Билет № 7

1. Способы классификации СФИ варочного процесса. Для проведения СФИ вароч.процесса вначале необх. приготовить сырую сфи кислоту в кислотном отделе сфиЦ-го завода. Затем путём насыщения сырой кислоты продуктами сдувок из котлов получаем варочную сфи кислоту. Для качественного проведения сфи варочного процесса необх.регулировать состав сырой кислоты: 1)Кислота на Са-осн.(башенный способ).а) при увеличении тем-ры воды более 20˚ уменьш-ся раствор-ть SO2, поэтому воду,подаваемую в кислот.башню, необх охл.б)качество известняка(СаО≥53%); в)конц. SO2 в печном газе(с=14-18%). Чем выше конц. SO2 в печном газе. тем выше крепость сфи кислоты. г) кол-во оршающей воды; д)необх устанавл-ть сдвоенные башни и 3-х башенные установки. Известково молочный способ: факторы те же + необх.уменьшать тем-ру изв.молока до 20-25˚С; необх.макс-но повышать конц.печного газа. 2)Кислота на Na и (NH4)2O-осн. а)↓ тем-ру р-ра соды до 20-25°С;б)расход соды; в)при пригот.р-ра соды тр.промывка и оборуд.обрастают содой, поэтому каждые 10 дней поводят промывку сырой сфи кислотой. Для интенсиф-ии сфи вароч процесса неох. исп. установки для принудит. циркуляции щёлока(с прямым и непрямым обогревами). Достоинства сис-мы с непр. обогр. по сравн. с прямым: -ускоренный подогрев щёлоа; -м/исп.пар низкого давл. –щёлок меньше повышает вязкость. Недостатки: -сложная конструкция; -дороже весь процесс. Способы повыения растворения ЛГ на практике: 1.увелич. содержание бисфи ионов НSO3¯ в вароч кислоте; 2. повышают время стоянки на 5-10 мин; увелич. время подъёма т-ры на 20-30 мин; 3)на стадии варки повышают т-ру на 10-15°С(только при варке лиственных пород древесины). Использование пропитки щепы вароч.кислотой. Цель: обеспечить проникновение вароч. кислоты в поры и капилляры др-ны, чтобы ускорить все хим.реакции. Пропитка щепы в присутствии Н2SO3 происх.быстрее, чем в присутств. бисфи ионов . Для ускорения пропитки необх.провести вакууирование щепы, затем её пропарку, после этого пропитку при повыенном давлении (10 атм)

2. Сгущение ДМ. После сортирования ДМ имеет вид жидкой суспензии и ее концентрация не превышает 0,3 – 0,5 %. Для удобства траспортировки и хранения массу сгущают. Если ДМ используют на собственном предприятии, то сгущают до 5-7% при использовании сгустителей, и до 8-12% при использов.вакуум-фильтров. Самая удобная концентрация для перекачивания массы и перемешивания в бассейне 3-4%. Для обезвоживания(если выпускают товарную массу) используют разное оборудование: папочные машины, круглосеточные пресспаты ( Камюр машины), шнек-пресса, дисковые пресса.

Сгущение массы на сгустителях.

Происходит за счёт фильтрации. Вода просачивается сквозь сетки барабана, проходит внутрь и удаляется через торцы. Волокно собирается на наружные сетки( за счет разницы уровней массы в ванне и воды внутри барабана). и подводится поверхностью барабана к гауч-валику, который отжимает воду из слоя массы непосредственно на сетки цилиндра. Отжатый слой массы прилипает к гауч-валику, снимается с него деревянным шабером и по наклонному щиту падает в бассейн сгущенной массы. При концентрации исходной массы 0,3-0,4% масса сгущается до 3-4%. Фильтрующий эффект зависит от ряда факторов: от концентрации поступающей массы (плотность слоя увелич. с повышением концентрации); скорости вращения цилиндра ( плотность слоя увелич. с уменьшением скорости, скорость – 2-10 обр. в мин.) ; от грубины погружения цилиндра в ванну( с увеличиением глубины плотность увеличивается ); от степени помола поступающей массы ( чем меньше степень помола, чем быстреее фильтруется слой и больше его плотность). Распространены сгустители: Ковена, Импко, Линдблада. Сгущение на вакуум- фильтрах. На вакуум фильтрах фильтрация воды достигается за счет создания вакуума в секциях вращающегося сетчатого барабана. Вакуум создается при помощи мокровоздушных насосов, которые соед. ч/з полую цапфу, расп. в центре барабана. При погружении барабана в ванну с массой под действиенм вакуума

происходит образование на его поверхности слоя волокна. Этот слой продолжает обезвоживаться при выходе поверхности барабана из массы вследствии просачивания окружающего воздуха внутрь барабана. Дополнить обезвоживание отжатием влаги спец. валиком в верхней части барабана, масса с поверности барабана снимается шабером в виде прижимного бойца с наклонной линейкой. Таким образом обезвоживание на вакум фильтрах производится под действием отсоса воды и пресованием валиками. Для выравнивания слоя массы прилипающего на сетку смонтирован рифленый валик, который в случае плотного режима обезвоживает массу.

