造紙制漿知識培訓班第一章造紙制漿基礎與發(fā)展歷史造紙術的起源與發(fā)展1東漢時期公元105年,蔡倫改進造紙術,使用樹皮、麻頭、破布、漁網等原料,發(fā)明了"蔡侯紙",奠定了現(xiàn)代造紙技術的基礎。這一創(chuàng)新使紙張成為可廣泛使用的書寫材料。2唐宋時期竹紙的發(fā)明標志著造紙原料的重大突破。唐宋時期造紙技術不斷完善,紙張品質顯著提升,出現(xiàn)了宣紙等名品,造紙工藝達到新的高峰。3現(xiàn)代發(fā)展造紙工業(yè)在國民經濟中的地位經濟貢獻造紙行業(yè)是國民經濟的重要組成部分,產值規(guī)模龐大,提供大量就業(yè)崗位。中國是世界最大的紙張生產國和消費國,年產量超過1億噸,占全球產量的四分之一以上。年產值數(shù)千億元直接就業(yè)人口數(shù)百萬帶動林業(yè)、化工等上下游產業(yè)文化與工業(yè)載體紙張是文化傳播和知識記錄的重要媒介,也是包裝、建筑、醫(yī)療等領域不可或缺的工業(yè)材料。從書籍報刊到包裝材料,紙張深入社會生活的方方面面。造紙的基本概念與分類理解紙張的基本定義、分類標準和應用領域,是學習造紙技術的第一步。紙與紙板在厚度、定量和用途上存在明顯區(qū)別。1紙與紙板的區(qū)別紙張定量通常小于225g/m2,厚度較薄,主要用于書寫、印刷等;紙板定量大于225g/m2,厚度較大,主要用于包裝、建筑等領域。2主要紙種分類新聞紙:用于報紙印刷,要求良好的吸墨性文化紙:包括書寫紙、印刷紙、復印紙等包裝紙:牛皮紙、箱板紙、瓦楞紙等特種紙:卷煙紙、鈔票紙、醫(yī)療用紙等3紙張的組成與結構古代手工造紙工藝包括斬竹漂塘、煮楻足火、蕩料入簾、覆簾壓紙、透火焙干等工序,每道工序都凝聚著古人的智慧與經驗。第二章造紙原料與制漿工藝主要植物纖維原料介紹針葉材如松木、云杉等,纖維長度長(3-5mm),強度高,適合制造高強度紙張。纖維柔韌性好,是優(yōu)質造紙原料,但生長周期較長。闊葉材如桉樹、楊木等,纖維較短(1-2mm),紙張平滑度好,適合制造印刷紙。生長速度快,是目前主要的造紙木材來源。非木材纖維包括竹子、稻草、麥秸、甘蔗渣等。中國非木材纖維資源豐富,成本低,但纖維質量參差不齊,需要特殊處理工藝。廢紙回收原料的貯存與備料工藝原料貯存管理木材原料需要在通風良好的場地貯存,保持適當濕度,防止霉變和蟲害。貯存時間不宜過長,以免纖維品質下降。草類原料易腐爛,需加強防潮措施。木材貯存:露天堆放或棚庫存放,定期檢查草類原料:密封貯存,控制含水率廢紙:分類堆放,防火防潮備料加工工藝原料在制漿前需要經過切片、切碎等預處理。木材需剝皮后切成均勻的木片,草類原料需切成一定長度的碎段,以提高蒸煮滲透性和制漿效率。質量控制要點:原料的清潔度、含水率、尺寸均勻性直接影響制漿效果。木片厚度一般控制在3-5mm,草類碎段長度20-50mm為宜。制漿方法分類根據(jù)制漿過程中使用的方法和化學品不同,制漿工藝可分為機械制漿、化學制漿和半化學制漿三大類。不同方法各有優(yōu)缺點,適用于不同的產品需求。機械制漿利用機械力將原料磨解成漿,纖維得率高(>95%),但纖維損傷較大,強度較低。主要用于生產新聞紙等低檔紙張。能耗高是其主要缺點。化學制漿用化學藥品溶解木素,分離纖維。纖維強度高,紙漿質量好,但得率較低(45-55%)。堿法制漿(硫酸鹽法、燒堿法)應用最廣,適合生產高檔紙張。半化學制漿結合化學和機械方法,先用化學藥品軟化原料,再機械磨解。得率介于兩者之間(60-85%),適合生產瓦楞原紙等包裝用紙。廢紙制漿通過碎解、除渣、脫墨等工序將廢紙重新制成紙漿。是循環(huán)經濟的重要環(huán)節(jié),技術關鍵在于有效去除油墨和雜質,提高漿料白度。堿法制漿關鍵技術堿法制漿是化學制漿的主流工藝,通過堿性蒸煮液在高溫高壓下溶解木素,使纖維分離。