机械制浆的最佳可行技术
第 三 章 机械法、化学机械法、半化学法制浆
制浆造纸原理与工程
（二）影响盘磨机磨浆的有关因素 1.材种与料片规格：木材种类、纤维形态、化学组成 材种与料片规格：木材种类、纤维形态、 材种与料片规格 有关研究结果表明（ 有关研究结果表明（见 P117-118 表3-8），用密度小、生 ） 用密度小、 长快、秋材含量高、抽出物含量低的木材， 长快、秋材含量高、抽出物含量低的木材，可生产出强度较高 的盘磨机械浆。 的盘磨机械浆。 2.磨浆浓度： 磨浆浓度： 磨浆浓度 是重要的影响因素，一般控制在20％ 是重要的影响因素，一般控制在 ％～30％范围。 ％范围。 段磨浆 25％左右，第二段磨浆 20％左右 ％左右， ％左右. 第一
制浆造纸原理与工程
CTMP生产系统 制浆造纸原理与工程
6. APMP (Alkaline Peroxide Mechanical Pulp) 碱性过氧化氢化学机械浆 流程： 流程： 洗后木片 常压预汽蒸 一段螺旋压榨、 一段螺旋压榨、预浸 常压预蒸仓 消潜 常压预蒸仓
二段螺旋压榨、 二段螺旋压榨、预浸 洗涤脱水
盘磨机械浆
TMP (Thermo-Mechanical Pulp) 预热盘磨机械浆 CMP (Chemi-Mechanical Pulp) 化学盘磨机械浆 化学预热机械浆
CTMP (Chemi-Thermo-Mechanical Pulp) APMP (Alkaline Peroxide Mechanical Pulp) 碱性过氧化氢化学机械浆
制浆造纸原理与工程
脱水机
盘磨机
（二段盘磨机） 二段盘磨机）
筛选
木片磨木机示意图 制浆造纸原理与工程
3．TMP (Thermo-Mechanical Pulp) 预热盘磨机械浆 得率：90~ 95% 得率： 基本流程： 基本流程： 洗后木片 TMP特点： TMP特点： 特点
APMP的制浆工艺及应用分析
工艺与技术2020年第2期71APMP的制浆工艺及应用分析徐 浩，李晓松，高宽生（东北电力大学 化学工程学院，吉林 吉林 132012）摘 要：碱性过氧化氢机械浆作为在制浆造纸工业备受关注的一种浆种，因其和其他浆种相比具有较强的竞争力，并且这种浆种具有得率高、纸浆强度高、污染小、能耗低等突出优势。
文章简单综述了APMP的制浆工艺、影响因素以及目前的应用，为APMP的研究和发展提供参考。
关键词：碱性过氧化氢机械浆；制浆工艺；影响因素；制浆应用中图分类号：TS749 文献标志码：A 文章编号：2096-3092（2020）02-0071-02由于我国造纸木材资源短缺，同时还要考虑环保和能耗的问题，所以高得率、低污染、无硫化物的APMP法制浆自出现便受到了造纸工业界的青睐。
在BCTMP的基础上建立起来的APMP是在20世纪90年代由ASB公司[1]正式推出的，与之前的制浆方法相比，APMP法制浆具有白度高、强度高、纤维束低和印刷质量高等显明特点，因此得到的纸品被投入新闻纸、涂布原纸等文化用纸的生产中。
APMP法制浆大大简化了传统工艺制浆的流程，还能够节约不少成本，具有很好的发展前景。
1 APMP的制浆工艺碱性过氧化氢机械浆[2]是一种超高得率浆（85%～95%），其制浆和漂白过程可同时完成，这是其独有的特点。
APMP的化学预处理与半化学浆相比要温和一些，并且在预处理过程中主要溶出的是抽提物以及部分短链半纤维素，并且还能极大地保留纤维原料中的原有木素，使其不会有明显的溶出。
