造纸机湿部是如何优化的？

 

　　生产经理、应用工程师以及研究人员对湿部添加剂用量大，泡沫多，纸机运行效率低，沉积物多以及COD负荷高都感到非常头疼。

 

　　由Mütek实验室分析仪表-颗粒电荷测定仪，系统Zeta电势分析仪以及动态滤水测试仪的组合系统，可以迅速让纸机操作人员洞察湿部工艺的现状，从而优化纸机的运行性，使工厂上机试验更有效。

 

　　湿部高度封闭的水系统增加了可溶物质的积累，通常纸机的负电荷都是过量的。颗粒电荷测定仪可以测量溶解在水中物质的电荷。依据测量结果，就可以控制定着剂的加入量来中和阴离子垃圾或稳定电荷的变化。颗粒电荷测定仪还可以可靠地测量添加剂中的正或负电荷，这对预先知道纤维表面吸附化学添加剂的情况很重要。

 

　　如果淀粉，湿强剂，内部施胶剂等被完全吸附在纤维上，就可以获得最大性能及经济效益；相反，它们就会在水中积累，引起泡沫，沉积物以及增加COD量。系统Zeta电势分析仪只测量系统中固体的电荷，如纤维，填料，可以指示这些添加物的吸附情况。另一方面，可溶物质（聚合电解质，阴离子垃圾）的电荷可以通过颗粒电荷测定仪测量。通过这两种仪器的测量，可以精确和有效地控制化学品的添加量，优化工艺中化学品添加的剂量。

 

　　Muetek湿部的第三个产品是动态滤水测试仪，这仪器可以测量在添加或没有添加化学助剂的情况下，浆料的动态滤水情况和细小纤维的留着率。因为化学添加剂可能对纸机的抄造性有好的作用，也可能造成反作用，因此了解化学品对工艺条件的影响是重要的，这有益于改善纸机的滤水性能，增加了纸机的车速和产量。

 

 

　　在每一天的实际生产中，厂商和客户都在努力追求提高质量的前提下降低成本，这是一种挑战，质量标准越高，挑战越大。在过去的几年中，纸业的生产厂商已经通过大规模的合并以及将重点转移到特殊的纸种上来精简其机构和有效地降低成本。造纸生产中原料及添加剂的适当选择以及配比的优化也可以降低成本。

 

　　添加剂-如化学辅料的使用是用来生产所希望的纸种，保证在纸机车速日益提高情况下，流程的经济性。造纸化学品目前已经面临着这些非常严格的要求，而技术上的要求在未来的几年还将明显提高。

 

　　白水中盐的含量高，pH值波动，车速提高及随之引起的高剪切力，添加剂之间互相作用以及极高的稀释率，所有这些都将使化学品的使用性能受到消极影响或严重损坏。

 

　　如果加入的化学品不能被纤维完全吸收的现象，那么直接的后果是COD值升高，泡沫多，滤水差，沉积物多以及断纸频率的增加，因此我们的目标是尽可能100%地使化学品吸附在纤维上。

 

　　假定化学品添加剂同其它可溶物质反应，这对整个系统是极为不好的。比如，未溶解的阳离子添加剂可能会抵消增白剂的作用，使后者在没有达到目的情况下沉淀。除了关注化学品加入点外，加入的顺序也是非常重要的，这常常对化学品的使用性能起决定性的作用。

 

　　在使用一种化学品前，在实验室中应尽可能地考虑到它对纸机运行的影响。在加入化学品后，人们也想知道上浆系统中的助留率以及滤水情况的变化，同时，也可以获得了解这种化学品是抵消还是加强了其它添加剂的资料。

 

　　为了达到上述目的，必须在纸机的湿部进行系统性的研究。下面将简述造纸从业人员可选择的几种方案。

 

　　2.湿部运行效能

 

　　湿部对纸机的运行性和性能起着至关重要的作用。化学物质之间的高度复杂的相互作用还受多种参数的影响。纸机系统不仅受化学辅料的影响，同时还受pH值和电导率变化的影响。所有这些因素都可能对纤维和添加剂的特性产生影响。

 

　　为了简化，可以假设浆料悬浮物中含有阳离子和阴离子颗粒。由于离子间的相互作用，它们互相吸引对方。浆料悬浮物中，纤维，填料和垃圾通常带阴离子，而化学添加剂通常带阳离子。由于携带相反的电荷，即使在很高的稀释率下，添加剂仍可与纤维相互作用，吸附在纤维上。

