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紙、紙板和紙漿灼燒殘余物（灰分）（525℃）檢測技術解析

簡介

紙、紙板和紙漿是日常生活和工業生產中不可或缺的材料，其質量直接影響到印刷、包裝、衛生用品等領域的性能表現。在造紙工藝中，原料中可能含有無機填料（如碳酸鈣、滑石粉）或雜質，這些物質經高溫灼燒后會殘留為灰分?；曳趾渴呛饬坎牧霞兌取⑻盍咸砑恿考肮に嚳刂频闹匾笜酥?。通過檢測灼燒殘余物（灰分），可評估材料的無機成分含量，進而優化生產工藝、控制成本并確保產品質量。例如，灰分過高可能影響紙張的強度或印刷適性，而灰分過低則可能表明填料添加不足，導致生產成本增加。因此，灰分檢測是造紙行業質量控制的關鍵環節。

適用范圍

本檢測方法主要適用于以下材料及場景：

1. 原材料檢測：天然纖維漿、再生漿等紙漿原料的無機雜質分析。
2. 成品質量控制：各類紙張（如文化用紙、包裝紙）、紙板（如瓦楞紙板、白卡紙）的灰分含量測定。
3. 工藝優化：評估填料（如碳酸鈣、二氧化鈦）的添加效果及分布均勻性。
4. 環保與回收：再生紙生產過程中無機殘留物的監控，確?；厥詹牧戏檄h保標準。 此外，該方法還可用于科研領域，研究不同工藝參數對灰分含量的影響，或對比不同原料的礦物成分差異。

檢測項目及簡介

1. 灰分含量測定 灰分是指樣品在525℃高溫下完全灼燒后殘留的無機物質量占原樣品質量的百分比。該指標反映了材料中不可燃成分的總量，包括填料、金屬離子、礦物質等。

   • 低灰分材料（如純木漿紙）：灰分通常低于1%，表明無機雜質少，纖維純度高。
   • 高灰分材料（如涂布紙板）：灰分可達10%~30%，主要來源于功能性填料的添加。

2. 灰分成分分析（擴展項目） 通過X射線熒光光譜（XRF）或電感耦合等離子體（ICP）技術，可進一步分析灰分中的具體元素（如鈣、硅、鋁），為工藝調整提供數據支持。

檢測參考標準

以下為國內外廣泛采用的灰分檢測標準：

1. ISO 1762:2019 《紙、紙板和紙漿—灼燒殘余物（灰分）的測定》 國際標準化組織（ISO）制定的通用方法，適用于各類紙漿、紙張及紙板。
2. TAPPI T211 om-16 《紙漿、紙張和紙板中灰分的測定》 美國制漿造紙工業技術協會（TAPPI）標準，廣泛應用于北美地區。
3. GB/T 742-2018 《造紙原料、紙漿、紙和紙板灼燒殘余物（灰分）的測定》 中國國家標準，適用于國內生產及進出口產品的質量檢驗。
4. EN 14775:2009 《固體生物燃料—灰分含量的測定》 雖主要針對生物質燃料，但部分方法可借鑒用于含生物質原料的紙漿檢測。

檢測方法及儀器

檢測流程

1. 樣品制備：

   • 取代表性樣品，粉碎至小于1mm的顆粒，避免纖維團聚。
   • 在105℃下預干燥至恒重，去除游離水分。

2. 灼燒過程：

   • 將干燥后的樣品（約2g）置于已恒重的坩堝中。
   • 放入馬弗爐，以10℃/min的速率升溫至525℃，保持4小時，確保有機物完全氧化。
   • 冷卻至200℃后轉移至干燥器，冷卻至室溫稱重。

3. 結果計算： 灰分含量(%)=灼燒后殘余物質量干燥樣品質量×100灰分含量(%)=干燥樣品質量灼燒后殘余物質量?×100

關鍵儀器

1. 馬弗爐（高溫電阻爐）
   • 溫度范圍：室溫至1000℃，控溫精度±5℃。
   • 需配備耐高溫坩堝（如石英或鉑金材質）。
2. 分析天平
   • 精度0.0001g，用于精確稱量樣品及灰分殘余物。
3. 干燥箱
   • 強制對流型，溫度均勻性±2℃，用于樣品預干燥。
4. 干燥器
   • 內置硅膠或分子篩，確保樣品冷卻過程中不受潮。

注意事項

• 溫度控制：525℃是區分有機碳和無機鹽的關鍵溫度，過高可能導致碳酸鹽分解（如CaCO?在800℃以上分解為CaO），導致結果偏低。
• 樣品代表性：紙板等非均質材料需多點取樣，避免填料分布不均導致的誤差。
• 空白試驗：定期進行空白坩堝灼燒，校正環境粉塵對結果的影響。

技術發展與挑戰

隨著造紙工藝的進步，灰分檢測技術也在持續優化。例如，近紅外光譜（NIRS）技術已開始用于灰分的快速無損檢測，但其精度仍依賴于傳統灼燒法的校準。此外，納米填料的廣泛應用對灰分檢測提出了新挑戰，需結合電子顯微鏡（SEM）等工具分析微觀分布。未來，自動化灰分測定儀（集成稱重、灼燒和計算功能）有望進一步提高檢測效率，減少人為誤差。

結語

灼燒殘余物（灰分）檢測是造紙行業質量控制的核心手段之一，其數據直接關系到產品性能和成本控制。通過標準化操作流程、選用合適的儀器并嚴格遵循國際標準，企業可確保檢測結果的準確性與可比性。隨著檢測技術的迭代升級，灰分分析將更好地服務于綠色造紙與可持續發展目標。