Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Развитие научных основ и совершенствование процессов технологии бумаги и картона из макулатуры Дулькин Дмитрий Александрович

Развитие научных основ и совершенствование процессов технологии бумаги и картона из макулатуры
<
Развитие научных основ и совершенствование процессов технологии бумаги и картона из макулатуры Развитие научных основ и совершенствование процессов технологии бумаги и картона из макулатуры Развитие научных основ и совершенствование процессов технологии бумаги и картона из макулатуры Развитие научных основ и совершенствование процессов технологии бумаги и картона из макулатуры Развитие научных основ и совершенствование процессов технологии бумаги и картона из макулатуры Развитие научных основ и совершенствование процессов технологии бумаги и картона из макулатуры Развитие научных основ и совершенствование процессов технологии бумаги и картона из макулатуры Развитие научных основ и совершенствование процессов технологии бумаги и картона из макулатуры Развитие научных основ и совершенствование процессов технологии бумаги и картона из макулатуры Развитие научных основ и совершенствование процессов технологии бумаги и картона из макулатуры Развитие научных основ и совершенствование процессов технологии бумаги и картона из макулатуры Развитие научных основ и совершенствование процессов технологии бумаги и картона из макулатуры
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Дулькин Дмитрий Александрович. Развитие научных основ и совершенствование процессов технологии бумаги и картона из макулатуры : диссертация ... доктора технических наук : 05.21.03 / Дулькин Дмитрий Александрович; [Место защиты: ГОУВПО "Архангельский государственный технический университет"]. - Архангельск, 2008. - 410 с. : 28 ил.

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Ресурсы. качество и проблемы использования макулатуры в производстве бумаги и картона 18

1.1. Ресурсы макулатуры для производства бумаги и картона 18

1.1.1. Сбор и использование макулатуры в регионах мира 18

1.1.2. Состояние, потенциальные ресурсы и перспективы развития рынка макулатуры в России 23

1.2. Основные виды бумаги и картона, производимые с использованием вторичного волокна из макулатуры 37

1.3. Исследование ресурсов макулатуры и факторов качества вторичного волокна из наиболее ценных марок макулатуры 44

1.3.1. Способность макулатуры к повторной переработке 44

1.3.2. Значение длины и фракционного состава вторичного волокна для придания бумаге и картону требуемых физико-механических свойств 48

1.3.3. Способы повышения бумагообразующих свойств вторичного волокна .56

1.4. Выводы, научный вклад и практическая значимость результатов исследований 62

Глава 2. Взаимодействие вторичного волокна с водой и теоретические основы восстановления его бумагообразующих свойств 65

2.1. Межволоконное взаимодействие в водно-волокнистых суспензиях и его особенности в бумажной массе из вторичного волокна 66

2.2. Исследование взаимосвязи водоудержания вторичного волокна с его надмолекулярной структурой и влияющие факторы 74

2.3. Исследование влияния набухания на свойства вторичного волокна, качес і во бумаги [і картона 97

2.4. Теоретические положения восстановления бумагообразующих свойств вторичного волокна на основе гидратационпых явлений в водпо-волокнпстых системах 108

2.5. Выводы, научный вклад и практическая значимость результатов исследований 111

Глава 3. Исследование и совершенствование процесса разволокнения макулатуры 113

3.1. Разволокиение макулатуры в гидроразбиватсле, основные факторы процесса 113

3.1.1. Физико-химические процессы разволокнения макулатуры 113

3.1.2. Разволокиение макулатуры в гидроразбивателе 116

3.1.3. Гидродинамические условия при разволокнении макулатуры 118

3.1.4. Интенсификация разволокнения макулатуры 121

3.2. Исследование химической интенсификации процесса разволокнения в гидроразбиватсле 124

3.3. Доволокнепие массы и исследования по разработке модернизированного турбосепаратора 126

3.3.1. Общие положения о необходимости доволокнения массы 126

3.3.2. Машины для доволокнения массы 128

3.3.3. Исследования по совершенствованию доволокнения и очистки массы .129

3.4. Разработка метода и методики контроля эффективности работы оборудования массоподготовп тельного отдела 144

3.5. Выводы, научный вклад и практическая значимость результатов исследований 150

Глава 4. Исследование фракционирования вторичного волокна и разработка фракционатора 152

4.1. Роль фракционирования для повышения качества вторичного волокна 152

4.2. Исследования по разработке модернизированного цент робежно-гидродинамического фракционатора 159

4.3. Исследование фракционирования вторичного волокна в напорных сор шровках 174

4.4. Выводы, научный вклад и практическая значимость результатов исследований... 179

Глава 5. Исследование и совершенствование процесса размола вторичного волокна 183

5.1. Роль процесса размола в восстановлении бумагообразующих свойств вторичного волокна 183

5.2. Исследование сравнительной эффективности размола вторичного волокна для гест-лайнера и флютинга в машинах с различной размалывающей гарнитурой .190

5.3. Исследование размола вторичного волокна для производства писчей и печатной бумаги 199

5.3.1. Исследование свойств макулатурной массы для производства писчей и печатной бумаги 199

5.3.2. Исследование размола волокнистых полуфабрикатов, используемых в композиции бумаги для письма и печати 202

5.4. Выводы, научный вклад и практическая значимость результатов исследований...208

Глава 6. Облагораживание и отбелка вторичного волокна 212

6.1. Цель облагораживания и требования к облагороженной массе 212

6.2. Исследование влияния волокна из макулатуры марок МС-1А и МС-2А

на белизну бумаги для письма и печати 215

6.3. Исследование удаления термоклея методом фракционирования 217

6.4. Исследование удаления іермоклея методом кавитационной обработки 219

6.5. Исследование облагораживания вторичного волокна для ппече-печашой бумаги методом промывки 221

6.6. Исследование ферментативного облагораживания массы из вторичного волокна 226

6.7. Исследование облагораживания вторичного волокна флуоресцентными оптическими отбеливателями (ФОО) и комбинированными методами 230

6.8. Исследование отбелки вторичного волокна дитионитом натрия 238

6.9. Выводы, научный вклад и практическая значимость результатов исследований 244

Глава 7. Исследование качества бумаги и картона при выработке в нейтральной среде с новыми химикатами 247

7.1. Общие представления о применении химических средств и роль проклейки при использовании вторичного волокна 247

7.2. Исследования проклейки тест-лайнера алкилкетсидимерами «Далкен С» 250

7.3. Исследование эффективности полиоксихлорида алюминия в процессах нейтральной проклейки 252

7.4. Исследование получения бумажной массы из вторичного волокна для бумаги и картона с комбинированной обработкой ПАВ и ПОХА 258

