制浆造纸工程原理课程第四章纸浆的洗涤、筛选和净化

第四章纸浆的洗涤、筛选和净化

(Washing,ScreeningandCleaningofPulp)第一节纸浆的洗涤与废液的提取一、概述1.目的与要求黑液KP蒸煮废液红液SP1000Kg溶出有机物碱法制浆，制1吨浆废液中有400KgNaOH及生成物8-10m3H2O从洗涤角度把浆尽量洗干净，减少纤维流失从碱回收角度尽量提高黑液提取率，尽量减少用洗涤水，保持高的黑液浓度与温度碱法纸浆洗涤目的：尽量把浆洗干净尽可能为回收系统提供浓度大、温度高的黑液2.洗涤术语固形物（Solids）洗净度纸浆洗净后的干净程度KP法残碱<0.05g/L（Na2O计）—木浆<0.25g/L（Na2O计）—苇浆洗涤后每吨风干浆带走残碱量SP法以洗后纸浆滤液消耗KMnO4的量表示（废液中含有木素）<100mgKMnO4/L置换比（DisplacementRatio）在洗涤段里浆中可溶性固形物实际减少量与最大可能减少量之比在理想状况下，洗后液体的溶质质量分数与洗涤液一样，即WM=WW，则D.R.=1实际上WM≠WW，D.R.<1D.R.的大小受洗涤液的数量、温度、分布浆层的均匀性浆料的特性等影响一般来说，木浆多段洗一段D.R.=0.8~0.92中间段D.R.=0.5~0.7（热水洗）末段D.R.=0.55~0.7稀释因子（DilutionFactor）表示提取的黑液的稀释程度，有时称稀释度定义洗涤每Kg风干浆引入黑液系统之洗涤用水量KgH2O/Kg风干浆或tH2O/t风干浆

洗涤因子的计算：设洗后吨风干浆带走固形物38Kg洗后浆浓15%洗涤用水量8m3/t风干浆

稀释因子大，洗涤用水量多，黑液浓度就稀稀释因子越大，浆洗得越干净，黑液提越取率越高。洗涤损失（WashingLoss）Kg/t风干浆洗涤效率和黑液提取率（WashingEfficiency）G---洗涤后提取的废液固形物含量G0---洗涤前浆中废液固形物含量黑液提取率=吨风干浆提取的送蒸发黑液的溶质量对蒸煮后吨风干浆黑液总溶质量的百分比一般提取率<洗涤效率（两者有区别又有联系）当所提取黑液全部送蒸发工段时：黑液提取率=洗涤效率二、洗涤原理废液在纸浆中存在的形式

