關(guān)于低濃度磨漿理論研究,國際上普遍使用的是比邊刀負荷理論。與此理論相關(guān)的重要參數(shù)分別是比磨漿能耗SRE(Specific Refining Energy)、比邊刀負荷SEL及比表面負荷SSL(Specific Surface Load)。
(1)比磨漿能耗SRE
在磨漿過程中,施加到紙漿里的能量稱為比磨漿能耗SRE,用每噸絕干纖維消耗的能量表示。
SRE是一個重要的參數(shù),表明磨漿機對紙漿處理的程度,計算公式為:
SRE(kW.h/t)=Pe(kW)/m(t/h)=(Pt-P0)/0.0006Q.C
式中:
Pe為有效磨漿功率(kW),
Pt為電機輸入的總功率(kW),
Po為空運轉(zhuǎn)功率(kW),
m為每小時絕干纖維通過量(t/h),
Q為漿流量(L/min),
C為漿濃度(%)。
空運轉(zhuǎn)的能量消耗又稱為無功功耗,P0的大小受磨盤轉(zhuǎn)速、直徑、磨片結(jié)構(gòu)和磨漿機結(jié)構(gòu),正確選擇其工作參數(shù),是提高磨漿機工作效率的比途徑。
(2)比邊刀負荷SEL
磨漿機是通過磨盤刀棒間的相對運動對纖維進行處理的,磨片的典型材料為不銹鋼或鑄鐵,其基本設計參數(shù)是刀棒寬度、刀棒槽間間隙寬度、刀棒高度和刀棒角度。
根據(jù)比邊刀負荷理論,用比邊刀負荷SEL描述磨漿效應的強度,它表示轉(zhuǎn)動磨片刀棒切刃施加到纖維上的能量。
比邊刀負荷可用以下公式計算:
SEL(J/m)=[Pe(kW)-Po(kW)]/[CEL(km/r)×n(r/h)]
其中n為磨盤的工作轉(zhuǎn)速;CEL(cutting Edge Length)表示磨盤刀棒切刃的長度。
CEL可根據(jù)磨片結(jié)構(gòu),由公式CEL=Zr×Zst×l計算,其中Zr為轉(zhuǎn)動磨盤的刀棒齒數(shù),Zst為靜止磨盤的刀棒齒數(shù),l為相應的刀棒長度。
(3)比表面負荷SSL
它的實質(zhì)是動、靜磨片刀棒頂面對纖維束的擠壓效應,在相同比邊刀負荷條件下,磨片刀棒寬度決定了比表面負荷的大小,刀棒越窄,比表面負荷越大。比表面負荷SSL的計算公式為:
SSL(J/m2)=SEL(J/m)/IL(m)
式中IL為擠壓長度(Impact Length), IL(mm)=[Wr(mm)+Wst(mm)]/(2cosα/2);
Wr、Wst分別表示轉(zhuǎn)盤與定盤的刀棒寬度,表示轉(zhuǎn)盤與定盤刀棒的夾角。擠壓長度是動、靜刀棒頂面交錯接觸的寬度。
在Conflo精漿機打漿中,低濃度紙漿呈現(xiàn)牛頓流體特征,進入磨盤工作區(qū)以后,在漿液入口壓力、磨盤轉(zhuǎn)動離心力、渦卷力及漿液背壓力的作用下流動。漿液通過錐形精漿機時,在渦卷力、離心力及背壓壓力的作用下,纖維進入動、定刀棒之間,刀棒的切刃和頂面對其進行磨漿處理,可得到很強的透過刀棒接觸面的作用力。
在比刀邊負荷理論中,最關(guān)鍵的被認為是對刀邊施加的功率,它的功效要比刀寬高出七倍。高的比刀邊負荷值(SEL)表示切割的傾向,而低值導致細纖維化。用這一理論來指導如何處理不同的纖維就很清晰。強韌的軟木需要高的SEL,而較弱的硬木則需要很低的SEL。
當磨軟木漿時,在采用SEL為2.0WS/m,能耗為80——120KWH水平時,可以得到最佳處理?,F(xiàn)在提供的精漿機都有一定范圍的刀構(gòu)件(Fillings)可供選擇,以達到磨漿的最佳化。當硬木漿最佳的磨漿處理,以單位強度來表示,發(fā)生在0.2WS/m,在低耗能100——150KWH噸范圍內(nèi),增加硬木用量如果采取正確的磨漿,可以得到很好成形、牢固的紙頁。
二次纖維用量的增加提出了另一些問題。因為這是多種纖維的混合物,化學漿和機械漿已經(jīng)打漿過了,木材纖維和非木材纖維都會存在。有時在循環(huán)使用時,有一種進一步磨漿的趨向。為發(fā)揮配料最大的潛力,各組分最好分別處理,因為軟木纖維比硬木纖維接受更多能量。打漿生產(chǎn)中就要更著重于能源消耗控制好漿料,達到打漿效果的最佳點。