7.5. Исследование эффективности крахмалов в технологии тарного картона из макулатуры 260

7.6. Исследование переработки макулатуры, содержащей анионные и кат іюнные крахмалы 263

7.7. Выводы, научный вклад и практическая значимость результатов исследований 266

Глава 8. Исследование деформируемости и прочности картонов-лайнеров 270

8.1. Исследование деформационных характеристик картонов-лайнеров при растяжении и изгибе 270

8.2. Исследование влияния степени анизотропии структуры тест-лайнера на его фундаментальные, деформационные и прочностные свойства (без вариации во времени) 279

8.3. Исследование влияния степени анизотропии структуры тест-лайнера на его футгдаментальные, деформационные и прочностные свойства (с вариацией во времени) 283

8.4. Выводы, научный вклад и практическая значимость резулыа гов исследовании 291

Глава 9. Развитие теоретических основ технологии бумаги и картона из макулатуры 295

9.1. Основные научные результаты диссертационной работы 295

9.2. Развитие теоретических основ восстановления бумагообразующих свойств вторичного волокна на основе

достигнутых научных результатов 302

9.3. Концепция технологии и схемы тест-лайнера, флеотинга

и писче-печатных видов бумаги 307

9.4. Выводы 308

Глава 10. Освоение инновационных технологий и технико-экономические показатели производства 311

10.1. Освоение инновационных технологий 311

10.2. Технико-экономические показатели производства 317

Основные выводы 321

Список литературы

Введение к работе

Область переработки макулатуры вызывает интерес и у отечественных производителен бумаги и «аргона. Наблюдаемый устойчивый подъем целлюлозно-бумажной промышленности России также обязан развитию этого направления, как наиболее удовлетворяющего экономическим интересам действующих предприятий. Оно оказалось привлекательным и для потенциальных инвесторов при создании новых производств.

Укажем, что ресурсы макулатуры, ее сбор, уровень сбора и потребления значительно отличаются по регионам мира и странам. Например, суммарные ресурсы макулатуры в России, установленные диссертационными исследованиями автора, составляют более 4.7 млн т. сбор и потребление - 1.3 ... 1.5 млн т. т.е. уровень сбора п потребления составляет28 ... 32 % [3J.

Полученные данные говорят о сравнительно низком сборе и потреблении макулатуры отечественным макулатуроперерабатывающим сектором экономики - 28 ... 32 % против 55 ... 60 %. приходящихся на долю мировых переработчиков (2005 г.). Примечательно, что уровень потребления 28 ... 30 % в мире был достигнут еще в 1985 г.. т. е. отставание России составляет не менее 20 лет [4]. Однако последний период, с середины 1990 гг. и но настоящее время, существенно преобразил отечественное направление но переработке макулатуры. Технически перевооружены н модернизированы все предприятия, использующие вторичное волокно в композиции бумаги и картона, создан ряд новых производств по переработке макулатуры, продолжается их модернизация с увеличением мощностей и расширением номенклатуры продукции, проектируется создание новых производств. Общий объем использованной за этот период макулатуры приблизился к 1.5 млн т/год 4. Подчеркнем, что в России это важнейшее направление развивается благодаря формируемым рыночным отношениям, в которых определяющим фактором является экономика. Л она в области переработки макулатуры в бумаг) п картон отличается превалирующей рентабельностью в сравнении с производством бумаги и картона па основе свежих волокнистых полуфабрикатов.

Анализ обширных литературных данных в области переработки макулатуры убеждает в обоснованности ожидания ее возрастающей роли в качестве источника вторичного волокна - заменителя свежих волокнистых полуфабрикатов для развития производства б\ маги и картона 11--5). Теперь о макулатурном сырье можно определенно говорить как о неисчерпаемом ресурсе, так как прогнозируемый рост производства и потребления бумажно-картонной продукции пропорционально пополняет этот ценный вид в їоричпого волокнистого сырья, которое, в свою очередь, обеспечивает прирост объемов производства бумаги и картона, обусловливая существенное ресурсо- и энергосбережение, сохраняя м оздоравливая экологическую систем).

Следует указать, что рубежи, достигнутые в мире, и прогнозируемые перспективы использования вторичного волокна в производстве бумаги и картона связаны, прежде всего, успехами мировой науки, техники и технологии в области производства высококачественного волокна из ресурсосберегающего сырья - макулатуры, а также широко востребованных бумаги и картона из него. Обобщая мировые достижения в этом направлении, можно уверенно говорить о сформировавшемся высокотехнологичном, хотя и наукоемком, по перспективном и динамично развивающемся сегменте целлюлозно-бумажной промышленности [4-9]. Констатируя несомненные успехи в области использования макулатуры, следует отмстить, чю производство бумаги и картона -это сложная многогранная маїсриадо-. міерго- її наукоемкая технологическая система, в которую использование макулатуры мрпвпоспт присущие только ей специфические особенности. Характер проявления их таков, что. пе нарушая основ бумагоделательной технологии, они изменяют иаччимо и технологическую базу работы производственных потоков. В связи со значительным прогрессом в технологии бумаги главной задачей успешного развития направления по переработке макулатуры остается максимально эффективная адаптация современных процессов к традиционной технологии для придания іребуемьіх свойств вторичном} волокн\ и получения пз пего бумаги и картона заданного качества. Вместе с тем. производство должно быть экономичным и экологически безопасным.

Обобщение научных п практических аспектов направления по переработке макулатуры н собственный исследовательский опыт позволили автор) положить в ОСНОВ) копией і чальпых плен диссертации характерную особенность вторичною волокна, полученною пз любых марок макулатуры. - стабильно худшие с широким диапазоном вариации показатели бумагообразующих свойств по сравнению со свежими волокнистыми пол) фабрикатами. Именно эта отрицательная особенность, прежде всего, очерчивает тот круг проблем п задач, которые решались п решаются па всех этапах развития переработки макулатуры для производства конкретных видов бумаги и картона. Проблемы охватывают весь цикл оборота макулатуры, начиная со сбора и обеспечения качества макулатуры разных марок и кончая производством бумаги и картона с заданными потребительскими свойствами.

Указанная характерная особенность вторичного волокна, по убеждению автора. определяет наличие центральной научно-практической проблемы переработки макулатуры - восстановление требуемого уровня бумагообразующих свойств вторичного волокна с максимально эффективным их проявлением при формировании структуры бумаги и картона.