和H2O2共同作用的结果，其在后续步骤中对受压后木片的纤维造成损伤；再之后要用特定的化学药剂浸渍木片，此过程要停留足够长的时间，以便让化学药剂可以充分浸透到木片纤维间隙中；待过程反应完全后将木片送入料仓继续反应，再通过一段磨浆机得到浆料，将得到的浆料与药品充分混合后进行一段漂白，漂白后再进行二段漂白，将漂白完全后的纸浆进行消潜处理；最后再把经消潜处理后的浓纸浆的浆料送入压力筛筛选，可得到良浆和尾浆，其中尾浆还要再进行二次磨浆处理。
化学机械法制浆
采用化学预处理和机械磨解后处理的制浆方法。
先用药剂进行轻度预处理（浸渍或蒸煮），除去木片中部分半纤维素，木素较少溶出或基本未溶出，但软化了胞间层。
再经盘磨机进行后处理，磨解软化后的木片（或草片）,使纤维分离成纸浆，简称化机浆(CMP)。
化学机械法制浆与机械法制浆不同之处为有化学软化预处理阶段,与化学法制浆不同之处为化学处理过程比较温和,如浸渍或蒸煮时间短，温度较低，药品用量少等，但需经磨解方能成浆。
化学机械法制浆可以较好地利用阔叶木等作原料，且其制浆得率比化学法制浆高。
为了节约与开拓原料资源，并适应纸板生产高速发展的需要，这种制浆方法在近30年来，发展较快。
以木材为原料的化机浆对原料的得率为65～94％。
其中得率在65～84％之间的，也常称为半化学浆。
沿革1874年，德国化学家A.密切利希建议先将木片用亚硫酸或亚硫酸氢盐处理后磨解成浆。
1921年美国林产实验室工作人员发现在制浆用的亚硫酸钠溶液中加入少量的烧碱或碳酸钠调节pH值有利于防止设备腐蚀，同时也发现，只要纸浆的得率在60～70％时，用机械法分离纤维，即可制成纸浆。
基于此，美国于1925年建立了第一个以中性亚硫酸钠药液(Na2SO3＋Na2CO3)进行蒸煮化学预处理，再磨解成浆的化学机械法纸浆厂。
高尔达造纸公司则于1955年用烧碱(NaOH)溶液在常压下预浸木片的化学预处理后，磨解成浆，称为冷碱法制浆。
其后又出现了许多不同类型的化学预处理和磨解方式组合而成的化学机械制浆方法。
制浆工艺化学预处理及机械磨浆是化学机械法制浆的两个最基本的工艺过程。
化学预处理有常压预浸、加压预浸、加温加压预蒸煮等多种方式，并可采用烧碱、亚硫酸钠、碳酸钠、亚硫酸铵和绿液等各种不同的化学药剂。
磨浆也可采用常压或加压磨，以及单段磨或双段磨等不同方式。
使用不同的化学预处理方法以及不同的磨浆方式，可以组成多种不同的工艺流程，其中比较重要的有:化学热磨机械法流程（图1）,所制得的纸浆称为化学热磨机械浆(CTMP);中性亚硫酸盐半化学法流程，所制得的纸浆称为中性亚硫酸盐半化学浆(NSSC)；冷碱法流程，所制纸浆称为冷碱法化机浆。
机械法制浆
磨木温度与浆浓
►由于磨碎区温度不易测量，
生产中往往测定浆坑温度。 ►调节喷入浆坑的白水温度 和喷水量，可以调节温度 和浆浓。
►提高温度：纤维分离较容易，
浆强度高，滤水性好。生产中 一般控制浆坑温度在75~85 oC。 ►生产中一般控制浆浓在2.0%。
P260：图为浆坑 温度的影响 表6-6：为工厂磨 浆条件的例子
回答
• 1、机械浆有哪些优缺点？ • 2、你能否说明“成纸适印性较 好”的原因？
磨石磨木浆
► 主要内容
磨浆原理 磨木操作及影响因素
普通磨木浆的特点： （1） 在各类制浆方法中得率最 高、生产成本最低，污染最 小 （2） 浆料具有优良的不透明度 和吸墨性； （3） 强度和白度稳定性较低。 主要用于生产新闻纸、印刷纸，配 抄其它文化用纸及纸板。
第六章 机械法制浆
