Санкт-Петербурзький коледж
ДИПЛОМ
Тема: Розмельно-підготовчий відділ
фабрики з виробництва паперу глибокого друку
Виконавець - студентка V курсу
Руководітель_____________________
м. С. - Петербург
2008
ЗМІСТ
Введення
1.Теория розмелювання
Загальні відомості
Теорія процесу розмелювання
1.3.Прірода межволоконное сил зв'язку та їх формування
1.4.Контроль за процесом розмелювання
1.5.Направленіе процесу розмелювання
1.6. Вплив розмелювання на властивості паперу
1.7. Технологічні фактори, що впливають на процес розмелювання
1.8. Тривалість розмелювання
1.9. Питомий тиск при помелі
1.10.Размаливающая гарнітура
1.11. Окружна швидкість розмелювальною органу
1.12.Кіслотность маси
1.13. Температура маси
2. Апарати РОУ, конічні і дискові млини
2.1.Коніческіе млини
2.2. Схеми установок і робота конічних млинів
2.3.Мельніца Морда
2.4. Дискові рафінерія
3. Розрахункова частина
3.1. Вибір композиції вироблюваної продукції та основного агрегату
проектованого об'єкта
3.2. Вибір обладнання для розмелювання напівфабрикатів
3.3. Вибір обладнання для сортування, очищення і згущення маси
3.4. Вибір обладнання для зберігання маси та подання на машину
4. Схема підготовки маси для паперу глибокого друку
5. ГОСТи теорії
1. ТЕОРІЯ РОЗМЕЛ
1.1.Общая відомості
Розмелювання - одна з важливих операцій паперового виробництва, від якої значною мірою залежать багато властивостей паперу. Аркуш паперу, відлитий з неразмолотих волокнистих матеріалів, виходить незадовільним за своєю будовою, зовнішнього вигляду та фізико-механічними властивостями. Він володіє нерівномірним, хмарним просвітом, великою пористістю, пухкістю і малою міцністю. Це пояснюється тим, що порівняно довгі жорсткі волокна сплітаються в пластівці і, осідаючи на сітці, дають неоднорідний за структурою лист. Неразмолотие волокна володіють малою пластичністю, слаборозвиненою поверхнею і мало гідратованих, внаслідок чого такі волокна погано зв'язуються один з одним у паперовому аркуші.
Мета розмелювання волокнистих матеріалів полягає в наступному: підготувати волокнистий матеріал до відпливу, надати йому певну ступінь гідратації, зробити волокна гнучкими, пластичними, збільшити їх поверхню (фібриляцією і набуханням), забезпечити кращий контакт і зв'язок волокон у паперовому аркуші (надати йому міцність); надати паперовому листу шляхом укорочення, розщеплення і фібриляції волокон необхідну структуру і фізичні властивості: об'ємна вага, пухкість, пористість, поглинаючу здатність і ін
Розмелювання ведеться в присутності води при концентрації волокнистої маси 2-8% в розмелювальною апаратах періодичної і безперервної дії - ролах, конічних млинах, рафінерія та ін Незалежно від типу розмелювальною апарату принцип розмелювання у волокна один і той же. Він полягає в тому, що волокниста суспензія безперервним потоком надходить до ножів робочого органу апарату, що складається з нерухомо закріплених ножів (статора) та ножів, що обертаються, розташованих на барабані, конусі чи диску (роторі). Проходячи між ножами ротора і статора, зазор між якими можна регулювати, волокна піддаються ріжучому дії крайок ножів і коротшають або розщеплюються в поздовжньому напрямку, роздавлюються торцевими поверхнями ножів, розчісується і фібрілліруются.
1.2.Теорія процесу розмелювання
У результаті зазначених дій волокна при помелі у водному середовищі зазнають значних змін як у структурі, так і в фізико-хімічних властивостях. Паперова маса при тривалому помелі стає жирною на дотик, вона набагато важче віддає воду при зневодненні на сітці папероробної машини, а отриманий із неї аркуш паперу відрізняється більшою усадкою при сушінні, щільністю і міцністю.
Ці зміни у властивостях маси та паперу настільки значні, що важко пояснити їх тільки одним механічним подрібненням волокон. Тому не дивно, що першими теоріями розмелювання були хімічні теорії. Їх автори Крос і бивень вважали, що вода при помелі вступає в хімічну взаємодію з целюлозою, утворюючи желатінообразний гідрат. Звідси і відбувся термін гідратація при помелі, широко застосовуваний в паперовому виробництві, хоча в даний час в цей термін вкладають дещо інший зміст. Інший автор хімічної теорії Швальбе вважав, що при помелі можуть виходити гідро-і оксіцеллюлоза, що утворюють слиз, яка склеює волокна в паперовому аркуші при сушінні.
Хімічна теорія розмелювання волокнистих матеріалів зіграла відому позитивну роль: вона сприяла застосуванню при помелі рольних добавок (крохмалю, похідних целюлози та інших гідрофільних колоїдів), що прискорюють процес розмелювання і підвищують міцність паперу.
Подальші дослідження, присвячені з'ясуванню зміни хімічного складу волокна при помелі, показали неспроможність хімічних теорій цього процесу. Дослідження Креса, Бьялковского, Керрі та інших учених показали, що хімічний склад волокна і його рентгенограма при помелі не змінюються. Відбувається лише невелике зменшення ступеня полімеризації целюлози, збільшується розчинність в лугах і гідролізно число. Ці явища пояснюються збільшенням поверхні та доступності целюлозного волокна для дії лужних і кислотних реагентів, а також частковим руйнуванням целюлозних ланцюгів при тривалому помелі.
Пізніше була висунута фізична теорія розмелювання. Її автори Стреч (1926) і Кемпбелл (1932) намагалися пояснити властивості, куплені масою і папером при помелі, тільки одним фізичним процесом подрібнення волокон. При цьому Стреч надавав великого значення процесу фібріллірованія, пояснюючи зв'язок між волокнами в папері механічним переплетенням поверхневих фібрил, а Кемпбелл - силам поверхневого натягу води, під впливом яких волокна зближуються при сушінні і утворюють кращий контакт один з одним.
Фізична теорія розмелювання також не могла пояснити причину виникнення межволоконное зв'язків в папері і втрату міцності її після зволоження. Пізніше ці автори висунули гіпотезу «часткової розчинності» целюлози у воді і «рекристалізацію» целюлозних ланцюгів при сушінні, щоб пояснити природу межволоконное зв'язків в папері.
Дж. Кларк в 1943 р. висунув іншу теорію розмелювання. У Стреч він узяв його концепцію про фібриляції волокна, а у Кемпбелла - ідею часткової розчинності целюлози у воді і дія поверхневого натягу при сушінні. Ці вистави він доповнив своїми спостереженнями про вплив первинної стінки на набухання і фібриляцію волокон. Однак і цю теорію не можна було визнати цілком задовільною.
Ще раніше Я. Г. Хинчин висловив припущення, що при помелі відбувається звільнення полярних гідроксильних груп у макромолекул целюлози, що знаходяться на поверхні мікрофібрил зовнішніх стінок волокна, і що, мабуть, через ці групи сусідні волокна зв'язуються між собою в паперовому аркуші. Однак це припущення нічим не підтверджувалося.
У 1940 р. Еллісом і Бассом було встановлено, що міжмолекулярної взаємодії між ланцюгами целюлози в клітинних оболонках волокна здійснюється через гідроксильні групи за рахунок водневого зв'язку. Як відомо, воднева зв'язок - особливий вид міжмолекулярної взаємодії, що здійснюється атомами водню між двома іншими електронегативними атомами, наприклад киснем, фтором, азотом або хлором. Цей вид зв'язку проявляється у речовин, що володіють високим дипольним характером. Енергія водневого зв'язку знаходиться в межах 3-8 ккал / 'моль. Вона значно більше енергії зв'язку сил ван дер Ваальса, але менше енергії хімічного зв'язку.
Водневий зв'язок через кисень типу ОН. . . Про виникає при відстанях між атомами 2,55-2,75 А. Вважають, що в орієнтованих ділянках целюлози гідроксильні групи цілком включені в водневий зв'язок, а в аморфних - частково. При намоканні целюлозного матеріалу вода проникає в доступні ділянки аморфної целюлози і руйнує водневий зв'язок, замінюючи її менш міцною водної зв'язком також через водневий місток. При подальшому набуханні целюлози в окремих її ділянках утворюються не тільки мономолекулярні, але і полімолекулярних водні плівки, причому зв'язок між ланцюгами слабшає, а гнучкість і пластичність волокон підвищуються.
Відкриття водневого зв'язку в целюлозних матеріалах зіграло важливу роль у розвитку сучасної теорії розуміли. В основу її покладено гіпотеза, що межволоконное зв'язок в папері має ту ж природу, що і міжмолекулярні зв'язки в целюлозі. Основні положення сучасної теорії розмелювання були сформульовані автором ще в 1947 р. Одночасно аналогічні погляди на процес розмелювання були висловлені й іншими дослідниками
У сучасній теорії розмелювання особливе значення надається шаруватої, фибриллярной будовою волокна, вмістом у ньому геміцеллюлоз, сприяють набухання і фібриляції волокон. Завдяки цим процесам при помелі волокно стає гнучким і пластичним, збільшується пов'язана поверхню між волокнами і утворюються межволоконное зв'язку в готовій папері.
Процес фібриляції полягає в ослабленні і руйнуванні зв'язків між окремими фибриллами і мікрофібрили клітинної стінки під впливом механічних впливів і проникнення води в межфібріллярние простору, тобто в області аморфної целюлози, де зосереджена головна частина геміцелюлози. Останні, розташовуючись на поверхні фібрил, посилено набухають, підвищуючи гнучкість і пластичність волокон, що сприяє ковзанню фібрил в клітинній стінці один щодо одного.
Фібриляція може відбуватися як на поверхні, так і всередині клітинної стінки волокна. У першому випадку поверхня волокна руйнується і від неї відокремлюються фрагменти клітинних оболонок і фібрил, утворюючи своєрідний ворс на поверхні волокна, видимий при великому збільшенні мікроскопа. Така фібриляція збільшує зовнішню поверхню волокна і його спроможність до утворення межволоконное зв'язків, проте вона послаблює міцність самого волокна і знижує опір папери роздиранню. При внутрішній фібриляції відділення фібрил не відбувається, підвищується лише гнучкість і пластичність волокон в результаті посиленого набухання геміцеллюлоз в межфібріллярних просторах, ослаблення та часткового руйнування зв'язків між фибриллами. Така фібриляція повідомляє волокну здатність до утворення межволоконное зв'язків, не знижуючи міцності самого волокна, а тому вона є більш бажаною.
Деякі дослідники висловлюють припущення, що ге-міцеллюлози, маючи більш короткими, ніж целюлоза, ланцюгами і гіллястим будовою, здатні дуже сильно набухати, утворюючи подобу колоїдного розчину на поверхні фібрил целюлози. У такому стані вони, володіючи певною ступенем рухливості, можуть переміщатися і сорбироваться на поверхні волокон, що полегшує утворення межволоконное зв'язків між мікрофібрили сусідніх волокон через гідроксильні групи. Спочатку при пресуванні мокрого аркуша цей зв'язок встановлюється через гідратовану плівку води на поверхні мікрофібрил, потім при видаленні води сушінням - через мономолекулярну плівку води з більш чіткою орієнтацією гідроксилу-них груп, і, нарешті, через водневий зв'язок при повному видаленні води сушінням і зближенні поверхонь волокон силами поверхневого натягу води до необхідної відстані 2,5-2,75 А. Зближенню волокон при сушінні сприяють пластичність і гнучкість розмеленого волокна і сили поверхневого натягу води, величина яких, як показав Б. Кемпбелл, може досягати 100-200 кгс / см. Сили, що стягують волокна в єдину структуру, дуже впливають на більш тонкі і гнучкі волокна. У результаті дії цих сил папір при сушінні зазнає значної усадки і утворює більш щільний і міцний лист.
Резюмуючи, можна сказати, що головна дія розмелювання полягає у підготовці поверхні волокон для освіти межволоконное зв'язків та зробити цю волокнах здатності зв'язуватися між собою в міцний лист, що досягається частковим руйнуванням і видаленням зовнішніх клітинних оболонок, наданням волокнам гнучкості та пластичності внаслідок ослаблення та часткового руйнування межфібріллярних зв'язків вторинної клітинної стінки (фібриляція волокна) і посиленого набухання целюлозного волокна і особливо геміцеллюлоз в межфібріллярних просторах і на поверхні фібрил (гідратація волокна при помелі). Термін гідратація тут застосовується в сенсі колоїдно-фізичної взаємодії целюлози з водою і досить добре характеризує сутність колоїдно-фізичних явищ, що відбуваються з волокном при помелі.
Друге важливе дію розмелювання полягає в вкорочення волокон і частковий їх розщепленні по довжині, що необхідно для запобігання флокуляції волокон при лістообразованіе і поліпшення формування, а також для надання папері необхідної структури при виробленні тонких, жиронепроникний, всмоктуючих і інших видів паперу.
Таким чином, механічні процеси подрібнення волокон обумовлюють головним чином структуру паперового листа, а колоїдно-фізичні процеси - зв'язок волокон в папері. Завдяки межволоконное силам зв'язку папір набуває щільність і міцність, а пористість і пухлість її знижуються.
1.3.Прірода межволоконное сил зв'язку та їх формування.
Природа межволоконное сил зв'язку в папері може бути різною, проте головним і основним видом зв'язку з цим є воднева зв'язок через гідроксильні групи, розташовані на поверхні мікрофібрил сусідніх волокон. Енергія зв'язку з цим за визначенням Корте становить 4,5 ккал / моль, а відстань між гідроксильними групами, при якому вона утворюється, складає 2,7 А. Поруч з водневим зв'язком в папері діють і сили ван дер Ваальса, проте їх енергія зв'язку мала і тому не може забезпечити достатню міцність паперу.
