到目前為止還無法正常運行，處境十分困難。該廠2001年將原金山屯林業(yè)造紙廠租賃經營，組建了伊倫造紙廠，準備生產高得率漿，作箱紙板的底漿。為此，先啟動伊倫造紙廠部分生產設備，探討高得率漿生產線的工藝條件，考察生產設備，積累經驗。生生鑒于大量的理論研究和生產實踐[1，2]，已經證明磺化化機漿得率高，強度好，濾水速度快，生產過程產生的污染負荷低；劉長恩等前期曾做過的SCMP生產試驗，還表明雙螺旋輥式磨漿機適于高得率漿的磨解。因此，該廠選擇磺化化機漿生產工藝，以雙螺旋輥式磨漿機為生產線的主體設備，采用動態(tài)擠壓法磨解生產磺化化機漿。　1生生產流程和設備1.1生生產流程生生結合伊倫造紙廠原有生產流程，在滿足生產要求條件下，盡量簡化生產環(huán)節(jié),充分利用原有設備。具體流程見圖1。1.2生化學預處理生生生產過程中，使木素產生一定程度的磺化、潤脹、軟化，這是磺化化機漿賴以獲得強度的重要條件[3，4]。為此,采用現(xiàn)有蒸球對木片進行化學預處理（蒸煮）。該廠現(xiàn)有5臺25m3蒸球，考慮紙機能力，生產中只用2臺，形成日產30t磺化化機漿生產線。生生原料為產自小興安嶺的東北混合闊葉材：樺木、楊木各占30%，其余為柞木、色木等硬雜木。木片質量低，合格率僅為55.6%,大片率高達15.1%,樹皮含量9.5%，木片水分33%。圖1 SCMP生產流程1-皮帶運輸機 2-木片倉 3-皮帶運輸機 4-蒸球 5-斜篩6-活底料倉 7-喂料裝置 8-雙螺旋輥式磨漿機 9-貯漿池10-高位箱 11-CX型離心篩 12-緩沖池 13-錐形除渣器14-圓網濃縮機 15-成漿池 16-廢液收集槽 17-渣漿池18-φ350mm盤磨機生生由于生產準備時間短，亞硫酸鈉溶解槽、貯存和計量槽未能投入使用。裝球時，亞硫酸鈉未經溶解，直接以粉末狀和木片、燒堿、水（回用廢液）同時加入。裝鍋量：4300kg/球生生蒸煮曲線：生生生生一次升溫：60min，0～0.3MPa生生生生小放汽：20min，0.3～0MPa生生生生二次升溫：45min，0～0.65MPa生生生生保溫：60min，0.65MPa生生生生大放汽：30min，0.6～0MPa生生生生蒸煮全程：215min表１　化學藥品用量和液比漿樣號工藝條件Na2SO3NaOH液比#1#2#3#41712884333.871∶2.51∶2.51∶2.51∶3.0生生預處理的料片在蒸球大放汽后，倒入球下池。生生為降低生產成本、減少污染負荷，在液比不變條件下，其蒸煮化學藥品用量由#1、#２、#３逐漸降低,廢液pH7.5～８。為提高蒸煮后期蒸煮液pH值，減輕蒸煮后期蒸煮液的腐蝕，#４試樣液比加大到１∶３，NaOH量稍有增加，此時廢液pH10?；瘜W藥品用量見表1。1.3磨料片洗滌生生料片經無假底球下池泵送至斜篩，濾去廢液；進入活底料倉的料片，由倉底螺旋輸送機經喂料器進入雙螺旋輥式磨漿機。在磨漿機內磨解料片過程中，脫除廢液、加水洗滌。全部廢液集中于貯槽，澄清后用于蒸煮配藥和補液。1.4磨磨漿1.4.1磨設備工作原理磨磨雙螺旋輥式磨漿機的工作原理如圖2[5]。磨磨雙螺旋輥式磨漿機是一種無刀式磨漿設備。它的主要工作部分是螺旋輥和封閉螺旋輥的機筒。根據(jù)工藝要求，螺旋輥被設置成三個串聯(lián)的工作段。物料在正向推送過程中，正螺旋套對纖維物料產生定向(纖維軸向)擠壓和輸送作用；反螺旋套在反向推送擠壓時，也有這種定向作用。