第四章 紙漿的洗滌、篩選和凈化（washing, screening and ...

1、第四章 紙漿的洗滌、篩選和凈化(Washing, Screening and Cleaning of Pulp),第一節(jié) 紙漿的洗滌與廢液的提取,一、概述1.目的與要求 黑液 KP 蒸煮廢液 紅液 SP

2、1000Kg溶出有機物堿法制漿，制1噸漿廢液中有 400Kg NaOH及生成物 8-10m3 H2O,,,從洗滌角度 把漿盡量洗干凈，減少纖維流失從堿回收角度 盡量提高黑液提取率，盡量減少用洗滌水，保持高的黑液濃度與溫度堿法紙漿洗滌目的：盡量把漿洗干凈盡可能為回收系統(tǒng)提供濃度大、溫度高的黑液,2.洗滌術語固形物（Solids

3、）洗凈度 紙漿洗凈后的干凈程度 KP法 殘堿 <0.05g/L（Na2O計）—木漿 <0.25g/L（Na2O計） — 葦漿 洗滌后每噸風干漿帶走殘堿量 SP法 以洗后紙漿濾液消耗KMnO4的量表示 （廢液中含有木素）<100mgKM

4、nO4/L置換比（Displacement Ratio） 在洗滌段里漿中可溶性固形物實際減少量與最大可能減少量之比,,,在理想狀況下，洗后液體的溶質質量分數與洗滌 液一樣，即WM=WW，則 D.R.=1 實際上WM ≠ WW，D.R.<1 D.R.的大小受 洗滌液的數量、溫度、分布

5、 漿層的均勻性 漿料的特性等影響 一般來說，木漿多段洗 一段D.R.=0.8~0.92 中間段D.R.=0.5~0.7 （熱水洗）末段D.R.=0.55~0.7,,稀釋因子（Dilution Factor） 表示

6、提取的黑液的稀釋程度，有時稱稀釋度 定義 洗滌每Kg風干漿引入黑液系統(tǒng)之洗滌用 水量Kg H2O/Kg 風干漿或 t H2O/t風干漿 洗滌因子的計算： 設洗后噸風干漿帶走固形物38Kg 洗后漿濃15% 洗滌用水量 8m3/t風干漿,稀釋因子大，洗滌用水量多，黑液濃度就稀稀釋因子越大，漿洗得越干凈，黑液提越取率越高。,洗滌損失

7、（Washing Loss）Kg/t 風干漿洗滌效率和黑液提取率（Washing Efficiency） G---洗滌后提取的廢液固形物含量 G0---洗滌前漿中廢液固形物含量 黑液提取率=噸風干漿提取的送蒸發(fā)黑液的溶質 量對蒸煮后噸風干漿黑液總溶質量的百分比 一般提取率<洗滌效率（兩者有區(qū)別又有聯系） 當所提取黑液全部送蒸發(fā)工段時：

8、 黑液提取率=洗滌效率,二、洗滌原理廢液在紙漿中存在的形式 KP SP 纖與纖間 % 70-80 60-70 通過過濾擠壓 胞腔 % 15-20 20-30 通過擴散 胞壁內 %

9、5 5-8,,1.過濾過濾速度：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 溫度上升，μ下降，v上升L上升，v下降漿種與漿層均勻性有影響,2.擠壓 利用機械擠壓把廢液從漿中擠出 想用擠壓的方法完全分離漿中廢液是不可能： 外加壓強 ＞毛細管壓強 能把黑液擠出 外加壓強 ≤毛細管壓強 不能把黑液擠出 根

10、據物理化學： 纖維細胞腔直徑 草漿 1.5~5μm 木漿 10~30μm 胞壁微纖維（Microfibril）尺寸250Å =0.025μm,要擠出木漿胞腔內黑液需1Kg/cm2壓差 要擠出微纖維間黑液需800多Kg/cm2壓差，難做到3.擴散 除去胞壁和胞腔中的廢液 擴散速度：纖維內外濃度差上升，擴

11、散速度上升，洗滌用水 越多，濃度差越大，洗得越快，但黑液濃度下降 為保證一定的濃度差，應采用逆流洗滌。D隨擴散物質及介質的種類、溫度和粘度而異。,溫度上升，分子動能上升，D上升 粘度下降，分子動能阻力下降，D上升擴散量與擴散面積成正比，與擴散距離成反比 擴散面積是指纖維與洗滌液的接觸面積 擴散距離是指纖維與洗滌液主體的距離 增大F，減少X的有效措施是攪拌4.

