论析再生纤维造纸中毛毯洗涤的核心方案

2019-09-18陈传勇吴飞燕童含信

造纸化学品 2019年4期

陈传勇，吴飞燕，童含信

（浙江金龙纸业有限公司，浙江龙游 324401）

公元900年前，希腊人把毛毯用在造纸过程中作为脱水元件。20世纪50年代前，绒状羊毛毯主要由细纱编织，以机械方法制成，其透气度低，使用寿命短。20世纪50—60年代，成功研究了布基针刺毛毯，使用了高比例的合成纤维。1967年出现了无纬底布植绒毛毯、多层复合毛毯、无纺织毛毯。随着造纸产业的发展，新型毛毯一代又一代地改进。现代造纸过程中大量再生纤维的使用，以及白水封闭循环程度的提高，使得毛毯表面和内部黏附了种类繁多的污垢物，堵塞了毛毯纤维间孔隙，严重影响了毛毯的使用寿命，给纸机的正常生产带来了困扰。

1 毛毯运行中变脏的原因

废纸再生纤维造纸中的毛毯是非常容易沾染上污染物质的，所有进入纸机系统的物质都有可能沉淀在毛毯上，造成对毛毯的污染。

1.1 可溶性有机物的积累

废水接近零排放的封闭循环后，大量可溶性有机物在水系统中逐渐积累，水温升高为微生物生长繁殖创造了有利条件。成团的带黏液的微生物与造纸纤维一起形成腐浆，它是封闭循环水处理中的首要污染物。在某些情况下，那些原来是水溶性的物质也会随着时间的推移而转变成不溶于水的沉积物，并导致毛毯运行效果不良。

1.2 胶粘物

胶粘物是指制浆造纸工艺过程中形成的具有胶粘性的憎水性物质，细小的胶粘物在浆料或白水系统中结聚成块，并形成离散的沉积物，它会存在于水中或沉积于设备表面，虽然憎水，但大部分却带有电荷，可以暂时稳定于水中。胶粘物中除了包含浆料中的溶解物和胶体物外，往往还含有聚合物、湿强树脂、表面活性剂、热熔物和油墨等，它也会黏附在造纸毛毯纤维上且容易堵塞毛毯孔隙（如图1），使毛毯脱水滤水困难。

图1 毛毯孔隙示意

1.3 盐的积累

废纸再生纤维造纸废水中含有钠盐、钙盐等，CaCO3来自废纸中的填料和涂布层，它会与微生物产生的挥发酸缓慢地进行反应，生成CO2和Ca2+，Ca2+与 SO42-生成CaSO4，在纸机网部成型网和压榨毛毯中形成垢层，堵塞孔眼而影响脱水。

1.4 阴离子垃圾

阴离子垃圾是指溶解的或胶体状态的对造纸过程有害的阴离子，具有亲水性、较大相对分子质量且带有较高电荷，其主要来自于半纤维素和木质素的降解组分，以及淀粉、油墨等其他物质。它往往同带阳离子的湿强剂等造纸化学品相结合，形成初始沉淀物堵塞毛毯，使纸机运行故障接踵而至。

2 毛毯充塞物和污染物的组成

毛毯充塞物和污染物由以下物质组成。

（1）碱可溶性物质:一般都是有机物质，如碱化木素、各类淀粉、松香胶等。

（2）可抽提物:如树脂、沥青、焦油、石蜡、胶乳、油墨和热熔胶等[1]。

（3）无机物:主要是不活泼的矿物质，如瓷土、滑石粉、二氧化钛、泥沙、硫酸铝、碳酸钙及硬水中含有Ca2+、Mg2+等离子的矿物质。

（4）纸沫:浆料中的细小纤维、杂细胞等物质。

（5）添加剂:湿强剂、干强剂、消泡剂和氧化型杀菌剂等。

（6）其他杂物:泄漏的润滑油、动植物残骸、其他外来物质等。

3 毛毯脏污的害处

20世纪70年代以后，国外开发了由经梳理的尼龙纤维层与由单丝交织而成的无端双层底网经针刺结合而成的高线压底网造纸毛毯（BOM）。这种高线压底网造纸毛毯具有较好的滤水性能、良好的弹性、表面平整厚实、结构稳定挺度好、毛毯剪切稳定性及强度高、耐腐蚀耐磨损等优点。

