第三章 高得率制浆
本章主要内容
? 磨石磨木浆原理
? 木片机械磨木浆
? 热磨木片磨木浆
? 半化学浆
? 化学机械浆
第一节 磨石磨木浆 (SGW-Stone
Ground Wood)
?磨石磨木浆的磨浆原理
?磨木操作及影响因素
一 磨石磨木浆的磨浆原理
（一）磨木的过程
? 如图,装在磨木机料箱内的原木
送料机构（工作链条）以很大的
压力把原木紧压在快速回转的磨
石上面磨成浆，可分为三个阶段,
? 第一阶段：由于机械作用产生的
热能引起胞间层木素塑化；
? 第二阶段：自木材结构上将纤维
分离下来；
? 第三阶段：分离下来的纤维和纤
维束的复磨和精磨。
? 此三阶段不能截然划分，他们
密切相关，相互影响。
（二）磨浆过程中的能量传递
?可以设想，磨木是将电动机发出的能量通过回转的磨石
表面传递给木材的过程。
?1.一部分变成摩擦能（切向摩擦产生的能量）
摩擦能的大小取决于磨石的表面结构，即磨石的表面
露出来的磨料粒度的平均值，也与磨碎面积有关。
?2.一部分变为振动能（径向振动产生的能量）
磨石表面的刻纹在运转过程中越过木材结构的某一点
时，就会使表面压力出现一次压力脉冲，或者说在木材
表面上受到交替的压缩 — 膨胀作用，因此，能量又会部
分的以脉冲形式通过振动传给木材。
（三）切向摩擦力和径向振动力两者
的能量分布对磨木过程的关系
?由于木材的弹性和塑性，压力 — 松弛脉冲会被木材吸收
并转化为热，使温度升高，引起木材性质上的变化。木
素较纤维素更易软化，而胞间层木素浓度最高，当切向
摩擦力升高到木材破裂所必须的力以前，如温度已升高
到木素的软化温度，则纤维沿胞间层分离；反之如木素
未达到软化，摩擦力已高达引起木材破裂的程度，则木
材会在细胞壁任意处破 裂，导致木屑和大小不一的
木块产生，或是产生了破损的纤维和粉状的细料。
? 由此可见，切向摩擦力和径向振动力的能量的分布
是磨木过程的关键。
（四）影响切向摩擦力和径向振动力
的因素
?在同一输出功率下，摩擦系数越大，切向作用越大；
摩擦系数越小，径向作用越大。而摩擦系数随峰谷
上升到峰顶的水量增加而降低，这一水量取决于磨
石表面谷部的水量，峰侧的弧度，把水抛向木材的
离心力及木材对它的阻力。
? 振动能的大小，取决于磨石表面的磨粒峰部施于
木材的压力以及压力脉冲的间歇时间，即振动的频
率。而后者与磨石表面的线速，磨石表面峰部和谷
部的分布情况有关，即与磨石磨层材料性能和刻石
情况有关。
（五）磨石过程中纤维离解进程
?1,比磨碎时间
磨石转动一个磨纹间距的时间,即
ts =a／ vn
ts -比磨碎时间（ s）
a-相邻两磨纹间距（ mm）
vn -磨石圆周速度（ mm/s）
?2．比磨层厚度 (ds)
指在比磨碎时间内的喂料厚度。
设喂料速度为 vH,则
ds=vH *ts =vH × a/vn
? 3．纤维的离解过程以及与喂料速度及圆周速度的关系
当喂料速度、磨石圆周速度及磨石刻纹间距在极限值以内
时,ds介于 0.07~0.2μm之间，而云杉管胞直径为 20~40μm，
则磨石转动一个刻纹间距木材向磨石喂送的料层厚度，只有
一根纤维直径的 1/600~1/100。换言之，要使喂料的厚度达
到一根纤维的直径，则磨石要转动 100~600个刻纹间距的距
离，即一根纤维要受到 100~600个刻纹的作用。
已知 ts =5× 10-2~20× 10-2ms时，则一根纤维从木材结构
上分离的延续时间为,
5× 10-2× 100~20× 10-2× 600（ ms）
即 5~120ms或 0.005~0.12s
当喂料速度 vH提高 7倍（如：由 10mm/min提高到
70mm/min）时,ds也增加 7倍，即纤维离解加快，获得的浆
粗糙，细纤维化程度不大的较长纤维。
当磨石圆周速度 vn减少 6倍（如 30m/s减少到 5m/s时） 由
ts =a/vn知,ts增加 6倍，而 ds=ts × vH也增加 6倍，即磨石转
速变慢，磨出的浆质量较粗,纤维束多。
二．磨木操作及影响因素
?磨木浆的生产操作要求在保证浆料质量前提下，
尽可能降低能量消耗，提高每台磨木机的生产能
力。所以，必须根据原木的质量掌握刻石操作，
稳定工艺条件，以达到稳定磨木浆质量的目的。
（一）原木材种和质量
? 原木的材种
我国适于生产磨木浆的材料，北方多用白松、杨木，南方多用马尾松、
冷杉，这些材料色泽较好，材质较松、纤维较长。各材种必须分别选择相应的磨碎条件，以得到最好的结果。
白松、冷杉生产的磨木浆强度高、白度好，单位能耗低。
马尾松树节多，动力消耗较高，树脂含量较大，纸浆白度稍差，但是密
度大，得率高，也能满足新闻纸的要求。
杨木单位能耗较少，但是浆强度低，可以与白松配用
我国对马尾松的磨木经验是，采用高负荷、钝石面、高温低浓磨浆，杨
木磨浆则一般采用低负荷钝石面磨浆。
? 原木质量
原木质量包括木材的比重、水分、树节、弯曲和腐朽等。其中以水分影
响最大。水分低于 30%的木材，磨浆时产量低，质量差，动力消耗大，原木
含水量以 40~45%为最适宜，水分超过 50%也会使产量下降。
已经开始腐朽的原木材质较轻，在同样磨浆条件下，得到的浆料较粗，
纤维束含量多，对此应该轻刻石，用较钝的磨石磨碎，并相应延长刻石周期。
水上贮存的沉水木，材质较好，在生产中应相应的增大负荷，勤刻石，
以使浆料质量稳定。
（二） 刻石操作
? 刻石时,应首先检查石面是否平整 (否则先找平 )，除去卡在长型挡板处的
木片,检查刻石刀型号是否合适,安装是否牢固水平。在同一台机前后使
用不同型号的刻石刀时,先将原有刻纹打平,打平后再刻石。
(三 ) 磨木漿质量的控制
? 磨石表面的状态
? 磨木比压
? 磨石线速度
? 磨石弧长
? 浆坑的温度和浓度
? 磨石浸渍深度
? 粗渣再磨
磨石表面的状态
1,磨木过程中磨石表面状态的变化
及其影响
? 磨石的表面状态影响磨浆的性能,刚刻石时候,纹锋锐利,
因此以切割纤维为主,产量高,但磨出的纸浆多短硬纤维
和粉状细料。经过一段时间磨浆后,磨料粒子变成钝圆,
获得质量适宜的浆,但磨石进一步变钝,粗糙度进一步减
小,产量下降,打浆度升高,又需进行刻石提高其鋭度,
? 在一个刻石周期内,磨石的工作阶段和纸浆产、质量的
变化如下表所示,
磨木机负
荷不变时
刻 石 后
自动磨钝
阶
主要磨木阶
段
缓慢下降阶
段
产量
大大增加
稍有下降
进一步略有
下降
大大下降
单位动力
消耗
大大减少
略有增加
进一步略有
增加
迅速增加
打浆度
大大下降
稳定或略
有下降
开始上升
迅速上升
浆强度
很低
上升
进一步上升
保持稳定
磨浆情况
以切断作
用为主,磨
碎区温度
下降, 粗
硬和粉状
纤维多
切断作用逐
渐为精磨作
用代替,磨
碎区温度回
升,纤维较
长,柔软,粉
状细小纤维
少
磨浆条件最
适宜, 以分
离和精磨纤
维为主,浆料
柔软,细纤维
化良好
精磨作用增
强细小纤维
过多,打浆度
大大增加
? 各工作阶段时间的分配大致为,自动磨钝阶
段占刻石周期的２５％，主要磨浆阶段占５
０％，其余为缓慢下降阶段．生产中采用刻
