造紙濕部的監測方法探索論文
由于很多紙張性能中要求控制紙面pH，比如某特種印版襯紙的紙面pH要求在5。0~6。0，也有的襯紙因所襯的材料不同，要求紙面pH控制在6。0~7。0，還有的紙張比如無(wú)碳復寫(xiě)原紙因加工性能的需要，一般要求紙面pH為7。0~8。0。要滿(mǎn)足這些紙面pH的特殊要求，就需要選擇不同的施膠方式及其施膠劑種類(lèi)，將上網(wǎng)漿pH控制在一定范圍內。實(shí)際應用中，當紙機濕部封閉循環(huán)一段時(shí)間后，酸性施膠由于硫酸根的積累造成濕部系統的pH極低，經(jīng)常在4。0~4。3；中性施膠由于烷基烯酮二聚體（AlkylKeteneDimer，AKD）的水解、陽(yáng)離子淀粉（CationStarch，CS）和碳酸鈣填料流失形成的干擾物質(zhì)也造成濕部系統pH波動(dòng)。為了解決這些問(wèn)題，我們通過(guò)檢測網(wǎng)下白水、回用水、配料漿、上網(wǎng)漿等的pH來(lái)分析各種添加劑的加入量和積累情況，以控制其后續用量，促使酸性施膠硫酸根的積累程度減少，維持中性施膠濕部pH穩定，從而保持成紙灰分和系統保留的恒定，達到濕部系統處于良性循環(huán)的目的。
漿料的電位代表了液體介質(zhì)中紙張纖維的情況，根據纖維的電位數據，可以判定纖維吸附帶相反電位顆粒的能力，如果纖維的電位是負值，就很容易吸附陽(yáng)離子性添加劑。同樣的`紙漿由于造紙濕部的水質(zhì)、pH以及電解質(zhì)的不同，電位的表現可能完全不同。在相同pH情況下，由于所用的漿料特性不同，顯示的濕部系統電位也有差異。例如：表1中Ⅰ代表的是明星漿（水分10%）、Ⅱ是國產(chǎn)濕漿（水分70%），分別用回用白水碎漿，經(jīng)圖1流程運行一定時(shí)間后對濕部進(jìn)行監測，可見(jiàn)明星漿比國產(chǎn)濕漿的濕部系統的PCD電位更負、電導率和殘氯低、首程留著(zhù)率高，說(shuō)明用明星漿比用國產(chǎn)濕漿的紙機濕部系統運行性能更好。造紙濕部使用不同化學(xué)添加劑時(shí)濕部PCD電位、首程留著(zhù)率會(huì )發(fā)生明顯變化，詳見(jiàn)表2。從表2看出，使用#3化學(xué)添加劑的上網(wǎng)漿PCD電位異常偏正，首程留著(zhù)率只有72。3%，說(shuō)明循環(huán)系統中積累的陽(yáng)離子電荷偏多，也就是陽(yáng)離子類(lèi)化學(xué)添加劑加入過(guò)量，使系統沉積物增多，濕部系統處于惡性循環(huán)，此時(shí)必須對系統進(jìn)行排放、清洗；#4濕部系統PCD電位異常偏負，首程留著(zhù)率較低70。4%，說(shuō)明循環(huán)系統中積累的陰離子電荷偏多，也就是陰離子類(lèi)化學(xué)添加劑加入過(guò)量，系統清洗次數也相應增加。所以，漿料組分的電位會(huì )影響細小纖維、膠料和填料留著(zhù)，也影響染色的效果，濕部系統PCD電位變化越大，紙機運行性能越差，當上網(wǎng)漿的PCD電位在—28~17μeqg—1時(shí)紙機的首程留著(zhù)率達到80%以上。