任课教师：叶Βιβλιοθήκη 蓉机械浆的产生1838~1840年 Keller
本章主要内容
►磨石磨木浆原理
►木片机械磨木浆
►热磨木片磨木浆
►化学机械浆
机械浆的分类
►按原料分为两大类：机械木浆、机
械草浆 ►根据制浆方法不同，机械木浆分为 三类： ►1、白色磨木浆 ►2、褐色磨木浆 ►3、化学机械浆
►3、APMP浆的磨浆过程是在
常压下进行的，使用两台盘磨 分两阶段进行。浆渣送入洗涤 池，与第一段磨处理后的浆混 合后由第二段盘磨机处理。
蔗渣烧碱法半化学浆生产流程
盘磨机械浆纤维潜态的形成和消除
消潜
►纸浆进入消潜池，大约为3.5
％的浓度，在70oC下进行很 好的搅拌，经30～60min的机 械作用，使纤维伸展，以消除 纤维的潜伏状态。
温度，磨出纤维细长而较柔韧。 ►现代磨木机多采用大直径磨石来提 高线速。
打浆工艺流程选择
打浆工艺流程选择打浆工艺流程在纸张生产过程中起着至关重要的作用。
选择适当的工艺流程可以确保纸张的质量和性能达到要求。
本文将介绍一种选择打浆工艺流程的方法。
首先，我们需要了解不同的打浆方式。
常见的打浆方式包括机械打浆和化学打浆。
机械打浆是通过机械力量使纤维断裂和分散，获得所需的纤维长度和分散度。
化学打浆是通过化学药品对纤维进行处理，使纤维变得柔软和易于分散。
机械打浆一般分为湿法打浆和干法打浆两种方式。
湿法打浆是将纤维与水混合，通过高速搅拌或者磨浆来实现纤维的断裂和分散。
湿法打浆的优点是可以获得较好的纤维分散效果，但是会消耗大量的水和能源。
干法打浆是将纤维与空气混合，在高速旋转的容器中进行碰撞和摩擦实现纤维的断裂和分散。
干法打浆的优点是节约水资源，但是纤维分散效果较差。
化学打浆可根据使用的化学药剂不同分为硫酸盐法打浆和过氧化法打浆。
硫酸盐法打浆是将纤维与硫酸盐类化学药剂混合，通过药剂对纤维进行溶解和分散来实现打浆效果。
硫酸盐法打浆的优点是可以获得较好的纤维分散效果，但是药剂的使用量较大，会带来环境污染问题。
过氧化法打浆是将纤维与过氧化物类化学药剂混合，通过药剂对纤维进行氧化和分散来实现打浆效果。
过氧化法打浆的优点是药剂使用量较少，对环境影响较小，但是纤维分散效果一般。
在选择打浆工艺流程时，需要考虑几个关键因素。
首先是纸张的用途和要求。
不同的纸张用途和要求对打浆工艺有不同的要求，如纸张的强度、延展性、光泽度等。
其次是原材料的特性。
不同的纤维材料有不同的特性，对打浆工艺的要求也不同。
再次是生产成本和环境影响。
不同的打浆工艺流程有不同的成本和环境影响，需要进行综合考虑。
综上所述，选择打浆工艺流程需要考虑纸张的用途和要求、原材料的特性、生产成本和环境影响等因素。
在选择时需要权衡各个因素，找到一个适合的工艺流程，以确保纸张的质量和性能达到要求。
不断的研究和改进打浆工艺流程也是提高纸张质量的重要途径。
第 三 章 机械法、化学机械法、半化学法制浆
要使木片被磨成良好的浆料，应使之经历两个过程： 要使木片被磨成良好的浆料，应使之经历两个过程： 两个过程 1． 使 木片离解，尽量保护纤维长度，减少切断。因此需 ． 木片离解，尽量保护纤维长度，减少切断。 利用木片之间的相互摩擦，磨浆浓度宜高，间隙应大些。 利用木片之间的相互摩擦，磨浆浓度宜高，间隙应大些。 纤维化和细纤维化， 2． 进一步纤维化和细纤维化，磨浆浓度宜低些，盘间隙 ． 进一步纤维化和细纤维化 磨浆浓度宜低些， 宜小些。 宜小些。 生产中往往采用分段磨浆来实现上述两个过程。 生产中往往采用分段磨浆来实现上述两个过程。
