纤维素纸浆的连续制备方法及设备

本发明涉及一种从纺织纤维原料、例如棉籽绒、亚麻、大麻或黄 麻连续制备纤维素纸浆的方法与设备，所述纤维素纸浆尤其用于化工 或造纸业。

例如，根据本发明的制备方法与生产设备可连续生产需溶解的或 化学用途的纤维素纸浆，所述纤维素纸浆尤其用于粘胶、生漆、清漆、 海绵和硝化棉的生产。

一般地，尤其在化工或造纸业领域使用的纤维素纸浆是从木质纤 维素原料生产出来的，通常为木浆。

此外，纤维素纸浆同样可从纺织纤维原料生产，所述原料例如为 棉籽绒，由之可生产出具有优良化学、机械特性的产品。

而这种特性是生产诸如优质纸张必不可少的。

本发明的目的在于提供一种从纺织纤维原料生产纤维素纸浆的连 续制备方法及设备，所述纤维素纸浆尤其用于化工或造纸业，所述制 备方法与生产设备可连续生产纤维素纸浆，生产过程中没有中断，同 时还可极大减少生产这种纸浆时通常所需的能量、化学试剂及水的消 耗量。

因此，本发明的目的在于提供一种从纺织纤维原料生产尤其用于 化工或造纸业的纤维素纸浆的连续制备方法，所述制备方法的特征在 于：

—把纺织纤维从杂质、如农业残渣、金属和矿物颗粒中分离出来，

—增加纺织纤维的密度，

—在第一共旋双螺杆型处理机里，连续地洗涤、预切割纺织纤维， 以获得干燥状态为25％至40％的纸浆，

—在第一潜伏容器里继续洗涤，纸浆在所述第一潜伏容器里停留 时间为30分钟至60分钟，

—纸浆在第二共旋双螺杆型处理机里，连续地被洗涤、漂白，得 到干燥状态为25％至40％的洗涤漂白浆，

—纸浆在第二潜伏容器里继续漂白，其在所述第二潜伏容器里停 留时间为60分钟至120分钟，

—纸浆在第一稀释槽里被稀释，得到浓度为1.5％至3％的纸浆，

—纸浆在第一稀释槽出口处被沥干、压榨，得到干燥状态为30％ 至35％的纸浆。

本发明的目的还在于提供一种从纺织纤维原料生产尤其用于化工 或造纸业的纤维素纸浆的连续生产设备，其特征在于，它包括：

—纺织纤维气动输送装置，

—纺织纤维与杂质，如农业残渣、金属和矿物颗粒的分离装置，

—纺织纤维致密装置，

—排放、过滤纺织纤维气动输送装置中的含尘埃气体的装置，

—第一共旋双螺杆型处理机，所述处理机连续地洗涤、预切割纺 织纤维，以获得干燥状态为25％至40％的纸浆，

—纤维素纸浆输送装置，所述纸浆的温度维持在其流出第一处理 机时的温度，

—第一潜伏容器，用以继续洗涤纸浆，纸浆在所述第一潜伏容器 里停留时间为30分钟至60分钟，

—第二共旋双螺杆型处理机，用以连续地洗涤、漂白纸浆，得到 干燥状态为25％至40％的洗涤漂白浆，    

—洗涤漂白浆输送装置，

—第二潜伏容器，以继续漂白纸浆，纸浆在所述第二潜伏容器里 停留时间为60分钟至120分钟，

—装有一搅拌器的第一稀释槽，可获得浓度为1.5％至3％的纸 浆，

—螺旋挤压装置，用以沥干、压榨纸浆，以获得干燥状态为30％ 至35％的纸浆。

本发明的其它特征与优点将在下文参照附图所作的说明中清晰地 体现出来，附图中：

—图1是根据本发明的纤维素纸浆连续生产设备概要图，

—图2是沿穿过第一处理机一个螺杆轴线的垂直平面的剖视图，

—图3是沿图2中3-3线的剖视图，

—图4是沿穿过第二处理机一个螺杆轴线的垂直平面的剖视图，

—图5是沿图4中5-5线的剖视图。

图1中简略示出的装置包括串联的批量加料装置和筛选纺织纤维 例如棉籽绒、亚麻、大麻或黄麻的装置1。

这样经过筛选的纺织纤维借助于带鼓风机2的气动输送装置，相 继经过一压实器3、一称量系统4、纺织纤维与金属、矿物颗粒的分 离装置5和所述纺织纤维的致密装置6，所述致密装置可确保所述纺 织纤维的恒定密度和受控制的固定流量，以便能向致密装置6下游的 第一处理机10供给纸浆。

