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本文作者：劉士亮胡慶喜作者單位：華南理工大學

最早在制漿造紙行業提出研究中濃設備及技術并在生產上應用的是以瑞典為代表的歐美國家，在上世紀80年代，中濃制漿造紙技術已經在歐美發達國家得到較好的普及和推廣。國內對中濃打漿技術及設備的研發始于上世紀90年代，華南理工大學造紙與污染控制國家工程研究中心率先在國內開發出適合國內造紙行業特點的系列中濃制漿造紙設備及技術，中濃打漿設備及技術就是其中之一，該設備及技術適應了國內造紙企業規模和原料現狀，為造紙企業創造了良好的經濟效益和社會效益。

近年來，造紙行業發展極為迅速，造紙原料及企業規模發生了很大的變化，具體表現為：造紙原料中木漿的比例增加明顯，草漿的比例顯著下降，造紙企業向大規模化、集成化的方向發展。根據造紙行業的變化和發展趨勢，華南理工大學造紙與污染控制國家工程研究中心和制漿造紙工程國家重點實驗室在原有的ZDPM中濃液壓單盤磨漿機的基礎上，開發出適應這種變化和發展趨勢的更加高效的大功率ZDPS中濃液壓式雙盤磨漿機，其功率為280~1000kW，盤磨機磨片直徑750~1000mm，適用濃度可達8%~12%，生產能力可達80~200t•d-1（絕干漿）。目前，新開發的中濃打漿設備及技術已經在貴州、福建、湖南等地的多家造紙企業中應用推廣并獲得了企業的好評。本文根據多年來在中濃打漿領域的研究成果和生產應用實踐，探討中濃打漿技術在國內的發展歷程及前景。

1ZDPM中濃液壓單盤磨漿機和ZDPS中濃液壓雙盤磨漿機的差別

ZDPM中濃液壓單盤磨漿機是國內研制較早的中濃打漿設備，在上世紀90年代初我們研制成功并推廣應用到生產上（見圖1）。與傳統的低濃雙盤磨漿機相比，生產應用表明該設備具有如下一些特點和優勢：（1）打漿濃度較高，可以在8%~12%的紙漿濃度下打漿，在生產使用過程中紙漿絕干漿通過量比同功率的低濃打漿設備要大；（2）采用液壓進退刀和調節磨片的間隙，反應靈敏，操作簡單；（3）與傳統低濃磨漿機定距打漿不同，ZDPM中濃液壓單盤磨漿機采用定壓打漿，使得磨漿區的打漿壓力比較穩定而保證打漿質量的穩定；（4）與傳統的低濃打漿相比，中濃打漿能提高產品的物理強度15%~35%，打漿能耗降低20%~40%。但在長期的應用過程中，我們也發現ZDPM中濃液壓單盤磨漿機存在一些需要改善的地方：（1）在漿種的適應性方面，ZDPM中濃液壓單盤磨漿機對廢紙漿、草類漿的打漿效果較好，但對木漿的打漿優勢不明顯；（2）設備的維修工作量較大。

近年來，針對造紙行業企業規模和造紙原料的發展趨勢，我們在第一代中濃磨漿設備——ZDPM中濃液壓單盤磨漿機的基礎上，研制開發出大功率ZDPS中濃液壓雙盤磨漿機（見圖2）。該盤磨機除了具有第一代產品的優點外，還具備：（1）對木漿優越的打漿性能，表現為漿料打到較高的打漿度時具有良好的分絲帚化效果，并較好地保留纖維長度；（2）恒量定壓打漿功能，即在打漿過程中，通過穩流穩壓器保持離心漿泵依設定值恒量恒壓供漿，同時依不同漿種，通過調節盤磨機液壓系統調壓閥的壓力設定打漿壓力來實現，保證打漿質量的均勻性與穩定；（3）該新型中濃雙盤磨漿機的液壓系統設有保壓回路，因此，在生產使用過程中調好進刀和打漿壓力后，液壓泵的電機可以關停而起到節能的效果；（4）設備的穩定性好、維修工作量小。

2中濃打漿典型的生產工藝流程

對兩種設備而言，基本的中濃打漿工藝是很相似的，只是在中濃磨漿機的進料方式上存在一點差別，由于設備結構的差異，中濃單盤磨漿機進漿方式除了中濃漿泵輸送之外，還可以采取盤磨機自吸式進漿，在這種進漿方式中，盤磨機替代了漿泵的輸送功能，但在某種程度上也降低了盤磨機的打漿功能，輸送效能較低，所以在生產上建議采取中濃漿泵來完成紙漿的輸送工作，如圖3所示。另外，考慮到生產上的兼容問題，如果生產上采用的是低濃碎漿機，則只需要在低濃碎漿機的后續工段增加濃縮設備，將紙漿濃縮至8%以上的濃度再進行中濃打漿即可。