硫酸鹽法(又稱牛皮紙漿法)因其紙漿強度高、適應性強而應用最廣。01蒸煮液配制硫酸鹽法使用氫氧化鈉和硫化鈉的混合液。白液中有效堿含量、硫化度等參數(shù)需精確控制,直接影響蒸煮效果和紙漿質量。02高溫高壓蒸煮將木片與蒸煮液裝入蒸煮鍋,加熱至160-180℃,壓力0.8-1.2MPa,保溫1-3小時。溫度、壓力、時間的精確控制是工藝關鍵。03洗滌與篩選蒸煮后的漿料含有溶出的木素和殘余藥液,需經多級洗滌去除黑液。篩選工序去除未蒸解的節(jié)子和雜質,提高漿料純凈度。04漂白處理為提高紙漿白度,需進行多段漂白。現(xiàn)代環(huán)保漂白工藝采用ECF(無元素氯)或TCF(全無氯)技術,使用氧氣、過氧化氫等漂白劑。紙漿的質量指標與檢測主要質量指標纖維長度:影響紙張強度,針葉漿纖維長,闊葉漿纖維短白度:反映紙漿的潔凈程度,高檔紙要求白度高雜質含量:包括沙粒、樹皮等,需嚴格控制卡伯值:表示殘余木素含量,值越低漂白程度越高粘度:反映纖維素聚合度,與紙漿強度相關濃度與稠度控制紙漿濃度是指單位體積漿料中的纖維含量,通常以百分比表示。稠度控制對輸送、配料、抄紙都至關重要。高濃漿(10-15%)用于貯存和輸送,低濃漿(0.5-1.5%)用于抄紙。檢測技術:實驗室檢測包括纖維分析儀、白度儀、粘度計等。在線檢測系統(tǒng)可實時監(jiān)控漿料質量,及時調整工藝參數(shù),確保產品穩(wěn)定性?，F(xiàn)代制漿車間配備大型連續(xù)蒸煮器和高效洗滌設備,實現(xiàn)了制漿過程的自動化和連續(xù)化生產,大幅提高了生產效率和產品質量。第三章造紙工藝流程及設備介紹造紙工藝是將紙漿轉化為成品紙的完整過程,涉及調漿、抄造、壓榨、干燥等多個環(huán)節(jié)。本章將系統(tǒng)講解造紙各工序的技術原理,介紹關鍵設備的結構與功能,以及現(xiàn)代造紙過程的自動化控制技術,幫助學員深入理解從紙漿到成品紙的轉化過程。造紙的基本流程概述制漿與調漿紙漿經疏解、打漿處理,并加入填料、施膠劑等化學助劑,調節(jié)濃度和pH值,制成符合抄紙要求的漿料。抄造成型稀釋的漿料噴灑到造紙網上,在高速運行中脫水成型,形成濕紙頁。纖維的均勻分布和水分的快速去除是關鍵。壓榨脫水濕紙頁通過壓榨輥擠壓脫水,進一步提高干度,增加紙頁緊度和強度。壓榨后干度可達40-50%。干燥定型紙頁在多組烘缸上加熱干燥,水分蒸發(fā)至最終含水率5-8%。干燥過程影響紙張平滑度和尺寸穩(wěn)定性。卷取成品干燥后的紙張經壓光處理提高平滑度,然后卷成大紙卷。后續(xù)根據(jù)需要分切、裁切成不同規(guī)格的成品。整個流程中的每個環(huán)節(jié)都有其技術難點和控制要點,需要精確的工藝參數(shù)控制和設備協(xié)同運行。濕部系統(tǒng)與抄紙機原理濕部系統(tǒng)是造紙機的核心部分,負責將紙漿懸浮液轉化為成型的濕紙頁。這個過程涉及復雜的流體力學和纖維交織機理。漿料調制與配送將濃漿稀釋至0.5-1.5%的低濃度,加入助留劑、助濾劑等化學品,經凈化除氣后送入流漿箱。漿料的均勻性和流動性至關重要。流漿箱與上網流漿箱將漿料均勻噴灑到高速運行的造紙網上。漿速、網速的匹配,以及漿料分布的均勻性,直接影響紙張的橫幅定量和纖維取向。脫水成型過程漿料在造紙網上快速脫水,纖維交織成網狀結構。脫水通過重力、真空吸水和擠壓等方式實現(xiàn)。成型區(qū)的脫水速度和均勻性決定紙張質量。重力脫水:初期自然沉降真空脫水:真空箱抽吸水分擠壓脫水:壓輥擠出水分紙頁壓榨與干燥技術壓榨脫水原理濕紙頁夾在毛毯之間,通過一對或多對輥子擠壓,將紙頁和毛毯中的水分擠出。壓榨線壓力通常為100-500kN/m,是影響脫水效果的關鍵參數(shù)。