堿回收白泥輕鈣解絮機的原理及其應(yīng)用

王亞雙

(廊坊職業(yè)技術(shù)學(xué)院,河北廊坊,065000)

堿回收白泥輕鈣解絮機的原理及其應(yīng)用

王亞雙

(廊坊職業(yè)技術(shù)學(xué)院,河北廊坊,065000)

介紹了堿回收白泥輕鈣解絮機的原理及其應(yīng)用,白泥輕鈣解絮機能夠有效地解決堿回收白泥的絮狀粘連團聚粒子的解離問題,使白泥輕質(zhì)碳酸鈣得到解絮細化并具有一定的粒度分布,以適應(yīng)造紙領(lǐng)域加填的使用要求,從而使堿回收白泥制備輕質(zhì)碳酸鈣技術(shù)更加完善。

堿回收白泥;輕質(zhì)碳酸鈣;解絮機;填料

堿法草漿堿回收白泥的二氧化硅含量高,煅燒的再生石灰不能被苛化循環(huán)使用,而目前又沒有較好的白泥綜合利用方法。多數(shù)只能采取向外排放的辦法,不僅浪費資源,同時造成環(huán)境嚴重污染[1]。白泥輕鈣解絮機是隨著堿回收白泥制備輕質(zhì)碳酸鈣技術(shù)研究的不斷深入而開發(fā)完成的,這里白泥是指堿法、硫酸鹽法制漿企業(yè)配套黑液治理的堿回收車間所產(chǎn)生的白泥,也就是堿回收苛化過程中綠液與石灰反應(yīng)所生成的白泥碳酸鈣沉渣。白泥的主要成分為沉淀碳酸鈣,此外,還有苛化生產(chǎn)過程中過量加入的石灰 (以氫氧化鈣形式存在)、硅酸鹽、殘余氫氧化鈉、塵埃雜質(zhì)等[2]。

堿回收白泥制備輕質(zhì)碳酸鈣項目的技術(shù)關(guān)鍵包括控制、分離、轉(zhuǎn)化白泥中的非碳酸鈣組分,特別是再通過柔性沖擊的機械方法對白泥進行解絮細化,使其粒度和微觀結(jié)構(gòu)達到輕質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品的使用要求。其中白泥輕鈣解絮機為該項目的主要設(shè)備,用于解離白泥在苛化過程中所形成的團絮狀粘連粗大粒子結(jié)構(gòu),對白泥進行解絮細化并保持基本粒子結(jié)構(gòu)不變。

1 白泥輕鈣解絮機功用

輕質(zhì)碳酸鈣 (簡稱輕鈣,也稱沉淀碳酸鈣),廣泛應(yīng)用于塑料、橡膠、造紙、涂料等領(lǐng)域的加填,可起到增容增量、改性補強的作用。在造紙工業(yè)中,輕質(zhì)碳酸鈣可用作填料和涂料,能顯著提高成紙的不透明度、松厚度和油墨吸收性等,并可降低生產(chǎn)成本。通常碳酸鈣產(chǎn)品可按粒度劃分等級,其中特定的粒度分布又是衡量輕質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品品質(zhì)及其使用性能的重要特征之一。

白泥輕鈣解絮機主要用于解除堿回收白泥的絮狀團聚結(jié)構(gòu),使其具有良好的適用性,比照傳統(tǒng)的砂磨機等碳酸鈣微細加工設(shè)備,白泥輕鈣解絮機主要針對堿回收白泥的物料特性,解決回收白泥輕質(zhì)碳酸鈣的解絮、除渣和粒度分布等技術(shù)難點。

2 設(shè)計原理

現(xiàn)有的漿紙行業(yè)堿回收苛化技術(shù),為了加快反應(yīng)速度,縮短反應(yīng)時間,通常將提高消化和苛化的反應(yīng)溫度作為主要手段,這一點在苛化反應(yīng)的后期更為突出,一般控制在 100℃以上,由此可以在 2 h左右就能達到滿意的苛化度,同時生成的白泥沉渣呈團聚狀絮聚體,非常有利于后續(xù)的澄清和洗滌,其粒度分布如表1所示,微觀結(jié)構(gòu)如圖1所示。

表1 堿回收苛化粗白泥的粒度分布 (馬爾文)

圖1 堿回收苛化粗白泥的電鏡掃描圖

堿回收白泥的粗大絮狀團聚體直接用于造紙加填必然與纖維的結(jié)合力不足,是影響成紙的表面強度,導(dǎo)致掉粉掉毛的原因之一。堿回收白泥制備輕質(zhì)碳酸鈣填料的關(guān)鍵技術(shù)之一就是解決白泥的粒度分布和微觀結(jié)構(gòu)問題,使之細化并具有特定的分布規(guī)律,以達到造紙加填的要求。

在設(shè)計開發(fā)的過程中,白泥輕鈣解絮機參照德國塔式?jīng)_擊磨技術(shù)原理,在線速度、盤間距和阻尼結(jié)構(gòu)等方面進行了大量的正交實驗和深入研究,有效地解決了絮聚狀粗大白泥的細化問題,使解絮后的白泥粒度分布滿足造紙?zhí)盍霞壿p質(zhì)碳酸鈣的標準要求,主要技術(shù)參數(shù)包括分區(qū)解絮、阻尼結(jié)構(gòu)、盤間距以及進料速度等。

