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论 文 报 告 综 述·· APMP制浆及其应用制浆及其应用中国轻工业成都设计工程有限公司 四川 成都任西茜 张锦阳(,, ), 摘 要 : 是碱性过氧化氢机械浆APMP维饱和点则变化不大 这是阔叶木 层就提供了一个良好的纤维结合表。 ()的缩写 本文 。 冷碱法制浆的理论基础 也说明针 面 在显微镜下 可以看出冷碱浆是,。, 介绍了制浆机理 特点 工艺流程及工APMP、 、叶木制冷碱浆不适宜 而制 由多数未受损伤 并暴露出 层的。 APMP、S2 艺技术指标 主要影响因素 成浆特性及其应用、、。浆的核心设备螺旋挤压撕裂 (纤维和一定量来自初生壁和次生壁Im-中图分类号:文献标识码:或外层 层 的细小纤维所组成 这种 (S )。1)则使木片沿木纹方向被撕裂 情况很类似于制浆中汽蒸后 1 APMP的制浆机理成更小的碎片 从而改变了这种吸 的木片经二段高压缩比的螺旋撕裂碱性过氧化氢()的制浆,APMP水性能 即提高了纤维饱和点 使得 机和二段预浸器后的处理效果 这 技术是冷碱法制浆技术与高浓过氧,,, 化氢漂白技术的优化组合 与冷碱 针叶木APMP浆或针叶木与阔叶木 时木片已变成絮状的浆团,但由于。

混合材制浆成为可能的存在而白度已相当高 因此APMP。HO。 法制浆 多为阔叶木 不同的是2 2(), APMP浆不需单独进行漂白即可制半纤维素等碳水化合物在碱的 APMP制浆的关键是使木片在充分 成全漂浆,通过和用量 作用下脱乙酰基,并使其生成乙酸 的撕裂和纤维充分的润胀和软化的NaOH HO2 2钠部分溶出 在半纤维素结构上形 条件下 进行纤维的分离 的变化分段组合 还可制成不同质,,。,成羟基 此羟基将水吸引到它周围制浆中木素的行为 量特性的纸浆 适用不同纸张抄造。。 1.2 APMP, 的需要 在制浆的整个过程 另外,半纤维素的各种伴生物多易 1.2.1 影响木素颜色的因素。 APMP被碱溶出 如分子量小 含糖醛酸较一般认为 影响木素颜色的因 中都伴随着制浆与漂白的进行。(、,多的伴生物 这样 在细胞壁和胞 素有 1.1 纤维的软化), ,:间层表面逐渐形成小孔隙,水则自()含有羰基和双键的共轭结有关研究表明 木素 纤维素及1, 、此孔隙侵入 促进了润胀 而木素中 构 例如松柏醛结构和查尔酮结构 半纤维素在不同的含水量的情况,。,; 下 有着不同的软化温度 在绝干的 的酚羟基结构在碱的作用下,形成 OCH3 ,。

情况下 木素的软化温度为酚羟基阴离子,其比半纤维素中乙 RO,134～纤维素为半纤维 酰基后形成的羟基有更大的吸水能 235℃;231～253℃;力 这样碱与半纤维素和木素作用醌型结构等 如邻醌 对醌。(),、 素 167～217℃;当含水量为 30%～2时 木素的软化温度降到而吸入大量水,促进了木片或解离 和醌甲基化物; 40% ,100℃浆的润胀 在冷碱法制浆中 木材在金属螯合物 特别是三价铁。,(),; 左右 半纤维素降到而纤维素3;85℃,碱液中能很快润胀 但木素的网架游离基 特别是 和 对,(), () () 的软化温度无明显变化,受水分含42 3结构使纤维润胀而木素化 颜色的影响较大 此外 木质素的颜 量影响很小 在碱性条件下 化学处4%～5%,。 ,。,程度不大的 层能润胀到使胞腔 色也受树种 采伐季节 储放时间S、、、 理的目的就是在不伤害作为骨架的2面积减少之多 润胀的差异使 蒸煮条件等影响 铁使木质素着色 纤维素的同时,使处理的木片或浆25% ,。 料增加水合作用 促进其润胀 实践 得纤维结构内部产生了应力,这种 的原因是由于愈疮木基脱甲基而成,。

