Содержание к диссертации
Введение
1. Литературный обзор 6
1.1. Общая характеристика и перспективы развития мировой целлюлозно-бумажной промышленности 6
1.2. Состояние и перспективы развития целлюлозно-бумажной промышленности России 8
1.3. Сценарии развития целлюлозно-бумажной промышленности 11
1.4. Энергетические показатели производства основных полуфабрикатов 13
1.5. Общая характеристика переработки макулатуры 15
1.5.1. Переработка макулатуры в мире 15
1.5.2. Переработка макулатуры в странах СЕРІ 20
1.5.3. Переработка макулатуры в России 24
1.6. Общая характеристика вторичного волокнистого сырья 27
1.7 Типовая схема подготовки макулатурной массы 29
1.8. Взаимодействие целлюлозы с водными системами 32
1.8.1. Влияние воды на релаксационное состояние целлюлозы 33
1.8.2. Изменение релаксационного состояния целлюлозы при производстве и переработке бумаги 35
1.8.3. Механизм расстекловывания целлюлозы под действием воды 40
1.9. Флотационная очистка макулатурной массы 42
1.9.1. Предварительная подготовка волокнистой суспензии 45
1.9.2. Поверхностные явления 49
1.9.3. Флотоагенты 51
1.9.4. Печатная краска 71
1.9.5. Печатные бумаги 73
1.9.6. Взаимодействие печатной краски с бумагой 76
1.9.7. Теория процесса флотации печатной краски 81
1.9.8. Условия достижения эффективных результатов флотации 89
1.9.9. Сущность процесса флотации 90
1.9.10. Рабочие условия флотации 98
1.9.11. Интеграция флотационных установок в технологическом потоке переработки макулатуры 99
Выводы 101
2. Методическая часть 102
2.1. Важнейшие параметры беленых вторичных волокон 102
2.2. Описание специализированного лабораторного оборудования 103
2.3. Постановка эксперимента 106
Выводы 114
3. Экспериментальная часть 115
3.1. Объекты исследования 115
3.2. Исследование индивидуальных марок макулатуры 118
3.3. Исследование композиций макулатуры 131
3.4. Влияние флотоагента 135
3.5. Особенности взаимодействия бумаги и печатной краски 138
3.6. Микроскопические исследования образцов макулатурной массы 143
3.7. Анализ макулатуры на пригодность к флотационной очистке 150
Общие выводы 153
Литература 155
Приложение 163
- Состояние и перспективы развития целлюлозно-бумажной промышленности России
- Изменение релаксационного состояния целлюлозы при производстве и переработке бумаги
- Описание специализированного лабораторного оборудования
- Микроскопические исследования образцов макулатурной массы
Введение к работе
Вторичное волокнистое сырье (макулатура) является одним из основных источников целлюлозосодержащего сырья для производства бумаги и картона в мире. В зависимости от вида готовой продукции содержание вторичного волокна в композиции достигает 100%. Большая часть макулатурного сырья, представленного в основном небелеными волокнами, используется для производства упаковочных видов бумаги и картона. Беленые вторичные волокна находят широкое применение в производстве газетной бумаги, бумаги санитарно-бытового назначения, суперкаландрированной бумаги, бумаги-основы для мелования.
Большинство вторичных волокон, пригодных для замещения беленых первичных полуфабрикатов существует в виде печатной продукции. Печатная краска является основной причиной низкой исходной белизны и высокой сорности массы. Наиболее перспективным и производительным технологическим решением данной задачи является флотация волокнистой массы, при которой происходит избирательное (селективное) удаление гидрофобных частиц (печатной краски) из массы.
Основные мощности по переработке макулатуры в России представлены предприятиями, выпускающими бумагу для гофрирования или картон для плоских слоев гофрокартона, использующими в качестве сырья небеленые вторичные волокна. Переработка беленых вторичных волокон с удалением печатной краски практически отсутствует или сводится к использованию дорогостоящих незапечатанных марок макулатуры.
