筛分与低浓磨浆优化废旧箱板纸浆性能及作用机制的研究.pdf

摘 要 废纸浆在造纸用浆中的占比由于森林资源保护和纤维循环回用意识的加强而逐年提高。 但因废纸来源不稳、使用和回收次数的增加、储存周期不一等问题，废纸浆纤维长度分布 非常不均，目前还缺乏系统对废纸制浆工艺性能的试验研究。因此将废纸制浆生产工艺进 行优化，是当前急需解决的问题。筛分和磨浆是废旧箱板纸制浆的两个关键工段，而纸浆 纤维悬浮液在筛分与磨浆系统内的流动是一个复杂的过程，其高效处理与浆流速度、压力、 浆浓、筛鼓结构、旋翼类型、磨盘特性等有关，掌握它们对筛分和磨浆效率的影响规律是 本文研究目标所在。因此，无论是基础理论研究方面，还是指导实际应用研究层面，进行 废纸浆筛分和磨浆机理的研究均具有十分重要的现实意义。 本文通过对纸浆筛分与磨浆的设备与构件、过程控制及机理研究进展的分析，结合当 前废纸制浆实际生产线存在的技术问题，阐述了微纤化纤维（MFC ，microfibrillated cellulose ） 的制备方法；其次，研究了筛板形状、孔缝尺寸、体积浆渣率R 和孔缝速度 V 等变量对 v s 美国废旧箱板纸纸浆（AOCC ，American old corrugated container pulp ）筛分性能的影响； 此外，试验对不同磨盘齿形和磨浆强度下的AOCC 浆纤维特性、浆料特性、磨浆能耗和成 纸性能等方面进行分析；基于MFC 的相关研究经验基础上，以AOCC 浆为原料，在没有 任何化学药品添加和化学预处理的前提下，采用磨浆设备批量制备出不同磨浆能耗下的 MFC ；最后，对比目前废纸制浆生产实际，将AOCC 浆的筛分、长纤维组分低浓磨浆以及 添加MFC 相结合，以能耗评价模型为基础，研究了添加MFC 对成纸性能增强的作用机制， 最终提出新的更为优化、更为合理的废纸制浆技术工艺流程设计。研究结果表明： （1）对AOCC 纸浆纤维悬浮液，在相同的体积浆渣率R 和孔缝速度V 条件下，使用 v s 不同型式筛鼓的纤维通过率值不同。当体积浆渣率R =0.15、孔缝速度 V 在 0.5～1.0 m/s v s 范围内时，采用0.20 mm 缝筛、0.15 mm 缝筛和0.81 mm 孔筛的纤维通过率P 分别为0.90、 0.60 和0.35，即采用0.81 mm 孔筛的纤维通过率P 要比0.20 mm 缝筛和0.15 mm 缝筛分别 小61.11%和41.67% 。表明与0.15 mm 和0.20 mm 的缝筛筛鼓相比，0.81 mm 的孔筛筛鼓 更有利于AOCC 浆长纤维的分级，其筛分效果较好。 （2 ）AOCC 浆纤维通过率P 随着孔缝速度V 、体积浆渣率R 和等高线高度h 的降低 s v 而降低；在孔缝速度 V 和体积浆渣率R 的交互作用下，AOCC 浆纤维通过率P 主要受到 s v 孔缝速度 V 的影响；较低的纤维通过率 P （筛分效果更好）可以通过较低的体积浆渣率 s R 和孔缝速度V 组合来实现。 v s （3 ）AOCC 浆筛分后长纤维组分 （尾浆）和短纤维组分（良浆）的游离度受孔缝速 度V 的影响更显著。其中短纤维组分的游离度F 随着孔缝速度V 和体积浆渣率R 的增大 s a s v 呈增大趋势，长纤维组分的游离度F 随着孔缝速度V 和