低强度打浆在OCC纤维回用技术中的应用

许慧敏 刘命洲

(山东世纪阳光纸业集团有限公司,山东潍坊，262400)

·低强度打浆·

低强度打浆在OCC纤维回用技术中的应用

许慧敏 刘命洲

(山东世纪阳光纸业集团有限公司,山东潍坊，262400)

低强度打浆是基于比刀缘负荷理论在磨片选型优化中的应用，通过优化磨片齿形设计达到在OCC打浆过程中有效提高盘磨打浆的效率，同时最大限度地保留纤维强度、提高成浆品质并大幅降低打浆电耗。

低强度打浆；比刀缘负荷理论；磨片齿形；电耗

(*E-mail:xuhuimin83@163.com)

近年来，造纸工作者通过对比表面负荷理论、流变效应及比刀缘负荷理论的不断研究，逐步整合了磨浆浓度、比刀缘负荷理论与磨片各元素之间的关系，并利用比刀缘负荷理论实现了低强度打浆在阔叶木浆打浆过程中的成功尝试[1-2]。

低强度打浆是比刀缘负荷理论在实际造纸生产中的具体应用[3-5]。比刀缘负荷理论是以施加于磨浆机动盘磨片磨齿与定盘磨片磨齿交会齿缘单位有效长度的有效功(以SEL值表示，单位J/m)。SEL值具体计算方法见式(1)。

(1)

式中，P为施加的净功率，kW；L为切刃长度(即切边角长度)，km/s；Zr为动盘齿数；Zs为定盘齿数；L′为动盘齿间有效交叉长度，m；n为磨浆机转速，r/min。

旧箱纸板(OCC)纤维具有纤维短、强度低、角质化严重及润胀性能差等特点，因此，OCC打浆的主要目的是最大程度地保留纤维强度，同时提高纤维的品质。依据比刀缘负荷理论，选择低强度打浆的方式来处理OCC纤维，可有效提高盘磨打浆效率并尽可能保留纤维强度，同时可大大降低打浆电耗。

山东世纪阳光纸业集团有限公司(以下简称世纪阳光纸业)某生产线所用原料配比为40%美国旧箱纸板(AOCC)和60%本地旧箱纸板(LOCC)，经分级筛处理(长、短纤维分级比例为1∶1)后，分别对长、短纤维进行打浆。本文介绍该生产线通过优化磨片选型，实现低强度打浆在OCC纤维回用技术中的应用实例，以期对OCC打浆工艺优化起到一定的借鉴作用。

1 磨片齿形结构及SEL值

由比刀缘负荷理论可知，降低打浆强度的有效途径就是增大动盘与定盘磨片交会齿缘的有效长度，即通过改变磨片齿型(包括齿宽、槽宽、槽深、齿数及剪切角度等)，在满足打浆产能的前提下，增大磨片切刃长度，从而提高磨浆区有效利用率。

图1 不同选型磨片齿形结构

项目齿宽/mm槽宽/mm槽深/mm平均剪切角度/(°)磨浆机转速/r·min-1切刃长度/km·s-1长纤维磨片A4.04.07.045531355磨片B1.53.46.0～6.540531579短纤维磨片C3.03.1～6.05.036594238磨片D1.53.36.0～6.540594545

表2 不同选型磨片打浆时的SEL值

图1为世纪阳光纸业处理OCC长、短纤维所用不同磨片的齿形结构图片，表1为各磨片齿形参数及切刃长度。由表1可见，在原长、短纤维所用磨片A及磨片C的基础上，通过减小齿宽、槽宽，增加齿数，同时调整槽深及剪切角度，在保证打浆产能的前提下，长、短纤维的新选型磨片B及磨片D切刃长度分别提高了63.1%及129.0%。

由式(1)及表1计算使用不同齿形磨片打浆时的SEL值，如表2所示。由于磨片齿型结构存在差异，使得磨片A与磨片B、磨片C与磨片D切刃长度不同，从而导致磨片A与磨片B应用于长纤维打浆、磨片C及磨片D应用于短纤维打浆时的SEL值均有所不同。其中，用于长纤维打浆时，切刃长度相对较长的磨片B的SEL值为1.0 J/m,即磨浆强度较磨片A( SEL值为1.9 J/m)低；用于短纤维打浆时，切刃长度相对较长的磨片D的SEL值为0.8 J/m,即打浆强度较磨片C(SEL值为2.1 J/m)低。