本设备在纺织纤维与金属颗粒分离装置5和致密装置6之间，还 包括所述纺织纤维的第二输送鼓风机7和连接着尘埃气体过滤器9的 尘埃气体排气扇8。

如图2、图3所示，第一处理机10包括两个螺杆11、12，所述 螺杆由一马达和一减速器(图中未示出)绕其轴旋转驱动，位于在其外面 形成导套15的加长外壳里面。

所述螺杆11、12带有相互啮合的螺纹，导套15的内壁形成内直 径比螺纹的外直径略大的两相割圆柱瓣。

这些螺纹相互嵌套，两螺杆11、12以同速、沿相同方向旋转， 使得两螺杆一致，只是螺纹相互岔开。

两螺杆11、12最好由分别为16、17(如图3所示)的花键轴构成， 所述花键轴上复合有螺纹管段。

这些螺纹管段的内镗孔里有对应于主轴花键的键槽，其外部则有 螺纹，考虑到纸浆的处理和输送，各段的螺距不同。

因此，可安装足够多的可改变螺纹的螺距、深度与数量及各区的 长度的螺纹管段。

从而，第一处理机10沿输送方向，从上游到下游，连续地，分别 包括：

—供给干燥状态为92％至95％的纺织纤维，并将所述纺织纤维 与从本区开始处注入的水相混合的A区，

—压缩区B，由该区尾部排出的洗涤液可回收，

—第一混合与剪切区C，

—传送与处理区D，洗涤试剂与稀释水由该区开始处注入，

—第二混合与剪切区E，

—输送与排浆区F。

在供给与混合区A，导套15钻有一装料孔18，所述装料孔18上 带有与致密装置6的出口相连的装料漏斗19及一条供给回收水或清水 的管道13。

在该区里，螺杆11、12所带螺纹20的螺距较大，螺纹厚度较小， 以保证经由对着两螺杆11、12敞开的所述装料孔18输送纸浆，并把 所述纸浆分散到螺纹20间。

纺织纤维与水立即被输往处理机10的下游，并靠所述螺杆11、 12的旋转和啮合而混成一体。

在B区，螺杆11、12所带螺纹21的螺距较窄，螺纹更厚，以便 压缩纺织纤维混合物。

在B区尾部，挤压最强，洗涤液由合理安置在导套15里的过滤器 15a排出。

随后，纸浆流入第一混合与剪切区C。

为此，C区里螺纹22的盘绕方向与保障处理机10里的纸浆传送 的螺纹盘绕方向相反。

这些螺纹22有开口23，所述开口从每个螺杆11、12的螺旋中 柱沿径向延伸至螺纹外沿，并匀称地绕轴分布。

螺杆11、12如此定位，以使其两孔23定期重合于啮合中央区。

因此，可以控制向下游的纸浆流量，这就使纸浆在C区里被阻滞， 从而在上游引起压缩效应。

此外，上述结构还导致对纸浆的深入剪切，从而使混合物均一化， 改善水对纺织纤维的浸润。这构成对纺织纤维进行疏解与稀释的第一 阶段。

另外，尽管纸浆在B区温度较低，但由于C区里的剪切和搅拌操 作，纸浆被加热，相当一部分机械功转化为热能。

于是，纸浆流出C区时，虽然外部没有供热，但其维持的温度仍 适合于它在下一区中接受处理操作。

传送与处理区D的螺纹24的螺距和厚度的特征与B区相似。

D区开始处的导套15有一开孔25，该开孔与两条洗涤试剂输入 管和稀释水输入管，分别为26a、26b，相连接。

洗涤试剂尤其由苛性碱溶液组成，其供给量按反应物对原料的百 分比为2-5％。

每条输入管26a、26b分别配有定量加料泵27a、27b。

在整个D区，纺织纤维和所述试剂搅拌、混合，以保证该洗涤步 骤的进行。

所述共旋双螺杆型处理机特别适合于实施该操作。

事实上，由于螺杆同向旋转，纸浆在螺纹相互啮合带翻转，这对 纸浆的搅拌特别有效，从而可实现试剂与已在上游各区被水浸润的纺 织纤维密切混合。

因此，这样就能更好利用试剂，这一方面体现在可节约试剂，另 一方面体现在，在以后各阶段里，可减少洗涤水的消耗量，从而相应 减少需处理的废液量。

传送与处理区D后之后是第二混合与剪切区E，该区与C区一样， 由螺纹30构成，该螺纹30的盘绕方向与纸浆盘绕前进方向相反，即 反螺纹向，E区同样包括通道孔31。

在E区里所发生的物理现象、热现象和实现的功能类似于C区， 即剪切、深入搅拌，以及对纺织纤维进行疏解与稀释。

最后一区F中的螺纹32的螺距及厚度的特征类似于D区。

纸浆在F区流动时，洗涤反应继续发生，此外，该区还保证纸浆 向由导套15下游端的一个孔形成的出口33的输送。

