РАЗМОЛ БУМАЖНОЙ МАССЫ

Воздействие гидродинамических пульсаций давления на волокна

При пропуске массы через пульсационное устройство про­исходит не только окончательный роспуск неразделенных частиц и пучков волокон, но одновременно наблюдается и улучшение некоторых существенных показателей качества массы. Так, на­пример, возрастает разрывная длина и число двойных перегибов, тогда как степень помола массы (°ШР), а также длина волокон почти не изменяются. Особенно заметно улучшение прочностных показателей и повышение однородности при пропуске через су - пратонатор древесной массы.

Воздействия супратонатора на волокна носят различный ха­рактер в зависимости от вида массы и способа предварительной ее обработки. У волокнистых, преимущественно целлюлозных, материалов наблюдается частичное уменьшение средней длины волокна. Установлено, что после пропуска через супратонатор в массе практически отсутствует фракция с средней длиной во­локон выше 1600 р. При пропуске коротковолокнистых целлюлоз­ных материалов длина волокон почти не .изменяется. Отсюда можно сделать вывод, что супратонатор 408е непрерывно воздей­ствует лишь на волокна, длина которых превышает определен­ный предел. Вероятно, этот предел зависит от некоторых основ­ных конструктивных размеров аппарата [202].

Изменение средней длины волокон и их распределение по фракциям длины зависят от вида перерабатываемого волокни­стого материала, числа пропуска массы через аппарат, концен­трации массы и прежде всего от величины зазора между рото­ром и статором. С возрастанием этого зазора увеличивается пло­щадь живого сечения, а следовательно, снижается интенсивность гидродинамических ударов. На рис. 116 графически представлен характер влияния^оказываемого супратонатором на фракцион­ный состав сульфитцеллюлозной массы. Исследования были про­ведены авторами настоящей работы [203] на супратонаторе 408е при зазоре 0,3 мм, концентрации массы 2% и одноразовом про­пуске массы через аппарат. Подобные же результаты были полу­чены при исследовании сульфитной целлюлозы, обработанной в размалывающем аппарате супратон, изготовленном по лицен­зии французской фирмой Сейла (Seila). Влияние числа про­пусков массы через этот аппарат на фракционный состав по длине волокон показано на рис. 117 [204]. Из рис. 118 видно, как изменяется фракционный состав волокон в результате обработки сульфитной беленой целлюлозы на супратоне при концентрации 3% и трехразовом пропуске массы через аппарат. На рис. 119 [204] показано, как влияет на среднюю длину волокон обработка в супратоне хлопкового линтера при концентрации 1 % и зазоре 2—3,5 мм.

Наряду с изменением средней длины волокон, что имеет особо важное значение при обработке волокон в супратоне, почти все­гда происходит изменение их средней ширины. Это явление можно объяснить воздействием пульсации давления, вследствие чего пучки распадаются на отдельные волокна. Однако "до рас­щепления самих волокон в продольном направлении, т. е. фиб­риллирования, дело здесь не доходит. В результате испытаний различных видов массы очень жирного помола, полученного в пе­риод предшествующей обработки массы на других размалываю­щих устройствах, было установлено, что при первом же пропуске через супратонатор типа 408е происходит отделение растрепан­ных концов и пучков фибрилл, прилипших к целым волокнам. При повторных пропусках массы через аппарат связки фибрилл и частички волокон под действием пульсаций давления посте­пенно разбиваются и превращаются в мелочь и слизь. Повторные воздействия гидродинамических пульсаций давления на массу очень жирного помола нежелательны.

Характер воздействий супратонатора был исследован при пе­реработке отходов пергамина. Исходная масса, предварительно обработанная в гидроразбивателе, содержала 40% нераспущен­ной фракции. После четырехкратного пропуска через супрато­натор марки 408е масса оказалась полностью распущенной на отдельные волокна. Результаты этих исследований показаны в табл. 88.

Зависимость некоторых показателей размола от числа пропусков массы через супратонатор при роспуске отходов пергамина

Удельный расход энергии за один пропуск массы через супра­тонатор колеблется, в зависимости от вида перерабатываемой массы, от 20 до 80 квт • ч/т и зависит от количества массы, кото­рое аппарат в состоянии переработать при нормальных условиях. Для трудноразмалываемой массы удельный расход энергии выше и продолжает возрастать по мере забивания канавок, по которым протекает масса. Сопоставление удельного расхода энергии при предварительном роспуске массы в гидроразбивателе и оконча­тельном роспуске в супратонаторе с другими установками для роспуска волокнистых материалов было приведено выше.

