СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОЛУФАБРИКАТОВ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБАХ РАЗМОЛА

COMPARATIVE EVALUATION OF SEMI-FINISHED PRODUCTS WITH DIFFERENT GRINDING METHODS

Egor Batrakevich

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 сравнительный анализ влияния ножевого способа размола с использованием гарнитуры криволинейной формы и безножевого способа на изменение отдельных бумагообразующих показателей волокнистой полуфабрикатов.

ABSTRACT

In this article, the main task is a comparative analysis of the effect of the knife grinding method using a curved shape headset and a non-knife method on the change of individual paper-forming indicators of fibrous semi-finished products.

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

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

Свойства получаемой бумаги зависят от многих факторов, основными из них являются: тип исходных волокон, способ обработки волокон на всех этапах производства бумаги, а также процесс размола.

Наибольшее распространение сегодня получили ножевые размольные машины, такие как дисковые мельницы [1]. Однако в таких машинах волокна подвергаются сильному измельчению, что в конечном итоге приводит к снижению прочностных показателей готового продукта и значительно затрудняет использование коротковолокнистых твердых пород древесины и брака в производстве.

Безножевое измельчение, в сравнении с ножевым, обеспечивает более мягкий и щадящий режим обработки, что особенно важно для волокнистой суспензии из вторичных отходов, которая уже прошла стадию измельчения. При разработке волокнистой суспензии в установках безножевого измельчения, волокнистая суспензия получается более длинноволокнистой (в сравнении с ножевой обработкой), имеет более высокие бумагообразующие свойства и физико-механические характеристики готовой бумаги [2].

Известно множество способов интенсифицировать процесс размола в дисковых мельницах. Одним из самых значимых направлений интенсификации является модификация рабочих органов дисковой мельницы – ножевой гарнитуры.

Использование размольной гарнитуры с прямолинейной формой ножей в производстве носит масштабный характер, но не всегда дает ожидаемый положительный результат. Задача повышения качества обработки волокнистого полуфабриката, а также повышения производительности и снижения энергозатрат решается за счет использования гарнитуры с криволинейной формой ножей [3].

Основная цель работы - сравнительный анализ влияния ножевого и безножевого способов размола на изменение бумагообразующих показателей волокнистой массы.

В качестве измельчающего материала использовалась беленая сульфатная целлюлоза с концентрацией массы 1 % - полуфабрикат ОАО «Братский ЛПК».

При безножевом способе размола использовалась установка «струя - преграда», а при ножевом методе - дисковая мельница [5].

Процесс размола проводился в дисковой мельнице с использованием криволинейной гарнитуры, разработанной на кафедре МАПТ, с зазором между дисками ротора и статора δ = 0,1 мм; частота вращения ротора n = 2000 об / мин.

Для предварительного приготовления суспензии перед экспериментами использовали лабораторный гидроразбиватель с мешалками вертикального и наклонного типа.

Полученные экспериментальные данные показывают, что на продолжительность размола значительное влияние оказывает способ воздействия на волокно.

На основании полученных в ходе экспериментов данных построена графическая зависимость увеличения степени помола по шкале Шоппера-Риглера от времени размола волокнистого полуфабриката при различных способах измельчения (рис. 1).

Как видно из рисунка 1, качественные зависимости увеличения степени помола идентичны. Количественные значения изменения степени помола зависят от типа гарнитуры и от типа воздействия на волокно (безножевое и ножевое). Видно, что для гарнитуры с криволинейными ножами наблюдается более интенсивное увеличение степени помола. Отсюда можно сделать вывод, что гарнитура с криволинейными ножами имеет более высокую производительность, чем гарнитура с прямой формой ножа.

Также из графика видно, что время, затрачиваемое на обработку ножевым методом при прямолинейной форме ножей, сравнимо со временем, затрачиваемым на размол на безножевой установке. Это положительный эффект, поскольку известно, что обычно время, необходимое для ножевого размола, меньше, чем для безножевого. Этого эффекта мы добились, выбрав режимы работы безножевой установки (расход струи, расстояние от сопла до препятствия и т. д.), что позволило приблизиться к ножевым установкам по производительности и увеличению степени помола.

