Размольно-подготовительный отдел фабрики по производству бумаги

Санкт-Петербургский  колледж

ДИПЛОМ
 
Тема: Размольно-подготовительный отдел
фабрики попроизводству  бумаги глубокой печати

Исполнитель – студентка  V курса
 
                                                         Руководитель_____________________



г. С.-Петербург
2008

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
 1.Теория размола
 Общие сведения
 Теория процессаразмола
1.3.Природа межволоконныхсил связи и их формирование
1.4.Контроль за процессомразмола
1.5.Направление процессаразмола
1.6. Влияние размола насвойства бумаги
1.7. Технологическиефакторы, влияющие на процесс размола
1.8. Продолжительностьразмола
1.9. Удельное давлениепри размоле
1.10.Размалывающаягарнитура
1.11. Окружнаяскорость размалывающего органа
1.12.Кислотностьмассы
 1.13.Температура массы
2. АппаратыРОУ, конические и дисковые мельницы
2.1.Коническиемельницы
2.2. Схемыустановок и работа конических мельниц
2.3.МельницаМордена
2.4. Дисковыерафинеры
3. Расчётнаячасть
3.1. Выборкомпозиции вырабатываемой продукции и основного агрегата
       проектируемогообъекта
3.2. Выбороборудования для размола полуфабрикатов
3.3. Выбороборудования для сортирования, очистки и сгущения  массы
3.4. Выбороборудования для хранения массы и подачи на  машину
4. Схемаподготовки массы для  бумаги глубокой печати
5. ГОСТы теории
1.  ТЕОРИЯ  РАЗМОЛА
 
1.1.Общие сведения
Размол— одна из важных операций бумажного производства, от которой в значительнойстепени зависят многие свойства бу­маги. Лист бумаги, отлитый из неразмолотыхволокнистых мате­риалов, получается неудовлетворительным по своему строению,внешнему виду и физико-механическим свойствам. Он обладает неравномерным,облачным просветом, большой пористостью, пух­лостью и малой прочностью. Этообъясняется тем, что сравни­тельно длинные жесткие волокна сплетаются в хлопьяи, оседая на сетке, дают неоднородный по структуре лист. Неразмолотые во­локнаобладают малой пластичностью, слаборазвитой поверхно­стью и мало гидратированы,вследствие чего такие волокна плохо связываются друг с другом в бумажном листе.
Цельразмола волокнистых материалов заключается в сле­дующем: подготовитьволокнистый материал к отливу, придать ему определенную степень гидратации,сделать волокна гибкими, пластичными, увеличить их поверхность (фибрилляцией инабуха­нием), обеспечить лучший контакт и связь волокон в бумажном листе(придать ему прочность); придать бумажному листу путем укорочения, расщепленияи фибрилляции волокон требуемую структуру и физические свойства: объемный вес,пухлость, пори­стость, впитывающую способность и др.
Размолведется в присутствии воды при концентрации волок­нистой массы 2—8% вразмалывающих аппаратах периодического и непрерывного действия — роллах,конических мельницах, рафи­нерах и др. Независимо от типа размалывающегоаппарата прин­цип размола в волокна один и тот же. Он заключается в том, чтоволокнистая суспензия непрерывным потоком поступает к ножам рабочего органааппарата, состоящего из неподвижно закреплен­ных ножей (статора) и вращающихсяножей, расположенных на барабане, конусе или диске (роторе). Проходя междуножами ро­тора и статора, зазор между которыми можно регулировать, во­локнаподвергаются режущему действию кромок ножей и укора­чиваются или расщепляются впродольном направлении, раздавливаются   торцовыми    поверхностями    ножей,  расчесываются    и фибриллируются.
1.2.Теория процесса размола
Врезультате указанных воздействий волокна при размоле в водной средепретерпевают значительные изменения как в струк­туре, так и в физико-химическихсвойствах. Бумажная масса при длительном размоле становится жирной на ощупь,она гораздо труднее отдает воду при обезвоживании на сетке бумагоделатель­ноймашины, а получаемый из нее лист бумаги отличается большей усадкой при сушке,плотностью и прочностью.
Этиизменения в свойствах массы и бумаги настолько значи­тельны, что труднообъяснить их только одним механическим из­мельчением волокон. Поэтому неудивительно, что первыми тео­риями размола были химические теории. Их авторыКросс и Бивен полагали, что вода при размоле вступает в химическое взаимодей­ствиес целлюлозой, образуя желатинообразный гидрат. Отсюда и произошел термингидратация при размоле, широко при­меняемый в бумажном производстве, хотя внастоящее время в этот термин вкладывают несколько иное содержание. Другойавтор химической теории Швальбе полагал, что при размоле мо­гут получатьсягидро- и оксицеллюлоза, образующие слизь, кото­рая склеивает волокна в бумажномлисте при сушке .
Химическаятеория размола волокнистых материалов сыграла известную положительную роль: онаспособствовала применению при размоле ролльных добавок (крахмала, производныхцеллю­лозы и других гидрофильных коллоидов), ускоряющих процесс размола иповышающих прочность бумаги.
Последующиеисследования, посвященные выяснению измене­ния химического состава волокна приразмоле, показали несостоя­тельность химических теорий этого процесса.Исследования Кресса, Бьялковского, Керрена   и других ученых показали, чтохими­ческий состав волокна и его рентгенограмма при размоле не изме­няются.Происходит лишь небольшое уменьшение степени полиме­ризации целлюлозы,увеличивается растворимость в щелочах и гидролизное число. Эти явленияобъясняются увеличением поверх­ности и доступности целлюлозного волокна длядействия щелоч­ных и кислотных реагентов, а также частичным разрушением цел­люлозныхцепей при длительном размоле.
Позднеебыла выдвинута физическая теория размола. Ее ав­торы Стречен (1926) и Кемпбелл(1932) пытались объяснить свой­ства, приобретаемые массой и бумагой приразмоле, только одним физическим процессом измельчения волокон. При этом Стреченпридавал большое значение процессу фибриллирования, объясняя связь междуволокнами в бумаге механическим переплетением по­верхностных фибрилл, аКемпбелл — силам поверхностного натя­жения воды, под влиянием которых волокнасближаются при сушке и образуют лучший контакт друг с другом.
Физическаятеория размола также не могла объяснить причину возникновения межволоконныхсвязей в бумаге и потерю проч­ности ее после увлажнения. Позже эти авторывыдвинули гипотезу «частичной растворимости» целлюлозы в воде и «рекристаллиза­цию»целлюлозных цепей при сушке, чтобы объяснить природу межволоконных связей вбумаге.
Дж.Кларк в 1943 г. выдвинул другую теорию размола. У Стречена он взял егоконцепцию о фибрилляции волокна, а у Кемпбелла — идею частичной растворимостицеллюлозы в воде и действие поверхностного натяжения при сушке. Эти пред­ставленияон дополнил своими наблюдениями о влиянии первичной стенки на набухание ифибрилляцию волокон. Однако и эту теорию нельзя было признать вполнеудовлетворительной.
Еще раньшеЯ. Г. Хинчин высказал предположение, что при размоле происходит освобождениеполярных гидроксильных групп у макромолекул целлюлозы, находящихся наповерхности микро­фибрилл наружных стенок волокна, и что, по-видимому, черезэти группы соседние волокна связываются между собой в бумажном листе. Однакоэто предположение ничем не подтверждалось.
В1940 г. Эллисом и Бассом было установлено, что межмолеку­лярное взаимодействиемежду цепями целлюлозы в клеточных обо­лочках волокна осуществляется черезгидроксильные группы за счет водородной связи. Как известно, водородная связь —особый вид межмолекулярного взаимодействия, осуществляемого ато­мами водородамежду двумя другими электроотрицательными атомами, например кислородом, фтором,азотом или хлором. Этот вид связи проявляется у веществ, обладающих высокимдипольным характером. Энергия водородной связи находится в пределах 3—8ккал/'моль. Она значительно больше энергии связи сил ван дер Ваальса, но меньшеэнергии химической связи.
Водороднаясвязь через кислород типа ОН… О возникает при расстояниях между атомами2,55—2,75 А. Полагают, что в ориен­тированных участках целлюлозы гидроксильныегруппы целиком включены в водородную связь, а в аморфных — частично. При на­моканиицеллюлозного материала вода проникает в доступные участки аморфной целлюлозы иразрушает водородную связь, за­меняя ее менее прочной водной связью также черезводородный мостик. При дальнейшем набухании целлюлозы в отдельных ее участкахобразуются не только мономолекулярные, но и полимо­лекулярные водные пленки,причем связь между цепями ослабе­вает, а гибкость и пластичность волоконповышаются.
Открытиеводородной связи в целлюлозных материалах сыграло важную роль в развитиисовременной теории размола. В основу ее положена гипотеза, что межволоконнаясвязь в бу­маге имеет ту же природу, что и межмолекулярные связи в цел­люлозе.Основные положения современной теории размола были сформулированы автором еще в1947 г. Одновременно анало­гичные взгляды на процесс размола были высказаны идругими исследователями
Всовременной теории размола особое значение   придается слоистому, фибриллярномустроению волокна, содержанию в нем гемицеллюлоз,     способствующих набуханию ифибрилляции волокон. Благодаря этим процессам при размоле волокно стано­витсягибким и пластичным, увеличивается связанная поверхность между волокнами иобразуются межволоконные связи в готовой бумаге .
Процессфибрилляции заключается в ослаблении и разруше­нии связей между отдельнымифибриллами и микрофибриллами клеточной стенки под влиянием механическихвоздействий и про­никновения воды в межфибриллярные пространства, т. е. в об­ластиаморфной целлюлозы, где сосредоточена главная часть гемицеллюлоз. Последние,располагаясь на поверхности фибрилл, усиленно набухают, повышая гибкость ипластичность волокон, что способствует скольжению фибрилл в клеточной стенкедруг относительно друга.
Фибрилляцияможет происходить как на поверхности, так и внутри клеточной стенки волокна. Впервом случае поверхность волокна разрушается и от нее отделяются фрагментыклеточных оболочек и фибрилл, образуя своеобразный ворс на поверхности волокна,видимый при большом увеличении микроскопа. Такая фибрилляция увеличиваетнаружную поверхность волокна и его способность к образованию межволоконныхсвязей, однако она ослабляет прочность самого волокна и снижает сопротивлениебумаги раздиранию. При внутренней фибрилляции отделения фи­брилл не происходит,повышается лишь гибкость и пластичность волокон в результате усиленногонабухания гемицеллюлоз в меж­фибриллярных пространствах, ослабления ичастичного разруше­ния связей между фибриллами. Такая фибрилляция сообщаетволокну способность к образованию межволоконных связей, не снижая прочностисамого волокна, а потому она является более желательной.
Некоторыеисследователи высказывают предположение, что ге-мицеллюлозы, обладая болеекороткими, чем целлюлоза, цепями и ветвистым строением, способны очень сильнонабухать, образуя подобие коллоидного раствора на поверхности фибрилл целлю­лозы.В таком состоянии они, обладая известной степенью по­движности, могутперемещаться и сорбироваться на поверхности волокон, что облегчает образованиемежволоконных связей между микрофибриллами соседних волокон через гидроксильныегруппы. Вначале при прессовании мокрого листа эта связь уста­навливается черезгидратированную пленку воды на поверхности микрофибрилл, затем при удаленииводы сушкой — через мономо­лекулярную пленку воды с более четкой ориентациейгидроксиль-ных групп и, наконец, через водородную связь при полном удале­нииводы сушкой и сближении поверхностей волокон силами поверхностного  натяжения    воды   до   необходимого   расстояния 2,5—2,75 А. Сближениюволокон при сушке способствуют пластич­ность и гибкость размолотого волокна исилы поверхностного натя­жения воды, величина которых, как показал Б. Кемпбелл,может достигать 100—200 кгс/см. Силы, стягивающие волокна в единую структуру,оказывают большое влияние на более тонкие и гибкие волокна. В результатедействия этих сил бумага при сушке под­вергается значительной усадке и образуетболее плотный и проч­ный лист.
Резюмируя,можно сказать, что главное действие размола за­ключается в подготовкеповерхности волокон для образования межволоконных связей и в придании волокнамспособности свя­зываться между собой в прочный лист, что достигается частичнымразрушением и удалением наружных клеточных оболочек, прида­нием волокнамгибкости и пластичности вследствие ослабления и частичного разрушениямежфибриллярных связей вторичной кле­точной стенки (фибрилляция волокна) и усиленногонабухания целлюлозного волокна и особенно гемицеллюлоз в межфибрилляр­ныхпространствах и на поверхности фибрилл (гидратация во­локна при размоле).Термин гидратация здесь применяется в смысле коллоидно-физическоговзаимодействия целлюлозы с во­дой и достаточно хорошо характеризует сущностьколлоидно-фи­зических явлений, происходящих с волокном при размоле.
Второеважное действие размола заключается в укорочении во­локон и частичном ихрасщеплении по длине, что необходимо для предотвращения флокуляции волокон прилистообразовании и улучшения формования, а также для придания бумаге требуемойструктуры при выработке тонких, жиронепроницаемых, впитываю­щих и других видовбумаги.
Такимобразом, механические процессы измельчения волокон обусловливают главнымобразом структуру бумажного листа, а коллоидно-физические процессы — связьволокон в бумаге. Бла­годаря межволоконным силам связи бумага приобретает плот­ностьи прочность, а пористость и пухлость ее снижаются.
1.3.Природа межволоконных сил связи и их формирование.
При­родамежволоконных сил связи в бумаге может быть различной, однако главным иосновным видом этой связи является водород­ная связь через гидроксильныегруппы, расположенные на поверх­ности микрофибрилл соседних волокон. Энергияэтой связи по оп­ределению Корте  составляет 4,5 ккал/моль, а расстояние междугидроксильными группами, при котором она образуется, составляет 2,7 А. Наряду сводородной связью в бумаге действуют и силы ван дер Ваальса, однако их энергиясвязи мала и потому не может обеспечить достаточную прочность бумаги.
Прочностьбумаги, отлитой в неполярной жидкости, например в бензине, или из целлюлозы, укоторой гидрофильные группы за­менены гидрофобными, обусловлена только силамиван дер Ва-альса. Аналогичная картина наблюдается и у бумаги, изготовлен­ной изволокон минерального и органического происхождения: асбеста, стекловолокна,шерсти, синтетических волокон. Все они не имеют функциональных гидроксильныхгрупп и не могут обра­зовать прочной связи, а потому из них нельзя приготовитьсколько-нибудь прочную бумагу без введения специального связующего.
Внастоящее время наличие водородной связи между волок­нами в бумаге можносчитать вполне доказанным. X.Корте и X. Шашек  путем обменной реакциидейтерия с водородом установили уменьшение количества гидроксильных групп в бу­маге,образованной из размолотых волокон, за счет образования межволоконныхводородных связей. По данным этих исследовате­лей, в водородную связьвключается от 0,5 до 2% гидроксильных групп, имеющихся в целлюлозе. Еслиучесть, что основное коли­чество гидроксильных групп в целлюлозном волокневключено в межмолекулярную водородную связь в кристаллитах, а также частично ив аморфных областях целлюлозы, то это уж не такая малая цифра. Она достаточнохорошо согласуется и с увеличе­нием количества воды, адсорбированнойцеллюлозным волокном при размоле. По данным Б. Кемпбелла, при сильном размолецеллюлозы поглощение воды по сравнению с немолотой целлюло­зой повышается на 4%и на такую же величину увеличивается общая поверхность волокна.
Доказательствомобразования водородной связи в бумаге мо­жет служить также и следующеенаблюдение: предварительно растянутая бумага, у которой снята первичнаяползучесть, релаксирует при повторном цикле нагрузки и ее снятии без поврежде­нияструктуры. Такое поведение бумаги невозможно при наличии только механическихсил трения между волокнами, оно доказы­вает существование молекулярных силсвязи .
Разрешающаясила электронного микроскопа пока еще не по­зволяет рассмотреть отдельные водородныесвязи, однако тонкие перемычки из прядей и фибрилл между соседнимиповерхностями волокон хорошо видны на микрофотографиях, и нет сомнений в том,что эти связи имеют молекулярную основу.
Какуже указывалось, большую роль для формирования водо­родных связей междуволокнами играют силы поверхностного на­тяжения воды, которые стягивают тонкиеи гибкие волокна и при­водят их в тесное соприкосновение между собой припрессовании и сушке бумаги.
Убумаги из стекловолокна нарастание прочности до сухо­сти 25—30% происходитточно так же, как и у целлюлозной бу­маги, так как в этой стадии прочностьбумаги обусловливается только силами поверхностного натяжения воды, однако придаль­нейшем обезвоживании сушкой прочность бумаги снова начинает снижаться ипритом прогрессивно, падая до нуля, так как проч­ные связи у бумаги изстекловолокна не образуются. Однако если к стекловолокну прибавить подходящеесвязующее, например крахмальный или силикатный клей, то при сушке такой бумагитакже начнут формироваться связи между волокнами и проч­ность бумаги будетвозрастать.
 
