Введение к работе
Актуальность темы. Одним из основных направлений использования лиственной древесины в ЦБП является производство полуцеллюлозы, которая необходима для обеспечения высокого уровня механической жесткости тарного картона. Полуцеллюлоза может вырабатываться различными способами варки, преимущественно из смеси древесины березы и осины примерно в равном соотношении. При этом различная плотность древесины березы и осины зачастую усложняет их совместную варку.
Современные подходы к использованию сырья в ЦБП базируются на необходимости раздельной химической переработки древесины лиственных пород. Березовую древесину более целесообразно применять для выработки сульфатной беленой целлюлозы, поскольку за счет большей плотности древесины можно увеличить выход волокна с 1 м варочного котла и тем самым повысить общую производительность установки на 2...4 % без существенных капитальных затрат на модернизацию. Кроме того, целлюлоза из березовой древесины имеет более высокие прочностные характеристики и стоимость. Таким образом, осиновую древесину рациональнее направлять в производство полуфабрикатов высокого выхода, и, прежде всего, полуцеллюлозы, используемой в композиции крафт-лайнера и флютинга.
Однако практическая реализация такого подхода требует совершенствования существующих технологических режимов или разработки новых способов получения полуфабрикатов, обеспечивающих высокие физико- механические характеристики как полуцеллюлозы из древесины осины, так и готовой продукции - тарного картона. При этом необходимо учитывать, что в условиях постоянного роста стоимости сырья, энергоресурсов, химикатов снижение удельных затрат на выпуск готовой продукции возможно только благодаря внедрению современных ресурсосберегающих технологий.
Цель и задачи исследования. Цель диссертационной работы - разработать технологию получения полуцеллюлозы из древесины осины способом варки с зеленым щелоком, обеспечивающую производство высококачественного полуфабриката для тарного картона и снижение затрат на его производство. Для реализации поставленной цели сформулированы и решены следующие задачи:
-
Исследовать влияние параметров варки полуцеллюлозы из смеси древесины лиственных пород с использованием в качестве варочного реагента зеленого щелока сульфатного производства.
-
Исследовать влияние состава варочного раствора и породного состава сырья на выход и физико-механические характеристики полуцеллюлозы.
-
Провести оптимизацию режима варки, направленную на обеспечение выхода полуцеллюлозы из древесины осины не менее 80 % в сочетании с высоким уровнем сопротивления сжатию, прочности и деформативности полуфабриката для тарного картона.
-
Установить закономерности изменения физико-механических характеристик крафт-лайнера и флютинга при использовании в композиции осиновой полуцеллюлозы, полученной способом варки с зеленым щелоком.
-
Оценить экономическую эффективность промышленного использования разработанного способа получения полуцеллюлозы.
Научная новизна. Получены новые данные о закономерностях влияния технологических параметров процесса варки с зеленым щелоком на бумагообра- зующие свойства, сопротивление сжатию и деформационное поведение полуцеллюлозы из древесины осины. Установлены особенности использования в композиции крафт-лайнера и флютинга осиновой полуцеллюлозы, полученной способом варки с зеленым щелоком.
Практическая ценность. Разработан способ варки и получен полуфабрикат для тарного картона из древесины осины, не уступающий по качеству нейтрально-сульфитной полуцеллюлозе из смеси древесины лиственных пород. Результаты исследований использованы в качестве исходных данных при разработке технического задания на поставку технологической линии производства полуцеллюлозы на ОАО «Архангельский ЦБК», что подтверждено соответствующим актом.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на международной научно- технической конференции (Караваево, 2009 г.), I международной научно- технической конференции «Проблемы механики целлюлозно-бумажных материалов» (Архангельск, 2011 г.), II всероссийской молодежной научной конференции «Химия и технология новых веществ и материалов» (Сыктывкар, 2012 г.), а также на ежегодных научно-технических конференциях Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова (2010 - 2012 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, в том числе 3 в журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация включает в себя: введение; аналитический обзор литературы; методическую часть; экспериментальную часть, включающую пять разделов; общие выводы; приложение (акт об использовании результатов НИР). Содержание работы изложено на 132 страницах, включая 32 рисунка и 42 таблицы, библиографический список из 186 наименований.
Автором выносятся на защиту следующие основные положения диссертационной работы:
-
ресурсосберегающий способ получения полуцеллюлозы из древесины осины с использованием в качестве основного варочного реагента зеленого щелока сульфатного производства;
-
результаты исследования влияния состава варочного раствора и породного состава сырья на выход и физико-механические характеристики полуцеллюлозы, полученной с использованием в качестве варочного реагента зеленого щелока;
-
закономерности изменения структурно-морфологических характеристик волокон полуцеллюлозы из древесины осины, полученной на зеленом щелоке, и их влияние на физико-механические свойства полуфабрикатов;
-
результаты моделирования образцов тарного картона, содержащих в композиции новый вид полуфабриката, и закономерности изменения их физико-механических характеристик;
-
экспериментальные данные, доказывающие необходимость дополнительного контроля комплекса свойств полуцеллюлозы для тарного картона на основе анализа зависимостей «напряжение-деформация», фиксируемых при одноосном статическом растяжении.
