制浆造纸原理与工程废纸制浆.pptx
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1、第一节 概述一次纤维(原生纤维)Virgin fiber二次纤维 Secondary fiber,Recycled fiber第1页/共84页一、废纸回收意义造纸工业面临三大问题:原料短缺能源紧张污染严重我国造纸原料结构:生产1t磨木浆 2m3木材生产1t高白度化学浆 45 m3木材2000200020012001200220022003200320042004木浆木浆%19 19 23 23 21 21 21212222非木浆非木浆%41 41 3333 33 33 30302626废纸浆废纸浆%40 40 44 44 474749495252第2页/共84页废纸回收意义节约原料,增加生产减
2、少污染,保护环境节省能源,降低能耗,比磨木浆省,比化学浆省节省投资,降低成本,只需化学浆厂25%30%第3页/共84页二、废纸的分类英 11类美 3大类 47种+7种(特殊等级)法 4大类第4页/共84页国内常用的美国废纸6旧报纸 由打包好的旧报纸组成,其他纸张含量5%7特别旧报纸 经分拣、打包、新鲜干燥的旧报纸,未经日晒8脱墨用的特种旧报纸 经分拣、打包、新鲜干燥的旧报纸,未经日晒,不含杂 志、白页、印刷厂过期报刊和其他废杂纸10旧杂志 干的旧涂布杂志、目录和同类的印刷品,打包第5页/共84页 11旧瓦楞纸箱 经打包旧瓦楞纸箱,其面层为仿箱纸板浆,麻浆或硫酸盐浆37经拣选的办公废纸 打包、来
3、自办公室未受潮的废纸,主要为白色或彩色不含机木浆的废纸,不含未漂纤维的计算机打印纸和传真纸。42计算机打印纸 用于数据处理机的漂白亚硫酸盐或硫酸盐浆制的表格纸,打击式或非打击式(如激光)的计算机印刷纸。43涂布书写纸 由漂白亚硫酸盐浆或硫酸盐浆制成的涂布纸废纸,印或未印过,允许含有一定量的 机木浆第6页/共84页国内废纸 国内尚无废纸分类的统一标准,通常分为:白色废纸 纸浆代用品,为印刷厂的白纸边书籍、杂志废纸 OMG(Old Magazine)脱墨后可生产书写纸、卫生纸等,也可生产箱纸板,或在新闻纸中掺用旧新闻纸 ONP(Old News Paper)脱墨后主要用于配抄新闻纸或抄造生活用纸和
4、一般文化用纸纸箱与纸板废纸 OCC(Old Corrugated Container)抄瓦楞原纸、箱纸板等,竹、木浆废纸可用于生产挂面纸板纸袋纸废纸和牛皮纸废纸 可回抄仿纸袋纸,再生条纹包装纸,也可掺入木浆作箱纸板挂面浆混合废纸 混合办公废纸Mixed Office WasteMOW 一般混合废纸第7页/共84页三、废纸再生过程性质的变化浆料制备湿部脱水干部干燥压光卷取后加工(涂布、印刷等)角质化 hornification胞腔塌陷 lumen collapse不可逆变化 irreversible structuce changes第8页/共84页化学浆废纸再生过程中性质的变化对经打浆的化学浆
5、循环回用引起裂断长、耐破度和耐折度 撕裂度、挺度、光散射系数 KP浆和SP浆,打或未打浆,针叶木浆或阔叶木浆,漂或未漂浆,回用过程性质变化有异第9页/共84页机械浆废纸再生过程性质的变化随着回用次数 紧 度、裂断长和耐破度撕裂强度略光散射系数第10页/共84页回用纤维衰变的影响因素制浆方法机械法和化机法,对再生纤维品质保持有利化学法,抗张强度、纸页紧度打浆工艺一次纤维打浆越强烈,回用纤维抗张强度下降越多;未经打浆化学浆,回用后抗张强度压榨工艺对化学浆,压榨影响回用纤维的润胀性对机械浆,压榨对回用纤维润胀性影响甚微干燥工艺纤维一经干燥后,其胞腔塌陷,润胀程度,随着干燥温度的提高和干燥程度的强烈,