1.4.Контроль запроцессом размола
Дляоценки качества массы при размоле применяют различ­ные методы и приборы.Степень помола массы или ее садкость определяют на приборах Шоппер-Риглера иканадским стандарт­ным, среднюю длину волокна — на приборах Иванова, Имсета иполуавтоматическом курвиметре, на котором также определяют и фракционный составмассы по длине волокон. Визуальную оценку структуры и размеров волоконпроизводят с помощью ми­кроскопа и микропроекционного аппарата. Способностьмассы удерживать воду определяют по методу Джайме. При иссле­довательскихработах определяют также скорость обезвоживания массы, сжимаемость, набухшийобъем волокна, удельную поверх­ность.
Степеньпомола массы в большинстве стран Европы опреде­ляют на приборе Шоппер-Риглера,в Америке, в Скандинавских странах и в Англии широко используется также иканадский стан­дартный прибор. На обоих этих приборах определяют способностьбумажной массы пропускать через себя воду; полученные данные характеризуютстепень разработки и измельчения волокон, а также степень их гидратации приразмоле. Однако по показа­ниям этих приборов еще нельзя судить о среднихразмерах воло­кон. Устройство этих приборов хорошо известно и описание ихприведено в любой книге по технологии бумаги.
ПриборШоппер-Риглера не чувствителен в низкой (от 8 до 16° ШР) и в высокой областяхразмола массы (свыше 85— 90° ШР). Поэтому он малопригоден для анализа массы,приме­няемой для изготовления  древесноволокнистых плит, а также массы дляконденсаторной бумаги.
Дляоценки структуры волокна при размоле массы пользуются микроскопом илимикропроекционным аппаратом, который уста­навливают в темной комнате.Изображение волокна направляют на большой экран, разграфленный на квадраты,масштаб которых позволяет оценивать волокна по длине. Однако определение сред­нейдлины волокна с помощью микроскопа сложно, требует опыта от работников изанимает много времени.
/>Следовательно, предпочтение следуетотдать второму по­казателю, которым и надлежит пользоваться для производствен­ногоконтроля процесса размола массы и при проведении иссле­довательских работ.
Впоследние годы в Финляндии и Швеции были выпущены полуавтоматические приборыдля определения фракционного со­става массы по длине волокон. В этих приборахмикроскопическое изображение волокон отбрасывается на стеклянный столик при­бора,разграфленный на несколько секторов, и оператор с помо­щью курвиметра,снабженного мерным колесом, обводит изобра­жения всех волокон. При этом электронныйсчетчик сразу сумми­рует результаты анализа, регистрируя отсчеты по фракциям.На основании полученных результатов фракционного состава можно вычислить поуказанным ранее формулам как среднеарифметиче­скую, так и средневзвешеннуюдлину волокна. Эти приборы дают более надежные и быстрые измерения по сравнениюс измерени­ями, выполненными с помощью обычного микроскопа, однако онизначительно уступают в скорости определения средней длины во­локна на приборахИванова и Имсета, а потому они менее при­годны для производственного контроляпроцесса размола.
Впоследнее время стали широко применять для оценки ка­чества массы при размоле,особенно при проведении научных ис­следований, показатель водоудерживающейспособности массы после ее центрифугирования при определенных стандартных ус­ловияхобезвоживания (навеска 0,15 г абс. сухого волокна, цент­робежная сила 3000 гс):Этот показатель выражается в процен­тах удерживаемой волокном воды ихарактеризует степень набу­хания и гидратации волокон при размоле. Считают, чтоэтот показатель лучше, чем степень помола по Шоппер-Риглеру, ха­рактеризуетспособность волокон к образованию межволоконных связей и получению прочнойбумаги.
 
1.5.Направлениепроцесса размола
Чтобысудить наиболее полно о процессе размола массы, не­обходимо контролировать нетолько степень помола, но и длину волокна. Соотношение в изменении этих двухпоказателей, назван­ное нами коэффициентом ужирнения К,  позволяет судить о направ­лениипроцесса размола: идет ли он в сторону гидратации (ужирнения), или внаправлении механического укорочения во­локон.
 