2 低强度打浆在OCC打浆中的应用效果

为了验证低强度打浆在OCC打浆中的实际使用效果，分别从打浆电耗、成浆强度及生产线实际节能方面对比分析了具有不同SEL值的磨片进行磨浆处理时OCC的打浆效果。

2.1 打浆电耗

不同磨片对长、短纤维进行打浆时的打浆电耗情况如图2所示。

图2 不同磨片对长、短纤维进行打浆时的打浆特性

由图2可见，对OCC长纤维及短纤维进行打浆时，打浆度在30～55°SR范围内，具有较低SEL值的磨片有利于打浆度的增长，即在达到相同打浆度要

图3 长纤维经不同磨片打浆后成浆强度变化

图4 短纤维经不同磨片打浆后成浆强度变化

求时，具有较低SEL值的磨片打浆所需的电耗低。分析产生上述结果的主要原因是：磨片结构差异使磨片的切刃长度不同，其中切刃长度相对较长的磨片B与磨片D在打浆过程中，作用于纤维上的力明显多于磨片A与磨片C，从而提高了磨片B与磨片D分别在长、短纤维磨区内的有效利用率。

2.2 成浆强度

分别对经不同磨片处理至不同打浆度的长、短纤维进行实验室抄片(定量130 g/m2)，并检测对比纸张强度性能，实验结果见图3～图4。

由图3、图4可见，OCC长纤维及短纤维打浆过程中，在研究打浆度范围内(长纤维30～55°SR、短纤维30～50°SR)，经具有较低SEL值的磨片打浆，有利于成浆强度的提高，即满足相同纸浆强度要求的前提下，SEL值低的磨片打浆电耗明显低于SEL值高的磨片的打浆电耗。分析产生上述结果的原因为：通过改变磨片齿形参数、增加齿数并调整槽深及剪切角度，使具有低SEL值的磨片在打浆时作用在纤维上的作用力减轻但作用机会增多。因此，在满足相同打浆产能的前提下，低强度打浆方式有效提高了盘磨的打浆效率。

2.3 生产线节能分析

经具有不同SEL值的磨片打浆时，长、短纤维的打浆电耗及强度性能见表3。

由表3可见，与磨片A及磨片C相比，具有低SEL值的磨片B及磨片D在分别处理长、短纤维时，因其齿形设计优化有效提高了磨片在磨区内的利用率，使得满足相同成浆强度的前提下，具有较低SEL值的磨片在打浆时，使长、短纤维打浆度分别降低5°SR、6°SR，实现长、短纤维打浆电耗分别降低22.1%、26.7%。

3 结 语

磨片B及磨片D为世纪阳光纸业在OCC纤维回用过程中低强度打浆技术的成功尝试，由磨片A与磨片B、磨片C与磨片D在OCC长、短纤维打浆过程中的具体应用效果表明，通过优化磨片选型，在OCC纤维回用过程中采取低强度打浆方式可提高磨片在盘磨磨区内的有效利用率，在提升OCC成浆品质的同时,能够实现打浆电耗的大幅降低。

表3 不同磨片满足成浆强度要求下打浆电耗比较

[1] HUANG Suo-xin， SUN Chun-feng， JIANG Xiao-jun. Improving Quality of Hardwood Pulp by Optimizing the Plate of Refiner[J]. China Pulp & Paper， 2010, 29(z1)： 58. 黄所新， 孙春风， 蒋小军. 优化打浆磨片 改善阔叶木纤维品质[J]. 中国造纸， 2010, 29(特种纸技术增刊)： 58.

[2] LIU Shi-liang, CHEN Zhong-hao. Effect of Bar Width of Refiner Plate on the Refined Pulp Quality and Energy Consumption in Medium Consistency Refining of Short Fiber Pulp[J]. China Pulp & Paper, 2006, 25(11)： 9.

刘士亮, 陈中豪. 磨片齿宽对短纤维中浓打浆成浆质量和打浆能耗的影响[J]. 中国造纸， 2006, 25(11)： 9.

[3] Chen Guoping. Application of Lower Strong Beating Technique in Paper Making[J]. Paper and Paper Making, 2008(1)： 1. 陈国平. 低强度打浆在造纸过程中的应用[J]. 纸和造纸， 2008(1)： 1.

[4] Shen Lixin. Design and Selection of the Plate for Refiner[J]. Paper and Paper Making, 1998(6): 30. 沈立新. 盘磨磨片齿形的设计与选择[J]. 纸和造纸， 1998(6)： 30.

(责任编辑：刘振华)

Application of Low Intensity Beating Technique in OCC Recycling

XU Hui-min*LIU Ming-zhou

(ShandongCenturySunshinePaperGroupCo.,Ltd.，Weifang,ShandongProvince, 262400)

Based on the theory of specific edge load, low intensity beating was implemented by optimizing the plate of the refiner. Application of low intersity beating in OCC recycling could largely maintain the length and strength of the fiber, increase the fibrillation of the fiber. The aim of improving quality of the pulp and reducing energy consumption greatly was reached in the beating of OCC.

low intensity beating; theory of specific edge load; the plate of refiner; energy consumption

许慧敏女士，工程师；研究方向：制浆造纸工艺。

2013- 10- 08(修改稿)

TS752

A

0254- 508X(2014)02- 0075- 04