6、润胀第11页/共84页压光工艺刚性压区,纸页强度损失压光强度,对回用纤维品质负面影响现代造纸技术采用软压光抄造环境未漂化学浆,酸性造纸,回用纤维润胀和强度,中性或碱性造纸,润胀和强度印刷加工印刷油墨,使尘埃,白度加工制纸箱胶粘剂,回用纤维表面自由能,阻碍了纤维的结合消费者和收集者废纸分类废纸老化旧报纸存放时间,废纸浆强度第12页/共84页四、纤维回用的强度损失分析Page 抗张强度方程(Pages tensile strength equation)T抗张强度Z零距抗张强度 Zero-span tensile strengthB纤维间的结合强度第13页/共84页纤维平均长度和零距裂断长回用过程
7、纤维平均长度降低不多,当灰分和细纤维在回用过程流失较多时,纤维平均长度增加,不论是化学浆、机械浆、化机浆,纤维回用次数对其零距抗张强度几乎没有影响,因此,纤维品质的下降,并不主要由纤维长度的减少和纤维本身强度的降低所致。光散射系数和纤维结合强度在一定条件下,纸页的光散射系数,纤维间结合越松散,结合强度越低。化学浆,回用后松厚度,光散射系数,纤维结合强度机械浆,回用后光散射系数,层间结合强度第14页/共84页纤维衰变原因的探索一、植物纤维的角质化 Hornification国际共识:纤维角质化是纤维结合强度衰退的主要原因纸浆脱水干燥纤维细胞内壁两侧靠拢贴紧造成“细胞腔塌陷”(Lumen Coll
8、apse)不能完全恢复的纤维素的部分游离羟基形成氢键结合,非结晶结构转变为结晶结构,产生不可逆的角质化,纤维变得挺硬,可塑性,吸水润胀,结合强度一旦角质化形成,纤维润胀程度降低的现象是不能恢复或不能完全恢复。一般来说,打浆使纤维的润胀程度增加,保水值(WRV.Water Retention Value),干燥使纤维的润胀程度对废纸浆进行打浆,对角质化纤维的润胀程度进行有限的修复,是必要的。第15页/共84页二、化学组分变化的影响回用纤维中聚戊糖和木质素的减少,是纤维化学衰变的主 要特征。其中聚戊糖的减少,尤其是聚木糖的减少是纤维 衰变的重要原因之一。纤维微纤间的聚木糖,可防止纤维微纤在干燥时相
9、互靠 近,有助于保留纤维弹性,从而延缓了回用纤维品质的 衰变聚戊糖等半纤维素物质的存在,可减少纤维表面的水滴接 触角,增加纤维表面的亲水性,有助于回用纤维的重新润 湿(rewetting)第16页/共84页第二节 废纸的离解与废纸浆的净化与浓缩一、废纸的离解(一)废纸的碎解1.目的:离解纤维而又最大限度地保护纤维和脱墨第17页/共84页2.碎解设备第18页/共84页碎解设备 立式间歇水力碎浆机 低浓(6-8%),能耗大,无除绳索装置,不适合于处理杂质多的废纸 立式连续水力碎浆机 连续,有绞索及除渣装置,适合多种废纸第19页/共84页卧式连续水力碎浆机(伏特式卧式水力碎浆机)侧置的转子,圆槽下接
10、一重渣物收集 器,有绞索装置,适合多种废纸,浆浓2.53.5%立式高浓水力碎浆机立式高浓水力碎浆机(Vertical HC Pulper)(Vertical HC Pulper)螺旋钻头形叶轮,高浓浆料借螺旋作用由螺旋钻头形叶轮,高浓浆料借螺旋作用由上而下,由外朝里,高浓下纤维间强力磨上而下,由外朝里,高浓下纤维间强力磨擦,特别适合于废纸脱墨(油墨易分离)擦,特别适合于废纸脱墨(油墨易分离)第20页/共84页圆筒式连续碎浆机(Drum Pulper)结构简单,高效实用,动力省50%,药品省10%,蒸汽省60%前区高浓碎解区,浆浓15%20%,占2/3长后区稀释筛选区,浆浓3%5%,占1/3长圆
11、筒内壁装有轴向隔板,把废纸带起、跌落,产生温和的剪切力和磨擦力;对新闻纸、杂志纸离解效果好,现也可处理OCC、牛皮箱纸板(低湿强)直径2.54m,最长30m第21页/共84页圆筒式连续碎浆机(圆筒式连续碎浆机(Drum PulperDrum Pulper)第22页/共84页3.碎解工艺碎解温度 温度,废纸软化,利于重施胶废纸碎解和脱墨,废纸浆粘度,动力 消耗 温度一般由废纸种类和施胶轻重决定 旧新闻纸 55 重施胶纸 75-80或90以上(加湿强剂)温度,化学反应,有利脱墨碎解浓度浆浓,废纸间摩擦,单位电耗,相应提高化学品浓度,强化化学反应碎解时间视设备形式,废纸种类和纸浆质量而定废纸种类影响
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