Операции и оборудование в переработке вторичных волокон

Макулатура (Paper for Recycling, PfR) в настоящее время представляет собой смесь различных сортов бумаги, при этом каждый фрагмент бумаги в этой смеси состоит из разных волокон. Кроме того, она может содержать пигменты или наполнители, связующие вещества или добавки, а также другие компоненты. Бумажные изделия в составе макулатурной смеси могут быть покрыты, напечатаны или модифицированы иными способами. PfR также может содержать небумажные материалы. В результате такая смесь должна быть переработана различными способами, чтобы соответствовать требованиям к качеству производимой бумаги.

В отличие от производства целлюлозы из первичного сырья, при котором древесина преобразуется в волокнистую суспензию, переработка макулатуры направлена на отделение компонентов, непригодных для бумагоделания, а в ряде случаев — на восстановление или улучшение качества волокон. Поэтому переработка вторичных волокон значительно более сложна, чем производство первичных волокон, поскольку процессы должны обрабатывать различные типы волокон, а также различные виды загрязнений и других веществ, отрицательно влияющих на производство бумаги.

Переработка PfR начинается с момента поступления макулатуры на бумажную фабрику и заканчивается получением волокнистой суспензии, готовой к бумажному производству и хранящейся в ёмкости (честе). Между этими двумя этапами располагаются отдельные технологические операции, а сложность таких систем зависит от требований к качеству конечной массы.

Более простые системы используются, например, при производстве гофрированного картона, где необходимо удалять лишь частицы, размеры которых превышают размеры волокон. В системах для производства графических или санитарно-гигиенических сортов бумаги требуется также удаление мелких частиц, таких как печатные краски и наполнители, и во многих случаях — отбеливание массы.

В данном разделе рассматриваются отдельные технологические операции, тогда как информация о комбинировании этих операций в системы приведена в разделе «Проектирование процессов». На рисунке 1 показана базовая схема так называемой системы подготовки массы (stock preparation system), представляющей собой совокупность технологических операций, объединённых в процесс переработки макулатуры (PfR).

На рисунке 1 показан только основной поток продукта. Реальные системы значительно более сложны, поскольку некоторые технологические операции устанавливаются многократно в каскадных или прямоточных (feed-forward) схемах, вода циркулирует повторно с целью снижения её потребления, а также могут быть внедрены вспомогательные процессы очистки воды. Эти аспекты рассматриваются в разделе «Проектирование процессов».

Основные этапы системы подготовки бумажной массы
Входной контроль	Большинство бумажных фабрик проверяют поступающее сырьё путём взвешивания гружёных и порожних транспортных средств. Качество поступающей макулатуры оценивается визуально, а на некоторых предприятиях также установлены датчики ближнего инфракрасного диапазона для анализа состава макулатуры (PfR).
Хранение и смешивание	Хранение волокнистой суспензии в ёмкостях и предотвращение расслоения компонентов либо их перемешивание.
Удаление проволоки / вскрытие кип	Если макулатура поставляется в кипах, они должны быть вскрыты путём разрезания обвязочной проволоки. В зависимости от используемого оборудования для роспуска проволока подлежит удалению.
Роспуск (репульпирование)	Разрушение макулатуры до перекачиваемого состояния, что позволяет выполнить грубую очистку, обычно включённую в данный этап, а при необходимости — последующее доразволокнение.
Грубая очистка	Ускорение в центробежном поле и разделение тяжёлых и лёгких фракций.
Грубое сортирование (скрининг)	Прохождение массы через отверстия (как правило, круглые) и разделение проходящих частиц и задерживаемых включений.
Очистка	Ускорение в центробежном поле и разделение тяжёлых и лёгких фракций.
Сортирование (скрининг)	Прохождение массы через щелевые отверстия (обычно в диапазоне 100–250 мкм) и разделение проходящих частиц и задерживаемых включений.
Флотация	Присоединение гидрофобных частиц к пузырькам воздуха и удаление пены.
Сгущение / обезвоживание	Удаление воды из суспензии, что делает возможным проведение отдельных процессов, таких как диспергирование, или снижает их стоимость, например отбеливание или хранение (дренирование также позволяет разделить водные контуры для удаления ионных загрязнений и регулирования температуры).
(Промывка)	Разбавление массы до очень низкой концентрации и пропускание мелких частиц через малые отверстия (как правило, проволочную сетку).
Диспергирование (разминание, месильная обработка)	Уменьшает размеры остаточных загрязнений и липких частиц, способствует их флотации, отделяет остаточные краски, всё ещё адгезированные к волокнам, вводит отбеливающие реагенты и технологически кондиционирует волокна.
Отбеливание	Придаёт пожелтевшим или окрашенным волокнам требуемую белизну или яркость за счёт применения окислительных или восстановительных отбеливающих реагентов.
Размол	Изменяет морфологию волокон и характеристики их поверхности с целью обеспечения необходимых связующих свойств и качества бумаги.

Одним из наиболее простых типов систем подготовки массы является линия для производства тестлайнера или флютинга. На рисунке 2 показана последовательность технологических операций, применяемых в таких случаях.

После этапа роспуска все технологические операции выполняются с волокнистой суспензией целлюлозы при концентрации в диапазоне приблизительно от 0,8 % до 20 %. Поэтому для понимания механизмов переработки макулатуры (PfR) важно иметь базовые знания по гидродинамике таких волокнистых суспензий. Введение в данную тему приведено в статье «Гидродинамика целлюлозных суспензий».

Source https://forestbiofacts.com/