概述

黑液的回收主要是指堿、石灰、熱能的回收。

早在十九世紀八十年代，國外就開始利用燃燒法。目前國內外造紙工業的堿回收，仍然是以專統燃燒法為主。這一方法包括下述主要過程：1黑液的蒸發：多效真空蒸發和直接接觸蒸發。2黑液的燃燒3綠液的苛化4石灰的回收5相關術語*第一節

黑液的蒸發

一、黑液的組成和性質黑液的組成較複雜，大體上可分為有機物和無機物兩部分，兩部分的組成和比例隨漿原料和生產工藝條件的不同而不同。比例：有機物約70%，無機物30%。有機物/無機物=2.2

0.3*有機物組成：植物纖維原料溶出的木素，半纖維素和纖維素的降解產物及有機酸等，是產生燃燒值的主要來源。

無機物組成：游離的氫氧化鈉，硫化鈉，碳酸鈉，硫酸鈉及有機酸鈉，草類漿

（特別是稻麥草）含有較多的二氧化矽。

*二氧化矽對堿回收的影響（1）黑液蒸發時矽酸易產生管垢，傳熱係數下降，甚至堵塞管路。（2）黑液燃燒時，燃燒爐易結蜂窩，以至縮短爐子壽命，在爐中鈉與二氧化矽結合，耗堿可達35%，並大大的降低熔融物的純度，由於無機物含量高，因而固形物熱值低。*（3）苛化時形成的矽酸鈣和矽酸鈉粘度大，造成澄清困難，而且由於矽酸鈣沉澱在石灰表面，降低苛化速度及苛化率。（4）回收石灰時結球造成回收困難。*2．黑液的性質(1)黑液的物理性質①濃度黑液的濃度表示黑液中固形物的含量生產中習慣用波美度或比重來表示，因可直接測量，但波美度和比重和溫度有關系，當黑液中固形物含量一定時，測出的波美度或比重的大小隨溫度的升高而降低，所以要換算成標準溫度（15

C）下的溫度和比重。波美度（15

C）=波美度（t

C）+0.052（t

C-15

C）比重=144.3/（144.3-波美度（15

C））*固形物百分比濃度表示法，必須用化驗分析方法測定，不如波美度或比重法直接快當。但也可以用下麵公式近似換算，黑液固形物含量%=1.51x-0.9上式由14種漿的黑液綜合而得，對於蔗渣和芒桿漿，用下麵公式更準確：黑液固形物含量%=1.51x-0.81x---黑液波美度（15

C）*②黑液的粘度黑液的粘度在蒸發過程中，是一次很重要的物理性能，如對黑液的流送及蒸發效率等有密切的關係。影響黑液的粘度的因素較多，但對粘度影響最大的是黑液的濃度和溫度。隨濃度的升高而升高，隨溫度的升高而降低。另外，有效堿的含量，半纖維素的含量及二氧化矽的含量，都能影響粘度。*③黑液的比熱隨黑液的濃度增大而減少，隨溫度的升高而增大，但在100

C範圍內，黑液的比熱隨溫度變化很小，可用下列公式求出近似值：

C=0.98-0.0052bC-------黑液的比熱（千卡/公斤黑液）b-------黑液中固形物的重量%（即百分比濃度）*④沸點升高黑液和其他溶液一樣，在相同液面壓力下或真空下，沸騰溫度比水高一些，所增加的溫度稱為沸點升高。黑液的沸點升高主要決定於黑液的濃度和液面壓力的大小。由於各效黑液沸點的升高，使各效有效溫差減少，傳熱量減少，總有效溫度差相對降低，而影響多效蒸發的效率。*⑤起泡性由於制漿原料中含有木素，樹脂等物質，在制漿過程中形成堿木素和皂化物，這些物質是較強的表面活性劑，是起泡的來源。松木由於含有較多樹脂，故松木漿黑液比其他漿黑液起泡性強。低濃黑液比高濃黑液起泡性強。泡沫的形成影響生產操作（污染加熱面），增大堿的流失（跑黑水）。*⑥黑液的燃燒值：一公斤黑液固形物燃燒時的發熱量稱為黑液的燃燒值，它是黑液的重要指標.黑液的燃燒值受固形物中有機物和無機物的比例影響，有機物的比例越大則燃燒值越大，故硬漿比較軟漿大，木漿比草漿大，一般針葉樹漿黑液的燃燒值為3500~3800千卡/公斤、闊葉樹3300~3600千卡/公斤、草漿2500~3000千卡/公斤。*(2)黑液的化學性質

①膠體性黑液雖然不是膠體，但由於存在膠體物質，在一定條件下具有膠體性質。一般認為：在黑液有效堿含量占固形物的1.14%以上條件下，每一個木素單元含有四個以上鈉原子時，堿木素完全溶解於黑液中，呈親水膠體存在，因而不發生沉澱。但當黑液有效堿含量低於0.71%時，堿木素膠體的穩定性大大降低，很容易從黑液中沉澱出來。所以，黑液要保存一定濃度的殘堿，就是這個道理。*②腐蝕性黑液對設備的鹼性腐蝕很少，酸性腐蝕較重。酸性腐蝕的產生，主要在蒸發過程中黑液的二次蒸汽及其冷凝水中含有揮發性的有機酸（如蟻酸、醋酸等），各種酸性的硫化物（如：硫化氫、硫醇等），所以凡是接觸二次蒸汽及其冷凝水的部位腐蝕較重，例如後幾效加熱管外壁，汙冷凝水排出系統及冷凝器等。③易氧化性被氧化物質主要是無機硫化物和有機糖類，由於酚基的催化，氧化反應速度加快。

*二、黑液蒸發前的預處理

（自學）*三、多效蒸發工藝流程和設備

1.工藝流程(1)蒸汽流程蒸汽

I效

II效

III效

IV效

V效

高位冷凝器

汽水分離器

真空泵

排空

冷凝水排出*(2)黑液流程①順流式流程稀黑液

預熱器

-I效

II效

III效

IV效

-V效

半濃黑液槽優點：1.輔助設備少，黑液依靠壓差自動流送，任何多效蒸發只需要兩臺泵，各效之間不用預熱器。2.設備緊湊，溫度損失少，3.運行中操作簡便，工藝條件穩定。*缺點：由於黑液濃度逐效增加，而溫度逐效降低，黑液粘度越來越大，但溫差減少，流速降低，傳熱係數降低，不能發揮蒸發設備效率，也不能產生高濃度的黑液。目前國內外採用順流式流程較少*②逆流式流程：稀黑液V效--------預熱器-------IV效--------預熱器--------III效--------預熱器---------II效-------預熱器-------I效---------濃黑液槽優點：隨黑液濃度的增高，溫度相應提高，黑液粘度增高較小，傳熱係數大，可充分發揮設備能力，並可生產濃黑液。*缺點：1.輔助設備多，各效之間必須用泵傳送黑液，必須有黑液預熱器，如提取的稀黑液溫度過高，還需有黑液降溫設備。2．操作比較複雜，工藝條件變化大。3．設備安裝和維護工作量增加。*③混流式流程兼有順流式和逆流式兩種流程的大部分優點，並可克服兩種流程的缺點，是國內外經常採用的黑液流程。方案1：稀黑液

預熱器

III效

IV效

V效

皂化物分離

預熱器

II效

I效

濃黑液槽方案2：稀黑液

預熱器

III效

IV效

V-效

皂化物分離

預熱器

I效

II效

濃黑液槽*方案2可以大大減輕由於高溫效應造成的無機物沉澱和有機物碳化而產生的結垢程度，從而提高蒸發能力，而且運行週期較長，我國工廠大多數採用方案2。兩種流程都採用間斷出濃黑液的方式，即出濃黑液和出半濃黑液交替進行。*出半濃黑液（又叫大循環）：利用低溫半濃黑液和稀黑液調整進效濃度，在較低濃度和較大流量下，經後三效蒸發後，經皂化物分離，再送入前兩效，出效後進入高溫半濃黑液槽。出濃黑液（又叫小迴圈）：利用高溫半濃黑液和稀黑液調節進效濃度，在較高濃度和較小流量下，經過後三效蒸發後，再送入前兩效，出效後送入濃黑液槽。*大循環和小迴圈交替時間根據濃黑液槽存量確定，以保證正常供應堿回收爐的需要為標準，（同時也應考慮稀黑液槽的液位，不能引起跑稀黑液。）這種大小迴圈交替進行的方式，優點是大循環可以使小迴圈粘附在管壁的浮垢及時除去，改善傳熱條件，不僅為下次小迴圈創造條件，而且可以充分發揮大循環的作用。缺點是：轉換操作不方便，不夠穩定。*(3)冷凝水流程新鮮蒸汽的冷凝水（一效及預熱器的冷凝水）集中收集，供鍋爐使用。二次蒸汽冷凝水（汙冷凝水）利用各效壓差通過U形管或泛汽罐逐次流入下效，最後進入冷凝水收集槽，泵入地溝。*(4)不凝結氣體系統

排除各效汽室中不凝結氣體，一般從各效汽室分別引出，通過總管接到汽水分離器，分離後的不凝氣體進入冷凝系統排出。*2．蒸發設備長管液膜單程蒸發器這是長管液膜蒸發器最基本的類型，其他類型由此改進發展而來。如圖7—14、16所示加熱管長7米，管長與直徑之比l/d==100~150以上。*工作原理：黑液從蒸發管下端進入，液位上升至管高的1/4~1/5時，靠近管壁的黑液立即沸騰汽化，產生大量汽泡，汽泡膨脹使管中央形成汽柱，由於蒸汽密度急劇變小，上升速度加快，因而將液體拉成一層薄膜，沿管壁迅速上升，到蒸發管上端時，黑液已變成含大量懸浮液滴的汽液混合物，並以較快的速度沖出管口。*特點：1、黑液在加熱管內流速高，一般20~30米/秒，在真空度650~700mmHg時，流速可達100~160米/秒，因此管壁對黑液的傳熱係數大（此傳熱係數與流速的0.8次方成正比）2、由於黑液在加熱管內液面較低，靜壓溫度損失小，而使有效溫差相應提高。3、由於黑液在加熱管內停留時間短，可避免局部過熱造成黑液沉澱結垢。4、由於加熱管長，可以使黑液產生的泡沫受管壁加熱而消除，因此更適用皂化物含量高的黑液。*使用注意點：在使用時必須嚴格控制加熱管內液位，使進效黑液溫度接近沸點。如管內液位過高或進效黑液溫度過低，則造成沸騰區縮短，由於液區傳熱係數較低，必降低蒸發效率。如管內液位過低，則造成結垢加快，甚至堵管。*

近年有所改進：1、超長管式，管長增加到9~10米；2、把一、二效加熱改成雙程式；3、採用升降膜式（三程式）蒸發器。4、板式降膜蒸發器（圖7-18）

*第二節黑液的燃燒*一.黑液燃燒的原理1.黑液燃燒的過程及化學反應（以硫酸鹽漿黑液為例）黑液的燃燒過程可大致分為三個階段，但實際上這三個階段不是截然分開的，是交叉進行的。*(1)黑液的乾燥經過蒸發工段及直接蒸發後的黑液，含有40~50%左右的水，需進一步乾燥到含水分10~15%的黑灰，才能進行燃燒，黑液經噴槍噴出後，液滴在下落過程中和高溫爐氣接觸，水分蒸發，並且和爐氣產生如下反應：2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O2NaOH+SO3=Na2SO4+H2ONa2S+CO2+H2O=Na2CO3+H2S2Na2S+2SO2+O2=2Na2S2O3Na2S+SO3+H2O=Na2SO4+H2S2RCOONa+SO2+H2O=Na2SO3+2RCOOH2RCOONa+SO3+H2O=Na2SO4+2RCOOH經過反應後，全部游離的氫氧化鈉及大部分硫化鈉轉化成硫酸鈉，亞硫酸鈉，硫代硫酸鈉，碳酸鈉，此外，有機酸鈉也可以轉化成亞硫酸鈉和硫酸鈉。

*(2)有機物的熱分解及碳化

經過第一階段乾燥的黑液中含水分10~15%，已成固態（稱黑灰），溫度達150~2000C，此時黑液中有機物開始分解；隨著最後一部分水分的蒸發，黑灰溫度迅速提高，約4000C左右，有機物分解速度加快，分解產物中有甲醇、丙酮、酚、甲硫醇、硫化氫、低分子醛酸,結構複雜的的烷基硫化物等。這些產物在熾熱的氣體中燃燒，生成二氧化碳、水、二氧化硫、三氧化硫等，並放出大量的熱量.為保證這部分產物的完全燃燒，必須供給充足的空氣---二次風*當有機物發生熱分解時，與有機物結合的鈉離子也獲得分離，並轉變成氧化鈉，進一步生成碳酸鈉。2NaOR+O2Na2O+CO2+H2ONa2O+CO2=Na2CO3在這一階段中，由於含有硫和鈉的有機化合物的分解，將產生一部分硫化鈉、亞硫酸鈉、硫代硫酸鈉、硫酸鈉。其組成比例取決於熱分解的條件，即溫度，送入空氣量等，在適當的操作條件下，約有50%的有機結合硫在熱分解時可轉變成無機硫化合物。這說明在燃燒過程中硫的損失是相當大的。（下一步討論）*由於熱分解的作用，有機固體物發生碳化，並或多或少轉變成元素碳。在這一階段終了殘存的無機化合物中，主要是碳酸鈉和硫酸鈉,前者主要由於有機化合物發生分解和經過氧化而成，此外尚包括第一階段中，黑液中氫氧化鈉及硫化鈉的碳酸化產物。後者主要是補加的芒硝，（在第一、二階段中沒有生產變化）當然也包括第一、二階段中產生的硫酸鈉。這些混合物的熔點比純的狀態都要低（碳酸鈉熔點為8250C，硫酸鈉熔點為8880C,硫化鈉熔點10400C）其熔點隨著組成的比例而變化，一般8000C可形成液體,850~9000C可完全熔融。*(3)無機物的熔融及芒硝還原階段

由於碳的燃燒，產生高溫（最高可達12000C）,燃燒所需的空氣直接通入燃燒區，稱為一次風。由於高溫，無機物熔融，同時將芒硝還原（熔融是芒硝還原必不可少的）:①Na2SO4+2C=Na2S+2CO2-0.22兆焦②Na2SO4+4C=Na2S+4CO-0.57兆焦③Na2SO4+4CO=Na2S+4CO2+0.18兆焦以前說反應①為主，因吸熱較少，且②+③=①，現在的說法是以②為主，兩種說法都不夠全面。*根據手冊數據，計算出不同溫度下三個反應式的反應平衡常數的對數，並對溫度作圖。（如圖）在絕對溫度10000K以前，反應③為主，反應①次之，反應②最次;但隨著溫度的升高，反應③下降，反應①上升，但上升較慢,反應②上升且上升較快，到10000K時，三個反應式的logK趨向一致，溫度再升高時，則是反應②為主，①次之，③最次。*從反應式看出：a/提高溫度有利於還原反應;850°C時，經2~3分鐘，95%的芒硝還原成硫化物.1100°C時，40秒,88%的芒硝被還原.b/參加反應的碳要過量;根據反應式①計算，硫酸鈉：碳=1：0.17，根據反應式②計算，硫酸鈉：碳=1：0.34，但所需的碳遠超過這個比值，因為：還原芒硝需要熱量，根據計算，還原一千克芒硝需要1700千卡熱量:*由有關元素生成硫酸鈉需要熱量等於330.9千卡/摩爾,由有關元素生成硫化鈉需要熱量89.2千卡/摩爾,因此由芒硝轉化成硫化鈉必須耗費：330.9–89.2=241.7千卡/摩爾算成以一千克芒硝為基準，則為：241.7×1000÷140=1700千卡另加上無機物熔融所需要的熱，故硫酸鈉：碳=1：2.4在送入爐內燃燒的黑液和芒硝的混合液中，硫酸鈉和碳的比值一般在1：3.5~4.5，考慮到一部分碳在黑液有機物發生熱分解時揮發掉，另一部分碳參加碳酸化反應，故要操作適當，並使碳完全燃燒，以充分利用其熱量。*C/在理想情況下，進碳燃燒區和芒硝還原區的空氣是應符合於使碳燃燒二氧化碳所需的理論用氧量，其中不包括芒硝還原所吸收的氧。過剩空氣增加時，溫度降低，而芒硝的還原條件也會變壞。大量的過剩空氣可能引起硫化鈉的分解，造成硫的損失：