从第一处理机10流出的纸浆的干燥状态为25％至40％。

从第一处理机10流出的漂白浆又注入输送装置34，所述输送装 置34由例如螺旋提升机构成。所述输送装置将所述漂白浆维持在它流 出第一处理机10时的温度。

这样，所述漂白浆被输送进一潜伏容器35里，该潜伏容器的主要 作用是继续进行洗涤反应。

漂白浆在潜伏容器35里停留时间为30分钟至60分钟。

漂白浆从该潜伏容器35出口注入第二处理机40。

所述第二处理机40(如图4、图5所示)的总体设计与第一处理机 10相仿。

所述第二处理机至少包括两螺杆41、42，所述螺杆由一马达和 一减速器(图中未示出)绕其轴旋转驱动，位于在其外面形成导套45的 加长外壳里面。

所述螺杆41、42带有相互啮合的螺纹，导套45的内壁形成内直 径比螺纹的外直径略大的两相割圆柱瓣。

这些螺纹相互嵌套，两螺杆41、42以同速、沿相同方向旋转， 使得两螺杆一致，只是螺纹相互岔开。

第二处理机40沿输送方向，从上游到下游，连续地，分别包括：

—供给来自潜伏容器35的漂白浆，并将其与自本区开始处注入的 水相混合的G区，

—一系列纸浆压缩、剪切、处理区H1、H2、H3和H4，

—经处理后的纸浆的输送与排出区J。

在第一区G，导套45钻有上带一装料漏斗46a的装料孔46。

为此，装料漏斗46a与潜伏容器35的出口和一条供给回收水或清 水的管道43相连。

在G区，螺杆41、42所带螺纹47的螺距较大，螺纹厚度较小， 以保证经由对着两螺杆41、42敞开的所述装料孔46注入的纸浆的传 送，并把所述纸浆分散到螺纹47之间。

因此，纸浆与该第一部分洗涤水立即输往处理机40下游，并靠两 螺杆41、42的旋转和啮合作用而混成一体。

随后，纸浆流入进行纸浆压缩、剪切和处理的第一区H1。

第一区H1包括第一压缩与洗涤段H11与第二阻滞与剪切段 H12。

第一段H11里，螺杆41、42所带螺纹48的螺距较窄，螺纹厚度 比G区里的螺纹47更厚。

这样就可压缩纸浆混合物。因此，整个第一段H11里，纸浆与由 装料漏斗46a注入的洗涤水相搅拌、混合，以滤除残余试剂及试剂作 用于纸浆所生成的产物。

在段H11最后，挤压最强，洗涤液由合理安置在导套45里的过滤 器53排出。

第二段H12的螺纹49的盘绕方向与保障处理机40里的纸浆传送 的螺纹盘绕方向相反。

这些螺纹49开有缺口50，所述缺口从每个螺杆41、42的螺旋 中柱沿径向延伸至螺纹外沿，并匀称地绕轴分布。

螺杆41、42如此定位，以使其两孔50定期重合于啮合中央区。

因此，可以控制向下游的纸浆流量，这就使纸浆在该段H12里被 阻滞，从而在上游引起压缩效应。

此外，上述结构还导致对纸浆的深入剪切，从而使之均一化。

纸浆由第一区H1流入与所述第一区H1相同的第二压缩、剪切、 处理区H2，该H2区包括第一压缩段H21及第二剪切段H22。

第一段H21与H1区的第一段H11相同，螺纹48的螺距较窄，第 二段H22与H1区的第二段H12相同，其螺纹49盘绕方向与保障处理 机40里纸浆的传送的螺纹盘绕方向相反。

这些螺纹49开有缺口50，所述缺口从每个螺杆41、42的螺旋 中柱沿径向延伸至螺纹外沿。

在第一段H21开始处，导套45与一洗涤水输入管52相连接。

因此，整个第一段H21里，纸浆与稀释水相搅拌、混合，以滤除 残余试剂及试剂作用于纸浆所生成的产物。

在该第一段H21最后，挤压最强，洗涤液由合理安置在导套45 里的过滤器53排出。

第三压缩、剪切、处理区H3与前两区，分别为H1、H2，相同， 包括第一压缩段H31及第二剪切段H32。

在第一段H31里，螺杆41、42的螺纹48螺距较窄，在第二段 H32里，螺杆41、42的螺纹49的盘绕方向与保障处理机40里的纸 浆传送的螺纹盘绕方向相反。

这些螺纹49开有缺口50，所述缺口从每个螺杆41、42的螺旋 中柱沿径向延伸至螺纹外沿。

在第一段H31开始处，导套45同样与一稀释水输入管52相连接。 因此，整个第一段H31里，纸浆与稀释水相搅拌、混合，以滤除残余 试剂及试剂作用于纸浆所生成的产物。

