制浆原理与工程-纸浆的洗涤、筛选与净化
纸浆洗涤筛选知识
纸浆的洗涤与筛选在蒸煮或磨浆后，所得的纸浆称为粗浆，为了满足漂白或抄纸的需要，必须对粗浆进行一系列的处理。
在化学法制浆中，近50%的原料溶解在蒸煮废液中，碱法蒸煮废液称为黑液，亚硫酸盐蒸煮废液称为红液。
浆中的废液，既影响浆的后序处理，也影响废液治理。
因此，需要把纸浆和废液分开，即提取废液或洗浆。
另外，不论是哪种制浆方法，粗浆中都混有未蒸解的生料片，粗大纤维束，砂石，污垢，金属片等，要进行筛选。
为了减少纸页的尘埃，要除去尺寸小、比重大的砂粒，故要进行除砂，即净化。
主要介绍浆的洗涤、筛选、净化及浓缩的流程及设备等。
一、纸浆洗涤的目的和要求通常有碱回收的工厂称纸浆的洗涤工段为黑液提取工段。
定义：将蒸煮后浆料的黑液与纤维分离的过程。
目的：用尽量少的水将浆料洗干净黑液提取浓度越高，则碱回收时碱和有机物的回收越多。
浆料未洗干净对后段工序的影响：（1）筛选、净化系统过渡浆池中泡沫多，影响筛选和净化。
（2）筛选、净化后漂白工段难漂，漂剂用量大。
（3）打浆、配浆后施胶时，明矾和松香胶用量高。
（4）成型部易断头（因泡沫多，滤水性差）（5）对后序所有设备均有腐蚀作用，且在管路里会结垢、挂浆。
二、纸浆筛选、净化的目的和要求任何一种制浆方法都会有杂质带入，杂质的去除尽量在总流程的前部分，防止其对设备的损坏作用。
杂质的种类：粗节：形状大，比重小，质量大，可进行回蒸。
纤维束：可再磨或疏解1．筛选：根据杂质外形几何尺寸及形状大小与浆料不同，用机械法来分离杂质与良浆的过程。
2．净化：根据杂质的比重与浆料的不同，采用重力沉降、离心分离来分离杂质的过程。
重力沉降：沉砂沟，喷放锅和浆池等也有沉砂能力。
离心分离：606除渣器、锥形除渣器。
三、常用术语1．洗净度：浆料洗干净的程度，其表示方法有两种（1）以洗后浆料所带残碱的量。
（/T风干浆）（2）以洗后黑液中所带残碱的浓度。
（g/l）2．稀释因子：每吨风干浆洗涤用水量与洗后纸浆含水量之差。
第四章 洗涤、筛选1
2.过滤作用（压力差）
过滤就是通过滤布、滤网或多孔隔膜分离纸浆悬浮液， 使固体被截留，而液体滤出的过程。 过滤设备生产能力取决于过滤速度。
v＝Δp/RL․ R＝32μ /d2
毛细管直径 过滤面积有效系数
过滤速度为单位时间内通过单位过滤面积的液体量。
根据这个方程式我们可以定性地分析影响过滤速 度的因素 （1）过滤面积 生产能力 过滤阻力系数 （2）压差 过滤速度 （3）浆层厚度 过滤阻力 过滤速度 （4）废液粘度 过滤速度 （温度 粘度 ） （5）浆种（草浆与木浆）和浆层紧度 d R
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（一）转鼓式洗浆机
是由带滤网的转鼓装置放置在浆槽里构成的洗涤设备。
1.鼓式真空洗浆机 以真空负压产生的抽吸作用为推动力，通过过滤 作用将废液透过浆层滤出而得以分离。 （1）高真空度： 有分段式和真空管式洗浆机两 种。 分段式两区真空洗浆机：形成浆层段、预脱水段、 喷淋段、吸干段、卸料段 特点：适用于木浆洗涤，提取率可达95％，但用 于草浆提取率只能达到83～85％；
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（二）预防起泡方法：减少空气的进入。
控制浆料的搅拌方式、搅拌速度，减少对
浆料的冲击作用，保持洗涤系统的正常运 行，尽可能建立封闭系统。
进浆口应深入浆池液面内足够的深度，减
少“跑、冒、滴、漏”。
提高洗涤温度。
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（三）消泡方法
1.消泡剂消泡
加入表面活性大、表面强度低、粘度小的液 体。如煤油、松节油等，还有硅化物等新型 消泡剂。 一般用785～981kPa的高压蒸汽喷射消泡， 同时泡沫因受热液膜粘度下降，膜内空气鼓 胀导致泡沫破灭。
5
2.置换比(D.R.)