KPSP纤与纤间%70-8060-70

通过过滤挤压胞腔%15-2020-30

通过扩散胞壁内%55-8

1.过滤过滤速度：由上式可知：ΔP上升，v上升，但ΔP上升，φ下降，d下降，而a上升

温度上升，μ下降，v上升L上升，v下降浆种与浆层均匀性有影响2.挤挤压利用机机械挤挤压把把废液液从浆浆中挤挤出想用挤挤压的的方法法完全全分离离浆中中废液液是不不可能能：外加压压强＞＞毛毛细管管压强强能能把把黑液液挤出出外加压压强≤≤毛毛细管管压强强不不能能把黑黑液挤挤出根据物物理化化学：：纤维细细胞腔腔直径径草草浆1.5~5μμm木浆10~30μm胞壁微微纤维维（Microfibril）尺尺寸250Å=0.025μm要挤出出木浆浆胞腔腔内黑黑液需需1Kg/cm2压压差要挤出出微纤纤维间间黑液液需800多Kg/cm2压压差，，难做做到3.扩扩散除去胞胞壁和和胞腔腔中的的废液液扩散速速度：：纤维内内外浓浓度差差上升升，扩扩散速速度上上升，，洗涤涤用水水越多，，浓度度差越越大，，洗得得越快快，但但黑液液浓度度下降降为保证证一定定的浓浓度差差，应应采用用逆流流洗涤涤。D随扩扩散物物质及及介质质的种种类、、温度度和粘粘度而而异。。温度上上升，，分子子动能能上升升，D上升升粘度下下降，，分子子动能能阻力力下降降，D上升升扩散量量与扩扩散面面积成成正比比，与与扩散散距离离成反反比扩散面面积是是指纤纤维与与洗涤涤液的的接触触面积积扩散距距离是是指纤纤维与与洗涤涤液主主体的的距离离增大F，减减少X的有有效措措施是是搅拌拌4.置置换：：利用用清水水或稀稀废液液把废废液置置换出出来，，含过滤、、扩散散作用用三、洗洗涤方方式及及影响响洗涤涤的因因素洗涤方方式多多段逆逆流洗洗涤洗涤要要求：：黑液液提取取率高高，浆浆洗得得干净净稀释因因子要要小，，黑液液浓度度要高高段间配配用稀稀释搅搅拌槽槽，提提供混混合扩扩散的的空间间、时时间未洗涤纸浆第一段第一段第一段第一段提取的黑液洗涤的纸浆影响因因素洗涤用用水量量与洗洗涤次次数洗涤用用水量量愈多多，浆浆洗得得愈干干净，，提取取率愈愈高洗涤用用水量量一定定，洗洗涤次次数越越多，，洗涤涤效果果越好好，但但投资资、动动力消消耗增增加。。洗涤液温温度温度上升升，粘度度下降，，分子扩扩散加速速，浆料料滤水性性上升，，但温度度过高，，在真空空洗浆机机内易产产生沸腾腾，而破破坏真空空度。压差差或或真真空空度度压差差或或真真空空度度上上升升，，过过滤滤推推动动力力上上升升，，过过滤滤速速度度加加快快，，真真空空度度过过大大，，废废液液沸沸点点下下降降，，洗洗涤涤温温度度下下降降，，影影响响洗洗涤涤。。挤压压力过高高，滤网易损损，纤维流失失增大。浆层厚度增加加，过滤阻力力增加，过滤滤速度下降。。上浆浓浓度增增加，，浆层层厚度度增加加，生生产能能力增增加，，黑液液提取取率下下降。。出浆浓浓度增增加，，洗涤涤损失失上升升，黑黑液提提取率率上升升。浆种与与浆质质酸法浆浆比碱碱法浆浆滤水水性好好，易易洗涤涤。木浆比比草浆浆滤水水性好好，但但草浆浆扩散散效果果好。。硬浆比比软浆浆滤水水性好好，但但扩散散效果果差。。四、洗洗涤设设备淘汰设设备洗浆池池（WashingCheat）螺旋挤挤浆机机双辊挤挤浆机机（一））转鼓鼓式洗洗浆机机鼓式真真空洗洗浆机机原理：：兼有有过滤滤、扩扩散置换的的作用用构造：：转鼓鼓、鼓鼓槽、、分配头等等组成成分段式式真空空洗浆浆机分配头头的多多小室室轮流流受到到过滤滤、抽抽吸、、排空空作用用真空产产生强强制真真空自然真真空：：水腿腿作用用过滤面面积：：5m2～50或100m2工艺：：进浆浆浓度度木木0.8～～1.5％％草2.0～～2.5％％出浆浓浓度10～16％％优点：：生产产能力力大，，黑液液提取取率高高，洗洗浆质质量好好生产易易检查查缺点：：设备备较复复杂，，投资资较大大，安安装标标高高高，易易产生泡泡沫适用：：草浆浆、木木浆洗涤能能力：：木浆浆>竹竹浆>荻苇苇浆>蔗渣渣浆>麦草草浆木浆提提取黑黑液：：8Be‘‘80℃℃8m3草浆提提取黑黑液：：6Be’’60℃℃12m3压力洗洗浆机机原理：：兼有有过滤滤、扩扩散、、置换换作用用构造：：转鼓鼓、鼓鼓槽、、气罩罩、密密封辊辊等组组成压力由由风机机产生生的风风压9－11KPa过滤面面积8－45m2工艺：：进浆浆浓度度0.8～～1.2％％出浆浓浓度12-14％％优点：：洗涤涤效果果好，，生产产能力力大，，安装装标高高低（（2楼楼即可）），不不易产产生泡泡沫缺点：：结构构复杂杂，密密封要要求高高，电电耗大大适用：：洗木木浆、、竹浆浆、荻荻苇浆浆，洗洗蔗渣渣浆产产量低低，洗洗麦草浆浆不宜宜3.