制浆造纸原理与工程大纲

《制浆造纸原理与工程》课程教学大纲

Pulping and Papermaking Principles and Engineering

1 、开课学院资源科学与造纸工程学院

2 、学时： 96 学时；学分： 6 学分

3 、适用专业：轻化工程

4 、课程类别：专业领域课

5 、授课方式：理论

6 、课程的性质和任务：

通过本课程的学习，使学生掌握制浆造纸过程的基本概念、基本理论及其主要工艺，纸浆的蒸煮、筛选、净化及漂白，纸与纸板的抄造等基本原理与现代工艺技术，通过本课程的学习，使学生对制浆造纸工艺技术有一个较全面、系统的认识。

7 、课程内容与基本要求：

本课程为轻化工程专业必修的专业课程，主要讲解整个制浆造纸过程的基本概念、基本原理与相关工艺技术，制浆造纸新技术、新工艺及其工程应用。通过本课程的学习，使学生掌握制浆造纸相关的基本知识与理论，熟悉国内外制浆造纸科学与技术领域新理论、新工艺和新装备，为从事制浆造纸科学技术工作打下良好的基础。课程的内容主要包括纤维特性与原料备料、化学法制浆、高得率制浆与废纸制浆、纸浆的筛选净化、纸浆的漂白、蒸煮液制备以及制浆废液的回收与利用；纸料的流体与湿部化学特性，磨（打）浆原理与技术，非纤维物质的添加与应用原理，造纸机的供浆与白水系统，纸与纸板抄造过程（纸料上网、纸页的成型与脱水、纸页的压榨、干燥、纸页的压光、卷曲和完成、纸页的表面处理），纸与纸板的结构与特性等。

8 、各章节主要内容及教学计划

第一部分制浆原理与工程

绪论 1 学时

介绍制浆的基本概念和现代制浆的基本过程；制浆方法的分类和纸浆品种的名称；制浆技术的进展和发展趋势。

第一章备料 4 学时

第一节原料的贮存

一、介绍原料贮存的目的：维持正常连续生产的需要；改进原料质量的需要

二、介绍对原料场的基本要求：在防火与安全、排水、通风、照明、运输这五个方面应注意的问题

三、介绍原木的贮存和木片的贮存：木材原料的特点；原木水上贮存与地面贮存两种方式的特点及要求；木片贮存在贮存场地和运输上的特点；外购木片贮存与原木贮存的比较

四、介绍非木材原料的贮存：非木材原料的种类与特点；制浆造纸常用非木材原料的贮存方法；打包打捆与堆垛、蔗渣的湿法散堆

第二节备料过程及其质量控制

一、介绍原料的备料：原木备料的工序，各工序的作用及基本要求

二、介绍非木材原料的备料：以稻麦草、芦苇芒杆、竹子、甘蔗渣原料为例，介绍其备料的基本工序，要求与特点；湿法备料与干法备料的比较

第三节料片的输送和贮存

介绍料片输送的不同方式与特点；料仓的作用、类型及要求。

第二章化学法制浆11 学时

首先介绍化学法制浆的定义

第一节化学制浆的分类，蒸煮液的组成与计算

一、介绍两类化学制浆方法：介绍碱法与亚硫酸盐法、常用的生产流程、蒸煮液的基本组成

二、介绍化学制浆方法中常用的专业术语，蒸煮计算示例

第二节蒸煮原理

一、蒸煮药液对原料片的浸透作用：介绍毛细管作用与扩散作用；影响浸透作用的因素；促进浸透顺利进行的措施。

二、蒸煮过程的脱木素化学：

1、在《植物纤维化学》课程已学过知识的基础上作一总结回顾有关的化学反应

2、介绍脱木素局部化学的有关研究成果：脱木素的顺序

3、介绍蒸煮过程脱木素反应历程：木材原料 KP 法蒸煮脱木素反应历程的三个阶段；草类原料碱法蒸煮脱木素反应历程的三个阶段及其与木材原料的对比；不同蒸煮方法的脱木素反应历程特点

4、蒸煮脱木素动力学的研究简介， H －因子的概念及应用

三、蒸煮过程中碳水化合物降解化学

在“植物纤维化学”课程已学过知识的基础上总结回顾主要的化学反应及结果与影响。

第三节蒸煮方法和蒸煮技术

一、蒸煮的操作程序：

（ 1 ）介绍间歇式蒸煮的程序，各程序的作用，要求及影响

（ 2 ）比较碱法蒸煮与亚硫酸盐法蒸煮的操作程序

二、间歇式蒸煮的技术（工艺条件）

1、重点介绍碱法蒸煮中各工艺条件，制定工艺条件时应考虑的诸因素，并比较酸性亚硫酸盐法蒸煮工艺的特点

2、介绍蒸煮助剂的种类及其作用与原理

三、深度脱木素蒸煮（简介）

介绍深度脱木素蒸煮技术的发展，基本原则及相关技术名称与特点。以 RDH 和 EMCC 为例，比较其优缺点

第四节蒸煮设备

一、介绍间歇式蒸煮设备：蒸球，主锅的基本构造与特点

二、介绍连续蒸煮器的类型，与间歇式蒸煮设备的比较

三、介绍蒸煮辅助设备：药液计量、喷放及余热回收系统

第五节化学浆的性质、用途和质量指标

一、介绍化学浆的性质、化学组分及其对性质的影响

二、介绍化学纸浆的物理特性及其影响因素

三、介绍化学纸浆的主要用途及质量指标

第三章机械法、化学机械法、半化学法制浆（高得率法制浆） 6 学时

首先介绍高得率法制浆的意义与发展，高得率法制浆专业术语

第一节高得率法制浆的基本流程及纸浆特性

介绍主要高得率法制浆的基本流程（ SGW,RMP,TMP,CMP,CTMP,APMP 等），主要设备，浆料特性与用途。第二节盘磨机磨浆机理及影响因素

介绍盘磨机的类型，磨浆机理，磨浆时的主要影响因素（原料，工艺条件及设备特性）

第三节磨石磨木浆

一、介绍磨木机的基本构造

二、介绍磨浆原理及影响因素

三、介绍磨木浆的特点及用途

第四节高得率浆的质量指标及技术经济分析

一、机械浆的质量指标：打浆度、游离度、筛分析、消潜等概念

二、机械浆的技术经济分析：对比不同方法的生产成本。

第四章纸浆的洗涤、筛选与净化 5 学时

第一节纸浆洗涤与废液提取

一、介绍纸浆洗涤与废液提取的目的和要求，有关的专业术语与计算

二、介绍洗涤原理、洗涤方式、影响洗涤的因素

三、洗涤设备：介绍几种常用的洗涤机和废液提取设备，构造及工作原理

四介绍泡沫的形成与影响，消泡方法

第二节纸浆的筛选与净化

一、介绍纸浆筛选与净化的概念、目的与要求，常用的专业术语。

二、纸浆的筛选：

1、介绍筛选的原理与影响因素

2、介绍常用的筛选设备，特点及工作原理

三、纸浆的净化：

1、介绍纸浆净化的原理

2、介绍净化设备及影响因素

3、介绍废纸浆的净化设备及特点

四、筛选与净化流程

1、介绍流程组合的原则，“级”与“段”的概念

2、几种筛选、净化流程示例

3、浆渣的处理利用途径

第三节纸浆的浓缩与贮存

一、纸浆的浓缩：介绍纸浆浓缩的目的，浓缩的设备

二、纸浆的贮存：介绍纸浆贮存的作用及常用设备

第五章废纸制浆 5 学时

第一节概述

介绍废纸回用的意义，废纸的分类与收集，废纸再生过程中性质的变化、影响废纸浆性质的因素。第二节废纸的离解与废纸浆的净化与浓缩

一、废纸的碎解：介绍废纸碎解的目的，碎解设备，碎解工艺

二、废纸的疏解：介绍废纸疏解的作用，疏解设备

三、介绍废纸浆的净化与浓缩作用及设备

四、热熔物和其他特殊物质的处理：介绍沥青，热溶胶的处理，热分散的应用与流程示例。

第三节废纸脱墨

一、废纸脱墨的原理：介绍脱墨的概念和基本原理

二、介绍脱墨剂的种类，性能与作用

三、脱墨方法：介绍洗涤法，浮选法，洗涤与浮选相结合的方法，三种方法的特点比较

四、废纸脱墨流程及工艺：介绍脱墨流程，脱墨工艺示例

五、介绍废纸脱墨的主要影响因素

六、废纸脱墨设备：介绍浮选脱墨设备和洗涤脱墨设备

七、废纸脱墨新技术：介绍近年的脱墨新技术，新理论

第六章纸浆漂白10 学时

第一节概述

首先介绍纸浆漂白的定义

一、介绍纸浆漂白的历史及发展趋势

二、介绍漂白的目的，漂白方法分类

三、介绍漂白化学品，漂白方法（段）的表示

第二节纸浆漂白的原理

一、介绍纸浆颜色、白度、亮度和色度的基本原理

二、纸浆的光学性质：介绍光的散射系数，光的吸收系数，不透明度，白度等

三、纸浆的发色基团与纸浆漂白原理：介绍纸浆的发色基团和漂白作用的原理

第三节化学浆的含氯常规漂白

首先介绍含氯漂白剂，有关的名词术语

一、次氯酸盐单段漂：介绍漂液的组成与性质，漂液的制备，漂白原理与影响因素

二、常规 CEH 三段漂：介绍氯化的原理及影响因素，碱处理的作用与影响因素，次氯酸盐补充漂白的作用

三、二氧化氯漂白：介绍二氧化氯的性质与制备，二氧化氯与木素的反应，二氧化氯与碳水化合物的反应，影响二氧化氯漂白的因素，含二氧化氯漂段的常规多段漂白

四、漂白设备：介绍纸浆多段漂白的相关设备

第四节化学浆的无元素氯与全无氯漂白

首先介绍 ECF 与 TCF 的概念

一、 ECF 和 TCF 漂白技术的发展：介绍 ECF 和 TCF 的漂白流程，工艺条件及浆料性质

二、氧脱木素：介绍氧脱木素的化学反应，氧对碳水化合物的降解反应，氧脱木素的影响因素，流程及工艺条件

三、氧强化的碱抽提（ EO ）：作用，影响因素与应用

四、臭氧漂白：介绍臭氧的性质，臭氧与木素的化学反应，臭氧与碳水化合物的反应，臭氧漂白的影响因素，臭氧漂白的流程

五、过氧化氢漂白：介绍过氧化氢漂白的应用与发展史，过氧化氢的性质与制备，过氧化氢与木素，碳水化合物的反应，过氧化氢漂白的影响因素，过氧化氢漂白工艺方法的改进

六、过氧酸漂白：介绍过氧酸的制备，过氧酸与木素的反应，过氧酸在纸浆漂白中的应用

七、生物漂白：介绍生物漂白的概念，生物漂白用酶及酶产生菌，木聚糖酶漂白，木素酶漂白

八、 ECF 和 TCF 漂白的选择及比较：工艺的比较，浆质量得率的比较，成本的比较

九、置换漂白与封闭循环漂白：介绍置换漂白的原理，设备，工艺条件，封闭循环漂白的环保意义，流程

第五节高得率纸浆的漂白

一、介绍高得率纸浆漂白的特点

二、机械浆和化学机械浆的过氧化氢漂白：介绍漂白原理，漂白影响因素，漂白流程

三、连二亚硫酸盐漂白：介绍连二亚硫酸盐的制备和性质，漂白原理，影响因素，漂白方法

第六节废纸浆的漂白

一、介绍废纸浆的过氧化氢漂白

二、介绍废纸浆的连二亚硫酸盐漂白

三、介绍过氧化氢，连二亚硫酸盐钠或甲脒亚磺酸的组合漂白

第七节介绍废纸浆的含氯，臭氧漂段的多段漂白

一、纸浆的返黄和白度的稳定

二、纸浆的返黄和返黄值：介绍返黄与返黄值的概念

三、纸浆返黄的机理和影响因素：介绍高得浆率浆和化学浆的返黄机理，影响纸浆返黄的因素

四、介绍稳定纸浆漂后白度，减轻返黄的方法

第七章蒸煮液的制备及蒸煮废液的回收与利用 6 学时

第一节蒸煮液的制备

结合第二章化学法制浆的相关内容，介绍碱法蒸煮液和亚硫酸盐蒸煮液的制备。

第二节蒸煮废液的回收

一、废液的组成和性质：介绍废液的组成，性质

二、废液的回收方法和流程：介绍燃烧法回收黑液与红液的基本流程

三、废液的蒸发与浓缩：介绍废液的预处理，间接蒸发流程与设备，影响蒸发过程的因素，直接蒸发的设备

四、废液的燃烧：介绍黑液燃烧的工艺流程，燃烧过程的化学反应与影响因素，燃烧炉及其主要辅助设备，烟气的净化和黑液增浓

五、绿液苛化和白泥回收

1、首先介绍绿液的组成的主要成分，苛化的目的。介绍绿液苛化的基本理论，影响苛化的主要因素，苛化的工艺流程，苛化主要设备

2、介绍白泥回收的方法，工艺流程，草浆黑液白泥回收的困难

六、废液回收的新技术：评述几种新的回收废液的方法与技术

第三节蒸煮废液的综合利用

首先介绍蒸煮废液综合利用的内容与产品

一、黑液的综合利用：介绍松节油，塔罗油和皂化物的回收，黑液中木素的提取和利用

二、红液的综合利用：介绍红液的直接利用和加工改性后的利用，木素磺酸盐，酒精，酵母等产品的制取工艺简介

第二部分造纸原理与工程

绪论l 学时

（ 1 ）造纸工业在国民经济与社会发展中的地位、作用；

（ 2 ）国内外造纸工业的现状与发展趋势；

（ 3 ）纸与纸板的种类、规格；

（ 4 ）纸与纸板生产总过程。

第一章纸料的流体和造纸湿部化学特性 4 学时

第一节纸料的组成与特性

主要介绍纸料的组成与各组分的物理化学特性，纸料的特性

第二节纸料悬浮液的流体力学特性

主要介绍纸料悬浮液的流动状态、流体特性曲线及其主要影响因素，纸料悬浮液的流动特性

第三节造纸的纸料湿部化学特性

主要介绍造纸用纸料主要组分的胶体化学特性，絮凝与凝聚作用，电解质的聚集与吸附等。

第二章磨（打）浆 6 学时

第一节概述

主要介绍磨（打）浆的目的、任务，磨（打）浆后浆料性质的变化等。

第二节磨（打）浆原理

主要介绍纤维细胞壁结构及其在磨（打）浆作用下的变化，草类纤维磨（打）浆的特性，磨（打）浆机理。

第三节磨浆打浆设备

主要介绍磨（打）浆设备的发展情况、分类及结构特点，并重点介绍盘磨机。

第四节磨（打）浆工艺

主要介绍磨（打）浆方式，低中高浓磨（打）浆，影响打浆的因素以及质量检查，并归纳各种浆料的磨（打）浆特性。

第五节磨（打）浆对纸浆性质的影响

主要介绍：纤维结合力及磨（打）浆对纸张性质的影响。

第六节干浆板的碎解和浆料的疏解

主要介绍干浆板的碎解和浆料的疏解的工艺与设备。

第七节磨（打）浆设备、流程及系统控制

主要介绍磨（打）浆设备选型、生产流程设计及磨（打）浆系统的控制。

第三章非纤维添加物质的应用10 学时

第一节概述

主要介绍非纤维添加物质的发展以及种类和作用，单段留着率和总留着率以及影响留着的因素，干湿纸强度。

第二节内部施胶

主要介绍液体的扩散和渗透机理，中性和合成施胶剂，纸张内部施胶技术。

第三节加填

主要介绍加填的目的、作用、种类、特性和评价指标，填料的选择和应用技术。

第四节染色和调色

主要介绍染色和调色的目的、作用，以及色料的种类、调配和校正，染色方法及其影响因素。

第五节增湿强度和湿强度树脂的应用

主要介绍增湿强作用和增湿强度，湿强度树脂种类、特征及作用机理和应用。

第六节增干强度和干强剂的应用

主要介绍增加干强度的目的和作用，干强剂的种类、特性、增强机理以及干强剂/ 湿强剂二元系统

第七节助留、助滤和分散剂的应用

主要介绍助留、助滤和纤维分散剂的应用以及助留、助滤对纸页成形及其性质的影响。