石去锋，就是为了缩短自动磨钝阶段，适当
提高这一阶段的质量,
? 为了稳定磨木浆质量，除需稳定其他操作
因素外，还应尽量减少磨石表面状态的改
变．这就要求采用强度大的磨石，延长刻石
周期，并稳定刻石操作,
２．磨料粒子粒度的影响
?粗粒度的磨石生产的浆较粗，含有较多的纤维束，
滤水性能高，产量大而动力消耗低,
? 细粒度的磨石，纸浆质量比较好，纤维较细长，
细纤维化比较好，滤水性能降低，产量较低，动力
消耗较高,
? 粒度的均匀性好的磨石，得到纸浆的质量较好，
动力消耗较低,
? 磨料粒子平均粒度的选择主要取决于所要求的浆
的质量（纤维的粗细），磨木机的磨木弧长和磨石
的比压。
３．磨木刻纹粗细深浅的影响
?一般来说，刻纹细而浅，磨出的浆料具有较细小的
纤维，刻纹粗而深，则磨出的浆料粗大纤维多,
? 细粒度的磨石多用刀号高的刻石刀,粗粒度的磨
石采用刀号低的刻石刀。粗粒度的磨石，在刻石较
浅时，也可以得到质量较好的漿料。如细粒度的磨
石刻石过深，也会引起质量恶化。
?原木水分高时，刻石不宜太深，原木水分低则刻石
较深。
磨木比压
1.比压的计算
? 磨木比压是影响磨木过程的重要因素，它表示每单位磨
碎面积上所受的压力。在磨木过程中，原木与磨石的接
触面积是不断变化的，因而比压在一个很大的范围内变
化。由于木材与磨石的几何面积不可能完全接触，因此，
磨料粒子对木材的实际压力要更高一些。生产中磨木压
力以平均压力表示。
? 机械加压式磨木机的比压，按消耗的功率计算,
? P0 =(102Ne × 98.04)/ ue Fe v (kpa)
? 式中,Ne -------磨木时的有效功率（ KW）
? ue -------摩擦系数，通常为 0.15~0.25
? Fe -------有效磨碎面积（ cm2）
? v -------磨石线速（ m/s）
? 而 Fe =B1 bL
? 式中, B1 ------磨木工作面的有效利用系数,0.75~0.95
? b ------磨木长度（ cm）
? L ------磨木弧长 (cm)
? 链式磨木机的比压范围,
? 大型链式 普通链式
? 274— 353kpa 176— 246kpa
2.比压对磨木浆的影响
? 当其他条件不变时，增加比压可以提高磨木机的生产能力，
单位电耗略有下降。适当增加比压，可以改善纸浆质量。但
如比压太大，产量虽然增加，但浆中粗大纤维增多，细纤维
含量减少，筛选尾浆加大，强度反而降低。
? 磨木比压与装料操作有密切关系，装料应紧实，整齐，大
小搭配。卡边木材应选择单根整原木，防止跑链和卡木。
? 为了保持磨木机电机负荷稳定，磨木比压和磨石锐度配合原
则是：钝石面，高比压；锐石面，低比压。
? 如前所述，磨木机装有自动控制装置自动调节装置，自动调
节进料速度，以保持磨木机的负荷稳定。
磨石线速度
?在一定比压下，磨石线速度提高可以使磨出来的纤
维细长而富有弹性，使磨木浆质量提高。磨木机的
生产能力和动力消耗也随之增加，但在一定范围内，
由于产量的增加速度高于动力消耗的增长速度，单
位能耗却相对减少。
? 提高磨石线速度是磨木机生产技术发展趋势之一，
旧式磨木机线速度仅为 18m/s，现代磨木机线速度
可达 28~31m/s。但线速的增加要受磨石机械强度
的限制。
? 在磨石运转中，由于磨石不断变小，磨石线速相
应降低。为稳定磨木浆的产量和质量，要处理好进
料速度和磨石线速之间的关系。
磨石弧长
? 磨木弧长是料箱前后壁之间的磨石圆弧长度。
? 磨木弧长增加可提高产量，并增加纤维复磨与精磨的路程，
对提高纸浆质量有利。但弧长过大则造成过度复磨，反而使
纤维磨碎。另外，较大的磨木弧长会增加动力消耗。
? 磨木的弧长一般随磨木机规格的增加而增大，但有一定限度：
一方面要考虑原木不会被卡进料箱与磨石的空间；另一方面
要避免纤维受到过度的复磨作用。
? 链式磨木机弧长一般为 840~1700毫米，对于磨木弧长很
大的磨木机可以使用稍粗一点的磨石或适当的增加比压，以
抵消一部分复磨作用，使纸浆不致磨得太细。
浆坑的温度和浓度
1、浆坑温度与浓度的调节
?在磨浆时，磨碎区产生的热量，除部分散发
外，其余均由磨石和浆料带入浆坑中以加热
浆料，因此浆坑温度与磨碎区产生的热量有
直接关系，但也与白水温度和用量有关。
? 磨浆温度应该是指磨碎区的温度，但生产上
往往把浆坑温度作为磨浆温度。在同样的磨
浆条件下，改变白水的温度和用量，可以调
节浆坑的温度和浓度。有些磨石机装有温度
自动调节控制器。
2.磨浆温度对磨浆的影响
? 磨木时按磨浆温度可分为冷磨法和热磨法两种，浆
坑温度低于 50oC为冷磨法 ;在温度为 70~95oC的为
热磨法。目前冷磨法已经淘汰。
?改变磨浆温度，可以影响纸浆的滤水性，强度以及
磨木机的生产能力和单位动力消耗。提高磨浆温度
对磨木起显著作用的是对纸浆质量的影响。随着磨
浆温度的提高，纸浆纤维的分离更为完全，可以生
产出强度高，滤水性能较低的细浆。因此浆坑温度
宜高些。
3.浆坑浓度对磨浆的影响
?浆料浓度对磨浆的影响与温度的相反，提高浆坑浓
度，虽然在固定的白水温度下，将提高磨浆温度，
从而降低了动力消耗，然而高浓不但降低磨木机的
生产能力，造成大量的浆料复磨，而且浆料质量降
低。故在磨浆中高浓并不是所期望的。高于
2.0~2.5%为高浓，低于此为低浓。
?低浓磨浆的优点是：由于浆坑中浓度较低，磨石浸
渍深度小，磨石表面比较干净。减少了多复磨作用
和石面糊浆现象，从而降低了细小纤维的含量，提
高浆料强度和磨木机的生产能力，并降低单位电耗。
4.高温低浓是较理想的磨浆条件
?为了达到高温低浓，生产中一般将白水温度
控制在合理的范围内，以利于提高磨碎区温
度；同时适当调节喷水量，保持一定的浆坑
浓度。若白水温度过低，则用蒸汽加热。目
前各厂的浆坑温度多保持在 70~85oC范围内，
浆坑温度较白水温度高 10oC左右，浓度控制
在 2.0%左右或以下。
磨石浸渍深度
?将磨石浸入浆内可以清洗磨石表面，同时使
磨石得到均匀的冷却。磨石浸渍深度是以浆
坑档板高度调节的。浆坑浓度越大，则磨石
的浸渍深度也应越大。当磨浆温度和浆坑浓
度不变而增加浸渍深度时，则磨木机的生产
能力下降，单位电耗高，但漿料质量有所改
善。（如裂断长提高及细小纤维含量略有增
加）。
粗渣再磨
?多年来我国新闻纸厂都将磨木浆的平筛粗渣
送回磨木机再磨，这样不单影响磨木机的能
力的发挥，而且磨出來的浆纤维束多，影响
质量的提高。而精选机的粗渣使用老式再磨
机处理效果也很差。为此不少工厂都改革生
产流程，如有的工厂使用经改造的 Φ915双
盘磨在高浓下处理筛渣，浆的质量明显提高。
第二节 木片机械磨木浆 (RMP)及热磨
木片磨木浆 (TMP)
?木片机械磨木浆及热磨木片磨木浆的概述
?木片磨木浆以及热磨木片磨木浆的生产方法
一、木片机械磨木浆及热磨木片磨木
浆的概述
?这是 30多年来发展起来的一种机械制浆法，
不用化学药品，采用盘磨机来分离和精磨纤
维。根据不同的制浆工艺过程分为 RMP和
TMP两种。近年来，这种制浆方法有了迅速
发展，特别是 TMP，可以看做是由 RMP发展