Міцність паперу, відлитої в неполярному рідини, наприклад в бензині, або з целюлози, у якої гідрофільні групи замінені гідрофобними, обумовлена тільки силами ван дер Ва-Альс. Аналогічна картина спостерігається й у папери, виготовленої з волокон мінерального й органічного походження: азбесту, скловолокна, вовни, синтетичних волокон. Всі вони не мають функціональних гідроксильних груп і не можуть утворити міцного зв'язку, а тому з них не можна приготувати скільки-небудь міцну папір без введення спеціального сполучного.
В даний час наявність водневого зв'язку між волокнами в папері можна вважати цілком доведеним. X. Корті і X. Шашок шляхом обмінної реакції дейтерію з воднем встановили зменшення кількості гідроксильних груп у папері, утвореної з розмелених волокон, за рахунок утворення межволоконное водневих зв'язків. За даними цих дослідників, у водневу зв'язок включається від 0,5 до 2% гідроксильних груп, наявних в целюлозі. Якщо врахувати, що основна кількість гідроксильних груп у целлюлозном волокні включено в міжмолекулярних водневих зв'язок в кристалітів, а також частково і в аморфних областях целюлози, то це вже не така мала цифра. Вона досить добре узгоджується і з збільшенням кількості води, адсорбованої целюлозним волокном при помелі. За даними Б. Кемпбелла, при сильному розмелі целюлози поглинання води в порівнянні з немеленому целюлозою підвищується на 4% і на таку ж величину збільшується загальна поверхня волокна.
Доказом утворення водневого зв'язку в папері може служити також і наступне спостереження: попередньо розтягнута папір, у якої знята первинна повзучість, релаксує при повторному циклі навантаження і її зняття без пошкодження структури. Така поведінка папери неможливо за наявності тільки механічних сил тертя між волокнами, воно доводить існування молекулярних сил зв'язку.
Роздільна сила електронного мікроскопа поки що не дозволяє розглянути окремі водневі зв'язки, проте тонкі перемички з пасом і фібрил між сусідніми поверхнями волокон добре видно на мікрофотографіях, і немає сумнівів в тому, що ці зв'язки мають молекулярну основу.
Як вже вказувалося, велику роль для формування водневих зв'язків між волокнами грають сили поверхневого натягу води, які стягують тонкі і гнучкі волокна і приводять їх в тісне зіткнення між собою при пресуванні і сушці паперу. ДИПЛОМ
Тема: Розмельно-підготовчий відділ
фабрики з виробництва паперу глибокого друку
Виконавець - студентка V курсу
Руководітель_____________________
м. С. - Петербург
2008
ЗМІСТ
Введення
1.Теория розмелювання
Загальні відомості
Теорія процесу розмелювання
1.3.Прірода межволоконное сил зв'язку та їх формування
1.4.Контроль за процесом розмелювання
1.5.Направленіе процесу розмелювання
1.6. Вплив розмелювання на властивості паперу
1.7. Технологічні фактори, що впливають на процес розмелювання
1.8. Тривалість розмелювання
1.9. Питомий тиск при помелі
1.10.Размаливающая гарнітура
1.11. Окружна швидкість розмелювальною органу
1.12.Кіслотность маси
1.13. Температура маси
2. Апарати РОУ, конічні і дискові млини
2.1.Коніческіе млини
2.2. Схеми установок і робота конічних млинів
2.3.Мельніца Морда
2.4. Дискові рафінерія
3. Розрахункова частина
3.1. Вибір композиції вироблюваної продукції та основного агрегату
проектованого об'єкта
3.2. Вибір обладнання для розмелювання напівфабрикатів
3.3. Вибір обладнання для сортування, очищення і згущення маси
3.4. Вибір обладнання для зберігання маси та подання на машину
4. Схема підготовки маси для паперу глибокого друку
5. ГОСТи теорії
1. ТЕОРІЯ РОЗМЕЛ
1.1.Общая відомості
Розмелювання - одна з важливих операцій паперового виробництва, від якої значною мірою залежать багато властивостей паперу. Аркуш паперу, відлитий з неразмолотих волокнистих матеріалів, виходить незадовільним за своєю будовою, зовнішнього вигляду та фізико-механічними властивостями. Він володіє нерівномірним, хмарним просвітом, великою пористістю, пухкістю і малою міцністю. Це пояснюється тим, що порівняно довгі жорсткі волокна сплітаються в пластівці і, осідаючи на сітці, дають неоднорідний за структурою лист. Неразмолотие волокна володіють малою пластичністю, слаборозвиненою поверхнею і мало гідратованих, внаслідок чого такі волокна погано зв'язуються один з одним у паперовому аркуші.
Мета розмелювання волокнистих матеріалів полягає в наступному: підготувати волокнистий матеріал до відпливу, надати йому певну ступінь гідратації, зробити волокна гнучкими, пластичними, збільшити їх поверхню (фібриляцією і набуханням), забезпечити кращий контакт і зв'язок волокон у паперовому аркуші (надати йому міцність); надати паперовому листу шляхом укорочення, розщеплення і фібриляції волокон необхідну структуру і фізичні властивості: об'ємна вага, пухкість, пористість, поглинаючу здатність і ін
Розмелювання ведеться в присутності води при концентрації волокнистої маси 2-8% в розмелювальною апаратах періодичної і безперервної дії - ролах, конічних млинах, рафінерія та ін Незалежно від типу розмелювальною апарату принцип розмелювання у волокна один і той же. Він полягає в тому, що волокниста суспензія безперервним потоком надходить до ножів робочого органу апарату, що складається з нерухомо закріплених ножів (статора) та ножів, що обертаються, розташованих на барабані, конусі чи диску (роторі). Проходячи між ножами ротора і статора, зазор між якими можна регулювати, волокна піддаються ріжучому дії крайок ножів і коротшають або розщеплюються в поздовжньому напрямку, роздавлюються торцевими поверхнями ножів, розчісується і фібрілліруются.
1.2.Теорія процесу розмелювання
У результаті зазначених дій волокна при помелі у водному середовищі зазнають значних змін як у структурі, так і в фізико-хімічних властивостях. Паперова маса при тривалому помелі стає жирною на дотик, вона набагато важче віддає воду при зневодненні на сітці папероробної машини, а отриманий із неї аркуш паперу відрізняється більшою усадкою при сушінні, щільністю і міцністю.
Ці зміни у властивостях маси та паперу настільки значні, що важко пояснити їх тільки одним механічним подрібненням волокон. Тому не дивно, що першими теоріями розмелювання були хімічні теорії. Їх автори Крос і бивень вважали, що вода при помелі вступає в хімічну взаємодію з целюлозою, утворюючи желатінообразний гідрат. Звідси і відбувся термін гідратація при помелі, широко застосовуваний в паперовому виробництві, хоча в даний час в цей термін вкладають дещо інший зміст. Інший автор хімічної теорії Швальбе вважав, що при помелі можуть виходити гідро-і оксіцеллюлоза, що утворюють слиз, яка склеює волокна в паперовому аркуші при сушінні.
Хімічна теорія розмелювання волокнистих матеріалів зіграла відому позитивну роль: вона сприяла застосуванню при помелі рольних добавок (крохмалю, похідних целюлози та інших гідрофільних колоїдів), що прискорюють процес розмелювання і підвищують міцність паперу.
Подальші дослідження, присвячені з'ясуванню зміни хімічного складу волокна при помелі, показали неспроможність хімічних теорій цього процесу. Дослідження Креса, Бьялковского, Керрі та інших учених показали, що хімічний склад волокна і його рентгенограма при помелі не змінюються. Відбувається лише невелике зменшення ступеня полімеризації целюлози, збільшується розчинність в лугах і гідролізно число. Ці явища пояснюються збільшенням поверхні та доступності целюлозного волокна для дії лужних і кислотних реагентів, а також частковим руйнуванням целюлозних ланцюгів при тривалому помелі.
Пізніше була висунута фізична теорія розмелювання. Її автори Стреч (1926) і Кемпбелл (1932) намагалися пояснити властивості, куплені масою і папером при помелі, тільки одним фізичним процесом подрібнення волокон. При цьому Стреч надавав великого значення процесу фібріллірованія, пояснюючи зв'язок між волокнами в папері механічним переплетенням поверхневих фібрил, а Кемпбелл - силам поверхневого натягу води, під впливом яких волокна зближуються при сушінні і утворюють кращий контакт один з одним.
Фізична теорія розмелювання також не могла пояснити причину виникнення межволоконное зв'язків в папері і втрату міцності її після зволоження. Пізніше ці автори висунули гіпотезу «часткової розчинності» целюлози у воді і «рекристалізацію» целюлозних ланцюгів при сушінні, щоб пояснити природу межволоконное зв'язків в папері.
Дж. Кларк в 1943 р. висунув іншу теорію розмелювання. У Стреч він узяв його концепцію про фібриляції волокна, а у Кемпбелла - ідею часткової розчинності целюлози у воді і дія поверхневого натягу при сушінні. Ці вистави він доповнив своїми спостереженнями про вплив первинної стінки на набухання і фібриляцію волокон. Однак і цю теорію не можна було визнати цілком задовільною.
Ще раніше Я. Г. Хинчин висловив припущення, що при помелі відбувається звільнення полярних гідроксильних груп у макромолекул целюлози, що знаходяться на поверхні мікрофібрил зовнішніх стінок волокна, і що, мабуть, через ці групи сусідні волокна зв'язуються між собою в паперовому аркуші. Однак це припущення нічим не підтверджувалося.
У 1940 р. Еллісом і Бассом було встановлено, що міжмолекулярної взаємодії між ланцюгами целюлози в клітинних оболонках волокна здійснюється через гідроксильні групи за рахунок водневого зв'язку. Як відомо, воднева зв'язок - особливий вид міжмолекулярної взаємодії, що здійснюється атомами водню між двома іншими електронегативними атомами, наприклад киснем, фтором, азотом або хлором. Цей вид зв'язку проявляється у речовин, що володіють високим дипольним характером. Енергія водневого зв'язку знаходиться в межах 3-8 ккал / 'моль. Вона значно більше енергії зв'язку сил ван дер Ваальса, але менше енергії хімічного зв'язку.
Водневий зв'язок через кисень типу ОН. . . Про виникає при відстанях між атомами 2,55-2,75 А. Вважають, що в орієнтованих ділянках целюлози гідроксильні групи цілком включені в водневий зв'язок, а в аморфних - частково. При намоканні целюлозного матеріалу вода проникає в доступні ділянки аморфної целюлози і руйнує водневий зв'язок, замінюючи її менш міцною водної зв'язком також через водневий місток. При подальшому набуханні целюлози в окремих її ділянках утворюються не тільки мономолекулярні, але і полімолекулярних водні плівки, причому зв'язок між ланцюгами слабшає, а гнучкість і пластичність волокон підвищуються.
Відкриття водневого зв'язку в целюлозних матеріалах зіграло важливу роль у розвитку сучасної теорії розуміли. В основу її покладено гіпотеза, що межволоконное зв'язок в папері має ту ж природу, що і міжмолекулярні зв'язки в целюлозі. Основні положення сучасної теорії розмелювання були сформульовані автором ще в 1947 р. Одночасно аналогічні погляди на процес розмелювання були висловлені й іншими дослідниками
У сучасній теорії розмелювання особливе значення надається шаруватої, фибриллярной будовою волокна, вмістом у ньому геміцеллюлоз, сприяють набухання і фібриляції волокон. Завдяки цим процесам при помелі волокно стає гнучким і пластичним, збільшується пов'язана поверхню між волокнами і утворюються межволоконное зв'язку в готовій папері.
Процес фібриляції полягає в ослабленні і руйнуванні зв'язків між окремими фибриллами і мікрофібрили клітинної стінки під впливом механічних впливів і проникнення води в межфібріллярние простору, тобто в області аморфної целюлози, де зосереджена головна частина геміцелюлози. Останні, розташовуючись на поверхні фібрил, посилено набухають, підвищуючи гнучкість і пластичність волокон, що сприяє ковзанню фібрил в клітинній стінці один щодо одного.
Фібриляція може відбуватися як на поверхні, так і всередині клітинної стінки волокна. У першому випадку поверхня волокна руйнується і від неї відокремлюються фрагменти клітинних оболонок і фібрил, утворюючи своєрідний ворс на поверхні волокна, видимий при великому збільшенні мікроскопа. Така фібриляція збільшує зовнішню поверхню волокна і його спроможність до утворення межволоконное зв'язків, проте вона послаблює міцність самого волокна і знижує опір папери роздиранню. При внутрішній фібриляції відділення фібрил не відбувається, підвищується лише гнучкість і пластичність волокон в результаті посиленого набухання геміцеллюлоз в межфібріллярних просторах, ослаблення та часткового руйнування зв'язків між фибриллами. Така фібриляція повідомляє волокну здатність до утворення межволоконное зв'язків, не знижуючи міцності самого волокна, а тому вона є більш бажаною.
Деякі дослідники висловлюють припущення, що ге-міцеллюлози, маючи більш короткими, ніж целюлоза, ланцюгами і гіллястим будовою, здатні дуже сильно набухати, утворюючи подобу колоїдного розчину на поверхні фібрил целюлози. У такому стані вони, володіючи певною ступенем рухливості, можуть переміщатися і сорбироваться на поверхні волокон, що полегшує утворення межволоконное зв'язків між мікрофібрили сусідніх волокон через гідроксильні групи. Спочатку при пресуванні мокрого аркуша цей зв'язок встановлюється через гідратовану плівку води на поверхні мікрофібрил, потім при видаленні води сушінням - через мономолекулярну плівку води з більш чіткою орієнтацією гідроксилу-них груп, і, нарешті, через водневий зв'язок при повному видаленні води сушінням і зближенні поверхонь волокон силами поверхневого натягу води до необхідної відстані 2,5-2,75 А. Зближенню волокон при сушінні сприяють пластичність і гнучкість розмеленого волокна і сили поверхневого натягу води, величина яких, як показав Б. Кемпбелл, може досягати 100-200 кгс / см. Сили, що стягують волокна в єдину структуру, дуже впливають на більш тонкі і гнучкі волокна. У результаті дії цих сил папір при сушінні зазнає значної усадки і утворює більш щільний і міцний лист.
