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1、制浆原理与工程制浆原理与工程 2 备备 料料(Preparation)2.1 概概 述述n本节重点：掌握备料的目的、意义及基本过程。n备料：贮存的原料经过一定要求的处理以满足蒸煮和磨浆的要求的过程。n备料的范围：n原料的贮存与运输n制备合格料片n木片、草片的贮存、运输。n所需的设备主要取决于原料及生产的浆料。如n麦草：除尘、干燥n蔗渣：除水n木材：原木切成块，浸泡，除皮等n2.1.1 2.1.1 备料的过程备料的过程n贮存 原料处理（去除杂质，选别分类）破碎（切割）筛选除尘 料片仓贮存n2.1.2 2.1.2 备料的分类备料的分类n 针叶材：松树、杉木等n 木材n 阔叶材：杨木、桦木等n原料n
2、 禾草类：竹、荻、苇、稻麦草n 非木材 韧皮纤维：桑皮、麻n 叶部纤维：龙须草、剑麻n 种毛纤维：棉n2.1.3 备料的目的备料的目的n贮存、净化、制备合格的料片n2.1.3.1 贮存的意义贮存的意义n连续生产的需要。n2.1.3.2 贮存量的确定贮存量的确定n根据生产的需要；n原料种类的影响：木材原料通常贮存36个月的需要量；草类原料69个月的贮存量；蔗渣69个月。n根据原料的性质：树脂含量高的树种贮存期稍长（云南松）n根据运输的距离和方式。n除去一些与造纸无用的杂质。n均衡原料水分n2.1.3.3 净化原料：除去杂质（树皮、树节、腐朽材），防止损坏刀片。n2.1.3.4 制备合格料片：料片
3、长、短、厚、薄均要满足蒸煮（或磨浆）要求。2.2 原料的存放与原料场的设计原料的存放与原料场的设计n2.2.1 原料场的要求原料场的要求n1）防火（防雷电）：有防火设施，因原料经发酵后温度升高或遭雷击易失火；设置在厂址的下风向，并靠近进料处。与厂房、生活区应有防火带。n2）便于运输：2.53T/T浆。57m3/T浆；n3）排水畅通；n4）通风良好：堆放时要有一定的间距，原料堆垛方向与常年风向成450角，垛之间有通风道；n5）照明良好：采用埋设电缆。2.3 木材原料的备料木材原料的备料本节重点：本节重点：木材原料备料流程；原木削片及影响料片合格率的因素。n本节难点：本节难点：木材的削片。n2.3
4、.1 木材备料流程：木材备料流程：n需削片：木材 贮存 拉木机 辊式输送机 圆锯锯断 皮带输送机 削片机 旋风分离器 筛选 皮带输送机进入料片仓n原木备料（生产原木磨木浆）n原料场 浸泡水池 拉木机 辊式输送机 圆锯断 皮带输送机 剥皮机除节、劈木 皮带输送机 生产nSP法制浆对原料要求较高，最好选云杉、冷杉；对于树脂含量高的木材不宜，去皮要求高。nKP法制浆对原料适应性较广。nMP对材种无严格要求，但不同原料MP法生产后浆料质量差别较大。n2.3.2 去皮去皮n2.3.2.1 意义意义n妨碍原料中水分的均匀n妨碍其它挥发物的去除n皮中抽提物杂质含量高，增加浆料的杂质n增加碱耗（因抽提物的存在
5、）n原料品种一般情况和平均值（重量%）n云杉 615%10%冷杉1013%11%n松树1017%14%杨树1215%13%n2.3.2.2去皮方式去皮方式n（1）人工法：去皮率高，损失（木材）较少，但劳动强度大，效率低。n（2）机械去皮：n刀式去皮：我国北方使用较多。优点是内外同时去皮，适用于材料70cm，对材种适应广；木材损失率较高（3.23.8%），机械化程度不高。n摩擦去皮：我国使用较多。n水力去皮n木片挤压去皮：近20年发展起来的新方法。n（3）化学法n摩擦去皮原理：利用机械与木材或木材之间的摩擦力。n转鼓式圆筒剥皮机（连续式、间歇式）：要求控制水分50%，水分30%则难去皮；装料量至
