книги / Технология целлюлозно-бумажного производства. Введение в специальность

зования сырья всех древесных пород с вовлечением в производство низкокачественной древесины, дров, отходов лесопиления, лесозаготовок и пр., т.е. сырья, которое не может быть переработано классическим дефибрерным методом. Древесная масса, вырабатываемая этим методом, по некоторым показателям более качественна, чем ДДМ. В зависимости от метода предварительной обработки щепы перед размолом различают термомеханическую (ТММ) и химико-термомеханическую (ХТММ) рафинерную древесную массу.

Дисковые мельницы (рафинеры) конструктивно довольно сложны и весьма разнообразны (рис. 48, 49, 50).

Рис. 48. Рафинер для размола щепы

Производство термомеханической древесной массы

(ТММ). Характерной особенностью производства ТММ является пропарка щепы перед размолом. Размол пропаренной щепы осуществляется в две ступени (первая под повышенным давлением, вторая– под повышенным или при атмосферном давлении). Принципиальная схема производства ТММ представлена на рис. 51.

71

Производство химико-термомеханической древесной массы (ХТММ). Химико-термомеханический метод получения волокнистых полуфабрикатов находит промышленное применение при использовании в качестве сырья лиственных и хвойных пород древесины. При этом стремятся получить такой волокнистый полуфабрикат, который по своим механическим показателям значительно превосходил бы ТММ и приближался к сульфитной целлюлозе при сохранении выхода 90 %, характерного для древесной массы.

Получение ХТММ является модифицированным методом производства ТММ, при котором щепа хвойных пород древесины предварительно пропитывается раствором сульфита натрия, пропаривается при 135–170 °С и размалывается в рафинере. Размол щепы осуществляется на том же оборудовании, что и при получении ТММ.

ТММ и особенно ХТММ по показателям качества существенно превосходят ДДМ.

2.3.ПЕРЕРАБОТКА МАКУЛАТУРЫ

ИПОЛУЧЕНИЕ МАКУЛАТУРНОЙ МАССЫ

Понятие макулатуры и область применения макулатур-

ной массы. Под макулатурой понимают все виды бумажно-кар- тонных изделий, утративших первоначальную ценность, и отходы ихпроизводства, пригодныедляповторногополученияволокнистой массы. Макулатура является крупным резервом вторичных волокон, используемых в качестве полноценного заменителя свежих волокнистыхполуфабрикатоввпроизводствекартонаибумаги.

Ресурсы макулатуры постоянно возрастают с увеличением производства и потребления бумаги и картона. Мировое потребление вторичного волокна составляет около 40 % всех волокнистых материалов, расходуемых на выработку бумаги и картона. Это составляет около 37 млн т макулатуры в год.

74

Возврат макулатуры в России в настоящее время составляет около 20 % массы вырабатываемой бумаги и картона. Исходя из технической возможности и экономической целесообразности 80–90 % перерабатываемой макулатуры используют в производстве тароупаковочных видов картона и бумаги и промышленнотехнических видов картона. В России макулатурные волокна входят в композицию более 40 видов картона и бумаги. За рубежом макулатура широко используется также для выработки санитар- но-гигиенических, печатных и бытовых видов бумаги.

Сбор вторичного сырья осуществляется заготовительными организациями, которые предварительно сортируют его по видам, характеру и природе волокон на определенные сорта. Рассортированное и упакованное вторичное сырье направляется на картонные и бумажные фабрики для переработки.

На предприятия макулатура поступает в кипах. В технологический поток производства картона и бумаги она поступает в виде макулатурной массы – водной волокнистой суспензии, получаемой переработкой макулатуры по определенным схемам. Подготовка макулатурной массы включает следующие операции: роспуск макулатуры на волокна, очистку полученной волокнистой массы и размол. Для использования макулатурной массы в производстве белой бумаги ее облагораживают – подвергают обесцвечиванию и отбелке.

Технологическая схема обесцвечивания макулатуры представляет собой обычный процесс подготовки макулатурной массы с добавлением операций по отделению от волокна типографской краски и ее диспергированию, удалению диспергированной краски из волокнистой суспензии, отбелке макулатурной массы. Одновременно с этими операциями удаляются сажа, жиры, воски и загрязнения.

Экономическая эффективность и перспективы использо-

вания макулатурной массы. При оценке экономической эффективности использования макулатуры установлено, что себестоимость 1 т макулатурной массы ниже себестоимости 1 т небеленой

75

целлюлозы на 40 %. Затраты в производстве макулатурной массы в 2,2 раза меньше, чем в производстве целлюлозы. Применение 1 т макулатурной массы взамен целлюлозы экономит 4,5 м3 древесины, авзамендревесной массы– 2,1 м3 древесины.

Однако, несмотря на высокую экономическую эффективность применения макулатуры, использование ее в производстве целлюлозно-бумажной продукции страны еще недостаточно, т.е. имеется значительный свободный остаток макулатуры, использование которого является важной народнохозяйственной задачей. Тенденция увеличения использования вторичного волокна сохранится.

2.4. ПРОИЗВОДСТВО БУМАГИ

Общая схема процесса производства бумаги

Бумагой и картоном называют материалы, изготовленные преимущественно из специально обработанных растительных волокон, связанных между собой силами поверхностного сцепления в листовую форму.

Ассортимент бумаги очень обширен: в настоящее время в мире производится свыше 640 видов бумаги и картона. Каждый вид бумаги обладает определенными свойствами, обусловливающими его потребительскую ценность.

