邵根波先生工程师；
主要从事生产与技术管理工作。
磨浆能耗在机械制浆生产成本中占据大部分比重，怎样进一步控制机械制浆中的磨浆能耗逐渐成为造纸行业备受欢迎的研究课题。控制磨浆能耗的方法十分丰富，包括磨浆中的化学处理工作、磨浆工艺参数以及磨浆机优化等，本文就此进行了系统分析。
1材料和方法
1.1原材料
实验中选择意杨作为主要材料，其来自于湖南洞庭湖，将材料削片备用。
1.2机械制浆条件和流程
实验流程如下：实施二段磨浆操作后，需储存浆料，为后续进行物检、抄片和漂白等环节提供材料。明确化学药品的处理条件和加药位置。杨木化学机械制浆流程如图1所示。
实验条件如下：水洗木片，随后进行℃、10min汽蒸处理，将其放入螺旋设备中进行碾压，相关螺旋压缩比为1∶4。碱性亚钠预处理过程中，需要将温度设置为℃，维持20min恒温状态，亚硫酸钠和氢氧化钠的用量分别是2.8%和2%。选择盘磨机实施磨浆工作，浓浆浓度分别是20%、25%、15%、8%。磨浆操作中，相关加药规律分别是H2O2用量为5%、8%、3%、2%。氢氧化钠与H2O2两者之间的用量比例为1∶1，建成A/P，其中硅酸钠用量是1.5%，DTPA添加量是0.5%，硫酸镁用量是0.05%。加药位置如下：木片经过挤压处理后，预先通过磨浆机进入磨浆室中。磨浆过程中实施浸渍处理，整体温度为70℃，浸渍时间是60min。消潜操作可以选择英国MESSMER企业制造的疏解机，并在浓度为3%的沸水内进行10min的消潜处理，并利用硫化氢进行调节，将纸浆pH值调整到5～6，具体时间是30min。
1.3测定方法分析
在磨浆操作中，测定运行能耗，将测试精度控制在0.kW.h。磨浆比相关能耗计算如下：磨浆比能耗=(整体磨浆能耗-空转能耗)/浆液材料的绝干质量。
于纸片成形装置中抄制纸片，成形装置中自带白水循环。随后将纸片风干、压榨以及恒温恒湿处理后，按国家相关标准实施光学性能测试与物理性能测试。
2结果及讨论
2.1杨木碱性亚钠高浓磨浆
首先需要研究杨木碱性亚钠机浆在不同浓度条件下的操作性能。通过分析可以发现在磨浆浓度持续提高的条件下，纸浆相关强度指标也会有所提高，其抗张能量相关吸收指数扩大超出一倍。在磨浆到指定打浆度后，最终得到的高浓磨浆成本拥有较高的纸页紧度，纸页光散射系数相继提升。这也是高浓磨浆和低浓度磨浆之间的差异。高浓磨浆还会利用纤维在磨浆中产生的摩擦作用，进一步削减低浓度磨浆下纤维受到的刀片切断作用，维持纤维长度，强化了纤维柔滑。如果想要达到相同打浆度，在磨浆浓度持续扩大的条件下，所产生的磨浆能耗也相继提升。换另一种角度分析，高浓磨浆和中低浓度磨浆相比，能够进一步控制磨浆时间，提高能量输入速率。此外，因为高浓磨浆整体打浆度处于较低水平，可以收获游离纸浆。该结论和A.KARNIS提出的理论相同。所以，在使用杨木化机高浓磨浆技术的过程中，不能过度追求打浆度，需要充分联系纸浆综合性能与质量，严格控制磨浆过程。如此可以进一步强化纸浆质量，控制磨浆能耗，所以磨浆浓度在不同研究工艺中都是25%。
在磨浆操作中，采用H2O2处理，可以进一步提高节能效果。杨木碱性亚钠化机浆，在结束磨浆处理后，实施H2O2处理，可以有效减少磨浆能耗，和对照样本实施比较，发现磨浆能耗下降幅度超出60%。此外，最终得到的纸浆成果强度也有所强化，和对照样本相比，纸浆对于抗张能力的吸收指数提升了50%之多，纸浆抗撕裂强度相继增强。光散系数下降和撕裂强度增大证明，在H2O2实施碱性处理后，纸浆纤维柔软性变强，润胀度提高，能够有效降低纤维长度，提升纤维结合力。