Успешное решение проблемы, несомненно, требует как углубления и развития научных основ технологических процессов, так и новых максимально эффективных решений для их аппаратурного осуществления. Реальность такова, что только технологии, базпрхющиеся на постоянно обновляемых достижениях науки п техники, являются залогом экономической стабильности работы предприятий, гарантируют высокую рентабельность производства и конкурентоспособность продукции на мировом рынке.

Современные достижения в области переработки макулатуры в бумажно-картонную продукцию, в целом характеризуясь высокой степенью развития науки, техники п технологии, отличаются разрозненностью и противоречивостью теоретических положений по основополагающим процессам производства вторичного волокна, бумаги и картона из макулатуры.

Вышеизложенное убедительно свидетельствует о насущной актуальности фундаментальных и прикладных исследовании в области переработки макулатуры. Настоящая диссертация посвящена развитию научных основ ісхнологпп іарах паковочных и нпече-нечатпых видов бумаги и картона из макулатуры. Совпадая с приоритетным мировым направлением в развитии индустрии бумаги, она актуальна, перспективна и полезна.

Актуальность и значимость диссертационных исследований подтверждается тем. чю по данному направлению па период 2003-2006 \\\ был утвержден инновационный проект і осударетвенного значения «Разработка п промышленное освоение технологии производства новых видов высококачественного карюна с использованием вторичного волокна» (государственный контракт Минпромнауки РФ с ОЛО «ЦПИИБ» по теме 02.190.1 1.005). Выполненные автором в рамках указанного проекта на базовом предприятии по производству и переработке бумаги ОЛО «Караваево» исследования, ставшие составной частью диссертации, висели весомый вклад в научную и инновационную часть разработки.

Всесторонний анализ состояния и проблемных аспектов современного направления по переработке макулатуры в бумагу и картон позволил сформулировать цель диссертации: развитие научных основ восстановления бумагообразующих свойств вторичного волокна в процессах технологии для производства высококачественной бумаги и картона на базе обобщения существующих теоретических представлений и результатов новых исследований; разработка научно обоснованной концепции прогрессивной технологии и наилучших режимов процессов производства тест-лайнера, флютинга и писче-печатной бумаги из макулатуры.

Для достижения цели диссертации решался следующий комплекс взаимосвязанных задач:

1. Исследование ресурсов макулатуры, анализ проблемных аспектов качества вторичного волокна и выбор методов улучшения его качества из наиболее востребованных марок макулатуры МС-1А, МС-2А, МС-5Б, МС-6Б, МС-7Б.

2. Исследование взаимодействия вторичного волокна с водой и разработка теоретических основ восстановления его бумагообразующих свойств.

3. Исследование и совершенствование процесса разволокнения макулатуры с модернизацией доволокняющего оборудования.

4. Разработка методики и прибора для контроля эффективности работы оборудования в технологическом потоке производства вторичного волокна.

5. Разработка модернизированного центробежно-гидродинамического фракциона-тора и исследование фракционирования вторичного волокна.

6. Исследование и совершенствование процесса размола вторичного волокна.

7. Исследование облагораживания и отбелки вторичного волокна ферментами, флуоресцентными отбеливателями и дитионитом натрия.

8. Исследование качества бумаги и картона при выработке в нейтральной среде с новыми химикатами.

9. Исследование деформируемости и прочности картонов-лайнеров.

10. Разработка инновационных технологий тест-лайнера, флютинга и писче-печатной бумаги.

11. Опытно-промышленные исследования, освоение технологий и технико-экономические показатели производств на базе диссертационных результатов.

Для достижения цели диссертационных исследований автор счел целесообразным подойти дифференцированно, сочетая обобщение имеющихся теоретических представлений и практических достижений по отдельным технологическим процессам и результаты собственных исследований с применением данных научных основ в технологии. Для усиления ожидаемого результата все решения в плане обозначенных задач были подчинены принципу рациональной достаточности. Он интегрирует все факторы конкретного производства, внутренней и внешней экономической ситуации, характерные для данного периода развития переработки макулатуры, в максимально положительный результат работы предприятия.

Научным вкладом в основы технологии бумаги и картона из макулатуры по результатам диссертационных исследований стали:

1. Теоретическое обоснование роли фундаментальных свойств вторичного волокна из наиболее ценных марок макулатуры (МС-1А, МС-2А, МС-5Б, МС-6Б, МС-7Б) для реализации наилучших режимов главных технологических процессов производства.

2. Научная концепция восстановления бумагообразующих свойств вторичного волокна на основе развития теории «ороговение-водоудержание» волокна по Джайме, функционально связывающая «предел обратимости ороговения» волокна с активирующим воздействием на него главных процессов технологии переработки макулатуры.

3. Научно обоснованная концепция инновационной технологии и разработанные рекомендуемые схемы производства тест-лайнера, флютинга и писче-печатных видов бумаги из макулатуры.

4. Новые данные о производстве бумажной массы из вторичного волокна с улучшенными бумагообразующими свойствами в интенсифицированных гидродинамических процессах разволокнения макулатуры.

5. Теоретическое обоснование размола вторичного волокна с улучшением его бумагообразующих свойств.

6. Теоретическое обоснование высокоэффективного фракционирования макулатурной массы и центробежно-гидродинамический фракционатор, разработанный для этого процесса.

7. Разработанные метод, методика и прибор для контроля эффективности работы оборудования в технологическом потоке производства вторичного волокна.

8. Обоснование применения новых химических средств («Далкен С», полиоксиа-люминийхлорид и модифицированные крахмалы) для производства бумаги и картона из вторичного волокна в нейтральной среде.

9. Новые данные об облагораживании вторичного волокна кавитационной обработкой, промывкой, пероксидными композициями с ферментами, флуоресцентными отбеливателями и дитионитом натрия.

10. Обоснование роли деформационных и прочностных характеристик в качестве картонов-лайнеров при получении их из вторичного волокна.

Полученные теоретические результаты составляют научные основы производства высококачественного вторичного волокна из наиболее употребляемых марок макулатуры, а также широко применяемых и активно востребуемых бумаги и картона из него. Это тест-лайнер, флютинг и бумага для письма и печати.

Практическая значимость диссертационных исследований заключается в следующем:

1. Разработана научно обоснованная концепция проектирования и организации технологических потоков производства главных видов бумаги и картона из вторичного волокна, тест-лайнера, флютинга и писче-печатных видов бумаги.

2. Разработаны и запатентованы 6 новых технических решений по конструкции турбосепаратора - машины для процесса доволокнения и грубой очистки макулатурной массы.

3. Разработан и запатентован способ и машина (фракционатор) для фракционирования макулатурной массы.

