堿回收白泥輕鈣解絮機的原理及其應用

王亞雙

(廊坊職業技術學院,河北廊坊,065000)

堿回收白泥輕鈣解絮機的原理及其應用

王亞雙

(廊坊職業技術學院,河北廊坊,065000)

介紹了堿回收白泥輕鈣解絮機的原理及其應用,白泥輕鈣解絮機能夠有效地解決堿回收白泥的絮狀粘連團聚粒子的解離問題,使白泥輕質碳酸鈣得到解絮細化并具有一定的粒度分布,以適應造紙領域加填的使用要求,從而使堿回收白泥制備輕質碳酸鈣技術更加完善。

堿回收白泥;輕質碳酸鈣;解絮機;填料

堿法草漿堿回收白泥的二氧化硅含量高,煅燒的再生石灰不能被苛化循環使用,而目前又沒有較好的白泥綜合利用方法。多數只能采取向外排放的辦法,不僅浪費資源,同時造成環境嚴重污染[1]。白泥輕鈣解絮機是隨著堿回收白泥制備輕質碳酸鈣技術研究的不斷深入而開發完成的,這里白泥是指堿法、硫酸鹽法制漿企業配套黑液治理的堿回收車間所產生的白泥,也就是堿回收苛化過程中綠液與石灰反應所生成的白泥碳酸鈣沉渣。白泥的主要成分為沉淀碳酸鈣,此外,還有苛化生產過程中過量加入的石灰 (以氫氧化鈣形式存在)、硅酸鹽、殘余氫氧化鈉、塵埃雜質等[2]。

堿回收白泥制備輕質碳酸鈣項目的技術關鍵包括控制、分離、轉化白泥中的非碳酸鈣組分,特別是再通過柔性沖擊的機械方法對白泥進行解絮細化,使其粒度和微觀結構達到輕質碳酸鈣產品的使用要求。其中白泥輕鈣解絮機為該項目的主要設備,用于解離白泥在苛化過程中所形成的團絮狀粘連粗大粒子結構,對白泥進行解絮細化并保持基本粒子結構不變。

1 白泥輕鈣解絮機功用

輕質碳酸鈣 (簡稱輕鈣,也稱沉淀碳酸鈣),廣泛應用于塑料、橡膠、造紙、涂料等領域的加填,可起到增容增量、改性補強的作用。在造紙工業中,輕質碳酸鈣可用作填料和涂料,能顯著提高成紙的不透明度、松厚度和油墨吸收性等,并可降低生產成本。通常碳酸鈣產品可按粒度劃分等級,其中特定的粒度分布又是衡量輕質碳酸鈣產品品質及其使用性能的重要特征之一。

白泥輕鈣解絮機主要用于解除堿回收白泥的絮狀團聚結構,使其具有良好的適用性,比照傳統的砂磨機等碳酸鈣微細加工設備,白泥輕鈣解絮機主要針對堿回收白泥的物料特性,解決回收白泥輕質碳酸鈣的解絮、除渣和粒度分布等技術難點。

2 設計原理

現有的漿紙行業堿回收苛化技術,為了加快反應速度,縮短反應時間,通常將提高消化和苛化的反應溫度作為主要手段,這一點在苛化反應的后期更為突出,一般控制在 100℃以上,由此可以在 2 h左右就能達到滿意的苛化度,同時生成的白泥沉渣呈團聚狀絮聚體,非常有利于后續的澄清和洗滌,其粒度分布如表1所示,微觀結構如圖1所示。

表1 堿回收苛化粗白泥的粒度分布 (馬爾文)

圖1 堿回收苛化粗白泥的電鏡掃描圖

堿回收白泥的粗大絮狀團聚體直接用于造紙加填必然與纖維的結合力不足,是影響成紙的表面強度,導致掉粉掉毛的原因之一。堿回收白泥制備輕質碳酸鈣填料的關鍵技術之一就是解決白泥的粒度分布和微觀結構問題,使之細化并具有特定的分布規律,以達到造紙加填的要求。

在設計開發的過程中,白泥輕鈣解絮機參照德國塔式沖擊磨技術原理,在線速度、盤間距和阻尼結構等方面進行了大量的正交實驗和深入研究,有效地解決了絮聚狀粗大白泥的細化問題,使解絮后的白泥粒度分布滿足造紙填料級輕質碳酸鈣的標準要求,主要技術參數包括分區解絮、阻尼結構、盤間距以及進料速度等。

