Величину удельного давления при размоле массы выбирают с учетом требуемых параметров массы и свойств вырабатываемой бумаги, типа размалывающего аппарата и гарнитуры, а также прочности исходного волокна. Для интенсивного укорочения волокон при минимальной их гидратации применяют высокое удельное давление, для интенсивной фибрилляции и продольного расщепления волокон при высокой гидратации — относительно низкое удельное давление. Прочные волокнистые материалы (сульфатную небеленую целлюлозу и тряпичную полумассу) размалывают при более высоком давлении, чем менее прочные материалы (сульфитную целлюлозу). Коротковолокнистую целлюлозу из лиственной древесины и однолетних растений (соломы, тростника и др.), а также макулатуру размалывают при низком удельном давлении, чтобы не укорачивать волокон, а подвергать лишь легкому рафинирующему воздействию.
1.10.Размалывающая гарнитура
Размалывающая гарнитура аппаратов может быть металлическая, базальтовая и комбинированная (из первых двух).
Металлическая гарнитура может быть литой (цельнометаллической) и наборной (из отдельных ножей). Первая характерна для гидрофайнеров и дисковых рафинеров, вторая — для роллов и конических мельниц Жордана.
Базальтовая гарнитура применяется в роллах, в конических и дисковых мельницах в тех случаях, когда требуется жирный помол массы.
Комбинированная гарнитура применяется в роллах и иногда в конических мельницах.
Тип размалывающей гарнитуры следует выбирать с учетом характера требуемого размола и свойств вырабатываемой бумаги. Металлическая гарнитура в отличие от базальтовой позволяет, изменяя удельное давление при размоле, получить массу с любыми свойствами. Однако процесс размола с использованием этой гарнитуры не всегда экономичен. Металлическая гарнитура эффективна в тех случаях, когда требуется укорочение волокна. Когда нужно расщепление или раздавливание волокон и получение хорошо гидратированной массы жирного помола, целесообразнее применять базальтовую гарнитуру. Базальтовая гарнитура непригодна для укорачивания волокна при малом его ужирнении.
Применение комбинированной гарнитуры из базальта и металлических ножей расширяет возможности процесса размола.
Эффективность работы роллов и конических мельниц с металлической гарнитурой и характер помола массы зависят от правильного выбора толщины ножей. Тонкие ножи, толщиной 2—5 мм, применяют для садкого помола массы; средние по толщине ножи (6—8 мм) используют при выработке большинства массовых видов бумаги; ножи толщиной 9—12 мм служат для получения массы жирного помола и в тех случаях, когда желательна гидратация волокон без существенного их укорочения.
В роллах на планке обычно ставят ножи на 2—-3 мм тоньше, чем на барабане: ножи на барабане труднее менять, чем на планках. У конических мельниц толщина ножей на статоре и роторе обычно одинакова.
Литая гарнитура используется для гидрофайнеров и дисковых рафинеров при рафинирующем размоле целлюлозы в первой ступени, перед размолом в конических мельницах Жордана. У гидрофайнеров на роторе и статоре устанавливают ножи толщиной 10—16 мм, а у рафинеров более тонкие.
Ножи роллов, конических и дисковых мельниц с наборной гарнитурой изготовляются из нержавеющей стали разных марок и твердости, углеродистой высококачественной стали и бронзы. Мюллер-Рид с соавторами считают, что при размоле прочной сульфатной целлюлозы для лучшего укорочения волокон лучше всего применять ножи из твердой хромоникелевой стали (твердостью по Бринеллю 350—370 кгс/мм2). Такие ножи пригодны и для размола сульфитной небеленой целлюлозы. При размоле менее прочных волокнистых материалов и при желании получить менее укороченные волокна с большей степенью гидратации рекомендуется применять ножи из стали твердостью по Бринеллю 225— 275 кгс/мм2. Ножи из марганцовистой стали и фосфористой бронзы твердостью 180—220 кгс/мм2 применяются для рафинирующего и фибриллирующего размола при малом укорочении волокон.
Эти авторы придают очень большое значение микроструктуре материала ножей и считают, что размол массы можно значительно улучшить, создав надлежащую микроструктуру материала ножей. Чиаверина пришел к заключению, что для ускорения размола и повышения его эффективности следует применять пористые ножи. Ножи, изготовленные из пористого металла «Порал», позволяют получать при небольшом расходе энергии на размол массу низкой степени помола, но дающую очень прочную бумагу. Бухайер и Пижоль показали, что в дисковых рафинерах для рафинирующего размола волокна наиболее пригодна чугунная литая и базальтовая гарнитура, а для размола с укорочением волокон— стальная. В обоих случаях достигается максимальная эффективность и экономичность процесса.
Из-за большой размалывающей поверхности, пористой структуры и наличия большого количества режущих кромок базальтовая гарнитура создает значительное истирающее действие, и потому она весьма эффективна при жирном помоле массы. Применение в роллах и конических мельницах Жордана ножей значительной толщины для получения массы жирного помола нельзя признать целесообразным. Применять такие ножи рекомендуется в скоростных конических мельницах — гидрофайнерах, в которых действие гидратации усиливается эффектом гидроразмола вследствие ударного действия гарнитуры при высоких скоростях вращения ротора. Наиболее рационален двухступенчатый размол, при котором гидратирующее действие достигается в одних аппаратах, а укорочение волокон до требуемых размеров — в других аппаратах, с тонкими ножами.