3. Теория процесса размола. Размол — одна из важных операций бумажного производства, от которой в значительной степени зависят многие свойства бу­маги. Цель размола волокнистых материалов заключается в сле­дующем: подготовить волокнистый материал к отливу, придать ему определенную степень гидратации, сделать волокна гибкими, пластичными, увеличить их поверхность (фибрилляцией и набуха­нием), обеспечить лучший контакт и связь волокон в бумажном листе (придать ему прочность); придать бумажному листу путем укорочения, расщепления и фибрилляции волокон требуемую структуру и физические свойства: объемный вес, пухлость, пори­стость, впитывающую способность и др

Прежде чем была разработана современная теория раз­мола волокнистых материалов, было предложено несколько других теорий. Авторы этих теорий понимали, что при размоле волокнистых материалов в водной среде происходит не только изменение размеров волокон по их длине и толщине, т. е. что процесс размола это не только процесс механического измель­чения волокон. Этому пониманию способствовали факты изме­нений свойств массы, получаемой в результате размола, а так­же отличия в свойствах бумаги из неразмолотой и размолотой массы. Действительно, в результате длительного размола бу­мажная масса с трудом отдает влагу при обезвоживании и •становится жирной на ощупь, а бумага, изготовленная из такой массы, приобретает плотную структуру и повышенные показа­тели механической прочности.

Для объяснения этих фактов была создана химичесая теорию процесса водного размола волокон целлюлозы. Согласно этой теории при размоле волокон вода взаимодействует с целлюлозой, образуя гидрат. Кроме того предполагали, что при размоле волокон в водной среде образуются гидро- и оксицеллюлозы, которые склеивают волокна при суш­ке бумаги, увеличивая тем самым ее механическую прочность.

Химическая теория была опровергнута последующими ис­следованиями, показавшими, что процесс размола не изменяет химический состав. Имеет лишь место некоторое уменьшение степени полимеризации цел­люлозы при увеличении степени ее растворимости в щелочи.

Сторонники физической теории процесса размола основное назначе­ние размола видели в фибриллировании волокон, которое по их мнению способствует лучшему переплетению поверхностных фибрилл и в основном обеспечивает прочность изготовляемой бумаги. Предполагали, что силы, действующие при связи двух хорошо размолотых и фибриллированных волокон, подобны по своей физической сущ­ности силам, обеспечивающим прочную связь двух взаимно спрессованных щеток, волосы которых плотно сомкнуты между собой.Однако и физическая теория не могла объяснить все происходящие процессы.

Современная теория процесса размола сложилась не сразу. Она создавалась постепенно трудами многих уче­ных. Эта теория исходит из положения о том, что в процессе размола растительных во­локон в водной среде имеют место как явления механического и гидродинамического воздействия на волокна, так и явления коллоидно-химические, обусловленные морфологическим строе­нием и химическим составом таких волокон.

Механические воздействия на волокна в процессе их раз­мола проявляются в рубке волокон, их раздавливании, рас­чесывании с отделением пучков фибрилл и образованием на поверхности волокон своеобразного ворса из отдельных фиб­рилл (внешняя фибрилляция).

Гидродинамические воздействия выражаются прежде всего в ударах волокнистой суспензии о размалывающие органы и стенки размалывающего аппарата. Эти гидродинамические удары дополняют механические воздействия на волокна. Од­новременно при этом имеет место трение волокон друг о друга и трение их о размалывающие органы и стенки размалываю­щей аппаратуры.

Коллоидно-химические явления, происходящие при раз­моле, начинаются с набуха­ния волокон, которое по мере ведения процесса размола уве­личивается. У неразмолотых волокон набухание их в попереч­ном направлении может достичь 20—30%, а у размолотых — величины их удвоенного диаметра. Дело в том, что при раз­моле волокон происходит как внешняя, так и внутренняя фиб­рилляция.

Внешняя фибрилляция сопровождается увеличением наруж­ной поверхности волокон и ростом на этой поверхности числа гидроксильных групп, адсорбирующих воду. При этом ослаб­ляются сами волокна, облегчается доступ воды в межфибрил­лярные пространства. При внутренней фибрилляции волокон отщепления фибрилл не происходит, не уменьшается проч­ность самих волокон, наблюдается лишь повышение гибкости и пластичности волокон вследствие набухания гемицеллюлоз, находящихся в основном в межфибриллярных пространствах. Между гидроксильными группами цел­люлозы образуется особый вид связи – водородные связи. Доказательством наличия подобных связей послужили результаты изучения спектра поглощения инфракрасных лучей.

Активные гидроксильные группы на поверхности находя­щихся в воде волокон целлюлозы сольватированы молекулами воды. При сближении мокрых волокон под сильным давлением между сольватированными активными группами на поверхностях со­седних молекул могут образовываться через диполи различ­ные мостиковые связи, например водяной мостик .

В процессе сушки влажной бумаги вода постепенно уда­ляется, и волокна под действием сил поверхностного натяже­ния воды в капиллярах (порах) бумаги будут приближаться друг к другу с возрастанием силы взаимодействия между ак­тивными группами. Чем полнее при сушке удаляется вода, тем в большей степени используются силы взаимодействия тех активных групп, которые вследствие своего пространственного расположения могут приблизиться друг к другу. При увлажнении сухой бумаги вода проникает в поры листа, раздвигает волокна, вызывает их набухание. При этом рвутся прочные водородные мостики и во­локна оказываются связанными непрочными водяными мости­ками . Силы связи между волокнами характеризуются не только водородными связями. Проявляют свое действие и силы ван дер Ваальса, возникающие на расстоянии 0,28—0,5 нм. Однако энергия этих сил связи значительно ниже энергии водородной связи и сами по себе они не могут обеспечить прочность бу­маги. Определенную роль играют и чисто механические силы сцепления за счет шероховатости сопряженных поверхностей (силы трения). Эти силы имеют доминирующее значение у та­ких волокнистых материалов, как древесная масса, и весьма значительны у волокон хлопковой полумассы.

Таким образом, современная теория процесса размола объясняет явления, происходящие при этом процессе, и его ос­новное назначение в подготовке поверхности целлюлозных во­локон для образования межволоконных связей в бумажном полотне.