来更由发展前途的方法。
? 优点,
? 1.使用原料范围广，木材利用率高。过去磨石磨木机不宜使
用的制材厂的边材，刨花，锯末都可用作原料，枝桠材及一
部分阔叶树种也可以使用。
? 2.生产能力大，占地面积小，自动化程度高，大大的提高了
劳动生产率。
? 3.RMP和 TMP的强度较相同打浆度的 GWP高，抄纸性能好，
不透明度和印刷性能也好，可减少新闻纸中化学浆的配比。
? 4.操作稳定，控制方便，质量适应性范围大，改变磨盘齿型
和磨盘间隙及生产条件，可得到不同质量纸浆。在磨浆前对
木片预处理，可提高纸浆质量。
? 5.可以减少对环境的污染。
?缺点,
?1.RMP和 TMP的单位电耗要比 GMP高 50%
以上，针叶木的动力消耗为 1500~2000千
瓦时 /吨浆；
?2.盘磨机磨盘使用寿命短，设备维修费用高，
维修工作量大；
?3.成纸平滑度较低，白度稍差。
二、木片磨木浆以及热磨木片磨木浆
的生产方法
（一）木片磨木浆（ RMP－ Refine
Mechanical Pulp）
? 磨浆过程
? 磨浆时木片进入两个高速相对运动的磨盘之间，在磨盘
的破碎区木片先被破碎成火柴杆状，然后进入磨碎区，
这时木杆一部分受磨齿的机械作用，更主要靠木杆之间
的摩擦、撕裂作用，被磨成木丝。之后在精磨区被分离
成纤维并细纤维化。在磨碎中由于很高的摩擦作用而产
生高温，使木片加热，因而纤维能在比较不受损伤的情
况下分离。因此而木片磨木浆较磨石磨木浆的长纤维组
分含量高，强度也较高，但不透明度稍低。
? 磨浆过程基本上可分为两个阶段：首先将木片磨成单
根纤维而尽可能不降低纤维长度生成碎片，因此在此阶
段浓度要高，磨盘间隙要大一些，使木片与木片相互摩
擦而离解；其次是将纤维进一步细纤维化，因而要求纤
维受到较多机械作用，在此阶段磨盘间隙要小，浓度稍
低。 在盘磨机磨浆中，从木片到制成质量符合要求的
纸浆，要想在一次处理中完成比较困难，必须用分段磨
浆。
（二）热磨木片磨木浆（ TMP-
ThermoMechanical Pulp）
? 原料木片经短时间高温预汽蒸后，在压力下用盘磨机磨
碎所得得纸浆，叫热磨木片磨木浆（ TMP）
1、热磨木片磨木浆的工艺条件
（ 1）预热的温度，压力和时间
?预汽蒸和磨浆的温度，应不超过木素的玻璃态转化温
度 120~135oC。当磨漿温度高于木素玻璃态转化温度
时，由于木素已经充分软化，纤维的分离发生在木素
含量高的胞间层和初生壁之间，虽纤维较易离解，但
软化了的木素附在纤维上，当一段磨浆后的浆料温度
一降低，木素就凝固为玻璃状的覆盖层，防碍分离出
的纤维在二段磨浆时的进一步细纤维化，磨浆需要更
多的动力，打浆度上升少而白度显著降低。当磨浆温
度在接近于木素的转化温度时，木素大部分还没有充
分软化,纤维主要在次生壁外层和初生壁之间分离，
纤维易于细纤维化。此时由于温度亦较高，纤维易于
分离，一段磨浆所需要的动力较少，同时长纤维含量
较多，纸浆强度高，总的动力消耗比普通木片磨木浆
的动力消耗少，而白度并不怎么降低。
?实际生产经验证明，在 98~294Kpa压力下，汽蒸
1~2min,木片预热的时间已经足够。如压力超过
294Kpa,纸浆的白度和不透明度会明显下降，而动
力消耗增加。 但如蒸气的压力低于 98Kpa，纤维
束含量将增加，纸浆特性无任何改善。在上述压力
范围内改善预热木片的温度（压力），在一定程度
上能调节纸浆的质量。通常生产纸板用的浆，压力
偏高一些；生产文化印刷用纸的浆压力多在
196Kpa以下，以获得较好的光学性能。
（ 2）磨浆浓度
? 高浓磨浆是 TMP的质量关键，应在
20%~30%的范围内。第一段目的在于离
解纤维，为避免纤维切断，主要依靠木片间
相互摩擦作用来分离纤维，浆浓度应高一些，
一般在 25%左右。第二段主要在于发展强度，
故要求产生细纤维化作用，磨浆浓度不应太
高，一般在 20%左右。
（ 3）能量分配
?研究表明：第一段的磨浆的动力消耗是一个
重要的操作因素，为制得打浆度相同的浆料，
增加压力磨浆段的动力输入，可以减少磨浆
的总动力消耗，但所得的浆纤维长度小，物
理强度较低，碎片含量多。据研究,TMP第
一段压力磨浆的能量消耗占总动力消耗的
50%时，可以获得最高的强度。
2.热磨木片磨木浆质量
? TMP有如下特点,
? (1)长纤维组分含量高。纤维束含量少；
? (2)各项强度比普通木片磨木浆高，特别是撕裂度更高；
? (3)虽然经过预热，但白度降低少。
? TMP具有其他磨木浆的优点，而且有其本身的特点,当它成
为各种纸张的一个组分时,可以大大减少或不需用化学木浆,
并为扩大使用阔叶木创造条件,因而具有广阔的前景。
三种磨木漿的质量比较
GWP
RMP
TMP
游离 度ＣＳ
Ｆ ml
200 150 100
200 150 100
200 150 100
松厚度 cm3/g
2.85 2.70 2.60
3.30 3.00 2.80
3.24 2.92 2.87
裂断长 km
1.9 2.3 3.0
2.3 2.9 3.6
2.4 2.9 3.8
撕裂因子
30 33 35
50 55 65
55 63 80
碎片含量
4.0 3.5 1.6
3.5 2.0 1.2
1.3 1.1 0.4
筛分析
>30目
20 18 15
34 30 25
50 46 37
30~200目
60 57 55
50 53 52
32 34 39
<200目
20 25 30
16 17 23
18 20 24
第三节 半化学浆和化学机械浆
? 中性亚硫酸盐半化学浆
? 化学机械浆
一、中性亚硫酸盐半化学浆
?即所谓 NSSC浆（ Neutral Sulfite Semi-
Chemical）,蒸煮液主要成分 Na2SO3及缓冲
剂 Na2CO3, NaHCO3等，在适当高温下
（ 150~190oC），蒸煮后，再用盘磨机磨
解。
(一 ).蒸煮时各成分的反应和变化
?木素,主要限于木素中的酚型结构单元,磺化
速度很慢,反应不完全,
? 半纤维素,虽然不易水解,但通过中和易于除去的
乙酰基和其他酸基及 LCC的水解,有一定数量溶
出,但很少降解, 由于ＮＳＳＣ法对半纤维素的温
和作用，ＮＳＳＣ浆容易打浆，漂白后能抄造紧
度大，强度高的纸张。
? 纤维素,降解极少,
(二 ).蒸煮参变数
? 1.原料品种,木素含量超过 30%,且抗拒性大时,制半化浆有困难,因此,针
叶木不宜,阔叶木较好,阔叶木中比重小的易于渗透,最适于 NSSC浆如桦
木、白杨等，而山毛榉稍差，栎木最差。
? 2.药液的组成：大多使用 Na2SO3,使用 （ NH4） 2SO3蒸煮，蒸煮速度变
快，但浆的颜色暗、强度差。
? 缓冲剂是用来中和蒸煮初期形成的有机酸，用量取决于产生酸的多少及性质，一般为木材绝干重量的 1.5~3.0%（以 Na
2O计）。缓冲剂还能影响浆的白度，使用 NaHCO
3能获得白度高的浆。
? 3,液比
? 低的液比，蒸汽消耗低，药液浓度高，一般在保证均匀渗透的前提下，
使用较低的液比，一般为 1.5:1~4:1,
? 4.药品用量