证明 阔叶木木片的实际吸水能力 碱浸后的木片在盘磨机械外力的作 邻苯二酚结构和酚羟基形成螯合物,用下 高度木素化了的纤维外层就 所致 在碱性条件下处理木材时 木 在低碱浓 低温的条件下 增加幅度,。,、,大部分脱落下来 所暴露出来的质素呈暗褐色 冷碱法浆的颜色 与,S。, 很大;而针叶木木片用碱处理时纤2,19 r2005.Vol.34No.4 论 文 报 告 综 述··P制浆及其应用 醌甲基化物 特别是与紫丁香基甲烷的醌甲基化物类 去 在磨浆时仍继续发挥作用之故,,。 似 过去 认为硫酸盐法纸浆的颜色与蒸煮过程中所发经制浆后 留在浆中的木素有了较大的变 。 ,),4 APMP 生的木质素缩合反应和酚羟基以及结合硫有关 研究证 化 首先是平均分子量高了 这是因为低分子量木素在。。, 明 它的着色原因起源于与水中的金属离子生成的螯合制浆过程中首先溶出之故 其次是中木素 ,APMP,APMP 物 同时也有二苯乙烯醌结构和对 查尔酮结构的参与功能基有了变化 例如 木素中的甲氧基含量高了 这说 ,。

。 ,,-碱性过氧化氢漂白的主要反应明溶出的木素以愈疮木基结构为主 又如木素中的醇羟 1.2.2。木质素与过氧化氢的反应中 除发色基团分解外基 酚羟基和邻酚结构减少了,这说明对它们进行,, 、HO2 2 还产生对过氧化氢稳定的有色物质了破坏 提高了白度。,。)主要的脱色反应1.2.4 螺旋压榨撕裂机和螺旋浸渍器———APMP制浆1肉桂醛类化合物与碱性过氧化氢反应时 双键被 技术工业化的核心。①, 打开 生成苯甲醛化合物在制浆条件下 即在和处理木,。APMP, NaOH HO2 2片时 纤维细胞壁上的阴离子基团如醇羟基 酚羟基以O,、②α-酮()的对位有酚羟基及羰基 来自受和 处理后的半纤维素和木( NaOH HOHOC-C-C2 2素 在水中都有吸附水分子而促进木片润胀的能力 而 时,与过氧化物反应可生成对 羟醌。),-且这种能力比仅用处理木片时的润胀能力 如冷NaOH(O③β-酮()的对位有酚羟基 碱法制浆 要强 但由于木片的尺寸所限 木片中纤维吸) ,,HOC-C-C收药液的能力有差异 从而造成纤维润胀的差异 这是,, 时 由于发生烯醇互变 侧链则被氧化断裂 生成苯甲醛 ,,,化学机械浆如冷碱法制浆为什么纤维粗 碎片( ),CMP 化合物。

多 强度差 即使延长浸渍时间和增加用碱量 浆的质量, ,,④α-羟基的紫丁香类化合物与碱性过氧化氢反并不能有大的改善的原因。APMP制浆工艺之所以能获 应 生成二甲氧基 对 醌或邻 醌化合物 经开环 , ,,26-- --得高品质的纸浆 除和有利于纤维润胀外, NaOH HO,2 2 后生成二羧酸甲脂化合物。主要是靠高压缩比或更高 螺旋压榨撕裂机 其压(),4∶1)显色反应或阻碍漂白反应2榨区可产生的压力 木片在压缩区41364～ ,具有 醇和 羰基的愈疮木基结构 在过氧化①α- α-,中受到压缩 轴向 径向 剪切 轴向 径向 和扭曲 轴( 、 )、 ( 、 )( 氢中 很容易生成对醌,。向 径向 等应力 从而被分层撕裂成小块 使木片的比、 ),,在芳香核第五碳上没有取代基的结构 在过氧化②,表面积增大而导致反应面积增大和润胀作用的增强 因, 氢处理中 可发生缩合反应 易产生颜色 这种颜色即使,,,而使木片单根纤维的吸药能力和润胀作用骨架均匀 以。 还原也难除掉。下事实证明了螺旋压榨撕裂机和螺旋浸渍器对改进木二聚物如脱氢二氢化二异丁香酚 愈疮木基丙三③、片的吸液能力的作用。