一段常压磨浆 筛选
二段常压磨浆
APMP特点：杨木APMP与BCTMP相比较有能耗低、化学药 特点：杨木 相比较有能耗低、 特点 与 相比较有能耗低 品 消 耗 较 低 、 白 度 和 强 度 较 高 的 特 点 ； 但 针 叶 木 APMP 与 BCTMP相比较未表现出明显优势。 相比较未表现出明显优势。 相比较未表现出明显优势
制浆造纸原理与工程
4．磨浆能耗与能量分配 ． RMP KW•h / t浆 • 浆 1600~2200 TMP 1800~2300 SGW 1100~1300
• • •
离解只消耗较少的能量， 离解只消耗较少的能量，大部分能量消耗于纤维的进一步 磨解（精磨）。 磨解（精磨）。 在两段中合理地分配能耗有利于提高浆料的强度性质。 在两段中合理地分配能耗有利于提高浆料的强度性质。 有研究表明，对于 有研究表明，对于TMP，一段磨浆能耗占总能耗的 ，一段磨浆能耗占总能耗的50%左 左 右时，浆料的强度较好。 右时，浆料的强度较好。
制浆造纸原理与工程
筛选
净化
浓缩
（漂白） 漂白）
送抄纸
制浆工艺第三章_化学法制浆
碱性水解——纤维素大分子的苷键的碱性水 解在蒸煮升温阶段，一般进行较慢，而在高 温作用下，葡萄糖苷键碱性水解裂开加速， 使纤维素的聚合度迅速下降。碱性水解的结 果增加了新的还原性末端基，为剥皮反应的 进行提供了新条件，而如果碱性水解裂开的 部位在靠近大分子链的端部，则水解所产生 的短链分子可直接溶于碱液，可见碱性水解 危害很大。
二、化学法制浆分类
化学法制浆的实质是通过化学药液与植物 纤维原料在高温下的反应，使胞间层和细胞 壁中的木素尽可能多的溶出，原料离解成浆。 主要方法: （一）碱法 （二）亚硫酸盐法
（一）碱法制浆
石灰法 烧碱法（烧碱+蒽醌法） 硫酸盐法 氧碱法、纯碱法、多硫化钠法等
（二）亚硫酸盐法
酸性亚硫酸盐法 亚硫酸氢盐法 中性亚硫酸盐法 碱法亚硫酸盐法
蒸煮中强调药液的渗透！
（二）蒸煮中的化学变化
碱法蒸煮的主要化学反应包括： 原料（ 木素、纤维素、半纤维素、其它 少量组分）+ 碱（NaOH 、Na2S）
焦点：在尽量少损伤纤维素和半纤维素的
前提下加快木素的脱除
1、木素与碱的反应
①木素与NaOH的反应
木素是由许多苯丙烷结构单元通过醚键、碳-碳键和 其它键型联接而构成的立体网状高分子化合物。碱 法蒸煮主要就是NaOH与之反应，使木素结构单元间 的联接断裂并使之溶出，同时尽量防止断裂了的木 素分子碎片再缩合而变成大分子。由于烧碱法和硫 酸盐法药液化学成分不同，在蒸煮过程中，化学反 应有相同点，也有不同之处。 碱法蒸煮过程NaOH与木素反应主要是酚型-烷基-芳 基醚键联接经过形成亚甲基醌结构的碱化断裂反 应，反应过程参见下图。
2、总滴定碱：
烧碱法 是指蒸煮液中NaOH+Na2CO3的含量； 硫酸盐法 是指NaOH+Na2S+Na2SO3+Na2CO3的含量。
一种杨木机械浆制备方法
一种杨木机械浆制备方法引言杨木机械浆是一种优质的浆料，可广泛应用于造纸、纺织、包装等领域。
目前市场上存在多种制备杨木机械浆的方法，但是大部分方法繁琐且对设备要求较高。
本文介绍了一种简单高效的杨木机械浆制备方法，旨在降低生产成本、提高制浆效果。
方法与步骤1. 杨木采集与处理选择生长周期在10-15年的杨木作为原材料。
首先，对杨木进行采伐，然后将其锯成合适大小的木片。
接下来，对木片进行浸泡处理，用清水浸泡3-5天，以去除木片表面的杂质和树脂。