因此，在高壓磨漿區(qū)內纖維軸向受到較大的動態(tài)擠壓力，圖2磨雙螺旋輥式磨漿機工作示意圖對纖維產生揉搓作用。磨解細化了的物料，由反螺旋套螺棱上開的斜槽擠出，進入下一個漿料磨解段。通過斜槽個數(shù)和幾何參數(shù)的變化，可以控制磨漿效果。磨磨盤磨機多段磨漿工藝中，隨段數(shù)增加，盤間隙減少，切斷纖維作用強化，從而導致主要受纖維長度影響的撕裂指數(shù)有所下降[6]。但是，雙螺旋輥式磨漿機在高濃動態(tài)擠壓下，雖然也是多段磨漿，但它可以控制切斷作用，保留纖維長度。磨磨上機殼設2個進液口，下機殼設3個排液口。在高壓磨漿區(qū)前，靠螺腔內的高壓排出廢液，在高壓磨漿區(qū)后由進液口進水，以洗滌漿料。SM100型雙螺旋輥式磨漿機可以完成一次脫除濃廢液，兩次洗滌漿料。該設備還可根據(jù)漿料的得率或硬度，調解磨漿組件，以達到磨解質量要求。1.4.2磨磨漿設備特征磨磨SM100Ⅰ型雙螺旋輥式磨漿機，三段磨解，配置動力110kW，生產能力20～30t/d(高得率漿)。1.4.3磨磨漿工藝條件磨磨進漿濃度：＞15%磨磨磨漿濃度：25%～35%磨磨磨漿溫度：進料：室溫（18～20℃）；磨磨磨漿溫度：磨漿區(qū)：90～110℃磨磨磨漿電流：120～180A磨磨磨后漿料打漿度：11～13°SR磨磨磨后漿料纖維濕重：6～10g1.5磨漿料篩選磨磨漿料磨解洗滌后進入漿池。貯存和輸送過程中漿料被消潛。此后經CX篩（篩孔φ3.0mm）篩選，良漿經錐形除渣器凈化、圓網濃縮機濃縮后送抄紙車間打漿工段；篩渣送φ350mm盤磨機再磨后，回到CX篩系統(tǒng)。1.6磨打漿與抄紙磨磨紙機抄造所用底漿（磺化化機漿），經3臺φ450mm盤磨機串聯(lián)打漿，打漿度由11～13°SR提高到19～20°SR；面漿采用本色硫酸鹽木漿，經盤磨機磨漿后打漿度24～26°SR。磨磨該廠采用1600mm圓網紙機抄造牛皮箱紙板；面漿占18%～20%?！?目結果與討論2.1磨漿得率和硬度(見表2)表2　漿料得率、硬度及出口漿料濃度漿樣號得率%硬度卡伯值出口漿料濃度 %#1#2#3#474.579.384.482.610911613412031.240.530.634.6表3磨磨漿電流和能耗 漿樣號磨漿電流A能耗kWh/t#1#2#3#4120～130130～140160～180140～16063.7～68.468.4～73.684.1～94.773.6～84.1磨磨由表2可知，隨化學藥品用量的降低，漿得率和硬度提高。磨解后出口漿料濃度無規(guī)律性變化。這是因為影響出口漿料濃度的主要因素為磨漿組件、磨漿條件等。2.2磨磨漿能耗磨磨生產實踐表明，盤磨機生產磺化化機漿磨漿電耗一般為1000～1300kWh/t[7]。伊倫造紙廠原有高得率漿生產系統(tǒng)使用φ915mm盤磨機進行磨漿（動力130kW×2臺）,磨漿能耗為416kWh/t。采用雙螺旋輥式磨漿機，實際生產中的電流和能耗見表3。生產能力為20～30t/d時，能耗為63.7～94.7kWh/t?？梢娔芎谋缺P磨機大幅度降低,磨漿能耗僅為盤磨機能耗的五分之一左右。按噸漿節(jié)電200kWh、0.5元/kWh、日產25t計算，一年可以節(jié)電費85萬元。磨磨按生產要求，為獲得良好的纖維分離和紙漿強度，應當將化學預處理后的木片帶熱磨解。但由于采用球下倒料，加水后泵送料倉，當料片進入磨漿機時，已經降到室溫，屬于冷磨。