12、置換：利用清水或稀廢液把廢液置換出來，含 過濾、擴散作用,三、洗滌方式及影響洗滌的因素洗滌方式 多段逆流洗滌洗滌要求：黑液提取率高，漿洗得干凈 稀釋因子要小，黑液濃度要高段間配用稀釋攪拌槽，提供混合擴散的空間、時間,,影響因素洗滌用水量與洗滌次數 洗滌用水量愈多，漿洗得愈干凈，提取率愈高 洗滌用水量一定，洗滌次數越多，洗滌效

13、果越好，但投資、動力消耗增加。洗滌液溫度 溫度上升，粘度下降，分子擴散加速，漿料濾水性上升，但溫度過高，在真空洗漿機內易產生沸騰，而破壞真空度。壓差或真空度 壓差或真空度上升，過濾推動力上升，過濾速度加快，真空度過大，廢液沸點下降，洗滌溫度下降，影響洗滌。 擠壓壓力過高，濾網易損，纖維流失增大。,漿層厚度增加，過濾阻力增加，過濾速度下降。 上漿濃度增加，漿層厚度增加，生產能力增加，黑液

14、提取率下降。 出漿濃度增加，洗滌損失上升，黑液提取率上升。漿種與漿質 酸法漿比堿法漿濾水性好，易洗滌。 木漿比草漿濾水性好，但草漿擴散效果好。 硬漿比軟漿濾水性好，但擴散效果差。,四、洗滌設備淘汰設備洗漿池（Washing Cheat）螺旋擠漿機雙輥擠漿機（一）轉鼓式洗漿機鼓式真空洗漿機原理：兼有過濾、擴散 置換的作用構造：轉鼓、鼓槽、分

15、 配頭等組成,分段式真空洗漿機,分配頭的多小室輪流受到過濾、抽吸、排空作用 真空產生 強制真空 自然真空：水腿作用 過濾面積：5m2～50或100m2 工藝：進漿濃度 木 0.8～1.5％ 草 2.0～2.5％ 出漿濃度 10

16、～16％ 優(yōu)點：生產能力大，黑液提取率高，洗漿質量好 生產易檢查 缺點：設備較復雜，投資較大，安裝標高高，易 產生泡沫 適用：草漿、木漿,,,洗滌能力：木漿>竹漿>荻葦漿>蔗渣漿>麥草漿木漿提取黑液：8Be‘ 80℃ 8m3 草漿提取黑液：6Be’ 60℃ 12m3壓力洗漿機原理：兼有過濾、

17、擴散、置換作用構造：轉鼓、鼓槽、氣罩、密封輥等組成 壓力由風機產生的風壓 9－11KPa 過濾面積 8－45m2工藝：進漿濃度 0.8～1.2％ 出漿濃度 12-14％優(yōu)點：洗滌效果好，生產能力大，安裝標高低（2樓 即可），不易產生泡沫,缺點：結構復雜，密封要求高，電耗大適用：洗木漿、竹漿、荻葦漿，洗蔗渣漿產量低，洗

18、 麥草漿不宜3.鼓式置換洗漿機（DD洗漿機） （Drum Displacement Washer——DD Washer）,DD洗漿機,結構轉鼓沿圓周被分隔成7個區(qū)：上漿成形區(qū)、4個 置換區(qū)、真空區(qū)（用真空泵將干度提高 到14－16％）、脫落區(qū)（用壓縮空氣將 漿片吹落）

19、 可在一臺洗漿機上實現四段逆流洗滌， 最后一段用熱水洗洗木漿生產能力： 7.5t/d.m2（二）帶式洗漿機 （Belt Washer）原理：擴散與置換相結合（洗滌多段，但無段間稀釋）結構：濾網（濾帶）、真空吸濾箱、流漿箱、機架、傳 動、噴洗裝置等組成。,優(yōu)點：結構簡單、操作方便、投資省缺點：密封性差、熱損失較大、膠帶易磨損工藝：進漿濃度 3-4％