1.6. Влияние размолана свойства бумаги
 При размоле массы с большим удельным давлением сопротив­ление готовойбумаги разрыву, излому и раздиранию было го­раздо ниже, чем при размоле исходноговолокна при меньшем удельном давлении. Причина этого заключается в том, что впер­вом случае процесс размола направлен больше в сторону укоро­чения волокна, аво втором — в сторону гидратации. Об этом можно судить по кривой изменения среднейдлины волокна при размоле и по коэффициенту ужирнения.
При размоле сульфатной целлюлозы наблюдаются те же за­кономерности,однако бумага получается при этом с большим сопротивлением разрыву, раздираниюи излому; само волокно ос­тается более длинным, хотя приходится применять приразмоле более высокое удельное давление.
Рассмотрим типичное развитие основных свойств готовой бу­маги,происходящее в процессе размола исходной целлюлозы, и выяснимзакономерности, обусловливающие развитие этих свойств.
Примерно также изменяется и кривая сопротивления бумагиизлому, но обычно эта кривая достигает максимума несколько раньше, т. е. при несколькоменьшей степени помола целлюлозы, чем кривая разрывной длины. Криваясопротивления раздиранию также имеет переломную точку, но она достигается раньше впервой стадии размола целлюлозы, а далее кривая снижается, следуя за из­менением длиныволокна при размоле.
Следова­тельно, на показатель разрывной длины бумагинаибольшее влия­ние оказывают силы связи между волокнами, напоказатель сопро­тивления  излому они влияют меньше, а на показатель сопро­тивления  раздиранию  еще мень­ше,  преобладающее  же влияние на него оказывает длина волокна. Положение точкиперегиба кривыхпрочности  может   изме­няться в зависимостиот применяемого удельного давления  при размоле и исходной  прочности  самого  волокна.  
Наиболее важными факторами, определяющими прочность бумаги являются:межволоконные силы связи, зависящие от вели­чины связанной поверхности и отконцентрации связей на еди­нице площади контакта, длина волокон и отношениедлины воло­кон к его ширине, прочность волокон, их гибкость и эластичность, ориентацияволокон и распределение связей в листе бумаги, т. е. ее однородность.
Относительное значение перечисленных выше факторов раз­лично для разныхпоказателей прочности бумаги. Так, для сопро­тивления бумаги разрыву(разрывная длина) первостепенное зна­чение  имеют силы  связи и  прочностьволокон, тогда  как длинаволокна, как и гибкость и эластичность волокон, имеет меньшее значение.Наоборот, для сопротивления бумаги излому первосте­пенное значение имеет нарядус длиной волокна и его прочностью эластичность волокон, а силы связи междуволокнами здесь не играют такой большой роли, так как при испытании на изломбумага не испытывает большого напряжения на растяжение] Для сопротивленияраздиранию наибольшее значение имеет длин*«а во­локон и их прочность,значительного же развития сил связи для этого показателя не требуется, имаксимальное значение сопротив­ления раздиранию бумаги достигается уже приотносительно не­большой величине межволоконных сил связи. Наоборот, усилениесвязей за счет размола или введения связующего снижает сопро­тивление бумагираздиранию, так как облегчает разрыв волокон в плотной структуре листа.
Привсех видах разрушения бумаги рвутся не только связи между волокнами, но и самиволокна. Количественные соотноше­ния разрыва связей и разрыва волокон могутбыть весьма различ­ными и зависят главным образом от развития сил связи: чемсла­бее силы связи, тем легче они разрушаются и меньше рвутся сами волокна и,наоборот, чем сильнее развиты межволоконные силы связи и длиннее волокна, тембольше рвутся волокна и меньше разрушаются связи между ними.
Показателиобъемного веса бумаги, впитывающей способности и воздухопроницаемости зависятглавным образом от сил связи между волокнами. Кривая изменения впитывающейспособности бумаги в зависимости от степени помола целлюлозы является как быобратным изображением кривой соответствующего развития межволоконных связей вбумаге. По мере того, как эти силы связи растут, волокна сближаются междусобой, поры в бумаге умень­шаются, что и приводит к понижению впитывающейспособности.
Зависимостьдеформации бумаги после увлажнения от степени помола исходной целлюлозы носитлинейный характер: деформа­ция бумаги увеличивается с повышением степени помолацеллю­лозы. На этот показатель, кроме сил связи, влияют и другие факторы:ориентация волокон, условия отлива и сушки бумаж­ного полотна и др.
Изприведенных данных видно, что процесс размола целлю­лозы оказывает большоевлияние на все основные свойства гото­вой бумаги. Главными определяющимифакторами при этом яв­ляются изменения размеров волокон и величинымежволоконных связей в бумаге.
1.7. Технологические факторы, влияющие на процесс размола
Кфакторам, определяющим процесс размола волокнистых ма­териалов, его скорость,экономичность и направление или харак­тер размола, относятся:продолжительность размола; удельное давление при размоле; концентрация массы;вид размалывающей гарнитуры; окружная скорость размалывающих органов; кислот­ностьи температура массы при размоле; свойства волокнистых материалов; влияниегидрофильных добавок.
Изэтих факторов главными управляемыми факторами про­цесса являются первые два, т.е. время размола и удельное дав­ление при размоле. Концентрация массы являетсявспомогатель­ным управляемым фактором. Остальные факторы практически ос­таютсяпостоянными, неуправляемыми.
 
1.8. Продолжительностьразмола
Отэтого фактора зависят степень помола массы, укорочение и расщепление волокон, атакже развитие межволоконных сил связи. В роллах периодического действия размолмассы чере­дуется с длительными перерывами, когда волокна проходят черезобратный канал ванны ролла. Поэтому процесс размола растяги­вается на несколькочасов, тогда как при размоле в аппаратах непрерывного действия он протекаетзначительно быстрее, за не­сколько секунд. Однако и при размоле массы ваппаратах непре­рывного действия время размола (или время пребывания массынепосредственно в аппарате) является не менее важным факто­ром, позволяющимрегулировать процесс. Увеличение времени обработки материалов в аппаратахнепрерывного действия обычно достигается путем дросселирования массы на выходеиз размалы­вающего аппарата при помощи задвижки, увеличения коэффици­ентарециркуляции массы или путем установки нескольких аппа­ратов последовательно водном потоке. Это будет изложено под­робнее в разделе о непрерывном размолемассы.
Продолжительностьразмола массы в роллах периодического действия зависит от требуемых параметровмассы, от конструкции ролла и типа применяемой гарнитуры, от удельного давленияпри размоле, свойств самого волокнистого материала и некоторых Другихтехнологических факторов. Она может колебаться в преде­лах от 0,5—1 ч приразмоле целлюлозы для бумаги с садким по­молом до 18—24 ч при производстветончайшей конденсаторной бумаги.
Приувеличении продолжительности размола пропускная спо­собность любого размалывающего аппарата понижается, при этом между пропускной способностью и временем обработкинаблю­дается обратно пропорциональнаязависимость. Соответственно повышаетсяэффект обработки: увеличивается степень помола массы, изменяется средняя длина волокна и повышается проч­ность бумаги.
 
1.9. Удельное давление при размоле
Удельное давление при размоле влияет на характер размола (направлениепроцесса), его скорость и эффективность. Так, если при размолекакого-либо волокнистого материала постепенно по­вышать удельное давление от нулядо высокого значения, то вна­чале волокна будут только расчесываться, затемначнут расщеп­ляться, раздавливаться и, наконец, укорачиваться. При этом ре­жущее действиеразмалывающей гарнитуры будет возрастать, а гидратирующее ифибриллирующее—снижаться, в результате чего прочность бумаги на разрыв,раздирание и излом будет сни­жаться, а пухлость и пористость бумаги приодинаковой степени помола массы будут повышаться.
Удельное давление при размоле связано с величиной зазорамежду размалывающими поверхностями рабочей части аппарата. В роллах,имеющих весовое или поршневое присадочное устройство ролльногобарабана, величина зазора является функцией удель­ного давления,концентрации массы и свойств волокна. Между ножами размалывающих органов образуетсяволокнистая про­слойка, толщина которой тем меньше, чем выше удельноедавле­ние, ниже концентрация, выше степень помола массы.
При работе с постоянным давлением зазор между ножами ус­танавливаетсяавтоматически и определяется степенью сжатия волокнистой прослойки. При размоле, по мере того какволокна измельчаются, гидратируются истановятся более пластичными, величиназазора между размалывающими поверхностями аппа­рата постепенно уменьшается. При размоле в роллах старой кон­струкции, не имеющих весового устройства, когдаролльный ба­рабан жестко закреплен вопределенном положении с помощью винтового присадочного устройства исохраняет постоянный зазор между ножами, по мере измельчения волокна иизменения свойств волокнистой прослойкиразмалывающий эффект постепенно ос­лабевает.Поэтому в процессе размола массы применяют ступен­чатую присадку ролльногобарабана.
Расстояние между ножами ролльного барабана при работе ролла обычнонаходится в пределах от 0 до 1 мм. Величина зазора при расчесеволокна составляет обычно 0,5—0,8 мм, при легком размоле, прикотором волокна будут не только расчесываться, но и расщеплятьсяпо длине волокна,— в пределах   0,2—0,4 мм, при среднейинтенсивности процесса размола — 0,1—0,2 мм и при сильном размоле с высоким удельным давлением —меньше 0,1 мм. Иногда роллыснабжаются указателями величины зазора междуножами, однако, как показала практика, подобные уст­ройства обычно плохоработают, так как величина зазора очень мала и на показания прибора влияют: степень износа ножей, ве­личина люфтав подшипниках ролльного барабана и др.
Удельное давление при размоле в аппаратах, имеющих весо­вое илипоршневое присадочное устройство, является более на­дежным показателем этогопроцесса.
Аппараты непрерывного действия обычно работают с постоян­ным зазором междуразмалывающими органами, поскольку ха­рактер волокнистой массы при размоле остается неизменным. Ко­нические мельницы Жордана работают с меньшей, агидрофайнеры и дисковые рафинеры сбольшей величиной зазора (около 0,2—0,3мм) между ножами.
Величину удельного давления при размоле массы выбирают с учетом требуемых параметров массы исвойств вырабатываемой бумаги, типаразмалывающего аппарата и гарнитуры, а также прочности исходного волокна. Для интенсивного укорочения воло­кон при минимальной их гидратации применяют высокоеудель­ное давление, для интенсивной фибрилляции и продольного рас­щепления волокон при высокой гидратации —относительно низкое удельноедавление. Прочные волокнистые материалы (сульфатную небеленую целлюлозу и тряпичную полумассу)размалывают при более высокомдавлении, чем менее прочные материалы (сульфитную целлюлозу). Коротковолокнистую целлюлозу из лиственной древесины и однолетних растений (соломы, тростникаи др.), а также макулатуруразмалывают при низком удельном давле­нии, чтобы не укорачивать волокон,а подвергать лишь легкому рафинирующему воздействию.