Na2S+CO2+3/2O2=Na2CO3+SO2

此一反應有極高的平衡常數，而隨著溫度的降低而增大，所以，實際上燃燒爐是利用較低的過剩空氣操作的，一部分碳燃燒成一氧化碳，但一直保持著較高的溫度。*2.黑液燃燒過程中鈉和硫的損失燃燒硫酸鹽黑液時，堿和硫的損失實際上是很大的，其損失的主要原因，並不是由於輕質黑灰微粒和小滴黑液被煙道氣帶走所致，而是由於爐中所產生的化學反應導致揮發物的生成。*（1）鈉的損失硫酸鈉和硫化鈉的揮發需要在極高的溫度下才能發生，因此，熔融爐內堿的損失幾乎只能用碳酸鹽在溫度超過1000°C時的分解現象來解釋。Na2CO3Na2O+CO2在溫度更高及空氣量不足時，在按上式分解的同時，可能接下式分解出元素鈉

Na2CO3+2C2Na+3CO碳酸鈉分解的平衡常數等於:K=[Na2O][CO2]/[Na2CO3]*但根據計算,1600oK時，K=0.0001，或在煙道之中二氧化碳的濃度極低時（1000oK時，為10-10*18絕對大氣壓），才可能有氧化鈉氣體存在，因此，實際上並不可能。而按以下方程式反應卻是很強烈的：

Na2CO3=2Na+CO+O2*據測定，在黑液燃燒條件下，金屬鈉的蒸汽分壓極高，在缺氧量很大時，可能達到1絕對大氣壓。故進行這種分解時鈉不是以氧化鈉的形式昇華，而是作為元素鈉昇華。昇華的鈉又與煙道氣的組成發生二次反應，生成碳酸鹽和硫酸鹽.這種灰分一部分沉降在煙道,灰槽和各種除灰裝置中，一部分則排到煙囪中去。

*4Na+O2=2Na2ONa2O+CO2=Na2CO3Na2O+SO3=Na2SO4（在煙道氣中由於溫度較低,2SO2+O22SO3的平衡強烈向右移動，故煙氣中有較大量的SO3

）由此可知溫度越高，鈉的損失越大.*（2）硫的損失a/一部分以硫酸鹽的形式損失掉;b/一部分以氣態化合物的形式被帶走，在低溫及過剩空氣量較少時，損失將會增加。以上兩種損失都與溫度有關，溫度越低，損失越大.從以上分析看，溫度高導致鈉的損失增加，溫度低導致硫的損失增加，因此，選擇一個適宜的溫度是必要的.*二.影響黑液燃燒的因素(1)通風量燃燒一千克絕幹黑液固形物所需要的理論通風量可根據下麵公式計算：L0=4.31（2.67C+8H–O+S）千克/千克固形物式中C、H、O及S各表示黑液固形物中該元素的重量百分比，元素符號前的係數是燃燒1千克該元素所需的氧氣量。*但這個公式不能得出準確的數據，因為這個公式中並未考慮到芒硝的還原反應，同時S並不是完全燃燒損失掉的，（應儘量保留S，一般損失50%以上）實際上由於空氣和可燃燒成份充分混合不完全，實際所需的空氣量要高一些。*過剩空氣係數α=Lg/L0

一般取1.05~1.10，國外有資料取1.15~1.35。可以通過對煙道氣的組成來判斷通風量是否適當：煙道氣中二氧化碳的濃度在14%即為正常，偏低即燃燒不良，降低熱效率，硫的損失增大；偏高則引起熱量流失增加，降低爐溫，並加大對爐內金屬的氧化。*所需的通風量分兩次或三次通入。一次風的主要作用是碳的燃燒和芒硝的還原，如前所述，不宜過大。使還原區進行不完全燃燒，生成一部分一氧化碳。二、三次風的作用是完全燃燒，吹入時要使其在攪動狀態以便與爐氣充分混合。因此二、三次風壓較一次風壓高，一次風壓用80~120mmH2O,二、三次風壓用150~300mmH2O,風量分配是50：20：30或37：43：20。（通風需預熱至1500C~1700C）*（2）爐溫熔融區溫度：如前所述，過高則造成鈉的流失，過低則增加硫的損失，如圖所示。曲線的交點為我們所取溫度的上限。故一般保持在10000

500C較合適。此區域溫度受一次風量及黑液濃度及液滴乾燥情況影響。熔爐出口溫度：進入凝渣管的溫度，希望控制在8000C以下，以免飛灰成熔融狀態附著在管壁上。有此燃燒爐則要求鍋爐入口（凝渣管後）的溫度在6500C以下。可由二、三次風量調節。

*（3）黑液的噴射

1.黑液固形物的特性：有機物的含量越高，灰分越小，越有利於燃燒。*2.黑液的濃度：黑液噴入濃度盡可能高些，以便提高熱效率，使燃燒穩定。如黑液濃度過低則爐溫下降，燃燒不良，造成滅火，甚至引起爆炸及爐襯脫落等現象。但對高濃度黑液要解決粘度大，輸送困難等問題如用蒸汽直接加熱。*3.噴液量：根據爐子的能力，力求穩定。噴液的穩定和黑液濃度的穩定是穩定燃燒的重要條件。*4.液滴的大小：黑液的噴射應均勻，液滴大小適宜，太小易飛失或造成懸浮式燃燒，造成鍋爐管積分嚴重，而墊層保持不住應有高度，爐溫降低。大小則來不及乾燥即落下爐底影響爐子正常運行。影響液滴大小的主要因素有：黑液的溫度，噴液壓力及噴孔大小等。黑液一般都預熱至100~1110C。故後兩項是控制的主要因素。我國多採用直徑10~13mm噴孔，壓力一般2.0kg/cm2.*(4)墊層

墊層是由乾燥後高溫多孔性黑灰組成，黑液燃燒的第二、三階段都在此完成。墊層蓄積有大量的熱，可以起穩定爐溫的作用，所以要保持一定的高度。一般在1.0~1.5米之間，不超過二次風口。太低起不到墊層的作用。太高影響空氣流動甚至堵塞一次風口。墊層形狀應呈小丘形，而且不能偏於一邊，否則易堵塞部分風口。“死墊子”要及時燒去。*(5)芒硝加入量

加入芒硝的目的是補充制漿過程損失的硫化鈉，提高白液的硫化度。但芒硝加入過多，則增加了黑液的無機物含量，導致黑液燃燒值降低。這樣不但影響芒硝還原率下降，也降低堿回收鍋爐熱效率。因此提高白液硫化度不能單從補充芒硝著手，必須加強硫的回收。因此，制訂合理的工藝條件（如適宜的溫度及過剩空氣量），以減少硫的飛失。另通過灰塵的捕集，煙氣的洗滌，可以大大提高硫的回收率，提高熱效率也可以降低芒硝的加入量。*國外有的芒硝還原率達97%以上，每噸風乾漿補充50千克芒硝即可，甚至達補充27~32千克的水準。操作中以上各因素全面注意調整，並力求穩定。這樣才能使燃燒正常進行，達到較好的回收效果。

*（三）黑液燃燒的工藝流程（略）*第三節綠液的苛化對苛化要求：苛化率要高，減少碳酸鈉在生產中迴圈；白液濃度要高；白液要純，以免蒸煮及黑液蒸發結垢；堿的流失要小，提高堿回收率；潔淨而較幹的白泥，利於白泥回收。*一.苛化反應理論及影響因素1.苛化的化學反應石灰與綠液中的水進行反應

