ВЛИЯНИЕ ДЕАЭРАТОРОВ НА ПРОЦЕССЫ ОТЛИВА БУМАЖНОЙ МАССЫ

При производстве бумаги и картона помимо целлюлозы и наполнителя используются различные химические добавки. Концентрация некоторых добавок в готовой продукции очень незначительная, но их действие и присутствие в массе очень заметно и велико, что их часто называют активными химическими добавками. Они зачастую незаменимы для придания к-либо дополнительных свойств готовой продукции, либо участвуют только в процессе образования бумажного полотна, существенно уменьшают брак готовой продукции. К таким веществам относятся и пеногасители.

Данная группа веществ практически не растворима в воде, однако при добавлении в бумажную массу в требуемых концентрациях уменьшает поверхностное натяжение воды и уменьшает время жизни пены на сетке БДМ. Пена и пузыри часто образуются при напуске суспензии на сетку БДМ. Применение любых пеногасителей в ЦБП существенно снижает брак готовой продукции.

Пеногасители, они же деаэраторы, как и столет назад, сегодня так же активно используются в ЦБП. Данная группа веществ за последние 100 лет претерпела много изменений, начиная с огнеопасного керосина и заканчивая токсичными для гидробионтов добавками, активно применявшимися аж вплоть до конца 1990х годов. Однако в то время уже активно внедрялись новые вещества, имеющие в своем составе базовую структурную формулу, показанную на рис. 1:

Рис. 1. Базовая химическая формула полиэфирсилоксана

Сегодня полиэфирсилоксаны активно применяются ввиду их стабильности хранения по сравнению с алифатическими гидрокси-соединениями, малой токсичностью по сравнению с другими компонентами, а также невысокой ценой с учетом их расхода. На рис. 1 показана лишь базовая формула, которая также может отличаться от формулы выпускаемых на рынке пеногасителей.

Для серии опытов, сравнивающих показатели процесса отлива бумажной массы, обе целлюлозы (беленая хвойная и беленая лиственная Архангельского ЦБК) подвергались размолу на аппарате ЦРА до 20˚, 30˚ и 40˚ ШР соответственно, а степень помола бумажной массы измерялась и контролировалась на аппарате Шоппер-Риглера СР-2 (Рис. 2). Масса навески воздушно-сухой целлюлозы – 2 г, объем суспензии – 1000 мл [4].

Рис. 2. Аппарат Шоппер-Риглера СР-2

Главные параметры, характеризующие процессы отлива бумажной массы, это время обезвоживания и водоудержание. Время обезвоживания это время самопроизвольного истечения воды с массы, измеряемая в секундах, а скорость обезвоживания это величина обратно пропорциональная времени обезвоживания.  Водоудержание – это остаточное количество воды в массе на сетке аппарата СР-2, оставшееся после самопроизвольного истечения воды. Оно является разницей между начальным объемом в 1000 мл и объемами воды, которые вылились через центральное и боковое отверстие сливной воронки аппарата СР-2 (Рис. 2). Оба параметра регистрировались на СР-2 при помощи секундомера и мерной посуды [4].

График 1. Зависимость водоудержания лиственной целлюлозы от концентрации деаэратора KY-8000

График 2. Зависимость водоудержания хвойной целлюлозы от концентрации деаэратора KY-8000

Лиственная масса при использовании деаэратора KY-8000 при низких степенях помола от 20˚ до 30˚ ШР реагирует практически одинаково, проявляя положительный момент в виде минимального водоудержания лишь в области около 75 г/т сухого волокна. С повышением степени помола до 40˚ ШР лиственная масса уже старается удержать больше воды, особенно в средних значениях концентрации в интервале 50-75 г/т. (Показано на графике 1).

Хвойная масса также, в интервале от 20˚ до 30˚ ШР проявляет себя практически одинаково, отображая на графике похожие зависимости с ростом водоудержания. Но масса в 20˚ ШР имеет тенденцию снижения водоудержания на 15% лишь при концентрации около 150 г/т. Что касается массы с помолом в 40˚ ШР, то применение KY-8000 с хвойной массой показывает хорошее сни-жение водоудержания во всем диапазоне концентраций до 20%, за исключением концентрации в 75 г/т (график 2).

График 3. Зависимость времени обезвоживания лиственной целлюлозы от концентрации деаэратора KY-8000

График 4. Зависимость времени обезвоживания хвойной целлюлозы от концентрации деаэратора KY-8000

В случае с лиственной массой в обасти концентрации, как максимально рекомендуемой (100 г/т), время обезвоживания снижается на 10%, а во всем остальном диапазоне концентраций снова оставаясь без изменений (график 3). Хвойная масса при степени помола в 40˚ ШР демонстирует рост времени обезвоживания практически более чем в 1,5 раза с 90 сек до 145 сек и фактически держится в том интервале (график 4). В остальных же случаях, время обезвоживания в случае с KY-8000 для обеих масс и низких степенях помола от 20˚ до 30˚ ШР практически остается без изменений (график 3, 4).