指洗涤过程中可溶性固形物实际减少量 与最大可能减少量之比。
制浆原理与工程洗筛漂
洗涤 (1)在一台设备上间歇分次 草浆：强制真空 2）多台设备串联，四台 （ 鼓式真空洗浆机串联 多台逆流洗涤 木浆：自然真空 逆流洗涤：水平带式真 空洗浆机，国产效果不 好。 (3)一台设备连续完成多段 岳阳仿制，因密封性能 不好，效果差。 东台，龙游（较好），
5.1.2 纸浆筛选、净化的目的和要求 任何一种制浆方法都会有杂质带入，杂质的去除尽 量在总流程的前部分，防止其对设备的损坏作用。 杂质的种类：
性，蒸煮工艺和设备不 合理等产生 粗节：原料本身不均匀 纤维性杂质 组成，比重比单根纤维 小 纤维束：多根单根纤维 杂质 片等 重杂质：砂粒、金属碎 非纤维性杂质 沫等 轻杂质：皮革、塑料泡
5.4.4 影响净化的因素 1）压力差：进浆与良浆出口的压力差，通常 进口 2.8～3.5kg/cm2，出口0～0.5kg/cm2。 压力差增加，离心力增加，净化效率高。 压力差增加，通过量增加，生产能力大 压力差增加，能耗增加。 2）进浆浓度的影响：浓度低，净化效率高，但成本 高（冲浆泵是双吸泵，电耗大）。最佳浓度0.5%。 3）通过量的影响：型号大，通过量大 4）排渣口直径：直径增加，则净化效率提高，但排 渣量增加，良浆损失增加。直径减小，则净化效率 降低，且易赌塞
本节重点：纸浆筛选与净化的原理；影响筛选与 净化的因素。 5.4.1 筛选、净化的原理 1）筛选的原理：杂质的大小、形状与良浆不同， 机械方法分离。 筛选需满足条件： 良浆通过筛板力（筛板上下有压力差）F1 使浆渣离开筛板力F2，即净化，清洗筛孔的力。 使浆渣移向浆渣口力F3 净化原理：根据杂质与良浆比重不同，靠重力沉 降和离心力除去。
制浆机的工作原理
制浆机的工作原理制浆机是一种常用的设备，广泛应用于造纸、印刷、纸浆制造等行业。
它的工作原理是通过一系列的物理和化学过程将原料转化为纸浆，并去除其中的杂质。
以下是制浆机的工作原理的详细解析：1. 搅拌：首先，在制浆机的工作过程中，需要将原料与水混合。
搅拌的目的是使原料均匀分布、方便后续的处理。
通常，制浆机会使用旋转的搅拌器或螺旋传送带来实现混合。
2. 磨浆：磨浆是制浆机中非常重要的一个步骤。
在这个过程中，原料与水的混合物会通过磨浆装置进行撞击、切割和破碎。
这样可以使原料的纤维结构松散，并使纤维与水更好地混合。
3. 过筛：磨浆过程会产生一些纤维块和其他大颗粒的杂质。
为了获得纯净的纸浆，需要将其通过筛网进行过滤。
筛网的孔径可以根据需要调整，以使纤维通过而杂质被挡住。
4. 清洗：即使经过过筛的纸浆也可能含有一些杂质和残留物。
因此，制浆机通常会通过喷水等方式对纸浆进行清洗，以去除其中的杂质和其他污染物。
5. 浮选：浮选是一种物理分离的方法，用于沉浸在液体中的固体颗粒的分离。
在制浆机中，浮选可以将纤维和其他杂质分开。
它的原理是通过注入空气或其他气体来产生气泡，并使纤维和气泡一起上升，从而实现分离。
6. 筛选：在纸浆中可能还存在着一些不必要的纤维或杂质。
为了去除这些杂质，制浆机通常会进行进一步的筛选。
这可以通过旋转筛等装置来实现。
筛选的目的是将纤维分离并保留在筛孔中，而把杂质排除。
7. 离心：离心是一种常用的分离技术，可以根据材料的密度差异将其分离。
在制浆机中，它可用于分离纸浆中的固体颗粒和液体。
通过将纸浆注入离心机，并进行旋转，可以使纤维和其他杂质分开，从而实现分离。
