Размольно-подготовительный отдел фабрики по производству бумаги (стр. 5 из 10)

С увеличением числа оборотов размалывающего органа при всех прочих равных условиях снижается режущее и повышается гидратирующее действие аппарата при размоле волокна. Это происходит, по-видимому, вследствие возрастания эффекта гидроразмола за счет ударного действия ножей о массу, а также ударов самой массы о стенки размалывающего аппарата, так как живая сила этих ударов возрастает пропорционально квадрату скорости. Наряду с этим возрастает и напряжение сдвига в зазоре между размалывающими органами аппарата, которое приводит к усиленной фибрилляции и гидратации волокна. По этой причине скоростные размалывающие аппараты,— гидрофайнеры и дисковые рафинеры,— снабженные к тому же и более толстыми ножами и работающие при более высокой концентрации массы, больше гидратируют и расчесывают волокна, а мельницы Жордана, работающие на меньших скоростях при меньшей концентрации массы и с более тонкими ножами, больше укорачивают волокно.

1.12.Кислотность массы

Изменение кислотности среды в пределах рН 5—8,5, при котором обычно производится размол, не оказывает существенного влияния на скорость процесса размола и его эффективность. Увеличение рН среды до 10—11 ускоряет процесс размола и позволяет снизить расход энергии на 15—20%, так как набухание волокна повышается, однако целлюлоза при этом желтеет. Пожелтение целлюлозы, как показал В. Гартнер, можно устранить введением в бумажную массу наряду со щелочью окислителей, например перекиси водорода, в количестве менее 1% от веса волокна. По данным этого автора, расход едкого натра (для создания рН массы 10—10,5) и окислителя экономически оправдывается, так как стоимость сэкономленной энергии выше стоимости затрат на химикаты, а получаемая бумага обладает более высокой разрывной длиной (на 10%) и сопротивлением излому (на 25%).

1.13. Температура массы

Повышение температуры массы при размоле неблагоприятно отражается на этом процессе и на свойствах получаемой бумаги. Длительность размола увеличивается, волокна больше укорачиваются при размоле, а гидратация их снижается, что приводит к тому, что прочность бумаги из такой массы снижается, а пухлость, пористость и впитывающая способность бумаги повышаются. Эти свойства бумаги изменяются потому, что явления гидратации и набухания целлюлозного волокна носят экзотермический характер. Чем ниже температура массы при размоле, тем сильнее набухают, гидратируются и фибриллируются волокна и тем больше увеличивается их пластичность. Понижение температуры массы способствует сокращению продолжительности процесса размола и снижению расхода энергии при одновременном повышении механической прочности бумаги.

2. АППАРАТЫ РОУ. КОНИЧЕСКИЕ И ДИСКОВЫЕ

МЕЛЬНИЦЫ

2.1.Конические мельницы

Непрерывный размол бумажной массы находит в настоящее время все большее применение и вытесняет ролльный размол. Из большого количества различных размалывающих аппаратов непрерывного действия наибольшее значение имеют конические мельницы и дисковые рафинеры. Кроме того, применяются роллы непрерывного действия, мельницы Мордена, полуконические мельницы, супротонаторы и др.

Коническая мельница, изобретенная Иосифом Жорданом в 1848 г., длительное время использовалась лишь как подсобный размалывающий аппарат в дополнение к роллам и самостоятельного значения не имела. Она применялась для домалывания массы после роллов и для лучшего рафинирования волокна перед поступлением его на бумагоделательную машину.

Только в начале 30-х годов настоящего столетия были сделаны первые попытки осуществить непрерывный размол массы в одних конических мельницах. У нас такие опыты были проведены в 1934 г. Н. О. Зейлигером [51] на Вишерском комбинате при выработке писчей и бумаги для печати из 100% сульфитной беленой целлюлозы. Несмотря на то, что эти и другие опыты, проведенные за рубежом, показали значительные преимущества непрерывного размола бумажной массы перед периодическим размолом в роллах, особенно при выработке массовых видов бумаги в условиях специализации бумагоделательных машин, значительное распространение непрерывный размол в конических и дисковых мельницах получил значительно позже.

В настоящее время из конических мельниц наибольшее применение находят мельницы Жордана (с наборной гарнитурой) и гидрофайнеры (с литой гарнитурой). Первые отличаются более тонкими ножами, работают с меньшей окружной скоростью конуса, при более низкой концентрации массы и производят размол волокон при значительном их укорочении. Вторые отличаются более толстыми литыми ножами, работают при более высокой окружной скорости конуса, с более высокой концентрацией массы и производят рафинирующий, расчесывающий размол, при котором волокна не претерпевают значительного укорочения, однако они хорошо фибриллируются, гидратируются и дают достаточно прочный лист бумаги, в особенности по показателям сопротивления раздиранию и излому при относительно низкой степени помола по Шоппер-Риглеру.