4. Разработан и запатентован метод контроля эффективности работы основных технологических машин в производственном потоке получения вторичного волокнистого полуфабриката из макулатуры.

5. Разработан и запатентован состав для изготовления бумаги.

7. Разработан стандарт предприятия «Прием и хранение макулатуры» СТП 10578065.11-2004.

8. Разработан проект новых отраслевых технических условий на бумагу для гофрирования и картон для плоских слоев, являющийся базой для создания единого всероссийского ГОСТа на тарный картон.

9. Резудыаш дпссеріацпоппмх исследований пеньпапы в промышленных условиях ОАО «Полошяпо-Заводская бумажная фабрика». ООО «Сухонский целлюлозпо-бчмажный завод» и предприятие по иропзводсіву и псрерабоїкс бумаї и ОАО «Каравае-во». осицесівлеп первый май их внедрения в ОАО «Полошяпо-Заводская бумажная фабрика».

Реальный жопомичсскиП оффекі or внедрения резулыашв дпесеріанпп за период 1997-2007 п. (первый этап освоения) сосіавпл 93 млн р.. ожидаемый экономический к)фек1 но мнершсппн проект перевода ОАО «Полошяпо-Заводская б\мажная фабрика» па инновационную іехнолої ню в 2007-201 1 п. (в троп шш освоения) - 155 млн р

В диссертации обобщены результаты исследований, опышо-промышлеппых и внедренческих рабої за 1994-2007 гг. при иепоередеі венном участии и под руководством авюра. Рабо і а выполнена на кафедре іехпологпн целдюдошо-б\ мажноіо производила Архашельекого государе і веппого іехнпческого чпиверспісіа н на ОАО «Полошяпо-Заводская бчмажпая фабрика». ООО «Сухонский целлюлозно-бумажный завод» и ОАО «Каравасво». Материалы диссертации докладывались на международных и всероссийских нахчпо-гехпичеекпх конференциях и семинарах. Основное содержание дпссеріаипп опубликовано в 65 на\чиы\ ір\да\. Большая часів маїерпалов дпесеріанпп опубликована в чеіьірех мопої рафиях, поді оіовлеппьіх и изданных в еоавіорсіве-«Современное сосіояипс и перепек швы использования віоричноіо волокна из мак\ла-і\рьі в мировоіі п оісчеет венной ппдусірпн бумаги» 1327]. «Мировые іепдспцпи в раз-віііпіі іехнпкн п іехиологпп перерабоїкп макулатуры» [8j. «Формирование свойств і се і-лайнера в процессе производства» [9 и «Особснносш іехполоіпп б\маі п-осповы для юфрироваппя из макулатуры п іребоваипя к ее noipe6nTejibCKH\i свойсівам» [3421. Па іпобреіеппя получено піесіь паїеніов РФ и іри naieiiui Украины

Авюр выносш на заїцпіу следующие новые пли оілпчаїоппіеся повпшоіі рез\ль-іаіьі іеореіпческого и прикладного харакіера:

1. Исследование ресурсов макулаїурьі в России, их роли в решении обіцегосудар- сівеппьіх іадач ресхрео- п энергосбережения, жолої пческой бсзопаспосіп. повышения фопдооїдачп капитальных вложений.

2. Роль фундаментальных свойств вторичною волокна из макулаїурьі марок МС-1А. МС-2А. МС-5Б/1.2.3. МС-6Б и МС-7Б в механизме придания физико- механических свопов бумажпо-карюппой продукции.

3. Научную концепцию восстановления бумагообразующих свойств вторичного волокна на основе развития теории «ороговение-водоудержание» волокна по Джайме.

4. Научно обоснованную концепцию инновационной технологии и разработанные рекомендуемые схемы производства тест-лайнера, флютинга и писче-печатных видов бумаги из макулатуры.

5. Новые данные о производстве бумажной массы из вторичного волокна с улучшенными бумагообразующими свойствами в интенсифицированных гидродинамических процессах разволокнения макулатуры.

6. Теоретическое обоснование и обобщение размола вторичного волокна с улучшением его бумагообразующих свойств.

7. Теоретическое обоснование высокоэффективного фракционирования макулатурной массы и центробежно-гидродинамический фракционатор, разработанный для этого процесса.

8. Метод, методика и прибор для контроля эффективности работы оборудования в технологическом потоке производства вторичного волокна.

9. Обоснование применения новых химических средств («Далкен С», полиокси-алюминийхлорид и модифицированные крахмалы) для производства бумаги и картона из вторичного волокна в нейтральной среде.

10. Новые данные об облагораживании вторичного волокна кавитационной обработкой, промывкой, пероксидными композициями с ферментами, флуоресцентными отбеливателями и дитионитом натрия.

11. Обоснование роли деформационных и прочностных характеристик в качестве картонов-лайнеров при их получении из вторичного волокна.

Состояние, потенциальные ресурсы и перспективы развития рынка макулатуры в России

Используемые ресурсы макулатуры. Учитывая, что диссертация предусматривает решение крупной научной проблемы в области использования вторичного волокна из макулатуры, то объективно следовало провести необходимый объем исследований по вопросам ресурсов макулатуры, качества вторичного волокна и перспектив использования данного сырья и России. Такие исследования автором проведены [18]. Как было установлено, в СССР, а затем и в России, перерабоїке макулатуры уделялось внимание. по больше с точки зрения возникшей и углубляющейся проблемы накопления івердьіх промышленных п бытовых о і ходов, требующих утилизации. Фактически макулатура использовалась при производстве пнзкосоршых видов картона, преимущественно коробочного, переплетного и кровельного. Одна из причин такого положения - наличие лесных ресурсов п возможность их иррационального использования. Так. усреднение но целлюлозно-бумажной отрасли себестоимости, например, сульфатной хвойной небеленой целлюлозы, привело к широкому ее использованию в композиции тех видов бумаги и картона, в коюрых успешно могли, а в ведущих странах мира широко применяются волокна из макулатуры. Другая причина- оісугствпе чехпико-экопомпческого анализа макулатурного сырья и его использования, а также научных основ эффективного вовлечения вторичного волокна в балансовую структуру волокнистых полуфабрикатов для производства бумаги и картона. Необходимость утилизации макулатуры и осмысление зарубежного опыта привели к пониманию важное і п придания определенного импульса эти проблеме. С этого времени 15 России начало формироваться и продолжает свое становление особое направление целлюлозно-бумажной оіраслп - переработка макулатуры.

