Эффективность современных целлюлозно-бумажных предприятий напрямую зависит от качества подготовки волокнистой массы. Процессы сгущения, промывки и удаления типографской краски являются ключевыми этапами, определяющими не только конечную белизну и чистоту продукта, но и экономическую составляющую производства.
Оборудование, представленное www.aroxa.ru на рынке под брендами FJLime и ECO, предлагает технологические решения, позволяющие добиться высокой степени очистки при минимальных потерях волокна. Рассмотрим подробно технические характеристики, принципы работы и эксплуатационные особенности четырех типов машин: флотационной установки серии ZFC, барабанного сгустителя ZNW и высокоскоростной моечной машины ZGX.
Флотационная машина для удаления краски серии ECO ZFC
Принцип действия и конструктивные особенности
Флотационная машина серии ZFC предназначена для деликатного, но эффективного отделения гидрофобных загрязнений от целлюлозных волокон.
Процесс базируется на физико-химическом явлении адгезии: пузырьки воздуха, подаваемые в пульпу, прилипают к частицам типографской краски, клеевых включений (стики) и масел. Благодаря своей низкой плотности, образовавшиеся агломераты поднимаются на поверхность камеры, формируя слой пены, который затем удаляется механическим способом.
Очищенное волокно остается в нижней части аппарата. Двухступенчатая структура агрегата позволяет минимизировать потери полезного волокна: первая ступень отвечает за черновое удаление основного объема краски, вторая обеспечивает доочистку и сепарацию случайно захваченных волокон из пенного концентрата.
Производительность модельного ряда варьируется от 60 до 620 тонн в сутки, что делает установку пригодной как для средних сортировочных линий, так и для крупных заводов с полным циклом переработки. Рабочая консистенция массы на входе поддерживается на уровне 1–1,1%, что является оптимальным для гидродинамических условий флотации. При таком низком содержании твердых частиц пузырьки воздуха имеют максимальную свободу движения и площадь контакта с загрязнителем.
Давление на входе в систему составляет 90 кПа – этот параметр критичен для правильной работы эжекторов или аэраторов, насыщающих пульпу микропузырьками.
Технологические преимущества и эффективность очистки
Главным достоинством серии ZFC является высокая селективность разделения. В отличие от центробежных очистителей, где частицы отделяются исключительно по плотности и размеру, флотация позволяет удалять частицы краски, сопоставимые по размеру с волокном, но отличающиеся по химической природе поверхности. Это особенно актуально при переработке офисной макулатуры и печатных отходов, где используются тонеры и отверждаемые краски.
Герметизированный контур технологического газа, используемый в агрегате, предотвращает утечку аэрозолей и поддерживает чистоту в производственном помещении.
Эффективность удаления краски напрямую зависит от стабильности пенного слоя и правильной настройки отбора пены. Слишком глубокое погружение пеноснимателя ведет к увеличению потерь волокна (до 15-20%), тогда как недостаточное удаление пены оставляет загрязнения в массе.
Практический опыт эксплуатации показывает, что для достижения остаточной засоренности на уровне 50–100 мм²/кг необходимо контролировать температуру пульпы в диапазоне 40–50°C. Подогрев снижает вязкость воды и ускоряет диффузию молекул флотореагентов (собирателей и вспенивателей), что особенно критично при работе с застарелой макулатурой.
Установка занимает небольшую площадь благодаря вертикальной компоновке многоуровневых камер, что позволяет встраивать ее в существующие линии без масштабной реконструкции зданий.
Барабанный сгуститель серии ZNW
Механизм обезвоживания и фильтрации
Барабанный сгуститель ZNW решает задачу перевода низкоконцентрированной суспензии (0,5–1%) в состояние, пригодное для последующей обработки или отбелки (5–6%). Основным рабочим органом является вращающийся цилиндр, обтянутый фильтрующей сеткой. Принцип действия основан на перепаде уровней жидкости: пульпа подается внутрь корыта, где частично погруженный барабан захватывает волокно.
Вода под действием силы тяжести и создаваемого вакуума (в зависимости от модификации) уходит через ячейки сетки внутрь барабана и отводится через патрубки, а волокно остается на внешней поверхности, формируя равномерный слой.
Серия ZNW представлена девятью типоразмерами – от ZNW2 до ZNW9. Площадь фильтрующей поверхности варьируется от 5 до 45 квадратных метров, что напрямую коррелирует с производительностью: от 5–10 тонн в сутки у младшей модели до 45–120 тонн у старшей. Диаметр цилиндра колеблется от 1000 до 3000 мм. Такое разнообразие позволяет подобрать машину под конкретный объем переработки без неоправданного запаса мощности.