Реконструкция предприятий с использованием оборудования для очистки макулатурной массы от печатной краски представляет собой одно из перспективных направлений модернизации технологических потоков отечественных предприятий. Получаемая очищенная масса представляет собой конкурентоспособный полуфабрикат для бумажной промышленности.
Прямое использование накопленного мирового опыта по удалению печатной краски из макулатурной массы невозможно вследствие различий в технологии производства некоторых видов бумаги в России и за рубежом, различий в уровне развития установленной технической базы, разной системы классификации макулатуры.
Замещение беленых полуфабрикатов вторичными волокнами позволяет значительно снизить себестоимость готовой продукции вследствие уменьшения энергетических и экономических затрат, что является одной из наиболее актуальных задач для промышленности в настоящее время.
Целью работы является исследование эффективности флотационной очистки отечественной и зарубежной газетно-журнальной макулатуры.
Достижение поставленной цели обеспечивается решением следующих задач:
Анализ факторов, влияющих на эффективность удаления печатной краски их макулатурной массы.
Разработка методики исследования флотационной способности макулатуры.
Определение марок макулатуры для исследования.
Исследование процесса флотационной очистки индивидуальных марок и композиций макулатуры.
Положения, выносимые на защиту:
Методика исследования процесса удаления печатной краски из макулатурной массы.
Результаты исследования флотационной способности газетной и журнальной макулатуры.
Рекомендации по эффективному промышленному использованию флотационной очистки макулатурной массы в зависимости от композиционного состава и характера отделки поверхности сырья.
Состояние и перспективы развития целлюлозно-бумажной промышленности России
Целлюлозно-бумажная промышленность независимо от региона является чрезвычайно энергоемкой и материалоемкой (по отношению к древесине) отраслью. Переработка древесины с получением целлюлозы характеризуется низким выходом (порядка 50%), что существенно снижает рентабельность работы предприятия и повышает экологическую нагрузку на окружающую среду. Постоянное повышение тарифов на энергоносители приводит к угрозе или уже привело к закрытию небольших по мощности предприятий в развитых странах.
В настоящее время наиболее интенсивными темпами исследование путей повышения рентабельности предприятий ЦБП осуществляется в США и Европейском Союзе. Комплекс мероприятий развития ЦБП в США получил название «Программа 2020», а в Европейском Союзе - «Технологическая Платформа». Обе программы предусматривают устойчивое развитие промышленности.
Североамериканская «Программа 2020» определяет семь технологических платформ [5-7]: - «Защита окружающей среды» - Развитие и применение оптимального сочетания технологических процессов и сторонних технологий, направленных на улучшение экологической ситуации. - «Передовое технологическое обучение» - Подготовка и обеспечение промышленности профессионально подготовленными кадрами, ориентированными на работу с передовыми технологическими оборудованием и процессами. - «Совершенствование производственных процессов» - Разработка комплекса мероприятий и подходов для кардинального изменения производственных процессов с целью снижения материальных и энергетических затрат. - «Новые виды древесной продукции» - Создание строительных и конструкционных материалов путем внедрения новых материалов с низкой стоимостью и повышенными эксплуатационными показателями. - «Глубокая комплексная переработка биомассы дерева» - Переход от существующей производственной инфраструктуры к географически распределенным центрам по производству возобновляемой биоэнергии и биопродукции. - «Вторичное волокно следующего поколения» - Переход к использованию вторичных волокон улучшенного качества, свободно взаимозаменяемых с первичными волокнами. - «Устойчивое лесопользование» - Разработка и внедрение устойчивых систем производства древесины. Рассмотрим кратко одну из наиболее интересных платформ - «Глубокую комплексную переработку биомассы дерева». Глубокая комплексная переработка древесины представляет собой средство, позволяющее объединить технологическое оборудование и процессы переработки биомассы дерева в рамках отдельного предприятия. Новые технологические решения направлены на реконструкцию целлюлозно-бумажного предприятия для производства электроэнергии, химикатов или конструкционных материалов при сохранении выпуска традиционных видов продукции. Такой подход возможен благодаря наличию избыточной энергии на большинстве предприятий. Развитие