По подсчетам Госсанэпиднадзора [191, к началу XXI в. в России накоплено порядка 80 млрд т промышленных и твердых бытовых отходов (ТБО), иод храпение коюрых отчуждено более 2 млн га земли. По данным Научно-исследовательского центра по проблемам ресурсосбережения и отходам (НИЦПУРО), обьем образующихся отходов в России оценивается в 3 ... 4 млрд т в год, доля макулатуры в промышленных отходах (данные па 2000 г.) составляет 9 ... 10 %, в ТБО - обычно около 30 % .

Потребность в макулатуре различных отраслей промышленного производства находится в пределах 6...8 млн т в і од. Доля целлюлозно-бумажной промышленности этот показатель колеблется от 1,2 до 1,4 млн т в год [20].

Если говорим, о концентрации основных ресурсов макулатуры по регионам, ю очевидно, что это наиболее промышлеппо развитые регионы - Центральный, Северо-Западный и Уральский, где сбор макулатуры составляет более 1 млн т в год.

Наиболее значимым регионом заготовки макулатуры является Московский. Суммарный обьем этот вторичного сырья в Москве и Московской области, который можно перерабатывать- оценивается в 1,2 млн т [6. 7. 21 ]. В 2005 г. іам было собрано более 500 1ыс. г макулаїурьі. Около 97 ... 98 % се поступает от коммерческих организаций и промышленных предприятий: рынков, магазинов, заводов, фабрик, типографий и др.

Значительно больше макулатуры образуется в бьповом секторе (бытовая макулатура), но собирается только до 10 % общего потенциального объема. Оіог вид макулатуры можно рассматривать как резерв вторичного волокнистого сырья.

В последние годы значительно вырос удельный вес предприятий малого и среднего бизнеса в сфере обращения с отходами. Например, в Москве и Московской области с 1997 г. но 2003 г. число фирм - загоювптелеп макулаїурьі увеличилось с 30 до 120 [9]. Крупнейшими заютовителммп в Москве, собравшими в 2005 г. более 420 тыс. т макулатуры, являются фонд «Ресурсосбережение» (160 тыс. г), фирма «Эко-Бридж» (98 тыс. т), производственно-заготовительное предприятие (ПЗП) «Первомайское» (42 тыс. т), ЗАО «GLOBAL GRELN» (84 тыс. "т), ПЗП «Вторичные ресурсы «Сокольники» (36 тыс. т.). Остальное приходится на долю небольших фирм (35 ... 40 наименовании). Промышленность п торговые сети Москвы собирают и отправляют па переработку около 430 ... 500 тыс. т макулатуры в год. По Москве доля бытовой макулаїурьі в заготовках пе превышает20 ... 30 тыс. г в год [21].

Санкт-Петербург и Ленинградская обласіь являю і ся втрым по значимости регионом заготовки вторсырья. В 2005 і. операюрамп региона было собрано более 300 тыс. і макулатуры. К значимым операюрам можно отнести ОАО «Коммупарвторре-сурсы» с дочерней фирмой «Альт-Паппр» (200 тыс. і в і од). ПЗП «Пеіроградское», ПЗП «Невское» и еще около 15 предприятий.

По мнению экспертов промышленно развитых стран [22], с точки зрения экономики в настоящее время целесообразно перерабатывать до 65 % макулатурного сырья 01 потенциального объема макулатуры. В России эта цифра составляет около 35 %. Остальная макулатура, в основном в виде быювого мусора, попадает на свалку. Такое положение сданным видом волокиисюго сырья признается ненормальным. Пути решения этой проблемы - налаживание сбора и первичной обработки макулатуры и освоение современных іехпологнй се эффективной промышленной перерабоїкп.

Потенциальные ресурсы макулатуры. Рынок макулаїурьі в России пмсеї ряд особенностей. Как известно, ресурсы .макулатуры зависят от обьемов производства и потребления в стране бумаги и картона (с учетом их импорта и экспорта), уровня развития техники п технологии в промышленности, потребляющей бумагу и картон. Учи-швая перечисленные критерии, Россию можно отнести к странам с низким производством и потреблением бумажно-картонной продукции. В сооївеїствпи с этим и низкая по требпосіь в макулатуре, которая удовлетворяется заготовці ел ьнымп предприятиями.

Однако, судя но сбору макулатуры, а это около 35 % от реально образующейся массы, потенциальные ресурсы макулатуры в стране имеются, и немалые. Очевидно,-что объемы макулатуры будут нарастать пропорционально увеличению объемов упаковки и росту благосостояния на душу населения. Так. по данным президента ассоциации «СОЮЗУПАК» Игоря Смиренного, на территории России в настоящее время производится только около 10 кг упаковки населения. По его оценке от населения только Московского региона в будущем реально собирать 750 ... 800 тыс. т макулатуры в год. Важнейшие источники макулатуры можно разделить па три основные группы. Первая - это промышленные предприятия, имеющие дело с картоном и бумагой (типографии, фабрики по производству упаковки и др.). Согласно статистике, этот сектор приносит 50 ... 55 % объема заготовки макулатуры, причем заранее известны ее сортность и объемы. Примерно 97 % макулатуры этих источников поступает на переработку.

Ко второй группе источников макулатуры следует отнести практически все предприятия торговли, особенно крупные торговые сети («М-Видсо» «Седьмой копти-иент», «Рамстор», «Ашан», рынки). На их долю приходится еще 40 ... 45 % поставок макулатуры.

Третий источник макулатуры, как указывалось выше. - бытовой сектор. По потенциальным объемам макулатуры он сравним с двумя первыми - 750 ... 800 тыс. т макулатуры в год. Однако он используется примерно па 10 %.

Представляло практический интерес методом опроса выяснить, какие дополнительные объемы макулатуры могут быть собраны заготовительными фирмами. Были опрошены 38 значимых па рынке макулатуры операторов. Их перечень приведен в приложении 1 (Москва и Московская область) и приложении 2 (Санкт-Петербург и Ленинградская область).

Исследование взаимосвязи водоудержания вторичного волокна с его надмолекулярной структурой и влияющие факторы

Приобретение макулатурой столь значимой доли (примерно 50 %) в балансе волокнистых полуфабрикатов, потребовало дополнительных знаний о фундаментальных свойствах вторичного волокна и их отличии от первичного волокна [45]. Одним из таких важнейших свойств является водоудержание волокна.