1.10.Размалывающаягарнитура
Размалывающаягарнитура аппаратов может быть металличе­ская, базальтовая и комбинированная(из первых двух).
Металлическаягарнитура может быть литой (цельноме­таллической) и наборной (из отдельныхножей). Первая харак­терна для гидрофайнеров и дисковых рафинеров, вторая — дляроллов и конических мельниц Жордана.
Базальтоваягарнитура применяется в роллах, в кониче­ских и дисковых мельницах в техслучаях, когда требуется жир­ный помол массы.
Комбинированнаягарнитура применяется в роллах и иногда в конических мельницах.
Типразмалывающей гарнитуры следует выбирать с учетом ха­рактера требуемого размолаи свойств вырабатываемой бумаги. Металлическая гарнитура в отличие отбазальтовой позволяет, изменяя удельное давление при размоле, получить массу слюбыми свойствами. Однако процесс размола с использованием этой гар­нитуры невсегда экономичен. Металлическая гарнитура эффек­тивна в тех случаях, когдатребуется укорочение волокна. Когда нужно расщепление или раздавливание волокони получение хо­рошо гидратированной массы жирного помола, целесообразнееприменять базальтовую гарнитуру. Базальтовая гарнитура непри­годна дляукорачивания волокна при малом его ужирнении.
Применениекомбинированной гарнитуры из базальта и метал­лических ножей расширяетвозможности процесса размола.
 Эффективностьработы роллов и конических мельниц с метал­лической гарнитурой и характерпомола массы зависят от пра­вильного выбора толщины ножей. Тонкие ножи,толщиной 2—5 мм, применяют для садкого помола массы; средние по толщиненожи (6—8 мм) используют при выработке большинства массовых ви­довбумаги; ножи толщиной 9—12 мм служат для получения массы жирного помолаи в тех случаях, когда желательна гидра­тация волокон без существенного ихукорочения.
 В роллахна планке обычно ставят ножи на 2—-3 мм тоньше, чем на барабане: ножи набарабане труднее менять, чем на план­ках. У конических мельниц толщина ножей настаторе и роторе обычно одинакова.
Литая гарнитура используется для гидрофайнеров и диско­вых рафинеровпри рафинирующем размоле целлюлозы в первой ступени, перед размолом вконических мельницах Жордана. У гид­рофайнеров на роторе и статореустанавливают ножи толщиной 10—16 мм, а у рафинеров более тонкие.
Ножироллов, конических и дисковых мельниц с наборной гар­нитурой изготовляются из нержавеющей стали разных марок итвердости, углеродистой высококачественной стали и бронзы. Мюллер-Рид ссоавторами  считают, что при размоле прочной сульфатнойцеллюлозы для лучшего укорочения волокон лучше всего применять ножи из твердой хромоникелевой стали (твердо­стью по Бринеллю 350—370 кгс/мм2). Такиеножи пригодны и для размола сульфитнойнебеленой целлюлозы. При размоле менее прочных волокнистых материалов ипри желании получить менее укороченныеволокна с большей степенью гидратации рекомен­дуется применять ножи из стали твердостью по Бринеллю 225— 275 кгс/мм2.Ножи из марганцовистой стали и фосфористой бронзы твердостью 180—220 кгс/мм2применяются длярафинирующего и фибриллирующего размола при малом укорочении волокон.
Эти авторы придают очень большое значение микроструктурематериала ножей и считают, что размол массы можно значительно улучшить, создавнадлежащую микроструктуру материала ножей. Чиаверина пришел к заключению, что дляускорения размола и повышения его эффективности следует применять пористые ножи. Ножи,изготовленные из пористого металла «Порал», по­зволяют получать при небольшомрасходе энергии на размол массу низкой степени помола, но дающую оченьпрочную бумагу. Бухайер и Пижоль показали, что в дисковых рафинерах для рафинирующегоразмола волокна наиболее пригодна чугунная литая и базальтовая гарнитура, а дляразмола с укорочением во­локон— стальная. В обоих случаях достигается максимальная эффективность и экономичностьпроцесса.
Из-за большой размалывающей поверхности, пористой струк­туры и наличиябольшого количества режущих кромок базаль­товая гарнитура создает значительноеистирающее действие, и потомуона весьма эффективна при жирном помоле массы. Приме­нение в роллах и конических мельницах Жордана ножей значи­тельной толщины для получения массы жирного помоланельзя признать целесообразным.Применять такие ножи рекомендуется вскоростных конических мельницах — гидрофайнерах, в которых действие гидратации усиливается эффектомгидроразмола вслед­ствие ударногодействия гарнитуры при высоких скоростях вра­щения ротора. Наиболее рационален двухступенчатый размол, при котором гидратирующее действие достигается водних аппа­ратах, а укорочение волокон до требуемых размеров — в других аппаратах, с тонкими ножами.
Для работы конических мельниц имеет значение не только материалгарнитуры и толщина ножей, но и конусность ротора, а такжерасположение ножей. При одиночном расположении но­жей с равнымипромежутками между ними достигается большее режущее действие ножей, а при групповомрасположении повы­шается гидратация волокон. С увеличением конусности ротораконическоймельницы уменьшается режущее действие аппарата.
Как показал В. Брехт, режущее действие ножей умень­шается приувеличении угла (в диапазоне от 0 до 40°) между но­жами ротора истатора размалывающих аппаратов, но при этом возрастает расход энергии наразмол. Наиболее благоприятным углом между ножами барабана и планки у ролла онсчитает угол 6е. При таком расположении ножей ролл работает более ста­бильно, сменьшим шумом, исключается возможность западания и ударов ножей и вместе с темдостигается наиболее эффективная и экономичная работа аппарата.
1.11. Окружнаяскорость размалывающего органа
Окружная скорость размалывающего барабана роллов пери­одическогодействия составляет обычно 10—12 м/сек, скорость ротора коническихмельниц Жордана (по среднему диаметру ро­тора) — в пределах 10—23 м/сек (умельниц с интенсивным режу­щим действием 10—16 м/сек, а у мельниц сбольшим гидратирующим   действием    17—23   м/сек),  у  гидрофайнеров — в   пределах 25—33 м/сек, у дисковыхрафинеров —в пределах 20—45 м/сек (по большому диаметру).
  Окружная скорость размалывающего аппарата обычно не ре­гулируется впроцессе работы, однако часто возможна работа ко­нических и дисковых мельниц приразных скоростях; в зависимо­сти от назначения мельницы устанавливаютэлектродвигатель с соответствующим числом оборотов.
С увеличением числа оборотов размалывающего органа при всех прочих равных условиях снижаетсярежущее и повышается гидратирующее действиеаппарата при размоле волокна. Это про­исходит, по-видимому, вследствиевозрастания эффекта гидрораз­мола засчет ударного действия ножей о массу, а также ударов самой массы о стенки размалывающего аппарата, таккак живая сила этих ударов возрастаетпропорционально квадрату скорости. Нарядус этим возрастает и напряжение сдвига в зазоре между размалывающими органами аппарата, которое приводитк усилен­ной фибрилляции и гидратацииволокна. По этой причине ско­ростныеразмалывающие аппараты,— гидрофайнеры и дисковые рафинеры,— снабженные к тому же и более толстыми ножами иработающие при более высокой концентрации массы, больше гидратируют и расчесывают волокна, а мельницы Жордана, ра­ботающие на меньших скоростях при меньшей концентрациимассы и с более тонкими ножами,больше укорачивают волокно.

1.12.Кислотностьмассы
Изменение кислотности среды в пределах рН 5—8,5, при кото­ром обычнопроизводится размол, не оказывает существенного влияния на скорость процессаразмола и его эффективность. Уве­личение рН среды до 10—11 ускоряетпроцесс размола и позво­ляет снизить расход энергии на 15—20%, так как набуханиево­локна повышается, однако целлюлоза при этом желтеет. Пожел­тение целлюлозы,как показал В. Гартнер, можно устранить введением в бумажную массу наряду сощелочью окислителей, например перекиси водорода, в количестве менее 1% от весаво­локна.По данным этого автора, расход едкого натра (для созда­ния рН массы10—10,5) и окислителя экономически оправды­вается, так как стоимость сэкономленной энергии вышестоимости затрат на химикаты, а получаемаябумага обладает более высо­койразрывной длиной (на 10%) и сопротивлением излому (на 25%).
 
1.13. Температурамассы
Повышение температуры массы при размоле неблагоприятно отражается на этом процессе и насвойствах получаемой бумаги. Длительностьразмола увеличивается, волокна больше укорачи­ваются при размоле, а гидратация их снижается, что приводит к тому, что прочность бумаги из такой массыснижается, а пухлость, пористость и впитывающая способность бумагиповышаются. Эти свойства бумаги изменяютсяпотому, что явления гидратации инабухания целлюлозного волокна носят экзотермический харак­тер. Чем ниже температура массы при размоле, темсильнее набу­хают, гидратируются и фибриллируются волокна и тем большеувеличивается их пластичность. Понижениетемпературы массы способствует сокращению продол­жительности процесса размола и снижениюрасхода энергии при одновременномповышении механи­ческой   прочности   бумаги.