以 HPCC800生產(chǎn)型白泥輕鈣解絮機為例,對其設(shè)計思路以及參數(shù)選定進行簡要說明。

線速度方面,白泥輕鈣解絮機的盤體邊緣線速度設(shè)定在 12.8 m/s,比傳統(tǒng)的砂磨機線速度提高了約30%,并在解絮腔體內(nèi)壁增設(shè)了阻尼結(jié)構(gòu),如圖2所示,白泥漿料和解絮介質(zhì)在腔體內(nèi)部的相對運動速度又得到顯著加強,并產(chǎn)生一定的空穴效應(yīng),最終使絮聚狀的白泥顆粒團充分解離,同時又不破壞原有白泥粒子的基本結(jié)構(gòu),較好地實現(xiàn)了對堿回收白泥進行沖擊解絮的設(shè)計思路。

圖2 白泥解絮機結(jié)構(gòu)示意圖

白泥輕鈣解絮機腔體內(nèi)徑為 600 mm,長徑比約為 4.8,內(nèi)置解絮盤直徑 528 mm,厚度 30 mm。腔體內(nèi)分區(qū)解絮包括導(dǎo)入?yún)^(qū)、沖擊區(qū)和規(guī)整區(qū),在導(dǎo)入?yún)^(qū)腔體內(nèi)壁不設(shè)阻尼結(jié)構(gòu),使白泥漿料進入腔體后能夠迅速提高速度,高速進入帶有阻尼結(jié)構(gòu)的沖擊區(qū)進行解絮,之后在規(guī)整區(qū)內(nèi)對大粒子進行收尾處理,使白泥的切割粒徑能夠穩(wěn)定達到 25μm以下。

在盤間距方面,解絮盤自下而上共有 15級,其中第 1～3級構(gòu)成導(dǎo)入?yún)^(qū),導(dǎo)入?yún)^(qū)里相鄰的 2個解絮盤之間的間距都是 108 mm;第 3～12級構(gòu)成沖擊區(qū),沖擊區(qū)里相鄰的 2個解絮盤之間的間距都是132 mm;第 12～15級構(gòu)成規(guī)整區(qū),規(guī)整區(qū)里相鄰的 2個解絮盤之間的間距都是 168 mm。

腔體內(nèi)部設(shè)置的阻尼結(jié)構(gòu)采用了阻尼棒,自下而上共有 13級,阻尼棒沿解絮腔體的內(nèi)壁圓周均勻分布,徑向設(shè)置,位置與解絮盤相對應(yīng);每級阻尼結(jié)構(gòu)有 12個阻尼棒,阻尼棒高度 18 mm,直徑 30 mm。

白泥漿料在解絮腔體內(nèi)部的停留時間非常重要,時間越長則腔體內(nèi)部的溫度越不均勻,超過 60℃的局部溫度會明顯影響解絮效果,為此白泥輕鈣解絮機的進料流量設(shè)定較大,進料濃度約為 20% (基本相當于造紙?zhí)盍系呐渲茲舛?,控制白泥漿料通過解絮機內(nèi)部的停留時間在 10～15 min,這與傳統(tǒng)砂磨機的30～40 min相比大大縮短,同時也提高了白泥輕鈣解絮機的生產(chǎn)效率。

表2 解絮后堿回收白泥粒度分布 (馬爾文)

圖3 解絮后堿回收白泥的電鏡掃描圖

通過白泥輕鈣解絮機后的白泥粒度分布如表2所示,其微觀結(jié)構(gòu)如圖3所示,解絮后白泥輕質(zhì)碳酸鈣的粒度與 600目的商品碳酸鈣基本相當。

3 應(yīng)用實例

經(jīng)過在湖南岳陽某紙業(yè)集團近 3年來的應(yīng)用,白泥輕鈣解絮機制備的白泥輕質(zhì)碳酸鈣加填性能良好,對白水濃度、施膠度、表面強度以及留著率等均無明顯不良影響,此后湖南沅江某紙業(yè)公司、河南新鄉(xiāng)某紙業(yè)公司也相繼裝備了白泥輕鈣解絮機,投產(chǎn)運行以來性能穩(wěn)定,全部達到了設(shè)計預(yù)期。

4 結(jié) 語

白泥輕鈣解絮機的成功開發(fā)和應(yīng)用使堿回收白泥制備輕質(zhì)碳酸鈣技術(shù)和裝備更加完善,有效地解決了堿回收白泥絮狀團聚粗大粒子的解離問題,適應(yīng)了造紙領(lǐng)域加填白泥輕質(zhì)碳酸鈣的使用要求,并已獲得了國家實用新型專利。

[1] 李望南.堿法草漿白泥精制碳酸鈣作造紙?zhí)盍蟍J].中華紙業(yè),2002,23(12):17.

[2] 王桂林.堿法草漿堿回收白泥精制碳酸鈣的應(yīng)用[J].中國造紙,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

王亞雙女士,副教授;主要研究方向:機械制造及其自動化技術(shù)。

(E-mail:yas_2004@163.com)

2009-08-16(修改稿)

(責任編輯:孫秋菊)