Для работы конических мельниц имеет значение не только материал гарнитуры и толщина ножей, но и конусность ротора, а также расположение ножей. При одиночном расположении ножей с равными промежутками между ними достигается большее режущее действие ножей, а при групповом расположении повышается гидратация волокон. С увеличением конусности ротора конической мельницы уменьшается режущее действие аппарата.
Как показал В. Брехт, режущее действие ножей уменьшается при увеличении угла (в диапазоне от 0 до 40°) между ножами ротора и статора размалывающих аппаратов, но при этом возрастает расход энергии на размол. Наиболее благоприятным углом между ножами барабана и планки у ролла он считает угол 6е. При таком расположении ножей ролл работает более стабильно, с меньшим шумом, исключается возможность западания и ударов ножей и вместе с тем достигается наиболее эффективная и экономичная работа аппарата.
1.11. Окружная скорость размалывающего органа
Окружная скорость размалывающего барабана роллов периодического действия составляет обычно 10—12 м/сек, скорость ротора конических мельниц Жордана (по среднему диаметру ротора) — в пределах 10—23 м/сек (у мельниц с интенсивным режущим действием 10—16 м/сек, а у мельниц с большим гидратирующим действием 17—23 м/сек), у гидрофайнеров — в пределах 25—33 м/сек, у дисковых рафинеров —в пределах 20—45 м/сек (по большому диаметру).
Окружная скорость размалывающего аппарата обычно не регулируется в процессе работы, однако часто возможна работа конических и дисковых мельниц при разных скоростях; в зависимости от назначения мельницы устанавливают электродвигатель с соответствующим числом оборотов.
С увеличением числа оборотов размалывающего органа при всех прочих равных условиях снижается режущее и повышается гидратирующее действие аппарата при размоле волокна. Это происходит, по-видимому, вследствие возрастания эффекта гидроразмола за счет ударного действия ножей о массу, а также ударов самой массы о стенки размалывающего аппарата, так как живая сила этих ударов возрастает пропорционально квадрату скорости. Наряду с этим возрастает и напряжение сдвига в зазоре между размалывающими органами аппарата, которое приводит к усиленной фибрилляции и гидратации волокна. По этой причине скоростные размалывающие аппараты,— гидрофайнеры и дисковые рафинеры,— снабженные к тому же и более толстыми ножами и работающие при более высокой концентрации массы, больше гидратируют и расчесывают волокна, а мельницы Жордана, работающие на меньших скоростях при меньшей концентрации массы и с более тонкими ножами, больше укорачивают волокно.
1.12.Кислотность массы
Изменение кислотности среды в пределах рН 5—8,5, при котором обычно производится размол, не оказывает существенного влияния на скорость процесса размола и его эффективность. Увеличение рН среды до 10—11 ускоряет процесс размола и позволяет снизить расход энергии на 15—20%, так как набухание волокна повышается, однако целлюлоза при этом желтеет. Пожелтение целлюлозы, как показал В. Гартнер, можно устранить введением в бумажную массу наряду со щелочью окислителей, например перекиси водорода, в количестве менее 1% от веса волокна. По данным этого автора, расход едкого натра (для создания рН массы 10—10,5) и окислителя экономически оправдывается, так как стоимость сэкономленной энергии выше стоимости затрат на химикаты, а получаемая бумага обладает более высокой разрывной длиной (на 10%) и сопротивлением излому (на 25%).
1.13. Температура массы
Повышение температуры массы при размоле неблагоприятно отражается на этом процессе и на свойствах получаемой бумаги. Длительность размола увеличивается, волокна больше укорачиваются при размоле, а гидратация их снижается, что приводит к тому, что прочность бумаги из такой массы снижается, а пухлость, пористость и впитывающая способность бумаги повышаются. Эти свойства бумаги изменяются потому, что явления гидратации и набухания целлюлозного волокна носят экзотермический характер. Чем ниже температура массы при размоле, тем сильнее набухают, гидратируются и фибриллируются волокна и тем больше увеличивается их пластичность. Понижение температуры массы способствует сокращению продолжительности процесса размола и снижению расхода энергии при одновременном повышении механической прочности бумаги.
|
|
2. АППАРАТЫ РОУ. КОНИЧЕСКИЕ И ДИСКОВЫЕ
МЕЛЬНИЦЫ
2.1.Конические мельницы
Непрерывный размол бумажной массы находит в настоящее время все большее применение и вытесняет ролльный размол. Из большого количества различных размалывающих аппаратов непрерывного действия наибольшее значение имеют конические мельницы и дисковые рафинеры. Кроме того, применяются роллы непрерывного действия, мельницы Мордена, полуконические мельницы, супротонаторы и др.
Коническая мельница, изобретенная Иосифом Жорданом в 1848 г., длительное время использовалась лишь как подсобный размалывающий аппарат в дополнение к роллам и самостоятельного значения не имела. Она применялась для домалывания массы после роллов и для лучшего рафинирования волокна перед поступлением его на бумагоделательную машину.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