Как известно, определение степени помола волокнистой массы по методу Шоппер-Риглера основано на водоотдаче массы [58]. Результаты измерений степени помола и средневзвешенной длины волокна, традиционно определяемых по этому методу, как ранее обращал внимание автор (глава 1, с. 52), затрудняют получение объективной оценки готовности волокнистой массы и состояния технологических стадий процесса приготовления макулатурной массы для производства бумаги на бумагоделательных машинах (БДМ). Связано это с несовершенством показателя, характеризующего степень помола бумажной массы [62]. К сожалению, другой предложенный метод достаточно сложен как в использовании, так и в интерпретации результатов [63, 121, 122] и, видимо, по этой причине до настоящего времени в отечественной практике широкого распространения не получил. Более информативным для решения поставленной задачи - объективной оценки качества и степени готовности бумажной массы для производства бумаги и картона - может быть водоудержание. Впервые этот показатель был предложен Джай-ме [123] при изучении явления ороговения вторичного волокна. Он же ввел и термин «ороговение». По Джайме, этот показатель определяется по следующей формуле, %:

Ороговение = [(WRV0 - WRV,)/ WRV0] 100, (2.1) где WRV0 - водоудержание первичного волокна; WRVj - водоудержание вторичного волокна после роспуска (WRV - сокращение нем. Wasserruckhalten-vermogen - водо-удерживающая способность, или водоудержание).

Таким образом, характеристикой ороговения является величина относительного уменьшения водоудержания вторичного волокна по сравнению с первичным, т. е. чем сильнее ороговение волокна, тем ниже его водоудержание.

Поскольку водоудержание волокна изначально связывали с его ороговением, то целесообразно обратится к этому явлению с позиции современных представлений. Общеизвестно [54, 82, 84], что худшие бумагообразующие свойства вторичного волокна обусловлены ороговением. Это обстоятельство отражено также в трудах автора [9, 64, 65] и других работах [124-126]. Механизм этого многофакторного процесса сложен и предопределен всеми технологическими стадиями производства. Гидроксильные группы волокон в водно-волокнистой суспензии всегда в определенной степени гидра-тированы молекулами воды. Удаление воды сушкой постепенно уменьшает число мос-тиковых связей через диполи воды и обусловливает тесный контакт волокон с образованием водородных связей между гидроксильными группами. Сближению волокон способствуют силы поверхностного натяжения воды, находящейся в капиллярах и порах формируемого листа. Протекающий процесс сопровождается усадкой пространственной структуры листа и усадкой волокон, что ведет к заметному изменению их бумагообразующих свойств. Изменение свойств выражается, прежде всего, в уменьшении способности волокон к взаимодействию с водой (набухание) в процессах роспуска, размола и выдерживания макулатурной массы перед подачей на БДМ. На способность макулатурной массы к регенерации бумагообразующих свойств влияют все технологические процессы, но значительно больший вклад вносят размол, мокрое прессование, сушка и каландрирование. При этом, чем «жестче» обработка в предыдущих циклах производства бумаги и картона, тем в большей степени снижается способность макулатуры к регенерации бумагообразующих свойств вторичного волокна. Установлено, что способность к регенерации свойств преимущественно связана со снижением показателя внутреннего набухания [126]. Размолотая масса характеризуется большой степенью внутреннего фибриллирования по сравнении с неразмолотой, причем оно исчезает в процессе сушки и не восстанавливается при последующем роспуске. По этой причине в волокнах с высокой степенью помола способность к набуханию полностью не восстанавливается.

По современным представлениям [127, 128], ороговение происходит в клеточной стенке древесного волокна. На рис. 2.2 и 2.3. схематично показаны изменения в структуре волокна на разных стадиях сушки целлюлозы. стенки волокна волокна при обезвоживании

Стадия А - это влажное волокно сульфатной целлюлозы до сушки. На стадии В начинается обезвоживание, а при сухости 30 % наступают морфологические изменения в стенке волокна, слои стенки приближатся друг к другу под действием капиллярных сил. Во время этой стадии микропоры волокна начинают сжиматься. При дальнейшем обезвоживании пространства между волокнами продолжают сжиматься до стадии С, где большинство пустот в слоистой стенке волокна закрыто. Усадка волокна идет исключительно под прямым углом между слоями стенок волокон, стенки волокон при этом становятся тоньше. На рис. 2.2 показано, что ширина волокна на стадии С все еще не изменилась. Волокна сильно и равномерно сжимаются. Однако к концу высыхания, на стадии D, происходит удаление влаги из структуры стенки волокна, преимущественно с аморфных зон. Волокна крафт-бумаги проявляют сильную и равномерную усадку на заключительной стадии высушивания, начиная с содержания сухого вещества 75 ... 80 %. Усадка на стадии D необратима. Во время сушки силы поверхностного натяжения могут достигать огромной величины - 10 ... 100 МПа, что приводит к «сморщиванию» волокна, сжатию микропор в аморфной области до наиометрических размеров, усадке волокна в 10 раз большей в поперечном направлении по сравнению с осевым. Это вызывает уменьшение жесткости стенки волокна. Повторное набухание волокон сульфатной целлюлозы не приводит к восстановлению первоначальных размеров свежего волокна. Уменьшение водоудержания в волокне возникает на стадиях В и С.

При последующем роспуске в воде микроструктура клеточной стенки волокна остается более стойкой к гидратации, проникновению воды и набуханию. При размоле вторичных волокон ухудшаются их морфологические признаки, но может увеличиться их способность к связеобразованию за счет внешнего и внутреннего фибриллирования.

Объясняется это явление потерей способности к гидратации и связеобразованию. Поэтому вторичное волокно более жесткое и ломкое [130, 131]. Следует указать, что ороговение не увеличивает кристалличность целлюлозы, или степень упорядочения гемицеллюлоз в стенке волокна.

Еще раз, обращаясь к данным Вайса и Палапуро [128], следует указать на важное обстоятельство - необратимое снижение водоудержания волокна начинается с сухости 30 ... 35 % и продолжается до 70 ... 80 % в зависимости от степени помола массы. Характерно, что водоудержание снижается до максимальной усадки, которому соответствует сухость 80 %. Анализируя формулу (2.1) применительно к изложенному, можно констатировать, что максимальному ороговению соответствует минимальное водоудержание массы, а оно имеет место после достижения бумажным листом сухости 80 %. Досушивание листов бумаги или картона до конечной сухости 88 % не должно оказывать существенного влияния на оба взаимозависимых явления - ороговение и водоудержание.

Таким образом, можно сделать следующие выводы: усадка и ороговение достигают наибольших, а водоудержание наименьших значений при удалении из листа свободной и части адсорбированной влаги (сухость 80 ... 88 %); оставшаяся влага, составляющая примерно 16 ... 20 %, -хемосорбированная (4 ... 6 %) и часть адсорбированной (12 ... 14 %) [130]; остальная часть влаги является почти неизменной величиной влагосодержания изготовленных бумажных и картонных листов, именно она и обусловливает их физико-механическую прочность. Как увеличение, так и уменьшение влажности приводит к резкому снижению указанных свойств [42, 44, 130].

