低強(qiáng)度打漿在OCC纖維回用技術(shù)中的應(yīng)用

許慧敏 劉命洲

(山東世紀(jì)陽(yáng)光紙業(yè)集團(tuán)有限公司,山東濰坊，262400)

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低強(qiáng)度打漿在OCC纖維回用技術(shù)中的應(yīng)用

許慧敏 劉命洲

(山東世紀(jì)陽(yáng)光紙業(yè)集團(tuán)有限公司,山東濰坊，262400)

低強(qiáng)度打漿是基于比刀緣負(fù)荷理論在磨片選型優(yōu)化中的應(yīng)用，通過(guò)優(yōu)化磨片齒形設(shè)計(jì)達(dá)到在OCC打漿過(guò)程中有效提高盤(pán)磨打漿的效率，同時(shí)最大限度地保留纖維強(qiáng)度、提高成漿品質(zhì)并大幅降低打漿電耗。

低強(qiáng)度打漿；比刀緣負(fù)荷理論；磨片齒形；電耗

(*E-mail:xuhuimin83@163.com)

近年來(lái)，造紙工作者通過(guò)對(duì)比表面負(fù)荷理論、流變效應(yīng)及比刀緣負(fù)荷理論的不斷研究，逐步整合了磨漿濃度、比刀緣負(fù)荷理論與磨片各元素之間的關(guān)系，并利用比刀緣負(fù)荷理論實(shí)現(xiàn)了低強(qiáng)度打漿在闊葉木漿打漿過(guò)程中的成功嘗試[1-2]。

低強(qiáng)度打漿是比刀緣負(fù)荷理論在實(shí)際造紙生產(chǎn)中的具體應(yīng)用[3-5]。比刀緣負(fù)荷理論是以施加于磨漿機(jī)動(dòng)盤(pán)磨片磨齒與定盤(pán)磨片磨齒交會(huì)齒緣單位有效長(zhǎng)度的有效功(以SEL值表示，單位J/m)。SEL值具體計(jì)算方法見(jiàn)式(1)。

(1)

式中，P為施加的凈功率，kW；L為切刃長(zhǎng)度(即切邊角長(zhǎng)度)，km/s；Zr為動(dòng)盤(pán)齒數(shù)；Zs為定盤(pán)齒數(shù)；L′為動(dòng)盤(pán)齒間有效交叉長(zhǎng)度，m；n為磨漿機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min。

舊箱紙板(OCC)纖維具有纖維短、強(qiáng)度低、角質(zhì)化嚴(yán)重及潤(rùn)脹性能差等特點(diǎn)，因此，OCC打漿的主要目的是最大程度地保留纖維強(qiáng)度，同時(shí)提高纖維的品質(zhì)。依據(jù)比刀緣負(fù)荷理論，選擇低強(qiáng)度打漿的方式來(lái)處理OCC纖維，可有效提高盤(pán)磨打漿效率并盡可能保留纖維強(qiáng)度，同時(shí)可大大降低打漿電耗。

山東世紀(jì)陽(yáng)光紙業(yè)集團(tuán)有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)世紀(jì)陽(yáng)光紙業(yè))某生產(chǎn)線所用原料配比為40%美國(guó)舊箱紙板(AOCC)和60%本地舊箱紙板(LOCC)，經(jīng)分級(jí)篩處理(長(zhǎng)、短纖維分級(jí)比例為1∶1)后，分別對(duì)長(zhǎng)、短纖維進(jìn)行打漿。本文介紹該生產(chǎn)線通過(guò)優(yōu)化磨片選型，實(shí)現(xiàn)低強(qiáng)度打漿在OCC纖維回用技術(shù)中的應(yīng)用實(shí)例，以期對(duì)OCC打漿工藝優(yōu)化起到一定的借鑒作用。

1 磨片齒形結(jié)構(gòu)及SEL值

由比刀緣負(fù)荷理論可知，降低打漿強(qiáng)度的有效途徑就是增大動(dòng)盤(pán)與定盤(pán)磨片交會(huì)齒緣的有效長(zhǎng)度，即通過(guò)改變磨片齒型(包括齒寬、槽寬、槽深、齒數(shù)及剪切角度等)，在滿足打漿產(chǎn)能的前提下，增大磨片切刃長(zhǎng)度，從而提高磨漿區(qū)有效利用率。