H2O2碱性添加位置差异会产生不同程度的影响，改变磨浆性能。在CMP各种磨浆技术实验中，均采用相同的化学药品，但其中的差异主要是化学药品的处理条件和添加位置。由此能够发现CMPAP磨浆中的能耗最小，CMPRB1磨浆能耗略大，而CMPRB2磨浆操作中会产生较大能耗。CMPAP是以碱性H2O2浸渍处理为主，整个化学处理过程较为均衡与充分，所以磨浆能耗有所减少。CMPRB1所选择的化学处理工艺相对靠前，因此磨浆能耗有所下降。在50°SR和30°SR两种不同打浆度条件下，通过分析不同工艺处理结果。可以发现，随着磨浆化学处理环节越靠前，纸浆强度性能更佳，在磨浆水平持续提升的条件下，该种磨浆差异相继扩大。
2.2加药磨浆中不同化学药品的影响
在磨浆中分析不同加药用量所产生的影响，率先分析CMPRB1节能效果。通过分析发现，磨浆操作中加药量的差异会影响纸页紧度和打浆度，呈现出一种规律性的变化。在磨浆操作中，随着氢氧化钠添加量持续增加，打浆度也显示出明显提高，纸页紧度呈现出相同变化趋势。在磨浆中，同样的打浆度条件下，随着药量应用增加，最终所生成的磨浆能耗相继降低。在30°SR打浆度条件下，筛渣率低于1%。当氢氧化钠添加量为8.8%和2.2%的条件下，每吨浆加工能耗分别是kW.h和kW.h。和对照样本不添加氢氧化钠相比，节能效果为65%和30%。由此能够看出，扩大磨浆，可以节约更多能耗。CMPRB1工艺磨浆中，加药水平的不同，紧度、打浆度和磨浆能耗之间关系如图2所示。
CMPRB1工艺具有强化作用。通过分析在每吨浆液kW.h时的磨浆能耗条件下，加药量不同对于纸浆质量的影响。纸浆质量和氢氧化钠之间呈现出密切联系。在磨浆操作中，随着氢氧化钠用量增多，纸浆撕裂度、耐破度以及抗张能力三种强度指标也不断提升。适当工艺条件下，纸浆质量可以达到以下程度：撕裂指数在5～5.5mN.m2/g之间，纸浆的耐破指数在2～2.8kPa.m2/g之间，而抗张指数则在35～50N.m2/g之间。图3为磨浆不同加药量与纸浆紧度的关系。
CMPX以及APMP两种工艺在操作中的化学条件基本相同，都是选择两段化学处理方式。而CMPX工艺操作中所产生的磨浆能耗远远高于APMP处理工艺。制作的纸浆强度接近APMP工艺生产质量，而纸浆紧度较低、撕裂指数较高、光散射系数高，这也是CMPX技术独特优势。经过H2O2处理后，实施不同磨浆处理工艺，纸浆白度均高于70%，基本满足中档纸要求；如果在磨浆后进行H2O2补充漂白处理，则纸浆白度均高于80%。由此可以看出CMPX工艺拥有较好的可漂白性，当添加相同用量的H2O2时，和APMP两段浸渍相比，两者漂后白度较为相似。
3结论
结合杨木碱性亚钠化不同浓度的机浆磨浆结果证明，高浓磨浆技术能够促进磨浆时间有效缩短，提升磨浆输入速率，改善纸浆综合性能，尤其是纸浆撕裂强度略比中低浓度优质。同等磨浆能耗下，使用高浓度磨浆能够得到滤水性能优良、强度相似的纸浆。
在磨浆期间定点加入碱性H2O2进行处理，可以得到更好可漂性的纸浆，在H2O2用量达到3%，纸浆白度为74.4%～76.3%左右，随后利用2%的H2O2进行补充漂白，最终纸浆白度会超过81%，最终得到的纸浆成品接近APMP工艺。和两段APMP工艺相比，磨浆期间加药的方式，通过相似条件，便可以得到性能相同的纸浆，但该种工艺可以省去第二段浸渍以及螺旋挤压过程，使整个生产过程更为灵活，能够初步满足75%白度要求的纸产品生产要求。除此之外，该种工艺技术也能够当成工厂CTMP改造方案，更好应用于阔叶材料。
综上所述，通过针对杨木化机浆相关磨浆工艺进行分析，发现高浓度磨浆工艺可以有效提高纸浆质量，提高纸浆撕裂度，强化其滤水性能。磨浆过程中优化磨浆工艺能够有效改善纸浆质量，减少磨浆能耗。加药位置越提前，其节能效果越好。
中华纸业传媒
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