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本文作者：劉士亮胡慶喜作者單位：華南理工大學(xué)

最早在制漿造紙行業(yè)提出研究中濃設(shè)備及技術(shù)并在生產(chǎn)上應(yīng)用的是以瑞典為代表的歐美國(guó)家，在上世紀(jì)80年代，中濃制漿造紙技術(shù)已經(jīng)在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家得到較好的普及和推廣。國(guó)內(nèi)對(duì)中濃打漿技術(shù)及設(shè)備的研發(fā)始于上世紀(jì)90年代，華南理工大學(xué)造紙與污染控制國(guó)家工程研究中心率先在國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)出適合國(guó)內(nèi)造紙行業(yè)特點(diǎn)的系列中濃制漿造紙?jiān)O(shè)備及技術(shù)，中濃打漿設(shè)備及技術(shù)就是其中之一，該設(shè)備及技術(shù)適應(yīng)了國(guó)內(nèi)造紙企業(yè)規(guī)模和原料現(xiàn)狀，為造紙企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

近年來(lái)，造紙行業(yè)發(fā)展極為迅速，造紙?jiān)霞捌髽I(yè)規(guī)模發(fā)生了很大的變化，具體表現(xiàn)為：造紙?jiān)现心緷{的比例增加明顯，草漿的比例顯著下降，造紙企業(yè)向大規(guī)模化、集成化的方向發(fā)展。根據(jù)造紙行業(yè)的變化和發(fā)展趨勢(shì)，華南理工大學(xué)造紙與污染控制國(guó)家工程研究中心和制漿造紙工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在原有的ZDPM中濃液壓?jiǎn)伪P(pán)磨漿機(jī)的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)出適應(yīng)這種變化和發(fā)展趨勢(shì)的更加高效的大功率ZDPS中濃液壓式雙盤(pán)磨漿機(jī)，其功率為280~1000kW，盤(pán)磨機(jī)磨片直徑750~1000mm，適用濃度可達(dá)8%~12%，生產(chǎn)能力可達(dá)80~200t•d-1（絕干漿）。目前，新開(kāi)發(fā)的中濃打漿設(shè)備及技術(shù)已經(jīng)在貴州、福建、湖南等地的多家造紙企業(yè)中應(yīng)用推廣并獲得了企業(yè)的好評(píng)。本文根據(jù)多年來(lái)在中濃打漿領(lǐng)域的研究成果和生產(chǎn)應(yīng)用實(shí)踐，探討中濃打漿技術(shù)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展歷程及前景。

1ZDPM中濃液壓?jiǎn)伪P(pán)磨漿機(jī)和ZDPS中濃液壓雙盤(pán)磨漿機(jī)的差別

ZDPM中濃液壓?jiǎn)伪P(pán)磨漿機(jī)是國(guó)內(nèi)研制較早的中濃打漿設(shè)備，在上世紀(jì)90年代初我們研制成功并推廣應(yīng)用到生產(chǎn)上（見(jiàn)圖1）。與傳統(tǒng)的低濃雙盤(pán)磨漿機(jī)相比，生產(chǎn)應(yīng)用表明該設(shè)備具有如下一些特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：（1）打漿濃度較高，可以在8%~12%的紙漿濃度下打漿，在生產(chǎn)使用過(guò)程中紙漿絕干漿通過(guò)量比同功率的低濃打漿設(shè)備要大；（2）采用液壓進(jìn)退刀和調(diào)節(jié)磨片的間隙，反應(yīng)靈敏，操作簡(jiǎn)單；（3）與傳統(tǒng)低濃磨漿機(jī)定距打漿不同，ZDPM中濃液壓?jiǎn)伪P(pán)磨漿機(jī)采用定壓打漿，使得磨漿區(qū)的打漿壓力比較穩(wěn)定而保證打漿質(zhì)量的穩(wěn)定；（4）與傳統(tǒng)的低濃打漿相比，中濃打漿能提高產(chǎn)品的物理強(qiáng)度15%~35%，打漿能耗降低20%~40%。但在長(zhǎng)期的應(yīng)用過(guò)程中，我們也發(fā)現(xiàn)ZDPM中濃液壓?jiǎn)伪P(pán)磨漿機(jī)存在一些需要改善的地方：（1）在漿種的適應(yīng)性方面，ZDPM中濃液壓?jiǎn)伪P(pán)磨漿機(jī)對(duì)廢紙漿、草類漿的打漿效果較好，但對(duì)木漿的打漿優(yōu)勢(shì)不明顯；（2）設(shè)備的維修工作量較大。

