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        聚合氯化鋁在造紙工業中的應用

        發布時間:2020-11-23     瀏覽次數:

        摘要:聚合氯化鋁作為一種水溶性無機高分子聚合物,一直廣泛應用于水處理過程中,根據其結構不同,也適用于造紙工業,起到助留、助濾及降低彩色紙染料用量的作用。該文列舉實例闡述了聚合氯化鋁在造紙工業中的應用及推廣意義。

        聚合氯化鋁是一種新型高效的無機高分子凝劑,它具有用量少、除濁效率高、對出水pH影響小等優點,一直廣泛應用于水處理過程中。隨著科技的發展以及對產品認識的加深,近些年來,聚合氯化鋁作為電荷中和劑也越來越多地應用于造紙工業,在造紙濕部起到良好的助留、助濾作用,現就中冶美利云產業投資股份有限公司在這方面的試驗過程及推廣使用經驗與大家分享。

        1、產品簡介

        聚合氯化鋁(poly aluminium chloride, 簡稱PAC) ,是一種水溶性無機高分子聚合物,通常分為聚合氯化鋁、堿式聚合氯化鋁、板框壓濾聚合氯化鋁及噴霧干燥性聚合氯化鋁。

        1.1聚合氯化鋁助留、助濾原理

        聚合氯化鋁是氯化鋁經堿預水解的產物,在中堿性抄紙范圍內仍帶有一定的正電荷,最大的優勢是可優先中和紙料中的陰離子干擾物質,使細小纖維表面有足夠的負電荷與加入的陽離子聚丙烯酰胺反應組成復合助留助濾系統,以減少陰離子干擾物質對陽離子聚丙烯酰胺助留效果的干擾作用,從而起到凈化過程水質,減少造紙濕部系統中陽離子化學品添加量,去除陰離子垃圾的作用。

        1.2聚合氯化鋁的指標控制

        對每種聚合氯化鋁而言,區分其質量好壞主要看3個指標,即鋁含量、鹽基度和水不溶物。表1為入廠的一般檢測指標,檢測方法執行公司企業標準JB/CCT-MLY-047-2019。

        表1聚合氯化鋁入廠檢測指標

        檢驗項目 質量標準
        外觀 白色粉末
        ω(Al2O3)/% ≥29
        ω(水不溶物)/% ≤1.0
        x(鹽基度)/% 40-60
        pH 3.0-5.0

        2、試用過程

        2.1中試

        試用方案:(1)為了如實反映產品的性能,在其他條件不變的基礎上,在1760紙機進行試用(停用前添加的是硫酸鋁及定著劑);(2)聚合氯化鋁的添加位置選在前端化機漿碎解罐中;(3)中試涉及的分析檢測項目均執行相關行業標準。

        2.1.1試驗數據

        2.1.1.1首程留著率的檢測

        表2為首程留著率的檢測結果。

        表2首程留著率的檢測

        試驗前數據 日期 ω(上網漿料) ρ(網下白水) 留著率
        16日 0.67 1.60 76.12
        17日 0.57 1.30 77.19
        18日 0.56 1.00 82.14
        19日 0.57 1.40 75.44
        20日 0.53 1.10 79.25
        平均值 0.69 1.54 78.03
        試驗數據 21日 0.56 1.00 82.14
        21日 0.60 0.90 85.00
        22日 0.56 1.00 82.14
        22日 0.57 1.10 80.70
        22日 0.71 1.20 83.10
        平均值 0.60 1.04 82.62

        由表2可見,在保證產品質量及系統穩定的前提下,使用聚合氯化鋁較試驗前不使用聚合氯化鋁時系統留著率平均提高了4.59百分點。

        2.1.1.2系統電荷的檢測

        表3為系統電荷的檢測結果。

        表3系統電荷的檢測結果

          日期 班次 系統電荷/(μeq·L)
        上網漿料 網下白水
        試驗前數據 20日 白班 -44 -88
        試驗數據 21日 夜班 -57 -53
          21日 白班 -56 -65
          21日 中班 -54 -45
          22日 夜班 -38 -49
          22日 白班 -44 -46
          平均值 -49.8 -51.6

        由表3可看出,試用聚合氯化鋁后,系統內PCD陽電荷需求量趨于下降,說明試用聚合氯化鋁可以提高系統陽離子電荷。

        2.1.1.3試驗前后漿料配比及漿料質量的檢測

        表4為試驗前后漿料配比及漿料質量的檢測結果。

        漿料名稱 ω(漿料占比)/% 打漿度/°SR 濕重/g ω(漿料)
        針葉木漿(布針) 22.6 40-42 8.4-9.2 4.0-4.2
        闊葉木漿(象牌) 16.4 40-42 2.1-2.6 4.0-4.5
        蔗渣漿 22.3 40-42 2.1-2.6 4.0-4.5
        化機漿(焦作) 27.0 34-36 1.9-2.3 4.2-4.4
        化機漿(昆河) 11.7 34-36 1.9-2.3 4.2-4.4
        成漿   44-46 2.7-3.3 3.8-4.2

        由表4可知,試驗前后漿料配比穩定,打漿質量執行良好。

        2.1.1.4單耗及成本

        表5為試驗前后的單耗及成本。

        表5試驗前后的單耗及成本

          化學品 噸紙單耗/kg 價格/(元·t-1) 噸紙成本/元
        試驗前 定著劑 0.20 15800 3.16
          硫酸鋁 0.75 1390 1.04
        試驗后 聚合氯化鋁 1.00 3750 3.75

        由表5可見,試用聚合氯化鋁后噸紙成本較試驗前降低了0.45元。

        2.2推廣試用

        結合小試結果在其他車間進行推廣應用。由于公司具有機臺多、型號小的特點,為了滿足市場的供求關系自2009年開始研發彩色紙產品,在推廣使用聚合氯化鋁的過程中,發現伴隨著留著率的提高,其深色系彩色紙產品的染料成本也呈下降趨勢。具體情況見表6。

        表6十三抄車間1760紙機生產定量70g/m2湖蘭復印紙的相關數據

          聚合氯化鋁的噸紙用量/kg 留著率/% 噸紙染料成本/元 備注
        試用前 0 45-55 725 使用藍色燃料
        試用后 5 70-75 538 使用藍色燃料

        由表6可見,十三抄車間1760紙機生產定量為70g/m2湖蘭復印紙,試用聚合氯化鋁后留著率較之前提高了20%-25%,噸紙染料成本降低約187元,其在深色系彩色紙中應用效果明顯。

        3、結論

        聚合氯化鋁作為一種水溶性無機高分子聚合物,根據其結構不同不僅可作為一種絮凝劑使用于造紙廢水處理中,而且可以選用適當的型號(白色粉末)作為造紙濕部助留、助濾材料,使用后通過調節系統內的陽離子電荷,起到提高系統留著率,減少漿料流失,降低彩色紙染料用量的作用,最終達到降低生產成本的目的。

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