壓榨設備類型包括普通壓榨、溝紋壓榨、靴式壓榨等。靴式壓榨采用長壓區(qū)技術,脫水效率高,可使紙頁出壓榨部干度提高至48-52%,顯著降低干燥能耗。干燥系統(tǒng)構成主要采用烘缸干燥,紙頁緊貼在蒸汽加熱的鑄鐵烘缸表面,通過熱傳導蒸發(fā)水分?，F(xiàn)代造紙機有數(shù)十個烘缸,分為多組,溫度逐漸升高。干燥過程控制干燥速度、蒸汽壓力、烘缸表面溫度需精確控制。過快干燥會導致紙張收縮起皺,過慢則影響生產效率。紙張含水率控制在5-8%為宜。紙張后加工工藝1壓光處理紙張通過壓光機的多道輥子擠壓,表面平滑度和光澤度得到顯著提升。壓光可分為機械壓光和超級壓光,后者用于生產高檔印刷紙。2表面施膠在紙張表面涂布施膠劑,提高紙張的表面強度和抗水性能。施膠劑常用變性淀粉、聚乙烯醇等,通過施膠機輥涂或噴涂。3涂布加工在紙張表面涂布顏料和膠粘劑組成的涂料,制成銅版紙等高檔印刷紙。涂布量、涂料配方、干燥條件都影響最終質量。4分切與包裝大紙卷經復卷機整理后,由分切機切成所需幅寬。平板紙需經裁切機裁成標準尺寸。成品紙經檢驗合格后包裝入庫。造紙關鍵設備介紹現(xiàn)代造紙生產依賴先進的機械設備。了解關鍵設備的結構原理和功能特點,是掌握造紙技術的重要環(huán)節(jié)。制漿設備蒸煮鍋是化學制漿的核心設備,分為間歇式和連續(xù)式。洗滌機用于黑液和漿料分離,篩選設備去除雜質和未解離纖維束。造紙機類型長網造紙機應用最廣,包括流漿箱、網部、壓榨部、干燥部等。圓網機用于紙板生產,夾網機(雙網機)用于高速文化紙生產。輔助設備系統(tǒng)包括制膠系統(tǒng)(配制施膠劑)、白水回收系統(tǒng)(節(jié)約水資源)、壓光機(提高平滑度)、復卷機和分切機(后加工設備)等。造紙過程自動化與控制技術分布式控制系統(tǒng)(DCS)現(xiàn)代造紙廠采用DCS實現(xiàn)全流程自動控制。從制漿到成紙,所有關鍵參數(shù)如溫度、壓力、濃度、車速等都通過傳感器實時采集,由中央控制室統(tǒng)一監(jiān)控和調節(jié)。質量在線檢測(QCS)質量控制系統(tǒng)在線檢測紙張的定量、水分、厚度、白度等指標,并將數(shù)據(jù)反饋給DCS系統(tǒng),自動調整工藝參數(shù),確保產品質量穩(wěn)定。實時數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控自動反饋調節(jié)控制故障預警與診斷生產數(shù)據(jù)管理與分析節(jié)能減排技術:熱能回收系統(tǒng)、白水閉路循環(huán)、變頻調速技術等的應用,使現(xiàn)代造紙廠的能耗和水耗大幅降低,環(huán)保性能顯著提升?，F(xiàn)代高速造紙機運行速度可達1500米/分鐘以上,幅寬超過10米,日產量數(shù)百噸。自動化控制系統(tǒng)確保了生產的高效率和產品質量的穩(wěn)定性。第四章紙張性能與質量控制紙張質量是造紙生產的最終目標。本章將詳細介紹紙張的物理性能指標、化學性能要求,講解質量檢測方法和標準,探討造紙化學品的應用,以及造紙行業(yè)的環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展趨勢。全面的質量控制體系是生產優(yōu)質紙張的保障。紙張的物理性能指標紙張的物理性能決定了其使用特性和應用領域。主要指標包括強度性能、厚度密度和光學性能等。