3中濃打漿的生產應用效果及與傳統低濃打漿的比較

3.1中濃打漿成漿參數、纖維形態及與低濃打漿的對比

以商品闊葉木（桉木）漿和商品竹漿為原料配抄生產高檔的靜電復印紙、郵票紙等紙種的生產為例來探討中、低濃打漿應用效果的差別。鑒于兩種漿料都屬于短纖維漿種，生產過程中在保證漿料流動性能的同時應盡量提高其濃縮后的打漿濃度（一般為8%~10%），以達到增強中濃磨室內高速湍流中的小纖維網絡自身的強度及其相互之間的作用以獲得較好的內外細纖維化效果，中濃打漿后成漿性質及與原有的低濃打漿情況的比較見表表2。由表1不難看出：中濃打漿較傳統的低濃打漿，在打漿至同樣的打漿度時，成漿濕重較大，這說明中濃打漿時的纖維自身長度保留較好，纖維的固有強度損失較少，這對于固有強度較差的短纖維漿種尤為重要。從表2的數據可知：低濃打漿時，留在100目以上的較長纖維組分僅占52.3%，而中濃打漿在相近的打漿度時留在100目以上的纖維組分的比例卻高達72.5%，細碎組分低濃打漿時為47.7%，而中濃打漿卻降至27.5%，從纖維各組分的比例來看，中濃打漿設備處理后的紙漿篩分分布比較均勻，有利于紙頁勻度的改善。為了觀察中濃打漿后的纖維形態，我們對中濃打漿成漿的纖維進行了SEM掃描并同企業原有傳統低濃打漿后的漿料纖維形態作對比，以探究兩種不同打漿方式成漿纖維形態的差異（如圖4、圖5）。從圖4、圖5的纖維形態照片對比看出：在打漿至44oSR左右的打漿度值時，較之于傳統的低濃打漿，中濃打漿后的成漿纖維表現出更加顯著的細纖維化特性，纖維切斷較少，縱向撕裂、撓曲性改善，纖維被壓潰，結合面積變大；而傳統低濃打漿后的成漿纖維表面較為光滑，內外細纖維化不很顯著，有較多的纖維切斷現象。纖維形態的對比說明了中濃打漿比傳統的低濃打漿具有更加優越的增加游離羥基的能力和適抄性質，從而賦予紙頁較高的物理強度和良好的紙頁勻度。

3.2中、低濃打漿抄造紙頁性能的比較

在生產使用過程中，我們對中濃打漿抄造紙頁的物理性能指標和紙頁的勻度進行了檢測并與傳統低濃打漿抄造的產品進行了對比，檢測結果如表3所示。從表3可知，與企業使用的傳統低濃打漿相比，在打漿至相似的打漿度時，中濃打漿抄造出來的紙頁強度指標具有較大幅度的提高，如紙頁裂斷長由低濃打漿時的3980m提高到5100m，撕裂指數從5.19mN•m2•g-1提高到7.15mN.m2•m-2，紙頁塵埃度從低濃打漿時的15個•m-2降低至6個•m-2，緊度也從0.71g•cm-3提高到0.79g•cm-3。紙頁裂斷長、撕裂指數的提高一方面說明了纖維表面結合能力大大改善，另一方面也說明纖維的固有強度保留較好，而對于短纖維漿種而言，這兩方面性能的提高無疑可以提高該漿種的適用范圍和使用品質，因而使得完全采用價格較為低廉的短纖維漿種（闊葉木漿或竹漿）抄造高檔紙種成為可能。緊度的提高也說明了這一點；此外，從塵埃度的變化也不難推斷，中濃打漿對纖維束具有很強的疏解能力，這也有利于改善紙頁的勻度。與傳統的低濃盤磨機打漿相比，國內研制的中濃盤磨機在生產應用中表現出了較好的綜合優勢，這是由中濃打漿機理和中濃盤磨機的設備特點所決定的：首先，中濃打漿對纖維的內外細纖維化主要靠纖維內部的“摩擦形變作用”來完成[2]，磨齒對纖維的機械剪切作用比較小，從而使得纖維的長度和纖維的固有強度受到的損傷比較小，纖維間的結合能力明顯改善；其次，中濃磨漿機恒量定壓打漿也保證了打漿生產過程中打漿質量的穩定，纖維受到的打漿作用不會受到磨片磨損、磨片間隙變化而造成的質量波動；另外，中濃打漿后成漿纖維長度被切斷較少，細碎成分減少，所以網部流失和兩面差減小，纖維長度分布較為均勻，而且纖維的柔韌性和可塑性較好，纖維之間結合緊密而抄造出較好勻度的紙頁。

4中濃打漿設備及技術的應用前景

自從上世紀90年代在國內率先研制中濃打漿設備及其技術以來，華南理工大學造紙污染控制國家工程研究中心與制漿造紙國家重點實驗室就根據生產應用效果、我國造紙原料特點和造紙企業規模發展趨勢，不斷對中濃打漿設備及其技術進行發展和完善。從早期的小功率ZDPM中濃液壓單盤磨漿機發展到大功率、高自動化的ZDPM中濃液壓單盤磨漿機，以及最新研制成功并推廣到生產應用的大功率ZDPS中濃液壓雙盤磨漿機，更好地適應了我國造紙行業的企業集成化、原料木漿化等發展趨勢，該中濃打漿設備及技術在國內造紙行業的推廣應用必將促進我國造紙行業的技術進步，節約造紙企業的生產成本并提高造紙企業的國內外的市場競爭力。