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造纸工艺流程

发布时间：2020-05-23 10:17:17 来源：文档文库

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造纸工艺流程

图1-1 造纸生产流程示意图

造纸的工艺流程由如下几个主要环节组成：

　　1、制浆段：原料选择→蒸煮分离纤维→洗涤→漂白→洗涤筛选→浓缩或抄成浆片→储存备用。

　　2、抄纸段：散浆→除杂质→精浆→打浆→配制各种添加剂→纸料的混合→纸料的流送→头箱→网部→压榨部→干燥部→表面施胶→干燥→压光→卷取成纸。

　　3、涂布段：涂布原纸→涂布机涂布→干燥→卷取→再卷→超级压光。

　　4、加工段：复卷→裁切平板(或卷筒)→分选包装→入库结束。

一、制浆工艺

1、植物纤维原料制浆（木浆、非木浆）工艺流程

说明：纤维离解对化学法制浆工艺是蒸煮过程，对机械法制浆工艺是粗磨过程，对化机法、半化学法制浆工艺是化学预处理过程和磨浆过程。

制浆方法：利用机械磨解、化学处理或化学处理与机械磨解相结合的方法，将植物原料分离为单根纤维形态，并使之达到符合使用要求的洁净程度。

　　制浆方法基本上分为三大类：①机械法制浆：以机械磨解(机械离解)为主的分离纤维的方法。制浆得率(即一定原料所制出纸浆的重量百分率)最高，木材原料得率可达95%左右。②化学法制浆：以化学药剂蒸煮植物原料成浆的方法。制浆得率约为40～50%(高得率化学浆也可达65%)。③化学机械法制浆：以化学药剂对制浆原料进行一定程度的化学预处理，再以机械磨解分离成浆的方法。根据化学预处理的程度，纸浆的得率在65～94%之间。习惯上也有将得率为65～84%的制浆方法称为半化学法制浆，而将得率为85～94%的方法称为化学机械法制浆。但两者本质上都是用化学机械法制造的。

　　各种制浆方法所制得的纸浆都需经过适当的洗涤、筛选、除杂或进一步漂白与精制以提高质量，满足生产不同品种纸张的质量要求。

2、废纸原料制浆工艺流程

（1）废纸的碎解

和造纸工业一样，纸浆生产厂家所使用的废纸根据来源可以分为三类：纸厂损纸；用户使用前的废纸，如印刷废料和裁切废料；用户使用后的废纸，主要包括从家庭和商店回收的废纸。前两类废纸清洁优质，但数量少，价格高。第三类废纸是大量且稳定的废纸来源，但其中含有大量的杂质，在使用时必须将杂质除去才不至于影响产品质量。

碎解一般分为低浓和高浓两种，低浓水力碎浆机碎浆之后由疏解机完成进一步的碎解任务。疏解机由高速转动的动盘和定盘组成，依靠齿盘间产生的高频水力涡紊流来疏解纸浆。高浓水力碎浆机碎浆具有麻花钻头型的转子，在高浓碎解时，浆料间的相互摩擦加剧，缩短了碎浆时间，降低了能耗；塑料片、湿强纸等杂质不易被打碎，可在后面的筛选工序除去；它还有利于油墨的脱除，降低化学药品的消耗。

（2）净化和筛选

净化和筛选是两种除去废纸中杂质的手段，它们的除杂原理不同。净化的目的是除去疏解后废纸浆中的轻重杂质，是借浆料和杂质的密度不同而分离的，浆料在一定的压力下，沿切线方向进入锥形圆筒内，在圆筒内作旋转运动而产生离心力，密度大的物质被甩至筒壁，在重力作用下沿筒壁下滑至底部排出。在锥筒的轴心处，由于离心力的作用形成低压区，低压区为负压带，密度小的物质便沿中心向上，从顶部排出。常用的设备有高浓除渣器、低浓除渣器、逆向除渣器等。高浓除渣器主要用于净化废纸浆中的密度较大，粒度较粗的杂物，如金属杂物、小石块、书钉等，浆浓可达5%左右。低浓除渣器用于除去纸浆中密度较大，粒度较小的杂质，如泥砂、煤灰等，使用时浆浓为0.5%左右。逆向除渣器用于除去密度较纤维小的杂质，如塑料片、石蜡、油脂、沥青等轻杂质，其结构原理和一般除渣器相同，使用上却相反，纸浆由底部排出，杂质由顶部排出。对于废纸浆中密度和纤维相近的杂质可以采用筛选的方法除去，常用的设备是压力筛。