如能采用噴放入倉后直接進磨漿機,就能實現(xiàn)帶熱磨解,漿的強度會更高，磨漿電流和能耗會進一步降低。2.3磨箱紙板質量指標磨磨生產實踐（表4）表明，當?shù)寐蕿?4.4%時紙板強度仍能達到A級箱紙板的指標。表4 箱紙板質量指標檢測表指標名稱檢 測 批 次國家標準#1#2#3#4定量 g/m2緊度 g/cm3耐破指數(shù) kPa·m2/g環(huán)壓指數(shù) N·m2/g耐折度 次吸水性 g/m2（正/反）水分 %2750.882.8811.717231/428.42450.792.8211.114831/4410.42410.732.7711.58532/479.52340.762.8011.99533/458.7250±12不小于0.72不小于2.75不小于9.7不小于80不大于35/506～102.4磨漿料的顯微圖片磨磨從紙板強度檢測資料知，磺化化機漿強度較高。這除了木材磺化后纖維表面增加親水基和木材變得柔軟磨解時切斷作用減少，有利于形成強度外，還和雙螺旋輥式磨漿機磨漿時充分保留纖維長度，并使之形態(tài)發(fā)生變化，利于帚化分絲有關。為了了解動態(tài)擠壓磨漿對紙漿強度的影響，在電子顯微鏡下觀察了磺化化機漿纖維形態(tài)，發(fā)現(xiàn)在動態(tài)擠壓揉搓后，大量纖維發(fā)生變形、扭曲，進而纖維細胞初生壁剝離，露出富含纖維層（圖3）。此后，打漿時纖維易于帚化分絲形成紙頁強度?！?00×800圖3 磺化化機漿顯微圖片　3磨結結論3.1磨蒸球化學預處理的闊葉材經過動態(tài)擠壓法生產的磺化化機漿,當?shù)寐试?4.5%～84.4%時，用作箱紙板底漿,可以生產A級箱紙板。3.2磨以雙螺旋輥式磨漿機磨解化學預處理后的闊葉材,生產的磺化化機漿具有高強度的原因，除了和磺化處理有關外，主要還是由于磨解設備形成的高強度動態(tài)擠壓，造成纖維細胞初生壁剝離，進而內部細纖維化，為打漿后形成強度創(chuàng)造了條件。3.3磨雙螺旋輥式磨漿機磨解得率在74.5%～84.4%的磺化化機漿，磨漿能耗僅為63.7～94.7kWh/t漿。3.4磨現(xiàn)有蒸煮設備(蒸球)的企業(yè),經簡單改造后可形成高得率、高強度漿生產線。3.5磨雙螺旋輥式磨漿機磨解過程中,可進行漿料洗滌,廢液回用,有利于環(huán)保。□　　主要參考文獻[1]楊伯鈞.有關化機漿機理論述的介紹.中國造紙，1998，（2）：57～64[2]羅松年等.CTMP制漿工藝及其應用的發(fā)展概況（上）.國外造紙，1989，（8）：3～8[3]Gordon Broderick,etc.The fiber characteristics and hand sheet properties of a high-yield pulp.Tappi Journal,1996,79(1):161～169[4]Gordon Broderick,etc.Fiber development in chemmechanical pulp refining.Tappi Journal,1996,79(4):193～200[5]劉長恩等.輥式多功能磨漿機結構及其磨漿機理.中華紙業(yè),2000，（10）：25～28[6]萬金泉等.磨漿對化機漿特性的影響.紙和造紙，1994，（4）：41～42[7]劉新春.磺化化學機械漿生產實踐.中華紙業(yè)，1998，（3）：49～50