глубокой комплексной переработки древесины организовано в трех направлениях: - «Устойчивая продуктивность лесонасаждений» позволяет повысить продуктивность при использовании меньшей площади лесного массива, т. е. развитие плантаций ускоренного роста. - «Извлечение добавленной стоимости перед варкой» относится к подготовке щепы еще не поступившей на варку с целью экстрагирования гемицеллюлоз и последующей переработкой на этанол, уксусную кислоту, полимеры и другие химикаты. - «Новые пути создания добавленной стоимости из отходов и отработанных варочных щелоков» представляют различные возможности переработки лесосечных отходов и черных щелоков в синтез-газ посредством газификации. Масштабная реализация данной платформы позволит повысить рентабельность предприятий и решить в первом приближении энергетические проблемы. Первые промышленные установки для глубокой переработки биомассы дерева на существующих предприятиях введены в эксплуатацию в 2006 г. Западноевропейская «Технологическая Платформа» объединяет усилия, направленные на повышение конкурентоспособности промышленности на базе лесного сектора, рассчитана на период до 2030 г. Согласно концепции, европейский лесной сектор является технологическим лидером, играющим ключевую роль, в поддержании стабильности расширенного использования возобновляемых лесных ресурсов. Для достижения поставленных целей разработана Программа стратегических исследований (Strategic Research Agenda), которая предусматривает пять основных задач и несколько областей исследований [8,9]: - Развитие инновационных видов продукции, удовлетворяющих изменяющимся требования рынка и запросам потребителей. - Развитие наукоемких эффективных производственных процессов, снижение энергопотребления. - Расширение лесных массивов и использование биомассы дерева для производства продукции и энергии. - Удовлетворение требований устойчивого пользования лесными ресурсами. - Развитие социальной роли сектора. Программа исследований определяет области, в которых европейский лесной сектор может поддерживать или улучшать конкурентоспособность, например, повышение добавленной стоимости или эффективности использования древесины.
Отличительной особенностью промышленности в Западной Европе является система торговли квотами на выбросы согласно Киотскому протоколу, что в одностороннем порядке снизило промышленное производство в регионе и привело к повышению цен на сырье и энергоносители.
Особой поддержкой в Европейском Союзе пользуются предприятия, внедряющие «лучшие существующие технологии», позволяющие существенно уменьшить нагрузку на окружающую среду. Технологическое нормирование производственных стоков, например, предусматривает контроль семи основных показателей на тонну произведенной продукции [10].
Рассмотрение данных сценариев показывает, что устойчивое развитие ЦБП возможно только в случае внедрения инновационной глубокой переработки биомассы дерева с максимально возможным выходом при широком использовании вторичных волокон, приближающихся по своим показателям к первичным волокнам.
Изменение релаксационного состояния целлюлозы при производстве и переработке бумаги
При испарении из открытого капилляра радиуса г жидкости, полностью смачивающей стенки, столбик жидкости растягивается менисками так, как если бы на боковую поверхность капилляра извне действовало давление 2a/R. При эластичных стенках по мере испарения жидкости капилляр сжимается, что в свою очередь из-за уменьшения радиуса кривизны приводит к повышению капиллярного давления и, как следствие, к новому уменьшению радиуса. Результатом такого процесса может явиться полное закрытие капилляров, приводящее обычно к уменьшению объема капиллярно-пористых тел при испарении из них жидкости — к капиллярной контракции.
Третьей составляющей усадочного напряжения является напряжение упругого сопротивления структуры, противодействующее остальным составляющим. Необходимо отметить, что упругие свойства более тонких элементов структуры целлюлозного материала — фибрилл и микрофибрилл практически остаются неизученными, хотя именно на этом уровне и рассматривают обычно формирование структуры бумаги.
Наконец, четвертая составляющая усадочных напряжений — это напряжение когезионного и адгезионного взаимодействия в точках вторичных контактов, возникающих при сближении элементов структуры в процессе высыхания. В случае целлюлозных материалов это межмолекулярные связи, возникающие между макромолекулами поверхностей элементов структуры в местах их контактов. Именно эти связи и фиксируют стянутую структуру целлюлозного материала, обеспечивая в случае получения бумаги ее прочность.