Резюмуючи, можна сказати, що головна дія розмелювання полягає у підготовці поверхні волокон для освіти межволоконное зв'язків та зробити цю волокнах здатності зв'язуватися між собою в міцний лист, що досягається частковим руйнуванням і видаленням зовнішніх клітинних оболонок, наданням волокнам гнучкості та пластичності внаслідок ослаблення та часткового руйнування межфібріллярних зв'язків вторинної клітинної стінки (фібриляція волокна) і посиленого набухання целюлозного волокна і особливо геміцеллюлоз в межфібріллярних просторах і на поверхні фібрил (гідратація волокна при помелі). Термін гідратація тут застосовується в сенсі колоїдно-фізичної взаємодії целюлози з водою і досить добре характеризує сутність колоїдно-фізичних явищ, що відбуваються з волокном при помелі.
Друге важливе дію розмелювання полягає в вкорочення волокон і частковий їх розщепленні по довжині, що необхідно для запобігання флокуляції волокон при лістообразованіе і поліпшення формування, а також для надання папері необхідної структури при виробленні тонких, жиронепроникний, всмоктуючих і інших видів паперу.
Таким чином, механічні процеси подрібнення волокон обумовлюють головним чином структуру паперового листа, а колоїдно-фізичні процеси - зв'язок волокон в папері. Завдяки межволоконное силам зв'язку папір набуває щільність і міцність, а пористість і пухлість її знижуються.
1.3.Прірода межволоконное сил зв'язку та їх формування.
Природа межволоконное сил зв'язку в папері може бути різною, проте головним і основним видом зв'язку з цим є воднева зв'язок через гідроксильні групи, розташовані на поверхні мікрофібрил сусідніх волокон. Енергія зв'язку з цим за визначенням Корте становить 4,5 ккал / моль, а відстань між гідроксильними групами, при якому вона утворюється, складає 2,7 А. Поруч з водневим зв'язком в папері діють і сили ван дер Ваальса, проте їх енергія зв'язку мала і тому не може забезпечити достатню міцність паперу.
Міцність паперу, відлитої в неполярному рідини, наприклад в бензині, або з целюлози, у якої гідрофільні групи замінені гідрофобними, обумовлена тільки силами ван дер Ва-Альс. Аналогічна картина спостерігається й у папери, виготовленої з волокон мінерального й органічного походження: азбесту, скловолокна, вовни, синтетичних волокон. Всі вони не мають функціональних гідроксильних груп і не можуть утворити міцного зв'язку, а тому з них не можна приготувати скільки-небудь міцну папір без введення спеціального сполучного.
В даний час наявність водневого зв'язку між волокнами в папері можна вважати цілком доведеним. X. Корті і X. Шашок шляхом обмінної реакції дейтерію з воднем встановили зменшення кількості гідроксильних груп у папері, утвореної з розмелених волокон, за рахунок утворення межволоконное водневих зв'язків. За даними цих дослідників, у водневу зв'язок включається від 0,5 до 2% гідроксильних груп, наявних в целюлозі. Якщо врахувати, що основна кількість гідроксильних груп у целлюлозном волокні включено в міжмолекулярних водневих зв'язок в кристалітів, а також частково і в аморфних областях целюлози, то це вже не така мала цифра. Вона досить добре узгоджується і з збільшенням кількості води, адсорбованої целюлозним волокном при помелі. За даними Б. Кемпбелла, при сильному розмелі целюлози поглинання води в порівнянні з немеленому целюлозою підвищується на 4% і на таку ж величину збільшується загальна поверхня волокна.
Доказом утворення водневого зв'язку в папері може служити також і наступне спостереження: попередньо розтягнута папір, у якої знята первинна повзучість, релаксує при повторному циклі навантаження і її зняття без пошкодження структури. Така поведінка папери неможливо за наявності тільки механічних сил тертя між волокнами, воно доводить існування молекулярних сил зв'язку.
Роздільна сила електронного мікроскопа поки що не дозволяє розглянути окремі водневі зв'язки, проте тонкі перемички з пасом і фібрил між сусідніми поверхнями волокон добре видно на мікрофотографіях, і немає сумнівів в тому, що ці зв'язки мають молекулярну основу.
У папери зі скловолокна наростання міцності до сухості 25-30% відбувається точно так само, як і у целюлозного паперу, тому що в цій стадії міцність паперу обумовлюється лише силами поверхневого натягу води, однак при подальшому зневодненні сушінням міцність папери знову починає знижуватися і до того ж прогресивно , падаючи до нуля, так як міцні зв'язки в папери з скловолокна не утворюються. Однак якщо до скловолокну додати відповідне сполучна, наприклад крохмальний чи силікатний клей, то при сушінні такого паперу також почнуть формуватися зв'язку між волокнами і міцність паперу буде зростати.
1.4.Контроль за процесом розмелювання
Для оцінки якості маси при помелі застосовують різні методи та прилади. Ступінь помелу маси або її садкость визначають на приладах шоппер-Ріглер та канадським стандартним, середню довжину волокна - на приладах Іванова, Імсет і напівавтоматичному курвіметри, на якому також визначають і фракційний склад маси по довжині волокон. Візуальну оцінку структури і розмірів волокон роблять за допомогою мікроскопа і мікропроекціонного апарату. Здатність маси утримувати воду визначають за методом Джайме. При дослідних роботах визначають також швидкість зневоднення маси, стисливість, набряклий обсяг волокна, питому поверхню.
Ступінь помелу маси в більшості країн Європи визначають на приладі шоппер-Ріглер, в Америці, в Скандинавських країнах і в Англії широко використовується також і канадський стандартний прилад. На обох цих приладах визначають здатність паперової маси пропускати через себе воду; отримані дані характеризують ступінь розробки та подрібнення волокон, а також ступінь їх гідратації при помелі. Однак за показниками цих приладів ще не можна судити про середніх розмірах волокон. Пристрій цих приладів добре відомо і опис їх наведено в будь-якій книзі за технологією паперу.
Прилад шоппер-Ріглер не чутливий в низькій (від 8 до 16 ° ШР) і у високій областях розмелювання маси (понад 85 - 90 ° ШР). Тому він малопридатний для аналізу маси, що застосовується для виготовлення деревоволокнистих плит, а також маси для конденсаторного паперу.
Для оцінки структури волокна при помелі маси користуються мікроскопом або мікропроекціонним апаратом, який встановлюють в темній кімнаті. Зображення волокна направляють на великий екран, розграфлений на квадрати, масштаб яких дозволяє оцінювати волокна по довжині. Однак визначення середньої довжини волокна за допомогою мікроскопа складно, вимагає досвіду від працівників і займає багато часу.
В останні роки в Фінляндії і Швеції були випущені напівавтоматичні прилади для визначення фракційного складу маси по довжині волокон. У цих приладах мікроскопічне зображення волокон відкидається на скляний столик приладу, розграфлений на кілька секторів, і оператор за допомогою курвіметри, забезпеченого мірним колесом, обводить зображення всіх волокон. При цьому електронний лічильник відразу підсумовує результати аналізу, реєструючи відліки по фракціях. На підставі отриманих результатів фракційного складу можна обчислити за вказаними раніше формулами як середньоарифметичну, так і середньозважену довжину волокна. Ці прилади дають більш надійні та швидкі вимірювання порівняно з вимірами, виконаними за допомогою звичайного мікроскопа, однак вони значно поступаються в швидкості визначення середньої довжини волокна на приладах Іванова і Імсет, а тому вони менш придатні для виробничого контролю процесу розмелу.
Останнім часом стали широко застосовувати для оцінки якості маси при помелі, особливо при проведенні наукових досліджень, показник водоудерживающей здібності маси після її центрифугування при певних стандартних умовах зневоднення (навішування 0,15 г абс. Сухого волокна, відцентрова сила 3000 гс): Цей показник виражається у відсотках утримуваної волокном води і характеризує ступінь набухання і гідратації волокон при помелі. Вважають, що цей показник краще, ніж ступінь помелу по шоппер-Ріглер, характеризує здатність волокон до утворення межволоконное зв'язків та отримання міцної паперу.
1.5.Направленіе процесу розмелювання
Щоб судити найбільш повно про процес розмелювання маси, необхідно контролювати не тільки ступінь помелу, а й довжину волокна. Співвідношення в зміні цих двох показників, що його нами коефіцієнтом ужірненія К, дозволяє судити про направлення процесу розмелювання: чи йде він у бік гідратації (ужірненія), або у напрямку механічного скорочення волокон.
1.6. Вплив розмелювання на властивості паперу
При помелі маси з великим питомим тиском опір готового паперу розриву, зламу і роздиранню було набагато нижче, ніж при помелі вихідного волокна при меншому питомому тиску. Причина цього полягає в тому, що в першому випадку процес розмелювання спрямований більше у бік укорочення волокна, а в другому - в бік гідратації. Про це можна судити по кривій зміни середньої довжини волокна при помелі і за коефіцієнтом ужірненія.
При помелі сульфатної целюлози спостерігаються ті ж закономірності, однак папір виходить при цьому з великим опором розриву, роздирання і зламу; саме волокно залишається більш довгим, хоча доводиться застосовувати при помелі більш високий питомий тиск.
Розглянемо типове розвиток основних властивостей готового паперу, що відбувається в процесі розмелювання вихідної целюлози, і з'ясуємо закономірності, що зумовлюють розвиток цих властивостей.
Приблизно також змінюється і крива опору папери зламу, але зазвичай ця крива досягає максимуму дещо раніше, тобто при дещо меншою мірою помелу целюлози, ніж крива розривної довжини. Крива опору роздиранню також має переломну точку, але вона досягається раніше в першій стадії розмелювання целюлози, а далі крива знижується, слідуючи за зміною довжини волокна при помелі.
Отже, на показник розривної довжини папери найбільший вплив роблять сили зв'язку між волокнами, на показник опору зламу вони впливають менше, а на показник опору роздиранню ще менше, переважна ж вплив на нього робить довжина волокна. Положення точки перегину кривих міцності може змінюватися в залежності від застосовуваного питомої тиску при помелі і вихідної міцності самого волокна.
Найбільш важливими факторами, що визначають міцність паперу є: межволоконное сили зв'язку, що залежать від величини пов'язаної поверхні і від концентрації зв'язків на одиниці площі контакту, довжина волокон і відношення довжини волокон до його ширини, міцність волокон, їх гнучкість і еластичність, орієнтація волокон і розподіл зв'язків в аркуші паперу, тобто її однорідність.
Відносне значення перерахованих вище факторів різному для різних показників міцності паперу. Так, для опору папери розриву (розривна довжина) першорядне значення мають сили зв'язку і міцність волокон, тоді як довжина волокна, як і гнучкість і еластичність волокон, має менше значення. Навпаки, для опору папери зламу першорядне значення має поряд з довжиною волокна і його міцністю еластичність волокон, а сили зв'язку між волокнами тут не грають такої великої ролі, тому що при випробуванні на злам папір не відчуває великої напруги на розтяг] Для опору роздиранню найбільше значення має довжин * "а волокон і їх міцність, значного ж розвитку сил зв'язку для цього показника не потрібно, і максимальне значення опору роздиранню паперу досягається вже при відносно невеликій величині межволоконное сил зв'язку. Навпаки, посилення зв'язків за рахунок розмелювання або введення сполучного знижує опір папери роздиранню, тому що полегшує розрив волокон в щільній структурі аркуша.
При всіх видах руйнування паперу рвуться не тільки зв'язку між волокнами, але і самі волокна. Кількісні співвідношення розриву зв'язків та розриву волокон можуть бути дуже різними і залежать головним чином від розвитку сил зв'язку: чим слабкіше сили зв'язку, тим легше вони руйнуються і менше рвуться самі волокна і, навпаки, чим сильніше розвинені межволоконное сили зв'язку і довші волокна, тим більше рвуться волокна і менше руйнуються зв'язки між ними.
Показники об'ємної ваги паперу, всмоктуючої здатності і повітропроникності залежать головним чином від сил зв'язку між волокнами. Крива зміни всмоктуючої здатності папери залежно від ступеня помелу целюлози є як би зворотнім зображенням кривою відповідного розвитку межволоконное зв'язків в папері. У міру того, як ці сили зв'язку ростуть, волокна зближуються між собою, пори в папері зменшуються, що і призводить до зниження поглинаючої здатності.
Залежність деформації паперу після зволоження від ступеня помелу вихідної целюлози носить лінійний характер: деформація папери збільшується з підвищенням ступеня помелу целюлози. На цей показник, крім сил зв'язку, впливають і інші чинники: орієнтація волокон, умови відливання та сушіння паперового полотна та ін
З наведених даних видно, що процес розмелювання целюлози дуже впливає на всі основні властивості готового паперу. Головними визначальними факторами при цьому є зміни розмірів волокон і величини межволоконное зв'язків в папері.
1.7. Технологічні фактори, що впливають на процес розмелювання
До факторів, що визначає процес розмелювання волокнистих матеріалів, його швидкість, економічність і напрям або характер розмелювання, належать: тривалість розмелу; питомий тиск при помелі; концентрація маси; вид розмелювальною гарнітури; окружна швидкість розмелювальною органів; кислотність і температура маси при помелі; властивості волокнистих матеріалів; вплив гідрофільних добавок.
