纸浆的中浓度磨浆方法和系统技术方案

一种预热机械制浆方法，其包括：在高浓度磨浆阶段进行磨浆，和中浓度磨浆阶段加工从高浓度磨浆阶段排出的已磨浆料。可以任选的在加压木片压机，纤维化预磨浆步骤，初级高浓度磨浆步骤，和／或用于给中浓度磨浆机供料的竖管中加入用于提高在中浓度磨浆过程中浆料质量改进的化学品预处理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及木质纤维纤维性材料的磨浆，特别涉及预热机械制浆(TMP) 和其它初4成磨浆方法。
技术介绍
TMP工艺通常是在高浓度下对纤维性材料进行磨浆，典型的具有基于通 过磨浆机的纸浆悬浮液重量的百分之二十(20%)或者更高的纤维浓度。在高浓 度水平，纸浆悬浮液是纤维性物质，其通过能够处理这样的物质的加压喷放管 道(blowline)或者螺杆传送机进行传输。相反，在低浓度水平的纸浆悬浮液是 作为液态浆料而流动的，其能够用泵进行移动。高浓度进行机械磨浆需要大量的能量，其主要消耗在与磨浆区域中的浆 料的粘弹性变形相关的摩擦热损失中。这些摩擦热损失导致大量的能量没有被 直接施用到磨浆中。磨浆是木纤维的分离(离解)和展开(细纤维化)。典型的在 高浓度TMP磨浆机中所使用的小于10%-15%的电能被直接用于浆料的磨浆中。 这一直需要提高TMP磨浆机的能量效率。为了满足低电能消耗的需要，TMP工厂寻求用低的能量密集型磨浆方法 代替能量密集型高浓度磨浆(HCR)。在过去的十到十五年中，许多的TMP工厂 直接在主线的高浓度磨浆(HCR)阶段之后安装了单个的低浓度磨浆(LCR)阶段。 在大部分的这些工厂的使用中，低浓度磨浆机(LCR)使用小于150kWh/ODMT(千 瓦小时/烘千公吨)的比能，并且置换小于100ml (毫升)的打浆度。因为低浓度磨浆机将能量施加到流动的浆料上，因此它们倾向于以比高 浓度磨浆机明显更高的磨浆强度来运行。但是，该高磨浆强度和流动媒介限制了能够在LCR的磨浆区域中施加的总能量。此外，低浓度磨浆倾向于产生具有有限的打浆度降低的浆料。该有限的打浆度置换是由纤维的过度剪切和浆料强 度损失引起的，纤维的过度剪切和浆料的强度损失是由于窄的盘间间隙和在低 浓度磨浆的单个阶段中高的能量负荷而引起的。已经提出了多阶段的低浓度磨 浆。但是，由于在低浓度磨浆机中较少展开的(高打浆度)机械浆料纤维的固有剪切，因此对于LCR阶段的数目有一个实际的限制。对纤维进行预处理来提高纤维挠性和抗剪切性，这会导致在多阶段低浓 度磨浆下大约400mL高浓度磨浆的置换以及与常规的生产预热机械(TMP)浆料 相比大于30°/。的能量节约。这些进行预处理的方法包括在加压的木片压机中部 分的木纤维的纤维分离(例如如U. S. 6899791中所述)，随后在高浓度磨浆机中 进行轻柔的纤维分离(例如如U.S.专利7300541中所述)，化学品处理，和高压 /高强度初级磨浆(例如如U. S.专利5776305和U. S.专利6165317中所述)。当 低浓度磨浆通过这样的大跨度的打浆度时，这些预处理有助于提高纤维展开和 使得纤维损伤最小。尽管预热机械制浆一直在发展，但是这里存在着几种长期的需要，包括i)提高浆料质量的改进；ii)发展低能量密集的压力磨浆机，和iii)降低TMP 系统中的机械装置的复杂性和成本。
技术实现思路
已经发展了一种新颖的TMP方法，其具有初始的HCR阶^a和至少一种随 后的中浓度磨浆(MCR)阶段。该MCR阶段加工木片、预处理的纤维质纤维或者 其它粉碎的纤维质材料的高浓度浆料，其具有5%-14%浓度的浆料浓度。相反， LCR阶段通常加工具有典型的小于5%浓度的液体浆料。与类似的带有LCR阶段 的常规TMP方法相比，MCR阶段的使用提高了磨浆过程的制浆能力，并减少了 磨浆机的数目。例如，加工浓度为8。/。的浆料的中浓度(MC)磨浆机可以代替两个 相同规格的加工浓度为4%的浆料的低浓度(LC)磨浆机。该带有MCR阶段的新颖的TMP方法通过将高浓度磨浆(HCR)限制到优选 的单个HCR阶段，以及将大部分的磨浆效能从HCR阶段转移到中浓度磨浆阶段 而降低了能耗。