（3）脱墨

脱墨是为了除去废纸中的印刷油墨，前面所述的筛选净化过程是不能完成脱墨任务的，它需要专门的技术。脱墨过程就是除去废纸中的油墨以提高纸浆的白度，现代废纸脱墨方法可分为洗涤法和浮选法两种。废纸的脱墨是机械与化学作用相结合的过程，它主要包括两个关键环节：

 油墨自纤维上分离

废纸在机械和化学药品的共同作用下，分散成浆，同时使油墨自纤维上分离下来。通常，脱墨在碱性条件下进行，所加的化学药品包括NaOH、Na2SiO3、H2O2和表面活性剂等。常用的碎浆设备是高浓水力碎浆机，和低浓浆比较，它使油墨与纤维易分离，油墨粒子易分散变小，碎浆时间缩短，能耗降低，碎浆条件是：温度55～90℃，pH9～11，浆浓度8%～16% ，时间小于1h。

 油墨从浆中去除

该过程是脱墨技术的核心，洗涤法和浮选法是两种基本的方法。洗涤法是最早使用的脱墨方法，主要是利用大量的水反复洗涤浆料，将废纸浆中的油墨洗去，滤出的废水经澄清处理后可循环使用。洗涤法适于去除10Lm以下的油墨颗粒，为此，在碎浆过程中需加入分散作用的表面活性剂，以保持油墨颗粒足够小并具有亲水性，经过反复稀释和浓缩使分散的油墨除去。浮选法是近几十年发展起来的脱墨方法，它是向浆料中加入浮选剂，生成的泡沫吸附油墨粒子，并浮出液面，除去泡沫。浮选法适于除去10～100Lm 的油墨，为使油墨粒子达到这个尺寸范围，使用收集剂使油墨粒子变成疏水性较大的油墨颗粒，然后随泡沫从浮选槽中除去。这两种方法脱墨的原理不同，各有优点。现在，为适应各种不同类型的废纸，常将这两种方法结合使用，即先浮选后洗涤工艺。

3、纤维解离工序

热磨机械制浆（TMP）、化学热磨机械制浆（CTMP）和半化学制浆（SCP）一般要用连续式设备，化学制浆可以用连续式的设备也可以用间歇式设备（立式蒸煮锅）。使用间歇设备时，提倡使用具有节约纤维资源、能源和产品质量优良的置换蒸煮（RDH）和冷喷放工艺。

蒸煮设备属于压力容器，要按照低压容器安全管理规定制订安装、运行和管理规程，必须配备气压表、止回阀和安全阀等，并经常检查，以确保其有效性。

热磨机械浆（TMP）和化学热磨机械浆（CTMP）应设粗磨工序，粗磨是造纸厂耗电最大的工序，要制订节能管理规程，安排用电低谷期时段磨浆，贮浆槽容积要比浆水平衡数据大，以便可以在用电低谷时段多运行。

废纸碎浆（或废纸脱墨碎浆）提倡使用滚鼓式碎浆机和高浓水力碎浆机。脱墨工艺必须使用浮选法，以减少用水量，并提倡使用微生物法脱墨，以利于降耗、节能、减排。

为了节约热能，制浆设备的热力系统（蒸锅、连蒸器、分汽缸、喷放锅、黑液贮槽、汽管等）要有良好的保温层。

该工序的技术指标有硬度、残碱、纤维聚合度、纤维长度、纤维束含量、尘埃度或灰份等，具体数值由制浆方法和产品而定。

4、黑液提取、碱回收和综合利用工序

黑液提取工序规程要达到以尽量高的浓度和温度把黑液提取出，获得较高的黑液提取率和碱回收率。

碱回收工序要达到碱、热能和石灰三种资源的循环使用，每吨纸浆需要补充的芒硝量和能耗是碱回收工序的主要技术指标。碱回收应能实现能源基本自给，硫酸盐法木浆碱回收应争取实现碱自给（只补充少量芒硝）。