強度指標抗張強度:紙張抵抗拉伸破壞的能力,單位kN/m耐折度:反映紙張的韌性,以往復折疊次數(shù)表示撕裂強度:撕裂紙張所需的力,與纖維長度相關耐破度:紙張抵抗垂直壓力的能力物理結構定量:單位面積紙張的質量,g/m2厚度:紙張的厚度,單位mm或μm緊度:定量與厚度的比值,反映紙張松緊度體積:緊度的倒數(shù),表示紙張的蓬松程度光學性能白度:紙張的潔白程度,ISO白度常用不透明度:紙張遮蓋下層的能力光澤度:紙面反射光線的能力平滑度:紙面的平整程度,影響印刷質量紙張的化學性能與施膠技術施膠原理與作用施膠是在紙張中加入施膠劑,使紙張具有抗水性能。未施膠的紙張吸水快,墨水會洇散,不適合書寫和印刷。施膠分為內部施膠(在漿料中添加)和表面施膠(在紙面涂布)。施膠劑類型松香施膠:傳統(tǒng)施膠劑,需在酸性條件下使用AKD/ASA:中性施膠劑,適應現(xiàn)代中性造紙表面施膠劑:變性淀粉、聚乙烯醇等印刷適性控制紙張的吸水性、表面強度、平滑度等影響印刷質量。通過調整施膠度、壓光度可以優(yōu)化印刷適性。高檔印刷紙要求表面強度高、不掉毛不掉粉。紙張的耐久性和保存性能與紙張的pH值、殘留化學品密切相關。檔案用紙要求中性或微堿性,以保證長期保存不變質。紙張質量檢測方法01取樣與樣品準備按照標準從紙卷或紙張不同位置取樣,樣品需在恒溫恒濕條件下(23℃,50%RH)平衡24小時后進行測試,以確保結果準確。02物理性能測試使用拉力試驗機測定抗張強度和伸長率,耐折度儀測定耐折次數(shù),撕裂度儀和耐破度儀分別測定相應指標。每項測試需多次重復取平均值。03化學性能分析測定紙張的pH值、灰分含量、施膠度等化學指標。特殊用途紙張還需測定重金屬含量、熒光增白劑等有害物質。04在線質量監(jiān)控生產過程中使用QCS系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)測紙張定量、水分、厚度等關鍵指標,自動記錄數(shù)據(jù)并生成質量報告,實現(xiàn)全過程質量追溯。造紙化學品的應用造紙化學品在提高紙張質量、改善生產過程中發(fā)揮著重要作用。合理使用化學助劑可以顯著提升生產效率和產品性能。填料如碳酸鈣、高嶺土等無機顏料,填充紙張孔隙,提高紙張不透明度和白度,降低生產成本。填料用量一般為紙張重量的10-30%。助留助濾劑幫助細小纖維和填料留著在紙頁上,減少流失,同時加快脫水速度。常用陽離子聚丙烯酰胺等高分子化合物。增強劑如陽離子淀粉、聚酰胺樹脂等,增加纖維間結合力,提高紙張干強度和濕強度。特別用于包裝紙和擦拭紙生產。表面施膠劑變性淀粉、聚乙烯醇在紙張表面形成保護膜,提高表面強度和抗水性。施膠量根據(jù)紙種要求控制在0.5-3g/m2?；瘜W品的精確控制:化學助劑的添加量、添加點和作用條件需要精確控制。過量使用不僅造成浪費,還可能產生負面效果,如紙張發(fā)脆、白水污染等。紙張環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展趨勢造紙行業(yè)正在向綠色制造和循環(huán)經濟轉型。環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展已成為行業(yè)發(fā)展的重要方向。綠色制漿技術采用低污染制漿工藝,如氧脫木素技術減少漂白化學品用量;黑液提取和燃燒實現(xiàn)能源回收;開發(fā)生物制漿等清潔生產技術。廢水處理建設完善的廢水處理系統(tǒng),采用生化處理、膜分離等技術,實現(xiàn)廢水達標排放。推進白水閉路循環(huán),減少新鮮水消耗。紙張回收利用提高廢紙回收率和利用率,發(fā)展高效脫墨技術。中國廢紙回收率已達50%以上,廢紙漿占紙漿總量的60%以上。新材料研發(fā)開發(fā)環(huán)保型紙張材料,如可降解包裝紙、食品級安全用紙、功能性特種紙等。探索非木纖維和農業(yè)廢棄物的高值化利用。造紙行業(yè)安全與環(huán)保規(guī)范生產安全管理造紙生產涉及高溫、高壓、強腐蝕性化學品和高速運轉設備,安