Содержание к диссертации
Введение, постановка целей и задач работы. 5
I. Эффективность работы бумаго- и картоноделательных машин и ее зависимость от физико-химических процессов при массоподготовке и в мокрой части машин. 9
1.1. Параметры эффективности функционирования и химико-технологические процессы при массоподготовке и в мокрой части машин. 13
1.2. Фиксирование и удержание, обезвоживание и формование. 20
1.2.1. Электрокинетические характеристики бумажной массы. 20
1.2.2. Фактор мешающих веществ, уровень катионной / анионной потребности массы. 24
1.2.3. Катионная потребность бумажной массы. 29
1.2.4. Нейтрализация заряда частиц. 32
1.2.5. Электропроводность массы. u^'tA 33
1.2.6. Мутность жидкой фазы массной суспензии. 38
1.2.7. Процесс фиксирования анионных мешающих частиц. 41
1.2.8. Процессы удержания, флокулирования и обезвоживания. 45
1.2.9. Краткое рассмотрение механизмов удержания. 52
1.2.10. Электрокинетический потенциал бумажной массы, водоотдача и обезвоживание массной суспензии. 60
1.2.11. Вопросы формования бумажного полотна. 82
1.3. Упрочнение. 98
1.4. Деаэрирование и пеногашение. 106
1.5. Проклейка массы. 109
1.5.1. Химические продукты для проклейки в массе. 109
1.5.2. Проклейка в массе клеями на основе АлкилКетенДимеров. 112
1.6. Повышение эффективности функционирования через оптимизацию химической технологии в мокрой части машин. 130
П. Ресурсосбережение на потоках бумаго- и картоноделательных машин и принципы рациональной химической технологии. 135
2.1. Ресурсосбережение, основные и вспомогательные химические продукты в технологических процессах в мокрой части машин. 135
2.2. Механизмы повышения эффективности катионных крахмалов применением фиксирующих полимеров. 139
Ш. Эффекты синергизма химических продуктов и ресурсосбережение. 143
3.1. Синергизм продуктов и эффект синергизма за счет оптимизации точек подачи средств удержания. 144
3.2. Новая технология применения синтетических упрочнителей в производстве продукции из макулатуры. 146
3.3. Проклейка массы канифольным клеем в нейтральной среде. 152
IV. Внедрение результатов исследований и практическая оптимизация химической технологии в мокрой части машин при производстве различных видов бумажной продукции. 161
4.1. Оптимизация производства газетной бумаги. 169
4.1.1. Новая технология производства стандартной газетной бумаги на ОАСГВолга". 171
4.1.2. Новая технология производства стандартной газетной бумаги на OAO"Mondi Business Paper-Сыктывкарский ЛПК". 180
4.1.3. Новая технология производства газетной бумаги улучшенного качества. 210
4.2. Новая технология и оптимизация производства влагопрочной бумаги. 223
V. Повышение продуктивности производства тест-лайнера и гофробумаги. 232
5.1 Новая технология производства на ОАО"Алтайкровля". 232
5.2 Развитие технологии производства на 000"Пермский Картон". 238
5.2.1. Производство гофробумаги. 238
5.2.2. Производство тест-лайнера и коробочного картона. 244
5.3 Новая технология производства на ОАО"Ступинский КПК". 247
5.4 Новая технология производства коробочного картона, тест-лайнера и гофробумаги на ОАО"Киевский КБК". 253
VI. Поверхностная обработка бумажного полотна. 257
6.1. Вопросы мелования бумаги и картона. 257
6.2. Поверхностная проклейка бумаги и картона. 265
Библиография 275
Приложение 293
Введение к работе
Учитывая жесткие условия рынка, существование целлюлозно-бумажных предприятий целиком зависит от их рентабельности. В период после 1998 года целлюлозно-бумажная промышленность (ЦБП) России работала в направлении достижения уровней производства тридцатилетней давности практически без обновления основного технологического оборудования. В 1999-2005 годах наметился рост производства благодаря благоприятным условиям поставок некоторых видов продукции на экспорт, повышению спроса на упаковочные виды бумаги и картона и санитарно-гигиенические виды бумаги на внутреннем рынке. Однако в ближайшие годы вопросы повышения технологического уровня производства, совершенствования и модернизации оборудования, существенного повышения качества продукции, экологической безопасности производства будут первостепенными; без их решения российский рынок бумаги может не быть российским. Уже в настоящее время офисные и мелованные виды бумаг, высококачественная картонная и бумажная упаковка большей частью произведены за рубежом. По прогнозам иностранных и отечественных аналитиков, к 2015 году Россия, обладающая крупнейшими лесными запасами, может превратиться в крупнейшего импортера бумажной продукции. Еще по итогам 2003 года было отмечено, что лесная и целлюлозно-бумажная отрасли промышленности стали проблемными: по данным Госкомстата, все базовые подотрасли, от лесоперерабатывающего комплекса до целлюлозно-бумажной промышленности, показали темпы роста ниже, чем в остальной промышленности страны, - в среднем 1,5% против 7%.
Недостаточное финансирование научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в отрасли, недостаток высококвалифицированных кадров, отсутствие направленного развития производства химикатов для ЦБП не позволяет надеяться на коренное изменение в кратчайшие сроки в том числе в технологии производства. Мировая тенденция все большего применения химических добавок в бумажном производстве еще не проявилась явно в России, хотя в отличие от дорогостоящего, в основном импортного оборудования, затраты на продукты химии при постановке технологии производства на современном, научном уровне быстро окупаются либо приносят экономию предприятиям сразу же, снижая затраты на экологию, энергетические ресурсы, одежду машин с одновременным повышением производительности машин и повышением качества готовой продукции. Разработка новых эффективных технологий и новых видов продукции-одна из актуальных задач российской ЦБП в настоящее время с тем, чтобы повысить конкурентоспособность и эффективность производства в целом с улучшением экологических параметров и использованием более дешевых полуфабрикатов. Несмотря на очевидность проблемы, трудности реализации цели заключаются в отсутствии отечественной литературы и научных обоснований и рекомендаций по этим вопросам, поскольку и в зарубежной науке по бумажной промышленности новые подходы начали провозглашаться только в последние 10-15 лет.