Например, для небольших цехов по переработке картона достаточно ZNW5 с поверхностью 20 м², дающей до 50 т/сутки, тогда как для интегрированных комбинатов целесообразно использовать ZNW9 с поверхностью 45 м².
Узлы механического съема и регулировки
Ключевым элементом конструкции, обеспечивающим надежный съем волокна, является система «пресс-ролик – нож». Сформированный на сетке слой пульпы перед зоной съема проходит под резиновым пресс-роликом. Твердость резинового покрытия составляет 60–65 единиц по Шору А. Давление прижима регулируется пневматически или механически: более высокое давление увеличивает степень обезвоживания, но может привести к сплющиванию волокон и снижению их механических свойств.
Для большинства типов волокон (сульфатная целлюлоза, макулатура МС-5Б) оптимальное давление составляет 0,5–0,8 кг/см².
Съем волокна осуществляется острым скребковым ножом (доктором), который плотно прилегает к поверхности пресс-ролика. Ножи изготавливаются из нержавеющей стали или композитных материалов. Критически важным моментом является равномерность зазора по всей длине ролика – даже микрометровое отклонение приводит к неравномерному съему и местному замазыванию сетки. Рекомендуется использовать систему автоматического поддержания уровня пульпы в корыте. Колебания уровня приводят к образованию «ступенек» на слое волокна и снижению эффективности промывки.
Фильтрующая сетка перфорированных пластин обычно изготавливается из кислотостойкой стали с отверстиями 0,5–1,0 мм, что обеспечивает чистое фильтрат и низкое гидравлическое сопротивление.
Высокоскоростная моечная машина серии ZGX
Гидродинамический режим и центробежное обезвоживание
Высокоскоростная моечная машина ZGX представляет собой агрегат, сочетающий в себе функции интенсивного перемешивания, центробежного отжима и промывки вытеснением. В отличие от барабанных сгустителей, работающих по гравитационному принципу, ZGX использует кинетическую энергию быстровращающихся валов. Конструкция предполагает наличие двух основных рифленых валов, вращающихся навстречу друг другу. Пульпа с концентрацией 0,8–1,2% подается в клиновидный зазор между сеткой и первым валом.
- При прохождении через зазор толщина волокнистого слоя уменьшается до 1–2 мм. Вал вращается с высокой линейной скоростью, создавая центробежное ускорение, которое многократно превышает ускорение свободного падения.
- Это обеспечивает мгновенное удаление свободной воды вместе с мельчайшими частицами наполнителя (каолин, тальк, карбонат кальция) и остатками краски.
- Далее слой попадает в зону промывки вытеснением: форсунки высокого давления распыляют свежую воду или осветленный фильтрат непосредственно в структуру тонкого волокнистого слоя. Вода вытесняет загрязненную жидкость из капилляров волокон.
- Поскольку слой очень тонкий, диффузионный путь для загрязнений минимален, что и обеспечивает феноменальную степень очистки.
Эффективность удаления примесей и энергопотребление
Ключевой показатель эффективности ZGX – степень удаления золы (минеральных наполнителей) и краски. По заявлениям производителей и данным полевых испытаний, сертифицированный КПД удаления включений достигает 95–99%, а зольность снижается на 95%.
Для сравнения, обычные дисковые фильтры дают удаление золы на уровне 60–70%. Такие показатели делают ZGX незаменимой в линиях по производству санитарно-гигиенической бумаги (туалетной бумаги, полотенец) из макулатуры, где каждый процент золы снижает мягкость и впитываемость.
Выходная концентрация материала составляет впечатляющие 10–15%, а у некоторых модификаций достигает 17%. Промышленная линейка включает модели с производительностью от 30 до 150 тонн в сутки (ZGX50 – ZGX250). Мощность привода варьируется от 22 до 75 кВт, причем удельное энергопотребление на тонну обработанной массы оказывается ниже, чем у связки «дисковый фильтр + винтовой пресс».
Полностью герметичный корпус машин серии ZGX выполняет сразу две функции: он подавляет шум, который при вращении валов со скоростью до 300–500 об/мин мог бы превышать санитарные нормы, и предотвращает разбрызгивание горячей (до 60-70°C) пульпы, что критично с точки зрения техники безопасности.
