洗涤与筛选
出处:按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《常用非木材纤维碱法制浆实用手册》第287页(3706字)
蔗渣浆的纤维较短,薄壁细胞含量多,原浆的打浆度较高,浆料中的废液粘度大,因而洗涤比木浆困难。经验表明,蔗渣浆洗涤所用的过滤面积要比木浆大50~100%,而且洗涤时过滤速度慢,有糊网现象,因而洗浆时浆层要薄。近年来随着蔗渣除髓净化技术的发展,蔗渣浆的滤水性得到了明显的改善。
由于蔗渣原料比较松散,制得的浆料比较均匀,加之浆料纤维较短,不易结团,故比木浆、竹浆、芒杆浆及龙须草等中长纤维浆容易筛选。
1.洗涤
蔗渣浆的洗涤,目前在中小企业常用蒸球下洗涤池、双圆网浓缩机、侧压浓缩机、沟纹挤浆机,螺旋挤浆机、真空洗浆机、或水平带式真空洗浆机等设备进行洗涤。配有碱回收设备的大中型企业,在提取浓黑液时,常用真空洗浆机、压力洗浆机、或水平带式真空洗浆机。
洗涤池使用的材料有多种,一般常在5~6mm厚的钢板上打2.5~3mm的孔,并在钢板上铺设棕毯、竹帘或28~40目的尼龙网。池结构多为砖或钢筋混凝土的矩形构造,池底向一边倾斜,中部有排污沟,假底高度为0.5m左右。洗涤时除注意趁热洗涤外,在浆料经第一次过滤除去浓黑液进行第二次加水洗涤时,洗涤水应由洗涤池的壁沿放入,避免剧烈冲水搅拌,以防把已形成的浆料过滤层搅乱,使蔗渣纤维糊住滤水网眼,导致滤水困难。如单独用洗涤池进行洗浆,蒸煮后的粗浆要经过3~4次洗涤,才能达到洗涤要求,碱法蔗渣浆的洗涤时间可能超过8h,含碱量不应超过0.5g/L。由于洗涤池效率太低,一般多与其它洗涤设备串联使用,并作为第一段洗涤。
沟纹挤浆机可以取得高浓度的浆料,有适应性较强的优点,能够灵活地调节辊子的转速和两辊的间距,曾在国外获得广泛的应用,用于洗涤和浓缩时,采用三台串联逆流洗涤,可达较高的黑液提取率。由于沟纹挤浆机加工比较困难,在生产中易被浆中的硬杂物轧坏,在设计安装中,应考虑在前工段增设初筛设备。广东某厂将所用的洗涤碱法蔗渣浆的沟纹车小,套以滤板,改造成Φ623×1040mm的小孔辊,沟纹宽8mm,深15mm,沟距14mm,外套滤板1.5mm,孔径Φ1.5mm,孔距3mm,配用4.5kW电机。操作中辊速1.36r/min,双辊间距20mm,进浆浓度10%,出浆浓度30~35%,提取黑液浓度9~12°Be′,温度70℃,提取率50%以上,效果良好。
螺旋挤浆机用于碱法化学蔗渣浆的黑液提取时,容易打滑堵塞,难以正常操作,故目前设计中极少采用。但对亚铵法或半化学法蔗渣浆还是适宜的。优点是投资少,安装容易。
真空洗浆机和压力洗浆机具有生产能力大,黑液的浓度、温度、提取率高,纤维流失少等优点。在我国,蔗渣浆的黑液多采用真空洗浆机提取,已取得丰富的经验,被认为是当前中型以上规模纸厂的可靠工艺设备。近年来,在引进成套设备时,对于蔗渣浆的洗涤,国外生产厂商亦推荐采用真空洗浆机。
国内真空洗浆机一般采用四段逆流洗涤的方式。在最后一台机上的喷淋液采用热水,水温一般为65~80℃,其它三台机均考虑用后一台机的热稀黑液作为喷淋扩散洗涤之用。在生产中,应注意尽量使上网浆层厚薄均匀适当,浆层过厚,浆料过滤性能差,洗涤效果不好,过薄又易进空气。在较鼓转速一定的情况下,上网浆层的厚薄,主要受进浆浓度,进浆量和真空度的影响。进浆浓度太高或过低均不易上浆。尤应注意的是,进浆量大时,洗浆机在操作处理不当时,易产生浸浆;进浆量少;又影响了网鼓的上浆。因此,生产中要求达到进浆浓度和来浆量的稳定。当这两个生产条件一定时,适当增大真空度,可因抽吸力大而使浆料易于上网,上浆层较厚,废液也容易过滤;但真空度过大,除引起浆层过厚外,还会引起细小纤维的堵网,降低洗涤效果。由于碱法蔗渣浆的洗涤较木浆难于进行,据国内的生产实践,四台20m2真空洗浆机组,实际生产能力为45t/d左右,而木浆可达60t/d以上的生产能力。为了提高提取工段的生产能力,在设计安装过程中,可考虑增加一台真空洗浆机的提取段,或是其它的洗涤设备。广西某大型糖厂在四段20m2真空洗浆机组上,除采用65~75℃污热水洗浆、操作上尽量做到低浆位上浆以扩大过滤面积、控制洗浆浓度和真空度以达到适当的浆层厚度,控制好各段之间的洗涤液平衡等措施外,还增加了一台12m2带式真空洗浆机,增加了18吨的洗浆能力,使全系统的洗浆能力基本达到85t/d的水平。