При получении бумаги усадочные напряжения играют положительную роль, способствуя образованию прочного листа. Состояние структуры целлюлозы в получаемой бумаге является вторичным: оно является результатом действия сил усадочных напряжений в предшествовавшем процессе высыхания. При сушке, целлюлоза переходит из высокоэластического в стеклообразное состояние, что, безусловно, сказывается на характере возникающих деформаций.
Возникающие в условиях усадочных напряжений деформации могут быть трех видов [43]: высокоэластические деформации, наблюдаемые при все еще достаточном количестве воды; вынужденные высокоэластические деформации, наблюдаемые в уже застеклованном полимере при удалении последних
количеств воды; упругие деформации, связанные как с конформационными изменениями макромолекул в аморфных областях целлюлозы так и с возникновением напряжений в кристаллической и аморфной застеклованной фазе. Все происходящие изменения направлены к максимальному сжатию целлюлозной структуры, уменьшению поверхности, закрытию пор. Фиксация получаемой структуры осуществляется за счет межмолекулярных водородных связей, реализуемых на поверхности и в аморфных областях структурных элементов (рис. 25) [43,48,49].
При последующем увлажнении активная жидкость рвет межмолекулярные связи и пластифицирует аморфные области, возвращая их в высокоэластическое состояние. Упругие напряжения размораживаются, обеспечиваются такие условия для возникновения высокоэластических деформаций, которые связаны с изменением конформационного набора в сторону более равновесного [43].
Вследствие вынужденной вязкотекучести, наряду с развитием рассмотренных обратимых деформаций, при сушке происходят и необратимые пластические деформации. Эти деформации не снимаются при последующем переводе в высокоэластическое состояние и поэтому величина внутренней поверхности не достигает значений, характерных для исходного, несушеного образца [43].
Анализ факторов, определяющих плотность аморфной фазы в высушенной целлюлозе, показал, что плотность аморфной фазы в застеклованной (высушенной) целлюлозе тем больше, чем выше содержание аморфной фазы и чем больше внутренняя поверхность целлюлозы. На величину усадочных напряжений большое влияние оказывают содержащиеся в целлюлозном материале гемицеллюлозы.
Вторичные волокна, подвергаемые переработке, представляют собой целлюлозные волокна, прошедшие сушку. Состояние их структуры является вторичным, оно находится под действием двух последних сил усадочных напряжений: сил взаимодействия между элементами структуры в точках вторичных контактов и противодействующего упругого сопротивления этих элементов. Необратимые пластические деформации не снимаются в полной мере при последующем переводе целлюлозы в высокоэластическое состояние, следовательно, величина внутренней поверхности никогда не достигает первоначального значения.
Одним из важных качеств, присущих вторичным волокнам является ороговение поверхности. Под ороговением понимают необратимые изменения поверхности целлюлозных волокон, прошедших сушку, характеризующихся уменьшением их внутренней поверхности, уплотнением, снижением гидрофильности и понижением доступности к проникновению реагентов.
Для раскрытия механизма ороговения, рассмотрим, чем определяется плотность аморфной фазы в высушенной целлюлозе. Выше было показано, что чем меньше размер структурных элементов волокон, тем больших значений достигают усадочные напряжения, вызванные поверхностным натяжением жидкости на периметре поперечного сечения образца. Однако, больших значений достигают напряжения, вызванные силами капиллярной контракции, оказывающими различное влияние на поверхностный слой волокна и его остальную массу. В случае если бы все поры целлюлозного волокна имели бы одинаковый диаметр, то при достаточном удалении от поверхности волокна силы капиллярной контракции бы взаимно уравновешивались, и при сушке пористая структура целлюлозных волокон не изменялась, за исключением стягивания пор поверхностного слоя и концов пор. Однако, благодаря тому, что диаметры пор в целлюлозном волокне не одинаковые, силы капиллярной контракции для тонких пор оказываются значительно сильнее, чем для крупных пор. В результате, происходит закрытие тонких пор за счет крупных [43].