5、洗涤、筛选、净化、漂白和漂后洗涤浓缩工序

洗涤、筛选、净化、漂白和漂后洗涤浓缩工序在制浆造纸工艺过程中用水和排水量最大，提倡该工段使用逆流洗涤工艺，以利节水减排。脱墨废纸浆的洗涤、筛选、净化，提倡在脱水机旁就近安装废水脱墨机，以便脱墨废水中的油墨脱除后，就地回用废水。该工序的主要技术指标是洗净度和耗水、耗电、纸浆损耗量。洗净度可根据不同制浆工艺方法和终端产品质量要求，以残碱浓度、残氯浓度、钙离子浓度、纸浆灰份或纸浆尘埃度等为考核指标。

6、漂白工序

漂白工序提倡采用无元素氯漂白（ECF）和全无氯漂白（TCF）。无元素氯漂白（ECF）是不使用氯气直接漂白，主要指用二氧化氯进行漂白。全无氯漂白主要指用过氧化氢、氧气、臭氧和生物酶等漂白，以利节能减排，提高纸浆质量。该工序的技术指标有纸浆的亮度、纤维聚合度、返黄值等。

7、精磨和贮浆工序

精磨（特别是粘状打浆）是制浆造纸工艺过程中能耗最大的工序，提倡使用生产效率高、能耗小、噪音小、占地面积小的圆盘磨浆机或锥型精浆机等连续磨浆设备，不使用槽式打浆机（包括粘状打浆）；提倡增加贮浆槽（池）容积。精磨工序的纸浆机械处理质量对纸浆在造纸机上抄造性能和成品质量影响非常大，该工序必须配备打浆度测定仪（含湿重框架），有条件的企业可配置保水值测定仪、纤维投影仪及在线纤维长度测定仪。精磨工序技术指标有：打浆度（ºSR）、游离度（ml）、保水值（%）、湿重（g）、纤维长度（mm）等，企业可以根据产品质量要求自行确定一对数值。

二、供浆系统

经过打浆和调料的纸料，一般还不能直接用来抄纸。要抄出匀度良好的纸页，一般都需要把纸料稀释成很稀的纤维悬浮液，以保证充分良好的分散，经网部滤水后才能形成均匀的纸页。同时，纸料中还含有一些杂质，这些杂质对成纸的质量、铜网及设备的保养，以及纸机的操作都有影响。因此要求纸料在上网以前必须做相应处理。

1、浆料混合

浆料的混合在配浆箱中进行。由于生产原料是针叶木浆和阔叶木浆、麦草浆，还包含一部分损纸浆组成的。因此在通过流送系统把已制备好的浆料送往造纸机前，必须按正确的比例做好不同纸浆的配浆和混合。同时，在配浆池中加入少量调色剂，可以有效的提高纸的白度。

2、浆料贮存

长网纸机的正常生产，要求连续不断地供应质量稳定的浆料。由于是采用三种纸浆混合抄造纸，在纸机抄造过程中，为了使由打浆设备或配料设备间断或连续供应的浆料能满足纸机连续生产的要求，避免因打浆设备或配料设备暂时停机而影响纸机生产，就需要有一定数量的贮存浆料的设备，即贮浆池或成浆池。其中装有搅拌器对浆料进行搅拌。

其作用如下：

① 使各台打浆设备或配料机送来的浆料配比，浓度、打浆度、胶料、色调等混合均匀。

② 防止纤维和填料发生沉淀，使供给纸机的浆料浓度稳定。

③ 贮存一部分浆料，在配料机或造纸机偶然停机时不致影响生产。

贮存池同时起到混合和贮存的作用。配浆后成浆池的大小主要取决于纸机生产能力和浆料浓度。在浆料浓度为3.5%时，一般要求其容量能维持纸机连续生产的时间是：高速纸机为30～60min，中低速纸机为2～4h。对于要求较高的纸种，贮存池的容积应增大一点，这样有利于减少各种配浆、浓度和打浆度的波动，以免影响纸机生产和成纸质量。所以根据间歇配浆的特点，采用2个成浆池。成浆池用卧式浆池，它比直立式浆池更能使浆料混合均匀。