 

　　在浆料悬浮物中，阴离子的纤维和阴离子垃圾彼此互相竞争吸引带阳离子的化学添加剂。因为阴离子垃圾的电荷密度通常比纤维高，所以阴离子垃圾具有更好的吸附性。

 

　　如果添加剂主要与纤维作用，系统的操作性能就会相当满意，而且化学特性也不会受到消弱。然而，如果化学添加剂与阴离子垃圾作用，情况就不一样了。这会导致絮凝，从而影响纤维的吸附性。对于添加剂，絮凝意味着效能大大降低，而且容易产生沉积。最终的结果是经常断纸和停机时间的增加。

 

　　通常，添加剂除了具有预期的效果外，它还会产生些人们不期望的副反应，可能会加强或抵消其它添加剂的某些特性，从而影响到其它添加剂的使用效果。

 

　　这就是为什么造纸工作者必须知道这些副反应对纸页成形、对浆料的助留率和滤水性的影响，以便可以有控制地使用这种化学品。达到控制要求的助留率和滤水性有助于节约加热蒸汽、增加车速、通过提高稀释率来改善纸页成形，最终通过提高网部后面的湿纸页强度，提高纸机运行性能。

 

　　比如，如果淀粉的选择仅根据其强度要求，而不考虑它对助留率和滤水性的影响，那么当淀粉加入过量的话，可能会对网部的滤水性造成严重的影响。这种情况下，整个系统的滤水性就差了，纸机不得不减速，引起产品成本增加，纸机效能下降。

 

　　另一方面，如果淀粉的加入与助留剂、助滤剂的使用优化匹配的话，可以节约多达50%的凝聚剂。这就意味着不仅可以降低成本而不改变车速，同时还可以减少白水的负荷。

 

　　3.湿部概念

 

　　为了分析湿部吸附机理和相互作用，Muetek开发了基于简单方法的测量概念。它可以快速地提供非常有意义的数据以了解湿部的情况。不仅仅是一个个单一数据，所有分析数据综合起来考虑，可以了解整个系统的情况。基于这些测量值，造纸工作者可以更精确地控制化学辅料的添加量，同时最大限度地避免所不希望的副反应的发生。

 

　　通过湿部测量仪，可以得到如下的数据：

 

　　胶状物及溶解物的电荷

 

　　纤维电荷

 

　　絮凝情况

 

　　4.如何操作湿部？PCD值

 

　　它的功能是什么？从测量值中能得到些什么信息？造纸工作者经常说系统中的“电荷”，而未指明电荷的种类。业者所说的“电荷”基本上指固体颗粒电荷或溶解颗粒电荷或离子电荷。Zeta电势描述的是纤维和填料的电荷，而溶解物质的电荷则指阴离子垃圾或化学添加剂的电荷。

 

　　溶解颗粒的电荷可以由PCD（颗粒电荷测定仪）方法确定，即将电解质滴定到中性点，所得到的值用特定滴定剂的ml数表示，或用计算的电荷当量数表示。例如，确定浆料的滤液中阴离子垃圾含量，如果需要加入5ml的阳离子高分子电解质，在这种情况下，阳离子量为-5ml。

 

　　测定溶解物电荷有许多其它用途，因为它提供了某种添加剂特性的资料。假设施胶剂A和B是可比的，但是携带明显不等量的电荷。B比A的阳离子电荷高出30%。单单这一点不同就可能导致成本显著不同（如增白剂的开支不同）。如果B作为施胶剂，保持白度不变，这就需要加入更多的增白剂，因为部分阴离子增白剂不可避免地由于施胶剂的大量阳离子电荷而沉积了。

 

　　另一个有用的应用是，通过溶解物质电荷的测量，人们可以了解阴离子垃圾的含量或阴离子垃圾的吸附情况。在工厂的日常生产中，阴离子垃圾通常被阳离子定着剂中和了，这就意味着阴离子垃圾的负作用被消除了，而垃圾吸附到纤维上了。定着剂的性能也可由溶解物的电荷来确定。

 

　　如果测量的电荷值发生变化（如在加入定着剂后，从-5ml降到-0.5ml），这就表示大部分溶解物电荷被中和了。总的来说，首要目标就是减少湿部溶解物电荷的变化，这比获得接近0ml的数值还重要。

 