醇 愈疮 木基醚 黑木酚等 这些化合物的酚羟基被 -β- 、、,混合材制浆 经第一段压榨浸渍后 种), 甲基化后 过氧化氢氧化将受到明显阻碍,。材 针叶木 云杉和香脂冷杉阔叶木 杨木 桦(:;: 、50%50% 1.2.3 APMP制浆机理木和槭木 混合料中 每种原料的吸收指数如表),1.制浆过程中 第一阶段预浸渍结束时得率),1APMP表 1 使用螺旋压榨撕裂机后的化学药品吸收指数 下降较多 其原因是因为这一阶段预浸液含量较。NaOH杨 木 桦 木槭 木 云 杉 香脂冷杉 高 木素和苯醇抽出物溶出较多 与此同时 预浸渍木片1.00 0.80 0.55 0.85 0.85 ,。, 的白度有所下降 这是因为在碱性条件下 木素中形成,,经过三段压榨浸渍后 各种材种的吸收指数进一步, 了新的发色基团之故。提高 因而使各种材种木片吸收的化学药品均匀 使得,,第二阶段预浸渍结束时 得率下降平稳 木素和苯),。这五种材混合木片的制浆成为可能2APMP。 醇抽出物继续有所溶出 白度急剧上升 这是因为第二阶,。对杨木制浆研究表明 未经螺旋压榨撕裂),2APMP 段预浸渍中含量较高,含量相对较少之故。

机挤压处理的木片在浸渍后 木片中离子含量 ,磨浆后的得率稍有下降 木素溶出略有增加 但),, 约为而经过良好挤压后 在浸渍/kg;,15min 苯醇抽出物继续有较多的溶出 聚戊糖溶出剧增 纸浆,,时 木片中离子含量便可高达左右 由此,/kg , 白度也有较大幅度增加 这是因为第二阶段浸渍没有洗。可见 经过挤压后 木片吸收药液能力迅速提高,,。 20西南造纸年 卷第 期2005 34 4论 文 报 告 综 述·· APMP制浆及其应用以的 “”和制浆 的化学药 品有, , ,-Bauer DTPA2 2 “为例来说明螺旋压榨撕裂机和螺旋浸渍以及的加入量增加 则纸浆的强”, NaSiO. 3 器的工作原理 经洗净汽蒸水分含量约度增加 而磨浆能耗则减小的量增加 则纸浆的。( )、,。,70℃40%～HO2 2的木片 经螺旋压榨撕裂机上方的计量给料器 在 白度增加二乙撑三胺五乙酸 是鳌合剂 其可鳌 50%,,。

DTPA(), 分段螺旋片螺旋的推进下 进入锥形笼 使木片松散物 合对漂白有抑制作用的有机或无机物 如 3+,,HO( Fe)。2 2 料获得最大的液压能力和均匀的给料 然后木片进入压和是稳定剂 或缓冲剂 同时 微量的,MgSO NaSiO(), ,4 2 3 缩区 螺旋片和锥形笼不同 可拆换螺旋片以获得不同可以减少盘磨的结垢 利用制浆技术 可(,NaSiO。 APMP,2 3 的压缩比 进行压缩 压缩后的木片通过膨胀室进入药 以进行化学药品的任何组合 以生产适应范围广泛的浆)。, 液浸渍区完成浸渍 进入下一道汽蒸或反应仓 经过良 料 同时 因为不需单独的漂白车间 因此 改换浆种所,。。 ,, , 好汽蒸的木片 经第一段压榨撕裂机后 不仅可被挤出 需的时间比生产减少 从而减少了质量不合格,,BCTMP , 水分 空气 水溶性的有色物质和树脂物质 干度达到 的浆的产量 提高了纸浆厂生产的经济性、 、,,。而且可被软化和部分分离成纤维 当其进入浸渍制浆流程 60%,。2 APMP 区 室 常压下立刻膨胀 这一突然的膨胀是在木片完工艺流程 ( ),,2.l木片贮存仓来合格木片 木片平衡预蒸仓( ) 常压螺旋木片洗 全浸没在浸渍液中发生的,像小型的海绵在手挤后放松→85℃ →涤器 木片溜槽 木片泵 脱水螺旋 带筛板 一段汽蒸仓( )( ) 时一样 由于无空气的空隙吸收液体 因此木片将被彻→→ →→75℃,,部分送污水处理 底浸渍 第一段的浸渍药液是由二乙撑三胺五。