Из других источников [205] известно, что удельный расход энергии на предварительный и окончательный роспуск сухого машинного брака при выработке пергамина составляет* при раз­моле на системе бегуны + ролл 500 квт - ч/т, при использовании одного разбивателя Сольво 300 квт - ч/т, тогда как при исполь­зовании системы разбиватель Сольво + супратонатор удельный расход энергии составил 115 квт - ч/т (при концентрации массы 3%). Использование системы гидроразбиватель+ пульсационное устройство для окончательного роспуска на волокна в большин­стве случаев позволяет получить значительную экономию энер­гии

При использовании пульсационных воздействий в аппаратах для роспуска массы с повышением концентрации возрастает про­изводительность. Максимальная производительность в пересчете на абсолютно сухое волокно была достигнута на супратонаторе при концентрации 2—2,5%. При более высоких концентрациях массы производительность медленно снижается. Соответствую­щие испытания [202] проводились при постоянном напоре посту­пающей в аппарат массы, равном 7 м вод. ст. и ширине зазора 0,3 мм. Результаты этих испытаний показаны на рис. 120. Однако фирмы-поставщики оборудования рекомендуют поддерживать более высокую концентрацию массы. Стремясь устранить влияние
внешних гидравлических воздействий, фирма Сейла при испы­таниях супратона установила его так, что масса поступала в горизонтальном направлении непосредственно в зону размола. Высота уровня массы в напускном устройстве над уровнем по­ступления массы в зону размола составляла приблизительно 450 мм. Влияние концентрации на количество проходящей через супратон массы показано в табл. 89. Сравнение этих данных с результатами, достигнутыми в Чехословакии, приведено на рис. 120.

Супратонатор 408е наилучшим образом работает при концен­трации массы от 2 до 2,5%. Для большинства волокнистых полу­фабрикатов при этих усло­виях было достигнуто наи­большее повышение прочно­сти бумаги в мокром состоя­нии и ее разрывной длины, а также наибольшее сниже­ние средней ширины воло­кон. Концентрация в 2—2,5% позволяет достигнуть ука­занных качественных пока­зателей при Минимальном удельном расходе энергии. Воздействие на качество массы при обработке в су - пратонаторе уменьшается с увеличением зазора между ротором и статором. При ши­рине зазора 1 мм масса при пропуске через аппарат уже не претерпевает каких-либо каче­ственных изменений. Подобные же результаты получаются при испытании и других пульсационных устройств.

Таблица 89

Влияние концентрации массы на производительность супратона

Фирмы Сейла

Кроме описанного супратонатора марки 408е, имеющего на кольцах ротора и статора 176 канавок, работающего со скоро­стью 3000 об/мин и снабженного электродвигателем мощностью 40 квт, фирмой «Deutsche Supraton» изготовляются аппараты следующих марок: «супратонатор-рапид», «супратон-пиколо» и «супратон-лабор».

По конструкции рабочих органов «супратонатор-рапид» за­нимает промежуточное положение между пульсационными аппа-„ ратами типа супратонатор и кольцевыми пульсационными уст­ройствами. Размалывающее устройство супратонатора-рапид со­стоит из короткого крутого конуса с тремя зубчатыми кольцами ротора и такими же тремя кольцами статора. Мощность аппа­рата 40—45 квт, давление поступающей массы равно 3 м вод ст., концентрация массы до 8%.

Французская фирма Сейла изготовляет (по лицензии) аппа­рат под названием супратон, сходный по конструкции с аппара­том фирмы «Deutsche Supraton». Супратон 408е во всем сходен с супратонатором 408. Модификацией этого основного типа яв­ляются аппараты супратон 409 и 410 с одинаковым выполнением ротора и статора. Супратон R-7 фирмы Сейла тождествен с су- пратонатором-рапид. В США электроэнергетические системы используют ток частотой 60 гц, вследствие чего супратонаторы работают при 3600 об/мин с электродвигателями мощностью 55 квт.

По принципу действия и конструктивному выполнению много общего с супратонаторами имеют аппараты Доррис (Dorries), также предназначенные для окончательного роспуска волокни­стых материалов. Эти аппараты позволяют на ходу регулировать зазоры'между размалывающими поверхностями. Производитель­ность рафинеров Доррис составляет 25—30 т в сутки. Потребляе­мая ими мощность составляет 40—45 квт при 1450 об! мин и кон­центрации массы 3,5—4,5% [206].

Наилучшее использование аппаратов типа супратонатор до­стигается при установке их после гидроразбивателей в поточных линиях непрерывного роспуска волокнистых материалов. Эти ап­параты для обеспечения высокой эффективности их действия изготовляются с минимальными допусками. Поэтому они очень чувствительны к присутствию в массе посторонних предметов, а также к неравномерному поступлению массы. Пряжки, ве­ревки, проволока и остатки корешков книг могут оказаться при­чиной серьезных аварий.

В целях предупреждения подобных явлений поточные линии для роспуска волокнистых материалов должны быть укомплек­тованы очистной аппаратурой.