第八节其他添加物质的应用

主要介绍除气消泡剂、防腐剂、树脂控制剂和其它添加剂的应用。

第九节非纤维添加物加入的动态控制

主要介绍多种非纤维添加物的动态平衡以及控制，造纸过程中的湿部化学过程控制。

第十节纸料的配浆、混合、调节和贮存

主要介绍纸料的配料、混合、浓度调节控制和贮存，纸料贮存设备的型式、结构和选型。

第十一节纸料制备系统的设计和控制

主要介绍单、双或三浆种制备系统的设计与控制，中高档生活用纸与箱（盒）用包装纸板纸料制备系统。

第四章供浆系统和白水系统 4 学时

第一节供浆系统

主要介绍纸料的调量和稀释以及净化、筛选和除气，供浆系统压力脉动对纸页纵向定量波动的影响。

第二节白水系统和造纸用水封闭循环

主要介绍物料和水的封闭循环以及白水回收的方法和设备。

第五章纸的抄造12 学时

第一节纸料上网

主要介绍纸料上网的作用、上网设备的任务以及流浆箱组成及工作原理，新型流浆箱及纸浆流送装置的发展趋热。

第二节纸页成形和成形部

主要介绍纸页成形机理以及长网、圆网和夹网成形器的纸页成形与脱水，高浓成形及其成形器的结构，造纸网的功能、选用与维护。

第三节纸页的压榨脱水

主要介绍压榨脱水的机理、影响因素以及对纸张的结构和性质的影响，压榨部的作用，结构以及湿纸页的传递，压榨毛毯的种类、构造和特性。

第四节纸页的干燥

主要介绍干燥的原理及对纸张的影响，湿纸页在干燥部的传递以及影响干燥的因素和强化脱水的措施，干燥设备及其结构，纸页的干燥工艺。

第五节纸页的压光、卷取与完成

主要介绍纸页的压光、卷取以及完成和整饰，压光与卷取设备及其控制。

第六节纸页的表面处理

主要介绍纸页表面处理的目的与作用，表面施胶，机内涂布和超级压光。

第七节造纸机的传动

主要介绍造纸机传动的要求和速比，电机的传动类型与分类以及功率消耗。

第六章纸板的制造 6 学时

第一节概述

主要介绍纸板的分类与用途，纸板生产的发展方向。

第二节纸板的特点及质量控制

主要介绍纸板的结构特点及质量控制。

第三节纸板生产过程及方法

主要介绍纸板的几种生产方法，多层纸板成形技术与设备。

第四节纸板生产技术和设备的发展展望

主要介绍纸板生产技术和设备的发展展望

第七章纸与纸板的结构与性质 5 学时

第一节纸与纸板的结构

主要介绍纸与纸板的三维（纵向、横向和竖向）结构特性。

第二节纸与纸板的性质

主要介绍与结构、强度，光学性能以及液体吸收有关的纸与纸板性质，纸的化学、电气性能及受环境的影响。

第三节纸与纸板质量指标的制订

主要介绍质量指标的要求以及制订新的评价方法和指标。

9 、参考教材：

（ 1 ）制浆原理与工程，谢来苏，詹怀宇主编，中国轻工业出版社， 2001 年 5 月

（ 2 ）造纸原理与工程，卢谦和主编，中国轻工业出版社， 2004 年 9 月

（ 3 ） Papermaking Science and Technology( 外文原版系列书 ) ， 2000 年美国 TAPPI 等联合出版

（ 4 ）制浆造纸机械与设备，陈克复主编，中国轻工业出版社， 2003 年 5 月

（ 5 ）制浆造纸过程自动测量与控制，刘焕彬主编，中国轻工业出版社， 2003 年 8 月

（ 6 ）纤维化学与物理，詹怀宇主编，科学出版社， 2005 年 5 月

10 、考核方式

（ 1 ）平时成绩（依据课堂表现及作业完成状况）占 25 ％；

（3 ）期末闭卷笔试成绩占75 ％。