? 直接影响蒸煮的程度和得率,增加药品用量,会降低得率,但能增加强度,
因此考虑到原料情况及浆的质量要求,
? 5.温度
? 增加温度能增加反应速度,升高 10oC的温度系数为 2~3.由于本法的, 中
性, 特点，温度应高一些。一般在 160~185oC,
? 6.时间
? 以已消耗 90~95%的药品加入量为终点,
(三 ).蒸煮的设备
? 可以使用蒸球等间歇设备,更适用于连续蒸煮设备,如,M-D
型斜管式蒸煮器,汤佩拉 BC连续蒸煮器。
(四 ).半化浆的机械处理
?同木片磨木浆,用盘磨机磨碎,离解及细纤维化,
二、化学机械浆
(一 ).CMP(Chemical Mechanical
Pulp)
?在常温或在一定温度 (压力 )下,用化学药品处理木片
(草片 ),然后在磨浆机里磨解成浆,
? 此法已有较长的历史,最早于 1947年出现第一次
研究的报道。最先使用的是冷碱法 (Cold Soda
CMP)，此法至今仍在 CMP领域中占主要地位, 又
出现在一定温度 (压力 )下进行化学处理,并使用
Na2SO3,
? 1.流程,
? 2.设备包括,
? (1) 木片分选设备。
? (2) 化学预处理设备,蒸球、蒸煮锅、斜式和横管式连续蒸
煮器、压力浸渍器等。
? （ 3）螺旋压榨机：用于预离解及回收废液。
? （ 4）盘磨机
? （ 5）筛选及净化设备
? （ 6）漂白设备
? 3.CMP的纤维离解原理
? 化学处理的润胀差异使胞间层及纤维的体积增加不同，
而胞腔体积大大减少，这便产生了应力，而这种应力在磨浆
时在胞间层、初生壁及次生壁之间产生了破裂，并暴露出微
纤维。
? 显微镜观察 CMP可发现大量的未被破坏的暴露出次生壁及
微纤维的纤维。
? 4,CMP的化学成分变化
? 以杨木（ aspen）的 CMP为研究对象的报告中指出，浆的
损失随碱耗的增加而增加，溶出物主要为半纤维素。当浆的
得率为 90~93%时，有 5~10%的木素及碳水化合物溶出，
其中主要为半纤维素，溶出的木素很少，大量是乙酰基，最
近的研究指出，溶出的半纤维素主要是木糖（ Xylan）。
? 5.CMP的漂白
? 漂白方法：同磨木浆
? 漂白剂：亚氯酸钠、过氧化物（钠或氯）、亚硫酸钠
? 漂白程度：可从 40~50%漂至 60~70%
? 6.废液的回收及排放
? 化学处理后的废液可以补充化学药品后再次使用。
? 洗浆后的废液可以回用做磨浆机、筛选和净化稀释水。
? 很明显，反应产物随白水排走或者由浆带走，如果工厂
的产量不大，其环境污染的影响可以忽略；如果工厂的产量
很大，可以和工厂的碱回收系统交叉回收。
（二） CTMP（ Chemical Thermo-
Mechanical Pulp）
? CTMP的发展不是突然出现的, 是长期进行基础研究的结果 。
CTMP是强化处理的 CMP,也是 TMP的改进 。 CTMP是
TMP 的热软化作用与 CMP的化学软化作用的相加, 使纸浆
的强度提高 。 采用加热和化学药品处理的改良法, 能使采用
的材料扩大, 质量提高, 并使纸浆用途增大, 这可能是来自
对纤维素, 木素化学基础研究进步的贡献 。
? 关于高得率纸浆强度特性与影响因素, 应该从纤维长度与
形态学参数来考虑, 为了达到纸浆的高强度, 希望,（ 1）
长纤维组分多； （ 2） 细纤维化的程度高； （ 3） 细纤维的结
合性能好 。 CTMP就是为了满足这三个条件而进行的, 这个
方法是成功的 。
1.CTMP典型流程图
?木片 汽蒸 化学药品浸渍 预热 热磨
?浆池 压力筛 除渣器 洗浆 浓缩 漂白
筛渣脱水 洗涤
? 筛渣磨浆 贮存
? 2,工艺条件
? (1)化学药品的使用
? 一般使用亚硫酸钠和氢氧化钠, 单独使用或混合使用 。
? 使用的药品的种类和处理条件对处理效果是有充分了的, 图
中表示不同的 NaOH/ Na2SO3含量对 CTMP强度的影响 。 一
方面由于 NaOH能使半纤维素, 木素与水的作用能力增强,
润胀增加, 使磨浆后能得到细纤维化的长纤维和细小纤维 。
另方面, 由于 Na2SO3对木素的磺化作用, 产生的磺酸基在
水中负离子性强, 因而生产大量的润胀作用 。 图中碱性大的
一边, 强度提高大, 这是由于 NaOH在 Na2SO3的存在中, 磺
化作用可得二者相乘的结果 。
? 一般 Na2SO3加入量 1%~5%
? NaOH加入量 1%~7%
0
1
2
3
4
5
6
7
0 0.1 0.4 0.7 1 1.3 1.6 2
化学药品含量（数字为氢氧化钠含量，氢
氧化钠＋亚硫酸钠= 2 ）g N a 2 O / 1 0 0 m l
强度指数
撕裂度
耐破度
裂断长
?(2)预蒸 （ 化学浸渍 ） 温度和时间
? 120~130oC 2~5分
?(3) 热磨条件同 TMP
?(4)漂白同机械浆的漂白，一般使用 H2O2（或
Na2O2）
? 3,CTMP的质量性能
?（ 1） 和 TMP相比
? a,长纤维含量大大增加, 纤维束含量减少 。 （ 图略 ）
? b,纤维柔软性增加, 纸页紧度提高 。
? c,裂断长和耐破度提高 。
? d,使用 Na2SO3时, 白度提高, 改善了可漂性 。
? e,不透明度未降低 。
? f,从 CTMP易于脱除树脂 。
?基于碱性条件和磨盘机中强烈的涡旋, 树脂得到很
好的分离, 并在随后的洗涤阶段中极易洗去 。
? （ 2） 和化学浆相比
? 如下表所示,
项目
单位
CTMP
（ 杨木 ）
KP （ 杨
木 ）
CTMP
（ 云杉 ）
KP （ 云
杉 ）
游离度
CFS ml
350
400
350
400
裂断长
m
5,000
5,300
6,000
10,500
耐破指
数
kPa.m2/g
2.7
2.8
3.7
6.9
撕裂指
数
mN.m2/g
6.5
7.8
9.5
10.7
不透明
度
%
84
74
90
64
得率
%
88~91
45~50
90~95
40~50
白度
% ISO
70~82
~90
70~80
~90
? 从上表看出, 杨木的 CTMP与 KP性能较近, 且具有较好
的不透明度和得率, 但白度较差 。 云杉的 CTMP的裂断长
及耐破指数与云杉的 KP相差较大, 但撕裂指数很接近,
且有较好的不透明度和得率, 白度仍较差, 返黄比 KP快
一倍 。
? 从以上比较看出, CTMP可以部分代替 KP的用途 。 另外,
CTMP且具有较好的吸水性能, 松厚度较高, 柔软性能也
较好, 可用于毛巾纸, 薄纸等 。 BCTMP代替 BKP的配抄
率如下表,
＊取代浆的％
从节省资源，避免公害的观点出发，并随着 CTMP 工艺及设备不断的
改进,CTMP的用途越来越广。我国已在试制用蔗渣、红麻等草原料造
新闻纸。
产品
CTMP配抄量
取代的 BKP＊
绒毛浆
50~85%
50~85%
毛巾纸
20~100%
20% HW
20% SW
薄纸
40~50%
20% SW
30% HW
漂白纸板
10~50%
50% SW
50% HW
印刷与书写纸
10~30%
70% SW