2. АППАРАТЫ РОУ. КОНИЧЕСКИЕ И ДИСКОВЫЕ
МЕЛЬНИЦЫ
 
2.1.Коническиемельницы
Непрерывный размол бумажной массы находит в настоящее время все большее применение и вытесняетролльный размол. Из большого количестваразличных размалывающих аппаратов непре­рывного действия наибольшее значение имеют конические мель­ницы и дисковые рафинеры. Кроме того, применяютсяроллы не­прерывного действия,мельницы Мордена, полуконические мель­ницы,супротонаторы и др.
Коническая мельница, изобретенная Иосифом Жорданом в 1848 г.,длительное время использовалась лишь как подсобный размалывающийаппарат в дополнение к роллам и самостоятель­ного значения не имела. Онаприменялась для домалывания массы после роллов и для лучшего рафинирования волокна перед поступ­лением его на бумагоделательную машину.
Только вначале 30-х годов настоящего столетия были сделаны первые попытки осуществить непрерывный размол массы в одних коническихмельницах. У нас такие опыты были проведены в 1934 г. Н. О. Зейлигером [51] наВишерском комбинате при выработке пис­чей ибумаги для печати из 100% сульфитной беленой целлюлозы. Несмотря на то, что эти и другие опыты,проведенные за рубежом, показализначительные преимущества непрерывного размола бу­мажной массы перед периодическим размолом вроллах, особенно при выработкемассовых видов бумаги в условиях специализации бумагоделательных машин,значительное распространение непре­рывныйразмол в конических и дисковых мельницах получил зна­чительно позже.
В настоящее время из конических мельниц наибольшее приме­нение находят мельницы Жордана (снаборной гарнитурой) и гидрофайнеры (с литойгарнитурой). Первые отличаются более тон­кими ножами, работают с меньшей окружной скоростью конуса, при более низкой концентрации массы и производятразмол воло­кон при значительном ихукорочении. Вторые отличаются более толстыми литыми ножами, работают приболее высокой окружной скорости конуса, сболее высокой концентрацией массы и произво­дят рафинирующий, расчесывающий размол, при котором волокна не претерпевают значительного укорочения, однакоони хорошо фибриллируются,  гидратируются и дают достаточно прочный листбумаги, в особенности по показателямсопротивления раздиранию и излому приотносительно низкой степени помола по Шоппер-Риглеру.
Кконическим мельницам можно отнести также мельницы Мор­дена, получившие теперьбольшое распространение за рубежом, и полуконическиемельницы.
Чащевсего непрерывный размол бумажной массы ведут в две ступени, в гидрофайнерах ив мельницах Жордана. Иногда его осу­ществляютв три ступени, используя эти и другие аппараты, напри­мер мельницы Мордена идисковые рафинеры, и применяя различ­нуюразмалывающую гарнитуру. При выработке массовых видов бумаги из массы сравнительно садкого помола ееразмол может быть осуществлен в одну ступень в мельницах Жордана или вгид­рофайнерах.
Коническая мельница Жордана (рис. 1). Онасостоит из кони­ческого ротора с отдельными, закрепленными на нем, ножамии статора(кожуха) с такими же ножами. Конический ротор (рис.2)
Приводится в движение от электродвигателя через эластичнуюмуфтусцепления, допускающую осевое перемещение конуса отно­сительно неподвижного кожуха, чемдостигаются сближение ножей ротора и статораи необходимая присадка размалывающего ор­гана. Перемещать конус в осевом направлении можно с помощью ручного маховичка через червячную или зубчатуюпередачу, а также с помощью электрического, пневматического или гидравли­ческого серводвигателя. В последнем случаевозможна присадка конуса с пультауправления и автоматизация процесса  размола.
/>
Рис 1. Общий видконической мельницы Жордана: 1— кожух   (статор);   2 — присадочное  устройство;   3 — вход  массы;   4 — выход  массы
/>
Рис. 2. Ротор мельницы Жордана:
1- конус   (ротор);   2 — подшипники
Массавнутри мельницы перемещается не только за счет гид­равлического напора при ее входе в узкий конец мельницы, но и за счет центробежной силы, увеличивающейся при движениимассы от малого диаметра конуса кбольшому. Наблюдения, проведенные впоследнее время рядом исследователей как у нас, так и за рубежом(Пашинский, Шильников, Хальме и Сирьянен), пока­зали, что масса внутри мельницы совершает сложное движение и в зависимости от величины напора внутри мельницывсегда имеется больший или меньшийобратный поток массы, движущейся в пазах между ножами от широкого концамельницы к узкому. Это говорит о том, чтоволокнистая масса не может беспрепятственно пройти между ножами без размола.
Конический ротор может быть изготовлен вместе с валом из одного кускаметалла, но может быть и полым чугунным, закреп­ленным на стальном валу. Впродольные пазы на поверхности ко­нуса вставляют ножи, которые крепятся кротору стальными коль­цами, и между ними закладываются деревянные прокладки.При­меняюти другие методы крепления ножей на конусе и кожухе ко­нических мельницЖордана.
Ножи на конусе располагают по образующей с промежутками15—30 мм, которые суживаются к узкому концу конуса. Обычно на конусеустанавливают ножи двух размеров: длинные, по всей длине конуса, икороткие, между длинными в широком конце мельницы.
Кожух мельницы изготовляют обычно из чугуна разъемным из двух половин ичасто с ребрами жесткости, чтобы ножи не вибри­ровали при работе мельницы. Ножина кожухе изогнуты под углом 170—174° и установлены так, что ножи конуса набегаютна вер­шину угла этих ножей, что предотвращает западание ножей при работе мельницы иулучшает размалывающее действие аппарата. У других конструкций мельниц Жорданакожух выполнен неразъ­емным, из одной чугунной отливки. Расстояние между ножамикожухаобычно бывает несколько меньше, чем на конусе, и состав­ляет 10—20 мм.Высота выступа ножей на роторе и статоре обычно равна 10—20 мм.Толщина ножей у мельниц Жордана изменяется от 5 до 10 мм. Болеетонкие ножи, толщиной 5—7 мм, применяют у конических мельниц Жордана,устанавливаемых во второй или третьей ступени размола после гидрофаинеров или дисковых рафи­неров для укорочения волокон, более же толстыеножи, 8—10 мм, применяют приразмоле массы в одну ступень с меньшим укоро­чением волокон.
У конических мельниц Жордана срок службы ножей зависит от их толщины иматериала, из которого они изготовлены, и сте­пени присадки, а также откислотности среды и может колебаться в пределах от 1 до 3 и более лет.Мельницы Жордана могут быть снабжены базальтовой и полубазальтовой гарнитурой.
Коническиемельницы создаются разных типоразмеров с конус­ностью ротора 11—24°. Мощность двигателя колеблется от 60 до 600 кет, окружная скорость по диаметру от 8до 22 м/сек. Некото­рыеконструкции мельниц позволяют работать при разных окруж­ных скоростях. Мельницы Жордана, предназначенныедля укороче­ния волокон, работаютпри скорости 8—12 м/сек. Если при размоле необходимо    подвергнуть   волокно    большему    гидратирующему действию при меньшем укорочении,применяют конические мель­ницы с более толстыми ножами, работающие со скоростью14—22 м/сек.
Уголконуса мельницы также влияет на характер размола, а именно: уменьшение углаконуса приводит к усилению режущего действия ножей мельницы, а увеличение угла— к уменьшению этого действия.
Нахарактер размола массы влияет также расположение ножей на конусе мельницы. Пригрупповом расположении ножей мельница работает с меньшим режущим действием, чемпри их одиночном расположении через равные промежутки.
Конические мельницы Жордана в СССР выпускаются таких же типоразмеровс углом конуса 22°, а также с базальтовой гар­нитурой (марки МКБ).
Как видно из таблицы, мельницы марки МКН в зависимости отихназначения и требований производства могут выпускаться в двух вариантахпо мощности электродвигателя, а следовательно, и скорости вращения ротора.
Коническиемельницы Шартля — Миами фирмы Блек-Клоусон (США)выпускаются 11 типоразмеров с различными углами кону­сов и мощностью двигателя от 25 до 588 кет.
Широкоеприменение находят также конические мельницы Жор­дана Мессон-Миджет (Англия) и скоростные мельницы Джонса (США).     
Скоростная мельница Джонса отличается малым габаритом, малымвесом и компактностью. Она имеет конус дли­ной 500 мм и диаметром 350/200 мм, снабженароликовыми под­шипниками и двигателем мощностью 55 или ПО кет (числооборо­тов 900  или   1200 в  минуту).  Она  очень экономична  по расходу энергии и позволяет точно контролироватькачество массы (имеется указатель зазора между ножами ротора и конуса). Под­бираясоответствующую гарнитуру и электродвигатель, можно под­вергать массу в этоймельнице как режущему, так и гидратирующему действию. Применяется скоростнаямельница Джонса для размола тряпичной полумассы и целлюлозы при производстве вы­сокосортных,конденсаторных и других видов бумаги .
 Гидрофайнер.Гидрофайнерыпредставляют собой скоростные конические мельницы с цельнометаллической литой гарнитурой, предназначенные для расчеса, рафинирования игидратации массы без существенного укорочения волокна. Они отличаютсямалым га­баритом, очень компактны и обладают вместе с тем сравнительно высокойпроизводительностью.
/>
Рис. 3. Скоростная мельница Джонса
Наиболее распространен у нас гидрофайнер первой величины типа «Дилтс»завода Тампелла (рис. 4). Ротор диаметром 235/387 мм и длиной 673 мм насажен настальной вал, снаружи имеет ножевую рубашку из хромистой стали, на которойвыфрезерованыножи трех размеров по длине толщиной от 10 до 14 мм в количестве 48 шт.(24+12+12).
Чугунный корпус статора, как и ротор, снабжен съемной ноже­вой рубашкой изхромистой стали с выфрезерованными зигзаго­образными ножами двух размеров (58 шт.) итолщиной 10—12 мм.
Подшипникиротора сферические, перемещающиеся вместе с ва­лом при его передвижении вдоль оси. На валу ротора со стороны
входа массы установлена крыльчатка для гона массы.Присадка ротора производится перемещением его в осевом направлении, как и у мельницЖордана, при помощи ручного маховичка. Некоторые современные конструкции гидрофайнеров снабженыэлектрическим, пневматическим илигидравлическим присадочным устройством, управляемым со щита.
/>
/>
Рис. 4.   Гидрофайнер:
а — общий   вид;   б —разрез;   / —ротор;   2— статор;   3 — присадочное  устройство;   4 —муфта 5 — крыльчатка
Ротор гидрофайнера приводится во вращение от электродвига­теля мощностью150 кет (число оборотов 1450 в минуту) без про­межуточного редуктора. При этомокружная скорость по среднему диаметру роторасоставляет около 24 м/сек.
Благодаря установке на валу крыльчатки гидрофайнер может работать приконцентрации массы до 6%. Такая концентрация массы, как известно, лучшеспособствует гидратирующему дей­ствию размола, чем более низкая, при которой обычно работают конические мельницы. Поэтому при двухступенчатойсхеме размола на гйдрофайнерах имельницах Жордана целесообразно иметь со­ответствующие концентрации массы на  каждой ступени размола.
Гидрофайнеры завода Тампелла выпускаются трех величин с мощностьюдвигателя 65, 150 и 260 кет. Гидрофайнеры Блек-Клоусон (США) выпускаются разныхтипоразмеров с мощностью двигателя от 37 до300 кет и снабжаются автоматическим приса­дочным устройством «Дюотролл» (электродвигатель), управляю­щимприсадкой ротора по заданной программе и поддерживающим нагрузку аппарата постоянной.
Большоеприменение получили у нас также гидрофайнеры Юль-хафайнер, выпускаемые в Финляндии, и Эшер-Висс, выпускаемые в Австрии.
В СССР гидрофайнеры выпускаются шести величин с мощно­стью двигателяот 55 до 600 кет и пропускной способностью от 5 до 150 т массыв сутки. Все гидрофайнеры имеют угол конуса 22° и могут работать в зависимости отназначения при разном числе оборотов ротора и разной мощности двигателя.(Подробная харак­теристика отечественных гидрофайнеров марки МКЛ приведена в «Справочникебумажника», т. II, 1965 г.) Они с успехом приме­няются при двухступенчатой схемеразмола в комбинации с мель­ницами Жорданапри выработке многих видов бумаги из целлю­лозы и в особенности крафт-мешочной, электроизоляционных и других видов бумаги из сульфитной целлюлозы идревесной массы. В последнем случае размол целлюлозы можно проводить наодних гйдрофайнерах. При выработке бумаги свысоким содержанием древесной массы,например газетной или типографской № 2 и 3, не требуется размолцеллюлозы до высокой степени помола. Цел­люлозунужно только освободить от пучков (рафинировать), расче­сать и слегкагидратировать. Более экономично такой размол осу­ществляется на гйдрофайнерах.
При размоле бумажной массы в гйдрофайнерах степень помоламассырастет незначительно, поэтому масса легко обезвоживается на сеткебумагоделательной машины. Наряду с этим улучшаются механическиесвойства бумаги, особенно сопротивление раздира­нию, надрыву и излому, таккак волокно хорошо фибриллируется и гидратируется при размоле без значительного укорочения ипри­обретает пластичность.
 