З цих факторів головними керованими чинниками процесу є перші два, тобто час розмелювання і питомий тиск при помелі. Концентрація маси є допоміжним керованим фактором. Інші фактори практично залишаються постійними, некерованими.
1.8. Тривалість розмелювання
Від цього чинника залежать ступінь помелу маси, скорочення і розщеплення волокон, а також розвиток межволоконное сил зв'язку. У ролах періодичної дії розмел маси чергується з тривалими перервами, коли волокна проходять через зворотний канал ванни ролу. Тому процес розмелювання розтягується на кілька годин, тоді як при помелі в апаратах безперервної дії він протікає значно швидше, за кілька секунд. Однак і при помелі маси в апаратах безперервної дії час розмелювання (або час перебування маси безпосередньо в апараті) є не менш важливим фактором, що дозволяє регулювати процес. Збільшення часу обробки матеріалів в апаратах безперервної дії зазвичай досягається шляхом дроселювання маси на виході з розмелювальною апарату за допомогою засувки, збільшення коефіцієнта рециркуляції маси або шляхом установки декількох апаратів послідовно в одному потоці. Це буде викладено детальніше в розділі про безперервне розмелі маси.
Тривалість розмелювання маси у ролах періодичної дії залежить від необхідних параметрів маси, від конструкції ролу і типу застосовуваної гарнітури, від питомої тиску при помелі, властивостей самого волокнистого матеріалу і деяких Інших технологічних факторів. Вона може коливатися в межах від 0,5-1 год при помелі целюлози для паперу з садками помелом до 18-24 год при виробництві найтоншої конденсаторного паперу.
При збільшенні тривалості розмелювання пропускна здатність будь-якого розмелювальною апарату знижується, при цьому між пропускною здатністю і часом обробки спостерігається обернено пропорційна залежність. Відповідно підвищується ефект обробки: збільшується ступінь помелу маси, змінюється середня довжина волокна і підвищується міцність паперу.
1.9. Питомий тиск при помелі
Питомий тиск при помелі впливає на характер розмелювання (напрямок процесу), його швидкість і ефективність. Так, якщо при помелі будь-якого волокнистого матеріалу поступово підвищувати питомий тиск від нуля до високого значення, то спочатку волокна будуть тільки розчісувати, потім почнуть розщеплюватися, роздавлюється і, нарешті, зменшуватися. При цьому ріжуче дію розмелювальною гарнітури буде зростати, а гідратуючу і фібріллірующее-знижуватися, в результаті чого міцність паперу на розрив, роздирання й злам буде знижуватися, а пухлість і пористість паперу при однаковому ступені помелу маси будуть підвищуватися.
Питомий тиск при помелі пов'язане з величиною зазору між розмелюють поверхнями робочої частини апарату. У ролах, що мають вагове або поршневе присадні пристрій рольного барабана, величина зазору є функцією питомого тиску, концентрації маси і властивостей волокна. Між ножами розмелювальною органів утворюється волокниста прошарок, товщина якої тим менше, чим вище питомий тиск, нижче концентрація, вище ступінь помелу маси.
При роботі з постійним тиском зазор між ножами встановлюється автоматично і визначається ступенем стиснення волокнистої прошарку. При помелі, в міру того, як волокна подрібнюються, гідратіруются і стають більш пластичними, величина зазору між розмелюють поверхнями апарату поступово зменшується. При помелі у ролах старої конструкції, що не мають вагового пристрою, коли рольний барабан жорстко закріплений в певному положенні за допомогою гвинтового присадочного пристрою і зберігає постійний зазор між ножами, у міру подрібнення волокна та зміни властивостей волокнистої прошарку розмелювальною ефект поступово слабшає. Тому в процесі розмелювання маси застосовують східчасту присадку рольного барабана.
Відстань між ножами рольного барабана при роботі ролу зазвичай знаходиться в межах від 0 до 1 мм. Величина зазору при расчеси волокна становить зазвичай 0,5-0,8 мм, при легкому розмелі, при якому волокна будуть не тільки розчісувати, але і розщеплюватися по довжині волокна, - в межах 0,2-0,4 мм, при середній інтенсивності процесу розмелювання - 0,1-0,2 мм і при сильному розмелі з високим питомим тиском - менше 0,1 мм. Іноді роли забезпечуються покажчиками величини зазору між ножами, проте, як показала практика, подібні пристрої зазвичай погано працюють, так як величина зазору дуже мала і на показання приладу впливають: ступінь зносу ножів, величина люфту в підшипниках рольного барабана та ін
Питомий тиск при помелі в апаратах, що мають вагове або поршневе присадні пристрій, є більш надійним показником цього процесу.
Апарати безперервної дії зазвичай працюють з постійним зазором між розмелюють органами, оскільки характер волокнистої маси при помелі залишається незмінним. Конічні млини Жордана працюють з меншою, а гідрофайнери і дискові рафінерія з більшою величиною зазору (близько 0,2-0,3 мм) між ножами.
Величину питомого тиску при помелі маси вибирають з урахуванням необхідних параметрів маси і властивостей вироблюваної папери, типу розмелювальною апарату і гарнітури, а також міцності вихідного волокна. Для інтенсивного скорочення волокон при мінімальній їх гідратації застосовують високий питомий тиск, для інтенсивної фібриляції і поздовжнього розщеплення волокон при високій гідратації - щодо низький питомий тиск. Міцні волокнисті матеріали (сульфатної небіленої целюлозу і ганчір'яну полумассу) розмелюють при більш високому тиску, ніж менш міцні матеріали (сульфітну целюлозу). Коротковолокнистого целюлозу з листяної деревини та однорічних рослин (соломи, очерету та ін), а також макулатуру розмелюють при низькому питомому тиску, щоб не вкорочувати волокон, а піддавати лише легкому рафинирующей впливу.
1.10.Размаливающая гарнітура
Розмелювальною гарнітура апаратів може бути металева, базальтова і комбінована (з перших двох).
Металева гарнітура може бути литий (суцільнометалевою) і набірної (з окремих ножів). Перша характерна для гідрофайнеров і дискових рафінерія, друга - для ролів і конічних млинів Жордана.
Базальтова гарнітура застосовується у ролах, конічних і дискових млинах в тих випадках, коли потрібно жирний помел маси.
Комбінована гарнітура застосовується у ролах і іноді в конічних млинах.
Тип розмелювальною гарнітури слід вибирати з урахуванням характеру необхідного розмелювання і властивостей вироблюваної папери. Металева гарнітура на відміну від базальтової дозволяє, змінюючи питомий тиск при помелі, отримати масу з будь-якими властивостями. Однак процес розмелювання з використанням цієї гарнітури не завжди економічний. Металева гарнітура ефективна в тих випадках, коли потрібно вкорочення волокна. Коли потрібно розщеплення або розчавлювання волокон і отримання добре гідратованої маси жирного помелу, доцільніше застосовувати базальтову гарнітуру. Базальтова гарнітура непридатна для укорочення волокна при малому його ужірненіі.
Застосування комбінованої гарнітури з базальту і металевих ножів розширює можливості процесу розмелу.
Ефективність роботи ролів і конічних млинів з металевою гарнітурою і характер помелу маси залежать від правильного вибору товщини ножів. Тонкі ножі, товщиною 2-5 мм, застосовують для кошів помелу маси; середні по товщині ножі (6-8 мм) використовують при виробленні більшості масових видів паперу; ножі товщиною 9-12 мм служать для отримання маси жирного помелу і в тих випадках, коли бажана гідратація волокон без суттєвого їх укорочення.
У ролах на планці зазвичай ставлять ножі на 2 - 3 мм тонше, ніж на барабані: ножі на барабані важче міняти, ніж на планках. У конічних млинів товщина ножів на статорі і роторі зазвичай однакова.
Лита гарнітура використовується для гідрофайнеров і дискових рафінерія при рафинирующей розмелі целюлози в першій ступені, перед помелом в конічних млинах Жордана. У гідрофайнеров на роторі і статорі встановлюють ножі товщиною 10-16 мм, а у рафінерія більш тонкі.
Ножі ролів, конічних і дискових млинів зі складальної гарнітурою виготовляються з нержавіючої сталі різних марок і твердості, вуглецевої високоякісної сталі та бронзи. Мюллер-Рід з співавторами вважають, що при помелі міцної сульфатної целюлози для кращого скорочення волокон найкраще застосовувати ножі з твердої хромоникельовой сталі (твердістю за Бринеллю 350-370 кгс / мм 2). Такі ножі придатні і для розмелювання сульфітної небіленої целюлози. При помелі менш міцних волокнистих матеріалів і при бажанні отримати менш укорочені волокна з більшим ступенем гідратації рекомендується застосовувати ножі зі сталі твердістю за Бринеллю 225 - 275 кгс / мм 2. Ножі з марганцевистої сталі і фосфористої бронзи твердістю 180-220 кгс / мм 2 застосовуються для рафинирующей і фібріллірующего розмелювання при малому вкороченні волокон.
Ці автори надають дуже великого значення мікроструктурі матеріалу ножів і вважають, що розмел маси можна значно поліпшити, створивши належну мікроструктуру матеріалу ножів. Чіаверіна прийшов до висновку, що для прискорення розмелювання і підвищення його ефективності слід застосовувати пористі ножі. Ножі, виготовлені з пористого металу «Пора», дозволяють отримувати при невеликій витраті енергії на помел масу низького ступеня помелу, але дає дуже міцну папір. Бухайер і Піжоль показали, що в дискових рафінерія для рафинирующей розмелювання волокна найбільш придатна чавунна лита і базальтова гарнітура, а для розмелювання з укороченням волокон-сталева. В обох випадках досягається максимальна ефективність і економічність процесу.
Через велику розмелювальною поверхні, пористої структури й наявності великої кількості різальних крайок базальтова гарнітура створює значне истирающим дію, і тому вона дуже ефективна при жирному помелі маси. Застосування у ролах і конічних млинах Жордана ножів значної товщини для отримання маси жирного помелу не можна визнати доцільним. Застосовувати такі ножі рекомендується в швидкісних конічних млинах - гідрофайнерах, в яких дія гідратації посилюється ефектом гідроразмола внаслідок ударної дії гарнітури при високих швидкостях обертання ротора. Найбільш раціональний двоступінчастий розмелювання, при якому гідратуючу дія досягається в одних апаратах, а вкорочення волокон до необхідних розмірів - в інших апаратах, з тонкими ножами.
Для роботи конічних млинів має значення не тільки матеріал гарнітури і товщина ножів, але і конусность ротора, а також розташування ножів. При одиночному розташуванні ножів з рівними проміжками між ними досягається більший ріжуче дію ножів, а при груповому розташуванні підвищується гідратація волокон. Зі збільшенням конусності ротора конічної млини зменшується ріжуче дію апарату.
Як показав В. Брехт, ріжуче дію ножів зменшується при збільшенні кута (в діапазоні від 0 до 40 °) між ножами ротора і статора розмелювальною апаратів, але при цьому зростає витрата енергії на помел. Найбільш сприятливим кутом між ножами барабана і планки у ролу він вважає кут 6 е. При такому розташуванні ножів рол працює більш стабільно, з меншим шумом, виключається можливість западання і ударів ножів і разом з тим досягається найбільш ефективна і економічна робота апарату.
1.11. Окружна швидкість розмелювальною органу
Окружна швидкість розмелювальною барабана ролів періодичної дії становить зазвичай 10-12 м / сек, швидкість ротора конічних млинів Жордана (по середньому діаметру ротора) - в межах 10-23 м / сек (у млинів з інтенсивним ріжучим дією 10-16 м / сек, а у млинів з великим гідратірующіе дією 17-23 м / сек), у гідрофайнеров - в межах 25-33 м / сек, у дискових рафінерія-в межах 20-45 м / сек (по великому діаметру).
Окружна швидкість розмелювальною апарату зазвичай не регулюється в процесі роботи, проте часто можлива робота конічних і дискових млинів при різних швидкостях; в залежності від призначення млини встановлюють електродвигун з відповідним числом обертів.
Зі збільшенням числа оборотів розмелювальною органу при всіх інших рівних умовах знижується ріжуче і підвищується гідратуючу дію апарату при помелі волокна. Це відбувається, мабуть, внаслідок зростання ефекту гідроразмола за рахунок ударної дії ножів про масу, а також ударів самої маси об стінки розмелювальною апарату, так як жива сила цих ударів зростає пропорційно квадрату швидкості. Поряд з цим зростає і напруга зсуву в зазорі між розмелюють органами апарату, яке призводить до посиленої фібриляції і гідратації волокна. З цієї причини швидкісні розмелювальною апарати, - гідрофайнери і дискові рафінерія, - забезпечені до того ж і більш товстими ножами і працюють при більш високій концентрації маси, більше гідратіруются і розчісують волокна, а млини Жордана, що працюють на менших швидкостях при меншій концентрації маси і з більш тонкими ножами, більше вкорочують волокно.
1.12.Кіслотность маси
Зміна кислотності середовища в межах рН 5-8,5, у якому зазвичай проводиться розмелювання, не робить істотного впливу на швидкість процесу розмелювання і його ефективність. Збільшення рН середовища до 10-11 прискорює процес розмелювання і дозволяє знизити витрата енергії на 15-20%, так як набухання волокна підвищується, однак целюлоза при цьому жовтіє. Пожовтіння целюлози, як показав В. Гартнер, можна усунути введенням в паперову масу поряд з лугом окислювачів, наприклад перекису водню, в кількості менше 1% від ваги волокна. За даними цього автора, витрата їдкого натру (для створення рН маси 10-10,5) і окислювача економічно виправдовується, тому що вартість зекономленої енергії вище вартості витрат на хімікати, а отримувана папір має більш високу розривною довжиною (на 10%) і опором зламу (на 25%).
