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废纸脱墨热分散机沉积物化学组成及其形成机理

葛杰  
【摘要】:低碳经济概念和节能减排要求的提出使得废纸制浆成为现代造纸工业中不可缺少的部分。废纸的回收利用既节约能源,又能减轻环境污染;废纸脱墨制浆造纸系统中设备结垢问题日益严重,其中热分散机部位的结垢问题尤为突出,严重影响设备生产效率、能耗和产品质量;加上纸机不断向大型化、高速化、自动化方向发展,结垢问题造成成纸质量的下降和生产效率降低。故本文的研究,为热分散沉积物的控制提供理论指导,促进我国造纸业向绿色低碳产业方向发展。 本文在理论分析沉积物的种类和浆料流体动力学的基础上,采用化学和仪器分析方法分析了齿盘垢的化学成分;对DIP系统中添加的化学品和热分散系统关键设备的结构与运行技术参数进行深层次的剖析;进一步对浆流中的固相进行固体颗粒模型分析,并利用Fluent流体软件对浆流进行模拟与分析,进而探讨了热分散沉积物化学与物理形成机理;最后对热分散机结构的设计提出了一些设想。 本文研究成果如下: (1)在制浆过程中,热分散工序除掉的胶粘物总量低于粗筛、精筛、前浮选3个工序;但热分散处理使其前后浆料的胶粘物去除率达到85%。 (2)废纸脱墨产新闻纸系统热分散机盘垢化学组成为少量齿盘金属(0.5%以下)、MgCl2、CaCl2(MgCl2和CaCl2两者所占质量分数在4.5%~5%之间)、Si02(37.2%)、CaMgSi2O6(2.5%)、CaSiO3(21.2%)、CaCO3(11.2%)、CaMgSiO4(4.5%)、Ca(OH)2(1.8%)、CaO(0.4%)、MgO(0.8%)和以细小纤维为主的有机物(15%左右);Ca2+总含量11.40%,Mg2+总含量1.44%,其中硅溶胶(SiO2·nH2O)为主要粘合介质。 (3)热分散机沉积物是由DIP系统中的NaOH、CaCl2、硅酸钠、螯合剂、脱墨剂、甲脒亚磺酸和絮凝剂等化学品的添加并与纤维和硅溶胶等相互作用形成。 (4)热分散机齿盘内沉积物与其它关键部位的沉积物相比,沉积物组成种类多,且结垢情况严重。 (5)可以通过以下措施来实现热分散机齿盘沉积物的控制:增加打浆度;减小颗粒度;降低浆料流速;降低流体粘度;降低流体密度;降低浆料浓度;增加流动强度;降低作用时间和作用面积(通过降低齿的排列密度,降低齿槽的深度,减少齿数来实现);调低动盘转动角速度;调大盘间距;增加设备表面光滑度。 (6)热分散机盘片垢物的形成与流体物理参数的动态分布密不可分;齿盘内的固液两相流体的动能和热能过低,因此盘片内易生成垢且垢物硬度大;控制热分散机盘内沉积物生成的根本在于减缓盘内浆料动能和热能变化趋势。


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