30% HW
本章主要内容
? 磨石磨木浆原理
? 木片机械磨木浆
? 热磨木片磨木浆
? 半化学浆
? 化学机械浆
第一节 磨石磨木浆 (SGW-Stone
Ground Wood)
?磨石磨木浆的磨浆原理
?磨木操作及影响因素
一 磨石磨木浆的磨浆原理
（一）磨木的过程
? 如图,装在磨木机料箱内的原木
送料机构（工作链条）以很大的
压力把原木紧压在快速回转的磨
石上面磨成浆，可分为三个阶段,
? 第一阶段：由于机械作用产生的
热能引起胞间层木素塑化；
? 第二阶段：自木材结构上将纤维
分离下来；
? 第三阶段：分离下来的纤维和纤
维束的复磨和精磨。
? 此三阶段不能截然划分，他们
密切相关，相互影响。
（二）磨浆过程中的能量传递
?可以设想，磨木是将电动机发出的能量通过回转的磨石
表面传递给木材的过程。
?1.一部分变成摩擦能（切向摩擦产生的能量）
摩擦能的大小取决于磨石的表面结构，即磨石的表面
露出来的磨料粒度的平均值，也与磨碎面积有关。
?2.一部分变为振动能（径向振动产生的能量）
磨石表面的刻纹在运转过程中越过木材结构的某一点
时，就会使表面压力出现一次压力脉冲，或者说在木材
表面上受到交替的压缩 — 膨胀作用，因此，能量又会部
分的以脉冲形式通过振动传给木材。
（三）切向摩擦力和径向振动力两者
的能量分布对磨木过程的关系
?由于木材的弹性和塑性，压力 — 松弛脉冲会被木材吸收
并转化为热，使温度升高，引起木材性质上的变化。木
素较纤维素更易软化，而胞间层木素浓度最高，当切向
摩擦力升高到木材破裂所必须的力以前，如温度已升高
到木素的软化温度，则纤维沿胞间层分离；反之如木素
未达到软化，摩擦力已高达引起木材破裂的程度，则木
材会在细胞壁任意处破 裂，导致木屑和大小不一的
木块产生，或是产生了破损的纤维和粉状的细料。
? 由此可见，切向摩擦力和径向振动力的能量的分布
是磨木过程的关键。
（四）影响切向摩擦力和径向振动力
的因素
?在同一输出功率下，摩擦系数越大，切向作用越大；
摩擦系数越小，径向作用越大。而摩擦系数随峰谷
上升到峰顶的水量增加而降低，这一水量取决于磨
石表面谷部的水量，峰侧的弧度，把水抛向木材的
离心力及木材对它的阻力。
? 振动能的大小，取决于磨石表面的磨粒峰部施于
木材的压力以及压力脉冲的间歇时间，即振动的频
率。而后者与磨石表面的线速，磨石表面峰部和谷
部的分布情况有关，即与磨石磨层材料性能和刻石
情况有关。
（五）磨石过程中纤维离解进程
?1,比磨碎时间
磨石转动一个磨纹间距的时间,即
ts =a／ vn
ts -比磨碎时间（ s）
a-相邻两磨纹间距（ mm）
vn -磨石圆周速度（ mm/s）
?2．比磨层厚度 (ds)
指在比磨碎时间内的喂料厚度。
设喂料速度为 vH,则
ds=vH *ts =vH × a/vn
? 3．纤维的离解过程以及与喂料速度及圆周速度的关系
当喂料速度、磨石圆周速度及磨石刻纹间距在极限值以内
时,ds介于 0.07~0.2μm之间，而云杉管胞直径为 20~40μm，
则磨石转动一个刻纹间距木材向磨石喂送的料层厚度，只有
一根纤维直径的 1/600~1/100。换言之，要使喂料的厚度达
到一根纤维的直径，则磨石要转动 100~600个刻纹间距的距
离，即一根纤维要受到 100~600个刻纹的作用。
已知 ts =5× 10-2~20× 10-2ms时，则一根纤维从木材结构
上分离的延续时间为,
5× 10-2× 100~20× 10-2× 600（ ms）
即 5~120ms或 0.005~0.12s
当喂料速度 vH提高 7倍（如：由 10mm/min提高到
70mm/min）时,ds也增加 7倍，即纤维离解加快，获得的浆
粗糙，细纤维化程度不大的较长纤维。
当磨石圆周速度 vn减少 6倍（如 30m/s减少到 5m/s时） 由
ts =a/vn知,ts增加 6倍，而 ds=ts × vH也增加 6倍，即磨石转
速变慢，磨出的浆质量较粗,纤维束多。
二．磨木操作及影响因素
?磨木浆的生产操作要求在保证浆料质量前提下，
尽可能降低能量消耗，提高每台磨木机的生产能
力。所以，必须根据原木的质量掌握刻石操作，
稳定工艺条件，以达到稳定磨木浆质量的目的。
（一）原木材种和质量
? 原木的材种
我国适于生产磨木浆的材料，北方多用白松、杨木，南方多用马尾松、
冷杉，这些材料色泽较好，材质较松、纤维较长。各材种必须分别选择相应的磨碎条件，以得到最好的结果。
白松、冷杉生产的磨木浆强度高、白度好，单位能耗低。
马尾松树节多，动力消耗较高，树脂含量较大，纸浆白度稍差，但是密
度大，得率高，也能满足新闻纸的要求。
杨木单位能耗较少，但是浆强度低，可以与白松配用
我国对马尾松的磨木经验是，采用高负荷、钝石面、高温低浓磨浆，杨
木磨浆则一般采用低负荷钝石面磨浆。
? 原木质量
原木质量包括木材的比重、水分、树节、弯曲和腐朽等。其中以水分影
响最大。水分低于 30%的木材，磨浆时产量低，质量差，动力消耗大，原木
含水量以 40~45%为最适宜，水分超过 50%也会使产量下降。
已经开始腐朽的原木材质较轻，在同样磨浆条件下，得到的浆料较粗，
纤维束含量多，对此应该轻刻石，用较钝的磨石磨碎，并相应延长刻石周期。
水上贮存的沉水木，材质较好，在生产中应相应的增大负荷，勤刻石，
以使浆料质量稳定。
（二） 刻石操作
? 刻石时,应首先检查石面是否平整 (否则先找平 )，除去卡在长型挡板处的
木片,检查刻石刀型号是否合适,安装是否牢固水平。在同一台机前后使
用不同型号的刻石刀时,先将原有刻纹打平,打平后再刻石。
(三 ) 磨木漿质量的控制
? 磨石表面的状态
? 磨木比压
? 磨石线速度
? 磨石弧长
? 浆坑的温度和浓度
? 磨石浸渍深度
? 粗渣再磨
磨石表面的状态
1,磨木过程中磨石表面状态的变化
及其影响
? 磨石的表面状态影响磨浆的性能,刚刻石时候,纹锋锐利,
因此以切割纤维为主,产量高,但磨出的纸浆多短硬纤维
和粉状细料。经过一段时间磨浆后,磨料粒子变成钝圆,
获得质量适宜的浆,但磨石进一步变钝,粗糙度进一步减
小,产量下降,打浆度升高,又需进行刻石提高其鋭度,
? 在一个刻石周期内,磨石的工作阶段和纸浆产、质量的
变化如下表所示,
磨木机负
荷不变时
刻 石 后
自动磨钝
阶
主要磨木阶
段
缓慢下降阶
段
产量
大大增加
稍有下降
进一步略有
下降
大大下降
单位动力
消耗
大大减少
略有增加
进一步略有
增加
迅速增加
打浆度
大大下降
稳定或略
有下降
开始上升
迅速上升
浆强度
很低
上升
进一步上升
保持稳定
磨浆情况
以切断作
用为主,磨
碎区温度
下降, 粗
硬和粉状
纤维多
切断作用逐
渐为精磨作
用代替,磨
碎区温度回
升,纤维较
长,柔软,粉
状细小纤维
少
磨浆条件最
适宜, 以分
离和精磨纤
维为主,浆料
柔软,细纤维
化良好
精磨作用增
强细小纤维
过多,打浆度
大大增加
? 各工作阶段时间的分配大致为,自动磨钝阶
段占刻石周期的２５％，主要磨浆阶段占５
０％，其余为缓慢下降阶段．生产中采用刻
石去锋，就是为了缩短自动磨钝阶段，适当
