Особенности процесса размола волокнистой суспензии в условиях ее наполнения синтетическими высокодисперсными соединениями в слабощелочной среде

УДК

676.024.61

DOI:

10.17238/issn0536-1036.2015.3.112

Аннотация

Размол волокнистых полуфабрикатов в целлюлозно-бумажной промышленности является одним из наиболее важных и энергоемких технологических процессов. Условия процесса размола определяют основные физико-механические показатели качества бумажной продукции. Целью работы являлось изучение особенностей процесса размола волокнистой суспензии, наполненной в слабощелочной среде высокодисперсными соединениями BaSO₄, BaSO₃, СaSO₃ и СaSO₄. Их получали в волокнистой суспензии путем последовательного введения 10 %-х суспензий первого компонента (Ba(OH)₂ или Ca(OH)₂), а затем соответствующих 10 %-х растворов второго компонента (Na₂SO₄, Na₂SO₃ или Na₂CO₃), которые, равномерно распределяясь в межволоконном пространстве и проникая в люмены волокон, образуют высокодисперсные соединения. Они и позволяют сместить традиционный режим наполнения в режиме гомокоагуляции в более эффективный процесс гетероадагуляции при одновременном протекании процесса пенитрации. Кроме того, предлагаемые нами условия наполнения бумажной массы синтетическими высокодисперсными соединениями в слабощелочной среде способствуют не только получению однородных высокодисперсных частиц дисперсной фазы наполняющего вещества, но и увеличению от 60 до 99 % степени удержания наполнителя в структуре бумаги, сокращению времени фибриллирования и максимальному сохранению средней длины волокна (0,811 мм). Следствием этого являются улучшение показателей качества бумаги и снижение традиционных безвозвратных потерь наполнителя с регистровой водой на стадии формирования структуры бумаги на сеточном столе бумагоделательной машины. На основании полученных результатов исследований определены такие параметры процесса размола, при которых физико-механические показатели качества бумаги являются наилучшими при одновременном сокращении на 7...10 % затрат электроэнергии на размол .

Сведения об авторах

© Т.О. Щербакова, асп.

Н.В. Черная, д-р техн. наук, проф.

Белорусский государственный технологический университет, ул. Свердлова, 13а,
г. Минск, Республика Беларусь, 220006; е-mail: t_scherbakova@mail.ru

Ключевые слова

высокодисперсные соединения, слабощелочная среда, размол, степень помола, продолжительность размола, средневзвешенная длина волокна, бумага, степень удержания наполнителя, разрывная длина, белизна

Литература

1. Азаров В.И., Буров А.В, Оболенская А.В. Химия древесины и синтетических полимеров. СПб.: СПбЛТА, 1999. 628 с.

2. Копылович М.Н., Радион Е.В., Баев А.К. Распределение различных форм алюминия (III) и меди (II) в растворах и схема процесса гетероядерного гидроксокомплексообразования // Координ. химия. 1995. Т. 21, № 1. С. 66−71.

3. Махотина Л.Г. Современные тенденции в технологии бумаги для печати // Целлюлоза. Бумага. Картон. 2008. № 3. С. 52–55.

4. Назаренко В.А., Антонович В.Н., Невская Е.М. Гидролиз ионов металлов в разбавленных растворах. М.: Атомиздат, 1979. 192 с.

5. Технология целлюлозно-бумажного производства: в 3 т. СПб: Политехника, 2002–2006. Т. 2: Производство бумаги и картона. Ч. 2: Основные виды и свойства бумаги, картона, фибры и древесных плит. 499 с.

6. Фляте Д.М. Технология бумаги. М.: Лесн. пром-сть, 1988. 440 с.

7. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы: учеб. для вузов. М.: Химия, 1988. 464 с.

