碱回收白泥轻钙解絮机的原理及其应用

王亚双

(廊坊职业技术学院,河北廊坊,065000)

碱回收白泥轻钙解絮机的原理及其应用

王亚双

(廊坊职业技术学院,河北廊坊,065000)

介绍了碱回收白泥轻钙解絮机的原理及其应用,白泥轻钙解絮机能够有效地解决碱回收白泥的絮状粘连团聚粒子的解离问题,使白泥轻质碳酸钙得到解絮细化并具有一定的粒度分布,以适应造纸领域加填的使用要求,从而使碱回收白泥制备轻质碳酸钙技术更加完善。

碱回收白泥;轻质碳酸钙;解絮机;填料

碱法草浆碱回收白泥的二氧化硅含量高,煅烧的再生石灰不能被苛化循环使用,而目前又没有较好的白泥综合利用方法。多数只能采取向外排放的办法,不仅浪费资源,同时造成环境严重污染[1]。白泥轻钙解絮机是随着碱回收白泥制备轻质碳酸钙技术研究的不断深入而开发完成的,这里白泥是指碱法、硫酸盐法制浆企业配套黑液治理的碱回收车间所产生的白泥,也就是碱回收苛化过程中绿液与石灰反应所生成的白泥碳酸钙沉渣。白泥的主要成分为沉淀碳酸钙,此外,还有苛化生产过程中过量加入的石灰 (以氢氧化钙形式存在)、硅酸盐、残余氢氧化钠、尘埃杂质等[2]。

碱回收白泥制备轻质碳酸钙项目的技术关键包括控制、分离、转化白泥中的非碳酸钙组分,特别是再通过柔性冲击的机械方法对白泥进行解絮细化,使其粒度和微观结构达到轻质碳酸钙产品的使用要求。其中白泥轻钙解絮机为该项目的主要设备,用于解离白泥在苛化过程中所形成的团絮状粘连粗大粒子结构,对白泥进行解絮细化并保持基本粒子结构不变。

1 白泥轻钙解絮机功用

轻质碳酸钙 (简称轻钙,也称沉淀碳酸钙),广泛应用于塑料、橡胶、造纸、涂料等领域的加填,可起到增容增量、改性补强的作用。在造纸工业中,轻质碳酸钙可用作填料和涂料,能显著提高成纸的不透明度、松厚度和油墨吸收性等,并可降低生产成本。通常碳酸钙产品可按粒度划分等级,其中特定的粒度分布又是衡量轻质碳酸钙产品品质及其使用性能的重要特征之一。

白泥轻钙解絮机主要用于解除碱回收白泥的絮状团聚结构,使其具有良好的适用性,比照传统的砂磨机等碳酸钙微细加工设备,白泥轻钙解絮机主要针对碱回收白泥的物料特性,解决回收白泥轻质碳酸钙的解絮、除渣和粒度分布等技术难点。

2 设计原理

现有的浆纸行业碱回收苛化技术,为了加快反应速度,缩短反应时间,通常将提高消化和苛化的反应温度作为主要手段,这一点在苛化反应的后期更为突出,一般控制在 100℃以上,由此可以在 2 h左右就能达到满意的苛化度,同时生成的白泥沉渣呈团聚状絮聚体,非常有利于后续的澄清和洗涤,其粒度分布如表1所示,微观结构如图1所示。

表1 碱回收苛化粗白泥的粒度分布 (马尔文)

图1 碱回收苛化粗白泥的电镜扫描图

碱回收白泥的粗大絮状团聚体直接用于造纸加填必然与纤维的结合力不足,是影响成纸的表面强度,导致掉粉掉毛的原因之一。碱回收白泥制备轻质碳酸钙填料的关键技术之一就是解决白泥的粒度分布和微观结构问题,使之细化并具有特定的分布规律,以达到造纸加填的要求。

在设计开发的过程中,白泥轻钙解絮机参照德国塔式冲击磨技术原理,在线速度、盘间距和阻尼结构等方面进行了大量的正交实验和深入研究,有效地解决了絮聚状粗大白泥的细化问题,使解絮后的白泥粒度分布满足造纸填料级轻质碳酸钙的标准要求,主要技术参数包括分区解絮、阻尼结构、盘间距以及进料速度等。