DTPA(化学药品 乙酸和残余的和组成 此残余的化学药品NaOH HO,2 2木片压榨侧喂料器 高压缩比木片压榨撕裂机 一段木片浸渍器 系来自第一段磨后纸浆的中间洗涤 经过一段处理后→→→。,送污水处理 木片被钝化 即去除了阻碍漂白反应的成分 第二段挤,。常压螺旋输送机 二段汽蒸仓( ) 木片压榨侧喂料器→→64℃→ 压和浸渍仍是由螺旋压榨撕裂机和螺旋浸渍器来完成,高压缩比木片压榨撕裂机 二段木片浸渍器 常压螺旋输送机→→→ 但木片已是经鳌合和和处理过的木片 经送污水处理NaOH HO。2 2化学药品 过二段桉木或杨木 或三段 如针叶木和阔叶木()(100%反应仓( ) 出料螺旋 料塞喂料器 压力浆块分散器 压力喂料→ 55℃ → →→→ 的混合材 处理 木片已变成有很高白度的絮状浆团 分散器 盘磨喂料器 一段盘磨机 浆喷放系统 常压扩散器 中间浆) ,→→→→→池 螺旋压榨机进料泵 双螺旋压榨机 常压螺旋输送机 双计量螺旋的浓度 浆团再进一道常压反应仓中 均匀→→→→ (),, 30%～35%输送机 喂料分散器 盘磨喂料器 二段盘磨机 浆喷放系统 常压扩 加热到进行制浆和漂白反应 最后在一段常压→→→→→65～70℃,散器 消潜浆池 一段压力筛进浆泵 一段压力筛 孔筛 二段压力筛→→→( )→ 磨中完成漂白反应 化学药品的均匀浸渍 高的浆浓和。

、缝筛 低浓贮浆池 圆盘过滤机 螺旋输送机 高浓贮浆塔 送抄纸( )→→→→→ 均一的温度 为漂白提供了理想的条件 而盘磨如同高,,车间 速混合器和反应器 因为第一段磨浆时木片中含有碱,。2.2 流程说明 机械能的施加比较困难且易于切断纤维 通常电耗为,木片的洗涤是在高效木片洗涤器中完成的 木()。1 300～/BDMP,这就是需要在两段磨之间进行纸 片在洗涤器进口 首先受到高速喷淋水的喷淋 进入洗,, 浆的中间洗涤以除去残留的化学药品的原因 通常用白。涤器后 借助于上升的循环水流进行浮选 从而使金属,,、 水和中间洗涤压榨的滤液去稀释一段磨后的浆料 在进,石头和砂粒与木片分开 杂物沉入沉降室 不定期清洗。, 第二段高浓磨之前 浆料经螺旋压榨机挤压脱水和洗,排放 来自脱水螺旋的部分废水送污水处理 部分废水。, 涤 含有残余化学药品的滤液用于第一段和第二段浸 ,经高浓除砂器 或斜筛 净化后循环利用 整个系统的水( )。 渍 进入第二段磨的浆碱度较低,其能耗与传统的磨浆 。的消耗局限于木片的吸水 而纤维的损失则仅限于木片, 能耗相当 为真正意义上的, 800～/BDMT.洗涤器的不定期清洗和木片洗涤器沉降室和高浓除砂浆 能与相比的 即生产无需增加漂白 APMP ( BCTMP),器的不定期排渣 该系统不仅可以最大限度地除去木片。