Применительно к поверхностному слою, силы капиллярной контракции с наружной стороны не уравновешиваются, более того, их действие усиливается поверхностным натяжением жидкости на периметре поперечного сечения волокна. Данные явления, по-видимому, и приводят к образованию ороговевшего поверхностного слоя волокна [43].
Очевидно, что чем меньше диаметр пор и самих волокон, тем больше значений достигают действующие на них сжимающие силы. Развивающееся сжимающее напряжение тем больше, чем меньше размер структурных элементов и больше внутренняя поверхность целлюлозы.
С увеличением содержания в целлюлозе аморфной фазы понижается упругость структурных элементов, как в высокоэластическом, так и застеклованном состоянии. Восстановлению пористой структуры после удаления воды препятствуют силы межмолекулярного взаимодействия в точках вторичных контактов, возникающих при сушке, а с увеличением содержания аморфной фазы, количество межмолекулярных связей в точках вторичных контактов увеличивается.
Описание специализированного лабораторного оборудования
Печатные краски - основной полиграфический материал, предназначенный для создания изображений на запечатываемой поверхности. Печатные краски в основном состоят из следующих компонентов [66-68]: - красящие вещества (пигменты или красители); - связующие вещества; - вспомогательные средства и добавки; - растворители. Красящие вещества - химические соединения, обладающие цветом и способные придавать окраску другим телам. К ним относятся нерастворимые в воде и обычных технических растворителях пигменты и растворимые в воде красители. К пигментам относят и нерастворимые красочные лаки, получаемые из красителей в результате химических реакций.
Пигментные суспензии по сравнению с растворами красителей более интенсивны. Наличие в краске частиц пигмента повышает ее вязкость, тогда как красители мало влияют на вязкость гомогенной системы. В результате растворы красителей легко и глубоко впитываются в капиллярно-пористую структуру бумаги. Печатные краски в большинстве случаев содержат пигменты. Важнейшим исключением, например, являются чернила для струйной печати.
Связующие - полимеры, растворимые в минеральном масле или находящиеся в виде водной дисперсии. Оболочка из связующего вещества, окружающая диспергированные частицы пигмента, защищает их от контактов, приводящих к образованию агломератов и осаждению. При высыхании связующих происходит фиксация пигментов на печатном материале.
Вспомогательные средства и добавки служат для интенсификации сушки, изменения текучести и повышения прочности красок к истиранию. Растворители и разбавители выступают в качестве веществ-носителей.
В электрофотографии красящее вещество называется тонером. Тонеры могут быть сухими и жидкими. Передача на запечатываемый материал осуществляется посредством электростатических сил. Фиксация сухих тонеров на бумаги происходит за счет слабого давления и теплового воздействия. Жидкие тонеры содержат красящие вещества - преимущественно пигменты, находящиеся в жидком связующем.
Состав и реологические характеристики связующего оказывают решающее значение на поведение краски после получения оттиска, т. е. на закрепление. При закреплении красочный слой затвердевает и становится настолько прочным, что не поддается смазыванию, перетискиванию, отмарыванию. Композиционный состав наиболее распространенных обычных печатных красок приведен в работе [69-74]. Различают две стадии закрепления краски «схватывание», или первичное закрепление, и окончательное закрепление [66].
«Схватывание» обеспечивает такое состояние краски на оттиске, когда она перестает смазываться при слабых воздействиях на нее и оттиски можно подвергать дальнейшей обработке.
Окончательное закрепление краски достигается благодаря образованию твердой пленки из первоначально жидкого материала. В зависимости от вида печатной продукции, способа печати и других факторов технологического процесса для закрепления красок используются: - химическое пленкообразование; - впитывание и отделение растворителя в процессе впитывания; - испарение растворителей. Закрепление краски на оттиске сопровождается более или менее заметным впитыванием, которое, в зависимости от способа печатания, типа краски, характера поверхности запечатываемого материала и условия проведения печатного процесса, может играть на этой стадии доминирующую или второстепенную роль. Возможные способы закрепления на оттиске большинства красок высокой, офсетной и глубокой печати можно в обобщенной форме представить в виде следующей схемы (рис. 48) [68].
