论文部分内容阅读
“原料结构”、“环保”问题是制浆造纸工业当前与今后重要的战略问题。从原料结构来看,速生杨木逐渐成为重要的制浆造纸原材料;从节能降耗来看,打浆过程是制浆造纸过程中主要能耗阶段,故研究羧甲基纤维素钠(CMC)对杨木碱性过氧化氢机械浆(APMP)打浆过程屈服应力的变化情况意义重大;屈服应力作为浆料悬浮液最重要的流变参数之一,对于制浆造纸工艺流程的优化改进及其设备优化设计选型有着重要的指导意义。本文首先采用剪切应力梯度法测量了杨木APMP浆和桉木漂白硫酸盐浆(BKP)在质量浓度为1%~3%时的屈服应力,比较分析两种浆料屈服应力的差异情况;其次在研究杨木APMP浆打浆度与屈服应力关系的基础上,预添加CMC对杨木APMP浆进行预处理10min后,再分别用瓦利打浆机和PFI磨打浆处理,分析了不同打浆方式以及添加CMC预处理后对杨木APMP浆的打浆度和屈服应力的影响;最后分析了浆料悬浮液屈服应力在管道输送压头损失等工段的应用路径。本文主要取得如下成果:(1)相较于桉木BKP浆,杨木APMP浆有较高的初始打浆度,纤维长度(0.532㎜)较短、细小纤维含量(56.6%)较多;浆料纤维的长度和浆料质量浓度对浆料悬浮液的屈服应力有着明显的影响,纤维越长、浆料质量浓度越高,浆料悬浮液的屈服应力越高。(2)杨木APMP浆与桉木BKP浆悬浮液的屈服应力(t_y)与浆料质量浓度(C_m)之间符合指数方程τ_y=a C_m~b,可通过该指数方程预估两种浆料悬浮液在特定质量浓度下的屈服应力。(3)对于杨木APMP浆,在相同打浆度条件下,屈服应力随着浆料质量浓度的增加而迅速增加,且符合指数方程τ_y=a C_m~b,其中a、b值与打浆方式和打浆度的大小密切相关;经低浓度游离状的瓦利打浆机处理的浆料,其屈服应力随着打浆度的增加而减小,而中高浓度类粘状的PFI磨打浆处理结果则相反。(4)杨木APMP浆中添加CMC时,浆料悬浮液的屈服应力随CMC添加量(以绝干浆质量计)的增加先升高后降低,当CMC添加量为4.5%时,浆料悬浮液屈服应力由30.14Pa减小到19.43Pa(浆料质量浓度为3%)。(5)打浆过程预添加CMC时,浆料打浆度随CMC添加量(以绝干浆质量计)的增加先升高后降低;当CMC添加量为2%并预处理10min时,经瓦利打浆机处理的浆料打浆度可由45°SR提高到48°SR,而经PFI磨处理的浆料打浆度可由40°SR提高到50°SR,并且浆料悬浮液的屈服应力均达到最低值,分别为16.4Pa和22.8Pa(浆料质量分数为3%)。(6)浆料悬浮液在管道输送过程中,可根据浆料悬浮液屈服应力快速计算塞流、层流和湍流三种流动状态下的压头损失。本研究可为杨木APMP浆生产中打浆、输送、筛选和混合等过程的高效节能降耗的工艺和装备技术研发及优化设计提供理论依据。