8. 干燥：最后，通过一系列的干燥工艺，将纸浆中的水分蒸发掉，使其变成可用于生产纸张等产品的纸浆胶片。
通常，制浆机会利用高温和气流等手段来加速干燥过程，并确保纸浆的质量。
总结起来，制浆机的工作原理涵盖了搅拌、磨浆、过筛、清洗、浮选、筛选、离心和干燥等多个步骤。
制浆造纸
②
洗涤用水量愈多，浆洗得愈干净，提取率愈高
③
洗涤用水量一定，洗涤次数越多，洗涤效果越好，但
投资、动力消耗增加。
② 洗涤液温度
③
温度上升，粘度下降，分子扩散加速，浆料滤水性上
升，但温度过高，在真空洗浆机内易产生沸腾，而破坏真
空度。
③ 压差或真空度
④
压差或真空度上升，过滤推动力上升，过滤速度加快
，真空度过大，废液沸点下降，洗涤温度下降，影响洗涤
（Drum Displacement Washer——DD Washer）
DD洗浆机
结构转鼓沿圆周被分隔成7个区：上浆成形区、4个 置换区、真空区（用真空泵将干度提高 到14－16％）、脱落区（用压缩空气将 浆片吹落） 可在一台洗浆机上实现四段逆流洗涤， 最后一段用热水洗
洗木浆生产能力： 7.5t/d.m2 （二）带式洗浆机 （Belt Washer）
（一）筛选设备 1.振框式平筛 （Johnson Screen）
结构：筛框、筛板、偏心轮、喷射管等 推动力——位差 破坏纤维层——振动 喷水——防止粗渣中带出合格纤维
高频振框式平筛
工艺：进浆浓度 1~1.5%
出浆浓度 0.8~1.2%
筛孔
φ2~φ12mm
振次
1410~1440次/min
振幅
1.5~2mm
（四）挤压洗涤设备
1.螺旋挤浆机（已淘汰）
2.双辊挤浆机（已淘汰） 3.置换压榨洗浆机
瑞典 Sunds、VPC、VPD、MPC 加拿大 Vani-NIP
原理： 挤压、置换 构造：两个多空辊、压力浆槽、输料器、刮刀等组
组成，每个压区分为脱水区、置换区、压榨 区 工艺：进浆浓度 2-5％ 出浆浓度 30-40％ 黑液提取率可达99％
制浆原理与工程洗筛漂
制浆原理与工程洗筛漂制浆原理与工程洗筛漂是纸浆制备过程中非常重要的步骤。
制浆原理是将木材等原料经过一系列工艺流程加工成纸浆的过程。
工程洗筛漂是纸浆制备中的关键环节，通过对纸浆进行洗涤、筛选和漂白等处理，得到适合纸张生产的纸浆。
制浆原理主要包括机械制浆和化学制浆两种方法。
机械制浆是将木材经过切割、破碎、磨浆等步骤，使得纸浆中的纤维与其他物质进行分离。
机械制浆过程中，主要采用回转球磨机和磁选机等设备进行操作。
化学制浆是先对原材料进行化学处理，然后再进行分离。
化学制浆主要使用化学药剂对原材料进行蒸煮、漂白等处理，通过化学反应使得纤维与其他成分分离。
化学制浆的工艺流程较为复杂，但可以得到较高品质的纸浆。
工程洗筛漂是制浆原料在制浆过程中的关键步骤，对纸浆的质量和性能有重要影响。
工程洗筛漂主要包括洗涤、筛选和漂白三个环节。
洗涤是将制浆原料中的杂质、木屑等物质去除的过程。
洗涤可以通过水洗或者化学药剂进行。
水洗是将原料进行反复冲刷，使得杂质与纤维分离。
化学洗涤则是使用化学药剂对原料进行处理，通过化学反应使得杂质溶解或沉淀，从而分离纤维。
筛选是将洗涤后的原料进行分级的过程，目的是将不同粒度的纤维分离开。
筛选通常使用筛分设备进行，如振动筛、压力筛等。
通过调整筛孔大小和筛网形式，可以实现对不同粒度纤维的分离。
漂白是为了去除制浆原料中的色素和杂质，提高纸浆的白度和洁净度。