20、 出漿濃度 15-19％ 洗滌水溫 70-80℃ 稀釋因子 2-3適用：國產的多用于紙漿的洗滌，用于黑液提取的少（三）擴散洗滌器（Diffusion Washer）原理：置換、過濾結構：象漏斗型裝置 外殼、過濾杯（篩杯）、 水壓缸、刮料臂、噴,根據需要有一段式、兩段式和三段式 紙漿從下錐部進入，分布

21、于多篩環(huán)之間，與 篩環(huán)等速上升，洗滌水在多篩環(huán)間轉動的噴 水管均勻加到漿中，利用篩環(huán)瞬時下降的振 動和剪切作用以廢液反沖洗濾網。工藝：進出漿濃度 10-12％ 進漿溫度 80-95℃（≯100℃） 漿料上升速度 15cm/min 篩（網）環(huán)上升15cm后，用0.3s時間恢復原

22、有的位置，每段洗滌周期 6-8min優(yōu)點：設備緊湊、操作簡單、生產能力大、洗滌效 率高、不產生泡沫、沒有臭味、電耗低,連續(xù)蒸煮熱擴散洗滌器,缺點：濾網升降機構復雜適用：通常用于連續(xù)蒸煮器高熱洗滌后的最終選擇器內高熱洗滌（Internal washing zone in a typical Kamyr Chip Digester) 洗滌液

23、（70-80 ℃）從蒸煮器底部進入，向 上流動，與高溫漿接觸，被加然至120-130 ℃，此溫度最適于洗滌，擴散速度增大，洗滌 效率提高，高熱洗滌相當于2-3臺真空洗漿機， 漿被將溫至100 ℃以下，通壓縮空氣“冷噴發(fā)”（四）擠壓洗滌設備1.螺旋擠漿機（已淘汰）,2.雙輥擠漿機（已淘汰）3.置換壓榨洗漿機 瑞典 Sunds、VP

24、C、VPD、MPC 加拿大 Vani-NIP原理： 擠壓、置換構造：兩個多空輥、壓力漿槽、輸料器、刮刀等組 組成，每個壓區(qū)分為脫水區(qū)、置換區(qū)、壓榨 區(qū)工藝：進漿濃度 2-5％ 出漿濃度 30-40％ 黑液提取率可達99％,4.雙網擠漿機（壓濾機，Double Wire Press Washer）漿料 自動脫水區(qū)

25、 楔形脫水區(qū) 低壓脫水區(qū) 高壓脫水區(qū)工藝：出漿濃度 25-30％,SD型壓濾機,五、衡量洗滌設備的主要經濟技術指標1.黑液的提取率與提取黑液濃度（最主要）提取率要高，黑液濃度也要高2.洗滌損失與漿的洗凈度 提高潔凈度，減少損失（Carry over）3.纖維損失 減少纖維損失六、泡沫形成與消泡1.泡沫的形成 表面活性物質（樹脂、脂肪酸、蠟及其皂化物）與空氣接觸加之激烈的攪拌,2.消泡

26、靜置消泡 溫度上升，消泡時間下降 pH上升，消泡時間增加蒸汽消泡 溫度上升，液膜破裂 785-981KPa（8-10Kg/cm2) 蒸汽噴射機械消泡 利用超翼回轉和離心作用使泡 沫與器壁碰破消泡劑消泡 煤油、松節(jié)油、有機硅

27、等表面 活性大、表面強度低、粘度小 液體,第二節(jié) 紙漿的篩選與凈化,,一、概述（一）目的：除去雜質，以滿足質量和正常生 產需要 纖維性雜質：木片、生片、草節(jié) 粗纖維束和非纖維細胞等

28、 非纖維性雜質：泥砂、鐵屑、碎 石、煤渣等 要求：篩選凈化效率高，尾渣損失少， 設備流程簡單，操作維修方便，,操作維修方便，動力消耗低措施：合適的設備，合理的工藝流程，正確 的工藝條件（二）術語1.2.3.漿渣中的好纖維率 漿渣中能通過40目網的好纖維率,二、篩選凈化原理

29、1.篩選 是利用幾何形狀的不同進行分離（1）篩選動力 利用靜壓差——通過式篩 利用動壓差——離心篩 不少篩是兩者兼有之（2）漿料要充分稀釋，使其處于游離狀態(tài)（3）纖維層形成和破壞（振動或脈沖）（4）細漿和粗渣只能相對分離2.凈化 利用相對密度的不同進行分離（1）重力沉降 沉砂溝

30、，漿濃0.5%，流速 10-15m/min,（2）離心分離原理：泥砂等雜志比重大、G增大、F增大，被拋向 器壁，然后向下運動，軸向中心形成“低壓 帶”,由于器壁摩擦阻力及潔凈漿料向低壓帶 集中，V下降，故做成錐形，即使r減小，以 保證離心力F二、篩選設備及其影響因素（一）篩選設備1.