俗話(huà)說(shuō)“七分磨漿，三分造紙”，磨漿除給予成紙特殊的性能外，還滿(mǎn)足漿料在網(wǎng)部成形的要求。造紙生產(chǎn)中濕部動(dòng)態(tài)濾水性能經(jīng)常通過(guò)測定流程中各點(diǎn)漿料的游離度（CSF）或打漿度（°SR）來(lái)反映，由于游離度比打漿度反映的濾水性能精度高、更直觀(guān)，我公司實(shí)際生產(chǎn)中用游離度控制。進(jìn)行動(dòng)態(tài)濾水性能監測的必要性：首先，電位測量反映的是漿料中干擾物質(zhì)數量，但不是所有的干擾物質(zhì)都顯示陰性或陽(yáng)性，所以?xún)H僅依靠控制漿料的電位不可能維持較好的生產(chǎn)水平；其次，造紙濕部是相當復雜的漿、水循環(huán)過(guò)程，其特征在于極低的上網(wǎng)濃度，一般上網(wǎng)濃度低于1%，相當部分白水經(jīng)網(wǎng)部回流進(jìn)入濕部系統，網(wǎng)部脫水情況成為紙機正常運行的要素；第三，網(wǎng)部的留著(zhù)率、紙機的運行性能和紙的性能也會(huì )在一定程度上制約濕部動(dòng)態(tài)濾水性，故動(dòng)態(tài)濾水性能是紙機運行的關(guān)鍵。表3是中性施膠生產(chǎn)70gm—2紙張時(shí)4種濕部狀態(tài)下的游離度、上網(wǎng)漿灰分、首程留著(zhù)率和成紙灰分測定，從表中數據看出：在保證成紙灰分和紙機車(chē)速的前提下序號D的首程留著(zhù)率較好，達到81。4%，說(shuō)明相應的CS、AKD、增白劑（OBA）、碳酸鈣填料、三元助留劑間的協(xié)同效應發(fā)揮得好。序號D的漿料游離度410mL，比序號A和B的低，經(jīng)加入各項化學(xué)添加劑后網(wǎng)前箱漿游離度為350mL，與序號B和C相比，維持了較好的濾水性能，結果使AKD用量減少了0。12個(gè)百分點(diǎn)、OBA用量減少了0。27個(gè)百分點(diǎn)、并且上網(wǎng)漿灰分比A和B低7個(gè)百分點(diǎn)左右，說(shuō)明序號D的濕部稀釋用的回用白水中填料含量比A、B少，其濕部系統更清潔，其濕部系統處于良性循環(huán)狀態(tài)。綜上所述，通過(guò)測試濕部各點(diǎn)動(dòng)態(tài)濾水性能可以衡量在添加或沒(méi)有添加化學(xué)助劑的情況下漿料的動(dòng)態(tài)濾水情況和細小纖維、填料的留著(zhù)情況。在一種漿料中，多種化學(xué)添加劑相互作用影響到紙頁(yè)成形過(guò)程的漿料特性，通過(guò)控制及調整各種相互作用，達到化學(xué)添加劑間的協(xié)同效應，就可以顯著(zhù)降低特殊功能性化學(xué)添加劑的用量。
通過(guò)造紙濕部監測合理控制化學(xué)添加劑的加入順序和加入量，提高濕部運行效能。我公司在生產(chǎn)120gm—2紙張時(shí)，出現首程留著(zhù)率低，見(jiàn)表4。通過(guò)對濕部pH、PCD電位、CSF、漿濃度和灰分監測，發(fā)現高位箱漿PCD電位為0，上網(wǎng)漿PCD電位—131μeqg—1，說(shuō)明稀釋白水中的陰離子垃圾偏多。為了降低白水中的陰離子垃圾，采取如下措施：①在保持上網(wǎng)漿灰分42%的前提下，及時(shí)降低碳酸鈣填料的加入量，以減輕濕部系統白水中填料含量；②降低CS用量，使高位箱漿PCD電位為負值；③增加網(wǎng)部濾水性能，調節三元助留劑用量，使上網(wǎng)漿游離度由390mL提高到410mL。最終首程留著(zhù)率由原來(lái)的75。0%提高到82。4%，首程留著(zhù)率的提高相應降低了系統中的陰離子垃圾，從而使上網(wǎng)漿的PCD電位降至—93μeqg—1。