漂白过程中通常使用漂白剂进行处理，如氯气、次氯酸钠等。
漂白剂可有效去除原料中的色素和杂质，并改善纸浆的品质。
工程洗筛漂的目的是提高纸浆的质量，使得制备的纸张具有更好的性能。
通过洗涤去除杂质和木屑，能够减少纸张中的颗粒杂质，提高纸张的光滑度和透气性。
筛选可以将纸浆中的细小颗粒分离开，得到较为均匀的纤维分布，减少纸张的破碎和毛糙度。
漂白能够去除原料中的色素和杂质，使得纸浆的白度和洁净度明显提高。
综上所述，制浆原理与工程洗筛漂是纸浆制备过程中非常重要的步骤。
制浆造纸筛选净化
细浆
良浆合流的一级三段
制浆化学与技术
纸浆筛选和净化流程
浆渣
进浆 良浆
良浆回流的一级三段
制浆化学与技术
纸浆筛选和净化流程
细浆 进浆
浆渣
二级三段净化流程
制浆化学与技术
纸浆的浓缩与贮存
一、纸浆的浓缩 纸浆浓缩的目的
满足漂白工序的浓度要求 满足纸浆贮存的要求 满足浆料输送的要求
制浆化学与技术
纸浆的贮存
作用：均衡生产，中间缓冲，稳定调节 要求：混合均匀，无死角，动力消耗低
贮浆设备：浆池 低浓和高浓浆池
立式和卧式浆池
制浆化学与技术
卧式浆池
钢筋混凝土结构，生产白纸时内衬瓷砖，贮
存浆浓3.5~4%以下，浆循环较好，
但占地面大，工艺清洗、抽空困难。
制浆化学与技术
立式浆池
立式方浆池的高度一般大于边长，其结构简
油脂、模压塑料等。
制浆化学与技术
纸浆筛选和净化流程
筛选、净化流程的级和段：
级——指原浆和良浆通过筛（净）设备的次数
段——指原浆和尾浆通过筛（净）设备的 次数
制浆化学与技术
纸浆筛选和净化流程
浆渣 进浆 浆渣 细浆
两级一段
制浆化学与技术
纸浆筛选和净化流程
进浆细浆浆渣ຫໍສະໝຸດ 二级三段制浆化学与技术
纸浆筛选和净化流程
制浆化学与技术
纸浆的筛选
基本原理：利用筛网内外的静压或动压
差根据杂质几何形状的不同进行分离。 前提和必要条件： •浆料要充分稀释，使其处于游离状态 •纤维层形成和破坏（振动或脉冲） 细浆和粗渣只能相对分离
制浆化学与技术
制浆化学与技术
筛选设备
纸浆的洗涤、筛选和净化
二、洗涤原理
废液在纸浆中存在的形式
KP SP
纤与纤间 %
胞腔 胞壁内 % %
70-80
15-20 5
60-70
20-30 5-8
通过过滤挤压 通过扩散
制浆造纸原理与工程
1.过滤
P 过滤速度： V RLa 32 R 2 d P d 2 V 32 La 由上式可知：
①
② ③
④
ΔP上升，v上升，但ΔP上升，φ下降，d下降，而a上升 温度上升，μ下降，v上升 L上升，v下降 浆种与浆层均匀性有影响
制浆造纸原理与工程
2.挤压
利用机械挤压把废液从浆中挤出 想用挤压的方法完全分离浆中废液是不可能： 外加压强 ＞毛细管压强 能把黑液挤出 外加压强 ≤毛细管压强 不能把黑液挤出 根据物理化学：
4.置换：利用清水或稀废液把废液置换出来，含 过滤、扩散作用
制浆造纸原理与工程
三、洗涤方式及影响洗涤的因素
洗涤方式
未洗涤 纸浆
多段逆流洗涤
第 一 段 第 一 段 第 一 段 第 一 段 洗涤的 纸浆
提取的黑液
洗涤要求：黑液提取率高，浆洗得干净 稀释因子要小，黑液浓度要高 段间配用稀释搅拌槽，提供混合扩散的空间、时间
纤维内外浓度差上升，扩散速度上升，洗涤用水 越多，浓度差越大，洗得越快，但黑液浓度下降 为保证一定的浓度差，应采用逆流洗涤。 ② D随扩散物质及介质的种类、温度和粘度而异。