鼓鼓式置置换洗洗浆机机（DD洗洗浆机机）（DrumDisplacementWasher———DDWasher））DD洗洗浆机机结构转转鼓沿沿圆周周被分分隔成成7个个区：：上浆浆成形形区、、4个个置换区区、真真空区区（用用真空空泵将将干度度提高高到14－16％％）、、脱落落区（（用压压缩空空气将将浆片吹吹落））可在一一台洗洗浆机机上实实现四四段逆逆流洗洗涤，，最后一一段用用热水水洗洗木浆浆生产产能力力：7.5t/d.m2（二））带式式洗浆浆机（（BeltWasher）原理：：扩散散与置置换相相结合合（洗洗涤多多段，，但无无段间间稀释释）结构：：滤网网（滤滤带））、真真空吸吸滤箱箱、流流浆箱箱、机机架、、传动、喷洗洗装置等等组成。。优点：结结构简单单、操作作方便、、投资省省缺点：密密封性差差、热损损失较大大、胶带带易磨损损工艺：进进浆浓度度3-4％％出浆浓度度15-19％洗涤水温温70-80℃℃稀释因子子2-3适用：国国产的多多用于纸纸浆的洗洗涤，用用于黑液液提取的的少（三）扩扩散洗涤涤器（DiffusionWasher）原理：置置换、过过滤结构：象象漏斗型型装置外壳、过过滤杯（（筛杯））、水压缸、、刮料臂臂、喷根据需要要有一段段式、两两段式和和三段式式纸浆从下下锥部进进入，分分布于多多筛环之之间，与与筛环等速速上升，，洗涤水水在多筛筛环间转转动的喷喷水管均匀匀加到浆浆中，利利用筛环环瞬时下下降的振振动和剪切切作用以以废液反反冲洗滤滤网。工艺：进出浆浆浓度10-12％％进浆温度80-95℃（≯100℃）浆料上升速度度15cm/min筛（网）环上上升15cm后，用0.3s时间恢恢复原有的位置，每每段洗涤周期期6-8min优点：设备紧紧凑、操作简简单、生产能能力大、洗涤涤效率高、不产生生泡沫、没有有臭味、电耗耗低连续蒸煮热扩扩散洗涤器缺点：滤网升升降机构复杂杂适用：通常用用于连续蒸煮煮器高热洗涤涤后的最终选选择器内内高高热热洗洗涤涤（（InternalwashingzoneinatypicalKamyrChipDigester)洗涤涤液液（（70-80℃℃））从从蒸蒸煮煮器器底底部部进进入入，，向向上流流动动，，与与高高温温浆浆接接触触，，被被加加然然至至120-130℃，，此此温温度度最最适适于于洗洗涤涤，，扩扩散散速速度度增增大大，，洗洗涤涤效率率提提高高，，高高热热洗洗涤涤相相当当于于2-3台台真真空空洗洗浆浆机机，，浆被将温温至100℃℃以下，，通压缩缩空气““冷喷发发”（四）挤挤压洗涤涤设备1.螺旋旋挤浆机机（已淘淘汰）2.双辊辊挤浆机机（已淘淘汰）3.置换换压榨洗洗浆机瑞典Sunds、VPC、、VPD、MPC加拿大Vani-NIP原理：挤压、置置换构造：两两个多空空辊、压压力浆槽槽、输料料器、刮刮刀等组组组成，每每个压区区分为脱脱水区、、置换区区、压榨榨区工艺：进进浆浓度度2-5％％出浆浓度度30-40％黑液提取取率可达达99％％4.双网网挤浆机机（压滤滤机，DoubleWirePressWasher））浆料自自动脱水水区楔楔形脱水水区低低压脱水水区高高压脱水区工艺：出出浆浓度度25-30％SD型压压滤机五、衡量量洗涤设设备的主主要经济济技术指指标1.黑液液的提取取率与提提取黑液液浓度（（最主要要）提取率要要高，黑黑液浓度度也要高高2.洗涤涤损失与与浆的洗洗净度提高洁净净度，减减少损失失（Carryover））3.纤维维损失减少纤维维损失六、泡沫沫形成与与消泡1.泡沫沫的形成成表面活性性物质（（树脂、、脂肪酸酸、蜡及及其皂化化物）与与空气接接触加之之激烈的的搅拌2.