Разволокиение макулатуры в гидроразбивателе

Для разволокнения макулатуры используются гидроразбиватели. В промышленности нашли широкое применение периодические и непрерывные машины, работающие с низкой и высокой концентрацией массы [82-84, 149]. Детальное рассмотрение конструкций гидроразбивателей, систем роспуска в них массы низкой и высокой концентраций не входило в задачу наших исследований. Однако ряд общих закономерностей, необходимых для совершенствования процесса разволокнения, рассматриваются ниже.

Усилие разволокнения, развиваемое в гидроразбивателе, должно быть достаточным для разрушения структуры листов макулатуры и отделения от них связанных примесей, например ламинированного и кашировального слоев, без их измельчения. Обеспечение высокой эффективности роспуска возможно только при условии строгого согласования геометрических характеристик ванны гидроразбивателя, ребер, конструкции ротора и его линейной скорости. Выбор диаметра отверстий сит в ванне определяется наличием или отсутствием в технологической схеме оборудования для эффективного доразволокнения массы после гидроразбивателя. Так, для работы при концентрации 4,0 ... 4,5 % и наличии оборудования для доволокнения используются сита с диаметром отверстий от 9 до 19 мм и более. В отсутствие такого оборудования разволокнение проводится практически до конечного результата, но при этом используются интенсифицирующие факторы - температура и (или) химические добавки [150].

Прогресс в области роспуска макулатуры связан с изменением конструкции ротора. Винтовые роторы для работы при средних (10 ... 12 %) и высоких (до 18 %) концентрациях массы, согласно исследованиям Т. Туральского [151], экономят до 20 % электроэнергии и значительно меньше измельчают легкие примеси. Многочисленные исследования, включая работы фирмы «Тампелла» на заводе в г. Инкеройнен [152], подтвердили высокую эффективность роспуска макулатуры при концентрации 12 ... 14 %. Продолжительность роспуска книжно-журнальной макулатуры при указанной концентрации, до одних и тех же показателей качества массы, сократилась на 50 % (при экономии 20 % электроэнергии) по сравнению с проведением процесса в этом же гидроразбивателе при низкой концентрации массы.

Сравнение результатов разволокнения по содержанию неразволокненных фрагментов в массе и удельному расходу электроэнергии позволяет сделать следущие важные выводы: - необходимо проводить процесс разволокнения в две стадии: первая - собственно разволокнение листов макулатуры, должна заканчиваться получением массы, способной перекачиваться центробежным насосом; вторая - доволокнение, осуществляется в специальных доразволокняющих машинах (энтштипперы, турбосепараторы и др.); - целесообразно переоборудовать серийные широко используемые гидроразбива-тели для работы при высокой концентрации массы.

Установка винтового ротора требует повышения номинальной мощности привода примерно на 15 %. Такой уровень превышения над номинальной мощностью не требует замены привода. Ротор в верхней части обеспечивает перемещение массы в ванне сверху вниз, в нижней - от центра к боковым стенкам ванны. Возникающие в массе большие силы трения ускоряют процесс и снижают повреждаемость волокна [34, 153]. Если в серийных гидроразбивателях максимальная интенсивность разволокнения обеспечивается при скорости ротора 18 ... 31 м/с, то винтовые роторы позволяют работать со значительно меньшими скоростями - 8 ... 15 м/с. Внешняя рабочая зона ротора зависит от скорости вращения, числа лопастей ротора и площади поверхности, с которой лопасть ротора контактирует с волокнистой суспензией по всей высоте аппарата в течение одного оборота. Следовательно, имеет место зависимость интенсивности разволок-нения от геометрии винтовых лопастей ротора, скорости его вращения и реологических свойств волокнистой суспензии.

По О.А. Терентьеву [154], в работающем гидроразбивателе (рис. 3.3), ротор 2 можно уподобить центробежному насосу (или винту), сообщающему распускаемой массе энергию, которая заставляет жидкость в ванне двигаться по спиралеобразной траектории. У стенок ванны 1 масса поднимается винтообразно вверх, а в центре по аналогичной траектории возвращается вниз к ротору, в результате чего на свободной поверхности 5 массы образуется воронка. Если на стенках ванны имеются вертикальные направляющие ребра, то воронка выражена сильнее за счет преобладания в потоке вертикальной составляющей скорости.

Экспериментальное зондирование потока в ванне гидроразбивателя [154] позволило получить структуру скоростей в меридиональной плоскости. На рис. 3.3 в сечениях I и II представлены эпюры 3, характеризующие качественную сторону распределения скоростей. У стенок поток восходит вверх, в центральной зоне опускается вниз к ротору. Между восходящим и нисходящим потоками наблюдается переходная зона 4 (местная вихревая зона), характеризующаяся малыми и неустановившимися значениями скоростей и обеспечивающая скользящий переход от восходящего к нисходящему потоку. Эту зону можно уподобить твердой границе между потоками с той лишь разницей, что она постоянно претерпевает изменения в компонентах своей структуры: окружающие ее потоки постоянно выхватывают из этой зоны одни части массы, а на их место направляют другие. Таким образом, в ванне гидроразбивателя происходит равномерный роспуск материала бе его скопления в переходной зоне.

Предположение об образовании местной вихревой зоны, имитирующей жидкостную стенку, позволяет перейти к созданию конструктивной расчетной схемы для гидроразбивателя. Подводимая к ротору мощность расходуется на сообщение энергии движения жидкости в ванне и на роспуск материала.

Роспуск макулатуры и движение массы необходимо рассматривать как две стороны одного процесса. При роспуске наиболее активными элементами являются ротор и направляющие устройства (ребра) на корпусе ванны, т. е. органы, оказывающие механическое воздействие на распускаемую макулатуру. Однако эффективность их работы зависит от скорости движения массы, угла соударения макулатуры с лопастями ротора и ребрами направляющих устройств, а также от частоты повторяемости воздействия активных элементов на одни и те же частицы распускаемого материала. Последний фактор проявляется наиболее эффективно, когда в ванне преобладает циркуляция в вертикальной (или меридиональной) плоскости, так как в этом случае уменьшается доля малополезной энергии на перемещение в горизонтальной плоскости. Однако таюке может быть полезное воздействие на роспуск градиента скоростей в потоке, но можно предположить, что оно будет менее эффективным, чем от механического воздействия вышеперечисленных элементов.