①
制浆造纸原理与工程
温度上升，分子动能上升，D上升 粘度下降，分子动能阻力下降，D上升 ③ 扩散量与扩散面积成正比，与扩散距离成反比 扩散面积是指纤维与洗涤液的接触面积 扩散距离是指纤维与洗涤液主体的距离 增大F，减少X的有效措施是搅拌
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代表了提取废液的稀释程度。 近似计算时：以每公斤风干浆为基准 F＝洗涤用水量－洗后纸浆含水量 ＝提取的废液量－蒸煮后纸浆中的废液量
•2020/6/2
•
稀释因子与纸浆的洗净度及送去药品回收 的废液浓度有密切关系，稀释因子大纸浆 洗净度高，废液浓度则降低。
• 未经洗涤的纸浆中黑液存在的部位及形式： • 大部分是游离存在于纤维与纤维的流动空间
， 一部分存在于纤维细胞腔内
少部分存在于纤维细胞壁的孔隙之中。
•2020/6/2
•
•2020/6/2
•
•2020/6/2
•
• 纸浆的洗涤必须采用多种原理，主要是扩散、 过滤、挤压等。这如同：洗衣服一样要经过过滤、 扩散、挤压等几个过程才能洗干净。某一种洗涤 设备往往是以一种作用过程为主，其他作用为辅 。
•2020/6/2
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•2020/6/2
•
•提取率是提取出来送蒸发的黑液中溶 质量对蒸煮后黑液中总溶质量的百分比 。
•2020/6/2
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•2020/6/2
•
• 2. 洗涤效率、置换比例的测定
• 都用到黑液中固形物的含量。
• 黑液水分及固形物含量的测定
• （1）测定原理
•
取一定量的黑液经干燥、称重求得全固形
•
•2020/6/2
•
（三） 测定方法 1、洗净度（即洗涤残碱）的测定
（1） 原理 ：基于纸浆中色素变化终点的 判断采用中和法的原理。用BaCl2沉淀其碳 酸盐后用酚酞作指示及测定其有效碱的含 量。反应式如下： Na2CO3 + BaCl2 ＝2NaCl + BaCO3 NaOH +HCl ==NaCl + H2O Na2S +HCl ==NaCl + NaHS
③回收热能。化学制浆只利用了植物原料中大约一 半的成份，被化合或溶解的成分中尚有供综合利 用制造其它副产品的价值，其中有些成分还有较 大的发热量，可供作为回收时的燃料。
④减少对设备管道的腐蚀。
•2020/6/2
•
• 总之纸浆洗涤的目的：尽可能完全地分离 出废液，得到比较干净的纸浆 。
• 废液提取的目的是提取废液，经济地回收 蒸煮废液。
•2020/6/2
•
•2020/6/2
•
4 洗涤损失洗涤过程的化学损 Nhomakorabea，一般用残 留在每吨绝干浆中的溶质质量表示， 即 kg溶质/t绝干浆。
F越大，洗涤完全，提取率高，洗 涤损失小。
•2020/6/2
•
•2020/6/2
•
•2020/6/2
•
•5．洗涤效率、提取率
• 即提取出来可以利用的废液中溶质的数 量和蒸煮后废液中所有溶质的数量之比。
•2020/6/2
•
（2） 测定步骤： 在洗料池或真空洗涤机出口取浆样一
