مشاركة حالة الطرف الرطب - تحليل الشحنة لتحسين تشغيل آلة الورق

يُعدّ تحقيق توازن الشحنة في مادة الورق أمرًا بالغ الأهمية لتشغيل آلة الورق وربحيتها. تشرح مقالة اليوم حالة استخدام تحليل الشحنة لتحسين إنتاج آلة الورق، آملةً أن تُقدّم لكم بعض المساعدة.

في هذه الحالة، تستخدم آلة الورق عملية تصنيع ورق محايدة لإنتاج ورق ثقافي. المادة الخام للألياف هي لب مختلط من الخشب اللين والخشب الصلب، والحشو هو كربونات الكالسيوم المترسبة، وتشمل إضافات النهاية الرطبة عامل التحجيم الداخلي AKD، ومعزز النشا الكاتيوني، ونظام احتجاز البوليمر الثنائي. عانى المصنع من انخفاض معدل الاحتفاظ لفترة طويلة. استجاب مصنع الورق بزيادة كمية مساعدات الاحتجاز، لكنه وجد أن استخدام عوامل التحجيم في اللب تجاوز بكثير المستوى التقليدي في الصناعة. ومع ذلك، فإن درجة تحجيم الورق الأساسي الذي يدخل مكبس التحجيم منخفضة للغاية: اختبار تحجيم هرقل (HST) هو 0-2 ثانية فقط. يؤدي هذا إلى تكسر الورق بشكل متكرر في مكبس التحجيم، ويقضي مصنع الورق وقتًا طويلاً في إعادة خيط الورق؛ بالإضافة إلى ذلك، تعاني آلة الورق من كمية كبيرة من مشاكل الرواسب، وتكون ثقوب الورق وانكساره أكثر خطورة.

استخدم مصنع الورق طريقة المعايرة الكاتيونية المطلوبة (CDT) لفحص الطرف الرطب لآلة الورق، وأظهرت النتائج أن النظام كاتيوني. تشير النظرية والتجربة إلى أن نظام الطرف الرطب لآلة الورق كاتيوني، وغالبًا ما يعمل بشكل سيء. كما هو موضح في الشكل 1، في نظام مفرط التأين، لا يمكن امتصاص جزيئات عامل التحجيم جيدًا في الألياف بسبب التنافر المتبادل للشحنات.

الشكل 1 نظام اللب الكاتيوني المفرط

لحل هذه المشكلة، بدأت مصانع الورق بالتقليل التدريجي من إضافة المواد المساهمة في الشحنة الكاتيونية (أي المواد المضافة ذات كثافة الشحنة الموجبة العالية والوزن الجزيئي المنخفض) في نظام تثبيت البوليمر الثنائي لاستعادة الشحنة الأنيونية على سطح الألياف. يوضح الشكل 2 آلية عمل نظام تثبيت البوليمر الثنائي.

الشكل 2 آلية نظام الاحتفاظ بالبوليمر الثنائي

في الشكل، العنصر الأول في نظام تثبيت البوليمر الثنائي هو بولي إلكتروليت ذو كثافة شحنة موجبة عالية وكتلة جزيئية منخفضة. بعد إضافة اللب، يتفاعل بشكل تفضيلي مع النفايات الأنيونية في النظام أو يمتزج بالألياف لتوفير نقاط تثبيت للبوليمر الأنيوني الثانوي ذي كثافة الشحنة المنخفضة والكتلة الجزيئية العالية، ويستخدم الأخير آلية ربط لتوليد كتل كبيرة من خام الورق.

مع انخفاض كمية المواد المضافة ذات الشحنة الموجبة، بدأت شحنة مخزون الورق في صندوق الرأس تتغير في الاتجاه السالب (الخط المنقط في الشكل 3)، وزادت درجة تحجيم الورق الأساسي تدريجيًا (الخط المتصل في الشكل 3). يُظهر التحليل الدقيق للشكل 3 أنه عندما تقترب شحنة مادة الورق من الحياد، يبدأ تأثير التحجيم في التعافي بشكل كبير؛ عندما تصبح مادة الورق أخيرًا أنيونية صافية (-2 ميكرو مكافئ/لتر)، يتجاوز HST 100 ثانية؛ استمر في تقليل مساهمة الشحنة الكاتيونية مع كمية المواد المضافة، تصبح الشحنة السالبة لمادة الورق أكبر تدريجيًا، وفي الوقت نفسه يصل HST إلى أكثر من 100 ثانية، وهو ما يتجاوز بكثير متطلبات مكبس التحجيم لدرجة تحجيم الورق الأساسي.

الشكل 3 تأثير تقليل كمية المواد المضافة المساهمة في الشحنة الموجبة (عامل احتجاز القمامة الأنيونية) على شحنة الورق ودرجة حجم الورق

عند فرط كاتيون مادة الورق، يلزم استخدام كمية أكبر من مُساعد الاحتجاز الأنيوني للتغلب على تنافر الشحنات المفرط بين المواد. بمجرد ضعف تنافر الشحنات، يُمكن استخدام كمية أقل من مُساعد الاحتجاز لضمان معدل الاحتجاز، بينما قد تُسبب الجرعة العالية جدًا من مُساعد الاحتجاز تكتلًا مفرطًا وإتلاف استواء الورق.

الشكل 4 تغير احتفاظ الساق الأولى واحتفاظ رماد الساق الأولى بعد عدة أشهر من التحسين

يوضح الشكل 4 تغير معدل احتباس الرماد في المرور الأول أثناء تحسين ماكينة الورق. ويتضح أن كلا المعدلين قد تحسنا وحافظا على ثباتهما النسبي.

مع زيادة معدل الاحتفاظ واستقراره، طرأ تحسنٌ إيجابيٌّ آخر. وتتلخص فوائد استخدام طريقة CDT لتحسين الطرف الرطب فيما يلي:

(1) يمكن تحسين واستقرار الاحتفاظ الكلي للرحلة الأولى لآلة الورق واحتفاظ الرماد في الرحلة الأولى؛

(2) مع زيادة معدل الاحتفاظ، تم تقليل رواسب آلات الورق، وثقوب الورق، وانقطاعات الورق والظواهر الأخرى بشكل كبير؛

(3) تقليل تكلفة استخدام المواد المضافة بشكل كبير؛

(4) يمكن استخدام CDT لتتبع مصدر الشحنة غير الطبيعية بسرعة، والتنبؤ بتقلب كمية المواد المضافة الكيميائية الناجمة عن تغيير شحنة مادة الورق، وتجنب التكلفة العالية التي قد يتكبدها النظام غير الطبيعي بشكل أفضل.