压力洗浆机是以压缩空气作为洗浆的过滤动力,整体结构要求外壳为密封式,这给设备的运输及安装提出了较高的要求。因此在国内使用这种设备的企业较少,只有柳江纸厂用此设备对蔗渣浆进行洗涤生产。压力洗浆机也是采用多台串联逆流洗涤的流程,操作方式与真空洗浆机相类似,其主要不同点是在开机时,要待网鼓上的浆层形成后,再泵送入压缩空气,否则不易上浆。这种设备的洗涤效率要高于真空洗浆机,因在封闭状态下工作,生产环境好,不会产生泡沫。
水平带式真空洗浆机是70年代产生的一种新型洗涤设备。这种设备运用了长网造纸机的网案工作原理,并能根据生产能力的大小,对真空吸滤箱分隔为多段的浓缩洗涤区域,根据需要,在洗涤区内进行多段的逆流置换洗涤。由于这种设备结构较为紧凑,占地面积小,对建筑楼层无特殊要求,投资水平较低,运行电耗少,自问世以来,推广速度较快,尤其在中小型造纸企业中,比较受到欢迎。但是,这种设备在运行过程中,由于受到国内加工手段的限制,以及自控系统的若干问题,设计未能最终定型,在使用范围方面存在着一定的争议。在甘蔗渣浆的碱回收系统中,黑液的提取浓度有达不到预期效果的情况。作为单纯的洗涤设备,带式洗浆机易于管理,洗浆洁净度高,黑液的提取率也不低,还是比较受生产蔗渣浆企业的欢迎的。
2.筛选
由于蔗渣浆中含有较多的杂细胞及细小纤维,成纸脆性极为突出,这是国内用甘蔗渣制浆造纸企业感到困惑的生产难题,在这一方面,很大程度上限制了蔗渣浆在某些中高档纸种中的应用。减少杂细胞及细小纤维的含量,除对甘蔗压榨机及蔗渣除髓工段进行根治外,至今未能在制浆过程中的筛选工段有重大突破。生产化浆的企业有用跳筛(偏重式振动平筛)及除渣器来除去蔗渣浆中所含的部分杂细胞及细小纤维,其去除效果,可通过对纸浆的打浆度、纤维湿重,滤水性、筛渣成分进行比较。这样的生产方式,常有一定的生产效果,但纤维流失较大。
詹生筛(高频振框式平筛)常被用于蔗渣浆的粗选,其产量主要决定于筛板的面积。由于蔗渣浆纤维较短,需要较小的筛眼孔板,通常的设计生产能力未能反映出实际的生产能力。这种设备具有较大的生产能力,效率高,动力消耗低、占地小,但操作环境差。
A型筛、B型筛、C型筛等几类筛选设备在老的蔗渣浆生产企业中用得较多,目前的新企业已不再考虑使用,取而代之的是CX型筛及ZSL型离心筛。
CX筛用于蔗渣浆的筛选效果还是好的,但因排渣口较小,限制了生产能力的发挥,进浆端的筛板容易糊浆堵眼,需要定期清洗。CX型筛及ZSL1~4型筛都具有生产能力大、筛选效率高、电耗低、结构紧凑、占地面积小、拆洗检修方便等优点。
压力筛在蔗渣浆的生产中得以应用。
在制浆造纸的生产过程中,浆料按其需要,对蔗渣浆中相对密度大的杂质如尘埃、砂粒、金属粒子的除去是必须的。最原始的方法是用沉砂沟,利用杂质与纤维的相对密度不同,进行稀释沉降分离的简易净化手段。这种方法虽然设备简单,无需动力,但占地面积大,效率低、须经常清洗,费用人力工时,目前已不为新的大中型工厂所采用。
目前最常用的除渣方式是用锥形除渣器。在国内的蔗渣浆生产企业中,最常用的是606及600型,根据其来源不同又可分为多种型号。为了提高除渣效率,除渣器的除渣已由敞开式排渣逐步向密闭型排渣方式发展,这也有助于减少浆料流失,提高排渣效益,降低动力消耗。
低压除渣器的除渣原理与锥形除渣器的除渣原理相同,但压差较小,主要用于除去浆中的粗大杂质,故可考虑串联于锥形除渣器或压力筛等之前使用,以取代沉砂沟,用以保护筛板,或使排渣口不易损坏和堵塞。