2.2. Схемыустановок и работа конических мельниц.
Конические мельницы могут быть использованы для домалывания и рафиниро­вания массы в дополнение к роллам, а также вкачестве самостоя­тельных размалывающих аппаратов непрерывного действия. В за­висимости от назначения схемы их установок могутбыть различными. В первом случаеконические мельницы могут уста­навливаться либо в ролльном отделе междумассным и машинным бассейнами, либо после машинного бассейна непосредственноперед бумагоделательной машиной. Втораяустановка предпочтительнее, так какпозволяет быстрее исправлять недостатки качества массы, поступающей из ролльного отдела, и лучшеприспосабливать ее к требованиям производства. Конической мельницей вэтом случае управляет сеточник. Коническую мельницу для рафинирования и регулирования помола массы устанавливаютсравнительно неболь­шой производительности с таким расчетом, чтобы онабыла полно­стью загружена, иначе аппаратбудет работать неэкономично.
При использовании конических мельниц в качестве самостоя­тельныхразмалывающих аппаратов непрерывного действия при­меняютсяциклические и непрерывные схемы размола. Первая из них приме­няется при сравнительно небольшой производительности установки и мо­жет быть использована при размоле до высокой степени помола массы. Она может с успехом применяться при выработке широкого ассортимен­та бумаги на одной и той же бумагоде­лательной машине, так как позволяет менять   характер    размола    волокна.
Количество размолотой массы, поступающей в метальный бас­сейн, устанавливается с такимрасчетом, чтобы обеспечить беспере­бойнуюработу бумагоделательной машины. Эффект обработки массы в этой системе зависитот степени присадки ротора мель­ницы ивеличины потока размолотой массы, возвращающейся в мельницу (т. е. откоэффициента рециркуляции). Чем больше за­груженамельница и чем меньше от нее отводится размолотой массы в бассейн готовой массы, тем выше эффект ееобработки (больше увеличиваетсястепень помола по Шоппер-Риглеру).
Таким образом, в обеих схемах непрерывного размола массы в коническихмельницах эффективность обработки массы регули­руется присадкой размалывающихорганов мельниц, а также отбо­ром размолотой массы (или производительностью мельницы). Сле­довательно, между эффектом обработки массы ипроизводительно­стью конической мельницы существует обратнаязависимость, производительность мельницзависит от вида волокна и требуе­мойстепени помола массы.
Принципиальная разница между двумя вышеуказанными схе­маминепрерывного размола массы заключается в том, что при размоле массы повторой схеме с рециркуляцией процесс обра­ботки волокна прерывается на времяциркуляции массы в бачке (при этом волокно лучше набухает). Кроме того, размолмассы протекает при меньшем гидравлическом давлении в мельнице. В схеме срециркуляцией напор массы не превышает обычно 2—3 м вод. ст., тогдакак при подаче массы в мельницу насосом этот на­пор может достигать гораздо больших значений.Повышение гид­равлического давления внутри мельницы при сильном дросселиро­ваниимассы задвижкой на выходном массопроводе приводит к воз­растанию потребления мощности мельницей, и этот повышенный расходэнергии на размол не компенсируется пропорциональным возрастанием эффекта обработки массы.
Таким образом, в отношении расхода энергии на размол эта схема,по-видимому, имеет некоторые преимущества перед схемой сдросселированием массы на выходе из последней мельницы. Тем не менее втораясхема проще и имеет более широкое применение на бумажных и картонныхпредприятиях, нежели первая. Как по­казала практика, схема включения мельницс дросселированием массы на выходном трубопроводе работает достаточноэффективно при сравнительно большой пропускной способности мельниц и, сле­довательно, прималом дросселировании массы, когда гидравличе­ское давление массы внутримельницы не очень велико.
2.3.МельницаМордена
/>Мельница Мордена являетсяразновидностью конической мель­ницы срегулируемым рециркуляционным потоком массы внутри самой мельницы. Она очень компактна,производительна и позво­ляет вестидостаточно
5. Рис. 5. МельницаМордена «Стокмейкер»:
1 — общий вид иразрез мельницы; 2 — ротор; 3 — статор; 4 — рециркуляцион­ный клапан; 5 —присадочный маховичок;
6 — крыльчатка
эффективно как рафинирование, так и раз­мол с укорочениемволокна.
Современная мельница Мордена (рис. 5) представляет собой размалывающийаппарат непрерывного действия. Мельница со­стоит из вращающегося полого ротора,соединенного непосред­ственнос электродвигателем эластичной муфтой, и неподвижного статора (кожуха), соединенного с маховичком присадочного меха­низма.
Ротор и статор неразъемные и изготовлены из отдельныхотливок хромистой стали или фосфористой бронзы (при работе в слабокислойсреде). Ножи на роторе установлены на таком же расстоянии друг от друга, как и наролльном барабане, а на ста­торе— с меньшими промежутками.
Масса подается насосом внутрь полого ротора под давлениемоколо1,75 кгс/см2и при помощи крыльчатки, насаженной на конце вала,прогоняется между ножами ротора и статора в направлении от широкого конца мельницы к узкому,при этом давление массы повышается до3,5—4,2 кгс/см2. Из выпускной камеры массу при помощи клапанов можно направить на выход или сновав прием­ную камеру, а затем обратно в мельницу. В первом случае мель­ница будет работать с однократным пропуском массы,во втором — с многократным (с рециркуляцией). Величину рециркуляционногопотока массы, а следовательно, и степень обработки волокна и производительность мельницы при помощи указанныхклапанов можно регулировать в широких пределах.
До 1952 г. мельницы Мордена выпускались с двигателеммощностью 11О кВт для размола сульфитной целлю­лозы и 150 кВтдля размола сульфатной целлюлозы. Число оборо­тов ротора750—900 в минуту, вес мельницы 2—3 г, число ножей на роторе 40 ина статоре 63. Окружная скорость ротора на широ­ком конце аппарата 17,5—21 м/сек.Максимальная пропускная способность аппарата 100 г в сутки. Коэффициентполезного дей­ствия мельницы 60—65%.
Конические мельницы Мордена работают при концентрациимассы 2—5% и применяются при выработке широкого ассорти­мента бумаги:писчей, для печати, крафт-мешочной, папиросной, пергамина и др. Устанавливают их вкачестве самостоятель­ных размалывающих аппаратов непрерывного действия как враз­мольно-подготовительномотделе, так и непосредственно перед бумагоделательной машиной. Принеобходимости получить массу высокой степенью помола в одном потокеустанавливают последо­вательно две и болеемельницы.
 
2.4. Дисковыерафинеры
Дисковые рафинеры — размалывающие аппараты непрерывного действия. Внастоящее время они находят широкое применение в производстве бумаги, картона, полуцеллюлозы идревесноволок­нистых плит. Все шире начинаютприменяться для непрерывного размола бумажной массы и в ряде случаеввытесняют конические мельницы. Особенноширокое распространение они получили в Ка­наде, США, в Скандинавских странах и в Японии. В СССР они установлены в основном на новых предприятиях.
Дисковые рафинеры применяются в первой и даже во второй ступени размолацеллюлозы, где они вытесняют гидрофайнеры. Они хорошо рафинируют и фибриллируют волокно без укорочения, повышая прочностные свойства бумаги, особенносопротивление раздиранию и излому, иее растяжимость при низкой степени по­моламассы. Такая масса хорошо обезвоживается на сетке бумаго­делательной машины. Дисковые рафинеры имеютбольшую мощ­ность и производительность, требуют меньшие площадь для ихраз­мещения и капитальные затраты наустановку, проще и дешевле вобслуживании, расходуют меньше энергии на размол и экономич­нее вработе, чем конические мельницы.
В последующих стадиях размола наряду с коническими мель­ницами Жордана суспехом применяются трехдисковые рафинеры фирмы Спроут-Вальдрон.
Дисковые рафинеры с базальтовой гарнитурой особенно при­годны для размола коротковолокнистойцеллюлозы из лиственных пород древесины иоднолетних растений — соломы, багассы, трост­ника и др. Кроме того, онив последнее время получили применение дляразмола волокнистых материалов при высокой концентрации массы, 20—30%.
Дисковые рафинеры выпускаются с двумя и тремя дисками. У первых могутвращаться один или оба диска (в разных направ­лениях), у вторых вращается лишьодин средний диск. Мельницы с двумя дисками выпускаются фирмами Сутерленд(только с одним вращающимся диском), Бауера, Спроут-Вальдрон. В СССР изго­товляются рафинеры марок МФ и ФД.Мельницы с тремя дисками выпускаются фирмамиСпроут-Вальдрон и Бертрам.
Двухдисковые мельницы обычно изготовляются с литой гарни­турой иногда сбазальтовой, трехдисковые — как с литой, так и с наборной гарнитурой. В бумажном и картонномпроизводстве применяются обычно двухдисковыерафинеры с одним вращаю­щимся диском итрехдисковые, работающие при концентрации массы 3—5%. Двухдисковые рафинеры, у которых оба диска вра­щаются  в   разные  стороны,  применяются главным  образом  для размола щепы идругих волокнистых отходов в производстве древесноволокнистых плит и работают при концентрации от 8— 10% до 12-15%.
Размалывающая гарнитура обычно выполняется в виде шести сменных сегментов, закрепляемых навнутренней поверхности дис­ков. Сегментывыполняются из чугуна или стали. Расположение и форма канавок на сегментах выбираются в зависимости от вида и характера обработки волокнистого материала.Обычно канавки располагаются кольцевыми рядами с разным углом наклона в каж­дом ряду к радиусу диска, а глубина канавокуменьшается от центра к периферии. Помере износа кромки канавок затупляются иглубина канавок уменьшается, что отражается на характере размола и производительности рафинера. Чтобыподдержать по­стоянным состояние режущих кромок, иногда практикуют черезопределенные интервалы времени изменениенаправления враще­ния дисков. Присильном износе канавки углубляют проточкой или заменяют сегменты.
Эффект обработки волокна в дисковых рафинерах зависит от типаразмалывающей гарнитуры, концентрации массы, вида волок­нистогоматериала, зазора между дисками и количества проходя­щей массы.Последнее зависит от величины зазора между разма­лывающими органами и давлениямассы на входе в мельницу. Поэтому при увеличении давления массы на входе и приувели­чении зазора междудисками пропускная способность мельницы возрастает,а эффект обработки снижается.
Обычно дисковые рафинеры устанавливают параллельно в однуили две ступени, причем избыток массы из общего сборника раз­молотой массынаправляют обратно по переливному рециркуля­ционному массопроводу в приемный бассейн. Изменяя количестворециркулируемой массы, можно значительно повысить эффект об­работки бумажной массы.
Последовательная установка дисковых рафинеров обычно не практикуется, таккак она затрудняет регулирование давления массы у рафинеров, расположенных в однойцепочке.
Обычно дисковые рафинеры работают при величине зазора между дисками0,1—0,2 мм, давлении массы на входе около 2 кгс/см2 и при достаточновысокой нагрузке двигателя.
РафинерСутерленда. РафинерСутерленда имеет два диска, из которых один неподвижен, а другой вращается отэлек­тродвигателя через эластичную муфту.Масса подается под напо­ром по трубе и через центральное отверстие внеподвижном диске проходит в зазор междудисками рафинера. Далее под влиянием центробежной силы и напора массапродвигается к периферии, подвергаясьобработке между размалывающими поверхностями дисков.
Дискирафинера толщиной 50 мм литые, сменные с выфрезеро-ванными на них параллельнымиканавками, глубина которых сни­жается отцентра к периферии. Общий срок службы дисков 10 лет, а время между проточками канавок 6—8 месяцев.Присадка раз­малывающих органов производится перемещением в осевом на­правлении неподвижного диска при помощигидравлического поршня.
Процесс размола массы в рафинере Сутерленда регулируют изменением егопропускной способности (изменяя давление массы на входе и выходе из рафинера припостоянном зазоре между дис­ками) и оптимальной потребляемой мощности, обеспечивающих надлежащую обработку волокнистого материала, атакже изме­нением величины рециркулируемого потока, возвращаемого на ра­финер. При понижении давления массы до 0,2 кгс/см2электродвигатель мельницыавтоматически отключается во избежание повреж­дения дисков .
/>
Рис. 6. Дисковый рафинер Сутерленда:
1 — неподвижный  диск;  2—вращающийся  диск;  3 — вход массы;  4 — гидравлический
цилиндр для присадки неподвижного диска; 5 — манометр; 6 —указатель перемещения
диска; 7—регулирование воды на поршень
Рафинеры работают при концентрации массы 3—4,5% и при­меняются дляразмола бумажной массы при выработке всевоз­можных видов бумаги (в том числе мешочной, оберточной, салфе­точной, книжной, писчей, шелковки, а такжекрафт-картона). Кроме того, этирафинеры используются для рафинирования цел­люлозы и полуцеллюлозы после варки.Рафинеры Сутерленда вы­пускаютсячетырех величин с дисками диаметром от 864 до 1372 мм и мощностьюдвигателя от ПО до 750 кет.
Двухдисковые рафинеры с двумя вращающимися дисками. Ра­финер этого типа состоит из двух цельнометаллических дисков со сменными секторами, наповерхности которых выфрезерованы канавки. Оба диска вращаются в разные стороныот двух электродвигателей. Волокнистый материал подается специальным питателем черезбоковое отверстие в одном из дисков. Присадка дисков осуществляется осевымперемещением одного из дисков при помощи ручного маховичка со стороны,противоположной входу массы.
Рафинеры этого типа применяются для рафинирования волок­нистых отходовпри выработке грубых оберточных видов бумаги и картона, а также для размолащепы в производстве древесно­волокнистых плит. Размол щепы производится привысокой кон­центрации—12—15%.

3. РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ
 
3.1. Выбор композиции вырабатываемой продукции иосновного агрегата 
Бумага должна обладать хорошимвосприятием печатных красок, иметь прочную поверхность и не должна пылить.
Просвет бумага должен быть равномерным исоответствовать  образцу,  согласованному  между  потребителем  и  изготовителем.
Разнооттеночность в одной партии бумагине допускается.
Обрез кромок бумаги должен быть чистым ировным.
Намотка бумаги должна быть равномерной иплотной по всей ширине рулона.
В бумаге не допускаются складки, морщины,залощенные и матовые полосы, пятна, в том числе просвечивающие, надрывы иотверстия, видимые на просвет невооруженным глазом.
В рулонной бумаге допускаются малозаметные морщины и другие дефекты,кроме надрывов и отверстий, которые не могут быть обнаружены в процессеперемотки, если показатель этих внутрирулонных дефектов, определенный поГОСТ 13525.5—68, не превышает 1,0%.
Число склеек в рулоне   не должно превышать  двух, для
бумагимарки В и поставляемой на экспорт — одной, а для бумаги
сгосударственным Знаком качества — одной на  10 рулонов для
бумагиформатом до 90 см включительно, и одной на 5 рулонов
длябумаги форматом свыше 90 см.
Концы полотна бумаги в местах обрывов должны быть прочно склеены повсей ширине рулона без склеивания смежных  слоев.
Попоказателям качества бумага первого сорта должна соответствовать нормам,указанным в таблице.

Таблица 1Наименование показателя Норма для бумаги марки А Метод испытания
1.  Состав по волокну, %
Целлюлоза сульфитная белёная хвойная по ГОСТ 3914-74, не менее
Целлюлоза сульфитная белёная лиственная по нормативно- технической документации, не более
80
20
По
ГОСТ 7500-75
2.  Масса бумаги
площадью 1 м2  , г 120
По
ГОСТ 13199-67
3. Плотность, г/см3 0,95-1,10
По
ГОСТ 13199-67
4.Разрывная длина в среднем по  двум направлениям, м, не менее:
           рулонной
     листовой
2200
1900
По
ГОСТ 135.25.1-79 5. Сопротивление излому (число двойных перегибов) в поперечном направлении, не менее 5
По
ГОСТ 135.25.2-68
6. Степень проклейки, мм:
а) для бумаги всех масс, кроме массы бумаги площадью 1 м2 220 г 0,25- 0,75
По
ГОСТ 8049- 82 7. Зольность, % 18-22
По
ГОСТ 7629- 77 8. Гладкость, с 300 -650
По
ГОСТ 12795- 78 9. Впитываемость, с 25-40
По
ГОСТ  12603- 67 10 Сорность 100
По
ГОСТ 13525.4- 68
11. Белизна,%
а) без оптического отбеливателя, не менее
Разница  значений белизны по сторонам, %, не более
б) с оптическим отбеливателем, не менее
Разница значений белизны по сторонам, %, не более 76
По
ГОСТ 7690- 76 12. Влажность, % 5,5+1
По
ГОСТ 13525.19- 71
На дисковых мельницах осуществляютследующие виды размо­ла волокнистых материалов:
1.Предварительный размол — осуществляется в варочных цехах с цельюразделения сучков, костры и непроваренной щепы на во­локна.
2.Размол щепы — осуществляется оря производстве различных видовдревесной массы (термомеханическом, химико-термомеханическом  и т.п.) и приразмоле полуцеллюлозы высокого выхода.
   3.Размол отходов сортирования целлюлозного и древесномассного
производства,
4.Массный размол — осуществляется в размольно-поодготовительных цехах для приданияразмалываемым волокнам определенных тех­нологических свойств.
5.Окончательный размол или „выравнивание“ массы — осуществляет­ся передподачей массы на бумаго- или картоноделательную ма­шину для расщеплениясгустков волокон в массе.
Основнымвидом размола, применяемым на всех предприятиях, выпускающих бумагу и картон,является массный размол. Массный размол может проводиться как при низкойконцентрации (2-6 %), так и при высокой (10-13 %).
Оптимальнымрежимом работы дисковых мельниц считается такой.при котором прирост степенипомола за одну ступень сос­тавляет 5-15 ○ ШР.  При этом длятрудноразмалываемых материалов (сульфатная, хлопковая целлюлоза и др,) рекомендуетсяприрост степени помола 5-8°ШР за одну ступень, а для легкоразмалываемых (сульфитнойцеллюлозы, нейтральносульфитной полуцеллюлозы и др.) рекомендуется — 8-15°ШР.
Необходимоеколичество дисковых мельницопределяется по затратам энергии на размол. Для расчета используют показатель удельного расхода энергии Ао,показывающий, сколько энергии нуж­но затратить, чтобы повысить степень помола I т полуфабрикатана 1°ШР. Этот показатель практически не зависит от типа размалываю­щегооборудования и определяется только видом полуфабриката.Зна­ченияудельных расходов энергии для основных видов полуфабрика­тов взависимости от глубины процесса размола приведены в табл.3.
Таблица 3
Средние значения удельных расходов энергии (А0)
при размоле основных видов полуфабрикатовВид волокнистого полуфабриката
Удельный расход энергии (А0), кВт*ч/т*○ШР
размол от 13 – 15
до 27-30 ○ШР
Сульфитная хвойная
беленая целлюлоза 5
 
3.2. Выбор оборудования для размолаполуфабрикатов
Размалывающееоборудование предназначено для разделения полуфабрикатов на волокна, ихизмельчения, фибрилляции, гидратации и придания им ряда определённых свойств.
Дляразмола полуфабрикатов применяются различные виды оборудования: дисковые иконические мельницы, роллы, пульсационные мельницы и т.п. В настоящее время напредприятиях, вырабатывающих массовые виды бумаги и картона, применяются почтиисключительно дисковые мельницы. Широкое их применение объясняется рядомпреимуществ: возможностью размола массы при высокой концентрации (до 40%);повышением однородности получаемой массы; меньшими габаритами и удобствомобслуживания; значительно большей мощностью  одного агрегата и снижениемудельного расхода электроэнергии на 15- 25 % по сравнению с коническимимельницами. Применяем следующую дисковую мельницу.
Таблица 4Тип или марка
Мощность
_л.двигателя., МЭД, кВт
Частота вращения ротора, с-1 Диаметр диска. Мм
Производительность
воздушно-
сухого волокна,
т/сутки Примечание МД -17 250 1500 630 70 1
 
Расходэлектроэнергии на размол полуфабриката определяется по формуле, кВт*ч/сут
А = А0* Q (ПК– ПН)
где  А0 – удельный расходэнергии, кВт*ч/т*○ШР (из табл. 5)
        Q – количество воздушносухого полуфабриката, направляемого наразмол, т;
        ПК и ПН  -конечная и начальная степень помола массы, ○ШР
Суммарный расход электроэнергии наразмол (А) составит:
А = 5* 200 (30-14) = 16000 кВт*ч/сут
Далееопределяется суммарная мощность электродвигателей дисковых мельниц (МЭД)с учётом круглосуточной работы мельниц:
                  А                    16000
МЭД= — = — = 766 кВт
              τ *  η                  24 * 0,87
где τ – количество часов работы мельницы в сутки (24 час)
       η  — коэффициент загрузки электродвигателей (0,85 – 0,90)
Определяемколичество ступеней размола полуфабриката (n)^

            ПК – ПН             30 -14
n =  ---------------- = — = 1.6
              ∆ ○ШР                 10
где  ∆○ШР- рекомендуемый прирост степени помола полуфабриката заодну ступень.
Распределениемощности между ступенями размола может быть различным и определяется принятымтехнологическим режимом. Допустим, что 60 % мощности расходуется на первойступени размола, а остальные 40 % на второй, тогда суммарная мощностьэлектродвигателей мельниц первой ступени будет равна:
МЭД1= МЭД * 0,6 = 766 * 0,6 = 460 кВт
а длявторой ступени:
 
МЭД2= МЭД * 0,4 = 766 * 0,4 = 306 кВт
Принимаемдля размола мельницы МДС – 17 с электродвигателями мощностью по 250 кВт. Тогдаколичество мельниц, необходимых для первой ступени размола, составит
460 /250= 2 шт.С учётом резерва необходимо предусмотреть установку 3 мельниц.
Длявторой ступени размола соответственно 306 / 250 = 2. С учётом резерваустанавливаем 3 шт. МДС -1 7.
 

3.3. Выбор оборудования для сортирования, очистки и сгущения массы
Передизготовлением бумаги и картона волокнистую массу необходимо очистить отразличного вида загрязнений. Загрязнения. Имеющие плотность большую чем волокна(песок, уголь, металл и т.п.), обычно удаляют на вихревых очистителях, а такжезагрязнения, как непровар, сучки, костра, сгустки волокон удаляются в различныхсортировках. Для сортирования волокнистой массы перед бумаго-икартоноделательными машинами применяются центробежные и напорные сортировки.
  Центробежные сортировки (типа СЦ) применяются для тонкого сортированиясульфитной целлюлозы, сульфатной целлюлозы, полуцеллюлозы, древесной имакулатурной массы.
Таблица 5
Техническая характеристика центробежной сортировкиНаименование параметров СЦ – 0,4 – 01
Площадь сита, м 2
Производительность по воздушно- сухому волокну,
т/сутки:
сульфитная целлюлоза при диаметре отверстий сита 2,2 мм (с = 1,2-1,4%)
древесная масса при диаметре отверстий сита 1,8 мм (с = 1,2 – 1,4 %)
максимальная концентрация  сортируемой массы, %
давление сортируемой массы, Мпа
Давление разбавительной воды, Мпа
Количество разбавительной воды, % от количества сортированной массы
Количество лопастей
Частота вращения ротора, мин-1
Мощность электродвигателя, кВт
Габаритны размеры, м:
длина
ширина
высота
Масса с электродвигателем, т
0,4
25- 30
20 -28
2,5
0,012- 0,024
0,035- 0,04
10 -30
6
1250
22
1,12
0,59
1,04
0,51
Оченьширокое применение на современных предприятиях получили вихревые очистители. ВРоссии они выпускаются двух типов: ОМ – для грубой очистки массы концентрациейдо 5% и ОК в основном для тонкой очистки массы концентрацией до 1%. Вихревыеочистители Ом чаще всего используют для грубой очистки макулатурной массы.Очистители ОК -01 применяют для очистки полуфабрикатов, в которых строгорегламентируется сорность, ОК- 02 для очистки древесной массы и некоторыхвидов  целлюлозы, очистители Ок – 04 – перед бумаго –и картоноделательнымимашинами, а ОК -08 – для грубой очистки массы.
    Дляснижения потерь волокна с отходами от вихревых очистителей они компонуются вустановки (УВК), состоящие из нескольких последовательных ступеней.Выпускаемые у нас в стране установки – трёхступенчатые, укомплектованныеочистителями ОК – 01, ОК-02 или ОК-04. Оптимальная концентрация массы,подаваемой на установки вихревых очистителей, — 0,5- 0,7 %. Следует отметить,что установки  УВК … 0,4, применяемые   в основном перед бумаго –икартоноделательными машинами, позволяют не только очистить, но и провестиодновременную деаэрацию массы, что положительно сказывается на работе машины икачестве получаемой продукции.
Таблица 6
Техническая характеристика очистителя ОМ -01Наименование параметров ОМ -01 Диаметр очистителя, мм 140 Пропускная способность, л/мин. 670 Эффективность очистки массы от минеральных включений размером более 3 мм, скрепок, кнопок и т.п., % Не менее 80
Габаритны размеры, м:
Длина
Ширина
высота
1,02
0,94
2,66 Масса, т 0,33
Вцеллюлозно – бумажном производстве часто применяется операция сгущенияволокнистой суспензии. Для её осуществления применяются барабанные бесшаберные(для сгущения целлюлозы) и шаберные (преимущественно – для древесной массы)сгустители для повышения концентрации массы от 0,2 до 7 %, барабанныесгустители с подачей массы внутрь барабана и сгущающие транспортёры доконцентрации 4-7 5, двухбарабанные сгустители для сгущения массы до концентрации20-50 %. Более перспективными в настоящее время считаются двухбарабанныесгустители. Производительность сгущающего оборудования зависит от следующихосновных факторов: степени помола, концентрации, температуры и вида волокнистоймассы.
Таблица 7
Техническая характеристика шаберного сгустителя СШ -06Наименование параметров СШ -06
Боковая поверхность цилиндра, м2 6
Производительность по воздушносухому волокну. т/сут:
древесная масса
целлюлоза
масса из макулатуры
10-15
20-25
8-12 Концентрация поступающей на сгущение массы. % 0,4-1,0 Концентрация сгущенной массы, % 5-7
Частота вращения цилиндра, мин -1 14,4 Диаметр шаберного вала, мм 460 Мощность электродвигателя, кВт 2,2
Габаритные размеры, м
длина
ширина
высота
3,16
2,16
2,09 Масса, т 4,00
 

