СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ БУМАГООБРАЗУЮЩИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ, ПОЛУЧЕННОЙ ПРИ РАЗМОЛЕ РАЗНЫХ ТИПОВ СЫРЬЯ

COMPARATIVE ANALYSIS OF PAPER-FORMING INDICATORS OF FINISHED PRODUCTS OBTAINED BY MILLING DIFFERENT TYPES OF RAW MATERIALS

Egor Batrakevich

undergraduate, Department of Machines and Devices of Industrial Technologies, Siberian State University of Science and Technology. ac. M.F. Reshetneva,

Russia, Krasnoyarsk

Natalia Shumarina

undergraduate, Department of Machines and Devices of Industrial Technologies, Siberian State University of Science and Technology. ac. M.F. Reshetneva,

Russia, Krasnoyarsk

Valentina Shurkina

scientific supervisor, candidate of technical sciences, Department of Machines and Apparatus of Industrial Technologies, Siberian State University of Science and Technology. ac. M.F. Reshetneva,

Russia, Krasnoyarsk

АННОТАЦИЯ

В данной статье основной задачей является проведение сравнительного анализа влияния ножевого способа размола с использованием гарнитуры с криволинейной формой ножей на бумагообразующие показатели готовой продукции при размоле различных типов исходного сырья.

ABSTRACT

In this article, the main task is to carry out a comparative analysis of the effect of the knife grinding method using a set with a curved shape of knives on the paper-forming indicators of finished products when grinding various types of raw materials.

Ключевые слова: целлюлоза, гарнитура, время размола, степень помола.

Keywords: cellulose, grinding, grinding time, grinding degree.

Свойства изготовляемой бумаги зависят не только от вида исходных волокон, но и от способов их обработки на всех стадиях производства бумаги. Процесс размола среди других процессов производства бумаги считается одним из самых важных по своему влиянию на свойства бумаги [3].

В лаборатории кафедры «Машины и аппараты промышленных технологий» Сибирского государственного университета науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева была проведена серия экспериментов. Размолу подвергались два вида беленной сульфатной целлюлозы лиственная и хвойная – полуфабрикат РОП ОАО «Группа «Илим» в г. Братске с начальным градусом помола 15 °ШР. Размол был произведен в дисковой полупромышленной мельнице с использованием гарнитуры с криволинейной формой ножей [1].

В качестве параметров для сравнения хвойной и лиственной целлюлозы были выбраны следующие характеристики: время размола, длина волокна и водоудерживающая способность.

Также были выбраны параметры процесса измельчения: частота вращения ротора 2000 об/мин, зазор между дисками ротора и статора 0,1 мм, концентрация массы волокна (хвойная: 1 %, 2 %, 3 %; лиственная: 1 %, 1,75 %, 2,44 %).

На представленных в статье графиках наглядно показано изменение основных свойств сырья из хвойной и лиственной целлюлозы, которая подвергалась размолу до различной степени помола.

На рисунке 1 представлен график зависимости степени помола от времени размола.

Рисунок 1. Зависимость степени помола от времени размола:

Л, 1 % - лиственная целлюлоза с концентрацией 1 %; Л, 1,75 % - лиственная целлюлоза с концентрацией 1,75 %; Л, 2,44 % - лиственная целлюлоза с концентрацией 2,44 %; Х, 1 % - хвойная целлюлоза с концентрацией 1 %; Х, 2 % - хвойная целлюлоза с концентрацией 2 %; Х, 3 % - хвойная целлюлоза с концентрацией 3 %

Полученные экспериментальные данные показывают, что на продолжительность размола значительное влияние оказывает вид волокнистого полуфабриката. На основании экспериментальных данных построена графическая зависимость прироста степени помола от времени размола волокнистого полуфабриката в зависимости от его вида (рис. 1).

Для размола лиственной целлюлозы до степени помола приближенной к хвойной потребовалось затратить больше времени. Например, при концентрации массы 1 % хвойной целлюлозы максимальное значение степени помола соответствует 68 °ШР за 15 минут, в то время как для лиственной целлюлозы с концентрацией массы 1 % максимальное значение соответствует 58 °ШР за 40 минут размола [5].

Зависимости средней длины волокна от степени помола ºШР показаны на рисунке 2.

Рисунок 2. Зависимость изменения длины волокна от степени помола:

Л, 1% - лиственная целлюлоза с концентрацией 1 %; Л, 1,75 % - лиственная целлюлоза с концентрацией 1,75 %; Л, 2,44 % - лиственная целлюлоза с концентрацией 2,44%; Х, 1% - хвойная целлюлоза с концентрацией 1 %; Х, 2 % - хвойная целлюлоза с концентрацией 2 %; Х, 3 % - хвойная целлюлоза с концентрацией 3%

На графике видно, что с увеличением степени измельчения длина волокна уменьшается, что не противоречит данным, приведенным в специальной литературе [2]. Форма кривых, независимо от концентрации волокнистой суспензии и типа набора ножей, имеет одинаковый качественный характер и является параболической кривой. Значения изменения длины волокна лиственной целлюлозы лишь немного отличаются от значений хвойной целлюлозы. Как известно, лиственная целлюлоза имеет более короткие волокна, чем хвойная. Проанализирую графики на рисунках 1 и 2 можно сделать вывод, что размол хвойной целлюлозы проходил быстрее за счет преобладания рубящего воздействия криволинейной гарнитуры на волокно, но для массы из лиственной целлюлозы наблюдается фибрилирующее воздействие [4]. Это объясняет то, что показатели длины волокна для разных масс имеют схожие показатели.

Из графика, представленного на рисунке 3 видно, что наименьший показатель водоудерживающей способности наблюдается при использовании лиственной целлюлозы.

Рисунок 3. Зависимость водоудерживающей способности от степени помола:

Л, 1 % - лиственная целлюлоза с концентрацией 1 %; Л, 1,75 % - лиственная целлюлоза с концентрацией 1,75 %; Л, 2,44 % - лиственная целлюлоза с концентрацией 2,44 %; Х, 1 % - хвойная целлюлоза с концентрацией 1 %; Х, 2 % - хвойная целлюлоза с концентрацией 2 %; Х, 3 % - хвойная целлюлоза с концентрацией 3 %

С увеличением концентрации массы от 1 % до 3 % происходит повышение водоудерживающей способности как в случае хвойной целлюлозы, так и в случае лиственной [5]. Увеличение водоудерживающей способности характеризуется увеличением поверхности волокна, что, в свою очередь, способствует лучшему контакту и соединению отдельных волокон в бумажный лист [4]. Но также это имеет и свои минусы. Высокий показатель водоудерживающей способности говорит о том, что при отливе бумажного полотна обезвожить массу достаточно затруднительно, так как задерживается влага.

Выводы:

В результате теоретических и экспериментальных исследований на полупромышленной дисковой мельнице с использованием гарнитуры с криволинейной формой ножей получены зависимости влияния показателей процесса размола на основные бумагообразующие показатели разных видов сырья и тем самым был сделан сравнительный анализ, который показал:

1. Время размола для хвойной целлюлозы меньше на 60%, чем для лиственной.  Использование хвойной целлюлозы при размоле массы на гарнитуре с криволинейной формой ножей приведет к значительной экономии за счет сокращения энергозатрат на размол.
2. Качественные показатели массы из лиственной целлюлозы приближены, а в некоторых случаях и значительно лучше, чем для массы из хвойной целлюлозы. Это происходит за счет фибрилирующего воздействия на волокно.

Список литературы:

1. Алашкевич Ю.Д.  Влияние рисунка гарнитуры на процесс размола волокнистых полуфабрикатов: Монография в 2-х частях.  Часть 1 / Ю. Д.  Алашкевич Ю.Д., Ковалев В. И., А. А.  Набиева А. А.  Красноярск: СибГТУ, 2010.  —  168 с.
2. Алашкевич Ю.Д. Гидродинамические явления при безножевой обработке волокнистых материалов // Ю. Д. Алашкевич. – Красноярск, 2004. – 80 с.
3. Легоцкий С. С., Гончаров В.Н. Размалывающее оборудование и подготовка бумажной массы. – М.: Лесная промышленность, 1990. – 24 с.
4. Шуркина В. И., Марченко Р. А., Шумарина Н. Е. Исследование свойств волокнистой массы при использовании гарнитуры с криволинейной формой ножей // Лесной и химический комплексы – проблемы и решения: сб. ст. всерос. науч.-практич. конф. – Красноярск: СибГАУ, 2020 – С.
5. Шуркина В. И. Совершенствование ножевого размола волокнистых растительных полимеров в целлюлозно-бумажном производстве: дисс. … канд. техн. наук. Сибирский государственный университет науки и технологий имени ак. М. Ф. Решетнева, Красноярск, 2016.