Очистка (разделение в центробежном поле)

Очистка представляет собой процесс разделения, основанный на использовании центробежных сил, создаваемых вращающимся потоком волокнистой суспензии. Она может применяться непосредственно после роспуска макулатуры в виде очистки при высокой концентрации, обычно около 3–5%, а также на более поздних стадиях технологического процесса при концентрации 0,8–2%. Оборудование, используемое для этих процессов, называется очистителями (гидроциклонами).

Центробежная очистка удаляет из суспензии частицы, которые ухудшают качество бумаги или вызывают чрезмерный износ последующего технологического оборудования. К таким загрязнениям относятся тяжёлые примеси (HW — Heavy Weight), такие как песок, металлические частицы и щепа, а также лёгкие примеси (LW — Light Weight), включая пенопласт и другие виды пластика. Для эффективного удаления такие частицы должны отличаться от воды по плотности, а также отличаться по размеру и форме от других компонентов суспензии.

Для разделения используются гидроциклоны, один из которых показан на рисунке 1. Создаваемое в гидроциклоне центробежное поле отбрасывает тяжёлые частицы к периферии, тогда как лёгкие частицы перемещаются к центру. Потоки, содержащие преимущественно тяжёлые или лёгкие примеси, отделяются от основного потока.

Рисунок 1. Принципиальная конструкция гидроциклона (очистителя). © J.M. Voith GmbH & Co. KG

Ниже рассматриваются основные требования и особенности применения гидроциклонов при переработке макулатурного волокна. По сравнению с переработкой первичного волокна количество частиц, подлежащих отделению, обычно значительно больше. Кроме того, их тип и состав значительно различаются.

Центробежная очистка позволяет удалять частицы с очень разными характеристиками при условии, что они соответствуют необходимым требованиям для эффективного разделения. При переработке макулатуры к таким характеристикам относятся:

Плотность или удельный вес: выше плотности воды — например, металлические и стеклянные частицы, песок — или ниже плотности воды, например пенопласт, что позволяет осуществлять центробежное разделение. Некоторые частицы, такие как отдельные виды липких загрязнений (stickies), не подходят для такого разделения, поскольку их плотность соответствует или почти соответствует плотности воды.

Размер: от диаметра отверстий сит для роспуска макулатуры 8–20 мм до 5 мм и менее, например наполнители. Центробежная очистка способна удалять более мелкие частицы, чем сортирование на ситах, вплоть до частиц размером около 10 мкм.

Деформируемость, например липких загрязнений (stickies): позволяет им проходить через отверстия сита. Гидроциклоны способны удалять такие частицы, если их плотность достаточно отличается от плотности воды, а размер достаточно велик для эффективного разделения.

Гидроциклоны могут иметь очень прочную и износостойкую конструкцию либо оснащаться легко заменяемыми изнашиваемыми деталями, что позволяет адаптировать их к различным условиям эксплуатации. Очистители меньшего диаметра применяются в системах низкой концентрации для создания более высоких центробежных сил, необходимых для отделения мелких частиц песка, металла и наполнителей размером до 10 мкм перед сортированием. Это позволяет защитить сортировальные корзины от износа.

Очистители также могут эксплуатироваться таким образом, чтобы отделять лёгкие примеси, такие как пластик и пенополистирол. В системе подачи массы на бумагоделательную машину очистители используются для отделения воздуха (деаэрации) и удаления тяжёлых примесей, чтобы защитить бумагоделательную машину.

Гидроциклоны могут эффективно работать только при условии, что их конструкция и режим эксплуатации соответствуют конкретным требованиям технологического процесса. Именно поэтому при переработке макулатурного волокна применяются различные типы таких машин.

Внутренние поверхности гидроциклонов, контактирующие с суспензией, по которым поток движется с высокой скоростью, подвергаются значительному износу из-за наличия в суспензии абразивных компонентов. При этом необходимо обеспечить достаточный срок службы оборудования. Постоянный контроль степени износа во время эксплуатации также является важным фактором, позволяющим своевременно оценивать состояние оборудования и проводить необходимое техническое обслуживание.