以 HPCC800生產型白泥輕鈣解絮機為例,對其設計思路以及參數選定進行簡要說明。

線速度方面,白泥輕鈣解絮機的盤體邊緣線速度設定在 12.8 m/s,比傳統的砂磨機線速度提高了約30%,并在解絮腔體內壁增設了阻尼結構,如圖2所示,白泥漿料和解絮介質在腔體內部的相對運動速度又得到顯著加強,并產生一定的空穴效應,最終使絮聚狀的白泥顆粒團充分解離,同時又不破壞原有白泥粒子的基本結構,較好地實現了對堿回收白泥進行沖擊解絮的設計思路。

圖2 白泥解絮機結構示意圖

白泥輕鈣解絮機腔體內徑為 600 mm,長徑比約為 4.8,內置解絮盤直徑 528 mm,厚度 30 mm。腔體內分區解絮包括導入區、沖擊區和規整區,在導入區腔體內壁不設阻尼結構,使白泥漿料進入腔體后能夠迅速提高速度,高速進入帶有阻尼結構的沖擊區進行解絮,之后在規整區內對大粒子進行收尾處理,使白泥的切割粒徑能夠穩定達到 25μm以下。

在盤間距方面,解絮盤自下而上共有 15級,其中第 1～3級構成導入區,導入區里相鄰的 2個解絮盤之間的間距都是 108 mm;第 3～12級構成沖擊區,沖擊區里相鄰的 2個解絮盤之間的間距都是132 mm;第 12～15級構成規整區,規整區里相鄰的 2個解絮盤之間的間距都是 168 mm。

腔體內部設置的阻尼結構采用了阻尼棒,自下而上共有 13級,阻尼棒沿解絮腔體的內壁圓周均勻分布,徑向設置,位置與解絮盤相對應;每級阻尼結構有 12個阻尼棒,阻尼棒高度 18 mm,直徑 30 mm。

白泥漿料在解絮腔體內部的停留時間非常重要,時間越長則腔體內部的溫度越不均勻,超過 60℃的局部溫度會明顯影響解絮效果,為此白泥輕鈣解絮機的進料流量設定較大,進料濃度約為 20% (基本相當于造紙填料的配制濃度),控制白泥漿料通過解絮機內部的停留時間在 10～15 min,這與傳統砂磨機的30～40 min相比大大縮短,同時也提高了白泥輕鈣解絮機的生產效率。

表2 解絮后堿回收白泥粒度分布 (馬爾文)

圖3 解絮后堿回收白泥的電鏡掃描圖

通過白泥輕鈣解絮機后的白泥粒度分布如表2所示,其微觀結構如圖3所示,解絮后白泥輕質碳酸鈣的粒度與 600目的商品碳酸鈣基本相當。

3 應用實例

經過在湖南岳陽某紙業集團近 3年來的應用,白泥輕鈣解絮機制備的白泥輕質碳酸鈣加填性能良好,對白水濃度、施膠度、表面強度以及留著率等均無明顯不良影響,此后湖南沅江某紙業公司、河南新鄉某紙業公司也相繼裝備了白泥輕鈣解絮機,投產運行以來性能穩定,全部達到了設計預期。

4 結 語

白泥輕鈣解絮機的成功開發和應用使堿回收白泥制備輕質碳酸鈣技術和裝備更加完善,有效地解決了堿回收白泥絮狀團聚粗大粒子的解離問題,適應了造紙領域加填白泥輕質碳酸鈣的使用要求,并已獲得了國家實用新型專利。

[1] 李望南.堿法草漿白泥精制碳酸鈣作造紙填料[J].中華紙業,2002,23(12):17.

[2] 王桂林.堿法草漿堿回收白泥精制碳酸鈣的應用[J].中國造紙,2007,26(12):49.

The Principle and Application of the I mpactM ill for Recovered L imeM ud as PCC

WANG Ya-shuang
(Langfang Institute of Vocational Technique,Langfang,Hebei Province,065000)

A brief description of the principle and application of the ImpactMill for PCC devised from the lime mud of chemical recovery plant is presented.The ImpactMill can solve the aggregative problem of the LimeMud,produce fine PCC and control its particle size in the expected distribution,therefore can be used as paper filler.The development and application of the impactmillwillmake the technology of reclaiming PCC from Chemical RecoveryLimeMud perfect.

lime mud from chemical recovery plant;PCC; ImpactMill;filler

TS733+.9

B

0254-508X(2010)02-0051-03

王亞雙女士,副教授;主要研究方向:機械制造及其自動化技術。

(E-mail:yas_2004@163.com)

2009-08-16(修改稿)

(責任編輯:孫秋菊)