系统的全漂浆 通常选用常压盘磨 以减小在压力磨浆,,中杂物 减小了下流程设备的磨损 同时提高了磨盘的,, 条件下的黑变反应 如果工厂仅是利用工艺节。APMP效率 而且能稳定木片的水分 减少纤维流失和清水用;, 能 同时又能接受较低白度的浆料和稍高的过氧化氢耗 ,量 从而减少了污水排放量 通常公司采用高浓,。 Hymac 量 则可选择压力盘磨 其可生产浆或高游离度的 ,,TMP除砂器 而公司采用斜筛来处理脱水螺旋的废水, 。浆这时通常要加一段漂白 以使浆的()。, CTMP ()木片的压榨撕裂和浸渍。公司流程是 白度提高( )。由和完成 而公司2%～3% ISO“” “” ; Hymac,21 r2005.Vol.34No.4 论 文 报 告 综 述··P制浆及其应用 的流程是由和“” “ress Chip完成 两种压榨撕裂机能达到表2 工艺条件” 。 ∶1 的压缩比 只是设备布置有所不同,公司的螺序号指 标 名 称单位 数 据 备 注。

木片仓 旋浸渍器()采用的是单螺旋倾斜布置,℃温度℃ 85 而公司的螺旋浸渍器()停留时间min 40 采用的是垂直双螺旋布置。2 一段预汽蒸仓温度℃ 75()盘磨间的螺旋压榨的废水经斜筛 (停留时间min 10过滤 纤维回到中间浆池 一段盘磨后 滤液送3 浸渍时间min 30 ) ,(),4 二段预汽蒸仓 去洗涤木片和常压扩散器冷凝浆中蒸汽并稀释浆料 如。温度℃ 65 产量高以上 流程中 滤液则可进一步经澄清停留时间min 30() ,200t/d 以回收纤维 如用澄清器 同时减少废水中的悬5 反应仓( ),温度℃ 55 浮物。停留时间min 30药品制备系统 各种液体化学药品6 一段磨浆()。,4DTPA浓度% 30,, )分别由计量泵送到阶梯式混合 MgSO NaSO NaOH4 2 3游离度mL 400~500 32~25.3°SR 槽 泵送浸渍器 在泵的进口管路上 加入由计量泵送来中间浆池 ,。

,7 的HO.浓度% 3.5～4.52 2温度℃ 75()纸浆的筛选常由二道压力筛串联或并联完成58 双螺旋压榨机 二道缝筛或一道缝筛 一道孔筛 筛渣可直接回到中出口浓度% 35 (、)。9 二段磨浆 间浆池 由二段盘磨来处理 亦可经单独的筛渣系统 由,,(浓度% 35 压力筛 斜筛 渣浆压榨机 渣浆磨和压力筛组成)并加压力kPa 常压、 、、 入少量来处理 其良浆与主流程中的二道压力筛游离度mL 150 59°SRHO,2 210 消潜池 良浆混合 送入净化系统,。浓度%4木片在通过一段磨后 要注意的是既要中和残温度℃ 59(),6时间min 45 余的NaOH,又要维持充足的HO以阻止纸浆的色泽2 2压力筛 孔筛11( ) 变暗 使浆料保持已得到的漂白特性 在双螺旋压榨脱进浆浓度% 1.8～2.0,。 水前 用酸处理浆料 将其 调至 以利于二段盘磨出口浓度% 1.5～1.6,,,pH 7粗渣率% 12 磨浆。压力筛 缝筛12( )制浆的排污点有三个 即木片洗涤水槽出口浓度% 1.3(),7APMP粗渣率%9 和二段螺旋压榨撕裂机 浓白水 如用盘式过滤机 来自。