提高这一阶段的质量,
? 为了稳定磨木浆质量，除需稳定其他操作
因素外，还应尽量减少磨石表面状态的改
变．这就要求采用强度大的磨石，延长刻石
周期，并稳定刻石操作,
２．磨料粒子粒度的影响
?粗粒度的磨石生产的浆较粗，含有较多的纤维束，
滤水性能高，产量大而动力消耗低,
? 细粒度的磨石，纸浆质量比较好，纤维较细长，
细纤维化比较好，滤水性能降低，产量较低，动力
消耗较高,
? 粒度的均匀性好的磨石，得到纸浆的质量较好，
动力消耗较低,
? 磨料粒子平均粒度的选择主要取决于所要求的浆
的质量（纤维的粗细），磨木机的磨木弧长和磨石
的比压。
３．磨木刻纹粗细深浅的影响
?一般来说，刻纹细而浅，磨出的浆料具有较细小的
纤维，刻纹粗而深，则磨出的浆料粗大纤维多,
? 细粒度的磨石多用刀号高的刻石刀,粗粒度的磨
石采用刀号低的刻石刀。粗粒度的磨石，在刻石较
浅时，也可以得到质量较好的漿料。如细粒度的磨
石刻石过深，也会引起质量恶化。
?原木水分高时，刻石不宜太深，原木水分低则刻石
较深。
磨木比压
1.比压的计算
? 磨木比压是影响磨木过程的重要因素，它表示每单位磨
碎面积上所受的压力。在磨木过程中，原木与磨石的接
触面积是不断变化的，因而比压在一个很大的范围内变
化。由于木材与磨石的几何面积不可能完全接触，因此，
磨料粒子对木材的实际压力要更高一些。生产中磨木压
力以平均压力表示。
? 机械加压式磨木机的比压，按消耗的功率计算,
? P0 =(102Ne × 98.04)/ ue Fe v (kpa)
? 式中,Ne -------磨木时的有效功率（ KW）
? ue -------摩擦系数，通常为 0.15~0.25
? Fe -------有效磨碎面积（ cm2）
? v -------磨石线速（ m/s）
? 而 Fe =B1 bL
? 式中, B1 ------磨木工作面的有效利用系数,0.75~0.95
? b ------磨木长度（ cm）
? L ------磨木弧长 (cm)
? 链式磨木机的比压范围,
? 大型链式 普通链式
? 274— 353kpa 176— 246kpa
2.比压对磨木浆的影响
? 当其他条件不变时，增加比压可以提高磨木机的生产能力，
单位电耗略有下降。适当增加比压，可以改善纸浆质量。但
如比压太大，产量虽然增加，但浆中粗大纤维增多，细纤维
含量减少，筛选尾浆加大，强度反而降低。
? 磨木比压与装料操作有密切关系，装料应紧实，整齐，大
小搭配。卡边木材应选择单根整原木，防止跑链和卡木。
? 为了保持磨木机电机负荷稳定，磨木比压和磨石锐度配合原
则是：钝石面，高比压；锐石面，低比压。
? 如前所述，磨木机装有自动控制装置自动调节装置，自动调
节进料速度，以保持磨木机的负荷稳定。
磨石线速度
?在一定比压下，磨石线速度提高可以使磨出来的纤
维细长而富有弹性，使磨木浆质量提高。磨木机的
生产能力和动力消耗也随之增加，但在一定范围内，
由于产量的增加速度高于动力消耗的增长速度，单
位能耗却相对减少。
? 提高磨石线速度是磨木机生产技术发展趋势之一，
旧式磨木机线速度仅为 18m/s，现代磨木机线速度
可达 28~31m/s。但线速的增加要受磨石机械强度
的限制。
? 在磨石运转中，由于磨石不断变小，磨石线速相
应降低。为稳定磨木浆的产量和质量，要处理好进
料速度和磨石线速之间的关系。
磨石弧长
? 磨木弧长是料箱前后壁之间的磨石圆弧长度。
? 磨木弧长增加可提高产量，并增加纤维复磨与精磨的路程，
对提高纸浆质量有利。但弧长过大则造成过度复磨，反而使
纤维磨碎。另外，较大的磨木弧长会增加动力消耗。
? 磨木的弧长一般随磨木机规格的增加而增大，但有一定限度：
一方面要考虑原木不会被卡进料箱与磨石的空间；另一方面
要避免纤维受到过度的复磨作用。
? 链式磨木机弧长一般为 840~1700毫米，对于磨木弧长很
大的磨木机可以使用稍粗一点的磨石或适当的增加比压，以
抵消一部分复磨作用，使纸浆不致磨得太细。
浆坑的温度和浓度
1、浆坑温度与浓度的调节
?在磨浆时，磨碎区产生的热量，除部分散发
外，其余均由磨石和浆料带入浆坑中以加热
浆料，因此浆坑温度与磨碎区产生的热量有
直接关系，但也与白水温度和用量有关。
? 磨浆温度应该是指磨碎区的温度，但生产上
往往把浆坑温度作为磨浆温度。在同样的磨
浆条件下，改变白水的温度和用量，可以调
节浆坑的温度和浓度。有些磨石机装有温度
自动调节控制器。
2.磨浆温度对磨浆的影响
? 磨木时按磨浆温度可分为冷磨法和热磨法两种，浆
坑温度低于 50oC为冷磨法 ;在温度为 70~95oC的为
热磨法。目前冷磨法已经淘汰。
?改变磨浆温度，可以影响纸浆的滤水性，强度以及
磨木机的生产能力和单位动力消耗。提高磨浆温度
对磨木起显著作用的是对纸浆质量的影响。随着磨
浆温度的提高，纸浆纤维的分离更为完全，可以生
产出强度高，滤水性能较低的细浆。因此浆坑温度
宜高些。
3.浆坑浓度对磨浆的影响
?浆料浓度对磨浆的影响与温度的相反，提高浆坑浓
度，虽然在固定的白水温度下，将提高磨浆温度，
从而降低了动力消耗，然而高浓不但降低磨木机的
生产能力，造成大量的浆料复磨，而且浆料质量降
低。故在磨浆中高浓并不是所期望的。高于
2.0~2.5%为高浓，低于此为低浓。
?低浓磨浆的优点是：由于浆坑中浓度较低，磨石浸
渍深度小，磨石表面比较干净。减少了多复磨作用
和石面糊浆现象，从而降低了细小纤维的含量，提
高浆料强度和磨木机的生产能力，并降低单位电耗。
4.高温低浓是较理想的磨浆条件
?为了达到高温低浓，生产中一般将白水温度
控制在合理的范围内，以利于提高磨碎区温
度；同时适当调节喷水量，保持一定的浆坑
浓度。若白水温度过低，则用蒸汽加热。目
前各厂的浆坑温度多保持在 70~85oC范围内，
浆坑温度较白水温度高 10oC左右，浓度控制
在 2.0%左右或以下。
磨石浸渍深度
?将磨石浸入浆内可以清洗磨石表面，同时使
磨石得到均匀的冷却。磨石浸渍深度是以浆
坑档板高度调节的。浆坑浓度越大，则磨石
的浸渍深度也应越大。当磨浆温度和浆坑浓
度不变而增加浸渍深度时，则磨木机的生产
能力下降，单位电耗高，但漿料质量有所改
善。（如裂断长提高及细小纤维含量略有增
加）。
粗渣再磨
?多年来我国新闻纸厂都将磨木浆的平筛粗渣
送回磨木机再磨，这样不单影响磨木机的能
力的发挥，而且磨出來的浆纤维束多，影响
质量的提高。而精选机的粗渣使用老式再磨
机处理效果也很差。为此不少工厂都改革生
产流程，如有的工厂使用经改造的 Φ915双
盘磨在高浓下处理筛渣，浆的质量明显提高。
第二节 木片机械磨木浆 (RMP)及热磨
木片磨木浆 (TMP)
?木片机械磨木浆及热磨木片磨木浆的概述
?木片磨木浆以及热磨木片磨木浆的生产方法
一、木片机械磨木浆及热磨木片磨木
浆的概述
?这是 30多年来发展起来的一种机械制浆法，
不用化学药品，采用盘磨机来分离和精磨纤
维。根据不同的制浆工艺过程分为 RMP和
TMP两种。近年来，这种制浆方法有了迅速
发展，特别是 TMP，可以看做是由 RMP发展