以 HPCC800生产型白泥轻钙解絮机为例,对其设计思路以及参数选定进行简要说明。

线速度方面,白泥轻钙解絮机的盘体边缘线速度设定在 12.8 m/s,比传统的砂磨机线速度提高了约30%,并在解絮腔体内壁增设了阻尼结构,如图2所示,白泥浆料和解絮介质在腔体内部的相对运动速度又得到显著加强,并产生一定的空穴效应,最终使絮聚状的白泥颗粒团充分解离,同时又不破坏原有白泥粒子的基本结构,较好地实现了对碱回收白泥进行冲击解絮的设计思路。

图2 白泥解絮机结构示意图

白泥轻钙解絮机腔体内径为 600 mm,长径比约为 4.8,内置解絮盘直径 528 mm,厚度 30 mm。腔体内分区解絮包括导入区、冲击区和规整区,在导入区腔体内壁不设阻尼结构,使白泥浆料进入腔体后能够迅速提高速度,高速进入带有阻尼结构的冲击区进行解絮,之后在规整区内对大粒子进行收尾处理,使白泥的切割粒径能够稳定达到 25μm以下。

在盘间距方面,解絮盘自下而上共有 15级,其中第 1～3级构成导入区,导入区里相邻的 2个解絮盘之间的间距都是 108 mm;第 3～12级构成冲击区,冲击区里相邻的 2个解絮盘之间的间距都是132 mm;第 12～15级构成规整区,规整区里相邻的 2个解絮盘之间的间距都是 168 mm。

腔体内部设置的阻尼结构采用了阻尼棒,自下而上共有 13级,阻尼棒沿解絮腔体的内壁圆周均匀分布,径向设置,位置与解絮盘相对应;每级阻尼结构有 12个阻尼棒,阻尼棒高度 18 mm,直径 30 mm。

白泥浆料在解絮腔体内部的停留时间非常重要,时间越长则腔体内部的温度越不均匀,超过 60℃的局部温度会明显影响解絮效果,为此白泥轻钙解絮机的进料流量设定较大,进料浓度约为 20% (基本相当于造纸填料的配制浓度),控制白泥浆料通过解絮机内部的停留时间在 10～15 min,这与传统砂磨机的30～40 min相比大大缩短,同时也提高了白泥轻钙解絮机的生产效率。

表2 解絮后碱回收白泥粒度分布 (马尔文)

图3 解絮后碱回收白泥的电镜扫描图

通过白泥轻钙解絮机后的白泥粒度分布如表2所示,其微观结构如图3所示,解絮后白泥轻质碳酸钙的粒度与 600目的商品碳酸钙基本相当。

3 应用实例

经过在湖南岳阳某纸业集团近 3年来的应用,白泥轻钙解絮机制备的白泥轻质碳酸钙加填性能良好,对白水浓度、施胶度、表面强度以及留着率等均无明显不良影响,此后湖南沅江某纸业公司、河南新乡某纸业公司也相继装备了白泥轻钙解絮机,投产运行以来性能稳定,全部达到了设计预期。

4 结 语

白泥轻钙解絮机的成功开发和应用使碱回收白泥制备轻质碳酸钙技术和装备更加完善,有效地解决了碱回收白泥絮状团聚粗大粒子的解离问题,适应了造纸领域加填白泥轻质碳酸钙的使用要求,并已获得了国家实用新型专利。

[1] 李望南.碱法草浆白泥精制碳酸钙作造纸填料[J].中华纸业,2002,23(12):17.

[2] 王桂林.碱法草浆碱回收白泥精制碳酸钙的应用[J].中国造纸,2007,26(12):49.

The Principle and Application of the I mpactM ill for Recovered L imeM ud as PCC

WANG Ya-shuang
(Langfang Institute of Vocational Technique,Langfang,Hebei Province,065000)

A brief description of the principle and application of the ImpactMill for PCC devised from the lime mud of chemical recovery plant is presented.The ImpactMill can solve the aggregative problem of the LimeMud,produce fine PCC and control its particle size in the expected distribution,therefore can be used as paper filler.The development and application of the impactmillwillmake the technology of reclaiming PCC from Chemical RecoveryLimeMud perfect.

lime mud from chemical recovery plant;PCC; ImpactMill;filler

TS733+.9

B

0254-508X(2010)02-0051-03

王亚双女士,副教授;主要研究方向:机械制造及其自动化技术。

(E-mail:yas_2004@163.com)

2009-08-16(修改稿)

(责任编辑:孙秋菊)