6、3/4直径；剥皮时控制水高为3/7直径处。n北方使用此设备应向筒内通12kg/cm2蒸汽以润涨，保证出料温度为+1；n与刀式剥皮相比，木材损失率较少，约11.5%；要求木材不能过弯，以防凸部起毛，带入灰尘、砂石，损伤磨石。要求C=h/L7%，去皮率可达80%（较高）；不适用于枝桠材、弯曲材。n水力去皮原理：用高压水冲击原木，水压约40kg/cm2，适用于任何原料、任何形状。生产效率高，能力大。缺点是木材损失率高，达15%。n木片挤压去皮原理：根据木材与树皮间的弹性系数（粘性系数）不同进行挤压，分去树皮，弹性系数大，则粘性系数小。n木片预处理阶段：23kg/cm2蒸汽处理5分钟以软化树皮。n木片
7、筛分与净化：单段去皮5060%，通常串23段。n木材损失率约7%（3段）（木片粘至辊上，混入皮中），此法备料可提高生产量，皮可用于生产单宁。n2.3.3 原木的除节与劈木（锯木）原木的除节与劈木（锯木）n1）节的危害n机械浆生产中，难磨。浆料中的尘埃增加，电耗增加，设备磨损增加。n化学浆生产中，蒸煮药液渗透困难，难成浆，蒸煮后生料增加。n节中树脂含量高，浆料颜色深，难漂白，抄纸时会产生“树脂障碍”。n除节方法：人工法、机械法。n上述两种方法使用设备均为钻：2025mm钻头。n2）劈木n喂料时直径过大或有腐朽材时，需劈木。n设备：带锯（长木材）、立式/卧式劈木机（短木材）n2.3.4 原木的切片
8、（原木的切片（wood chipping）n2.3.4.1 削片机：削片机：生产化学浆、化学机械浆、半化学浆时需削片。合格木片：1520mm35mm，宽不限，小于20mm。n（1）削片机分类削片机分类n按刀数分：普通削片机：46把刀；多刀削片机：816把刀n按进料方式分：倾斜式进料；水平式进料n按刀盘面分：平面削片机；曲面削片机（螺旋形）n其发展为：普通 多刀，平面 曲面 n削片刀削片刀n刀距h：飞刀刀刃上的一点到刀盘平面的垂直距离。n刀高H：飞刀刀刃上的一点到刀牙的距离。木片厚度nT=kH （k=0.20.3）n刀刃角：切削面与安刀面的夹角。刀刃角越大，切削阻力也越大；刀刃角过小，则难削。n
9、安刀角：安刀面与刀盘面间的夹角，反映安刀的倾斜程度，影响h和H，即影响L和T。n底刀与旁刀：起到破碎大片的作用。n普通削片机为间歇式削片，始终只有一把刀与木材接触，两次接触间隙，木材在喂料槽内跳动，再接触时有冲力，易损坏飞刀。n而多刀削片机则能保证至少有一把刀与木材接触。n刀多，连续切削。n保证连续切削的条件：n两把刀之间的距离小于原木的最小直径。n第一把刀离开原木之前必须有牵引力，以供第二把刀切削。此牵引力的大小与安刀角有关。n螺旋削片机（曲面削片机）螺旋削片机（曲面削片机）n基本原理：从刀盘中心到边缘形成一个变化的安刀角。n特点：刀盘面是一个曲面。n刀盘中心到边缘的变化即安刀角是变化的。n
10、优点：n木片合格率高，可达9295%n切削过程中原木不发生跳动。n可适合各种原木的切削（包括枝桠材、小径材）n2.3.4.2 影响木片合格率的因素n刀距、刀高和安刀角：可以改变木片的大小，从而影响合格率。n刀刃角：影响木片的厚度；n飞刀与底刀间的间距：不能过大，容易使原木外部切不断，造成长片；n原木的质量和水分：大小优劣原木要搭配使用，原木水分高有利于提高木片的合格率。n3）木片质量对制浆的影响n影响药液的渗透：长度与厚度方向n影响木片在料仓中的流动性。木片过大会“架桥”。n影响装锅量n碎细片及粉末增多，抽液时变实，药液循环困难，因此部分会过煮。n 4）提高木片合格率的途径n要有一个合适的安刀
11、角，安刀角过大，牵引力增加，碎片增多；安刀角过小，牵引力下降，不能连续切削。n要有一个合适的刀距h。h会影响木片长度L。（通常1和2不变）q1和2会影响到原料中导管的形状（呈圆形或椭圆形），即1和2根据切削时倾斜度要求确定。q要有一个合适的刀高 TqT=kH，k=0.20.3，H=1820cm，即T=35mmq要有一个合适的刀刃角q通常=3240。越高T越低，但越大切削越困难，切削阻力增加；越小切出的木片增厚，刀片易损坏。q水分大，可稍小，反之则大。q飞刀与底刀的距离：通常0.30.5mmq原木的质量与水分：水分大，木片合格率高。北方冬季2535%，过大则冬季结冰。n2.3.5 木片的筛选与再