在该第一段H31最后，挤压最强，洗涤液由合理安置在导套45 里的过滤器53排出。

第四压缩、剪切、处理区H4包括第一压缩段H41及第二剪切段 H42。

在与前述各第一段H11、H21和H31相同的第一段H41里，螺 杆41、42的螺纹48的螺距较窄，第二段H42与前述各第二段H12、 H22、H32相同，其螺纹49的盘绕方向与保障处理机40里的纸浆传 送的螺纹盘绕方向相反。

这些螺纹49开有缺口50，所述缺口从每个螺杆41、42的螺旋 中柱沿径向延伸至螺纹外沿。

在第一段H41开始处，导套45与输入管54相通，所述输入管又 分别连接三条输入管55a、55b、55c(如图1所示)，同时供给稀释水、 苛性碱溶液和过氧化氢溶液，所述苛性碱溶液的供给量按反应物对原 料的百分比为0.5-2％，所述过氧化氢溶液的供给量按反应物对原料的 百分比为2-6％。

因此，在整个H4区，纸浆与所述漂白试剂搅拌、混合，以确保完 成这一纤维素纸浆生产中极其重要的阶段。

共旋双螺杆型处理机特别适合于实施该操作。

事实上，由于螺杆同向旋转，纸浆在螺纹相互啮合带翻转，对纸 浆的搅拌特别有效，从而可实现纸浆与试剂的密切混合。

因此，这样就能更好利用试剂，这一方面体现在可节约试剂，另 一方面体现在，在以后各阶段里，可减少洗涤水的消耗量，从而相应 减少需处理的废液量。

第二处理机40的最后一区J是纸浆的输送与排出区，它将纸浆排 入例如由螺旋提升机构成的传送装置60(如图1所示)之中。

流出第二处理机40的纸浆的干燥状态为25％至40％。

如图1所示，传送装置60把纸浆输送到第二潜伏容器61里。

所述第二潜伏容器61的主要作用是继续漂白纸浆，纸浆在所述第 二潜伏容器61中的停留时间为60分钟至120分钟。

然后，纸浆倒入装着一搅拌器63的稀释槽62里。

所述稀释槽62由一管道64供给稀释纸浆所必需的循环水，当纸 浆流出所述稀释槽62时，其浓度为1％至3％。

这样稀释后的纸浆由泵65输送至螺旋挤压装置66，该螺旋挤压 装置可沥干、压榨纸浆，以获得干燥状态为30％至35％的纸浆。

螺旋挤压装置66挤压出的液体由管道67回收到槽68里，其中一 部分可在处理机10、40里再循环。

根据本发明的一种变型，沥干、压榨后的纸浆流出螺旋挤压装置 66后，被传送至装着一搅拌器70的第二稀释槽69里，循环水由一管 道71注入所述第二稀释槽69，以稀释纸浆，使得流出第二稀释槽69 的纸浆浓度为3％至5％。

根据本发明的另一种变型，纸浆随后用一输送泵72泵到称为存贮 槽的槽73里，该存贮槽73包括一个用以维持纤维悬浮状态的搅拌器 74。

作为技术指标，根据本发明的制备方法与设备，用相当于产自中 亚的棉籽绒质量的原材料生产出的纤维素纸浆的物理特性和纸张特性 如下：

物理特性

—漂白度：85％ISO

—纤维平均长度为1.5毫米至6毫米

—杂质率：低于3.5平方毫米/平方米

—α纤维素率：大于或等于98％

—随处理条件的不同，聚合度在650至3000之间。

纸张特性 匀浆指数   °SR  Grammage 克/平方米 抗拉强度   daN  CHEFFIELD   孔隙度     SU   抗拉裂强度     mN     33     70     6.5     315     679     60     70     7.5     24     850

所述数据是分析用“PILE VALLEY”型仪器事先匀浆的纤维素 纸浆获得的。

用本发明的制备方法，连续生产纤维素纸浆时间为2至3小时， 而传统制备方法中，该生产过程所需时间超过10小时。

根据本发明的制备方法，生产每吨纤维素纸浆只需30立方米水， 而传统制备方法中，生产每吨纤维素纸浆需耗水100至150立方米。

因此，根据本发明的制备方法可大量减少需处理的废液量，同时 根据本发明的设备占地面积减少，这很有意义。

根据本发明的制备方法还可节约20％至50％的能量，并可节约 化学试剂。根据本制备方法，可生产出物理、机械特性稳定的纤维素 纸浆。