在这样的措施中，与常规的具有HCR和几个LCR阶段的TMP方法相比，高浓度磨浆机和压力磨浆机二者的数目都优选被减少了。此外，与常规的具有HCR和LCR阶段的TMP方法相比，MCR阶段提供了提高的浆料质量改 进。该结合的HCR和MCR阶段特别是在低打浆度时产生了高质量的浆料，例如 具有高抗张强度的浆料。此处公开的新颖的頂P方法包括第一 HCR步骤，优选带有预处理来提高 在中浓度磨浆之前的纤维展开，和至少一种随后的MCR阶段。可以配置一种MC 压力磨浆机来加工通过相同规格的常规LC磨浆机加工的两倍量的浆料。MC磨 浆机可以用来减少在磨浆操作中的磨浆阶段的总数。预处理步骤应当提高在更 高的打浆度的MC磨浆响应，和提高能量密集型HCR的替代。该TMP预处理可 以包括在加压木片压机中的部分的纤维分离，在纤维化磨浆机中的轻柔的纤维 分离，化学品处理(在HC磨浆阶段之前、之中或者之后)，高强度或者高压HC 磨浆，及这些加工的组合。已经发展了一种预热机械制浆方法，其包括用高浓度磨浆阶段进行磨 浆，和中浓度磨浆(MCR)阶段或者多MCR阶段加工从高浓度磨浆阶段排出的已 磨浆料。高浓度磨浆阶段可以包括用加压的高浓度磨浆机对浆料例如木片、预 处理的木纤维和粉碎的纤维质材料进行磨浆。该方法可以进一步包括在竖管中 稀释从高浓度磨浆阶段排出的已磨浆料和在该竖管中流态化该浆料。中浓度磨 浆阶段可以包括一种机械盘磨机，其具有带有开放入口的磨片。已经发展了一种预热机械制浆方法，其包含使用高浓度磨浆(HCR)阶 段在高浓度纸浆悬浮液中的木片、预处理的木纤维或者其它粉碎的纤维质材料 进行磨浆，其中该纸浆悬浮液具有基于悬浮液重量的至少百分之二十(20%)的 浆料浓度；将从HCR阶段排出的已磨浆料的悬浮液稀释到浆料重量浓度为 5°/。-14°/ 浓度的中浓度，和使用中浓度磨浆(MCR)阶段对稀释步骤中形成的中浓 度悬浮液中的已磨浆料进行磨浆。已经发展了一种预热机械制浆系统，其包含 一种高浓度磨浆阶段， 其具有接收木片、预处理的木片或者纤维质材料、或者其它粉碎的纤维质材料 的入口，磨浆区域，和排放已磨过的高浓度浆料的出口； 一种浆料稀释阶段， 其具有用于接收已磨过的高浓度浆料的第 一入口和用于接收液体的第二入口 ，用于使用液体将已磨过的高浓度浆料稀释来形成中浓度浆料的腔体，和排放该中浓度浆料的出口 ；和一种中浓度磨浆阶段，其具有接收来自浆料稀释阶段出口的中浓度浆料的入口，其中该中浓度磨浆阶段包括对中浓度浆料进行磨浆的 磨浆区和用于已磨过的中浓度浆料的出口 。附图说明图l是一种示例性的磨浆系统的磨浆加工图，该磨浆系统使用高浓度和 中浓度磨浆阶段。图2A和2B分别是一种常规的用于在中浓度运行的压力磨浆机的磨浆机 磨片的侧-见图和正—见图。图3是一种表示用中浓度(MC),低浓度(LC)和高浓度(HC)磨浆技术处理 的软木纤维的纤维抗张指数对浆料打浆度的图。图4是一种表示用中浓度(MC)，低浓度(LC)和高浓度(HC)磨浆技术处理 的软木纤维的打浆度对单位能耗的图。图5是一种表示通过使用两种不同的磨浆机磨片设计的中浓度磨浆处理 的软木纤維的纤维抗张指数对浆料打浆度的图。图6是一种表示使用低和高磨浆强度所产生的中浓度已磨过的TMP浆料 的抗张指数对浆料打浆度的图。图7是一种表示使用低强度和高磨浆强度所产生的中浓度已磨过的TMP 浆料的撕裂指数对抗张指数的图。图8是一种表示用或不用化学酸性亚硫酸氢盐预处理产生的中浓本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种预热机械制浆方法，其包含：　在高浓度磨浆阶段将木片、预处理的木纤维或者其它粉碎的纤维质材料磨浆成为已磨浆料，和　在中浓度磨浆阶段或者多阶段中加工该从高浓度磨浆阶段排出的已磨浆料。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：马克萨布林，约翰艾兴格尔，
申请(专利权)人：安德里兹有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]