Использование ресурсосберегающей технологии переработки макулатурной массы в бумажной промышленности

Для эффективного удаления примесей плотность их частиц должна отличаться от плотности воды, а размер и форма частиц − от других компонентов суспензии.

Предварительную грубую очистку макулатурной массы от крупных тяжелых примесей производят в гидроциклонах при высокой концентрации массы (НС). В технологической линии переработки макулатуры гидроциклоны НС устанавливают между ступенями разволокнения макулатуры и грубого сортирования макулатурной массы. Тонкая очистка макулатурной массы осуществляется для удаления мелких тяжелых и легких включений и является необходимой операцией для удаления абразивных материалов (песок, скрепки, скобки и пр.), которые могут вызвать преждевременный износ сит щелевых сортировок и гарнитуры дисковых мельниц, расположенных далее по технологическому потоку, и ухудшить качество волокнистого полуфабриката.

Для эффективной очистки макулатурной массы в гидроциклоне частицы примесей должны обладать свойствами, необходимыми для их отделения от суспензии: плотность частиц должна быть больше (частицы металла, стекла, мелкие камни, песок и т.п.) или меньше (пенопласт) плотности воды; размер частиц примесей, подлежащих отделению, должен быть более 1 мм, а плотность − более 1 г/м. [4].

Размер частиц примесей в макулатурной массе составляет от 5 мкм до 8−20 мм в зависимости от диаметра отверстий сита гидроразбивателя или сепаратора. Удаление крупных частиц примесей осуществляется более эффективно. Например, удаление из макулатурной массы частиц наполнителей диаметром 30 мкм происходит успешно, а частицы диаметром 3 мкм практически не удаляются. Частицы сферической формы отделяются лучше, чем плоские частицы.

Очистка макулатурной массы от частиц липких веществ в гидроциклонах возможна при условии, что их размеры достаточно значительны, а плотность существенно отличается от плотности воды.

Очистка макулатурной массы в гидроциклонах обычно производится при низкой концентрации (0,7−1,0%) в несколько ступеней. Гидроциклоны работают по принципу противотока или прямотока в соответствии с направлениями потоков отходов и очищенной массы по отношению к направлению поступающей массы.

Вход загрязненной массы и выход очищенной массы расположены в верхней части противоточных циклонов. В нижней части гидроциклона расположено отверстие для вывода отходов.

В циклонах, работающих по принципу прямотока, направления потоков очищенной массы и отходов совпадают − такие аппараты называют реверсивными или обратными по сравнению с обычными противоточными гидроциклонами. Гидроциклоны, работающие по принципу противотока и прямотока, используются для очистки макулатурной массы как от тяжелых (HW), так и от легких примесей (LW).

Под действием центробежной силы, возникающей в гидроциклоне, частицы примесей отделяются от суспензии за счет разности плотностей частиц и волокна. Важное значение при этом имеет форма и размер частиц примесей. Центробежная сила возникает при подаче волокнистой суспензии в тангенциальном направлении во входное отверстие аппарата. Геометрические характеристики входного отверстия гидроциклона должны способствовать созданию вращающегося потока массы [4].

Торможение суспензии на стенках гидроциклона несколько снижает скорость ее движения. Для обеспечения необходимого ускорения потока величина радиуса гидроциклона обычно уменьшается по направлению к нижней части. Большинство гидроциклонов имеют верхнюю часть цилиндрической формы, а нижнюю − конической.

В результате действия центробежной силы тяжелые частицы примесей движутся по спиральной траектории вблизи стенок по направлению к нижней части корпуса гидроциклона. Тяжелые отходы удаляются через отверстие для отходов вместе с небольшим количеством суспензии − от 3 до 10% от поступающей массы.

Легкие частицы (LW) примесей движутся под действием центробежной силы и подвергаются воздействию разделяющих усилий, которые возрастают в радиальном направлении к центру аппарата. При очистке макулатурной массы от частиц легких примесей вывод очищенной массы осуществляется через нижнее выпускное отверстие.

Это связано с тем, что под действием центробежных сил частицы легких примесей концентрируются в центральной части гидроциклона. В реверсивных циклонах удаление легких отходов производится с некоторой частью волокон − от 1 до 5% от поступающей массы − через отверстие для вывода отходов, находящееся в верхней части аппарата.

На современных предприятиях по переработке макулатуры применяют традиционные и реверсивные очистители, которые работают при перепаде давления 120−180 кПа с удалением небольшого количества отходов (10−15%), что позволяет уменьшить число ступеней очистки макулатурной массы, расходы на установку бассейнов и трубопроводов, а также на транспортировку массы с помощью насосов.

Литература
1.Шиляев Д.В., Билоус О.А. Исследование системы контроля и управления подачи бумажной массы в бумагоделательных машинах. // Фундаментальные исследования. – 2015. – № 8-1. – С. 148-152.
2.Технология целлюлозно-бумажного производства: справочные материалы. В 3 т. - СПб.: Политехника, ВНИИБ, 2003. Т. I. Ч. 2. – 633 с.
3. Минаев И.Г. Программируемые логические контроллеры. Практическое руководство для начинающего инженера. Ставрополь: АГРУС, 2009.-100 с.
4.Смирнов Р. Е., Иванов Ю. С. Технология целлюлозы. Варка и отбелка
целлюлозы: методические указания к лабораторным работам. - СПб.: СПбГТУРП, 2006. – 43 с.