Вывод для деаэратора KY-8000. Что касается низких степеней помола, то независимо от природы сырья, беленое волокно хвойное или беленое лиственное, оно практически одинаково проявляет себя при низких степенях помола от 20˚ до 30˚ ШР как во времени обезвоживания, так и при водоудержани. Дальнейшее повышение данного значения для 40˚ ШР порождает уже другие зависимости.

График 5. Зависимость водоудержания лиственной целлюлозы от концентрации деаэратора KY-8000T

График 6. Зависимость водоудержания хвойной целлюлозы от концентрации деаэратора KY-8000T

Низкая степень помола лиственной массы в случае с деаэратором KY‑8000T проявляет значительный рост водоудержания на 50% с пиком в области 75 г/т. Однако с повышением степени помола массы как в 30˚, так и в 40˚ ШР, зависимости водоудержаний становятся практически идентичны, демонстрируя плавный прирост данного значения от 10 до 15% во всем диапазоне концентраций (график 5). Хвойная же масса во всем диапазоне степени помола в 20˚, 30˚ и 40˚ ШР показывает идентичные волнообразные зависимости водоудержания от концентрации KY-8000T, однако ведет к снижению водоудержания. А с повышением степени помола в 40˚ ШР данное снижение более заметно и составляет 30% (график 6).

График 7. Зависимость времени обезвоживания лиственной целлюлозы от концентрации деаэратора KY-8000T

График 8. Зависимость времени обезвоживания хвойной целлюлозы от концентрации деаэратора KY-8000T

KY-8000T. В случае с лиственной массой время обезвоживания растет только при помоле от 20˚ до 30˚ ШР на 25–30%, однако полностью остается без изменений при 40˚ ШР (график 7). Время обезвоживания хвойной массы растет одинаково до 10% при всех упомянутых ранее степенях помола в 20˚, 30˚ и 40˚ ШР (график 8).

График 9. Зависимость водоудержания лиственной целлюлозы от концентрации деаэратора KY-9000

График 10. Зависимость водоудержания хвойной целлюлозы от концентрации деаэратора KY-9000

Деаэратор KY-9000 влияет на водоудержание лиственной целлюлозы вполне положительно, исключение составляет лишь максимальная концентрация в 150 г/т для 40˚ШР (график 9). Хвойная же масса при низком помоле как в 20˚, так и в 30˚ ШР с повышением помола увеличивает водоудержание не только при 50 г/т, а с дальнейшим повышением степени помола до 40˚ ШР водоудержание становится меньше, снижаясь к максимальной концентрации на более чем в 50%, что является очень хорошим результатом (график 10).

График 11. Зависимость времени обезвоживания лиственной целлюлозы от концентрации деаэратора KY-9000

График 12. Зависимость времени обезвоживания хвойной целлюлозы от концентрации деаэратора KY-9000

KY-9000. Лиственная масса при 20˚ и 30˚ ШР проявляет линейную зависимость, увеличивая время обезвоживания до 30% в обеих случаях, а при помоле в 40˚ ШР время обезвоживания практически не меняется (график 11). В случае с хвойной массой, заметен небольшой линейный прирост времени обезвоживания умасс всех трех помолов до 100 г/т, однако дальнейшее повышение концентрации до 150 г/т всё же отличается: низкий помол в 20˚ ШР уменьшит время на 30%, средний помол незначительно уменьшит, а в случае с хвойной массой в 40˚ ШР зависимость сохранит линейность и время обезвоживания продолжит увеличиваться (график 12).

Итог. Деаэраторы KY-8000, KY-8000T и KY-9000 в упомянутом ранее диапазоне степеней помола лишь увеличивают время обезвоживания, либо оставляют этот параметр неизменным,  лишь KY-9000 только при 40˚ ШР немного снижает этот показатель для лиственной массы и при 20˚ ШР для хвойной. Что касается водоудержания, то KY-8000 положительно влияет на лиственную массу, но только при 20˚ и 30˚ ШР, на хвойную во всем диапазоне степеней помола, но избирательно по концентрациям. KY-8000T положительно покажет себя только при использовании хвойной массы, а KY-9000 отлично проявит себя с лиственной массой, а также с хвойной, но уже не во всем диапазоне концентраций данного препарата.

Вывод: импортные китайские деаэраторы марок KY-8000, KY-8000T и KY-9000 способны влиять как на скорость обезвоживания бумажной массы, так и на водоудержание.