CaO+H2O=Ca(OH)2碳酸鈉的苛化

Na2CO3+Ca(OH)22NaOH+CaCO3

苛化後生成的氫氧化鈉量與反應糸統中的氫氧化鈉和碳酸鈉的總量之百分比稱為苛化率或苛化度:苛化率==NaOH/NaOH+Na2CO3*100%(以Na2O計)*2.苛化反應的平衡常數：

Na2CO3+Ca(OH)22NaOH+CaCO3

上式為苛化反應，在苛化反應過程中，由於反應生成物氫氧化鈉的濃度增加,氫氧根的共同離子的作用，使氫氧化鈣溶解度下降;又由於反應物碳酸鈉濃度逐漸下降，碳酸根共同離子作用，使碳酸鈣的溶解度逐漸上升，當兩者溶解度達到相等時，苛化反應達到平衡。Ca(OH)2溶度積:K1=[Ca2+][OH-]2CaCO3

溶度積:K2=[Ca2+][CO32-]*以上假設溶解的碳酸鈣及氫氧化鈣的分子完全電離，實際上氫氧化鈣不能完全電離，而碳酸鈣溶解後又產生水解。也可以這樣看，苛化反應寫成離子反應方程式：

CO32-+Ca(OH)22OH-+CaCO3反應平衡常數計算不包括固體的濃度，由於氫氧化鈣及碳酸鈣溶解度很小，可視作固體，則

K=[OH-]2/[CO32-]*3.苛化率與平衡常數的關係苛化率用離子濃度表示則：苛化率=1/2[OH-]c/[CO32-]I=[OH-]c/2[CO32-]i其中:[OH-]c----達到平衡時氫氧根離子濃度，以摩爾濃度表示。

[CO32-]i-----苛化開始時碳酸根離子濃度，以摩爾濃度表示。*因為１摩爾CO32-苛化後生成２摩爾OH-，故

[CO32-]c=[CO32-]i-1/2[OH-]c[CO32-]i=[CO32-]c+1/2[OH-]c苛化率=[OH-]c/2[CO32-]I=[OH-]c/2[CO32-]c+[OH-]c

由K=[OH-]c2/[CO32-]c

則[CO32-]c=[OH-]c2/K苛化率=[OH-]c/{2[OH-]c2/K+[OH-]c=K/2[OH-]c+K=1/{2[OH-]c/K+1}由上式可知，K值大，苛化率大，氫氧根的濃度大，苛化率小.*4.影響苛化的因素

(1)綠液的濃度試驗工作表明，綠液濃度的增加會導致苛化率的下降。這是由於(在較高的溶液濃度下碳酸鈉和氫氧化鈣的電離度減少，則影響苛化反應的進行)白液的濃度由綠液的濃度所決定的，故綠液濃度大則白液濃度也大，即氫氧根的濃度大，由上式可知，苛化率越小。故綠液濃度越大，苛化率越小。反之，綠液濃度越小，苛化率越大。但苛化容積加大，所獲得白液濃度也低，不能適應蒸煮操作的要求。在實際生產中，綠液的濃度一般為100~120克/升（以氧化鈉計）。這時苛化率為85~90%。

*(2)綠液組成的影響A/Na2S,Na2SiO3,Na2S2O3的影響。這些物質會導致水解及苛化兩種反應如：Na2S+H2ONaOH+NaSHNa2S+Ca(OH)22NaOH+CaS產生的氫氧化鈉對苛化反應有阻滯作用B/稀白液中氫氧根濃度的影響綠液是由稀白液稀釋成的，如稀白液中氫氧根濃度大，則會影苛化反應。

*(3)苛化溫度的影響溫度對苛化速度及苛化率都有影響，溫度升高，苛化速度增加，可以加速反應達到平衡，但溫度升高，使苛化反應平衡常數K降低，由上式可知,苛化率降低。實踐證明，溫度由600C上升到1000C時，苛化率下降2%，但反應時間可以大大縮短，在1000C以下，溫度每提高100C，反應速度快1.2倍，在1000C溫度時，苛化只要90分鐘左右即可完成。生產上一般控制在90~1000C之間。

*(4)石灰用量石灰加入量是控制苛化生產操作的重要因素，必須準確計量，一般過量5%以提高苛化率，但過剩量大造成石灰的浪費（因過多增加石灰的用量，並不能顯著提高苛化率。）並造成澄清、過濾的困難，因氫氧化鈣相對密度（2.343）比碳酸鈣（2.97）小，較難澄清過濾。另石灰粒度對反應速度有顯著影響，故要求先將石灰消化。*二.影響白液澄清的主要因素苛化過程中生成大量的沉澱，稱白泥，主要成分是碳酸鈣，這些白泥被帶到蒸煮工段會使紙漿灰分增加，物理強度降低，延長漿的洗滌時間，使蒸煮器熱器及黑液蒸發器結垢。白泥用澄清方法降去，是保證白液品質的主要環節之一。澄清設備龐大為苛化器容積的20倍,所以苛化工段的工作效率不是由苛化過程決定，而是由澄清決定。所以如何加速沉降對減少設備投資，提高生產效率和保證白液品質都有重大意義。

*白泥沉降速度可以用斯托克斯定律計算：

V=d2(rs-r)/18μ(m/s)d球形微粒直徑(m)rs

固體相對密度(Kg/m3)r液體相對密度(Kg/m3)μ介質粘度(Pa)由上式可見，增加固體微粒直徑和相對密度，降低溶液的相對密度和粘度，均可提高沉降速度，而影響這些條件的因素很多，分述如下：*石灰的品質和用量：石灰中氧化鈣的含量越高，雜質越少，對苛化越有利，對澄清也越有利，一般石灰中氧化鈣的含量應不低於80~85%，石灰中的MgO不能苛化碳酸鈉（由於它的溶解度比碳酸鈣還小）,但對沉降速度有很大的影響，不能超過1.5%。在苛化過程中，如採用過量石灰太多，（超過5%）則由於氫氧化鈣比重小，易水化，沉降較慢而影響白液的澄清。*苛化時攪拌速度和時間

長時間或激烈的攪拌會打碎固體顆粒，使其變小，並分散不利沉降。根據實驗，如把攪拌速度由25轉/分降到5轉/分，則沉降速度由5mm/分增加到15mm/分,故設計苛化器的攪拌器時，要考慮不使泥渣破碎。*溫度及堿液濃度溫度升高可加速苛化反應，但溫度升高增加碳酸鈣的溶解度對澄清不利。溫度在70~950C範圍內對沉降速度影響不大,但在950C以上時，沉降速度約降低30%左右。堿液濃度大，則粘度大。故沉降速度低，實踐證明，堿濃由65克/升增加到122克/升（以氧化鈉計）時,沉降速度降低3-4倍。另：苛化對加熱不要用蒸汽直接加熱，因衝動沉渣，並使固體顆粒變小。*綠液澄清

在苛化前將綠液澄清，能使白泥沉澱時間縮短1/2~2/3，且回收的白泥品質提高，因綠液中含有Si,Mg,Al,Cu,FeS2和未燃燒物等雜質。*白液中硫酸鈉，矽酸鈉的影響

為加速白泥的沉降速度，澱粉常用作沉澱劑。因澱粉的膠凝作用，使白泥凝結成結實的片狀，沉澱速度顯著增加，產生很明顯的沉澱層和清液層的界限，一般加入量為0.05公斤/米3。*主要設備:**

返回**第一節概述廢紙制漿流程根據廢紙的特徵及紙漿的使用方向，當前廢紙制漿可以分為2種流程，即非脫墨漿流程和脫墨漿流程。非脫墨漿流程廢紙碎漿纖維分離粗選洗滌精選淨化調整供抄造用脫墨漿流程廢紙碎漿粗選濃縮揉搓或纖維分離脫墨精選淨化調整供抄造用一、廢紙回用的背景2003USAChinaJapanProduction(P&B)Consumption(P&B)Percapitaconsumption(kg)80.22088.149300.843.00048.06035.830.29530.797241.9

ProductionandConsumption

*China’sP&Bproductionandconsumptionarerankinginthesecondpositionworldwide.

(milliont)二、廢紙回用的意義1、節約原料，增加生成

全世界木材年需求量20億M3以上，年增長率不低於25％；生產1T再生新聞紙漿比生產1T磨木漿節約木材2M3，生產1T高白度廢紙脫墨漿比生產1T漂白化學漿節約木材5M3。2、減少污染，保護環境

廢水的污染負荷輕，耗水量少，無廢氣污染，減少木材砍伐率，有利於生態平衡和保護環境。3、節省能源，降低能耗生產1T再生新聞紙漿比生產1T磨木漿節約能耗75％左右，生產1T高白度脫墨漿較生產1T化學漿節約能耗50％以上。4、節約投資，降低成本投資只需原漿漿廠的25－30％，廢水處理設施的投資低於原漿漿廠，廢紙漿的原材料成本、能耗、投資低，其生產成本比原漿低。三、廢紙回收現狀1、FibermaterialconsumptionforpaperandboardproductioninEuropeandtheworld.(MT:milliontons)2、我國造紙工業纖維原料結構的變化3、Globaldevelopmentofpaperproduction,chemicalpulp,andrecoveredpaperconsumption.4、Utilizationrateofrecoveredpaperforthetwelvelargestpapermakingcountriesintheworld.5、UtilizationrateofrecoveredpaperforJapan,UnitedStates,andEurope。6、Globalflotationdeinkingcapacities.7、ProductioncapacitiesofDIPusingflotationbycontinents.8、Relativeglobalrawmaterialdemandtodayandtomorrow.9、2001年美國等17個國家和地區廢紙回收利用情況10、1995年以來我國廢紙回收利用情況11、2005年前我國計畫投產的在建或擬建大型廢紙回收專案12、2001－2002年我國廢紙來源及價格情況13、2000－2002年不同廢紙進口量與用匯數14、我國廢紙利用快速增長的原因國家政策支持造紙原料結構調整纖維原料短缺廢水處理投資少、成本低廢紙處理設備較成熟可靠、投資少、見效快提高產量、降低成本減少森林砍伐、保護環境和生態平衡15、我國廢紙處理技術裝備水準50多套具有國際先進水準的進口設備，大部分為國產設備16、我國廢紙回收利用存在的主要問題廢紙回收利用率低，大量廢紙資源被浪費未建立廢紙回收的市場體系沒有統一標準和檢測方法評價廢紙的品質廢紙制漿的共性技術難題脫墨、脫膠、白度、得率、回用次數四、我國廢紙回收利用存在問題的對策分類收集，制定標準創辦交易市場，擴大產業規模制定相應的廢紙回收政策法規，鼓勵發展廢紙回收，對廢紙回收企業與利用企業給予一定的優惠政策和稅收減免，對造紙工業使用廢紙比例作出明確規定。努力做好國內廢紙回收工作，充分利用國外廢紙資源加快研製開發大型、高效成套廢紙處理設備加強宣傳教育五、廢紙的分類及收集（一）廢紙的分類一般按廢紙的來源和廢紙纖維的種類來劃分，但世界各國廢紙分類的方法和標準均有較大差異。國外廢紙的分類聯合國糧農組織按用途將廢紙分為4大類：新聞紙和書籍廢紙、紙板箱廢紙、高質量廢紙及其他廢紙。美國廢紙的分類

美國將廢紙分為3大類：紙漿代用品、可淨化的廢紙和普通廢紙。

紙漿代用品：白紙與白紙的切邊，這類廢紙經打散後不作進一步處理即可作為成漿使用。

可淨化的廢紙：經脫除印刷油墨後可成漿使用。

普通廢紙：包括舊報紙、舊瓦楞紙箱和混合廢紙等。另一更細的分類法是將廢紙分為47種，另列特殊等級7種。每個類別的廢紙均有明確的品質標準。歐洲廢紙的分類歐洲標準委員會（CEN）在布魯塞爾的管理中心採用新版歐洲標準EN643－歐洲廢紙和廢紙板標準目錄，於2001年12月12日批準。歐洲紙張工業協會和歐洲廢紙協會完全支持該項用於廢紙的新標準，並將促使其在會員中推行。英國將廢紙分為11類：不含機械漿的白色未印刷廢紙不含機械漿的白色已印刷廢紙含機械漿的白色和輕度印刷廢紙不含機械漿的有色廢紙含機械漿的重度印刷廢紙有色牛皮紙和馬尼拉紙新的牛皮掛麵紙板容器廢紙、混合廢紙、有色卡紙和含雜質廢紙。德國將廢紙分為低級、中級、高級和保強廢紙4大類。後者包括用過的防水或不防水的牛皮紙袋，用過或未用過的純硫酸鹽漿紙、舊瓦楞箱紙等。AveragecompositionofsortedrecoveredpaperfordeinkingderivedfromGermanhouseholdsAgedistributionofnewspapersandmagazinesinsortedrecoveredpaperfordeinkingderivedfromGermanhouseholds.其他國家廢紙分類情況日本將廢紙分為9類：上等白紙卡紙、特白中白馬尼拉紙、有色道林紙、證券紙、牛皮紙、報紙、雜誌紙、瓦楞箱板和硬紙板。我國廢紙的分類近期，國家科技部批準了《廢紙回收分類標準及相關標準的研究》社會公益研究專項資金專案，並由中國制漿造紙研究院承擔，該專案計畫在兩年時間內具體完成以下3個標準：①廢紙回收分類標準；②廢紙中膠豁物含量的測定標準；③廢紙中油墨殘留量測定標準。我國廢紙分類各地情況不同。目前全國尚無廢紙分類的統一標準，但根據我國廢紙的來源和特點，通常可分為以下6類：(1)白色廢紙這類廢紙也可以看成是紙漿的代用品，其中包括未經印刷、具有比較一致的白度和無有害物的白紙。(2)書籍、雜誌廢紙這類廢紙主要包括印刷廠或書店未發行的和發行後回收的書籍、印刷著色、不含或僅含少量機械漿的廢刊物、書籍等。(3)舊新聞紙由成捆的、選擇過的舊報紙組成。不包括舊雜誌。(4)紙箱與紙板廢紙此類廢紙包括牛皮紙板、瓦楞紙板切邊，舊瓦楞紙箱，各色廢紙盒、紙箱、黃、白、灰色紙板等。(5）紙袋紙廢紙和牛皮紙廢紙這類廢紙是指包裝水泥後回收的破水泥袋、廢牛皮紙袋及其他紙袋和牛皮紙廢紙。(6）混合廢紙這類廢紙屬低級廢紙，包括部分“垃圾廢紙”（從垃圾堆揀來的廢紙）。隨著辦公設備的現代化，辦公廢紙（如使用過的電腦打印紙、靜電複印紙、傳真紙等）的數量將會逐年增長，因此，混合辦公廢紙將成為新的一類廢紙。（二）廢紙的收集我國廢紙的主要來源：印刷廠切下的白紙邊和報廢的印刷品；出版單位處理的書籍和刊物；機關、企事業單位的廢舊公文資料、廢舊書刊報紙及各種包裝紙箱、紙盒；學校的舊書報和學生練習本；居民的家庭自有的各種舊報紙、廢舊圖書雜誌、包裝紙箱等。我國目前的廢紙收集管道：個體收集；廢舊物資回收公司收集；造紙廠和紙品加工廠；國外進口廢紙；混合辦公廢紙脫墨的特殊性混合辦公廢紙種類很廣，包括靜電複印廢紙、鐳射印刷廢紙、帳薄廢紙、刊物廢紙、熱敏紙、壓敏紙等。混合辦公廢紙成分複雜，按樹種有闊葉木漿和針葉木漿；按制漿方法有化學漿和機械漿。油墨脫除的難易程度與油墨的種類、印刷方式和纖維種類有關。非接觸印刷廢紙脫墨相對較難。混合辦公廢紙中部分採用照相複印和鐳射印刷，油墨熔化在纖維上，用常規方法很難脫除。混合辦公廢紙的組成原料組成美國（％）歐洲（％）標準品質低級品質白色帳本65－7560－7040－50彩色帳本8－913－1515－25重塗布紙2－32－35－8雜誌（機械漿含量高）8－118－1013－15未漂紙、紙板封筒0.5－30.5－32－4電傳用紙、膠粘紙標籤、2－52－55－15塑膠雜質、耐濕紙、金屬雜質222－4膠黏物來源膠帶（壓敏性）標籤紙箱粘合劑自粘合信封各種塗布紙入場券紙日記本粘合劑油墨和塗料中也含有膠黏物。膠黏物性質密度與水接近具有疏水性對溫度敏感具有附聚性表面積可變性外形可變性易變形性具有粘合性具有彈性廢紙中膠黏物的危害當膠黏物的含量超出可接收程度時，將導致紙機操作問題：沉積於銅網、毛毯毛布、壓榨輥和烘缸上；阻止纖維與纖維的結合；增加斷頭；嚴重影響紙產品的外觀品質：形成孔、洞及其它紙病；印刷過程和其他加工過程中引發一些問題。三、廢紙再生過程性質的變化