12、碎木片的筛选与再碎n1）筛选n筛子：n圆筛占地面积大，筛孔易堵，能耗较大。n平筛国内用n2）.再碎：n飞锤式削片机，效果较差；专用重新削片机，效果较好；送会原削片机，存在较多的质量问题。2.4 非木材原料的备料非木材原料的备料n本节重点：本节重点：结合草类原料的组成及形态特点讲解草类原料备料特点。n2.4.1 草类原料的特点草类原料的特点n2.4.1.1 化学组成n灰分含量高，（Si含量高）：Si含量高，蒸煮中耗碱大，且溶于黑液，粘度增加，难洗浆，蒸发时蒸发器易结垢。n水溶物（提取物）较多。n1%NaOH抽出物含量高（碱易溶物：果胶、淀粉）n半纤维素含量高，其稳定性差（易溶于碱，易发生剥皮反应
13、，碱性水解）。黑液粘度增加，难洗浆。n木素含量较低，且碱易溶，即LCC量大。n综纤维素含量高（半纤维素含量高，纤维素含量低）n不同部位茎、叶、穗、节，化学组成不同。n2.4.1.2 化学组成给生产带来的影响n（1）灰分带来的危害n稻草1516%，麦草67%，木材1%,有机硅50%(灰分总量)nsi SiO32-,洗涤难，滤水性差，粘度高，影响洗涤。n滤水性差，纸机网部脱水困难，车速慢n有机硅的存在，强度差，脆性大n碱回收难，黑液粘度高，碱回收时产生灰干扰，且蒸发时易结垢。n（2）抽出物的影响 n低分子糖类n淀粉n果胶n蛋白质n易溶的纤维素、半纤维素、木素n（3）木质素的影响：n新草：1214%
14、，陈草：1012%，新草用碱量高12%n2.4.1.3 草类原料的形态结构n组织结构疏松，药液渗透容易，容积重大，与药液混合难。n草类原料形态结构特性：纤维细、短 纸张撕裂度低；长宽比大 纤维柔软性好。n杂细胞含量高：易掉粉掉毛，表面强度低，滤水性差。n麦草38%，稻草54%，主要存在于叶、节、穗。其存在使浆料滤水性差；成纸表面强度差；印刷时掉毛掉粉，造成糊印刷板。n2.4.2 草类原料贮存中注意的问题草类原料贮存中注意的问题n1）.一定的贮存期，69个月n2）.按质量品种分别贮存n3）.在贮存中，水分小于15%，否则会自燃n4）.打捆后堆垛n2.4.3 草类原料备料方法草类原料备料方法n2.
15、4.3.1 干法备料干法备料：污染大（尤其空气污染），净化效率低6%n稻麦草 原料车 喂料胶带 喂料辊 切草机 筛选设备（羊角除尘器）胶带 预浸器蒸煮n谷粒回收设备 吸尘风机 旋风分离器 水膜除尘器n喂料与切料 随切随用。n提高草片合格率要求：nA.开机前对刀。飞刀与底刀的距离0.30.5mmnB.飞刀与底刀要锋利（一球草换一次刀）nC.V与R的要求对应nD.喂料过程中保持草料的整齐nE.刀床距离不能太大（飞刀刀刃与喂料辊的距离）nF.水分合格率n草类原料的筛选与除尘（分离杂质）nA.辊式除尘机（羊角除尘器）nB.双锥草片除尘机nC.锥形圆筛：生产能力较低n集尘室和水膜除尘n集尘室：灰尘的自然
16、沉降室。n水膜除尘：喷雾使水的比表面积增大，与灰尘充分接触，从而增加灰尘的重量，使其沉降。n草片质量要求：n切出的草要求有85%以上为1440mm，水分不大于15%na、合格率如何测量（20g样品）nb、影响草片长度的因素nR一定，V和L增加；V一定，R增加，L下降。即V、R整齐程度，水分、刀钝，则L增加。n（R转速，V线速，L长度。）nc、除尘与筛选n2.4.3.2湿法备料湿法备料n特点：能够有效除去灰尘和草叶，但能耗大。n干切湿净化：西德klauss-meffei公司，埃及Rakta厂n湿切湿净化：水力碎浆机，电耗大。n2.4.3.3干、湿法备料比较干、湿法备料比较n干法优点：动力消耗小，设备简单n干法缺点：净化效率低，噪音大，空气污染大，火灾多，浆料得率低，化学药品用量大。n湿法优点：n得率较干法高3%n化学药品消耗低2%n浆料易洗易漂，节省漂剂15%n蒸煮药液易渗透，易均匀n装锅量增加15%n碱回收容易n缺点：设备费用大，运行费用大；电耗大；水污染负荷大