消泡泡静置消泡泡温温度度上升，，消泡时时间下降降pH上升升，消泡泡时间增增加蒸汽消泡泡温温度度上升，，液膜破破裂785-981KPa（8-10Kg/cm2)蒸汽喷射射机械消泡泡利利用用超翼回回转和离离心作用用使泡沫与器壁壁碰破消泡剂消消泡煤煤油、松松节油、、有机硅硅等表面面活性大、、表面强强度低、、粘度小小液体第二节纸纸浆的的筛选与与净化一、概述述（一）目目的：除除去杂质质，以满满足质量量和正常常生产需要纤维性杂杂质：木木片、生生片、草草节粗纤维束束和非纤纤维细胞胞等非纤维性性杂质：：泥砂、、铁屑、、碎石、煤渣渣等要求：筛筛选净化化效率高高，尾渣渣损失少少，设备流程程简单，，操作维维修方便便，操作维修修方便，，动力消消耗低措施：合合适的设设备，合合理的工工艺流程程，正确确的工艺条条件（二）术术语1.2.3.浆渣渣中的好好纤维率率浆浆渣渣中能通通过40目网的的好纤维维率二、筛筛选净净化原原理1.筛筛选是是利用用几何何形状状的不不同进进行分分离（1））筛选选动力力利利用用静压压差———通通过式式筛利用动动压差差———离心心筛不少筛筛是两两者兼兼有之之（2））浆料料要充充分稀稀释，，使其其处于于游离离状态态（3））纤维维层形形成和和破坏坏（振振动或或脉冲冲）（4））细浆浆和粗粗渣只只能相相对分分离2.净净化利利用相相对密密度的的不同同进行行分离离（1））重力力沉降降沉沉砂沟沟，浆浆浓0.5%，，流速速10-15m/min（2））离心心分离离原理：：泥砂砂等杂杂志比比重大大、G增大大、F增大大，被被抛向向器壁，，然后后向下下运动动，轴轴向中中心形形成““低压压带”,由于于器壁壁摩擦擦阻力力及洁洁净浆浆料向向低压压带集中，，V下下降，，故做做成锥锥形，，即使使r减减小，，以保证离离心力力F二、筛选设设备及其影影响因素（一）筛选选设备1.振框式式平筛（（JohnsonScreen）结构：筛框框、筛板、、偏心轮、、喷射管等等推动力———位差破坏纤维层层——振动动喷水——防防止粗渣中中带出合格格纤维高频振框式式平筛工艺：进浆浆浓度1~1.5%出浆浓度0.8~1.2%筛孔φφ2~φ12mm振次1410~1440次/min振幅1.5~2mm特点：适应应浆种广、、除节能力力高、生产产能力大、、动力消耗低，，操作维修修方便，但但操作环境境差要求：合适适的振动、、浆浓和浆浆位调节好喷水水压力和角角度另一种振动动筛：高频频振动园筛筛2.离心筛筛（CentrifugalScreen）利用转子产产生的离心心力和筛板板内外的浆浆位差A型筛B型型筛C型筛筛CX筛ZSL1-4型筛原理：（1）浆料以以一定的压压头进入后后，随着叶叶片的旋转产生离离心力，合合格纤维通通过筛空（2）叶片片轴向推力力，使浆料料呈螺旋线线向排渣端移动（3）空心心主轴两端端可分别送送入一定压压力的稀释水，且经经叶片与隔隔板组成的的夹缝直接接送到靠近筛筛板浆环的的内周，稀稀释纸浆，，冲洗筛板工艺：进浆浆浓度0.8~3.0%出浆浓度0.6~1.5%稀释用水量量占进进浆量20~100%（进进浆浓度越大，稀释释水越多））筛选效率85%左右特点：适应应性强、生生产能力大大、筛选效效率高体积小，重重量轻，电电耗低，操操作维护方方便要求：进浆浆有一定压压力进浆箱浆位位与主轴距距1.2~2.4mm3.压力筛筛（PressureScreen）原理：浆料料以一定的的压力沿切切线进入，，筛板内外外压压力差使纤纤维通过筛筛孔压力脉冲代代替机械振振动进行分分离结构：筛鼓鼓（框）转子（旋翼））外壳筛板（孔筛、、缝筛）工艺：进浆浓浓度0.5~3.0%进浆压力0.035~0.21MPa良浆浓度0.35~2.8%旋翼筛工作原原理图特点：全封闭闭，无泡沫产产生，生产能能力大，体积积小没振动筛选效效率高要求：筛框椭椭圆度要小（（<0.3~0.5mm）控制好旋翼与与筛板的距离离（0.75~1.0mm）（二）筛选影影响因素1.筛孔（缝缝）的大小和和形状形状：圆孔———更有效地地去除纤维束束和细薄碎片片长缝——更有有效地去除圆圆形和立体状状杂质2.