Основную массу волокнистых полуфабрикатов бумажнокартонного производства составляют растительные волокна: волокна древесины в виде различной древесной массы, целлюлозы и полуцеллюлозы; волокна макулатуры в виде макулатурной массы; волокна тростника и соломы в виде тростниковой и соломенной целлюлозы и полуцеллюлозы; волокна тряпья в виде тряпичной полумассы. Для придания некоторых специальных свойств бумаге и картону нашли также применение животные (шерстяные), минеральные (асбестовые, базальтовые,

76

стеклянные) и синтетические (лавсан, нитрон, капрон, поливинильные, полиэтиленовые, полиэфирные и др.) волокна.

Композицией бумаги или картона называется совокупность волокнистых, наполняющих, проклеивающих, красящих и других веществ, из которых производится бумага или картон данного вида.

Волокна сульфатной целлюлозы, как правило, придают бумаге более высокую механическую прочность. Поэтому сульфатная целлюлоза успешно используется для изготовления высокопрочных видов бумаги (упаковочных, оберточных, электротехнических видов бумаги, бумаг-основ) и в композиции других видов бумаги для повышения механических показателей.

Сульфитная целлюлоза применяется при выработке бумаги, обладающей большей пухлостью, пористостью, мягкостью, впитывающей способностью (бумаги для печати, писчих, сани- тарно-гигиенических и др.).

В последнее десятилетие значительно расширилось применение лиственных волокнистых полуфабрикатов в производстве бумаги и картона. Основной недостаток лиственной целлюлозы, ограничивающий ее применение, это короткие волокна, не обеспечивающие необходимой прочности бумажному листу.

Она широко применяется для производства различных видов бумаги для печати, писчих и впитывающих видов бумаги, а также различных видов картонов. Содержание лиственной целлюлозы вкомпозициибумаги(картона) можетдостигать15–60 %.

Волокна дефибрерной и рафинерной древесной массы пре-

имущественно используются в композиции с целлюлозой для производства газетной бумаги, а также находят применение в композиции печатной, писчей, обойной и других видов бумаги и картона.

Применение древесной массы в производстве бумаги и картона существенно снижает их стоимость.

Технологическая схема производства бумаги (картона) состоит из следующих процессов: приготовление бумажной массы,

77

включающее операции по массному размолу волокон, проклейке, наполнению и крашению массы; аккумулирование бумажной массы; разбавление массы водой до необходимой концентрации; очистка от посторонних включений и узелков; изготовление бумаги (картона) на бумагоделательной (картоноделательной) машине, включающее отлив бумажного (картонного) листа, его прессование, сушку, отделку инамотку врулон(рис. 52).

Рис. 52. Принципиальная схема производства бумаги

78

Массный размол волокнистых полуфабрикатов. Раз-

молом называется процесс специальной механической обработки растительных волокон в присутствии воды, выполняемый в размалывающих машинах – мельницах. Размол является одним из важнейших процессов бумажного производства, позволяющих в широком интервале значений изменять многие свойства бумаги. Производится размол волокон в машинах непрерывного действия (главным образом в дисковых мельницах) (рис. 53). Общим для размалывающих аппаратов является то, что работа их основана на принципе скрещивающихся ножей и трущихся поверхностей (см. рис. 49, 50). Проходя между ножами размалывающих машин, волокна подвергаются воздействию механических и гидродинамических сил. В результате происходит некоторое укорочение волокон (рубка), расщепление в продольном направлении на фибриллы, набухание и гидратация волокон. В итоге увеличивается удельная поверхность волокон и число свободных гидроксильных групп, способствующих лучшему контакту и соединению отдельных волокон в бумажный лист.

Прочность бумаги характеризуется рядом показателей и в общем зависит от прочности волокон, их длины, прочности связи между волокнами и структуры бумажного листа.

Рис. 53. Дисковая мельница с тремя дисками

79

Абсолютные значения прочности на разрыв различных видов растительных волокон не уступают прочности железа, чугуна и стали. Почему же лист бумаги, изготовленный из растительных волокон, по прочности значительно уступает прочности металлов и почему прочность листа бумаги намного ниже прочности тех волокон, из которых он изготовлен?

Лист бумаги при испытании разрывается по наиболее слабому месту. Этим слабым местом в большинстве случаев являются не сами волокна, а связи между ними. При разрыве листа по обе стороны в месте разрыва наблюдается преимущественное вытаскивание волокон из толщи листа, что указывает на разрыв связи между ними. И только часть волокон рвется в поперечном направлении.

Для размола волокнистых полуфабрикатов на предприятиях применяются дисковые мельницы (рис. 49, 53).

Проклейка. Назначение проклейки – придание бумаге или картону ограниченных впитывающих свойств по отношению к воде, чернилам, типографской краске и другим жидкостям и улучшение многих других физико-механических свойств. При неограниченном впитывании (у неклееной бумаги), например, чернил они будут впитываться в толщу листа бумаги, расходиться и проходить на его обратную сторону. Полное отсутствие впитывающих свойств будет вызывать стекание чернил с поверхности бумаги. И то и другое явление делают бумагу непригодной для письма и печати. Поэтому процесс проклейки призван обеспечивать для каждого конкретного вида бумаги и картона свою строго определенную впитывающую способность, которая оценивается степенью проклейки.

Различают поверхностную проклейку и проклейку в массе. Поверхностную проклейку осуществляют нанесением крахмального или животного клея на поверхность готовой бумаги. Применяется она для производства некоторых специальных высокосортных видов бумаги – документной, чертежной, картографической и др. Подавляющее большинство видов бумаги и картона

80