Механіко-хімічний метод

Отримання деревної волокнистої сировини

Одержання волокнистої маси - перший етап у виробництві паперу.

Основною сировиною при виробництві паперу, як відмічалося вище, є натуральні рослинні волокна, які становлять основу всіх рослинних тканин. Вони являють собою довгі тонкі трубчасті нитки, що складаються із трьох основних компонентів: целюлози, геміцелюлози й лігніну. Для виробництва важливими є складові на целюлозній основі, а лігнін повинен бути вилучений.

Переважно для виготовлення паперу використовують деревні волокна. Деревні волокна підрозділяються на два основних різновиди:

- з м'яких хвойних порід (ялина, ялиця, сосна);

- з твердих листяних порід (евкаліпт, береза, дуб, тополя, клен інші).

Для одержання однорідної волокнистої маси з деревної сировини використовують три методи:

- механічний,

- хімічний,

- механіко-хімічний.

Механічний метод застосовується для виробництва сортів газетного й книжкового паперу.

При хімічному методі на виході ми одержуємо чисту целюлозу, придатну для виготовлення паперу високої якості.

Механіко-хімічний метод дозволяє одержувати папір середньої якості.

Деревна сировина звичайно перероблюється на целюлозних фабриках. Для переробки макулатури, як правило, потрібне окреме виробництво, що розташовується на тій же фабриці, де роблять готовий папір. Переробка целюлози й папероробне виробництво можуть бути об'єднані в рамках одного підприємства - комбіната.

Рис.1.13. Схема установки для одержання деревної маси

На целюлозно-паперових комбінатах (з об'єднаним виробництвом) готова волокниста маса зберігається в рідкому виді й перекачується в зону підготовки сировини для подальшого рафінування й остаточного очищення.

На фабриках (з роздільним виробництвом) готова маса висушується, віджимається й формується в стоси для транспортування.

Механічний метод

Цей метод є основним при обробці м'якої деревини (в основному хвойних порід). Дерева рубають, відбирають, розпилюють на колоди стандартної довжини, які завантажують для очищення від кори у відкритий обертовий барабан. Після цього деревина подрібнюється обертовими жерновами й перемішується з гарячою водою. Отримана в такий спосіб суміш пропускається через цілий ряд сіток, щораз із усе більш дрібними отворами, у результаті чого відбувається видалення великих шматків або друзок. Наприкінці процесу виходить однорідна рідка деревна маса. Далі ця маса розмелюється в барабанному млині.

Вище говорилося, що для одержання якісної проміжної сировини волокна деревини необхідно відокремити від лігніну повністю, що складно зробити механічними засобами. Тому в готовій суміші обов'язково залишається значна кількість домішок лігніну, а самі волокна при цьому виявляються ушкодженими й розірваними, через що суміш виходить м'якою й в'ялою (дряблою). Папір, що одержують з такої волокнистої маси, може бути використаний тільки для виробництва низькоякісного газетного паперу. Причому отримана маса не може бути використана в чистому вигляді, а повинна бути змішана з більш якісною масою у відношенні 5:1 - тільки тоді папір буде досить міцним. Низькоякісні сорти паперу із присутністю таких домішок, як лігнін і частки кори, звичайно досить швидко жовтіють.

Якщо ж маса призначена для одержання паперу більш високої якості (наприклад, для книг), то їй необхідна додаткова обробка, що включає в себе очищення й відбілювання. У якості відбілюючих речовин використовують соду або перекис водню. І хоча відбілювання поліпшує колір волокнистої маси (а отже, і паперу), воно не захищає від зміни коліру паперу надалі.

Отже, для очищення від недорозмелених частин деревини волокниста маса пропускається через ряд сіток з усе більш дрібними отворами. По завершенні цього процесу отримана маса відбілюється й ущільнюється шляхом видалення надлишків води. Якщо весь процес відбувається на комбінаті, де крім переробки деревини є виробництво паперу, то усе ще волога маса подається в папероробну машину. Якщо ж для виробництва паперу масу необхідно транспортувати в яке-небудь інше місце, то вона висушується, пресується, нарізається й збирається в стоси з наступним повітряним сушінням (до вологості близько 10%).