表5列出不同CS用量和高位箱漿游離度下的首程留著(zhù)率與成紙灰分。當高位箱漿游離度490mL時(shí)，即使CS用量達1。94%，由于PAM用量（163mgkg—1）和上網(wǎng)漿游離度（570mL）高，造成濾水過(guò)快，首程留著(zhù)率低（95。8%~96。7%）、成紙灰分低（16。7%），說(shuō)明填料留著(zhù)差。通過(guò)加強磨漿來(lái)降低高位箱漿游離度至460mL，適當降低CS和PAM用量來(lái)控制上網(wǎng)漿游離度至510~540mL，實(shí)現首程留著(zhù)率提高至96。2%~97。4%，成紙灰分提高到17。3%~18。3%，既保持了較好的留著(zhù)效果，又使CS用量降低了0。6個(gè)百分點(diǎn)左右、PAM用量降低了80mgkg—1。實(shí)踐證明，造紙濕部化學(xué)添加劑的加入點(diǎn)和加入順序對化學(xué)添加劑的使用性能起決定性的作用。在使用一種化學(xué)添加劑前，在實(shí)驗室中應盡可能地考慮到它對紙機運行的影響。在加入化學(xué)添加劑后，要掌握上漿系統中的助留率以及濾水情況的變化；同時(shí)，也要了解這種化學(xué)添加劑是抵消還是加強了其他添加劑的作用效果。在漿料懸浮物中，陰離子的纖維和陰離子垃圾彼此互相競爭吸引帶陽(yáng)離子的化學(xué)添加劑。因為陰離子垃圾的電荷密度通常比纖維高，所以陰離子垃圾具有更好的吸附性。如果化學(xué)添加劑與陰離子垃圾作用，這會(huì )導致絮凝，從而影響纖維的吸附性，添加劑效能將大大降低，而且容易產(chǎn)生沉積，此時(shí)就要通過(guò)濕部的調節來(lái)降低陰離子垃圾量。
通過(guò)施膠方式和施膠劑種類(lèi)的選擇，硫酸鋁等用量調節，監測并控制上網(wǎng)漿pH等手段，可以實(shí)現紙面pH的特殊性需要。紙機濕部系統不僅受化學(xué)添加劑的影響，同時(shí)還受pH值、PCD電位、電導率、系統殘氯等變化的影響，所有這些因素都可能對纖維和化學(xué)添加劑的特性產(chǎn)生影響。中性造紙生產(chǎn)70gm—2紙張時(shí)，當上網(wǎng)漿PCD電位在—28~17μeqg—1時(shí)紙機的首程留著(zhù)率達到80%以上。對不同造紙濕部系統，不同的施膠方式，通過(guò)濕部PCD電位、動(dòng)態(tài)濾水性能、首程留著(zhù)率等的監測，可以合理調節各種功能性化學(xué)添加劑的加入點(diǎn)和加入量，充分發(fā)揮化學(xué)添加劑間的協(xié)同效應。同時(shí)，又通過(guò)化學(xué)添加劑間的協(xié)同效應來(lái)控制漿料的動(dòng)態(tài)濾水性能、PCD電位和提高首程留著(zhù)率。這種良性循環(huán)過(guò)程，使生產(chǎn)70gm—2紙張時(shí)AKD用量減少了0。12個(gè)百分點(diǎn)、OBA用量減少了0。27個(gè)百分點(diǎn)，在生產(chǎn)145gm—2紙張時(shí)CS用量降低了0。6個(gè)百分點(diǎn)左右、PAM用量降低了80mgkg—1。既減少了化學(xué)添加劑的用量，又提高了紙機的運行性，達到了節能減排和提高經(jīng)濟效益的目的。
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