桉木化机浆APMP打浆节能与HY Soft fin弧形齿磨片应用实践.doc

桉木化机浆APMP打浆节能与HY Soft fin弧形齿磨片应用实践 
蒋小军1   孔凡敏 2        徐庆珍 2
（作者单位：1、南通华严磨片研究中心，江苏南通，226403；2、山东华金集团有限公司，山东泗水，273201）

摘 要：以华金集团生产白卡纸的打浆生产为基础，介绍与南通华严磨片研究中心共同探索，对双盘磨浆机磨片齿型及桉木化机浆APMP纤维进行研究与优化来提高打浆效率和质量，简述通过优化磨片齿型来降低打浆电耗的实践案例。
关键词：化机浆；APMP；磨片齿型；打浆节能；HY Soft fin

华金集团采用10%漂白针叶木化机浆BCTMP和90%桉木化机浆APMP混合打浆生产白卡纸，打浆使用具有较高效率的DD550型双圆盘磨浆机，选配G、F型磨片，基本能满足打浆度等工艺指标，为进一步保留桉木化机浆纤维湿重，加强分丝帚化，提高纤维结合力，并降低打浆电耗，华金公司与华严磨片研究中心对如何改善磨浆指标，降低打浆电耗，进行了共同研究与优化实践。改型使用HY550-S17型弧形齿磨片后，在适应打浆工艺变化的需求，提高打浆出率及降低打浆电耗方面，取得了可喜的效果。
在使用双圆盘磨浆机用于处理桉木化机浆APMP混合打浆过程中，如何有效保留短纤维阔叶木浆的纤维湿重，提高纤维间结合强度和成纸的物理强度，常常困扰着打浆工段。磨片是磨浆机打浆时，对纤维原料直接进行多重作用的核心元件，磨片对打浆质量的影响具有关键作用。本文对优化磨片齿型改善桉木化机浆混合打浆的实践情况作简要介绍。

1、分析磨片齿型对于浆种的适应性

有研究表明，桉木浆的密度和硬度较大，纤维长度和腔宽比较小[1],与针叶木浆相比，要求有更高打浆度以获得更好的纤维帚化率时才能取得好的物理强度，其细胞壁较厚，细胞腔小，壁腔比大，纤维不易压溃变形，如打浆处理不好将影响成纸的物理强度指标。但使用桉木浆有较多优点：成纸匀度好，松厚度较好。生产中既要提高其打浆度，又要尽量避免过多地切断纤维，因此需要设计一种新的磨片适应以桉木APMP为主的纤维配比混合打浆。鉴于浆料在磨区受力的复杂性和多变性，我们充分研究盘磨机打浆机理，将“比刀缘负荷” 及“比表面负荷”两种理论有机结合，并综合流变方面的因素，应用到磨片设计中。

2、整合磨片齿型对于纤维作用的多种因素，根据浆种特性对磨片进行改型

根据桉木APMP浆种的特性和该生产线工艺的特点，我们进行了磨片齿型优化。磨齿的宽窄，沟槽深度，和倾角分布，粗磨区的锥度，破碎区以及精磨区的分区比率和斜度大小是齿型设计的关键。我们先后对多种国内外磨片进行齿型比较，从优化打浆强度入手，重新选择了适合具体工艺指标的磨片齿型。
打浆作用是通过磨齿对纤维的反复冲击、挤压、释放的过程中发生的。根据“比刀缘负荷理论” (specific edge load)来讲，磨片齿数越多、刀齿边缘长度越大，打浆强度越小，纤维在单位时间内受挤压、释放的次数就越多；但齿表面积的作用力也不容忽视，基于此，我们引入 “比表面负荷理论” (specificsurface load) [2]并融入了流变效应[3]概念。3台DD550型双盘磨串联打浆过程中，鉴于原磨片打浆过程中纤维切断过多，而帚化率不足，我们经过计算将齿沟宽比作了合理调整。在磨浆过程中，磨齿要承受冲击摩擦，齿高过高，浆料纤维在齿槽与齿面上不易交换，纤维受不到打浆而直接流走的倾向增强。但齿高过低，流量降低且使用寿命短不太经济。适合的齿高，齿槽与齿面间纤维则易于交换，我们新磨片齿型选择7mm齿高。
根据实践案例证明，较大的磨齿倾角度和弧形齿有利于降低对纸浆纤维的横向切断[4]，为抑制桉木APMP纤维打浆的切断作用，我们优化了倾角度增大交汇角度，并设置了疏解能力较强的弧线齿，HY Soft fin软鳍齿型有效改善了打浆质量，增大了通过量，同步提高生产效率，降低了打浆电耗。

鉴于针叶木BCTMP与桉木APMP混合打浆的纤维特点，防止出现打浆不均现象。适当增加浆料在盘磨里的冲击频次，如采用全封闭齿型适宜于偏粘状打浆HY Broom fin扫帚鳍磨片（见图1），对纤维分丝帚化作用较强，利于打浆度的快速提升，通常在盘齿的沟槽内设挡坝[5]，特别是低浓打浆条件下更为重要，但磨片沟槽封闭之后会影响磨浆的出率。因此我们采用了泵出力强、流量大的弧形齿加弧形半封闭浆档的设计理念（见图2）。

图1：适宜于偏粘状打浆的HY Broom fin扫帚鳍系列带档坝齿型磨片

图2：改型后的HY Soft fin软鳍系列S17型弧形齿磨片

有关研究与案例表明，表面具有一定粗糙度磨粒的磨齿可以更好的提高纤维帚化率。鉴于要尽量保持阔叶木浆纤维的湿重，并提高分丝帚化效果，我们共同开发优化新齿型，削弱横向切断力，提高纤维的纵向分裂，并确认使用南通华严铸造有限公司表面带粗粒的多元合金材料。磨片改型后，打浆过程中的摩擦力促进了纤维的分丝起毛和结合力，多元合金磨片因为经过特殊处理并严格动平衡校验，在使用中没有出现断齿、锯状齿（磨损不均）等制约生产的问题。

3、磨片改型前后打浆指标比较

改型前使用的550-G型磨片（见图3），生产过程中，为了达到对成浆打浆度的要求，必须加大磨浆功率，造成磨浆作用过度，纤维过多切断，分丝帚化作用不明显。磨浆间隙波动也大，增加了磨片直接碰撞的可能性，出现锯齿状磨损现象。           

图3：改型前使用的G型磨片

打浆工段是造纸企业的耗电主体，通过对磨片齿型和材质的优化，降低了打浆电流和电耗，纤维由原来过度切断、分丝帚化率低，变为切断减少、纤维表面起毛现象增加，在不耗费更多电耗来提高打浆度的前提下，纤维分丝帚化得到进一步加强（见表1）。成纸指标：在相同打浆度及抄造条件下，化机浆自身结合力有一程度提高，约5-10%左右。
阶段
原料
打浆度oSR
湿重g
分丝帚化
电流A
550-G
混合化机浆
37-38
2.0-2.2
一般
360-400
HY550-S17
混合化机浆
37-38
2.2-2.4
好
320-360
表1：磨片改型前后打浆指标对比

4、小结

通过对漂白针叶木化机浆BCTMP和桉木化机浆APMP纤维组织的研究，进行打浆机理的分析，及对磨片齿型的实质性调整和效果的比较，充分证实了打浆与磨片齿型的相关性，对提高短纤维浆种的湿重和帚化率进行了案例分析，也对混合打浆和低强度打浆磨片齿型的优化提供了理论依据，并将HY Soft fin软鳍齿纹弱化横向切断的理论应用到实际生产，在降低动力消耗的同时，提高了阔叶木浆纤维质量、打浆效率和成纸物理指标。
此次磨片改型只配套于两组并联盘磨的其中一组，我们将应用到两组盘磨中同时使用，并进一步提高打浆效率和使用寿命，藉以为生产工段挖掘潜力、节能降耗。

参考文献
[1]  蒋玮，姚春丽，赵荣军等.几种杂交桉木的纤维特性. [J]．中国造纸，
2005（11）：75
[2]  何衍庆; 马欣等.盘磨机打浆过程的控制[J]．中国造纸，1997（3）：35
[3]  刘士亮，陈中豪.盘磨打浆机理初探.[J]．浙江造纸,1999(3):4
[4]  王奇峰、黄所新、蒋小军．优化打浆磨片 改善阔叶木纤维品质，[C]中国造纸学报．北京．中国造纸学会． VOL．24（2009）：169
[5]  蒋小军，赵广锡，优化打浆磨片 提高纤维与成纸品质，[C]．全国第四届特种纸年会暨衢州特种纸产业发展国际论坛论文集．衢州.2009．10：118