圖1 不同選型磨片齒形結(jié)構(gòu)

項(xiàng)目齒寬/mm槽寬/mm槽深/mm平均剪切角度/(°)磨漿機(jī)轉(zhuǎn)速/r·min-1切刃長(zhǎng)度/km·s-1長(zhǎng)纖維磨片A4.04.07.045531355磨片B1.53.46.0～6.540531579短纖維磨片C3.03.1～6.05.036594238磨片D1.53.36.0～6.540594545

表2 不同選型磨片打漿時(shí)的SEL值

圖1為世紀(jì)陽(yáng)光紙業(yè)處理OCC長(zhǎng)、短纖維所用不同磨片的齒形結(jié)構(gòu)圖片，表1為各磨片齒形參數(shù)及切刃長(zhǎng)度。由表1可見(jiàn)，在原長(zhǎng)、短纖維所用磨片A及磨片C的基礎(chǔ)上，通過(guò)減小齒寬、槽寬，增加齒數(shù)，同時(shí)調(diào)整槽深及剪切角度，在保證打漿產(chǎn)能的前提下，長(zhǎng)、短纖維的新選型磨片B及磨片D切刃長(zhǎng)度分別提高了63.1%及129.0%。

由式(1)及表1計(jì)算使用不同齒形磨片打漿時(shí)的SEL值，如表2所示。由于磨片齒型結(jié)構(gòu)存在差異，使得磨片A與磨片B、磨片C與磨片D切刃長(zhǎng)度不同，從而導(dǎo)致磨片A與磨片B應(yīng)用于長(zhǎng)纖維打漿、磨片C及磨片D應(yīng)用于短纖維打漿時(shí)的SEL值均有所不同。其中，用于長(zhǎng)纖維打漿時(shí)，切刃長(zhǎng)度相對(duì)較長(zhǎng)的磨片B的SEL值為1.0 J/m,即磨漿強(qiáng)度較磨片A( SEL值為1.9 J/m)低；用于短纖維打漿時(shí)，切刃長(zhǎng)度相對(duì)較長(zhǎng)的磨片D的SEL值為0.8 J/m,即打漿強(qiáng)度較磨片C(SEL值為2.1 J/m)低。

2 低強(qiáng)度打漿在OCC打漿中的應(yīng)用效果

為了驗(yàn)證低強(qiáng)度打漿在OCC打漿中的實(shí)際使用效果，分別從打漿電耗、成漿強(qiáng)度及生產(chǎn)線實(shí)際節(jié)能方面對(duì)比分析了具有不同SEL值的磨片進(jìn)行磨漿處理時(shí)OCC的打漿效果。

2.1 打漿電耗

不同磨片對(duì)長(zhǎng)、短纖維進(jìn)行打漿時(shí)的打漿電耗情況如圖2所示。

圖2 不同磨片對(duì)長(zhǎng)、短纖維進(jìn)行打漿時(shí)的打漿特性

由圖2可見(jiàn)，對(duì)OCC長(zhǎng)纖維及短纖維進(jìn)行打漿時(shí)，打漿度在30～55°SR范圍內(nèi)，具有較低SEL值的磨片有利于打漿度的增長(zhǎng)，即在達(dá)到相同打漿度要

圖3 長(zhǎng)纖維經(jīng)不同磨片打漿后成漿強(qiáng)度變化

圖4 短纖維經(jīng)不同磨片打漿后成漿強(qiáng)度變化

求時(shí)，具有較低SEL值的磨片打漿所需的電耗低。分析產(chǎn)生上述結(jié)果的主要原因是：磨片結(jié)構(gòu)差異使磨片的切刃長(zhǎng)度不同，其中切刃長(zhǎng)度相對(duì)較長(zhǎng)的磨片B與磨片D在打漿過(guò)程中，作用于纖維上的力明顯多于磨片A與磨片C，從而提高了磨片B與磨片D分別在長(zhǎng)、短纖維磨區(qū)內(nèi)的有效利用率。

2.2 成漿強(qiáng)度

分別對(duì)經(jīng)不同磨片處理至不同打漿度的長(zhǎng)、短纖維進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室抄片(定量130 g/m2)，并檢測(cè)對(duì)比紙張強(qiáng)度性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3～圖4。