杯，用铜丝布挤压过滤，(弃去最初的滤 液,)然后吸取100ml滤液于500ml容量瓶中 .加入10%BaCl220ml然后用蒸馏水稀释至刻 度，摇匀。 用移液管吸取上述50ml试液于锥形瓶中， 加入150ml蒸馏水和0.5%酚酞指示剂，用 0.01mol/l标准HCl滴定至溶液的红色消失 即为终点。
制浆原理与工程-纸浆的 洗涤、筛选与净化
2020年6月2日星期二
第一节 纸浆的洗涤与废液的提取
一、概述 植物纤维原料经过化学蒸煮以后,得到50%～
85%的纸浆,有近15%～50%左右的物质溶解于蒸煮 液中,蒸煮终了排出的蒸煮液统称废液。
•2020/6/2
•
•2020/6/2
•
•2020/6/2
是将纸浆和蒸煮废液尽量分开。
•2020/6/2
•
•2020/6/2
•
• （一）、洗涤的目的与要求
目的：得到干净的纸浆的同时，
①降低消耗。蒸煮中消耗的化学药品是制浆主要 成本开支之一，若能提取废液，回收大部分药品 ，则可减少物料消耗和供应；
②减少污染。碱性或酸性药品与植物中非纤维素反 应，产生的化合物残碱或残酸若作为废液不加处 理直接排入江河任其流失则将对环境造成污染。
•2020/6/2
•
•2020/6/2
•
NHClVHCl×0.04
残碱（克/升）=
×1000(以NaOH计)
100×50/500
式中: 0.04 — 与1ml1N标准盐酸新相当的NaOH的量 （克）。
•2020/6/2
•
2 置换比
•2020/6/2
•
3．稀释因子（F）——稀释度 洗涤每吨风干浆时用的洗涤水中，进入所提
物含量。
• （2） 测定步骤
• 用吸管吸取1～2ml稀黑液或精确称取1克浓 黑液于已恒重过的扁平的称量瓶中（瓶内在恒重 前先加5～10克通过40～60目筛石英砂和一个短 玻棒）和称重,将称量瓶置100－105℃恒温箱内 烘干4小时取出置于干燥器内。
•2020/6/2
•
• 冷却30分钟称重后再烘1小时在称重至恒重为止 。
•
如果纸浆带有超过一定量的废液，给下一道 工序带来困难。
①在筛选时有泡沫影响筛选质量易糊网。
②在漂白时，增加漂液量或降低白度。
③在打浆施胶中多费松香胶，抄成的纸发脆 。
④在纸机上难以上网，断头多，易形成纸病 。
⑤腐蚀设备和管道。
浆料的洗涤和蒸煮废液的提取是原料成为
纸浆后的第一道工序，这一个工序的主要任务
（3）结果计算
烘前重－烘后重
水分（克/升）=
×1000
样品（ml）
固形物（克/升）=1000－水分 克/升
（4）注意事项：
• a. 石英纱先需用6N HCl后用6N NaOH各煮沸1小 时，洗净干燥后备用
• b. 黑液浓度高于20%使用称取样品进行测定，计
算结果以（%）表示
•2020/6/2
•
• 二、纸浆洗涤的原理、方式及影响因素 （一）洗涤原理
• 这两个目的必须兼顾。
• 要求：
• 在洗涤及提取过程中要求在尽量满足洗净度 下，少用洗涤水量，得到较高浓度和较高温度 的蒸煮废液，以便于药品的回收或综合利用。
•2020/6/2
•
• （二）常用术语
• 1．洗净度：表示纸浆洗净的程度。
• 碱法浆有以下两种表示方法：
• ①以洗后浆中所带的残碱含量表示（Na2Og/l or Na2O公斤/吨风干浆）。
• 如木浆带走残碱含量<1kgNa2O/t风干浆 • ②以洗后浆所带废液中的残碱量表示（
Na2Og/l or Na2O公斤/吨风干浆）。 • 如木浆所带废液中要求残碱量小于0.05g/l,
草浆废液中残碱含量为0.25～0.5g/l。
•2020/6/2
•
• 这两种方法可以相互换算。
•2020/6/2