Исследования по разработке модернизированного цент робежно-гидродинамического фракционатора

Разволокнение в гидроразбивателе ведет к деструктурированию листов макулатуры с разделением их на волокнистые фрагменты (лепестки, пучки и фрагменты волокон) и волокна. В конечном итоге образуется водно-волокнистая суспензия с определенной степенью роспуска листов макулатуры. Повышенная загрязненность макулатуры и применение более мощных роторов, создающих высокий градиент сдвига в водно-волокнистой суспензии, позволили увеличить степень роспуска. По существу, в одном аппарате при непрерывном режиме работы удалось совместить оба процесса - разво-локнение и доволокнение. Мощные роторы в сочетании с меньшими отверстиями сит (3 ... 6 против 9 ... 19 мм) обусловили объединение операций роспуска и грубого сортирования (дороспуска) в одном процессе. Волокнистая масса из макулатуры, прошедшая сита с уменьшенными отверстиями, была пригодна для сортирования в сортировках давления. Однако в данном случае были отмечены следующие недостатки: - не удаленные специальными устройствами посторонние примеси, включая полиэтиленовую пленку, фольгу, сильно измельчались и загрязняли волокнистую массу, что требовало больше ступеней сортирования и очистки для получения массы удовле творительного качества; - скопление размельченных примесей на сите ванны гидроразбивателя приводило к частым остановкам для чистки, что снижало производительность гидроразбивателей и повышало расход электроэнергии; - увеличение пребывания волокнистой массы в гидроразбивателе способствовало повышенному измельчению волокна, что отрицательно сказывалось на его бумагообра-зующих свойствах.

Указанные недостатки и стали причиной перехода к двухступенчатому роспуску, о котором говорилось выше. В результате сокращения продолжительно пребывания макулатуры в гидроразбивателе снизилось истирающее воздействие примесей на волокно, уменьшилось их измельчение, появилась возможность более эффективно удалять примеси почти в неизменном виде [149]. Еще раз подчеркнем, что в зависимости от способности макулатуры к разволокнению содержание лепестков в массе из гидроразбивателя колеблется в пределах 15 ... 40 %. Окончательное разволокнение лепестков макулатуры осуществляется в аппаратах для дороспуска, поэтому технологическая схема процесса роспуска обычно включает гидроразбиватели, аппараты для дороспуска, очистки массы от тяжелых включений и удаления других загрязняющих массу примесей. Каждая из известных машиностроительных компаний предлагает свой комплект оборудования для формирования систем разволокнения макулатуры.

В машинах для доразволокнения волокнистой массы после гидроразбивателя совмещается, как правило, две операции - дороспуск лепестков и пучков волокон и очистка массы от посторонних включений, имеющих плотность выше плотности волокна [83, 84]. Однако очистка макулатурной массы начинается уже в гидроразбива-теле, где из нее удаляются основные крупноразмерные примеси: тряпье, проволока, веревки, большие куски пластика, щепочки, камушки, кусочки металла, болты и т.п. После гидроразбивателя продолжается очистка массы от мелких тяжелых включений (песок, скрепки, скобки и др.) в очистителях массы различных конструкций и типоразмеров.

К основным критериям при подборе оборудования для дороспуска массы из макулатуры относят эффективность разволокнения, производительность, удельный расход электроэнергии и безотказность в работе. Основными машинами для окончательного роспуска лепестков и пучков волокон макулатуры после гидроразбивателя являются турбосепараторы, энтштипперы, фиберайзеры, пульсационные мельницы. Принцип работы указанных машин основан на гидродинамическом воздействии на волокнистый материал, включая гидродинамические удары. К такому оборудованию относится энтш-типпер с ротором, вращающимся с частотой до 3000 ... 4000 мин"1. Зазор между ротором и статором устанавливается постоянным - 0,5 ... 2,0 мм. В зависимости от размеров лепестков макулатуры, их концентрации и содержания грубодисперсных примесей отходов в массе эффективность работы аппаратов на стадии дороспуска может варьироваться. В идеальном случае степень разволокнения после них должна составлять не менее 95 %. Экономичным считается пропуск массы через энтштиппер от одного до четырех раз в зависимости от вида и назначения массы. Удельный расход энергии при этом составляет 25 ... 40 кВт-ч/т.

Не вдаваясь в подробное рассмотрение устройства и работы большого ряда конструкций и типоразмеров машин для доволокнения массы, укажем, что однозначно определить превосходство тех или иных установок для дороспуска макулатуры невозможно. Каждая конкретная машина превалирующе эффективно решает определенные задачи.

Наиболее эффективными машинами для доразволокнения массы признаны турбосепараторы. Они объединяют в себе функции вторичного гидроразбивателя, предварительного энтштиппера и предварительной сортировки [161], т.е. являются многофункциональными. Турбосепараторы, как и другие машины, предназначены для повышения производительности и эффективности работы гидроразбивателей, а также для снижения количества загрязнений, поступающих с массой в другое технологическое оборудование потока.

За счет управляемого гидродинамического воздействия, которое характеризуется значительно большей интенсивностью приложения энергии, турбосепараторы окончательно доразволокняют массу из стандартной (невлагопрочной) макулатуры. В этих аппаратах интенсивность разволокнения выше и использование энергии эффективнее.

Что касается энтштипперов и подобных им фиберайзеров, то их целесообразно предусматривать в схемах для доразволокнения влагопрочной макулатуры. В этом качестве они себя зарекомендовали с лучшей стороны. Хорошо, если в технологической линии есть возможность установить турбосепараторы и энтштипперы. Последние должны устанавливаться в потоке отходов после турбосепаратора.

Применение двухступенчатого роспуска макулатуры повышает производительность гидроразбивателей, значительно повышает степень роспуска макулатуры и очистки массы. Эти положительные эффекты сопряжены со снижением расхода электроэнергии. При оценке эффективности работы второй ступени роспуска следует учитывать суммарный расход электроэнергии на обе ступени, производительность, степень роспуска макулатуры, степень удаления загрязнений, качество волокна. По существу, три последних показателя относятся к показателям качества массы. Однако интенсивная гидродинамическая обработка волокна в турбосепараторах сказывается на бумагообра-зующих свойствах волокна, в первую очередь увеличивается степень набухания волокна и его способность к связеобразованию.

Учитывая важность начального этапа гидродинамических операций с макулатурой, которым можно считать роспуск макулатуры в гидроразбивателе и дороспуск в турбосепараторе, автор посчитал необходимым провести экспериментальные работы по совершенствованию этого этапа массоподготовки. Результаты проведенных работ представлены ниже.

Похожие диссертации на Развитие научных основ и совершенствование процессов технологии бумаги и картона из макулатуры