31、振框式平篩 （Johnson Screen）,結構：篩框、篩板、偏心輪、噴射管等 推動力——位差 破壞纖維層——振動 噴水——防止粗渣中帶出合格纖維,高頻振框式平篩,工藝：進漿濃度 1~1.5% 出漿濃度 0.8~1.2% 篩孔 φ2~φ12mm 振次 1410~

32、1440次/min 振幅 1.5~2mm特點：適應漿種廣、除節(jié)能力高、生產能力大、動 力消耗低，操作維修方便，但操作環(huán)境差要求：合適的振動、漿濃和漿位 調節(jié)好噴水壓力和角度另一種振動篩：高頻振動園篩,2.離心篩 （Centrifugal Screen） 利用轉子產生的離心力和篩板內外的漿位差 A型篩 B型篩 C型篩

33、CX篩 ZSL1-4型篩原理：（1）漿料以一定的壓頭進入后，隨著葉片的 旋轉產生離心力，合格纖維通過篩空 （2）葉片軸向推力，使?jié){料呈螺旋線向排渣 端移動 （3）空心主軸兩端可分別送入一定壓力的稀 釋水，且經葉片與隔板組成的夾縫直接

34、 送到靠近篩板漿環(huán)的內周，稀釋紙漿， 沖洗篩板,,,,,工藝：進漿濃度 0.8~3.0% 出漿濃度 0.6~1.5% 稀釋用水量 占進漿量20~100% （進漿濃度 越大，稀釋水越多） 篩選效率 85%左右特點：適應性強、生產能力大、篩選效率高 體積小，重量輕，電耗低，操作維

35、護方便要求：進漿有一定壓力 進漿箱漿位與主軸距1.2~2.4mm3.壓力篩（Pressure Screen）原理：漿料以一定的壓力沿切線進入，篩板內外壓,壓力差使纖維通過篩孔 壓力脈沖代替機械振動進行分離結構：篩鼓（框） 轉子（旋翼） 外殼 篩板（孔篩、 縫篩）工藝：進漿濃度 0.5~3.0

36、% 進漿壓力 0.035~0.21MPa 良漿濃度 0.35~2.8%,旋翼篩工作原理圖,特點：全封閉，無泡沫產生，生產能力大，體積小 沒振動篩選效率高要求：篩框橢圓度要?。?lt;0.3~0.5mm） 控制好旋翼與篩板的距離（0.75~1.0mm）（二）篩選影響因素1.篩孔（縫）的大小和形狀形狀：圓孔——更有效地去除纖維束和細薄碎片

37、 長縫——更有效地去除圓形和立體狀雜質2.排渣率 排渣率上升，篩選效率上升，無粗渣就無篩 選效果，在相同排渣率下，篩孔孔徑減小，,篩選效率提高 第一段排渣率宜在20-25%3.轉速速度上升，離心力增加 太大 篩選效率低，電耗大 太小 產量小，易堵塞4.進

38、漿濃度 在保證質量的前提下，盡量提高濃度 每種篩處理不同的漿種均有一適宜濃度 濃度過大，良漿與粗渣不能有效分離，尾渣量 增大 濃度過低，產量下降，粗渣也易通過，篩選效 下降,,泵送、濃縮負荷上升，水電耗上升5.稀釋水量和水壓 稀釋水太少，好纖維損失增加 稀釋水太

39、多，篩選效率下降6.篩選效率 溫度上升，漿可塑柔軟，粗渣易通過，篩選 降低三、凈化設備及其影響因素1.沉砂溝 Sund Trap 長 25-30m 寬<2mm，深 0.3-0.5m，底坡度 0.7-1%，隔板間距 0.3-0.5m，高 0.1-0.2m,漿濃 針葉木 0.35~0.5%