3.4. Выбор оборудования для хранения массы и подачи на машину
Вцеллюлозно –бумажном производстве применяются различные бассейны, необходимыедля создания запаса волокнистой массы между производственными цехами иотделами; для составления и выравнивания композиции и концентрации массы. Этибассейны оснащаются перемешивающими устройствами для поддержания массы вовзвешенном состоянии.
Поконструкции бассейны бывают горизонтальные и вертикальные, а по типуперемешивающих устройств – лопастные, циркуляционные и пропеллерные.
Горизонтальныебассейны применяются на старых предприятиях. Их объём составляет от 30-40 до100-150 м3. Основными недостатками горизонтальных бассейнов   являются– большая занимаемая площадь и недостаточно интенсивное перемешивание массы вовсём объёме бассейна.
   Внастоящее время применяются почти исключительно вертикальные бассейны.
Таблица 8
Размеры вертикального машинного бассейна и характеристика
перемешивающих устройств
Объём
бассейна
Внутренний
диаметр, м,
d
Высота
пропеллера над
уровнем днища
бассейна, м
h2 Пропеллерное перемешивающее устройство
Диаметр
gропеллера, м.
D
Частота
вращения, с-1
Мощность
_л. двигателя, кВт 80 4,2 -4,6 0,250 1.200 3,60 40
Расчётёмкости бассейна производится исходя из максимального количества массы,подлежащей хранению, и потребного времени хранения массы в бассейне. Согласнорекомендациям  ГИПРОБУМа бассейны должны быть рассчитаны на 8 часов хранениямассы.
Какправило, продолжительность хранения полуфабрикатов принимается до и после размола– 2 ч., а бумажной массы в смесительном (композиционном0 и машинном бассейнах –15 -30 мин.
Внекоторых случаях предусматривается  хранение полуфабрикатов до размола вбашнях высокой концентрации (12- 15%), рассчитываемых на 15-24 – часовой запас.
Расчётёмкости бассейна производится по формуле:
       P *(100 – n)*t                           70* (100 –0.12) * 8
V= — * k = — * 1.2 = 66,6 м3
                   Z* C                                            24 * 40
Расчётвремени, на которое рассчитан запас массы в бассейне определённой ёмкости рассчитывается по  формуле:
         V * Z * C                          70 * 24 * 40
t = — =   -------------------------------  =  8 ч.
          P*(100 – n)*1.2                70 * (100-0,12 ) *1.2
где    Р -  количество воздушносухого волокнистого материала. т/сут.;
         V – объём бассейна, м3 ;
          n – влажность воздушносухоговолокнистого материала. % (в соответствии с ГОСТ для полуфабрикатов n = 12%, для бумаги и картона
n = 5-8%).
             T  -  время хранения массы;
            z – количество рабочих часов в сутки(принимается 24 ч.);
            с – концентрация волокнистой суспензии в бассейне, %;
            к – коэффициент, учитывающий неполноту заполнения бассейна;
Ёмкостибассейнов необходимо унифицировать, чтобы облегчить их изготовление,компоновку, эксплуатацию и ремонт. Желательно иметь не больше двух типоразмеров.
Таблица 9
Унификация объёмов бассейнов
Назначение
бассейна По расчёту После унификации
Тип
циркуляционного
устройства
Мощность
Электродвигателя
ЦУ, кВт
Время
запаса
массы, ч
Объём
бассейна, м3
Объём
бассейна, м3
Время
запаса
массы, ч
Приёмный бассейн
целлюлозы 2 482 550 2,3 ЦУ-04 40*2
Приёмный
бассейн
древесной
массы 2 385 350 1,8 ЦУ-04 28*2
Бассейн
машинный 0,5 319 350 0,6 ЦУ-04 28*2
 
Таблица 10
Техническая характеристика массного насоса типа «БМ»Параметр Марка насоса  5БМ-7 Концентрация массы, % 4
Производительность, м3/ч 39,6 Напор, м 15,7
Частота вращения, мин-1 1450 Мощность электродвигателя, кВт 5,5 Габариты насоса, мм 1250* 410*555 Масса насоса, т 0,25
Дляперекачки волокнистой массы от одного участка производства к другомуприменяются массные  насосы. Выбор насоса производится исходя из полного напорамассы, который должен создавать насос, и его производительности.
Расчётполного напора насоса следует производить после того, как выполненыкомпоновочные чертежи и точно определено местонахождение насоса. При этомнеобходимо составить схему трубопроводов с указанием их длины и всех местныхсопротивлений (тройник, переход, отвод и т.д.).
Обычнодля передвижения волокнистых суспензий в пределах массоподготовительного отделанасос должен обеспечить напор 15-25 м.
Производительностьнасоса (м3/ч) рассчитывается по формуле:
            Р * (100 – n)          80 *(100 – 0.12)
Q М = — = — = 8300  м3/ч
                  z*с                         24 *40%
Q Н = Q М * 1,3 =  830*1.3 = 10800   м3/ч
где   Р – количество воздушносухоговолокнистого материала, т/сут.;
         n – влажность воздушносухого волокнистого материала, % ;
         z – количество  рабочих часов в сутки (принимается 24 ч.);
        с -  концентрация волокнистой суспензии на нагнетающей линии насоса, % ;
          1,3– коэффициент, учитывающий запас производительности насоса.     
Набыстроходных машинах масса из машинного бассейна разбавляется оборотной водойдо заданной концентрации в смесительном насосе и далее проходит до напускногоустройства машины по трубопроводам и оборудованию, не соприкасаясь с воздухом.
Дляобеспечения постоянства количества подаваемой в смесительный насос массыприменяется ящик постоянного напора, а для стабилизации уровня регистровойводы, подаваемой на разбавление применяется перелив её избытка в сборникизбыточной воды.
Ящикпостоянного напора позволяет снизить пульсацию масс, возникающую втрубопроводах, удалить значительное количество воздуха из массы и обеспечитьпостоянное давление массы, идущей на разбавление. Конструктивно ящикпостоянного напора представляет собой металлическую ёмкость объёмом до 12 м3, состоящую из трёх отделений:
а)отделения подачи массы;
б) отделенияотвода избытка массы;
в)отделения отвода массы на смесительный насос.
Далее,согласно принятой в проекте технологической схеме, масса направляется наочистку, деаэрацию и в напорное устройство машины.
 
/>

Устройство вертикального машинного бассейна:
                     1- бассейн 2пропеллерное устройство

4. Схема подготовки массы для бумаги глубокой печати
/>
Рис 8.Схемаподготовки массы для бумаги глубокой печати
1- приёмный бассейн  
2- насос  
3- регуляторконцентрации
4- гидрофайнер
5- дисковый рафинер
6- промежуточныйбассейн
7- магнитныйрасходомер
8- массный бассейн
9- машинный бассейн
10- мельница Жордана
11- переливной бачок
12- 12- сборникоборотной воды
           13- смесительный насос
Бумагу для глубокой печати вырабатывают из 100% — нойбелёной сульфитной целлюлозы или из нескольких волокнистых материалов. Чащевсего применяют комбинацию из длинноволокнистых хвойных и коротковолокнистыхлиственных целлюлоз или однолетних растений – соломы, тростника, багассы и др. Вырабаты­вают их из массысравнительно низкого помола, не превышающего 35—40° ШР.     Коротковолокнистыекомпоненты требуют еще более низкого и притом только рафинирующего размола.Размол волок­нистых материалов проводится в две ступени: на первой ступени всеволокнистые компоненты подвергают раздельному размолу на дисковыхрафинерах или гидрофайнерах, затем их смешивают в определенной пропорции вмассном бассейне, куда поступают также  оборотный   брак   и  химикаты.   Готовую   бумажную  массу перекачивают в машинный бассейн, откуда она насосом подается на домалывающие  конические  мельницы Жордана и далее на машину.
Привознуюлистовую целлюлозу предварительно распускаютна во­локнистую суспензию в гидроразбивателях.Оборотный бумажный брак, распущенный вгидроразбивателе, пропускают через аппараты типа энтштипперов илирафинирую­щих мельниц для полного устране­ния пучков. Уловленное волокно можно вводить непосредственно в бассейн размолотого брака.
При необходимости получения массы болеевысокой степени по­молав схему вводят либо дополни­тельную ступеньразмола, либо уве­личивают количество размалываю­щих аппаратов, устанавливая ихпоследовательно.
  

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1.  Оборудование целлюлозно-бумажного производства. Т. I. Оборудованиедля производства волокнистых полуфабрикатов. Т.2. Бумагоделательныемашины / Под ред. В.А.Чичаева. М.; Лесная промышленность, 1981.
 2.Жудро С.Г. Проектирование целлюлозно-бумажных предприятий. М.: Леснаяпромышленность, 1981.
3.Жудро С.Г. Технологическое проектирование целлюлозно- бумажныхпредприятий. М.: Лесная промышленность, 1970.
4.Иванов С.Н. Технология бумаги. М.: Лесная промышленность, 1970.
5.Бушмелев В.А., Вольман Н.С. Процессы и аппараты целлюлозно-бумажногопроизводства, М.: Лесная промышленность, 1969.
6.Эйдлин И.Я. Бумагоделательные и отделочные машины. М.: Леснаяпромышленность, 1970.
7.Легоцкий С.С, Лаптев Л.Н. Размол бумажной массы. М.: Леснаяпромышленность, 1981.
8.Махонин А.Г. Расчет мешальных бассейнов: Методические указания покурсовому и дипломному проектированию для студен­тов специальности 0904. Л.: ЛТА,1974.
9.Махонин А.Г., Демченков П.А. Технология бумаги: Методи­-ческие указанияпо курсовому и дипломному проектированию для студентов специальности 0904. Л.:ЛТА, 1976.