3、冲浆稀释

调浆箱是一个装置在成浆池和除砂设备之间用来调节送往纸机浆量的开口方形箱。其制造材料可采用木板、塑料板及不锈钢板等。因为纸料的稀释也在这箱中进行，所以也叫混合箱。

它的作用：一是调节送往纸机的浆量，使纸张定量稳定；一是调节纸浆浓度，以利除砂和筛浆机筛选，并使纸料混合均匀，以抄造出均一的纸张。纸料的稀释一般采用调浆箱、地下稀释池和泵内稀释等三种方法。由于所采用的是泵内稀释，故在此加入调浆箱的主要作用就是调节浆量。

调浆箱中的流道要光滑，防止挂浆，箱内的角隅要圆滑，以防止淤积和停浆，造成腐浆。箱中的闸板，最好用丝杆手轮调节，以保证调节灵活，并能做到微调。调浆箱中的溢流格板，是为了稳定液位，以保证上料量和白水量的稳定。但生产中由于泵的密封填料漏气，或电压波动导致泵的转动速度变化，或泵的入口液位波动，导致泵的输送能力波动，这些都会给上料量带来一定影响，为了减少浆泵流量变化对箱内浆位的影响，溢流格板宽度以宽一些为好。出浆口距浆位的高度应足够。这样在液位略有变动时，出浆的相对变化量可以减少。浆门的开口尺寸应根据造纸机生产能力确定。一般产量低的小型造纸机，开口宽度应窄一些，便于精确调节纸张定量。浆料或白水进入调浆箱或混合箱的管路，应从箱底部或侧面浆位下进入，尽量少带入空气。

较高的浆料浓度对纸页的良好成型不利。由于这种原因，也由于在约1%左右的低浓下净化浆料和浆料除气非常容易，故通常在浆料净化之前把它稀释。

稀释浆料的最简便方法是将浓浆料和稀释水都送到混合箱的一个隔槽中。浆料通过一些溢流堰和挡板上下流动，进行有效地混合。这种装置仅适用于浆料流量小、产量比较低的纸机，它具有敞开式混合箱的全部缺点，即溅浆、易污染、难以保持清洁、难以保证没有腐浆产生。当纸机产量高，特别是当流送系统必须在压力下把浆料输送到压力下运转的筛浆机和净化设备中时，浆料的稀释是通过把浆料和稀释水同时送到向网前箱供浆的一台浆泵的入口而达到的，这种浆泵通常称为冲浆泵。采用冲浆泵稀释时，调浆箱到冲浆泵的管路不应水平安装，应有一定的倾斜度，以防止纤维沉淀，调浆箱的来浆管应直接通入冲浆泵的吸入口，其方向应在冲浆泵的轴向上。或在泵的吸入端过渡管上方与轴向成45o方向进入，尽量少受其他管道的干扰。

4、浆料净化筛选

净化的目的在于除掉浆料中的相对密度较大的杂质，如沙砾、金属屑、煤渣等。

筛选的目的在于除掉浆料中相对密度小而体积大的杂质，如浆团、纤维、草屑等。

送往造纸间的纸料内含有矿物质、金属、浆团、纤维束、橡胶和塑料等。这些杂物的来源是矿物质，多是沙子，它是从填料和原料备料不净夹带来的。金属粒，来自打浆设备刀片磨损以及工艺设备受腐蚀剥落下来的碎片。浆团，多是从打浆、配料、除渣及输浆管道等设备内壁上脱落下来的。纤维束，是来自打浆和精磨过程中没有磨散的纤维束。

纸料中各种杂质的存在，会使造纸厂以及印刷厂的设备损坏。含有沙砾的纸张，在压光后会出现砂眼，同时会损坏压光机的辊筒。纸料中的浆团和纤维束，会给纸张造成斑点，以及在压榨部分产生洞眼或断裂。纸料中的金属杂质会给设备造成一定的损害。因此，纸料在进入造纸机之前进行精选是非常重要的。

现代造纸中的除杂方法主要有两种：一是重力沉降，二是离心沉降。由于采用的原料主要是成品浆板及自制麦草浆，辅以少量的损纸浆，因而杂质较少，故采用锥形除渣器除渣就可以了。为了达到一定的质量指标，采用一级三段除渣。另外，相对密度大而体积小的杂质大多比较坚硬，对设备有所磨损，所以把净化放在筛选前面，以延长筛板寿命。