不同漿種的廢紙在迴圈使用過程中紙漿性質的變化也有明顯的差別。

（一）化學漿廢紙再生過程中性質的變化

對於經過打漿的化學漿，迴圈回用引起裂斷長、耐破度和耐折度的顯著下降，緊度和伸長率少量下降，而撕裂度、挺度、光散射係數、不透明度和透氣度增加。

引起這些變化的原因是：廢紙在重複碎漿—脫水—乾燥等處理過程中，纖維素結構發生一系列變化：纖維素部分游離羥基形成氫鍵結合；非結晶結構轉變為結晶結構，結晶度增加；產生不可逆的角質化，纖維變得挺硬，可塑性降低；吸水後的潤脹減少，保水值下降。

隨著回用次數的增加，紙漿的保水值下降，紙頁的厚度增加，緊度、裂斷長下降，白度和不透明度有所增加。針葉木漿與闊葉木漿主要不同是：隨迴圈回用次數的增加，針葉木漿的撕裂因數提高，而闊葉木漿的撕裂因數下降。（二）機械漿廢紙再生過程中性質的變化

隨著回用次數的增加，緊度、裂斷長和耐破度提高，撕裂強度也略有增加，而光散射係數下降。如下圖所示。（三）影響廢紙漿性質的因素1.化學環境影響乾燥和回用後紙漿纖維的潤脹（鹼性抄造優於酸性抄造）；廢紙中的松香膠和硫酸鋁引起紙漿強度損失。2.打漿打漿後潤脹顯著減少，纖維長度降低，細小纖維含量增加。3.濕壓榨的影響重濕壓榨引起纖維潤脹的損失。4.紙漿乾燥未經乾燥化學漿，抄紙過程產生角質化，廢紙回用時纖維結合強度明顯降低；經乾燥化學漿，廢紙回用時纖維結合強度損失小。5.壓光引起化學漿保水值、長度和強度的損失。6.印刷和加工印刷影響廢紙漿的光學性質；制紙箱用憎水材料（膠粘劑）會阻礙纖維的結合。7.消費者和收集者不同類型的廢紙混合，其中的雜質影響回用性能。8.回用過程機械、化學和熱處理過程影響廢紙漿性質。第二節廢紙的離解與廢紙漿的淨化與濃縮

一、廢紙的離解廢紙的離解包括碎解和疏解兩個階段。（一）廢紙的碎解

1.碎解的目的使廢紙離解，使原先交織成紙頁的纖維最大限度地離解成單根纖維而又最大限度地保持纖維的原有形態和強度。2.碎解設備廢紙碎解的設備主要有水力碎漿機和圓筒式碎漿機。水力碎漿機是國內外常用的碎解設備：從結構形式上分為立式和臥式；從操作方法上可分為連續式和間歇式；從碎漿濃度上可分為低濃和高濃。圓筒式碎漿機是近年出現的高濃連續碎漿設備。目前廢紙碎解大多採用高濃碎漿機，與低濃碎漿相比，高濃碎漿的優點：可減少對雜質的碎解，以利其後雜質更好的去除；可降低能耗；節省化學品；油墨的去除也更完全。表5－2

高濃碎解與低濃碎解系統的比較碎解方法廢紙種類紙漿濃度/%單位能耗/kWh·t-1停留時間/min排料孔徑/mm低濃連續OCC3～4.530～455～818低濃間歇5～830～4510～203～16高濃連續舊報紙15～2015～2515～204～10高濃間歇12～1820～255～1010～20鏈板機鼓式碎漿機底部漿槽白水塔去粗篩濾液B碎漿化學藥品排空幾種常用的碎漿設備介紹（1）立式間歇水力碎漿機這種設備主要適用於碎解漿板、車間內部回抄損紙和外構雜質少的廢紙。

優點：a）漿料碎解程度比較穩定，便於掌握投料量、加水量、脫墨時間及反應溫度。b）如流程中沒有疏解機、多段篩等設備時，採用間歇式可減少設備投資費用。

缺點：a）單位能耗較大。b）投料、放料等非碎解時間較長，降低了設備的生產能力。c）不適合安裝鬥式提渣機和絞索裝置。d）不適合處理雜質較多的廢紙。（2）立式連續水力碎漿機優點：a）可連續排除難以碎解的非纖維雜質。b）可除去打包用鐵絲和繩索等束狀物質。c）電耗較間歇式低，設備利用率高。d）生產能力大，且漿池、漿泵等輔助設備投資費用較低e)適用於處理各種廢紙。

缺點：a）紙片分散成纖維的程度較小，僅能達到90%。b）由於連續使用，限制了化學藥品的作用時間，使廢紙脫墨不能很好的進行。

（3）臥式連續水力碎漿機其結構與立式水力碎漿機不同之處，主要在於有一個側置的轉子和圓槽下端連接一個重渣物收集器。

優點：a）可以連續排除難以碎解的非纖維雜質、繩索、鐵絲等束狀的物質。b）電耗比間歇式低，設備利用率高。c）生產能力大，漿池、漿泵等輔助設備投資費用較少。d）適合於處理各種廢紙。e）轉子的刀片磨損小，重雜質排除方便。f）結構簡單，維護方便，設備高度低，占地面積小。（4）立式高濃水力碎漿機

SpiralrotorsofHC(left)andMC(right)pulpers.

HCpulpingsubsystem

優點：a）轉子與漿料接觸面積大，能在12%~18%高濃度下運行。與地弄碎漿機比，用於脫墨可節約加熱蒸汽60%。b）作用較緩和，避免了廢紙中的雜質被粉碎，便於其後的淨化處理。c）在高濃度下，纖維之間相互產生強力摩擦，可縮短碎漿時間，節約化學藥品和動力。d）與相同能力的傳統水力碎漿機相比，這種碎漿機的占地面積小。e）高濃碎解時纖維對纖維的剪切作用使油墨更易從纖維中分離出來。對廢紙中熱溶物的除去效果也優於普通低濃碎漿機。（5）圓筒式連續碎漿機

Drumpulper

Stockmotioninadrumpulper.

優點：a）有良好的除雜能力，廢紙原料可不經分選就直接使用，可節省大量分選費用。b）動力消耗比水力碎漿機節省50%左右。c）化學藥品可減少10%以上，蒸汽可節省60%。d）整個廢紙處理系統的設備費用減少，且設備易維修保養，篩孔不易堵塞，可長時間連續運轉。3.碎解工藝（1）碎解溫度提高溫度可加速廢紙的軟化，利於碎解和脫墨，增加漿料流動性，加快回流速度，減少動力消耗。（2）碎解濃度提高漿濃可相應提高化學品的濃度，強化化學反應。（3）碎解時間碎解時間視設備型式、廢紙種類和紙漿品質要求而定。（4）廢紙種類影響碎解得主要因素是廢紙的吸水潤脹能力和纖維的結合力。（5）轉子結構性能轉子的規格（直徑大小、刀片的數目、長度、寬度、形狀等）對碎解效果有重要影響。如轉子直徑以相當於槽體直徑的1/2－1/3為宜。（6）轉子線速度提高轉子線速度可以提高碎解能力，加快碎解速度，縮短碎漿時間，提高設備利用率。（二）廢紙的疏解

1.疏解的意義疏解是碎解的繼續，其目的是即將纖維全部理解而不切斷損傷纖維，降低纖維強度。2.疏解機及其應用我國常用的疏解機為高頻疏解機。高頻疏解機又可分為齒盤式、階梯式、錐形、孔板式等類型。（1）齒盤式高頻疏解機（2）階梯式高頻疏解機（3）錐形高頻疏解機（4）孔板式高頻疏解機這種疏解機與傳統的齒盤式高頻疏解機相比具有如下特點：a）纖維幾乎不被切斷；b）廢紙漿料經一次疏解處理後，完全可以疏解成漿；c）最高轉速可達3000r/min，產漿量高，品質好，電耗低。Schematiccrosssectionthroughadeflaker.