1.13. Температура маси
Підвищення температури маси при помелі несприятливо відображається на цьому процесі і на властивостях одержуваної паперу. Тривалість розмелювання збільшується, волокна більше коротшають при помелі, а гідратація їх знижується, що призводить до того, що міцність паперу з такої маси знижується, а пухкість, пористість і вбирає здатність папери підвищуються. Ці властивості паперу змінюються тому, що явища гідратації і набрякання целюлозного волокна носять екзотермічний характер. Чим нижче температура маси при помелі, тим сильніше набухають, гідратіруются і фібрілліруются волокна і тим більше збільшується їх пластичність. Зниження температури маси сприяє скороченню тривалості процесу розмелювання і зниження витрати енергії при одночасному підвищенні механічної міцності паперу.
2. АПАРАТИ РОУ. Конічних і ДИСКОВІ
МЛИНІВ
2.1.Коніческіе млини
Безперервний розмел паперової маси знаходить в даний час все більше застосування і витісняє рольний розмел. З великої кількості різних розмелювальною апаратів безперервної дії найбільше значення мають конічні млини і дискові рафінерія. Крім того, застосовуються роли безперервної дії, млини Морда, полуконіческіе млини, супротонатори та ін
Конічна млин, винайдена Йосипом Жорданом в 1848 р., тривалий час використовувалася лише як підсобний розмелювальною апарат на додаток до роллам і самостійного значення не мала. Вона застосовувалася для домаливанія маси після ролів і для кращого рафінування волокна перед надходженням його на папероробну машину.
Тільки на початку 30-х років цього століття були зроблені перші спроби здійснити безперервний розмел маси в одних конічних млинах. У нас такі досліди були проведені в 1934 р. М. О. Зейлігером [51] на Вішерський комбінаті при виробленні писальної і паперу для друку з 100% сульфітної біленої целюлози. Незважаючи на те, що ці та інші досліди, проведені за кордоном, показали значні переваги безперервного розмелювання паперової маси перед періодичним помелом у ролах, особливо при виробленні масових видів паперу в умовах спеціалізації папероробних машин, значне поширення безперервний розмел в конічних і дискових млинах отримав значно пізніше.
В даний час з конічних млинів найбільше застосування знаходять млини Жордана (зі складальної гарнітурою) і гідрофайнери (з литою гарнітурою). Перші відрізняються більш тонкими ножами, працюють з меншою окружною швидкістю конуса, при більш низькій концентрації маси і виробляють розмел волокон при значному їх вкороченні. Другі відрізняються більш товстими литими ножами, працюють при більш високій окружної швидкості конуса, з більш високою концентрацією маси і виробляють рафінуючі, розчісують розмелювання, при якому волокна не зазнають значного укорочення, проте вони добре фібрілліруются, гідратіруются і дають досить міцний аркуш паперу, особливо за показниками опору роздирання і зламу при відносно низького ступеня помелу по шоппер-Ріглер.
До конічним млинів можна віднести також млини Морда, що одержали тепер велике поширення за кордоном, і полуконіческіе млини.
Найчастіше безперервний розмел паперової маси ведуть в два ступені, в гідрофайнерах і в млинах Жордана. Іноді його здійснюють у три щаблі, використовуючи ці та інші апарати, наприклад млини Морда та дискові рафінерія, і застосовуючи різну розмелювальною гарнітуру. При виробленні масових видів паперу з маси порівняно кошів помелу її розмел може бути здійснений в один ступінь у млинах Жордана або в гідрофайнерах.
Конічна млин Жордана (рис. 1). Вона складається з конічного ротора з окремими, закріпленими на ньому, ножами і статора (кожуха) з такими ж ножами. Конічний ротор (рис.2)
Приводиться в рух від електродвигуна через еластичну муфту зчеплення, яка допускає осьове переміщення конуса щодо нерухомого кожуха, ніж досягаються зближення ножів ротора і статора і необхідна присадка розмелювальною органу. Переміщати конус в осьовому напрямку можна за допомогою ручного маховичка через черв'ячну або зубчасту передачу, а також за допомогою електричного, пневматичного або гідравлічного серводвигуна. В останньому випадку можлива присадка конуса з пульта управління та автоматизація процесу розмелу.
Рис 1. Загальний вигляд конічної млини Жордана: 1 - кожух (статор), 2 - присадні пристрій; 3 - вхід маси; 4 - вихід маси
Рис. 2. Ротор млини Жордана:
1 - конус (ротор), 2 - підшипники
Маса всередині млина переміщається не лише за рахунок гідравлічного напору при її вході у вузький кінець млини, але і за рахунок відцентрової сили, що збільшується при русі маси від малого діаметру конуса до великого. Спостереження, проведені останнім часом низкою дослідників як у нас, так і за кордоном (Пашинський, Шильников, Хальміх і Сірьянен), показали, що маса всередині млина здійснює складний рух і в залежності від величини напору всередині млина завжди є більший або менший зворотний потік маси, що рухається в пазах між ножами від широкого кінця млини до вузького. Це говорить про те, що волокниста маса не може безперешкодно пройти між ножами без розмелювання.
Конічний ротор може бути виготовлений разом з валом з одного шматка металу, але може бути і порожнистим чавунним, закріпленим на сталевому валу. У поздовжні пази на поверхні конуса вставляють ножі, які кріпляться до ротора сталевими кільцями, і між ними закладаються дерев'яні прокладки. Застосовують і інші методи кріплення ножів на конусі та кожусі конічних млинів Жордана.
Ножі на конусі розташовують по утворює з проміжками 15-30 мм, які звужуються до вузького кінця конуса. Зазвичай на конусі встановлюють ножі двох розмірів: довгі, по всій довжині конуса, і короткі, між довгими в широкому кінці млини.
Кожух млини виготовляють звичайно з чавуну роз'ємним з двох половин і часто з ребрами жорсткості, щоб ножі не вібрували при роботі млина. Ножі на кожусі вигнуті під кутом 170-174 ° та встановлені так, що ножі конуса набігають на вершину кута цих ножів, що запобігає западання ножів при роботі млина і покращує розмелювальною дію апарату. В інших конструкцій млинів Жордана кожух виконаний нероз'ємним, з однієї чавунної відливки. Відстань між ножами кожуха зазвичай буває дещо менше, ніж на конусі, і складає 10-20 мм. Висота виступу ножів на роторі і статорі зазвичай дорівнює 10-20 мм. Товщина ножів у млинів Жордана змінюється від 5 до 10 мм. Більш тонкі ножі, товщиною 5-7 мм, застосовують у конічних млинів Жордана, що встановлюються в другій або третій ступені розмелювання після гідрофаінеров або дискових рафінерія для скорочення волокон, більше ж товсті ножі, 8-10 мм, застосовують при помелі маси в один ступінь з меншим укороченням волокон.
У конічних млинів Жордана термін служби ножів залежить від їх товщини і матеріалу, з якого вони виготовлені, та ступеня присадки, а також від кислотності середовища і може коливатися в межах від 1 до 3 і більше років. Млини Жордана можуть бути забезпечені базальтової і полубазальтовой гарнітурою.
Конічні млини створюються різних типорозмірів з конусностью ротора 11-24 °. Потужність двигуна коливається від 60 до 600 кет, окружна швидкість по діаметру від 8 до 22 м / сек. Деякі конструкції млинів дозволяють працювати при різних окружних швидкостях. Млини Жордана, призначені для скорочення волокон, працюють при швидкості 8-12 м / сек. Якщо при помелі необхідно піддати волокно більшого гідратуючу дії при меншому вкороченні, застосовують конічні млини з більш товстими ножами, що працюють зі швидкістю 14-22 м / сек.
Кут конуса млини також впливає на характер розмелювання, а саме: зменшення кута конуса призводить до посилення ріжучої дії ножів млини, а збільшення кута - до зменшення цієї дії.
На характер розмелювання маси впливає також розташування ножів на конусі млини. При груповому розташуванні ножів млин працює з меншим ріжучим дією, ніж при їх одиночному розташуванні через рівні проміжки.
Конічні млини Жордана в СРСР випускаються таких же типорозмірів з кутом конуса 22 °, а також з базальтової гарнітурою (марки МКБ).
Як видно з таблиці, млини марки МКН в залежності від їх призначення і вимог виробництва можуть випускатися у двох варіантах по потужності електродвигуна, а отже, і швидкості обертання ротора.
Конічні млини Шартля - Міамі фірми Блек-Клоусон (США) випускаються 11 типорозмірів з різними кутами конусів і потужністю двигуна від 25 до 588 кет.
Широке застосування знаходять також конічні млини Жордана Мессон-Міджет (Англія) і швидкісні млини Джонса (США).
Швидкісна млин Джонса відрізняється малим габаритом, малою вагою і компактністю. Вона має конус довжиною 500 мм і діаметром 350/200 мм, забезпечена роликовими підшипниками і двигуном потужністю 55 або ПО кет (число оборотів 900 або 1200 в хвилину). Вона дуже економічна по витраті енергії і дозволяє точно контролювати якість маси (є покажчик зазору між ножами ротора і конуса). Підбираючи відповідну гарнітуру і електродвигун, можна піддавати масу в цій млині як ріжучому, так і гідратуючу дії. Застосовується швидкісна млин Джонса для розмелювання ганчір'яній полумасси і целюлози при виробництві високосортних, конденсаторних та інших видів паперу.
Гідрофайнер. Гідрофайнери представляють собою швидкісні конічні млини з суцільнометалевою литий гарнітурою, призначені для расчеси, рафінування та гідратації маси без істотного укорочення волокна. Вони відрізняються малим габаритом, дуже компактні і мають разом з тим порівняно високою продуктивністю.
Рис. 3. Швидкісна млин Джонса
Найбільш поширений у нас гідрофайнер першої величини типу «Ділтс» заводу Тампелла (рис. 4). Ротор діаметром 235/387 мм і довжиною 673 мм насаджений на сталевий вал, зовні має ножову сорочку з хромової сталі, на якій вифрезеровани ножі трьох розмірів по довжині товщиною від 10 до 14 мм у кількості 48 шт. (24 +12 +12).
Чавунний корпус статора, як і ротор, забезпечений знімною ножовий сорочкою з хромової сталі з вифрезерованнимі зигзагоподібними ножами двох розмірів (58 шт.) І товщиною 10-12 мм.
Підшипники ротора сферичні, що переміщаються разом з валом при його пересуванні вздовж осі. На валу ротора з боку
входу маси встановлена крильчатка для гону маси. Присадка ротора здійснюється переміщенням його в осьовому напрямку, як і у млинів Жордана, за допомогою ручного маховичка. Деякі сучасні конструкції гідрофайнеров забезпечені електричним, пневматичним або гідравлічним присадним пристроєм, керованим з щита.
Рис. 4. Гідрофайнер:
а - загальний вигляд, б-розріз; / - ротор, 2 - статор; 3 - присадні пристрій, 4 - муфта 5 - крильчатка
Ротор гідрофайнера приводиться в обертання від електродвигуна потужністю 150 кет (число оборотів 1450 на хвилину) без проміжного редуктора. При цьому окружна швидкість по середньому діаметру ротора становить близько 24 м / сек.
Завдяки встановленню на валу крильчатки гідрофайнер може працювати при концентрації маси до 6%. Така концентрація маси, як відомо, краще сприяє гідратуючу дії розмелювання, чим більш низька, при якій зазвичай працюють конічні млини. Тому при двоступеневої схемою розмелювання на гйдрофайнерах і млинах Жордана доцільно мати відповідні концентрації маси на кожному ступені помелу.
Гідрофайнери заводу Тампелла випускаються трьох величин з потужністю двигуна 65, 150 і 260 кет. Гідрофайнери Блек-Клоусон (США) випускаються різних типорозмірів з потужністю двигуна від 37 до 300 кет і обладнуються автоматичним присадним пристроєм «Дюотролл» (електродвигун), яка управляє присадкою ротора по заданою програмою і які підтримують навантаження апарату постійною.
Велике застосування одержали в нас також гідрофайнери Юль-хафайнер, що випускаються у Фінляндії, і Ешер-Вісс, що випускаються в Австрії.
У СРСР гідрофайнери випускаються шести величин з потужністю двигуна від 55 до 600 кет і пропускною здатністю від 5 до 150 т маси на добу. Всі гідрофайнери мають кут конуса 22 ° і можуть працювати в залежності від призначення при різному числі оборотів ротора і різної потужності двигуна. (Детальна характеристика вітчизняних гідрофайнеров марки МКЛ наведена у «Довіднику гаманця», т. II, 1965 р.) Вони з успіхом застосовуються при двоступеневої схемою розмелювання в комбінації з млинами Жордана при виробленні багатьох видів паперу з целюлози і особливо крафт-мішкового, електроізоляційних та інших видів паперу з сульфітної целюлози і деревної маси. В останньому випадку розмел целюлози можна проводити на одних гйдрофайнерах. При виробленні папери з високим вмістом деревної маси, наприклад газетної або друкарською № 2 і 3, не потрібно розмел целюлози до високого ступеня помелу. Целюлозу потрібно тільки звільнити від пучків (рафінувати), розчесати і злегка гідрат. Більш економічно такий розмел здійснюється на гйдрофайнерах.
При помелі паперової маси в гйдрофайнерах ступінь помелу маси зростає незначно, тому маса легко зневоднюється на сітці папероробної машини. Поряд з цим поліпшуються механічні властивості паперу, особливо опір на роздирання, надриву і зламу, так як волокно добре фібрілліруется і гідратіруются при помелі без значного укорочення і стає пластичним.
2.2. Схеми установок і робота конічних млинів.