5、流送上网

布浆器的作用是将筛选净化系统送来的浆料均匀地分布到流浆箱的堰池中，以保证纸机横幅上网浆料的均匀一致。一个高效率的布浆器必须使纸机全宽的浆压相等，不会使浆料产生脉冲，又无死角产生腐浆，内壁必须光滑以免挂浆，还要便于清洗，所以采用阶梯扩散式。浆料在阶梯扩散器内分级扩大，靠管壁的浆流按主流方向流动，在每一级之后因断面突然扩大，出现一个低压区，使浆流改变流向，产生回流，形成一个封闭的强烈的涡流，从而产生剪切力。到了边界时，逐步消除界层效应，待浆料稳定上网。

采用封闭式流浆箱，一是它可以保证稳定的压力差，二是它不容易混入空气。并且在流浆箱中设有喷淋水管，起到消泡作用。

三、造纸工艺

造纸机的干部和湿部都要有损纸回抄过程；以下工序可以根据制浆造纸企业制造方法、产品品种和档次的不同有所增加或删减。

1、网部

网部是浆料悬浮液形成纸页的部分，成纸质量和纸机的正常生产与网部的操作密切有关。它可以分为上网区、成行区、脱水区、高压差脱水区。在刚上网时，细小纤维与填料流失很大，故脱水能力也逐步增大，包括真空吸水箱的真空度也是如此。一般来说在“水线”处浆料的浓度约为7%，纸页离开真空伏辊时干度可以在18%～25%。因此脱水元件一般排列为：案板、案辊、真空吸水箱、真空伏辊。在网部要用高压水针洗涤网子，保证浆料的顺利脱水。

2、压榨部

压榨作用是借助机械压缩，在网部脱水的基础上使湿纸页进一步脱水，以提高纸页进烘缸的干度，减少气耗，提高车速。采用606复合压榨比普通压榨有效的多，据计算，压榨部纸页干度每增加1%，就使蒸发水分量或蒸汽消耗量相应减少5%。

3、干燥部

干燥部通用三段通汽。所谓三段通汽是指蒸汽首先进入Ⅰ段(高温段)，未冷凝的蒸汽及蒸汽冷凝水产生的二次闪蒸汽，依次作为Ⅱ段(中温段)及Ⅲ段(低温段)烘缸的热源。对于胶版纸来说，烘干部的开始1/4~3/4的缸数量烘缸温度是从40～60℃升到90～100℃，然后有二个冷缸用于调节，防止静电，提高水分，以满足压光要求。如果一开始烘缸温度过高，容易使纸收和翘曲。

4、烘干部

烘干部是造纸过程热能消耗最大的工序，重点要提高传热效率（取决于烘缸内冷凝水状态等）和干燥效率（取决于烘缸温度和干燥部通风状态等）。提倡使用热泵和实行蒸汽分段循环使用，减少烘干部的热能消耗。

烘缸是压力容器，要按照低压容器安全管理规定制订安装、运行和管理规程，必须配备压力表、止回阀和安全阀等，并保证其可靠性。烘缸一般使用饱和蒸汽，并在说明书要求的工作压力下运行。多数烘缸是铸铁制造的，要定期做耐压试验，如果发生渗漏要在生产安全部门指导下检修。

干燥工序末端纸张要求水分含量7%±2%（最佳为8.3%）。

5、冷缸、压光和卷纸工序

进入压光机的纸幅要进行冷缸回湿，使水分含量高于成品的标准（一般在8.5%以上），以提高压光机效果。压光部提倡采用软辊压光，卷纸机提倡采用高性能，并按照规范操作，以尽量减少断头，断头处要粘接好，以保持卷纸的紧密性和平整性。

四、白水回收

考虑到成本、环境，白水回收是非常重要的。白水回收分为沉淀法、过滤法、气浮法。一般中小型纸厂采用气浮法。

沉淀方法的优点是设备结构紧凑，占地面积小，效率高，表面负荷引达6~8m3/m2时，但其安装制造麻烦，清洗不方便；过滤法的优点是占地面积小，回收率高，回收浆料浓度大，操作简便，但具有滤网单位面积过滤能力低，剥浆洗网用水较多，设备投资大等优点。一般大型纸厂常采用这种方法。气浮法所采用的设备结构简单，施工方便，浮渣浓度高，处理效率高。表面负荷引达6~8m3/m2时，但动力消耗率高，日常大量维修。从安全考虑，采用气浮法较前二种方法有较大的优越性。