Механизм закрепления краски любого вида неотделим от характера подложки (бумаги), на которую накладывается эта краска [67]. 1.9.5. Печатные бумаги
Основные виды печатных бумаг представлены газетной, офисной, мелованной и суперкаландрированной бумагами. Анализ поверхности печатных бумаг помогает проанализировать механизмы закрепления печатной краски [75].
Газетная бумага в основном производится из термомеханической массы (ТММ) или очищенной от печатной краски макулатурной массы (DIP). При использовании DIP-массы бумага содержит некоторое количество минерального наполнителя (см. поперечный разрез рис. 49, б) и небольшое количество целлюлозы. Для газетной бумаги одним из важных параметров является прочность в машинном направлении, поэтому волокна строго ориентированы (см. поверхность, рис. 49, а). Поверхность крупнопористая, неровная, что ограничивает резкость передаваемого изображения при печати. Необходимая непрозрачность достигается при помощи мелковолокнистой фракции. Офисная бумага должна обладать высокой непрозрачностью, равномерной поверхностью и формованием. Основным сырьем служат короткие лиственные волокна березы или эвкалипта. Короткие волокна дают хорошее формование, непрозрачность и равномерную поверхность. Для повышения непрозрачности и поверхностных свойств добавляют 15-30% наполнителей, обычно карбонат кальция (белые частицы на рис. 50, б). Важным характеристикой в данном случае является разносторонность по ориентации волокна и распределению наполнителя. Суперкаландрированная журнальная бумага имеет практически одинаковые требования по сравнению с мелованной журнальной бумагой. В данном случае гладкая поверхность достигается за счет каландрирования (выглаживания) бумаги между вращающимися стальными и набивными валами, что приводит к повышению лоска и гладкости. В композицию бумаги входят механическая масса для непрозрачности, целлюлоза для обеспечения прочностных свойств, каолин (белые частицы, рис. 51, б) для придания непрозрачности и лоска. Обратите внимание на гладкость поверхности по сравнению с толстыми стенками механических волокон. Мелованная журнальная бумага должна отвечать высоким печатным требованиям для получения резкого изображения при печати. Бумага имеет поверхностное покрытие из белых минералов (карбонат кальция, каолин), латексов, крахмала и бумаги-основы, состоящей из композиции механических и целлюлозных волокон (рис. 52, а и б). Бумага-основа должна обладать достаточными прочностными свойствами для нанесения слоя меловальной пасты. Покровный слой характеризуется высокой гладкостью и равномерной пористостью, для того, чтобы краска могла проникать внутрь с постоянной скоростью. Проникновение покровного слоя в бумагу-основу незначительное.
Микроскопические исследования образцов макулатурной массы
При средней и более степени гидрофобности 0 50\..60 лимитирующей стадией безынерционной флотации является захват частиц всплывающими пузырьками, поэтому при реализации флотационных технологий стремятся к повышению дисперсности генерируемых пузырьков. Поскольку вероятность отдельных составляющих выражения (19), является функцией параметров флотационного процесса, таких как радиус частиц, краевой угол смачивания, вязкость жидкости, то возможна их совместная оптимизация, имеющая целью достижение максимального флотационного эффекта [87-89].
Удаление частиц из волокнистой суспензии происходит при помощи подводимого воздуха. В наиболее простом случае, инжекция воздуха происходит через проницаемую перегородку, такую как перфорированный лист, текстильную вставку, спеченную керамику. Размер пузырьков в основном зависит от поверхностного трения в суспензии, размера пор в аэрационной вставке, объема подаваемого воздуха.
Другой способ образования пузырьков использует высокую энергию перемешивания. Энергия в данном случае зависит от перепада давления и типа смесителя. Он также оказывает сильное влияние на размерный спектр образуемых пузырьков.