Поступила 12.12.14

Ссылка на английскую версию:

The Features of Fiber Suspension Beating Process under the Conditions of Its Filling by Synthetic Superfine Compounds in Weakly Alkaline Medium

UDC 676.024.61

The Features of Fiber Suspension Beating Process under the Conditions

of Its Filling by Synthetic Superfine Compounds in Weakly Alkaline Medium

Т.О. Shcherbakova, Postgraduate Student

N.V. Chernaya, Doctor of Engineering, Professor

Belarusian State Technological University, str. Sverdlova, 13а, Minsk, 220006, Republic Belarus; е-mail: t_scherbakova@mail.ru

The beating process of fibrous raw material is one of the most important and energy-consuming technological processes in the pulp and paper industry. The conditions of beating process determine the basic physical and mechanical quality of paper products. The purpose of the work was to study the features of beating process of fiber suspension, filled in a weakly alkaline medium by highly dispersed compounds BaSO₄, BaSO₃, СaSO₃ and СaSO₄. They were obtained in the fiber suspension by sequential adding of 10 % suspensions of the first component (Ba(OH)₂ or Ca(OH)₂), and of 10 % solutions of the second component (Na₂SO₄, Na₂SO₃ or Na₂CO₃). Uniformly distributed in the inter-fiber space these solutions penetrate into the fiber lumens and form superfine compounds BaSO₄, BaSO₃, СaSO₃ and СaSO₄, that allow to change the traditional mode of homocoagulation filling into the more effective mode of heteroadagulation while penetration. We propose the conditions of the paper mass filling by the synthetic superfine compounds in a weakly alkaline medium that allow to obtain a uniform highly dispersed particles of the internal phase of the filling substance, but also increase the retention rate of filler in the paper structure from 60 % up to
99 %, reduce the fibrillation period and save the fiber length (0,811 mm). As a result the authors got the improved indicators of paper quality and reduced the traditionally non-recoverable losses of fillers with water register at the stage of paper structure formation on a wire table of a paper machine. Based on the results of the research the parameters of the beating process are identified for the best physical and mechanical properties of paper quality while energy usage reducing by 7–10 %.

Keywords: superfine compounds, weakly alkaline medium, beating, beating rate, beating period, weighted average fiber length, paper, retention rate of filler, breaking length, whiteness.

REFERENCES

1. Azarov V.I., Burov A.V., Obolenskaya A.V. Khimiya drevesiny i sinteticheskikh polimerov [Wood Chemistry and Synthetic Polymers]. Saint Petersburg, 1999. 628 p.

2. Kopylovich M.N., Radion E.V., Baev A.K. Raspredelenie razlichnykh form alyuminiya (III) i medi (II) v rastvorakh i skhema protsessa geteroyadernogo gidroksokompleksoobrazovaniya [Distribution of Various Forms of Aluminum (III) and Copper (II) in Solutions and the Process Scheme of Heteronuclear Hydro and Complex Formation]. Coordination Chemistry, 1995, vol. 21, no. 1, pp. 66−71.

3. Makhotina L.G. Sovremennye tendentsii v tekhnologii bumagi dlya pechati [Current Trends in the Printing Paper Technology]. Pulp. Paper. Board, 2008, no. 3, pp. 52–55.

4. Nazarenko V.A., Antonovich V.N., Nevskaya E.M. Gidroliz ionov metallov v razbavlennykh ionov metallov v razbavlennykh rastvorakh [Hydrolysis of Metal Ions in the Dilute Solutions]. Мoscow, 1979. 192 p.

5. Tekhnologiya tsellyulozno-bumazhnogo proizvodstva. T. 2: Proizvodstvo bumagi i kartona. Ch. 2: Osnovnye vidy i svoystva bumagi, kartona, fibry i drevesnykh plit [Technology of Pulp and Paper Production. Vol. 2. Paper and Cardboard Production. Part 2. Basic Types and Properties of Paper, Cardboard, Fiber and Wood-Based Panels]. Saint Petersburg, 2006. 499 p.

6. Flyate D.M. Tekhnologiya bumagi [Paper Technology]. Moscow, 1988. 440 p.

7. Frolov Yu.G. Kurs kolloidnoy khimii. Poverkhnostnye yavleniya i dispersnye sistemy [Colloid Chemistry Course. Surface Phenomena and Disperse Systems]. Moscow, 1988. 464 p.

Received on December 12, 2014