木质素
木质素是一种有机聚合物，与纤维素和半纤维素一样，是木材的组成部分。它在植物组织中影响细胞的木质化以及组织的抗压强度和耐久性。总体而言，木质素占木本植物干物质的约 20% 至 30%。此前，这种天然原料被视为纸浆或生物乙醇生产过程中的副产品，至今在工业上的应用甚少。实际上，木质素用途广泛，可用于各种终端产品——从电池到化妆品。为此，木质素必须以细粉末或颗粒形式存在，以便进行研磨或压块。Hosokawa Alpine 为这两种工艺均开发了创新解决方案。
木质素有哪些类型？
硫酸盐木质素和无硫木质素及其用途
木质素可通过多种不同的化学方法获取，包括硫酸盐法和亚硫酸盐法、苏打法、Acetocell 法或有机溶剂法。根据工艺不同，所获木质素具有不同的化学和工艺特性。在后续加工中，主要区分来自硫酸盐和亚硫酸盐工艺的硫酸盐木质素与来自其他工艺的无硫木质素。根据生产工艺和木质素品质，可用于以下应用领域：
• 碳纤维
• 电池负极用硬碳
• 动物饲料
• 作为化学工业的结构单元
• 替代炭黑用于橡胶（轮胎）
• 树脂
• 塑料（热塑性塑料、弹性体、蜡）
• 泡沫添加剂（PU 泡沫、气凝胶）
• 化妆品
木质素加工，需要个性化解决方案
因此，木质素是一种用途极为广泛的原料。然而，其天然来源意味着品质波动较大——因为并非所有木材都一样。生产工艺也影响原料的性质：木质素是在纸浆或纸张生产过程中获得还是在生物精炼厂中获得，其性质会有所不同。
对于木质素加工而言，这意味着：研磨或压块木质素没有标准方案。根据初始产物和最终用途，需要个性化工艺，Hosokawa Alpine 很乐意为此与您共同开发。
木质素是一种天然原料，其品质波动较大。
对于原木质素的加工，存在多种工艺，可产生不同品质的木质素，不仅取决于目标应用，也取决于木质素类型：通过使用分级磨或气流磨进行研磨并随后分级，客户将获得优质木质素粉末。通过压块（造粒/压块），将获得具有良好流动特性和高堆积密度的无尘颗粒或压块。
什么工艺对应哪种木质素
Kompaktor | Classifier mill | Jet mill | Classifier | |
Kraft-Lignin 硫酸盐木素 | √ | × | × | × |
Biorefined Lignin | √ | √ | √ | √ |
Carbonised Lignin 碳化木质素 | × | × | √ | √ |
木质素的研磨
具有卓越性能的粉末
研磨木质素有两类适用的粉碎机：使用 AFG 气流磨，可获得 d97 = 5–15 µm 的高细度。通过使用高研磨能量，纤维状原料也可研磨。使用分级磨（如 ACM），可获得较粗的目标产品，细度为 d97 = 10–25 µm。机械研磨是一种高度节能的工艺。
使用 AFG 气流磨研磨
1 进料 2 AFG 流化床对冲式气流磨 3 过滤器 4 风机 5 最终产品
使用 AFG 气流磨的优势：
• 高细度
• 清晰且易于调节的分离线
• 纤维状物料可研磨
• 低磨损
• 通过整个系统的陶瓷内衬可实现无污染产品处理
使用 ACM 分级磨研磨
1 进料 2 ACM 分级磨 3 工艺空气 4 过滤器 5 风机 6 最终产品
使用 ACM 分级磨的优势：
• 低单位研磨能耗
• 清晰且易于调节的分离线
• 灵活的生产参数用于设定研磨细度
• 紧凑、节省空间的结构
使用 Microburst AMB 气流磨研磨
Microburst AMB 气流磨非常适合实验室使用，也可将粗或纤维状产品极细地研磨，无需任何预破碎。
使用 AMB 气流磨的优势：
• 也适用于粗和纤维状产品
• 无需预破碎即可实现超细研磨
• 可获得极高的细度
• 简单的防爆方案
• 模块化设置
• 易于清洁
• 也提供独立使用的基准版本
使用 ATP 空气分级机除尘
为获得更陡峭的粒径分布，推荐使用 ATP 空气分级机进行分级：
• 在 2-3 µm 处除尘
• 在 20-30 µm 处进行上限粒径分级
除尘可确保获得具有优化流动性能的无尘产品。此外，您可以通过上限粒级分级确保清晰的分离线并去除团聚体。陡峭的分离曲线也带来了高产品收率。这种高品质粉末尤其适用于高品质塑料、泡沫或化妆品。
1 进料 2 ATP 空气分级机 3 工艺空气 4 过滤器 5 风机 6 粗粒级分 7 细粒级分
木质素的价值提升
通过压块优化产品特性
细木质素粉末具有爆炸性、流动特性差且堆积密度低。因此，产品处理复杂，职业健康与安全成本高昂，并且需要大面积仓储。解决这些挑战的方案在于木质素粉末的造粒或压块。
采用特殊压实机设计的木质素造粒
通过使用辊压机，您将获得具有稳定、极高质量、更高堆积密度和良好流动特性的无尘木质素颗粒或压块。这不仅有利于后续进一步加工，也有利于储存和运输。此外，粉尘爆炸或污染的风险降低，意味着员工和环境保护所需的措施减少。由于这种木质素精加工，可获取更高的市场价格。
在造粒过程中，物料首先均匀计量进入压实机。在压实机中，通过两个对向旋转的轮子压缩成板块。随后，板块通过可选配的预破碎机和辊式破碎机破碎至所需粒径。
木质素压块
在压块过程中，原料被压缩至所需形状。随后，粉尘和棒条被筛出并返回工艺中。如果制造稳定压块需要水或其他添加剂，则需在压实机前加装混合单元。
使用 Hosokawa Alpine 压实系统的优势
借助我们的压实系统，您可以从产品和系统两方面获得最佳效果。由于所有系统组件均来自单一来源，机器和工艺实现了完美的相互匹配。
应用相关优势：
• 可灵活设定颗粒尺寸
• 稳定的颗粒
• 颗粒中粉尘比例极低
系统相关优势：
• 稳定的工艺
• 无需添加添加剂
• 低单位能耗
• 高系统可用性
防爆保护
木质素通常属于粉尘爆炸等级 St 2，这意味着加工过程中存在显著的爆炸风险。为保护人员和系统并符合安全标准，以下三项基本措施适用：
1. 避免有效点火源
设备和测量仪器的设计应确保不会出现点火源。此方法是否可用取决于物料和设备。
2. 耐压冲击设计
通过耐压冲击设计，系统结构十分稳固，即使在最大爆炸压力下也不会发生外部损坏。对于大型系统，可通过泄压或灭火系统降低爆炸压力。其优势在于不需要氮气，从而可降低运行成本。
3. 惰化
在惰化过程中，系统内的氧气含量被大幅降低，使爆炸无法发生。氧气浓度可被持续监测。通过循环气体工艺，可减少氮气消耗。
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