2. 机械制浆将浸泡处理后的木片放入机械浆机中，进行机械碎浆。
在机械浆机的作用下，木片被剪断、撕碎、研磨，使得纤维得以分离并悬浮在水中。
此过程中，可以根据需要添加适量的湿润剂，以促进纤维的分散和浆液的流动性。
3. 筛选与清洗机械碎浆后的浆液通过筛网，以去除较大的杂质和残留的木块。
接下来，将浆液连续地通过多道筛选器，以进一步去除细小的杂质和残留的纤维束。
此外，可以在筛选过程中使用化学药剂，如草酸钠和过氧化氢，以去除浆液中的杂质。
4. 脱水与干燥经过筛选后的浆液进入脱水机，通过离心和压力的作用，将多余的水分脱除。
脱水后的浆液会形成湿浆，可通过干燥设备进行烘干。
常用的干燥设备包括喷淋烘干机、扬子烘干机等。
5. 最终产品的包装和存储经过烘干后的杨木机械浆成为最终产品。
根据需要，可以对浆料进行包装和储存。
常用的包装材料包括纸袋和塑料袋等，尽量减少浆料与外界环境的接触。
结论本文介绍了一种简单高效的杨木机械浆制备方法，包括原材料处理、机械碎浆、筛选清洗、脱水干燥和最终产品包装等步骤。
这种方法具有成本低、设备要求不高、操作简单等优点，适用于大规模生产。
相信该方法的应用能够促进杨木机械浆的生产和推广，并对相关领域的发展产生积极影响。
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机械制浆的最佳可行技术
在机械制浆中，通过对木材混合物施加机械能，将木材纤维按类别分开。
其目标是保持木质素的主要部分，
以便实现高产量，同时达到可接受的强度和亮度。
要区分两种主要流程：􀁹 磨碎木料流程，在
该流程中用旋转的磨石挤压原木，同时加上水的作用；􀁹 精炼机械制浆，即对圆盘精炼机之间
的木材碎片进行分离纤维的流程。
可以通过提高流程温度的方法来影响纸浆的特征，如果是精炼，还可以
通过对木材碎片进行化学预处理来影响制浆的特征。
如果在制浆流程中用化学药品对木材进行预先软化，
且在压力下进行精炼，则该流程称为化学热力机械制浆，本文中也会提及。
大多数机械制浆都与造纸整合在一起。
所以，为综合的制浆造纸厂给出了与最佳可行技术
的使用相关的排放水平（CTMP 除外）。
在机械制浆和化学机械制浆中，为驱动磨床或精炼机而产生的废水
排放和消耗的电能是关注的焦点。
主要原材料是可重复使用的资源（木材和水），以及某些用于漂白（对
于 CTMP，还有用于木材碎片化学预处理）的化学药品。
在造纸过程中，会使用各种添加剂，以作为流程
辅助剂或者改进产品品质（纸张辅助属性）。
废水排放主要是在水相中溶解或成胶态的有机物质。
如果以
一个或两个碱性过氧化物步骤对机械纸浆进行漂白，则有机污染物的释放会显著增加。
过氧化物在处理之
前，会产生大约 30 kg O2/Adt的额外 COD 负荷。
某些从工厂排放的化合物对水生有机物有毒。
营养素（氮
和磷）的排放可能引起吸收者的过营养化。
从木材中提取的金属排放浓度很低，但由于流量大，对环境造
成的负担不容忽视。
最佳可行技术的确定过程中，要考虑的很大一部分技术是为了减少废水排放。
在机械制浆流程中，水
系统通常是关闭的。
来自造纸厂的过量净化水通常用来补偿随纸浆和次品离开回路的水。
机械制浆厂的最佳可行技术应满足以下要求：
1. 木材干式去皮
2.通过使用有效的次品处理阶段，尽可能减小次品损失
3.机械制浆部门中水的再循环
4.通过使用浓缩器，有效地分离制浆厂和造纸厂的水系统
5. 从造纸厂到制浆厂的逆流白水系统，该系统取决于整合度