Finalassemblyofadeflakerwithcoveropened

3.纖維分離機纖維分離機也稱疏解分離機，對纖維有理想的疏解作用，而對纖維的損傷極小，是繼續離解來自水力碎漿機漿料的新型設備。是廢紙漿篩選的優良設備，能同時分離出廢紙漿中的重雜質和輕雜質，分離性能良好。ZDF型纖維分離機Dispersionsystemwithdewateringscrew,heatingscrew,anddispergerTwin-shaftkneadingdispergerorkneader.特點：a）具有漿料二次疏解，輕雜質分離，重粗廢料去除等3種基本功能。b）可以處理低級的廢紙，可減少原料的預處理，降低成本。c）可提高原有水力碎漿機的生產能力，降低10%~20%的單位能耗。使用盤磨機疏解廢紙安裝在水力碎漿機之後，有泵送和疏解雙重作用，可作為廢紙二次碎解設備，以補充水力碎漿機的不足。這種盤磨機設備投資少，動力消耗低，適合用於小型廢紙制漿企業。Diskdisperger.

DiskdispergerusedforHCrefiningwithcoveropened.

二、廢紙漿的淨化淨化過程包括除渣、篩選兩個工序，處理廢紙的工藝過程，就是有針對性地分離這些雜質，並儘量減少處理過程中的纖維損失。現代廢紙漿篩選工藝有效的將篩選和除渣結合，採用孔型篩和縫型篩結合以及高濃工藝與低濃工藝結合的方法。除砂前浮選來漿除砂器輕質除雜器立管立管立管立管節漿器除砂器稀釋水槽精篩供料槽濾液B濾液A濾液A稀釋水除砂器稀釋水去對盤濃縮三段精篩二段精篩一段精篩1#精篩渣漿槽精篩供料槽2#精篩渣漿槽調濃水稀釋水濾液B濾液B濾液B濾液B精篩TypicaldiskscreenwithcoveropenedCoarsescreenwithrotatingscreencylinde

Coarsescreeningrotors.

LCscreeningsystem.

三、廢紙漿的濃縮廢紙漿濃縮設備的選擇可根據工藝流程對漿料濃度的要求以及廢紙品種來決定。國內廢紙漿的濃縮，基本上採用低濃範圍的濃縮設備，如圓網濃縮機側壓濃縮機斜網濃縮機真空過濾機低壓差落差式濃縮機等。精篩來漿多圓盤濃縮機溶氣罐去污泥槽1#氣浮澄清器澄清水槽氣浮供水槽清濾液槽濁濾液槽壓縮空氣中濃泵清水去熱分散清水白水塔2#澄清白水雙輥濾液濁濾液澄清白水第一回路澄清及濃縮第二回路澄清與濃縮後浮選來漿密封水噴淋水雙網洗漿機壓縮空氣噴淋水補充清水紙機白水去還原漂紙機白水中濃泵雙網濾液槽溶氣罐稀釋水調濃水澄清水槽去污泥槽第二回路氣浮澄清器澄清白水澄清白水澄清白水國外開發了新型的中濃和高濃濃縮設備，如：傾斜式螺旋濃縮機螺旋壓榨濃縮機V型濃縮機夾網擠漿機等。四、熱熔物和其他特殊物質的處理（一）瀝青的分散處理瀝青廠用於層壓粘合劑和紙袋紙、纖維桶容器、牛皮紙貨運袋中的防水氣層及其它物品的防潮包裝等。瀝青的存在會給造紙過程帶來麻煩，如斷頭、糊網、粘缸及紙張無力強度下降。瀝青分散處理原理主要為機械物理作用，首先將淨化、篩選後的含瀝青廢紙漿汽蒸加熱，使瀝青成為熱熔融狀態，然後經螺旋機械作用使之分散於紙漿中。此法的缺點是成紙的強度有所下降。（二）熱熔膠的處理熱熔膠留在紙漿中，就會粘在銅網、毛毯、烘缸、壓光機棍筒等部件上，造成斷頭，使生產不正常；並在紙面形成斑點，影響外觀品質。1.冷法處理2.熱法處理採用機械作用與熱分散作用相結合的方法，將經過離解和初步淨化的廢紙漿料送入熱分散系統。（三）熱分散在廢紙制漿系統中的應用減少了粘著物在造紙機上的沉積，大大地改善了紙機的運行性，但紙張白度下降。

（a）碎漿機→篩選→浮選→淨化→洗滌→濃縮→熱分散→造紙機（b）碎漿機→篩選→淨化→洗滌A→濃縮→熱分散→浮選→洗滌B→造紙機（c）碎漿機→篩選→浮選A→淨化→濃縮→熱分散A→浮選B→洗滌→濃縮→熱分散B→造紙機（a）熱分散設備置於廢紙漿制漿流程末段（b）用於生產衛生用紙的廢紙漿制漿流程（c）用於生產高級印刷紙的廢紙漿制漿流程熱分散雙輥擠漿機預加熱螺旋熱分散機螺旋輸送機料塞螺旋澄清白水漂白塔去後浮選第二回路澄清白水去濁濾液槽多盤來漿

高得率制漿第一節磨石磨木漿(SGW-StoneGroundWood)磨石磨木漿的磨漿原理

磨木操作及影響因素

一磨石磨木漿的磨漿原理（一）磨木的過程如圖:裝在磨木機料箱內的原木送料機構（工作鏈條）以很大的壓力把原木緊壓在快速回轉的磨石上面磨成漿，可分為三個階段：第一階段：由於機械作用產生的熱能引起胞間層木素塑化；第二階段：自木材結構上將纖維分離下來；第三階段：分離下來的纖維和纖維束的複磨和精磨。此三階段不能截然劃分，他們密切相關，相互影響。

（二）磨漿過程中的能量傳遞可以設想，磨木是將電動機發出的能量通過回轉的磨石表面傳遞給木材的過程。1.一部分變成摩擦能（切向摩擦產生的能量）摩擦能的大小取決於磨石的表面結構，即磨石的表面露出來的磨料粒度的平均值，也與磨碎面積有關。2.一部分變為振動能（徑向振動產生的能量）磨石表面的刻紋在運轉過程中越過木材結構的某一點時，就會使表面壓力出現一次壓力脈衝，或者說在木材表面上受到交替的壓縮—膨脹作用，因此，能量又會部分的以脈衝形式通過振動傳給木材。（三）切向摩擦力和徑向振動力兩者的能量分佈對磨木過程的關係由於木材的彈性和塑性，壓力—鬆弛脈衝會被木材吸收並轉化為熱，使溫度升高，引起木材性質上的變化。木素較纖維素更易軟化，而胞間層木素濃度最高，當切向摩擦力升高到木材破裂所必須的力以前，如溫度已升高到木素的軟化溫度，則纖維沿胞間層分離；反之如木素未達到軟化，摩擦力已高達引起木材破裂的程度，則木材會在細胞壁任意處破裂，導致木屑和大小不一的木塊產生，或是產生了破損的纖維和粉狀的細料。由此可見，切向摩擦力和徑向振動力的能量的分佈是磨木過程的關鍵。（四）影響切向摩擦力和徑向振動力的因素在同一輸出功率下，摩擦係數越大，切向作用越大；摩擦係數越小，徑向作用越大。而摩擦係數隨峰穀上升到峰頂的水量增加而降低，這一水量取決於磨石表面穀部的水量，峰側的弧度，把水拋向木材的離心力及木材對它的阻力。振動能的大小，取決於磨石表面的磨粒峰部施於木材的壓力以及壓力脈衝的間歇時間，即振動的頻率。而後者與磨石表面的線速，磨石表面峰部和穀部的分佈情況有關，即與磨石磨層材料性能和刻石情況有關。（五）磨石過程中纖維離解進程1．比磨碎時間