Относительная скорость между пузырьками воздуха и суспензией определяет вероятность столкновения пузырьков с частицами. Таким образом, скорость всплывания пузырьков должна быть как можно ниже, для обеспечения максимально возможной вероятности столкновения.
Скорость подъема воздушного пузырька диаметром 0 1 мм в воде составляет порядка 0,2 м/с. Скорость возрастает до 0,3 м/с для пузырька 0 1 мм. Так как аэрация в процессе флотации достаточно интенсивная, происходит образование целых кластеров пузырьков. Вследствие большего сопротивления потоку, они переносят значительно большее количество суспензии, чем одиночный пузырек воздуха. Подобный насосный эффект приводит к интенсивной рециркуляции, так как переносимый наверх пузырьками объем суспензии требует замещения нисходящим потоком. Отдельные пузырьки, контактирующие друг с другом в пределах кластера, зачастую объединяются в пузырьки большего размера. При высокой концентрации суспензии и длинному пути подъема, данное явление часто приводит к образованию каналов, через которых происходит быстрое выведение воздуха [38].
Рассматривая приведенные в литературе данные и практический опыт эксплуатации флотационных установок можно заключить следующее.
Системы флотации обычно работают в диапазоне концентраций 0,8-1,4% и температурах 40-70С. Величина рН должна составлять 7-9 при жесткости воды 1,79-10,71 мг-экв/л и использовании ПАВ на основе жирных кислот. При использовании других видов ПАВ, жесткость воды не играет столь значительной роли. Относительная воздушная нагрузка в большинстве случае составляет 300% и более, выражающая общий объем воздуха к общему объему потока суспензии. Некоторые системы работают при воздушной нагрузке до 1000% [38].
Помимо печатной краски, пена содержит органические компоненты, такие как волокна и мелочь, а также неорганические вещества, такие как наполнители и меловальные пигменты. Потери указанных волокон, мелочи, наполнителя и пигментов могут быть снижены за счет уменьшения объема отводимой пены, или за счет использования второй ступени флотации, где отходы с первой ступени (пена) подвергается флотации для улавливания волокна, мелочи, в некоторой степени золы.
Уменьшение объема отходов первой ступени без ущерба для получаемой массы относительно белизны и чистоты, возможно только в ограниченных пределах. Таким образом, двухступенчатая организация флотационной системы является наиболее распространенной. Вторая ступень предназначена для уменьшения потерь, в то время как первая ступень отвечает за качественные показатели получаемой массы (рис. 70).
Вторая ступень обычно работает в более низком диапазоне концентрации, чем первая. Композиция взвешенных веществ в суспензии кардинально различается, она содержит меньше волокон, и значительно большее количество мелочи и наполнителя. Рабочие параметры установки на второй ступени, следовательно, нуждаются в соответствующей корректировке для данных условий.
Задачей второй ступени, по крайней мере, является достижение тех же значений белизны и содержания сора, что и у массы, подаваемой на первую ступень флотационной установки, таким образом, можно направить хорошую массу со второй ступени на вход в первую без ущерба для качества. Вторая ступень флотации также является избирательной по отношению к органическим и неорганическим составляющим суспензии. Это означает, что по сравнению с композицией на входе, происходит отделение значительно большего количества неорганических веществ, чем органических [38].
Технологические линии для удаления печатной краски из макулатурной массы включают в себя не только оборудование для роспуска и флотации. В составе технологической цепочки обязательно присутствует оборудование для вторичного роспуска, вихревой очистки, сортирования, сгущения [90]. В целом, все звенья технологической цепочки вносят вклад в получение качественного готового продукта. В зависимости от вида вырабатываемой продукции и предъявляемым требованиям, система подготовки массы может включать промывное, диспергирующее оборудование (рис. 71). Этап флотационной очистки выделен цветом.
Заметим, что флотационные установки во всех приведенных случаях находятся на одной и той же позиции - после стадии тонкой очистки. Это закономерно, т.к. большинство представленных на рынке флотационных установок работают при общей концентрации массы порядка 0,8-1,4%. Эксплуатация флотационной установки в диапазоне более высокой концентрации повышает производительность, но снижает эффективность очистки.