6.使用足够大的缓冲槽，来存储流程产生的高浓度废水流（主要针对 CTMP）
7.废水的初级处理和生物处理，某些情况下还有凝聚或化学沉淀。
对于 CTMP 工厂，废水的厌氧处理和需氧处理的组合也被视为有效的处理系统。
最后，大多数污染废
水的蒸发、浓缩物的燃烧，外加剩余物的活化污泥处理，可能是提高工厂性能的一种特别值得关注的解决
方案。
对于非综合的 CTMP 工厂和综合的机械制浆造纸厂，使用这些技术的某种组合之后的排放水平分别列
出。
这些排放水平为年度平均值。
流量m3/t COD kg/t BOD kg/t TSS kg/t AOX kg/t 总氮
kg/t 总磷kg/t
非综合的CTMP 工
厂（仅制浆的贡献) 15-20 10-20 0.5-1.0 0.5-1.0 - 0.1-0.2 0.005-0.01
综合的机械制浆造
纸厂（例如新闻纸、
LWC 和SC 造纸厂) 12-20 2.0-5. 0 0.2-0.5 0.2-0.5 < 0.01 0.04-0.1 0.004-.01
如果是综合的 CTMP 工厂，必须按照所制造的产品组合，添加造纸产生的排放。
对于综合的机械制浆造纸
厂，排放水平包含制浆和造纸，度量标准是每生产一吨纸张，产生的污染物千克数。
在机械制浆中，COD 的
范围特别取决于用过氧化物漂白的纤维配比份额，因为过氧化物漂白会产生更高的处理前有机物初始负
荷。
所以，对于过氧化物漂白 TMP 比例较高的造纸厂，将与最佳可行技术相关的排放范围上限作为有效
值。
大气排放主要来自辅助锅炉中热量和电能的生产过程，以及挥发性有机碳（VOC）。
VOC排放的来源有碎
片堆、木料碎片清洗柜和其它柜的排气、被挥发性木料成分污染的精炼机回收蒸汽中的冷凝物。
其中一部
分来自流程的各个点逃逸的扩散排放。
减少废气排放的最佳可行技术是，有效地从精炼机回收热量，并减
少被污染蒸汽中 VOC的排放。
除了 VOC 排放物以外，机械制浆还会生成与流程无关、而是由于现场发电产生的大气排放物。
通
过燃烧各种矿物燃料或诸如树皮之类的可恢复木材残留物，生产热量和电能。
下面将进一步讨论辅助锅炉
的最佳可行技术。
减少废物的最佳可行技术是为了将生成的固态废物降到最少，并尽可能回收和重复利用这些材料。
分开收集和从源头中间存储废物碎片，有助于达到该目标。
如果收集的废物不可在流程中重复使用，则在
设计巧妙的锅炉中，外部利用残留物/废物作为有机材料的焚化替代品，从而节省能源，可视为最佳可行
技术，这样可以尽量减少丢弃到填埋场的废品数量。
为了减少新鲜蒸汽和电能的消耗，可采取很多措施。
能量效率高的机械制浆和造纸厂如下
消耗热能和电能：
1.非综合的 CTMP：对于纸浆干燥回收流程，可以使用热量，也就是不需要一次蒸汽。
电能消耗是
2-3MWh/Adt。
2.综合的新闻纸造纸厂消耗 0-3GJ/t 的工艺热量和 2-3MWh/t 的电能。
蒸汽需求量取决于纤维配比，以
及从精炼机回收蒸汽的程度。
3.综合的 LWC 造纸厂消耗 3-12GJ/t 的工艺热量和 1.7-2.6MWh/t 的电能。
必须注意，LWC 的纤维配比
通常只包含三分之一的 PGW 或 TMP，剩余部分是漂白的牛皮纸纸浆、填料和颜料。
如果在同一地点生产
漂白牛皮纸纸浆（综合工厂），必须按照所制造的纤维配比，添加牛皮纸纸浆所贡献的能量需求。
4. 综合的 SC 造纸厂消耗 1 - 6 GJ/t 的工艺热量和 1.9-2.6MWh/t 的电能。