– вторая стадия процесса разволокнения макулатуры в воде – доволокнение массы – предопределяет развитие бумагообразующих свойств волокна; повышается качество массы по степени разволокнения, степени очистки от тяжелых и легких включений, степени помола и гидратации;

– наиболее эффективно улучшаются перечисленные выше показатели качества массы при доволокнении ее в сортирующих турбосепараторах;

– выполнена серия экспериментальных и конструкторских работ по модернизации турбосепаратора – создано 4 модификации турбосепараторов, позволяющих существенно улучшить гидродинамическую эффективность обработки в них вторичного волокна; в результате достигнуто существенное улучшение показателей качества массы (прирост степени помола массы – до 7 %, повышение степени роспуска – до 15 %, снижение массовой доли загрязняющих включений – до 17 %, снижение массовой доли крупных включений волокнистого происхождения – до 65 %) и уменьшен удельный расход электроэнергии в 1,5 раза.

Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ФРАКЦИОНИРОВАНИЯ ВТОРИЧНОГО

ВОЛОКНА И РАЗРАБОТКА ФРАКЦИОНАТОРА

Главным проблемным аспектом переработки макулатуры постоянно было и остается качество получаемого вторичного волокна. Из ряда основных способов улучшения качества волокна, таких как, термодисперсионная обработка макулатурной массы, применение химических средств, использование щадящих режимов гидромеханической обработки и фракционирование волокнистой массы, большое внимание уделяется последнему.

В целях повышения степени восстановления бумагообразующих свойств вторичного волокна, совершенствования технологического процесса массоподготовки и улучшения технико-экономических показателей работы производства были поведены исследования фракционирования макулатурной массы по двум вариантам: в цетробежно-гидродинамическом фракционаторе и в фракционаторе на базе напорной сортировки.

При анализе работы центробежно-гидродинамических фракционаторов установлено, что их работа может быть существенно улучшена за счет изменения гидродинамики подачи водно-волокнистой суспензии в батарею очистителей массы. В основу процесса создания нового фракционатора был положен принцип «ламинизирования –дефлоккулирования» потока массы перед входом в центриклинеры. Были разработаны основы метода фракционирования и конструкция фракционатора. Получен патент на способ центробежно-гидродинамической обработки волокнистой суспензии и конструкцию установки вихревых конических очистителей для его осуществления. Изобретение направлено на повышение качества разделения волокнистого материала на коротко- и длинноволокнистую фракции. Предложенное техническое решение заключается в обеспечении дефлокуляции и ламинизирования потока волокнистой массы перед подачей в установку, подаче массы в определенную зону вихревых конических очистителей и их радиальном расположении в установке.

Опытная установка испытывалась в ОАО «Караваево». При испытании установки фракционированию подвергалась бумажная масса из смеси макулатуры марок МС-5Б (30 %) и МС-6Б (70 %). Фракционирование осуществлялось в одну ступень. Макулатурная масса разделялась на две фракции – коротко- и длинноволокнистую. Так как фундаментальные свойства являются основополагающим фактором качества бумаги и картона, то представлялось важным выяснить влияние на них фракционирования массы. Полученные данные по качеству волокна приведены в табл. 4.

Из табл. 4 видно, что с увеличением относительного содержания фракций, во-первых, средняя длина длинноволокнистой фракции снижается, коротковолокнистой – возрастает (изменения составляют примерно 7 %); во-вторых, межволоконные силы связи возрастают у коротковолокнистой фракции и снижаются у длинноволокнистой в 2 раза; в-третьих, собственная прочность волокон снижается примерно на 10 %; в-четвертых, критическая длина у длинноволокнистой фракции возрастает, а у коротковолокнистой фракции снижается.

Резюмируя вышеизложенное, можно констатировать, что ламинизированный поток массы, поступающий в очистители, обеспечивает эффективное разделение массы на коротко- и длинноволокнистую фракции. Качество разделения увеличивается в 2,7–3,0 раза по сравнению с фракционаторами подобного типа. Также повышается в 1,2–1,3 раза эффективность окончательной тонкой очистки коротковолокнистой фракции от загрязняющих включений с не меньшей, чем у волокна, плотностью. Затраты электроэнергии сокращаются в 1,5 раза. Исследования фракционирования массы в производственных условиях подтвердили возможность эффективного фракционирования вторичного волокна в центробежно-гидродинамических фракционаторах.

Исследования фракционирования вторичного волокна в напорных сортировках проводились в лабораторных и промышленных условиях двух предприятий ОАО «Полотняно-Заводская бумажная фабрика» и ООО «Сухонский ЦБК». В качестве фракционаторов использовались напорные сортировки СНС-05-50, модернизированные под выполнение функций фракционатора. Массовая доля волокна, проходящая через сито с определенным диаметром отверстий, отнесена к коротковолокнистой фракции, остаток на сите – длинноволокнистая фракция. В ОАО «Полотняно-Заводская бумажная фабрика» фракционированию подвергалась наиболее сложная для переработки (с точки зрения качества получаемого волокна и его выхода) бытовая макулатура. Диаметр отверстий сит сортировки 1,8 мм.

Таблица 4. Влияние фракционирования на фундаментальные свойства волокна

Номер образца Волокнистый материал Относительное

содержание

фракций,

МПа L0,

км lср,

мм lкр,

1 Исходная макулатурная масса

Длинноволокнистая фракция

Коротковолокнистая фракция 100

43 0,708

0,947 9,52

10,22 1,76

1,38 2,59

2 Исходная макулатурная масса

Длинноволокнистая фракция

Коротковолокнистая фракция 100

34 0,890

1,042 9,39

9,46 1,74

1,30 1,83

3 Исходная макулатурная масса

Длинноволокнистая фракция

Коротковолокнистая фракция 100

40 1,202

0,997 7,29

8,75 1,80

1,53 0,99