Конічні млини можуть бути використані для домаливанія і рафінування маси на додаток до роллам, а також в якості самостійних розмелювальною апаратів безперервної дії. У залежності від призначення схеми їх установок можуть бути різними. У першому випадку конічні млини можуть встановлюватися або в рольного відділі між массних і машинним басейнами, або після машинного басейну безпосередньо перед папероробної машиною. Друга установка переважно, оскільки дозволяє швидше виправляти недоліки якості маси, що надходить з рольного відділу, і краще пристосовувати її до вимог виробництва. Конічної млином в цьому випадку управляє сіткар. Конічну млинок для рафінування та регулювання помолу маси встановлюють порівняно невеликої продуктивності з таким розрахунком, щоб вона була повністю завантажена, інакше апарат буде працювати економічно.
При використанні конічних млинів в якості самостійних розмелювальною апаратів безперервної дії застосовуються циклічні і безперервні схеми помелу. Перша з них застосовується при порівняно невеликій продуктивності установки і може бути використана при помелі до високого ступеня помелу маси. Вона може з успіхом застосовуватися при виробленні широкого асортименту паперу на одній і тій же папероробної машини, тому що дозволяє змінювати характер розмелювання волокна.
Кількість розмолотої маси, що надходить у метальних басейн, встановлюється з таким розрахунком, щоб забезпечити безперебійну роботу папероробної машини. Ефект обробки маси в цій системі залежить від ступеня присадки ротора млини і величини потоку розмолотої маси, що повертається в млин (тобто від коефіцієнта рециркуляції). Чим більше завантажена млин і чим менше від неї відводиться розмолотої маси в басейн готової маси, тим вище ефект її обробки (більше збільшується ступінь помелу по шоппер-Ріглер).
Таким чином, в обох схемах безперервного розмелювання маси в конічних млинах ефективність обробки маси регулюється присадкою розмелювальною органів млинів, а також відбором розмолотої маси (або продуктивністю млини). Отже, між ефектом обробки маси і продуктивністю конічної млини існує зворотна залежність, продуктивність млинів залежить від виду волокна і необхідного ступеня помелу маси.
Принципова різниця між двома вищезгаданими схемами безперервного розмелювання маси полягає в тому, що при помелі маси за другою схемою з рециркуляцією процес обробки волокна переривається на час циркуляції маси в бачку (при цьому волокно краще набухає). Крім того, розмелювання маси протікає при меншому гідравлічному тиску в млині. У схемі з рециркуляцією натиск маси не перевищує звичайно 2-3 м вод. ст., тоді як при подачі маси в млин насосом цей натиск може досягати набагато більших значень. Підвищення гідравлічного тиску всередині млина при сильному дроселюванні маси засувкою на вихідному массопроводе призводить до зростання споживання потужності млином, і цей підвищена витрата енергії на помел не компенсується пропорційним зростанням ефекту обробки маси.
Таким чином, відносно витрати енергії на помел ця схема, мабуть, має деякі переваги перед схемою з дроселюванням маси на виході з останньої млини. Тим не менш друга схема простіше і має більш широке застосування на паперових і картонних підприємствах, ніж перша. Як показала практика, схема включення млинів з дроселюванням маси на вихідному трубопроводі працює досить ефективно при порівняно великій пропускній спроможності млинів і, отже, при малому дроселюванні маси, коли гідравлічне тиск маси всередині млина не дуже велике.
2.3.Мельніца Морда
5. Рис. 5. Млин морді «Стокмейкер»:
1 - загальний вигляд і розріз млини; 2 - ротор; 3 - статор; 4 - рециркуляционний клапан, 5 - присадний маховичок;
6 - крильчатка
ефективно як рафінування, так і розмел з укороченням волокна.
Сучасна млин морда (рис. 5) представляє собою розмелювальною апарат безперервної дії. Млин складається з обертового полого ротора, з'єднаного безпосередньо з електродвигуном еластичною муфтою, і нерухомого статора (кожуха), сполученого з маховичком присадочного механізму.
Ротор і статор нероз'ємні і виготовлені з окремих виливків хромової сталі або фосфористої бронзи (при роботі в слабокислою середовищі). Ножі на роторі встановлені на такому ж відстані один від одного, як і на рольного барабані, а на статорі-з меншими проміжками.
Маса подається насосом всередину порожнистого ротора під тиском близько 1,75 кгс / см 2 і за допомогою крильчатки, насадженої на кінці валу, проганяється між ножами ротора і статора в напрямку від широкого кінця млини до вузького, при цьому тиск маси підвищується до 3,5 -4,2 кгс / см 2. З випускний камери масу за допомогою клапанів можна направити на вихід чи знову в приймальну камеру, а потім назад в млин. У першому випадку млин буде працювати з одноразовим пропуском маси, у другому - з багаторазовим (з рециркуляцією). Величину рециркуляційного потоку маси, а отже, і ступінь обробки волокна і продуктивність млина за допомогою зазначених клапанів можна регулювати в широких межах.
До 1952 р. млини Морда випускалися з двигуном потужністю 11О кВт для розмелювання сульфітної целюлози та 150 кВт для розмелювання сульфатної целюлози. Число оборотів ротора 750-900 за хвилину, вага млини 2-3 г, кількість ножів на роторі 40 і на статорі 63. Окружна швидкість ротора на широкому кінці апарату 17,5-21 м / сек. Максимальна пропускна здатність апарату 100 г на добу. Коефіцієнт корисної дії млини 60-65%.
Конічні млини Морда працюють при концентрації маси 2-5% і застосовуються при виробленні широкого асортименту паперу: писальної, для друку, крафт-мішкового, цигаркового, пергаміну і ін Встановлюють їх у якості самостійних розмелювальною апаратів безперервної дії як в Розмельно-підготовчому відділі, так і безпосередньо перед папероробної машиною. При необхідності отримати масу високим ступенем помелу в одному потоці встановлюють послідовно дві і більше млини.
2.4. Дискові рафінерія
Дискові рафінерія - розмелювальною апарати безперервної дії. В даний час вони знаходять широке застосування у виробництві паперу, картону, напівцелюлози і деревноволокнистих плит. Все ширше починають застосовуватися для безперервного розмелювання паперової маси і в ряді випадків витісняють конічні млини. Особливо широке поширення вони одержали в Канаді, США, в Скандинавських країнах і в Японії. В СРСР вони встановлені в основному на нових підприємствах.
Дискові рафінерія застосовуються в першій і навіть на другий щаблі розмелювання целюлози, де вони витісняють гідрофайнери. Вони добре рафінують і фібрілліруют волокно без укорочення, підвищуючи міцнісні властивості паперу, особливо опір на роздирання та зламу, і її розтяжність при низькому ступені помелу маси. Така маса добре зневоднюється на сітці папероробної машини. Дискові рафінерія мають велику потужність і продуктивність, вимагають менші площа для їх розміщення і капітальні витрати на установку, простіше і дешевше в обслуговуванні, витрачають менше енергії на помел і економічніше в роботі, ніж конічні млини.
У наступних стадіях розмелювання поряд з конічними млинами Жордана з успіхом застосовуються трьохдискову рафінерія фірми Спроут-Вальдрон.
Дискові рафінерія з базальтової гарнітурою особливо придатні для розмелювання коротковолокнистого целюлози з листяних порід деревини і однорічних рослин - соломи, багаса, очерету та ін Крім того, вони останнім часом набули застосування для розмелювання волокнистих матеріалів при високій концентрації маси, 20-30%.
Дискові рафінерія випускаються з двома і трьома дисками. У перших можуть обертатися один або обидва диски (у різних напрямках), у других обертається лише один середній диск. Млини з двома дисками випускаються фірмами Сутерленд (тільки з одним диском, що обертається), Бауера, Спроут-Вальдрон. У СРСР виготовляються рафінерія марок МФ та ФД. Млини з трьома дисками випускаються фірмами Спроут-Вальдрон і Бертрам.
Дводискові млини звичайно виготовляються з литою гарнітурою іноді з базальтової, трьохдискову - як з литою, так і зі складальної гарнітурою. У паперовому та картонному виробництві застосовуються зазвичай дводискові рафінерія з одним диском, що обертається і трьохдискову, що працюють при концентрації маси 3-5%. Дводискові рафінерія, у яких обидва диски обертаються в різні боки, застосовуються головним чином для розмелювання трісок та інших волокнистих відходів у виробництві деревноволокнистих плит і працюють при концентрації від 8 - 10% до 12-15%.
Розмелювальною гарнітура зазвичай виконується у вигляді шести змінних сегментів, що закріплюються на внутрішній поверхні дисків. Сегменти виконуються з чавуну або сталі. Розташування і форма канавок на сегментах вибираються в залежності від виду та характеру обробки волокнистого матеріалу. Зазвичай канавки розташовуються кільцевими рядами з різним кутом нахилу в кожному ряді, до радіусу диска, а глибина канавок зменшується від центру до периферії. У міру зношування кромки канавок затупляются і глибина канавок зменшується, що відбивається на характері розмелювання і продуктивності рафінерія. Щоб підтримати постійним стан ріжучих крайок, іноді практикують через певні інтервали часу зміна напрямку обертання дисків. При сильному зносі канавки поглиблюють проточкою або замінюють сегменти.
Ефект обробки волокна в дискових рафінерія залежить від типу розмелювальною гарнітури, концентрації маси, виду волокнистого матеріалу, зазору між дисками та кількості проходить маси. Останнє залежить від величини зазору між розмелюють органами і тиску маси на вході в млин. Тому при збільшенні тиску маси на вході і при збільшенні зазору між дисками пропускна здатність млини зростає, а ефект обробки знижується.
Зазвичай дискові рафінерія встановлюють паралельно в одну або дві ступені, причому надлишок маси із загального збірника розмолотої маси направляють назад по переливних рециркуляційного массопроводу в приймальний басейн. Змінюючи кількість реціркуліруемая маси, можна значно підвищити ефект обробки паперової маси.
Послідовна установка дискових рафінерія зазвичай не практикується, так як вона ускладнює регулювання тиску маси у рафінерія, розташованих в одному ланцюжку.
Зазвичай дискові рафінерія працюють при величині зазору між дисками 0,1-0,2 мм, тиск маси на вході близько 2 кгс / см 2 і при досить високому навантаженні двигуна.
Рафінерія Сутерленда. Рафінерія Сутерленда має два диски, з яких один нерухомий, а інший обертається від електродвигуна через еластичну муфту. Маса подається під натиском по трубі і через центральний отвір в нерухомому диску проходить в зазор між дисками рафінерія. Далі під впливом відцентрової сили і напору маса просувається до периферії, піддаючись обробці між розмелюють поверхнями дисків.
Диски рафінерія товщиною 50 мм литі, змінні із вифрезеро-ванними на них паралельними канавками, глибина яких знижується від центру до периферії. Загальний термін служби дисків 10 років, а час між проточками канавок 6-8 місяців. Присадка розмелювальною органів проводиться переміщенням в осьовому напрямку нерухомого диска за допомогою гідравлічного поршня.
Процес розмелювання маси в рафінерія Сутерленда регулюють зміною його пропускної спроможності (змінюючи тиск маси на вході і виході з рафінерія при постійному зазорі між дисками) і оптимальній споживаної потужності, які забезпечують належну обробку волокнистого матеріалу, а також зміною величини рециркулюючого потоку, що повертається на рафінерія. При зниженні тиску маси до 0,2 кгс / см 2 електродвигун млини автоматично відключається щоб уникнути пошкодження дисків.
Рис. 6. Дисковий рафінерія Сутерленда:
1 - нерухомий диск; 2 - обертовий диск, 3 - вхід маси; 4 - гідравлічний
циліндр для присадки нерухомого диска; 5 - манометр, 6 - покажчик переміщення
диска; 7-регулювання води на поршень
Рафінерія працюють при концентрації маси 3-4,5% і застосовуються для розмелювання паперової маси при виробленні різноманітних видів паперу (у тому числі мішкового, обгорткового, серветковий, книжкової, письмового, шелковкі, а також крафт-картону). Крім того, ці рафінерія використовуються для рафінування целюлози і напівцелюлози після варіння. Рафінерія Сутерленда випускаються чотирьох величин з дисками діаметром від 864 до 1372 мм і потужністю двигуна від ПО до 750 кет.
Дводискові рафінерія з двома обертовими дисками. Рафінерія цього типу складається з двох суцільнометалевих дисків зі змінними секторами, на поверхні яких вифрезеровани канавки. Обидва диски обертаються в різні боки від двох електродвигунів. Волокнистий матеріал подається спеціальним живильником через бічний отвір в одному з дисків. Присадка дисків здійснюється осьовим переміщенням одного з дисків за допомогою ручного маховичка з боку, протилежної входу маси.
Рафінерія цього типу застосовуються для рафінування волокнистих відходів при виробленні грубих обгорткових видів паперу і картону, а також для розмелювання трісок у виробництві деревноволокнистих плит. Розмелювання трісок виробляється при високій концентрації-12-15%.
3. РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА
3.1. Вибір композиції вироблюваної продукції та основного агрегату
Папір має володіти хорошим сприйняттям друкарських фарб, мати міцну поверхню і не повинна порошити.
Просвіт папір повинен бути рівномірним і відповідати зразку, узгодженому між споживачем і виробником.
Різновідтінковість в одній партії папери не допускається.
Обріз крайок паперу має бути чистим і рівним.
Намотування папери повинна бути рівномірною і щільною по всій ширині рулону.
У папері не допускаються складки, зморшки, залощенние і матові смуги, плями, в тому числі просвічують, надриви і отвори, видимі на просвіт неозброєним оком.
У рулонному папері допускаються малопомітні зморшки та інші дефекти, крім надривів і отворів, які не можуть бути виявлені в процесі перемотування, якщо показник цих внутрірулонних дефектів, визначений за ГОСТ 13525.5-68, не перевищує 1,0%.