Объединенные в термин "химия мокрой части" машины,- а правильнее "коллоидная и физическая химия бумажного производства", поскольку аналогичный подход справедлив и для технологий поверхностной обработки и облагораживания бумаги,- они должны означать системную, комплексную разработку технологических процессов с учетом машинных факторов и факторов компонентов массной композиции, требований к качеству вырабатываемой продукции со стороны потребителя, с учетом экологических требований к производству. Но такой объединяющей теории до сих пор нет в мире, и хотя применение химических добавок в мировой бумажной промышленности за последние 25 лет выросло по отношению к произведенной продукции в два раза, их расход от общего количества компонентов бумажной композиции составляет примерно 3%. Все же по прогнозам, составляющая химических продуктов в бумаге существенно возрастет уже в ближайшие 10-15 лет с развитием многофакторной научной теории химической технологии бумажного производства и расширением ее практического использования как аксиомы, без знания которой невозможно добиться высокой рентабельности. Именно проблемам разработки основ современной технологии и их практического применения посвящена данная работа,чтобы российская бумажная промышленность имела важное "оружие" в конкурентной борьбе. Сейчас в мире химические добавки без учета сернокислого алюминия и крахмала составляют примерно 1%; в России последняя цифра в настоящее время составляет около 0,05% в пересчете на содержание сухого вещества в продуктах, ведь глинозем и крахмал преобладают в технологии.
Цифры производства мелованных видов продукции, в которых волокнозамещение может доходить от 10% и выше, вообще не фигурируют в статистике по российской бумажной промышленности.
В нейтральной среде в России вырабатывается примерно 29% от общего объема производимой продукции, а с проклейкой в нейтральной среде-около 19%. В Западной Европе в нейтральной среде в 2000 году вырабатывалось 80% бумажной продукции и сейчас эта цифра возросла почти до 90%.
Исходя из вышеизложенного, целями и задачами настоящей работы являются:
• Установление взаимосвязи электрокинетических явлений и основных химико-технологических процессов производства с применением химических продуктов, разработка принципов выбора и применения химических продуктов для управления электрокинетическими и технологическими параметрами функционирования машин.
• Разработка принципов снижения массоемкости продукции из макулатуры без потери или с улучшением качества готовой продукции применением химических вспомогательных веществ.
• Разработка и практическое применение многокомпонентных систем вспомогательных химических веществ в целях экономии различных материалов и ресурсов путем приспособления систем химикатов к конкретным технологическим условиям функционирования машин.
• Разработка способов снижения смоляных затруднений на машинах.
• Выявление принципов повышения эффективности процесса проклейки в массе клеями на основе канифоли и алкилкетендимеров.
• Разработка и внедрение химической технологии производства ряда видов бумажной продукции на основе разработанных принципов новой технологии использования систем вспомогательных химических веществ на низкоскоростных и высокоскоростных БДМ / КДМ.
Суммируя, основная цель диссертационной работы- разработка основ рациональной химической технологии бумажного производства для комплексной оптимизации процессов формирования бумажного полотна и практической оптимизации качества готовой продукции для конкретного потребителя на основе закономерностей физической и коллоидной химии. Практическая работа при производстве различных видов печатных бумаг, мелованных бумаги и картона, гофробумаги, лайнера, упаковочных видов бумаги и картона из первичного сырья и макулатуры была выполнена на 57 бумаго- и картоно-делательных машинах 30 предприятий в России и на Украине: - ОАСГВолга", ОАО"Кондопога", OAO"Mondi Business Paper-Сыктывкарский ЛПК", ОАО"Соликамскбумпром", ОАО"Киевский КБК", Камский ЦБК, ОАО"Алтайкровля", ООСГПермский Картон", ОАО Троицкая БФ", ОАО"Ступинский КПК", 000"СКПК", НП"Набережночелнинский КБК", ОАО"Котласский ЦБК", ОАСГСанкт-Петербургский КПК", ОАО"Сокольский ЦБК", Уссурийский КБК, ОАСГРостовбумага", ОАО"Измаильский ЦКК", ОАО"Жидачевский ЦБК" и других.
На защиту выносятся следующие результаты работы:
• Разработанные принципы многокомпонентных систем химических вспомогательных веществ для картонно-бумажного производства на основе результатов экспериментальных исследований взаимосвязи электрокинетических характеристик бумажной суспензии с химико-технологическими процессами при массоподготовке и в мокрой части БДМ / КДМ.
• Определение и классификация массных суспензий по величине катионной потребности, принципы регулирования электрокинетических параметров путем применения процессных химикатов и принципы их подбора в зависимости от параметров электрокинетического состояния массы, методы расчета обезвоживающей способности массы.
• Принципы практического решения проблемы смоляных затруднений на производстве путем применения специальных фиксаторов смолы.
• Результаты экспериментальных исследований по повышению эффективности проклейки в массе целлюлозной и макулатурной композиции клеевыми составами на основе АКД, принципы повышения эффективности проклейки канифольными клеевыми дисперсиями и повышения эффективности применения крахмалопродуктов с помощью процессных химикатов.
• Новая химическая технология производства газетной бумаги и влагопрочной бумаги, основы для пшсокартона, тест-лайнера и гофробумаги с применением многокомпонентных систем фиксации-удержания, а также использованием новых синтетических упрочнителей.