以废纸为原料的再生浆中，由于废纸的多次循环使用和大量造纸化学品的添加，导致造纸毛毯被污垢污染变脏的原因增多。毛毯使用初期，毛纤维交织处会被胶粘物搭桥黏附，此时毛纤维和毛孔填充物的结合力较弱，纸张会出现轻度“压花”，采取毛毯张紧、强化高压水洗涤或加入毛毯保洁剂洗涤等办法；毛毯使用中期，毛纤维表面的污垢层加厚，毛纤维和毛孔填充物的结合力逐渐变大，难以依靠高压水和真空系统去除，纸张会出现“压花”，只有采取加入洗衣粉、碱液或毛毯保洁剂等化学洗涤办法；毛毯使用后期，毛孔填充物在压榨压力作用下与毛纤维紧密结合，使毛毯逐渐板结而脱水滤水性能陡然下降，同时毛毯的机械磨损加剧，纸张出现严重“压花”，甚至溃破，当化学洗涤法无效时只有毛毯下机。

4 毛毯洗涤的核心方案

废纸再生纤维造纸的压榨毛毯95%是因为纤维孔缝被污垢堵塞下机的，在处理毛毯的污染物时，一个非常重要的方面是污染物的具体位置，与在毛毯里面的污染物相比较，在毛毯表面的污染物是容易去除的，可以采取机械法洗涤和真空抽吸相结合的办法；解决毛毯里面堵塞问题的最佳方案是利用化学喷淋洗涤，将化学品渗透到毛毯的里面（如图2，图中:“A”表示毛毯上层单层基布；“B”表示毛毯底层双层基布；“1、2、4”分别表示上、中、下层纤维层；“3”表示基布层）。如毛毯清洗不干净，脏物堵塞毛毯孔隙，会降低毛毯作为湿纸脱水媒介的功效。

4.1 洗涤用水水质要求

（1）过滤后的清水:w[固体悬浮物（SS）]≤0.5×10-6时，喷嘴直径没有要求；w（SS）=50×10-6～70×10-6时，喷嘴d≥1.0 mm；w（SS）=71×10-6～100×10-6时，喷嘴d≥1.4 mm。

（2）白水中固体粒子d≤30 μm 且w（SS）≤250×10-6，不建议使用封闭循环的白水。

图2 毛毯经纬线织造结构示意

（3）水温控制在20～50℃，有益于改善毛毯的洗涤效果。

4.2 洗涤化学品选型

（1）酸性洗涤剂:主要是盐酸、硫酸、磷酸或氨基磺酸等，它们对中性施胶的产品，效果非常好，因为这种产品在配料中无机物含量很高。

（2）碱性洗涤剂:主要是碳酸钠和氢氧化钠等，主要用于酸性施胶中。

（3）溶剂型洗涤剂:主要是由洗涤剂和乳化剂混合后的有机溶剂，用于去除黏附于毛毯上的高浓度的树脂性污垢和其他可用有机溶剂抽提的物质。

4.3 机械法洗涤

（1）常压水洗涤:使用低压扇形喷水管连续洗涤，喷水管置于毛毯带纸的一侧，水压约0.3 MPa，喷嘴缝隙1 mm，喷洗宽度160～200 mm，喷水方向和毛毯运行方向相反且夹角为90～120°，喷嘴间距及和毯面距离以毯面清水全覆盖、无重叠为宜。

（2）高压水洗涤:运用随纸机车速变化相匹配的数控步进伺服电机来控制高压水管往复移动速度，水压1.5～4.0 MPa，针形喷嘴直径为1 mm，喷嘴间距10～15 mm，喷嘴和毯面间距75～150 mm[2]，高压水管横向移动范围通常是喷嘴间距的2倍，喷水方向与毛毯运行方向相反，喷射夹角60～75°（如图 3）。

图3 毛毯洗涤水管布置示意

4.4 化学法洗涤

酸性洗涤剂使用浓度不大于3%质量分数，pH≥1.8，洗涤时间约20 min，洗涤温度小于40℃。碱性洗涤剂使用浓度约5%质量分数，10＜pH＜14，洗涤时间约20 min，洗涤温度小于55℃。毛毯酸性或碱性洗涤剂原液需要在线和清水使用化学品混合器降低使用浓度，运用扇形喷嘴低压全幅喷洗毛毯，喷洗点在毛毯真空吸水箱前2～3 m处，药剂泵为可调隔膜计量泵或变频控制，一般每隔1.5～2 h，化学品混合液工作15～20 min。