　　5.如何操作湿部？SZP值

 

　　第二项要测定的是纤维的电荷，它代表了液体介质中纸张纤维的情况。根据水质、pH值以及电解质的情况，由于电荷的不同，同样的纸浆的表现可能完全不同。这些电荷通常用zeta电势表示，单位mV。

 

　　根据纤维的电荷数据，可以得出纤维的活性，也就是纤维吸附带相反电荷颗粒的能力。如果纤维的电荷是-25mV，阳离子添加剂就很容易被吸附，在此情况下测得的电荷数据都可显示添加剂是否真的被纤维吸附了。

 

　　6.为什么要测量两种电荷？

 

　　如上所述，纤维电荷同溶解物的电荷是分别测量。哪一种电荷更能描述系统的情况呢？

 

　　单独看纤维电荷，你只能知道在特定系统中的电荷情况，可以确定添加剂是否被吸附了。但是却不知道阴离子垃圾是否存在以及阴离子垃圾与化学品添加剂相互作用的情况。

 

　　另一方面，当只测量溶解物的电荷，可以知道系统中阴离子垃圾的情况，但是却不知道纤维的任何情况以及添加剂的吸附情况。换句话说，造纸工作者应该同时采用两种测量方法。这两种方法互为补充，提供一幅完整的湿部工艺的图片。

 

　　7.PCD和SZP是如何一起工作的？

 

　　在加入化学添加剂前后，测量两种电荷的值可以了解添加剂使用效果。例如，如果一种内部施胶剂将溶解物电荷从-5ml改变为-2ml，而对纤维电荷没有影响，这就意味着这种施胶剂与胶体和溶解物反应了，而没有吸附到纤维上。因此这种添加剂受到阻碍，无法与纤维很好的结合。

 

　　但是，如果纤维电荷发生变化，同时溶解物的电荷保持不变，说明添加剂几乎被完全吸附在纤维上，而不会以溶解物的形式溶解在白水中。这些再一次说明，需要测量两种电荷来判断添加剂是否被有效地利用了。

 

　　8.湿部如何操作

 

　　DFR04值除了电荷，测量浆料的絮凝性可以全面了解湿部情况，因为它还揭示一些与电荷无关的作用过程。在DFR04测量过程中，絮凝性通过浆的滤水及助留值来确定。

 

　　动态滤水测试仪可以快速地显示系统中化学品的加速或延迟滤水的效果，也就是说，它揭开了浆料悬浮物中所存在的相互作用。在一种浆料中，多种化学品相互作用，因此影响到纸页成形过程的浆料特性。如果造纸过作者能够控制及调整各种相互作用，那就可以显著改善纸机的运行性能，并最终提高纸机的产量。

 

　　9.淀粉的用量

 

　　一个典型的例子是阳离子淀粉的用量。在阳离子聚丙烯酰胺的滤水和保留系统中，加入1——1.5%淀粉用量，可以明显提高滤水速度。然而，加入2%的用量时，化学品系统进入使用效果较差的区域，滤水速度显著降低。

 

　　这种测量能确认淀粉的最大允许用量及选择淀粉产品，从而在不损害纤维强度的情况下，获得最大的滤水速度。

 

　　10.剪切力

 

　　在许多情况下，湿部的剪切力会严重地影响化学品添加剂的使用效果。在车速不断地增加情况下，这种现象越来越引起重视。剪切力的影响可以在实验室中很容易进行模拟，以确定添加剂对剪切力的敏感性。

 

　　在我们的例子中，样品搅拌了10秒，当搅拌器的速度增加时，聚丙烯酰胺的性能明显地降低。在工厂中这是一个常见的现象。造纸工作者经常采用增加化学添加剂来补救。

 

　　11.湿部调查

 

　　那么，确定和优化湿部工艺的最佳方案是什么呢？基本上说，越早在湿部进行测量越好，也就是说在碎浆机或在损纸线上进行测量。对于回收浆，电荷的测量应尽早在脱墨线上，因为那是最早加入化学品的地方。

 

　　在10——15分钟时间内纸机的关键取样点取样，分析浆料的PCD值、SZP值和DFR04值，就相当于给纸机的湿部拍下了快照。

 

　　通过上述数据，纸机操作人员可以优选化学品、优化化学品的加入点和加入量。

       以上就是造纸湿部的优化方法，最后如果有造纸的需要，上纸引未来网。