由圖3、圖4可見(jiàn)，OCC長(zhǎng)纖維及短纖維打漿過(guò)程中，在研究打漿度范圍內(nèi)(長(zhǎng)纖維30～55°SR、短纖維30～50°SR)，經(jīng)具有較低SEL值的磨片打漿，有利于成漿強(qiáng)度的提高，即滿足相同紙漿強(qiáng)度要求的前提下，SEL值低的磨片打漿電耗明顯低于SEL值高的磨片的打漿電耗。分析產(chǎn)生上述結(jié)果的原因?yàn)椋和ㄟ^(guò)改變磨片齒形參數(shù)、增加齒數(shù)并調(diào)整槽深及剪切角度，使具有低SEL值的磨片在打漿時(shí)作用在纖維上的作用力減輕但作用機(jī)會(huì)增多。因此，在滿足相同打漿產(chǎn)能的前提下，低強(qiáng)度打漿方式有效提高了盤(pán)磨的打漿效率。

2.3 生產(chǎn)線節(jié)能分析

經(jīng)具有不同SEL值的磨片打漿時(shí)，長(zhǎng)、短纖維的打漿電耗及強(qiáng)度性能見(jiàn)表3。

由表3可見(jiàn)，與磨片A及磨片C相比，具有低SEL值的磨片B及磨片D在分別處理長(zhǎng)、短纖維時(shí)，因其齒形設(shè)計(jì)優(yōu)化有效提高了磨片在磨區(qū)內(nèi)的利用率，使得滿足相同成漿強(qiáng)度的前提下，具有較低SEL值的磨片在打漿時(shí)，使長(zhǎng)、短纖維打漿度分別降低5°SR、6°SR，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)、短纖維打漿電耗分別降低22.1%、26.7%。

3 結(jié) 語(yǔ)

磨片B及磨片D為世紀(jì)陽(yáng)光紙業(yè)在OCC纖維回用過(guò)程中低強(qiáng)度打漿技術(shù)的成功嘗試，由磨片A與磨片B、磨片C與磨片D在OCC長(zhǎng)、短纖維打漿過(guò)程中的具體應(yīng)用效果表明，通過(guò)優(yōu)化磨片選型，在OCC纖維回用過(guò)程中采取低強(qiáng)度打漿方式可提高磨片在盤(pán)磨磨區(qū)內(nèi)的有效利用率，在提升OCC成漿品質(zhì)的同時(shí),能夠?qū)崿F(xiàn)打漿電耗的大幅降低。

表3 不同磨片滿足成漿強(qiáng)度要求下打漿電耗比較

[1] HUANG Suo-xin， SUN Chun-feng， JIANG Xiao-jun. Improving Quality of Hardwood Pulp by Optimizing the Plate of Refiner[J]. China Pulp & Paper， 2010, 29(z1)： 58. 黃所新， 孫春風(fēng)， 蔣小軍. 優(yōu)化打漿磨片 改善闊葉木纖維品質(zhì)[J]. 中國(guó)造紙， 2010, 29(特種紙技術(shù)增刊)： 58.

[2] LIU Shi-liang, CHEN Zhong-hao. Effect of Bar Width of Refiner Plate on the Refined Pulp Quality and Energy Consumption in Medium Consistency Refining of Short Fiber Pulp[J]. China Pulp & Paper, 2006, 25(11)： 9.

劉士亮, 陳中豪. 磨片齒寬對(duì)短纖維中濃打漿成漿質(zhì)量和打漿能耗的影響[J]. 中國(guó)造紙， 2006, 25(11)： 9.

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(責(zé)任編輯：劉振華)

Application of Low Intensity Beating Technique in OCC Recycling

XU Hui-min*LIU Ming-zhou

(ShandongCenturySunshinePaperGroupCo.,Ltd.，Weifang,ShandongProvince, 262400)

Based on the theory of specific edge load, low intensity beating was implemented by optimizing the plate of the refiner. Application of low intersity beating in OCC recycling could largely maintain the length and strength of the fiber, increase the fibrillation of the fiber. The aim of improving quality of the pulp and reducing energy consumption greatly was reached in the beating of OCC.

low intensity beating; theory of specific edge load; the plate of refiner; energy consumption

許慧敏女士，工程師；研究方向：制漿造紙工藝。

2013- 10- 08(修改稿)

TS752

A

0254- 508X(2014)02- 0075- 04