()13 低浓浆池 盘式过滤机和造纸白水 主要用于稀释浆料 如盘式过浓度% 1.3,( 滤机进浆 压力筛进浆和冲洗 二段盘磨后消潜池浆料贮存时间min 22、、14 圆盘浓缩机或圆网浓缩机 的稀释和冷却 中间浆池的调浓和双螺旋压榨机的滤液()、 池等 稀白水来自纸机白水和盘式过滤机 一小部分用进口浓度% 1.0)。,出口浓度% 12 于化学药品的调浓后的浸渍器 低压 大部分用于盘磨( ),15 贮浆塔 入口稀释 高压 及盘式过滤机高压喷淋以及木片洗涤浓度% 12( )停留时间min 8 器沉降室间断清洗 双螺旋压榨滤液 盘磨之间 除部分。()16 APMP浆得率% 87～89浆 值 循环至中间浆池外 用于一段盘磨后浆料的稀释冷却17 APMP pH8.5(), 部分送木片洗涤水槽 木片洗涤水循环使用 木片洗涤18 药品消耗量对吨绝干浆。(( )kg/ 100%35~452 2 和盘磨汽水分离器 补充部分来自双螺旋压榨滤液槽),,( )kg/%45~55( )kg/ 100%20~30 有小部分用于螺旋压榨撕裂机洗涤压榨废液 多余部分2 3,/ODMT 3～6 去废水处理 清水主要用于冷却 密封 化学药品调浓和。

、 、/ODMT0.5~1.04 清洗。2.4 浆的质量指标浆的主要工艺条件 以桉木为例 2.3 APMP() 22西南造纸年 卷第 期2005 34 4论 文 报 告 综 述·· APMP制浆及其应用表3 质量指标Bauer公司引进了国内第一条碱性过氧化氢机械 序号 名 称数 据备 注生产线 该流程为两段螺旋压榨撕裂机及预浸( )(APMP白度二段磨浆 1%°ISO82( )器的两段常压盘磨,)其日产量为,以 杨木为130t 100%抗张指数 · 2Nm/g35～40撕裂指数 ·2 3mNm/g4.0～4.5原料 生产白度的杨木浆 替代原有,≥58%° , 4 不透明度%83～85的磨木浆 配加化学浆抄造低定量新闻纸,15%。1996打浆度 ( ) ～150纤维束含量年 宜宾造纸厂从加拿大公司引进 6%≤0.1,.了一套碱性过氧化氢机械浆生产线两段木片( )( 3 APMP制浆的主要影响因素APMP压榨和预浸 两段盘磨 一段可常压 用于针叶木 二段 3.1 螯合剂,:,;3+ 常压。

其日产量为以 的针叶木 马尾松 和),,( )螯合剂的作用 主要是 减少金属元素 如200t 40%,(),、1Fe 2+ 2+的阔叶木 杨木和桉木各为原料生产白度为等对的分解 提高漂白剂的效率减 60%(30%)、,;() Mn 2的浆 替代部分化学浆和磨木浆抄造 少金属离子与木素在碱性条件下的着色反应 特别是 65%°ISO APMP ,, 3+低定量新闻纸年 云南保山造纸厂从加拿大 提高纸浆白度 金属离子的来源 来自纤维原料本。1996 ,。: Fe①公司引进了一套日产的 身 生产用水 尤其是采用封闭系统和更多的回用白 .75t APMP ;, ②生产线 两段高压缩比木片压榨机和预浸器 两段常压 水情况下 会加重金属离子的影响 设备的腐蚀以及(,,;③盘磨 以桉木为原料 生产白度为的),,( ) 生产过程中所用的各种化学药品 在不同 值下 各100%82% °ISO。pH ,桉木浆 并配加的针叶木浆抄造高档文 种螯合剂的螯合次序见表4.APMP ,9%～30%表4 各种螯合剂的次序化用纸 书写纸 胶印书刊纸 保山造纸厂的试验表明( 、)。,pH螯 合 次 序在浆中配 和的针叶木浆 完全能够抄造APMP9% 30%,2.0～3. 出高质量的胶印书刊纸和书写纸 预计浆将在。 APMP4.0～8.其它纸种上如轻量涂布纸 软压光纸 铜版原纸等 获得8.5~10.