排渣率排渣率上升，，筛选效率上上升，无粗渣渣就无筛选效果，在相相同排渣率下下，筛孔孔径径减小，筛选效率提高高第一段排渣率率宜在20-25%3.转速速度上升，离离心力增加太太大筛选选效率低，电电耗大太小产量量小，易堵塞塞4.进浆浓度度在保证质量的的前提下，尽尽量提高浓度度每种筛处理不不同的浆种均均有一适宜浓浓度浓度过大，良良浆与粗渣不不能有效分离离，尾渣量增大浓度过低，产产量下降，粗粗渣也易通过过，筛选效下降泵送、浓缩负负荷上升，水水电耗上升5.稀释水量量和水压稀释水太少，，好纤维损失失增加稀释水太多，，筛选效率下下降6.筛选效率率温度上升，浆浆可塑柔软，，粗渣易通过过，筛选降低三、净化设备备及其影响因因素1.沉砂沟SundTrap长25-30m宽<2mm，深深0.3-0.5m，，底坡度0.7-1%，隔板间距距0.3-0.5m，，高0.1-0.2m浆浓针针叶木0.35~0.5%阔叶木0.5~0.7%流速9~15m/min简单但但占地面积积大，需定期期清洗，浆流流失多2.筒形除砂砂器（低压除除砂器）Vortrap上部是圆柱体体直径径一般>500mm压差仅2.0-2.5M主要除去较大大颗粒的砂和和金属屑等杂杂质，代替代替沉砂沟进浆浓度0.5-1.0%进浆压力0.05-0.10MPa3.锥形除砂砂器（CentrifugalCleaner）原理：泥砂比重大，，G，，F材质：玻璃、、铸铁、陶瓷瓷、不锈钢等工艺：进浆压压力0.28~0.35MPa出浆压力0.02~0.05MPa主要影响因素素：压力差是是产生涡旋运运动，使杂质分离的动动力压差增大大，离心力增加，，净化效率提提高，动力消耗上升升锥形除砂器工工作原理压差太小，净净化效率下降降进浆浓度压差一定时，，进浆浓度上上升，净化效效率下降，排排渣浓度上升升，纤维损失失增加，进浆浆浓度太低，，生产能力下下降，动力消消耗增加通过量过过多多，净化效率率下降排渣渣口口过过大大，，排排渣渣量量大大，，纤纤维维损损失失大大过小小，，排排渣渣效效率率降降低低，，易易堵堵塞塞4.废废纸纸净净化化设设备备高浓浓除除渣渣器器特点点：：除除渣渣器器内内（（上上方方））有有高高速速旋旋转转叶叶轮轮，，使使使在在器器内内高高速速旋旋转转进浆浆浓浓度度：：3~6%（（3~4.5%））作用用：：除除相相对对密密度度较较大大的的杂杂质质，，如如石石块块、、金金属属操作作要要点点：：进浆浆压压力力泵泵扬扬程程>20m稀释释水水压压>0.2MPa，，稀稀释释水水管管前前装装截截止阀阀，，以以防防浆浆进进入入清清水水管管定期期排排渣渣正向向除除渣渣器器重重杂杂质质除除渣渣器器逆向向除除渣渣器器轻轻杂杂质质除除渣渣器器良浆浆从从锥锥形形的的底底部部排排出出，，轻轻杂杂质质（（塑塑料料片片、、蜡蜡等））从从上上部部排排出出进浆浆浓浓度度：：0.9~1.2%进浆浆压压力力：：0.2~0.27MPa良浆浆出出口口压压：：≥≥0轻质质出出口口压压：：0.05MPa四、、筛筛选选、、净净化化流流程程组合合原原则则：：视视浆浆种种、、产产品品质质量量要要求求、、设设备备特特点点与与投投资资；；浆浆质质好好，，投投资资少少，，占占地地面面积积少少，，纤纤维维损损失失少少，，动动力力消消耗耗少少，，操操作作管管理理方方便便。。筛选、净净化流程程的级和和段：级——指指原浆和和良浆通通过筛（（净）设设备的次数两级一段段级数增加加，筛（（净）效效率上升升，良浆浆质量上上升但投资增增加，电电耗增加加，细浆浆得率下下降进浆浆渣浆渣细浆段——指指原浆和和尾浆通通过筛（（净）设设备的次数良浆合流流的一级级三段段数增加加，排渣渣量下降降，细浆浆得率增增加，但但筛（净））效率下下降进浆浆渣细浆良浆回流流的一级级三段细浆质量量较好，，纤维损损失少进浆良浆浆渣第三节纸纸浆的的浓缩与与贮存一、纸浆浆的浓缩缩1.园网网浓缩机机利利用用网内外外液位差差进行脱脱水有刮刀工艺：进进浆浓度度0.3~0.8%出浆浓度度3-4%（有刮刮刀）5-6%（无刮刮刀）白水浓度度0.06~0.08g/L2.侧压压浓缩机机利利用用网内外外液位差差网笼偏偏向浆浆槽的的进浆浆一侧侧，形形成高高浆位位