К коническим мельницам можно отнести также мельницы Мордена, получившие теперь большое распространение за рубежом, и полуконические мельницы.

Чаще всего непрерывный размол бумажной массы ведут в две ступени, в гидрофайнерах и в мельницах Жордана. Иногда его осуществляют в три ступени, используя эти и другие аппараты, например мельницы Мордена и дисковые рафинеры, и применяя различную размалывающую гарнитуру. При выработке массовых видов бумаги из массы сравнительно садкого помола ее размол может быть осуществлен в одну ступень в мельницах Жордана или в гидрофайнерах.

Коническая мельница Жордана (рис. 1). Она состоит из конического ротора с отдельными, закрепленными на нем, ножами и статора (кожуха) с такими же ножами. Конический ротор (рис.2)

Приводится в движение от электродвигателя через эластичную муфту сцепления, допускающую осевое перемещение конуса относительно неподвижного кожуха, чем достигаются сближение ножей ротора и статора и необходимая присадка размалывающего органа. Перемещать конус в осевом направлении можно с помощью ручного маховичка через червячную или зубчатую передачу, а также с помощью электрического, пневматического или гидравлического серводвигателя. В последнем случае возможна присадка конуса с пульта управления и автоматизация процесса размола.

Рис 1. Общий вид конической мельницы Жордана: 1— кожух (статор); 2 — присадочное устройство; 3 — вход массы; 4 — выход массы

Рис. 2. Ротор мельницы Жордана:

1- конус (ротор); 2 — подшипники

Масса внутри мельницы перемещается не только за счет гидравлического напора при ее входе в узкий конец мельницы, но и за счет центробежной силы, увеличивающейся при движении массы от малого диаметра конуса к большому. Наблюдения, проведенные в последнее время рядом исследователей как у нас, так и за рубежом (Пашинский, Шильников, Хальме и Сирьянен), показали, что масса внутри мельницы совершает сложное движение и в зависимости от величины напора внутри мельницы всегда имеется больший или меньший обратный поток массы, движущейся в пазах между ножами от широкого конца мельницы к узкому. Это говорит о том, что волокнистая масса не может беспрепятственно пройти между ножами без размола.

Конический ротор может быть изготовлен вместе с валом из одного куска металла, но может быть и полым чугунным, закрепленным на стальном валу. В продольные пазы на поверхности конуса вставляют ножи, которые крепятся к ротору стальными кольцами, и между ними закладываются деревянные прокладки. Применяют и другие методы крепления ножей на конусе и кожухе конических мельниц Жордана.

Ножи на конусе располагают по образующей с промежутками 15—30 мм, которые суживаются к узкому концу конуса. Обычно на конусе устанавливают ножи двух размеров: длинные, по всей длине конуса, и короткие, между длинными в широком конце мельницы.

Кожух мельницы изготовляют обычно из чугуна разъемным из двух половин и часто с ребрами жесткости, чтобы ножи не вибрировали при работе мельницы. Ножи на кожухе изогнуты под углом 170—174° и установлены так, что ножи конуса набегают на вершину угла этих ножей, что предотвращает западание ножей при работе мельницы и улучшает размалывающее действие аппарата. У других конструкций мельниц Жордана кожух выполнен неразъемным, из одной чугунной отливки. Расстояние между ножами кожуха обычно бывает несколько меньше, чем на конусе, и составляет 10—20 мм. Высота выступа ножей на роторе и статоре обычно равна 10—20 мм. Толщина ножей у мельниц Жордана изменяется от 5 до 10 мм. Более тонкие ножи, толщиной 5—7 мм, применяют у конических мельниц Жордана, устанавливаемых во второй или третьей ступени размола после гидрофаинеров или дисковых рафинеров для укорочения волокон, более же толстые ножи, 8—10 мм, применяют при размоле массы в одну ступень с меньшим укорочением волокон.

У конических мельниц Жордана срок службы ножей зависит от их толщины и материала, из которого они изготовлены, и степени присадки, а также от кислотности среды и может колебаться в пределах от 1 до 3 и более лет. Мельницы Жордана могут быть снабжены базальтовой и полубазальтовой гарнитурой.

Конические мельницы создаются разных типоразмеров с конусностью ротора 11—24°. Мощность двигателя колеблется от 60 до 600 кет, окружная скорость по диаметру от 8 до 22 м/сек. Некоторые конструкции мельниц позволяют работать при разных окружных скоростях. Мельницы Жордана, предназначенные для укорочения волокон, работают при скорости 8—12 м/сек. Если при размоле необходимо подвергнуть волокно большему гидратирующему действию при меньшем укорочении, применяют конические мельницы с более толстыми ножами, работающие со скоростью 14—22 м/сек.