1 – размол волокнистого сырья в ножевой установке (с криволинейной формой ножей); 2 – размол волокнистого сырья в безножевой установке; 3 – размол волокнистого сырья в безножевой установке (с прямолинейной формой ножей).

Рисунок 1. Зависимость степени помола ºШР от времени размола волокнистого полуфабриката

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

На графике видно, что с увеличением степени помола длина волокна уменьшается, что не противоречит данным, приведенным в специальной литературе [2]. Форма кривых, независимо от концентрации волокнистой суспензии и типа гарнитуры, имеет одинаковый качественный характер и является параболической кривой.

1 – размол волокнистого сырья в ножевой установке (с криволинейной формой ножей); 2 – размол волокнистого сырья в безножевой установке; 3 – размол волокнистого сырья в безножевой установке (с прямолинейной формой ножей).

Рисунок 2. Зависимость средней длины волокна от степени помола ºШР

Одним из важнейших показателей качества бумаги является индекс прочности на разрыв. Как видно из графика (рис.3), качественные зависимости изменения разрывной длины при размоле волокнистого сырья ножевым и безножевым способами обработки имеют тенденцию к увеличению с увеличением степени измельчения до 50 ° ШР, дальнейшая ножевая обработка приводит к уменьшению разрывной длины, а при безножевом размоле рост этого показателя продолжается.

1 – размол волокнистого сырья в ножевой установке (с криволинейной формой ножей); 2 – размол волокнистого сырья в безножевой установке; 3 – размол волокнистого сырья в безножевой установке (с прямолинейной формой ножей).

Рисунок 3. Зависимость разрывной длины от степени помола

Выводы

1) Продолжительность размола волокнистого сырья безножевым методом при прочих равных условиях сопоставим со временем, затрачиваемым на размол ножевым методом. Это связано с подбором оптимальных параметров работы безножевой установки (расход струи, расстояние от сопла до препятствия и т. д.), что позволило приблизиться к ножевым установкам с точки зрения производительности и повышения степени помола. Однако если использовать гарнитуру с криволинейной формой, то безножевая установка проигрывает по времени размола (рис. 1).

2) При определенных рабочих параметрах установки безножевого размола (расход струи, диаметр сопла, расстояние от сопла до преграды, тип и форма преграды и т. д.) удельный расход электроэнергии может быть близок к ножевым установкам.

3) Показатели качества процесса размола при безножевом способе размола выше, чем при ножевом. Поскольку в дисковых мельницах волокна подвергаются сильному рубящему воздействию без значительной фибрилляции, что в конечном итоге приводит к снижению прочностных характеристик готового продукта.

4) Использование ножевой гарнитуры с криволинейной формой позволяет получить хорошо разработанную длинноволокнистую массу и при этом сократить время размола, по сравнению с гарнитурой с прямыми ножами, примерно на 40 %. Также использование этой гарнитуры позволяет получить массу, которая содержит значительно меньше мелкой фракции, следовательно, меньше мелкого волокна попадает в сток.

Список литературы:

1. Ю.Д. Алашкевич Оборудование для подготовки бумажной массы: Курс лекций для студентов специальностей 170404, 030528 и 260304 всех форм обучения. – Красноярск: СибГТУ, 2000. – 248 с.
2. Ю. Д. Алашкевич Гидродинамические явления при безножевой обработке волокнистых материалов / Ю. Д. Алашкевич. – Красноярск, 2004. – 80 с.
3. Ю.Д. Алашкевич, В.И. Ковалев, А.А. Набиева / Патент на изобретение № 2314381 Размалывающая гарнитура для дисковой мельницы МПК D21D1/30 (2006.01) B02C7/12 (2006.01).
4. Ю.Д. Алашкевич, В.И. Ковалев, А.А. Набиева / Патент на изобретение № 2314381 Размалывающая гарнитура для дисковой мельницы МПК D21D1/30 (2006.01) B02C7/12 (2006.01).
5. Р.А. Марченко Сравнительная оценка показателей размола при ножевом и безножевом способах / Р.А. Марченко, Н.С. Решетова, Ю.Д. Алашкевич // Химия растительного сырья. 2012.  № 1.  С. 191 - 198.