来更由发展前途的方法。
? 优点,
? 1.使用原料范围广，木材利用率高。过去磨石磨木机不宜使
用的制材厂的边材，刨花，锯末都可用作原料，枝桠材及一
部分阔叶树种也可以使用。
? 2.生产能力大，占地面积小，自动化程度高，大大的提高了
劳动生产率。
? 3.RMP和 TMP的强度较相同打浆度的 GWP高，抄纸性能好，
不透明度和印刷性能也好，可减少新闻纸中化学浆的配比。
? 4.操作稳定，控制方便，质量适应性范围大，改变磨盘齿型
和磨盘间隙及生产条件，可得到不同质量纸浆。在磨浆前对
木片预处理，可提高纸浆质量。
? 5.可以减少对环境的污染。
?缺点,
?1.RMP和 TMP的单位电耗要比 GMP高 50%
以上，针叶木的动力消耗为 1500~2000千
瓦时 /吨浆；
?2.盘磨机磨盘使用寿命短，设备维修费用高，
维修工作量大；
?3.成纸平滑度较低，白度稍差。
二、木片磨木浆以及热磨木片磨木浆
的生产方法
（一）木片磨木浆（ RMP－ Refine
Mechanical Pulp）
? 磨浆过程
? 磨浆时木片进入两个高速相对运动的磨盘之间，在磨盘
的破碎区木片先被破碎成火柴杆状，然后进入磨碎区，
这时木杆一部分受磨齿的机械作用，更主要靠木杆之间
的摩擦、撕裂作用，被磨成木丝。之后在精磨区被分离
成纤维并细纤维化。在磨碎中由于很高的摩擦作用而产
生高温，使木片加热，因而纤维能在比较不受损伤的情
况下分离。因此而木片磨木浆较磨石磨木浆的长纤维组
分含量高，强度也较高，但不透明度稍低。
? 磨浆过程基本上可分为两个阶段：首先将木片磨成单
根纤维而尽可能不降低纤维长度生成碎片，因此在此阶
段浓度要高，磨盘间隙要大一些，使木片与木片相互摩
擦而离解；其次是将纤维进一步细纤维化，因而要求纤
维受到较多机械作用，在此阶段磨盘间隙要小，浓度稍
低。 在盘磨机磨浆中，从木片到制成质量符合要求的
纸浆，要想在一次处理中完成比较困难，必须用分段磨
浆。
（二）热磨木片磨木浆（ TMP-
ThermoMechanical Pulp）
? 原料木片经短时间高温预汽蒸后，在压力下用盘磨机磨
碎所得得纸浆，叫热磨木片磨木浆（ TMP）
1、热磨木片磨木浆的工艺条件
（ 1）预热的温度，压力和时间
?预汽蒸和磨浆的温度，应不超过木素的玻璃态转化温
度 120~135oC。当磨漿温度高于木素玻璃态转化温度
时，由于木素已经充分软化，纤维的分离发生在木素
含量高的胞间层和初生壁之间，虽纤维较易离解，但
软化了的木素附在纤维上，当一段磨浆后的浆料温度
一降低，木素就凝固为玻璃状的覆盖层，防碍分离出
的纤维在二段磨浆时的进一步细纤维化，磨浆需要更
多的动力，打浆度上升少而白度显著降低。当磨浆温
度在接近于木素的转化温度时，木素大部分还没有充
分软化,纤维主要在次生壁外层和初生壁之间分离，
纤维易于细纤维化。此时由于温度亦较高，纤维易于
分离，一段磨浆所需要的动力较少，同时长纤维含量
较多，纸浆强度高，总的动力消耗比普通木片磨木浆
的动力消耗少，而白度并不怎么降低。
?实际生产经验证明，在 98~294Kpa压力下，汽蒸
1~2min,木片预热的时间已经足够。如压力超过
294Kpa,纸浆的白度和不透明度会明显下降，而动
力消耗增加。 但如蒸气的压力低于 98Kpa，纤维
束含量将增加，纸浆特性无任何改善。在上述压力
范围内改善预热木片的温度（压力），在一定程度
上能调节纸浆的质量。通常生产纸板用的浆，压力
偏高一些；生产文化印刷用纸的浆压力多在
196Kpa以下，以获得较好的光学性能。
（ 2）磨浆浓度
? 高浓磨浆是 TMP的质量关键，应在
20%~30%的范围内。第一段目的在于离
解纤维，为避免纤维切断，主要依靠木片间
相互摩擦作用来分离纤维，浆浓度应高一些，
一般在 25%左右。第二段主要在于发展强度，
故要求产生细纤维化作用，磨浆浓度不应太
高，一般在 20%左右。
（ 3）能量分配
?研究表明：第一段的磨浆的动力消耗是一个
重要的操作因素，为制得打浆度相同的浆料，
增加压力磨浆段的动力输入，可以减少磨浆
的总动力消耗，但所得的浆纤维长度小，物
理强度较低，碎片含量多。据研究,TMP第
一段压力磨浆的能量消耗占总动力消耗的
50%时，可以获得最高的强度。
2.热磨木片磨木浆质量
? TMP有如下特点,
? (1)长纤维组分含量高。纤维束含量少；
? (2)各项强度比普通木片磨木浆高，特别是撕裂度更高；
? (3)虽然经过预热，但白度降低少。
? TMP具有其他磨木浆的优点，而且有其本身的特点,当它成
为各种纸张的一个组分时,可以大大减少或不需用化学木浆,
并为扩大使用阔叶木创造条件,因而具有广阔的前景。
三种磨木漿的质量比较
GWP
RMP
TMP
游离 度ＣＳ
Ｆ ml
200 150 100
200 150 100
200 150 100
松厚度 cm3/g
2.85 2.70 2.60
3.30 3.00 2.80
3.24 2.92 2.87
裂断长 km
1.9 2.3 3.0
2.3 2.9 3.6
2.4 2.9 3.8
撕裂因子
30 33 35
50 55 65
55 63 80
碎片含量
4.0 3.5 1.6
3.5 2.0 1.2
1.3 1.1 0.4
筛分析
>30目
20 18 15
34 30 25
50 46 37
30~200目
60 57 55
50 53 52
32 34 39
<200目
20 25 30
16 17 23
18 20 24
第三节 半化学浆和化学机械浆
? 中性亚硫酸盐半化学浆
? 化学机械浆
一、中性亚硫酸盐半化学浆
?即所谓 NSSC浆（ Neutral Sulfite Semi-
Chemical）,蒸煮液主要成分 Na2SO3及缓冲
剂 Na2CO3, NaHCO3等，在适当高温下
（ 150~190oC），蒸煮后，再用盘磨机磨
解。
(一 ).蒸煮时各成分的反应和变化
?木素,主要限于木素中的酚型结构单元,磺化
速度很慢,反应不完全,
? 半纤维素,虽然不易水解,但通过中和易于除去的
乙酰基和其他酸基及 LCC的水解,有一定数量溶
出,但很少降解, 由于ＮＳＳＣ法对半纤维素的温
和作用，ＮＳＳＣ浆容易打浆，漂白后能抄造紧
度大，强度高的纸张。
? 纤维素,降解极少,
(二 ).蒸煮参变数
? 1.原料品种,木素含量超过 30%,且抗拒性大时,制半化浆有困难,因此,针
叶木不宜,阔叶木较好,阔叶木中比重小的易于渗透,最适于 NSSC浆如桦
木、白杨等，而山毛榉稍差，栎木最差。
? 2.药液的组成：大多使用 Na2SO3,使用 （ NH4） 2SO3蒸煮，蒸煮速度变
快，但浆的颜色暗、强度差。
? 缓冲剂是用来中和蒸煮初期形成的有机酸，用量取决于产生酸的多少及性质，一般为木材绝干重量的 1.5~3.0%（以 Na
2O计）。缓冲剂还能影响浆的白度，使用 NaHCO
3能获得白度高的浆。
? 3,液比
? 低的液比，蒸汽消耗低，药液浓度高，一般在保证均匀渗透的前提下，
使用较低的液比，一般为 1.5:1~4:1,
? 4.药品用量