磨石轉動一個磨紋間距的時間,即

ts=a／vn

ts-比磨碎時間（s）

a-相鄰兩磨紋間距（mm）

vn-磨石圓周速度（mm/s）2．比磨層厚度(ds)

指在比磨碎時間內的喂料厚度。設喂料速度為vH,則

ds=vH*ts=vH×a/vn

3．纖維的離解過程以及與喂料速度及圓周速度的關係

當喂料速度、磨石圓周速度及磨石刻紋間距在極限值以內時，ds介於0.07~0.2μm之間，而雲杉管胞直徑為20~40μm，則磨石轉動一個刻紋間距木材向磨石喂送的料層厚度，只有一根纖維直徑的1/600~1/100。換言之，要使喂料的厚度達到一根纖維的直徑，則磨石要轉動100~600個刻紋間距的距離，即一根纖維要受到100~600個刻紋的作用。已知ts=5×10-2~20×10-2ms時，則一根纖維從木材結構上分離的延續時間為：

5×10-2×100~20×10-2×600（ms）即5~120ms或0.005~0.12s

當喂料速度vH提高7倍（如：由10mm/min提高到70mm/min）時，ds也增加7倍，即纖維離解加快，獲得的漿粗糙，細纖維化程度不大的較長纖維。當磨石圓周速度vn減少6倍（如30m/s減少到5m/s時）由ts=a/vn知：ts增加6倍，而ds=ts×vH也增加6倍，即磨石轉速變慢，磨出的漿品質較粗,纖維束多。二．磨木操作及影響因素磨木漿的生產操作要求在保證漿料品質前提下，盡可能降低能量消耗，提高每臺磨木機的生產能力。所以，必須根據原木的品質掌握刻石操作，穩定工藝條件，以達到穩定磨木漿品質的目的。（一）原木材種和品質

原木的材種我國適於生產磨木漿的材料，北方多用白松、楊木，南方多用馬尾松、冷杉，這些材料色澤較好，材質較松、纖維較長。各材種必須分別選擇相應的磨碎條件，以得到最好的結果。白松、冷杉生產的磨木漿強度高、白度好，單位能耗低。馬尾松樹節多，動力消耗較高，樹脂含量較大，紙漿白度稍差，但是密度大，得率高，也能滿足新聞紙的要求。楊木單位能耗較少，但是漿強度低，可以與白松配用我國對馬尾松的磨木經驗是，採用高負荷、鈍石面、高溫低濃磨漿，楊木磨漿則一般採用低負荷鈍石面磨漿。原木品質原木品質包括木材的比重、水分、樹節、彎曲和腐朽等。其中以水分影響最大。水分低於30%的木材，磨漿時產量低，品質差，動力消耗大，原木含水量以40~45%為最適宜，水分超過50%也會使產量下降。已經開始腐朽的原木材質較輕，在同樣磨漿條件下，得到的漿料較粗，纖維束含量多，對此應該輕刻石，用較鈍的磨石磨碎，並相應延長刻石週期。水上貯存的沉水木，材質較好，在生產中應相應的增大負荷，勤刻石，以使漿料品質穩定。（二）刻石操作刻石時,應首先檢查石面是否平整(否則先找平)，除去卡在長型擋板處的木片,檢查刻石刀型號是否合適,安裝是否牢固水準。在同一臺機前後使用不同型號的刻石刀時,先將原有刻紋打平,打平後再刻石。(三)磨木漿品質的控制磨石表面的狀態磨木比壓

磨石線速度

磨石弧長

漿坑的溫度和濃度

磨石浸漬深度

粗渣再磨

磨石表面的狀態1.

磨木過程中磨石表面狀態的變化及其影響磨石的表面狀態影響磨漿的性能,剛刻石時候,紋鋒銳利,因此以切割纖維為主,產量高,但磨出的紙漿多短硬纖維和粉狀細料。經過一段時間磨漿後,磨料粒子變成鈍圓,獲得品質適宜的漿,但磨石進一步變鈍,粗糙度進一步減小,產量下降,打漿度升高,又需進行刻石提高其鋭度.在一個刻石週期內,磨石的工作階段和紙漿產、品質的變化如下表所示:磨木機負荷不變時刻

石

後自動磨鈍階主要磨木階段緩慢下降階段

產量大大增加稍有下降進一步略有下降大大下降單位動力消耗大大減少

略有增加進一步略有增加迅速增加打漿度大大下降穩定或略有下降開始上升迅速上升漿強度很低上升進一步上升保持穩定磨漿情況以切斷作用為主,磨碎區溫度下降，粗硬和粉狀纖維多切斷作用逐漸為精磨作用代替,磨碎區溫度回升,纖維較長,柔軟.粉狀細小纖維少磨漿條件最適宜，以分離和精磨纖維為主,漿料柔軟,細纖維化良好精磨作用增強細小纖維過多,打漿度大大增加

各工作階段時間的分配大致為:自動磨鈍階段占刻石週期的２５％，主要磨漿階段占５０％，其餘為緩慢下降階段．生產中採用刻石去鋒，就是為了縮短自動磨鈍階段，適當提高這一階段的品質．為了穩定磨木漿品質，除需穩定其他操作因素外，還應儘量減少磨石表面狀態的改變．這就要求採用強度大的磨石，延長刻石週期，並穩定刻石操作．２．磨料粒子粒度的影響粗粒度的磨石生產的漿較粗，含有較多的纖維束，濾水性能高，產量大而動力消耗低．細粒度的磨石，紙漿品質比較好，纖維較細長，細纖維化比較好，濾水性能降低，產量較低，動力消耗較高．粒度的均勻性好的磨石，得到紙漿的品質較好，動力消耗較低．磨料粒子平均粒度的選擇主要取決於所要求的漿的品質（纖維的粗細），磨木機的磨木弧長和磨石的比壓。

３．磨木刻紋粗細深淺的影響一般來說，刻紋細而淺，磨出的漿料具有較細小的纖維，刻紋粗而深，則磨出的漿料粗大纖維多.

細粒度的磨石多用刀號高的刻石刀,粗粒度的磨石採用刀號低的刻石刀。粗粒度的磨石，在刻石較淺時，也可以得到品質較好的漿料。如細粒度的磨石刻石過深，也會引起品質惡化。原木水分高時，刻石不宜太深，原木水分低則刻石較深。磨木比壓

1.比壓的計算磨木比壓是影響磨木過程的重要因素，它表示每單位磨碎面積上所受的壓力。在磨木過程中，原木與磨石的接觸面積是不斷變化的，因而比壓在一個很大的範圍內變化。由於木材與磨石的幾何面積不可能完全接觸，因此，磨料粒子對木材的實際壓力要更高一些。生產中磨木壓力以平均壓力錶示。

機械加壓式磨木機的比壓，按消耗的功率計算：

P0=(102Ne×98.04)/ue

Fev(kpa)

式中：Ne-------磨木時的有效功率（KW）

ue-------摩擦係數，通常為0.15~0.25Fe-------有效磨碎面積（cm2）

v-------磨石線速（m/s）而Fe=B1bL

式中.B1------磨木工作面的有效利用係數,0.75~0.95b------磨木長度（cm）

L------磨木弧長(cm)

鏈式磨木機的比壓範圍：大型鏈式普通鏈式

274—353kpa176—246kpa2.比壓對磨木漿的影響當其他條件不變時，增加比壓可以提高磨木機的生產能力，單位電耗略有下降。適當增加比壓，可以改善紙漿品質。但如比壓太大，產量雖然增加，但漿中粗大纖維增多，細纖維含量減少，篩選尾漿加大，強度反而降低。