Техническое обслуживание и сетевое хозяйство
Большинство эксплуатационных проблем с ZGX связано с сеточным столом. Скорость прохождения сетки высока, поэтому производители оснащают машины системами автоматического натяжения и гидравлической коррекции хода. Необходимо контролировать состояние промывочных форсунок: забитое сопло приводит к образованию на сетке сухих пятен и быстрому износу синтетического полотна. Ресурс полиэфирной сетки при правильной эксплуатации (рН среды 6–8, отсутствие острых включений) составляет 800–1200 часов.
Модернизация в конструкции подшипниковых узлов и использование карданных валов вместо ременных передач на современном оборудовании (например, в модификации ZGXII 250/300) снизили инерционность системы.
Машина выходит на рабочий режим за 30–40 секунд, что важно при частых запусках и остановках. При выборе модели стоит учитывать, что в отличие от ZGX, требующей большого количества свежей воды для форсунок (до 5-6 м³/ч на тонну), существуют рециркуляционные схемы. Однако использование оборотной воды с высоким содержанием коллоидных веществ снижает эффективность промывки, поэтому для финишных стадий отбелки все же рекомендуется забор свежей воды с температурой 35–45°C.
Сравнительный анализ выбора оборудования
При проектировании технологической линии важно корректно расставить позиции флотации, сгущения и высокоскоростной мойки. Флотационная машина ZFC ставится после гидроразбивателя и грубой сортировки. Ее задача – быстро удалить 80–90% краски, предотвратив ее распад на более мелкие фракции. ZFC эффективна при низких концентрациях, что требует больших насосных мощностей для перекачки пульпы.
- Барабанный сгуститель ZNW чаще всего является промежуточным узлом.
- Он ставится перед диспергированием или отбелкой, чтобы повысить концентрацию массы с 1% до 6%, снизив нагрузку на дорогое оборудование и химикаты.
- ZNW хорошо работает на волокнах средней и длинной длины (хвойные породы, хлопок), но может забиваться при переработке крупнодисперсной макулатуры с большим количеством пленок и скотча.
Высокоскоростная машина ZGX является многофункциональным устройством финишной обработки. Она одновременно выполняет роль сгустителя и промывателя.
Установка ZGX после флотации позволяет достичь рекордных показателей белизны благодаря удалению адсорбированных на волокне ионов металлов и частиц наполнителя. Однако высокая центробежная сила ZGX может разрушать некоторые типы волокон, особенно вторичные, уже прошедшие несколько циклов сушки. Для коротких волокон лиственной древесины или тростника предпочтительнее использовать щадящий режим ZNW, тогда как для прочных волокон хвойных пород центробежная нагрузка ZGX не критична.
Ключевой принцип: Комбинация флотации и высокоскоростной мойки позволяет достичь коэффициента удаления краски (ERIC) менее 150 ppm, что сопоставимо с показателями первичного волокна. При этом потери массы не превышают 3-5%, в отличие от чисто химических методов делигнификации.
Сводные технические характеристики оборудования
| Модель / Параметр | ECO ZFC (флотация) | ZNW-6 (сгуститель) | ZNW-9 (сгуститель) | ZGX-150 (мойка) |
|---|---|---|---|---|
| Производительность, т/сут | 60 – 620 | 30 – 70 | 45 – 120 | 80 – 150 |
| Концентрация на входе, % | 0,8 – 1,1 | 0,5 – 1,5 | 0,5 – 1,5 | 0,8 – 1,2 |
| Концентрация на выходе, % | 0,9 – 1,2 (отход) | 5 – 7 | 5 – 8 | 12 – 17 |
| Эффективность удаления золы, % | 60 – 75 | 25 – 35 | 25 – 35 | ≥ 95 |
| Установленная мощность, кВт | 45 – 160 | 11 – 22 | 22 – 37 | 55 – 90 |
| Фильтрующая поверхность, м² | Камерная | 15 – 30 | 40 – 45 | Сетчатый стол |
Интеграция оборудования FJLime (ZNW, ZGX) и ECO (ZFC) в единую технологическую цепочку позволяет создать замкнутый водооборот с минимальным сбросом загрязнений.
При выборе конфигурации следует исходить из анализа входного сырья: для офисной макулатуры с высоким содержанием тонера ведущую роль играет флотация ZFC; для переработки гофрокартона приоритетом является деликатное сгущение на ZNW без истирания волокна; а для производства высококачественной санитарной бумаги обязательным финишным этапом является проход через высокоскоростную мойку ZGX.
Каждый из рассмотренных аппаратов требует точной гидравлической и химической настройки, но при соблюдении регламентов обеспечивает стабильную работу и быструю окупаемость за счет экономии химикатов и воды.
Об авторе
