Низкоконсистентные гидроразбиватели (LC Pulper)

Низкоконсистентные гидроразбиватели (LC pulpers) предназначены для переработки макулатуры в рассыпном виде или в кипах, которые требуют вскрытия, но не обязательно удаления проволоки. LC-гидроразбиватели наиболее часто применяются в системах переработки макулатуры для производства упаковочной бумаги и картона.

На рисунке 4 показана базовая схема LC-гидроразбивателя для работы при концентрации массы до примерно 6%. В настоящее время объем таких гидроразбивателей может достигать 160 м³. Разрушающее воздействие на сырье создается рабочим органом (ротором), который вращается с окружной скоростью 12–20 м/с.

Вал ротора может иметь вертикальное, горизонтальное или наклонное расположение. В большинстве случаев LC-гидроразбиватели работают в непрерывном режиме с постоянным удалением практически полностью распущенной массы через ситовую плиту. Лопасти ротора предотвращают ее засорение.

Диаметр отверстий разгрузочной ситовой плиты может составлять от 6 до 20 мм в зависимости от конструкции системы и вида перерабатываемой макулатуры. Меньшие отверстия обеспечивают более мелкие хлопья в готовой массе, однако требуют более длительного времени роспуска. При использовании больших отверстий время роспуска сокращается, но размер и количество хлопьев в принятой массе увеличиваются.

Диаметр отверстий можно оптимизировать только с учетом последующей системы сортирования, которая не должна быть перегружена из-за чрезмерного размера или количества хлопьев.

Для легко распускаемых видов сырья содержание хлопьев обычно снижается до 15–20%. Для более сложных видов сырья этот показатель может достигать 20–40%.

Чтобы предотвратить чрезмерное накопление примесей при непрерывной работе гидроразбивателя, необходимо их постоянное удаление. На рисунке 5 показана типичная система выгрузки LC-гидроразбивателя.

Часть суспензии выводится из гидроразбивателя и подается насосом через сепаратор тяжелых примесей на дисковое сито, которое также выполняет функцию дефлокатора. Принятая масса направляется далее по технологическому потоку, а отходы сортируются в барабанном сите.

Принятая фракция после барабанного сита возвращается обратно в гидроразбиватель, а отходы удаляются.

Рисунок 5. Система выгрузки LC-гидроразбивателя

Проволока от кип, веревки, куски пластика, пленки и текстильные материалы часто удаляются из гидроразбивателя с помощью устройства для удаления длинных загрязнений (ragging device), состоящего из лебедки и последующего устройства для обрезки хвоста.

Данная система работает по принципу формирования длинных загрязнений в виде «хвоста» при определенных условиях.

Для начала процесса удаления в ванну помещается кусок колючей проволоки. Благодаря интенсивному вращательному потоку возле ротора волокнистые и длинные материалы наматываются на нее. Образовавшийся хвост постепенно увеличивается в размерах.

Затем он непрерывно вытягивается из гидроразбивателя лебедкой со скоростью, которая не должна превышать скорость его образования.

LC-гидроразбиватели особенно подходят для повторного роспуска бумаг с высокой влажной прочностью в периодическом режиме работы.

Для более интенсивного воздействия на дне ванны гидроразбивателя вокруг ротора устанавливаются неподвижные ножи или планки.

Макулатура также может подвергаться дополнительной обработке путем нагрева до температуры 75 °C и выше и добавления химических реагентов. Однако такой процесс более экономичен при использовании гидроразбивателей высокой концентрации (HC pulpers).

Барабанные гидроразбиватели (Drum Pulper)

Барабанные гидроразбиватели работают наиболее мягко по сравнению с HC-, MC- и LC-гидроразбивателями.

Благодаря этому они особенно подходят для переработки макулатуры, когда необходимо избежать разрушения загрязнений, которые должны быть удалены на последующих стадиях технологического процесса.

Основная схема барабанного гидроразбивателя представлена на рисунке 6.

Рисунок 6. Схематическое устройство барабанного гидроразбивателя

Наиболее распространенное применение — переработка старых газет и журналов.

Благодаря относительно мягкому воздействию барабанные гидроразбиватели особенно используются для переработки бумаг с низкой влажной прочностью.

Основные преимущества барабанных гидроразбивателей:

• непрерывный режим работы;
• высокая устойчивость к крупным загрязнениям.

Барабанные гидроразбиватели вращаются с окружной скоростью 100–120 м/мин, имеют диаметр 2,5–4 м и длину до 30 м.

Очевидно, что такое оборудование требует значительной производственной площади.

Привод осуществляется через периферийное трение с использованием шин грузовых автомобилей либо через зубчатый венец и шестерню.

Барабан имеет небольшой наклон в сторону выхода отходов.

Конструкция барабана включает две зоны:

1. Зона роспуска
2. Зона сортирования

Эти зоны могут быть выполнены как единый жесткий блок или как отдельные части, вращающиеся в противоположных направлениях.

Зона роспуска занимает примерно две трети длины барабана, а зона сортирования — оставшуюся треть.

Рассыпная макулатура или вскрытые кипы после удаления проволоки подаются в зону роспуска вместе с водой и необходимыми химическими реагентами, например для процесса удаления краски (deinking).

Внутри зоны роспуска установлены специальные захваты для перемещения массы.

В зоне роспуска барабанные гидроразбиватели работают при концентрации массы около 14–20%.

При вращении барабана масса поднимается вверх, как показано на рисунке 7.

В зависимости от уровня заполнения внутри барабана возникает движение типа:

• потокового движения;
• перекатывания массы.

Это создает сдвиговые усилия, обеспечивающие эффективный роспуск.

Масса, свободно падающая с верхней части барабана, испытывает наиболее сильное воздействие при роспуске.

Так как эти силы обычно ниже, чем в традиционных гидроразбивателях, размер частиц загрязнений остается достаточно большим для эффективного последующего сортирования.

Рисунок 7. Движение массы внутри барабанного гидроразбивателя

Компоненты с высокой влажной прочностью в составе макулатуры не могут быть распущены и поэтому выводятся вместе с отходами.

В зоне сортирования барабана концентрация массы снижается путем добавления разбавляющей воды до примерно:

• 3–5% в принятой фракции.

Диаметр отверстий сит составляет около 6–9 мм.

Крупные загрязнения и хлопья, обычно содержащие материалы с высокой влажной прочностью, перемещаются к концу барабана в виде отходов с низким содержанием волокна.

Принятая масса подвергается дефлоксации и грубому сортированию.

На рисунке 8 показан барабанный гидроразбиватель с двумя отдельными барабанами и двумя различными зонами для роспуска и сортирования.

Преимущество такой конструкции заключается в том, что такие параметры, как:

• окружная скорость;
• время удерживания массы;

могут регулироваться независимо для каждой зоны.

Рисунок 8. Двухзонный гидроразбиватель

Для использования преимуществ барабанных гидроразбивателей при переработке сортов бумаги с более высокой влажной прочностью применяется барабан роспуска, оснащенный «вытеснительным сердечником» (displacement core).

Такие барабаны оснащены специальным элементом внутри барабана, который увеличивает трение и сдвиговые усилия, воздействующие на волокна в канале между вращающимся барабаном и неподвижным сердечником.

В данной конструкции воздействие на падающую массу усиливается, поскольку после прохождения через канал масса падает с большей высоты.

Увеличенная высота падения способствует более эффективному разрушению структуры бумаги и освобождению волокон.

Рисунок 9. Вытеснительный сердечник для увеличения сдвиговых усилий при барабанном роспуске.