При механічному способі виробництва з тонни деревини виходить до 900-940 кг сухої волокнистої маси.

Механіко-хімічний метод

Якщо говорити більш точно, то для одержання якісної волокнистої маси використають всілякі технології. При застосуванні всіх цих способів як вихідний матеріал застосовують деревні стружки, а не цілі колоди. Спочатку на стругальному верстаті з колод одержують дрібну (кілька міліметрів) стружку, після чого її пропускають через рафінери (дискові машини, що рафінують), у результаті чого одержують дрібні деревні частки, які надалі просіваються й відбілюються.

Часто перед рафінуванням стружка обробляється паром, внаслідок чого лігнін розм'якшується, а волокна менше ушкоджуються. Одержувана термомеханічна маса має більшу міцність і використовується при виробництві паперу для друкування книг.

А якщо перед рафінуванням крім обробки паром маса обробляється ще й хімічними речовинами для видалення лігніну, то одержувана маса називається хіміко-термомеханічною. Папір, отриманий з такої маси має досить високу якість. Одержання хіміко-термомеханічної маси коштує дорожче, але й отриманий з такої маси папір жовтіє не так швидко. Готова волокниста маса може перебувати або в рідкому виді - для об'єднаних виробництв, або у вигляді брикетів - якщо вона буде відправлятися в інше місце.

Хімічний метод

Хімічна обробка застосовується для зменшення вмісту лігніну в деревині. При такому методі волокна більш ретельно відокремлюються одне від одного, а в масі присутній мінімум домішок.

Хімічний спосіб дозволяє одержати більше міцну й чисту целюлозну масу, чим два попередніх. При хімічній обробці не використовують механічні операції, через які волокна переплутуються й деформуються, тому папір виходить більш щільним, міцним й пружним.

Після рубання й обробки колоди нарізають на дрібні частини уздовж волокон деревини, після чого подрібнюють роторними молотарками.

Для хімічної обробки вибирають один із двох способів:

· сульфітний (кислотний),

· сульфатний (лужний).

Сульфітна обробка

Цей процес протікає у кислотному середовищі й застосовується в основному для обробки м'якої деревини.

Деревні обпилювання розміщують в автоклавній вежі, після чого заливають водяним розчином сульфіту кальцію (CaSO₃) бісульфіту кальцію (Ca(HSO₃)₂) й діоксиду сірки (сірчаний газ, сірчаний ангидрид - SO₂). Отримана маса запарюється на 6-24 години, а потім просіюється й промивається.
У процесі такої обробки основні домішки (лігнін, смола, геміцелюлоза) зникають, але залишаються чисті волокна целюлози, які необхідні для одержання якісного паперу. Відзначимо, що вихід готового продукту (відбіленої сульфітної целюлози) при такому способі досить невеликий - близько 50% від ваги сухих деревних обпилювань.

Сульфітний спосіб у наш час застосовується усе рідше й рідше, тому що він супроводжується великими викидами шкідливих речовин у навколишнє середовище.

Сульфатна обробка

Лужний процес іноді ще називається крафт-процесом. У загальному й цілому технологічно він схожий на сульфітну обробку, тільки застосовувані хімікати інші. Це каустична сода ( каустик, натр едкий, гидроксид натрия - NaOH, сульфід натрію (Na₂S) й сульфат натрію ( натрій сірчанокислий - Na₂SO₄). Після 2-3 годин обробки волокна легко відокремлюються, зберігаючи практично повну свою довжину - це і є основна перевага процесу, що використовується для одержання міцної целюлозної маси. Потім продукт промивається, просіюється й відбілюється.

Відбілювання виконується в кілька етапів, поки не буде досягнутий потрібний ступінь білизни. Як хімікати використають хлор, кисень, перекис водню, бісульфіт магнію.

Вихід готового продукту (відбіленої сульфатної целюлози) - близько 65-70% від ваги деревних обпилювань.

Поиск по сайту: