Достижение баланса заряда в бумажном материале критически важно для работы и рентабельности бумагоделательной машины. В сегодняшней статье описывается пример использования анализа заряда для оптимизации производительности бумагоделательной машины, и мы надеемся, что он поможет вам.
В данном случае бумагоделательная машина использует нейтральный метод производства бумаги для получения культурной бумаги. В качестве волокнистого сырья используется смешанная целлюлоза из хвойных и лиственных пород древесины, наполнитель – осажденный карбонат кальция, а добавки в мокрой части включают внутренний проклеивающий агент AKD, катионный крахмальный усилитель и бинарную полимерную систему удерживания. Фабрика долгое время страдала от низкой степени удерживания. В ответ на это фабрика увеличила количество удерживающих добавок, но обнаружила, что использование проклеивающих агентов в целлюлозе значительно превышает общепринятый в отрасли уровень. Тем не менее, степень проклейки бумаги-основы, поступающей в клеильный пресс, очень низкая: время проклейки по методу Геркулеса (HST) составляет всего 0-2 секунды. Это приводит к частым обрывам бумаги на клеильном прессе, и фабрика тратит слишком много времени на перезаправку бумаги; кроме того, у бумагоделательной машины возникает множество проблем с отложениями, а отверстия и обрывы бумаги представляют собой более серьёзные проблемы.
На бумажной фабрике для проверки мокрой части бумагоделательной машины использовался метод катионного титрования (CDT), и результаты показали, что система является катионной. Теория и опыт показывают, что мокрая часть бумагоделательной машины является катионной и часто работает неудовлетворительно. Как показано на рисунке 1, в системе с избыточным катионированием частицы проклеивающего вещества не могут эффективно адсорбироваться на волокне из-за взаимного отталкивания зарядов.
Рисунок 1. Чрезмерно катионизированная система пульпы
Чтобы решить эту проблему, бумажные фабрики начали постепенно снижать количество добавляемых катионных зарядов (т.е. добавок с высокой плотностью положительного заряда и низкой молекулярной массой) в бинарную полимерную систему удержания для восстановления анионного заряда на поверхности волокна. Механизм действия бинарной полимерной системы удержания показан на рисунке 2.
Рисунок 2 Механизм бинарной полимерной системы удержания
На рисунке первым элементом бинарной полимерной удерживающей системы является полиэлектролит с высокой плотностью положительного заряда и низкой молекулярной массой. После добавления целлюлозы он преимущественно взаимодействует с анионными отходами в системе или адсорбируется на волокне, обеспечивая точки крепления для вторичного анионного полимера с низкой плотностью заряда и высокой молекулярной массой, который, в свою очередь, использует мостиковый механизм для образования крупных хлопьев из бумажной массы.
С уменьшением количества добавок, вносящих положительный заряд, заряд бумажной массы в напорном ящике начал меняться в отрицательном направлении (пунктирная линия на рисунке 3), а степень проклейки основы постепенно увеличилась (сплошная линия на рисунке 3). Тщательный анализ рисунка 3 показывает, что когда заряд бумажного материала близок к нейтральному, эффект проклейки начинает значительно восстанавливаться; когда бумажный материал наконец становится чисто анионным (-2 микроэквивалентов/литр), HST превышает 100 секунд; продолжая уменьшать вклад катионного заряда С количеством добавок, отрицательный заряд бумажного материала постепенно становится больше, и в то же время HST достигает более 100 секунд, что намного превышает требования к проклеивающему прессу для степени проклейки основы.
Рисунок 3. Влияние снижения количества добавок, вносящих положительный заряд (анионный агент, улавливающий мусор), на заряд бумаги и степень ее проклейки.
При чрезмерном катионировании бумажного материала требуется большее количество анионного удерживающего агента для преодоления чрезмерного отталкивания зарядов между материалами. Как только отталкивание зарядов ослабевает, меньшее количество удерживающего агента может обеспечить необходимую степень удерживания, а слишком высокая дозировка может вызвать чрезмерную флокуляцию и нарушить равномерность бумаги.
Рисунок 4. Изменение удержания первой опоры и удержания золы первой опоры после нескольких месяцев оптимизации.
На рисунке 4 показано изменение первого прохода и зольного остатка первого прохода в процессе оптимизации работы бумагоделательной машины. Видно, что оба показателя улучшились и остались на относительно стабильном уровне.
С повышением и стабильностью коэффициента удержания произошли и другие положительные изменения. Преимущества использования метода CDT для оптимизации мокрой части можно суммировать следующим образом:
(1) Общее удержание первой партии бумаги и удержание золы первой партии бумаги могут быть улучшены и стабилизированы;
(2) С увеличением коэффициента удержания значительно сократились отложения в бумагоделательной машине, образование отверстий в бумаге, обрывы бумаги и другие явления;
(3) Значительно снизить затраты на использование добавок;
(4) CDT можно использовать для быстрого отслеживания источника аномального заряда, прогнозирования колебаний количества химических добавок, вызванных изменением заряда бумажного материала, а также для лучшего избежания высоких затрат, которые могут быть понесены из-за аномальной системы.