40、 闊葉木 0.5~0.7% 流速 9~15m/min 簡單 但占地面積大，需定期清洗，漿流失多2.筒形除砂器（低壓除砂器）Vortrap 上部是圓柱體 直徑一般>500mm 壓差僅 2.0-2.5M 主要除去較大顆粒的砂和金屬屑等雜質，代替 代替沉砂溝

41、 進漿濃度 0.5-1.0% 進漿壓力 0.05-0.10MPa,,3.錐形除砂器（Centrifugal Cleaner）原理： 泥砂比重大，G ，F 材質：玻璃、鑄鐵、陶瓷、 不銹鋼等工藝：進漿壓力 0.28~0.35MPa 出漿壓力 0.02~0.05MPa主要影響因素：壓力差 是產生渦旋運動，使 雜質分離

42、的動力壓差增大， 離心力增加，凈化效率提高， 動力消耗上升,,,錐形除砂器工作原理,壓差太小，凈化效率下降進漿濃度 壓差一定時，進漿濃度上升，凈化效率下降，排渣濃度上升，纖維損失增加，進漿濃度太低，生產能力下降，動力消耗增加通過量 過多，凈化效率下降排渣口 過大，排渣量大，纖維損失大 過小，排渣效率降低，易堵塞4.廢紙凈化設備

43、高濃除渣器 特點：除渣器內（上方）有高速旋轉葉輪，使 使在器內高速旋轉,進漿濃度：3~6% （3~4.5%） 作用：除相對密度較大的雜質，如石塊、金屬 操作要點： 進漿壓力 泵揚程>20m 稀釋水壓 >0.2MPa，稀釋水管前裝截

44、 止閥，以防漿進入清水管 定期排渣正向除渣器 重雜質除渣器逆向除渣器 輕雜質除渣器 良漿從錐形的底部排出，輕雜質（塑料片、蠟 等）從上部排出,進漿濃度：0.9~1.2% 進漿壓力：0.2~0.27MPa 良漿出口壓：≥0 輕質出口壓：0.05MPa四、篩選、凈化流程組合原則：視漿種、產品質

45、量要求、設備特點與投資；漿質好，投資少，占地面積少，纖維損失少，動力消耗少，操作管理方便。篩選、凈化流程的級和段：,級——指原漿和良漿通過篩（凈）設備的 次數 兩級一段 級數增加，篩（凈）效率上升，良漿質量上升

46、 但投資增加，電耗增加，細漿得率下降,段——指原漿和尾漿通過篩（凈）設備的 次數 良漿合流的一級三段 段數增加，排渣量下降，細漿得率增加，但篩（凈）效率

47、下降,良漿回流的一級三段 細漿質量較好，纖維損失少,第三節(jié) 紙漿的濃縮與貯存,一、紙漿的濃縮1.園網濃縮機 利用網內外液位差進行脫水 有刮刀工藝：進漿濃度 0.3~0.8% 出漿濃度 3-4%（有刮刀） 5-6%（無刮刀） 白水濃度 0.06~

48、0.08g/L2.側壓濃縮機 利用網內外液位差 網籠偏向漿槽的進漿一側，形成高漿位，內外液位差上升,,工藝：進漿濃度 2-4% 出漿濃度 7-12% 白水濃度 0.025~0.04%3.落差式濃縮機 低真空度真空洗漿機,側壓濃縮機,結構：轉鼓分為若干互不相同的小格，分別與各自 的一根或兩根水腿短管相

49、連（不需高位安裝 、不需真空泵）工藝：0.7-1.0% 8-12%二、紙漿的貯存作用：均衡生產，中間緩沖，穩(wěn)定調節(jié)要求：混合均勻，無死角，動力消耗低1.臥式漿池 鋼筋混凝土結構，生產白紙時內襯瓷磚，貯 存漿濃3.5~4%以下，漿循環(huán)較好，但占地面,大，工藝清洗、抽空困難2.立式漿池 鋼筋混凝土結構，內襯瓷磚或涂樹脂

50、 貯漿濃度 12-14% 在上部漿料沒有混合作用，重力下降，至下 部用水稀釋攪拌均勻,圓錐邊漿池,直邊漿池,特點：貯存量大，貯漿濃度大，占地面積小，但檢 修困難，工藝清洗不便3.方漿池 鋼筋混凝土結構（或磚），內襯瓷磚 貯漿濃度：3.5~4.0%以下特點：結構簡單，