Число склеювань в рулоні не повинно перевищувати двох, для
паперу марки В і поставляється на експорт - однієї, а для паперу
з державним Знаком якості - однієї на 10 рулонів для
паперу форматом до 90 см включно, і однієї на 5 рулонів
для паперу форматом понад 90 см.
Кінці полотна паперу в місцях обривів повинні бути міцно склеєні по всій ширині рулону без склеювання суміжних шарів.
За показниками якості папір першого сорту повинна відповідати нормам, зазначеним у таблиці.
Таблиця 1
| Найменування показника | Норма для паперу марки А | Метод випробування |
| 1. Склад по волокну,% Целюлоза сульфітна білена хвойна за ГОСТ 3914-74, не менш Целюлоза сульфітна білена листяна по нормативно-технічної документації, не більше | 80 20 | За ГОСТ 7500-75 |
| 2. Маса паперу площею 1 м 2, г | 120 | За ГОСТ 13199-67 |
| 3. Щільність, г / см 3 | 0,95-1,10 | За ГОСТ 13199-67 |
| 4.Разривная довжина в середньому по двох напрямах, м, не менше: рулонної листовий | 2200 1900 | За ГОСТ 135.25.1-79 |
| 5. Опір зламу (число подвійних перегинів) в поперечному напрямку, не менше | 5 | За ГОСТ 135.25.2-68 |
| 6. Ступінь проклейки, мм: а) для паперу всіх мас, крім маси паперу площею 1 м 2 220 г | 0,25 - 0,75 | За ГОСТ 8049 - 82 |
| 7. Зольність,% | 18-22 | За ГОСТ 7629 - 77 |
| 8. Гладкість, з | 300 -650 | За ГОСТ 12795 - 78 |
| 9. Поглинання, з | 25-40 | За ГОСТ 12603 - 67 |
| 10 Засміченість | 100 | За ГОСТ 13525.4-68 |
| 11. Білизна,% а) без оптичного відбілювача, не менш Різниця значень білизни по сторонах,%, не більше б) з оптичним відбілювачем, не менш Різниця значень білизни по сторонах,%, не більше | 76 | За ГОСТ 7690 - 76 |
| 12. Вологість,% | 5,5 +1 | За ГОСТ 13525.19-71 |
1.Предварітельний розмел - здійснюється у варильних цехах з метою розділення сучків, багаття та непровареного тріски на волокна.
2.Размол тріски - здійснюється репетуючи виробництві різних видів деревної маси (термомеханічному, хіміко-термомеханічному і т.п.) і при помелі напівцелюлози високого виходу.
3. Розмелювання відходів сортування целюлозного і древесномассного
виробництва,
4. Массне розмел - здійснюється в Розмельно-поодготовітельних цехах для додання розмелюються волокнах певних технологічних властивостей.
5. Остаточний помел або "вирівнювання" маси - здійснюється перед подачею маси на паперо-або картоноробної машини для розщеплення згустків волокон у масі.
Основним видом розмелювання, застосовуваним на всіх підприємствах, що випускають папір і картон, є массних розмел. Массне розмел може проводитися як при низькій концентрації (2-6%), так і при високій (10-13%).
Оптимальним режимом роботи дискових млинів вважається такой.прі якому приріст ступеня помелу за один щабель становить 5-15 ○ ШР. При цьому для трудноразмаливаемих матеріалів (сульфатна, бавовняна целюлоза та ін,) рекомендується приріст ступеня помелу 5-8 ° ШР за один щабель, а для легкоразмаливаемих (сульфітної целюлози, нейтральносульфітной напівцелюлози і ін) рекомендується - 8-15 ° ШР.
Необхідна кількість дискових млинів визначається за витратами енергії на помел. Для розрахунку використовують показник питомої витрати енергії А про, що показує, скільки енергії потрібно затратити, щоб підвищити ступінь помелу I т напівфабрикату на 1 ° ШР. Цей показник практично не залежить від типу розмелювальною обладнання і визначається лише видом напівфабрикату. Значення питомих витрат енергії для основних видів напівфабрикатів в залежності від глибини процесу розмелювання наведені в табл.3.
Таблиця 3
Середні значення питомих витрат енергії (А 0)
при помелі основних видів напівфабрикатів
| Вид волокнистого напівфабрикату | Питома витрата енергії (А 0), кВт * год / т * ○ ШР |
| розмел від 13 - 15 до 27-30 ○ ШР | |
| Сульфітна хвойна білена целюлоза | 5 |
3.2. Вибір обладнання для розмелювання напівфабрикатів
Розмелювальною обладнання призначене для поділу напівфабрикатів на волокна, їх подрібнення, фібриляції, гідратації і надання їм ряду певних властивостей.
Для розмелювання напівфабрикатів застосовуються різні види обладнання: дискові і конічні млини, роли, пульсаційні млини і т.п. В даний час на підприємствах, що виробляють масові види паперу та картону, застосовуються майже виключно дискові млини. Широке їх застосування пояснюється рядом переваг: можливістю розмелювання маси при високій концентрації (до 40%); підвищенням однорідності одержуваної маси; меншими габаритами і зручністю обслуговування; значно більшою потужністю одного агрегату і зниженням питомої витрати електроенергії на 15 - 25% в порівнянні з конічними млинами . Застосовуємо наступну дискову млин.
Таблиця 4
| Тип або марка | Потужність _л.двігателя., М ЕД, кВт | Частота обертання ротора, с -1 | Діаметр диска. Мм | Продуктивність повітряно- сухого волокна, т / добу | Примітка |
| МД -17 | 250 | 1500 | 630 | 70 | 1 |
А = А 0 * Q (П К - П Н)
де А 0 - питома витрата енергії, кВт * год / т * ○ ШР (з табл. 5)
Q - кількість воздушносухого напівфабрикату, що направляється на розмелювання, т;
П К і П Н - кінцева і початкова ступінь помелу маси, ○ ШР
Сумарна витрата електроенергії на помел (А) складе:
А = 5 * 200 (30-14) = 16000 кВт * год / добу
Далі визначається сумарна потужність електродвигунів дискових млинів (М ЕД) з урахуванням цілодобової роботи млинів:
А 16000
М ЕД = ----------------- = --------------- = 766 кВт
τ * η 24 * 0,87
де τ - кількість годин роботи млина на добу (24 год)
η - коефіцієнт завантаження електродвигунів (0,85 - 0,90)
Визначаємо кількість ступенів розмелювання напівфабрикату (n) ^
П К - П Н 30 -14
n = ---------------- = ------------------- = 1.6
Δ ○ ШР 10
де Δ ○ ШР-рекомендований приріст ступеня помелу напівфабрикату за один щабель.
Розподіл потужності між ступенями розмелювання може бути різним і визначається прийнятим технологічним режимом. Припустимо, що 60% потужності витрачається на першій ступені розмелювання, а інші 40% на другий, тоді сумарна потужність електродвигунів млинів першого ступеня буде дорівнює:
М ЕД1 = М ЕД * 0,6 = 766 * 0,6 = 460 кВт
а для другого ступеня:
М ЕД2 = М ЕД * 0,4 = 766 * 0,4 = 306 кВт
Приймаємо для розмелювання млини МДС - 17 з електродвигунами потужністю по 250 кВт. Тоді кількість млинів, необхідних для першого ступеня розмелювання, складе
460 / 250 = 2 шт.С урахуванням резерву необхідно передбачити установку 3 млинів.
Для другого ступеня розмелювання відповідно 306 / 250 = 2. З урахуванням резерву встановлюємо 3 шт. МДС -1 7.
3.3. Вибір обладнання для сортування, очищення і згущення маси
Перед виготовленням паперу і картону волокнисту масу необхідно очистити від різного виду забруднень. Забруднення. Ті, хто має щільність більшу ніж волокна (пісок, вугілля, метал і т.п.), зазвичай видаляють на вихрових очисники, а також забруднення, як непровар, сучки, багаття, згустки волокон віддаляються в різних сортування. Для сортування волокнистої маси перед паперо-і картоноробної машини застосовуються відцентрові і напірні сортування.
Відцентрові сортування (типу СЦ) застосовуються для тонкого сортування сульфітної целюлози, сульфатної целюлози, напівцелюлози, деревної і макулатурної маси.
Таблиця 5
Технічна характеристика відцентрової сортування
| Найменування параметрів | СЦ - 0,4 - 01 |
| Площа сита, м 2 Продуктивність по повітряно-сухому волокну, т / добу: сульфітна целюлоза при діаметрі отворів сита 2,2 мм (з = 1,2-1,4%) деревна маса при діаметрі отворів сита 1,8 мм (з = 1,2 - 1,4%) максимальна концентрація сортируемое маси,% тиск сортируемое маси, Мпа Тиск разбавітельной води, МПа Кількість разбавітельной води,% від кількості сортованого маси Кількість лопатей Частота обертання ротора, хв -1 Потужність електродвигуна, кВт Габаритні розміри, м: довжина ширина висота Маса з електродвигуном, т | 0,4 25 - 30 20 -28 2,5 0,012 - 0,024 0,035 - 0,04 10 -30 6 1250 22 1,12 0,59 1,04 0,51 |
Для зниження втрат волокна з відходами від вихрових очищувачів вони компонуються в установки (УВК), що складаються з декількох послідовних ступенів. Випускаються у нас в країні установки - триступінчаті, укомплектовані очисниками ОК - 01, ОК-02 або ОК-04. Оптимальна концентрація маси, яка подається на установки вихрових очисників, - 0,5 - 0,7%. Слід зазначити, що установки НВК ... 0,4, застосовувані в основному перед паперо-і картоноробної машини, дозволяють не тільки очистити, а й провести одночасну деаерацію маси, що позитивно позначається на роботі машини та якість одержуваної продукції.
Таблиця 6
Технічна характеристика очисника ОМ -01
| Найменування параметрів | ОМ -01 |
| Діаметр очисника, мм | 140 |
| Пропускна здатність, л / хв. | 670 |
| Ефективність очищення маси від мінеральних включень розміром більше 3 мм, скріпок, кнопок і т.п. ,% | Не менше 80 |
| Габаритні розміри, м: Довжина Ширина висота | 1,02 0,94 2,66 |
| Маса, т | 0,33 |
Таблиця 7
Технічна характеристика шаберним згущувача СШ -06
| Найменування параметрів | СШ -06 |
| Бічна поверхня циліндра, м 2 | 6 |
| Продуктивність по воздушносухому волокну. т / добу: деревна маса целюлоза маса з макулатури | 10-15 20-25 8-12 |
| Концентрація надходить на загущення маси. % | 0,4-1,0 |
| Концентрація згущеної маси,% | 5-7 |
| Частота обертання циліндра, хв -1 | 14,4 |
| Діаметр шаберним валу, мм | 460 |
| Потужність електродвигуна, кВт | 2,2 |
| Габаритні розміри, м довжина ширина висота | 3,16 2,16 2,09 |
| Маса, т | 4,00 |
3.4. Вибір обладнання для зберігання маси та подання на машину
У целюлозно-паперовому виробництві застосовуються різні басейни, необхідні для створення запасу волокнистої маси між виробничими цехами і відділами; для складання та вирівнювання композиції та концентрації маси. Ці басейни оснащуються пристроями, що перемішують для підтримки маси в підвішеному стані.
По конструкції басейни бувають горизонтальні і вертикальні, а за типом перемішують - лопатеві, циркуляційні та пропелерні.
Горизонтальні басейни застосовуються на старих підприємствах. Їх обсяг складає від 30-40 до 100-150 м 3. Основними недоліками горизонтальних басейнів є - велика площа і недостатньо інтенсивне перемішування маси у всьому обсязі басейну.
В даний час застосовуються майже виключно вертикальні басейни.
Таблиця 8
Розміри вертикального машинного басейну і характеристика
пристроями, що перемішують
Розрахунок ємності басейну проводиться виходячи з максимальної кількості маси, що підлягає зберіганню, і потрібного часу зберігання маси в басейні. Згідно з рекомендаціями ГІПРОБУМа басейни повинні бути розраховані на 8 годин зберігання маси.
Як правило, тривалість зберігання напівфабрикатів приймається до і після розмелювання - 2 ч., а паперової маси в змішувальному (композіціонном0 і машинному басейнах - 15 -30 хв.
У деяких випадках передбачається зберігання напівфабрикатів до розмелювання у вежах високої концентрації (12 - 15%), що розраховуються на 15-24 - часовий запас.
Розрахунок ємності басейну проводиться за формулою:
P * (100 - n) * t 70 * (100 - 0.12) * 8
V = ------------------------------- * k = -------------- -------------------- * 1.2 = 66,6 м 3
Z * C 24 * 40
Розрахунок часу, на яке розрахований запас маси в басейні певної ємності розраховується за формулою:
V * Z * C 70 * 24 * 40
t = ---------------------------- = ------------------- ------------ = 8 ч.
P * (100 - n) * 1.2 70 * (100-0,12) * 1.2
де Р - кількість воздушносухого волокнистого матеріалу. т / добу.;
V - обсяг басейну, м 3;
n - вологість воздушносухого волокнистого матеріалу. % (Відповідно до ГОСТ для напівфабрикатів n = 12%, для паперу й картону
n = 5-8%).
T - час зберігання маси;
z - кількість робочих годин на добу (приймається 24 год);
с - концентрація волокнистої суспензії в басейні,%;
к - коефіцієнт, що враховує неповноту заповнення басейну;
Ємності басейнів необхідно уніфікувати, щоб полегшити їх виготовлення, компонування, експлуатацію та ремонт. Бажано мати не більше двох типорозмірів.
Таблиця 9
Уніфікація обсягів басейнів
Таблиця 10
Технічна характеристика массного насоса типу «БМ»
Для перекачування волокнистої маси від однієї ділянки виробництва до іншого застосовуються массних насоси. Вибір насоса проводиться виходячи з повного напору маси, який повинен створювати насос, і його продуктивності.