近年來(lái)，針對(duì)造紙行業(yè)企業(yè)規(guī)模和造紙?jiān)系陌l(fā)展趨勢(shì)，我們?cè)诘谝淮袧饽{設(shè)備——ZDPM中濃液壓?jiǎn)伪P(pán)磨漿機(jī)的基礎(chǔ)上，研制開(kāi)發(fā)出大功率ZDPS中濃液壓雙盤(pán)磨漿機(jī)（見(jiàn)圖2）。該盤(pán)磨機(jī)除了具有第一代產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)外，還具備：（1）對(duì)木漿優(yōu)越的打漿性能，表現(xiàn)為漿料打到較高的打漿度時(shí)具有良好的分絲帚化效果，并較好地保留纖維長(zhǎng)度；（2）恒量定壓打漿功能，即在打漿過(guò)程中，通過(guò)穩(wěn)流穩(wěn)壓器保持離心漿泵依設(shè)定值恒量恒壓供漿，同時(shí)依不同漿種，通過(guò)調(diào)節(jié)盤(pán)磨機(jī)液壓系統(tǒng)調(diào)壓閥的壓力設(shè)定打漿壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)，保證打漿質(zhì)量的均勻性與穩(wěn)定；（3）該新型中濃雙盤(pán)磨漿機(jī)的液壓系統(tǒng)設(shè)有保壓回路，因此，在生產(chǎn)使用過(guò)程中調(diào)好進(jìn)刀和打漿壓力后，液壓泵的電機(jī)可以關(guān)停而起到節(jié)能的效果；（4）設(shè)備的穩(wěn)定性好、維修工作量小。

2中濃打漿典型的生產(chǎn)工藝流程

對(duì)兩種設(shè)備而言，基本的中濃打漿工藝是很相似的，只是在中濃磨漿機(jī)的進(jìn)料方式上存在一點(diǎn)差別，由于設(shè)備結(jié)構(gòu)的差異，中濃單盤(pán)磨漿機(jī)進(jìn)漿方式除了中濃漿泵輸送之外，還可以采取盤(pán)磨機(jī)自吸式進(jìn)漿，在這種進(jìn)漿方式中，盤(pán)磨機(jī)替代了漿泵的輸送功能，但在某種程度上也降低了盤(pán)磨機(jī)的打漿功能，輸送效能較低，所以在生產(chǎn)上建議采取中濃漿泵來(lái)完成紙漿的輸送工作，如圖3所示。另外，考慮到生產(chǎn)上的兼容問(wèn)題，如果生產(chǎn)上采用的是低濃碎漿機(jī)，則只需要在低濃碎漿機(jī)的后續(xù)工段增加濃縮設(shè)備，將紙漿濃縮至8%以上的濃度再進(jìn)行中濃打漿即可。

3中濃打漿的生產(chǎn)應(yīng)用效果及與傳統(tǒng)低濃打漿的比較

3.1中濃打漿成漿參數(shù)、纖維形態(tài)及與低濃打漿的對(duì)比

以商品闊葉木（桉木）漿和商品竹漿為原料配抄生產(chǎn)高檔的靜電復(fù)印紙、郵票紙等紙種的生產(chǎn)為例來(lái)探討中、低濃打漿應(yīng)用效果的差別。鑒于兩種漿料都屬于短纖維漿種，生產(chǎn)過(guò)程中在保證漿料流動(dòng)性能的同時(shí)應(yīng)盡量提高其濃縮后的打漿濃度（一般為8%~10%），以達(dá)到增強(qiáng)中濃磨室內(nèi)高速湍流中的小纖維網(wǎng)絡(luò)自身的強(qiáng)度及其相互之間的作用以獲得較好的內(nèi)外細(xì)纖維化效果，中濃打漿后成漿性質(zhì)及與原有的低濃打漿情況的比較見(jiàn)表表2。由表1不難看出：中濃打漿較傳統(tǒng)的低濃打漿，在打漿至同樣的打漿度時(shí)，成漿濕重較大，這說(shuō)明中濃打漿時(shí)的纖維自身長(zhǎng)度保留較好，纖維的固有強(qiáng)度損失較少，這對(duì)于固有強(qiáng)度較差的短纖維漿種尤為重要。從表2的數(shù)據(jù)可知：低濃打漿時(shí)，留在100目以上的較長(zhǎng)纖維組分僅占52.3%，而中濃打漿在相近的打漿度時(shí)留在100目以上的纖維組分的比例卻高達(dá)72.5%，細(xì)碎組分低濃打漿時(shí)為47.7%，而中濃打漿卻降至27.5%，從纖維各組分的比例來(lái)看，中濃打漿設(shè)備處理后的紙漿篩分分布比較均勻，有利于紙頁(yè)勻度的改善。為了觀察中濃打漿后的纖維形態(tài)，我們對(duì)中濃打漿成漿的纖維進(jìn)行了SEM掃描并同企業(yè)原有傳統(tǒng)低濃打漿后的漿料纖維形態(tài)作對(duì)比，以探究?jī)煞N不同打漿方式成漿纖維形態(tài)的差異（如圖4、圖5）。從圖4、圖5的纖維形態(tài)照片對(duì)比看出：在打漿至44oSR左右的打漿度值時(shí)，較之于傳統(tǒng)的低濃打漿，中濃打漿后的成漿纖維表現(xiàn)出更加顯著的細(xì)纖維化特性，纖維切斷較少，縱向撕裂、撓曲性改善，纖維被壓潰，結(jié)合面積變大；而傳統(tǒng)低濃打漿后的成漿纖維表面較為光滑，內(nèi)外細(xì)纖維化不很顯著，有較多的纖維切斷現(xiàn)象。纖維形態(tài)的對(duì)比說(shuō)明了中濃打漿比傳統(tǒng)的低濃打漿具有更加優(yōu)越的增加游離羥基的能力和適抄性質(zhì)，從而賦予紙頁(yè)較高的物理強(qiáng)度和良好的紙頁(yè)勻度。