? 直接影响蒸煮的程度和得率,增加药品用量,会降低得率,但能增加强度,
因此考虑到原料情况及浆的质量要求,
? 5.温度
? 增加温度能增加反应速度,升高 10oC的温度系数为 2~3.由于本法的, 中
性, 特点，温度应高一些。一般在 160~185oC,
? 6.时间
? 以已消耗 90~95%的药品加入量为终点,
(三 ).蒸煮的设备
? 可以使用蒸球等间歇设备,更适用于连续蒸煮设备,如,M-D
型斜管式蒸煮器,汤佩拉 BC连续蒸煮器。
(四 ).半化浆的机械处理
?同木片磨木浆,用盘磨机磨碎,离解及细纤维化,
二、化学机械浆
(一 ).CMP(Chemical Mechanical
Pulp)
?在常温或在一定温度 (压力 )下,用化学药品处理木片
(草片 ),然后在磨浆机里磨解成浆,
? 此法已有较长的历史,最早于 1947年出现第一次
研究的报道。最先使用的是冷碱法 (Cold Soda
CMP)，此法至今仍在 CMP领域中占主要地位, 又
出现在一定温度 (压力 )下进行化学处理,并使用
Na2SO3,
? 1.流程,
? 2.设备包括,
? (1) 木片分选设备。
? (2) 化学预处理设备,蒸球、蒸煮锅、斜式和横管式连续蒸
煮器、压力浸渍器等。
? （ 3）螺旋压榨机：用于预离解及回收废液。
? （ 4）盘磨机
? （ 5）筛选及净化设备
? （ 6）漂白设备
? 3.CMP的纤维离解原理
? 化学处理的润胀差异使胞间层及纤维的体积增加不同，
而胞腔体积大大减少，这便产生了应力，而这种应力在磨浆
时在胞间层、初生壁及次生壁之间产生了破裂，并暴露出微
纤维。
? 显微镜观察 CMP可发现大量的未被破坏的暴露出次生壁及
微纤维的纤维。
? 4,CMP的化学成分变化
? 以杨木（ aspen）的 CMP为研究对象的报告中指出，浆的
损失随碱耗的增加而增加，溶出物主要为半纤维素。当浆的
得率为 90~93%时，有 5~10%的木素及碳水化合物溶出，
其中主要为半纤维素，溶出的木素很少，大量是乙酰基，最
近的研究指出，溶出的半纤维素主要是木糖（ Xylan）。
? 5.CMP的漂白
? 漂白方法：同磨木浆
? 漂白剂：亚氯酸钠、过氧化物（钠或氯）、亚硫酸钠
? 漂白程度：可从 40~50%漂至 60~70%
? 6.废液的回收及排放
? 化学处理后的废液可以补充化学药品后再次使用。
? 洗浆后的废液可以回用做磨浆机、筛选和净化稀释水。
? 很明显，反应产物随白水排走或者由浆带走，如果工厂
的产量不大，其环境污染的影响可以忽略；如果工厂的产量
很大，可以和工厂的碱回收系统交叉回收。
（二） CTMP（ Chemical Thermo-
Mechanical Pulp）
? CTMP的发展不是突然出现的, 是长期进行基础研究的结果 。
CTMP是强化处理的 CMP,也是 TMP的改进 。 CTMP是
TMP 的热软化作用与 CMP的化学软化作用的相加, 使纸浆
的强度提高 。 采用加热和化学药品处理的改良法, 能使采用
的材料扩大, 质量提高, 并使纸浆用途增大, 这可能是来自
对纤维素, 木素化学基础研究进步的贡献 。
? 关于高得率纸浆强度特性与影响因素, 应该从纤维长度与
形态学参数来考虑, 为了达到纸浆的高强度, 希望,（ 1）
长纤维组分多； （ 2） 细纤维化的程度高； （ 3） 细纤维的结
合性能好 。 CTMP就是为了满足这三个条件而进行的, 这个
方法是成功的 。
1.CTMP典型流程图
?木片 汽蒸 化学药品浸渍 预热 热磨
?浆池 压力筛 除渣器 洗浆 浓缩 漂白
筛渣脱水 洗涤
? 筛渣磨浆 贮存
? 2,工艺条件
? (1)化学药品的使用
? 一般使用亚硫酸钠和氢氧化钠, 单独使用或混合使用 。
? 使用的药品的种类和处理条件对处理效果是有充分了的, 图
中表示不同的 NaOH/ Na2SO3含量对 CTMP强度的影响 。 一
方面由于 NaOH能使半纤维素, 木素与水的作用能力增强,
润胀增加, 使磨浆后能得到细纤维化的长纤维和细小纤维 。
另方面, 由于 Na2SO3对木素的磺化作用, 产生的磺酸基在
水中负离子性强, 因而生产大量的润胀作用 。 图中碱性大的
一边, 强度提高大, 这是由于 NaOH在 Na2SO3的存在中, 磺
化作用可得二者相乘的结果 。
? 一般 Na2SO3加入量 1%~5%
? NaOH加入量 1%~7%
0
1
2
3
4
5
6
7
0 0.1 0.4 0.7 1 1.3 1.6 2
化学药品含量（数字为氢氧化钠含量，氢
氧化钠＋亚硫酸钠= 2 ）g N a 2 O / 1 0 0 m l
强度指数
撕裂度
耐破度
裂断长
?(2)预蒸 （ 化学浸渍 ） 温度和时间
? 120~130oC 2~5分
?(3) 热磨条件同 TMP
?(4)漂白同机械浆的漂白，一般使用 H2O2（或
Na2O2）
? 3,CTMP的质量性能
?（ 1） 和 TMP相比
? a,长纤维含量大大增加, 纤维束含量减少 。 （ 图略 ）
? b,纤维柔软性增加, 纸页紧度提高 。
? c,裂断长和耐破度提高 。
? d,使用 Na2SO3时, 白度提高, 改善了可漂性 。
? e,不透明度未降低 。
? f,从 CTMP易于脱除树脂 。
?基于碱性条件和磨盘机中强烈的涡旋, 树脂得到很
好的分离, 并在随后的洗涤阶段中极易洗去 。
? （ 2） 和化学浆相比
? 如下表所示,
项目
单位
CTMP
（ 杨木 ）
KP （ 杨
木 ）
CTMP
（ 云杉 ）
KP （ 云
杉 ）
游离度
CFS ml
350
400
350
400
裂断长
m
5,000
5,300
6,000
10,500
耐破指
数
kPa.m2/g
2.7
2.8
3.7
6.9
撕裂指
数
mN.m2/g
6.5
7.8
9.5
10.7
不透明
度
%
84
74
90
64
得率
%
88~91
45~50
90~95
40~50
白度
% ISO
70~82
~90
70~80
~90
? 从上表看出, 杨木的 CTMP与 KP性能较近, 且具有较好
的不透明度和得率, 但白度较差 。 云杉的 CTMP的裂断长
及耐破指数与云杉的 KP相差较大, 但撕裂指数很接近,
且有较好的不透明度和得率, 白度仍较差, 返黄比 KP快
一倍 。
? 从以上比较看出, CTMP可以部分代替 KP的用途 。 另外,
CTMP且具有较好的吸水性能, 松厚度较高, 柔软性能也
较好, 可用于毛巾纸, 薄纸等 。 BCTMP代替 BKP的配抄
率如下表,
＊取代浆的％
从节省资源，避免公害的观点出发，并随着 CTMP 工艺及设备不断的
改进,CTMP的用途越来越广。我国已在试制用蔗渣、红麻等草原料造
新闻纸。
产品
CTMP配抄量
取代的 BKP＊
绒毛浆
50~85%
50~85%
毛巾纸
20~100%
20% HW
20% SW
薄纸
40~50%
20% SW
30% HW
漂白纸板
10~50%
50% SW
50% HW
印刷与书写纸
10~30%
70% SW
30% HW