Розрахунок повного напору насоса слід проводити після того, як виконані компонувальні креслення і точно визначено місцезнаходження насоса. При цьому необхідно скласти схему трубопроводів із зазначенням їх довжини і всіх місцевих опорів (трійник, перехід, відвід і т.д.).
Зазвичай для пересування волокнистих суспензій у межах массоподготовітельного відділу насос повинен забезпечити натиск 15-25 м.
Продуктивність насоса (м 3 / год) розраховується за формулою:
Р * (100 - n) 80 * (100 - 0.12)
Q М = --------------------- = --------------------- = 8300 м 3 / год
z * з 24 * 40%
Q Н = Q М * 1,3 = 830 * 1.3 = 10800 м 3 / год
де Р - кількість воздушносухого волокнистого матеріалу, т / добу.;
n - вологість воздушносухого волокнистого матеріалу,%;
z - кількість робочих годин на добу (приймається 24 год);
с - концентрація волокнистої суспензії на нагнітаючої лінії насоса,%;
1,3 - коефіцієнт, що враховує запас продуктивності насоса.
На швидкохідних машинах маса з машинного басейну розбавляється зворотному водою до заданої концентрації в змішувальному насосі і далі проходить до удаваного пристрою машини по трубопроводах і обладнання, не стикаючись з повітрям.
Для забезпечення сталості кількості подається в змішувальний насос маси застосовується ящик постійного напору, а для стабілізації рівня реєстрової води, що подається на розведення застосовується перелив її надлишку до збірки надлишкової води.
Ящик постійного напору дозволяє знизити пульсацію мас, що виникає в трубопроводах, видалити значну кількість повітря з маси і забезпечити постійний тиск маси, що йде на розведення. Конструктивно ящик постійного напору представляє собою металеву ємність об'ємом до 12 м 3, що складається з трьох відділень:
а) відділення подачі маси;
б) відділення відведення надлишку маси;
в) відділення відведення маси на змішувальний насос.
Далі, згідно з прийнятою в проекті технологічній схемі, маса направляється на очистку, деаерацію і в напірне пристрій машини.
Пристрій вертикального машинного басейну:
1 - басейн 2 пропелерні пристрій
4. Схема підготовки маси для паперу глибокого друку
Рис 8.Схема підготовки маси для паперу глибокого друку
1 - приймальний басейн
2 - насос
3 - регулятор концентрації
4 - гідрофайнер
5 - дисковий рафінерія
6 - проміжний басейн
7 - магнітний витратомір
8 - массних басейн
9 - машинний басейн
10 - млин Жордана
11 - переливний бачок
12 - 12 - збірник оборотної води
13 - змішувальний насос
Папір для глибокого друку виробляють з 100% - ний біленої сульфітної целюлози або з декількох волокнистих матеріалів. Найчастіше застосовують комбінацію з довговолокнистих хвойних і листяних коротковолокнистого целюлоз або однорічних рослин - соломи, очерету, багаса та ін Виробляють їх з маси порівняно низького помелу, не перевищує 35-40 ° ШР. Коротковолокнистого компоненти вимагають ще більш низького і притому лише рафинирующей розмелювання. Розмелювання волокнистих матеріалів проводиться в два ступені: на першому місці все волокнисті компоненти піддають роздільного розмелу на дискових рафінерія або гідрофайнерах, потім їх змішують у певній пропорції в массного басейні, куди надходять також оборотний шлюб і хімікати. Готову паперову масу перекачують в машинний басейн, звідки вона насосом подається на домаливающіе конічні млини Жордана і далі на машину.
Привозну листову целюлозу попередньо розпускають на волокнисту суспензію в Гідророзбивачі. Оборотний паперовий шлюб, розпущений в Гідророзбивачі, пропускають через апарати типу ентштіпперов або рафінуючих млинів для повного усунення пучків. Уловлене волокно можна вводити безпосередньо в басейн розмеленого шлюбу.
При необхідності отримання маси більш високого ступеня помелу в схему вводять або додаткову щабель розмелювання, або збільшують кількість розмелювальною апаратів, встановлюючи їх послідовно.
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
1. Обладнання целюлозно-паперового виробництва. Т. I. Устаткування для виробництва волокнистих напівфабрикатів. Т.2. Папероробні машини / Под ред. В. А. Чічаева. М.; Лісова промисловість, 1981.
2.Жудро С.Г. Проектування целюлозно-паперових підприємств. М.: Лісова промисловість, 1981.
3.Жудро С.Г. Технологічне проектування целюлозно-паперових підприємств. М.: Лісова промисловість, 1970.
4.Іванов С.М. Технологія паперу. М.: Лісова промисловість, 1970.
5.Бушмелев В.А., Вольман Н.С. Процеси і апарати целюлозно-паперового виробництва, М.: Лісова промисловість, 1969.
6.Ейдлін І.Я. Бумагоробні та оздоблювальні машини. М.: Лісова промисловість, 1970.
7.Легоцкій С.С, Лаптєв Л.М. Розмелювання паперової маси. М.: Лісова промисловість, 1981.
8.Махонін А.Г. Розрахунок мешальних басейнів: Методичні вказівки по курсовому і дипломному проектування для студентів спеціальності 0904. Л.: ЛТА, 1974.
9.Махонін А.Г., Демченков П.А. Технологія паперу: Методи-етичні вказівки по курсовому і дипломному проектування для студентів спеціальності 0904. Л.: ЛТА, 1976.
Таблиця 8
Розміри вертикального машинного басейну і характеристика
пристроями, що перемішують
| Обсяг басейну | Внутрішній діаметр, м, d | Висота пропелера над рівнем днища басейну, м h 2 | Пропелерні щоперемішує пристрій | ||
| Діаметр gропеллера, м. D | Частота обертання, с -1 | Потужність _л. двигуна, кВт | |||
| 80 | 4,2 -4,6 | 0,250 | 1.200 | 3,60 | 40 |
Як правило, тривалість зберігання напівфабрикатів приймається до і після розмелювання - 2 ч., а паперової маси в змішувальному (композіціонном0 і машинному басейнах - 15 -30 хв.
У деяких випадках передбачається зберігання напівфабрикатів до розмелювання у вежах високої концентрації (12 - 15%), що розраховуються на 15-24 - часовий запас.
Розрахунок ємності басейну проводиться за формулою:
P * (100 - n) * t 70 * (100 - 0.12) * 8
V = ------------------------------- * k = -------------- -------------------- * 1.2 = 66,6 м 3
Z * C 24 * 40
Розрахунок часу, на яке розрахований запас маси в басейні певної ємності розраховується за формулою:
V * Z * C 70 * 24 * 40
t = ---------------------------- = ------------------- ------------ = 8 ч.
P * (100 - n) * 1.2 70 * (100-0,12) * 1.2
де Р - кількість воздушносухого волокнистого матеріалу. т / добу.;
V - обсяг басейну, м 3;
n - вологість воздушносухого волокнистого матеріалу. % (Відповідно до ГОСТ для напівфабрикатів n = 12%, для паперу й картону
n = 5-8%).
T - час зберігання маси;
z - кількість робочих годин на добу (приймається 24 год);
с - концентрація волокнистої суспензії в басейні,%;
к - коефіцієнт, що враховує неповноту заповнення басейну;
Ємності басейнів необхідно уніфікувати, щоб полегшити їх виготовлення, компонування, експлуатацію та ремонт. Бажано мати не більше двох типорозмірів.
Таблиця 9
Уніфікація обсягів басейнів
| Призначення басейну | За розрахунком | Після уніфікації | Тип циркуляційного пристрої | Потужність Електродвигуна ЦУ, кВт | ||
| Час запасу маси, год | Обсяг басейну, м 3 | Обсяг басейну, м 3 | Час запасу маси, год | |||
| Прийомний басейн целюлози | 2 | 482 | 550 | 2,3 | ЦУ-04 | 40 * 2 |
| Прийомний басейн деревної маси | 2 | 385 | 350 | 1,8 | ЦУ-04 | 28 * 2 |
| Басейн машинний | 0,5 | 319 | 350 | 0,6 | ЦУ-04 | 28 * 2 |
Технічна характеристика массного насоса типу «БМ»
| Параметр | Марка насоса 5БМ-7 |
| Концентрація маси,% | 4 |
| Продуктивність, м 3 / год | 39,6 |
| Напір, м | 15,7 |
| Частота обертання, хв -1 | 1450 |
| Потужність електродвигуна, кВт | 5,5 |
| Габарити насоса, мм | 1250 * 410 * 555 |
| Маса насоса, т | 0,25 |
Розрахунок повного напору насоса слід проводити після того, як виконані компонувальні креслення і точно визначено місцезнаходження насоса. При цьому необхідно скласти схему трубопроводів із зазначенням їх довжини і всіх місцевих опорів (трійник, перехід, відвід і т.д.).
Зазвичай для пересування волокнистих суспензій у межах массоподготовітельного відділу насос повинен забезпечити натиск 15-25 м.
Продуктивність насоса (м 3 / год) розраховується за формулою:
Р * (100 - n) 80 * (100 - 0.12)
Q М = --------------------- = --------------------- = 8300 м 3 / год
z * з 24 * 40%
Q Н = Q М * 1,3 = 830 * 1.3 = 10800 м 3 / год
де Р - кількість воздушносухого волокнистого матеріалу, т / добу.;
n - вологість воздушносухого волокнистого матеріалу,%;
z - кількість робочих годин на добу (приймається 24 год);
с - концентрація волокнистої суспензії на нагнітаючої лінії насоса,%;
1,3 - коефіцієнт, що враховує запас продуктивності насоса.
На швидкохідних машинах маса з машинного басейну розбавляється зворотному водою до заданої концентрації в змішувальному насосі і далі проходить до удаваного пристрою машини по трубопроводах і обладнання, не стикаючись з повітрям.
Для забезпечення сталості кількості подається в змішувальний насос маси застосовується ящик постійного напору, а для стабілізації рівня реєстрової води, що подається на розведення застосовується перелив її надлишку до збірки надлишкової води.
Ящик постійного напору дозволяє знизити пульсацію мас, що виникає в трубопроводах, видалити значну кількість повітря з маси і забезпечити постійний тиск маси, що йде на розведення. Конструктивно ящик постійного напору представляє собою металеву ємність об'ємом до 12 м 3, що складається з трьох відділень:
а) відділення подачі маси;
б) відділення відведення надлишку маси;
в) відділення відведення маси на змішувальний насос.
Далі, згідно з прийнятою в проекті технологічній схемі, маса направляється на очистку, деаерацію і в напірне пристрій машини.
Пристрій вертикального машинного басейну:
1 - басейн 2 пропелерні пристрій
4. Схема підготовки маси для паперу глибокого друку
Рис 8.Схема підготовки маси для паперу глибокого друку
1 - приймальний басейн
2 - насос
3 - регулятор концентрації
4 - гідрофайнер
5 - дисковий рафінерія
6 - проміжний басейн
7 - магнітний витратомір
8 - массних басейн
9 - машинний басейн
10 - млин Жордана
11 - переливний бачок
12 - 12 - збірник оборотної води
13 - змішувальний насос
Папір для глибокого друку виробляють з 100% - ний біленої сульфітної целюлози або з декількох волокнистих матеріалів. Найчастіше застосовують комбінацію з довговолокнистих хвойних і листяних коротковолокнистого целюлоз або однорічних рослин - соломи, очерету, багаса та ін Виробляють їх з маси порівняно низького помелу, не перевищує 35-40 ° ШР. Коротковолокнистого компоненти вимагають ще більш низького і притому лише рафинирующей розмелювання. Розмелювання волокнистих матеріалів проводиться в два ступені: на першому місці все волокнисті компоненти піддають роздільного розмелу на дискових рафінерія або гідрофайнерах, потім їх змішують у певній пропорції в массного басейні, куди надходять також оборотний шлюб і хімікати. Готову паперову масу перекачують в машинний басейн, звідки вона насосом подається на домаливающіе конічні млини Жордана і далі на машину.
Привозну листову целюлозу попередньо розпускають на волокнисту суспензію в Гідророзбивачі. Оборотний паперовий шлюб, розпущений в Гідророзбивачі, пропускають через апарати типу ентштіпперов або рафінуючих млинів для повного усунення пучків. Уловлене волокно можна вводити безпосередньо в басейн розмеленого шлюбу.
При необхідності отримання маси більш високого ступеня помелу в схему вводять або додаткову щабель розмелювання, або збільшують кількість розмелювальною апаратів, встановлюючи їх послідовно.
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
1. Обладнання целюлозно-паперового виробництва. Т. I. Устаткування для виробництва волокнистих напівфабрикатів. Т.2. Папероробні машини / Под ред. В. А. Чічаева. М.; Лісова промисловість, 1981.
2.Жудро С.Г. Проектування целюлозно-паперових підприємств. М.: Лісова промисловість, 1981.
3.Жудро С.Г. Технологічне проектування целюлозно-паперових підприємств. М.: Лісова промисловість, 1970.
4.Іванов С.М. Технологія паперу. М.: Лісова промисловість, 1970.
5.Бушмелев В.А., Вольман Н.С. Процеси і апарати целюлозно-паперового виробництва, М.: Лісова промисловість, 1969.
6.Ейдлін І.Я. Бумагоробні та оздоблювальні машини. М.: Лісова промисловість, 1970.
7.Легоцкій С.С, Лаптєв Л.М. Розмелювання паперової маси. М.: Лісова промисловість, 1981.
8.Махонін А.Г. Розрахунок мешальних басейнів: Методичні вказівки по курсовому і дипломному проектування для студентів спеціальності 0904. Л.: ЛТА, 1974.
9.Махонін А.Г., Демченков П.А. Технологія паперу: Методи-етичні вказівки по курсовому і дипломному проектування для студентів спеціальності 0904. Л.: ЛТА, 1976.