3.2中、低濃打漿抄造紙頁(yè)性能的比較

在生產(chǎn)使用過(guò)程中，我們對(duì)中濃打漿抄造紙頁(yè)的物理性能指標(biāo)和紙頁(yè)的勻度進(jìn)行了檢測(cè)并與傳統(tǒng)低濃打漿抄造的產(chǎn)品進(jìn)行了對(duì)比，檢測(cè)結(jié)果如表3所示。從表3可知，與企業(yè)使用的傳統(tǒng)低濃打漿相比，在打漿至相似的打漿度時(shí)，中濃打漿抄造出來(lái)的紙頁(yè)強(qiáng)度指標(biāo)具有較大幅度的提高，如紙頁(yè)裂斷長(zhǎng)由低濃打漿時(shí)的3980m提高到5100m，撕裂指數(shù)從5.19mN•m2•g-1提高到7.15mN.m2•m-2，紙頁(yè)塵埃度從低濃打漿時(shí)的15個(gè)•m-2降低至6個(gè)•m-2，緊度也從0.71g•cm-3提高到0.79g•cm-3。紙頁(yè)裂斷長(zhǎng)、撕裂指數(shù)的提高一方面說(shuō)明了纖維表面結(jié)合能力大大改善，另一方面也說(shuō)明纖維的固有強(qiáng)度保留較好，而對(duì)于短纖維漿種而言，這兩方面性能的提高無(wú)疑可以提高該漿種的適用范圍和使用品質(zhì)，因而使得完全采用價(jià)格較為低廉的短纖維漿種（闊葉木漿或竹漿）抄造高檔紙種成為可能。緊度的提高也說(shuō)明了這一點(diǎn)；此外，從塵埃度的變化也不難推斷，中濃打漿對(duì)纖維束具有很強(qiáng)的疏解能力，這也有利于改善紙頁(yè)的勻度。與傳統(tǒng)的低濃盤(pán)磨機(jī)打漿相比，國(guó)內(nèi)研制的中濃盤(pán)磨機(jī)在生產(chǎn)應(yīng)用中表現(xiàn)出了較好的綜合優(yōu)勢(shì)，這是由中濃打漿機(jī)理和中濃盤(pán)磨機(jī)的設(shè)備特點(diǎn)所決定的：首先，中濃打漿對(duì)纖維的內(nèi)外細(xì)纖維化主要靠纖維內(nèi)部的“摩擦形變作用”來(lái)完成[2]，磨齒對(duì)纖維的機(jī)械剪切作用比較小，從而使得纖維的長(zhǎng)度和纖維的固有強(qiáng)度受到的損傷比較小，纖維間的結(jié)合能力明顯改善；其次，中濃磨漿機(jī)恒量定壓打漿也保證了打漿生產(chǎn)過(guò)程中打漿質(zhì)量的穩(wěn)定，纖維受到的打漿作用不會(huì)受到磨片磨損、磨片間隙變化而造成的質(zhì)量波動(dòng)；另外，中濃打漿后成漿纖維長(zhǎng)度被切斷較少，細(xì)碎成分減少，所以網(wǎng)部流失和兩面差減小，纖維長(zhǎng)度分布較為均勻，而且纖維的柔韌性和可塑性較好，纖維之間結(jié)合緊密而抄造出較好勻度的紙頁(yè)。

4中濃打漿設(shè)備及技術(shù)的應(yīng)用前景

自從上世紀(jì)90年代在國(guó)內(nèi)率先研制中濃打漿設(shè)備及其技術(shù)以來(lái)，華南理工大學(xué)造紙污染控制國(guó)家工程研究中心與制漿造紙國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室就根據(jù)生產(chǎn)應(yīng)用效果、我國(guó)造紙?jiān)咸攸c(diǎn)和造紙企業(yè)規(guī)模發(fā)展趨勢(shì)，不斷對(duì)中濃打漿設(shè)備及其技術(shù)進(jìn)行發(fā)展和完善。從早期的小功率ZDPM中濃液壓?jiǎn)伪P(pán)磨漿機(jī)發(fā)展到大功率、高自動(dòng)化的ZDPM中濃液壓?jiǎn)伪P(pán)磨漿機(jī)，以及最新研制成功并推廣到生產(chǎn)應(yīng)用的大功率ZDPS中濃液壓雙盤(pán)磨漿機(jī)，更好地適應(yīng)了我國(guó)造紙行業(yè)的企業(yè)集成化、原料木漿化等發(fā)展趨勢(shì)，該中濃打漿設(shè)備及技術(shù)在國(guó)內(nèi)造紙行業(yè)的推廣應(yīng)用必將促進(jìn)我國(guó)造紙行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，節(jié)約造紙企業(yè)的生產(chǎn)成本并提高造紙企業(yè)的國(guó)內(nèi)外的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。