Проектирование территории промышленного предприятия по целлюлозно-бумажному производству

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. ВВЕДЕНИЕ

2. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

3. ПЛАНИРОВКА ЗЕМЕЛЬНОГО УЧАСТКА

4. ДОРОГИ,ВЪЕЗДЫ,ПРОЕЗДЫ

5. РАЗМЕЩЕНИЕ ИНЖЕНЕРНЫХ КОММУНИКАЦИЙ

6. ИСТОРИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНОГО ПРОИЗВОДСТВА

7. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БУМАГИ И КАРТОНА

7.1 Производство древесной массы

7.2 Производство бумажной массы

7.3 Подготовка бумажной массы

7.4 Бумагоделательная машина

7.5 Отделка бумаги

8. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.ВВЕДЕНИЕ

Если строго придерживаться определения отрасли, то рассматриваемые производства, включающие заготовку, механическую и химическую обработку древесины, правильнее считать комплексом отраслей, поскольку их объединяет только сырье, а технологические процессы и готовая продукция существенно различаются между собой (см. рис. 16.6). В связи с этим иногда делается попытка объединить их с химическими производствами в так называемый химико-лесной комплекс, что также не лишено определенных условностей и натяжек. Поэтому предлагается считать лесную, деревообрабатывающую и целлюлозно-бумажную промышленность отраслью.

Состав лесной, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности

Целлюлозно-бумажная промышленность занимает как бы промежуточное положение между отраслями, осуществляющими механическую и химическую переработку древесины, поскольку технологические процессы ее базируются на тех и других приемах. Основным сырьем, потребляемым отраслью, является древесная масса и целлюлоза из хвойных и лиственных пород дерева.Существует свыше 5000 сортов или типов бумаги, которые обычно делят на три основных класса: 1) собственно бумага, например оберточная, гигиеническая, писчая и печатная; 2) картон, например, используемый для производства бумажной тары; 3) строительный (изоляционный, облицовочный) картон, применяемый главным образом в строительстве. Благодаря технологической близости процессов производства сырья (балансовой древесины и древесной массы) и конечного продукта (бумаги и картона) эта отрасль хозяйства с течением времени становилась все более интегрированной и автономной: изготовитель готовой бумаги обычно является также изготовителем бумажной массы, из которой делается бумага, и заготовителем балансовой древесины, из которой получают бумажную массу.

2. Общие положения

Проектируемые объекты, как правило, следует размещать компактно в составе групп с кооперацией подсобно - вспомогательных служб, систем инженерного и транспортного обеспечения, культурно - бытового обслуживания.

Территории объектов и их групп объектов не должны, как правило, разделяться на обособленные участки железными или автомобильными дорогами общей сети.

Между объектами и жилой зоной необходимо предусматривать санитарно-защитную зону.

При размещении объектов, влияющих на состояние вод, должен соблюдаться Водный кодекс Российской Федерации (от 16 ноября 1995 г. № 167-ФЗ; ред. От 30 декабря 2001 г.).

Размещение объектов в прибрежных зонах водоемов допускается только при необходимости непосредственного примыкания земельных участков к водоемам по согласованию с органами по регулированию использования и охране вод. Количество и протяженность примыканий земельных участков объектов к водоемам должны быть минимальными.

При размещении объектов на прибрежных участках рек и других водоемов планировочные отметки территории должны приниматься не менее чем на 0,5 м выше расчетного наивысшего горизонта вод с учетом подпора и уклона водотока, а также нагона от расчетной высоты волны, определяемой в соответствии со СНиП 33-01.

За расчетный горизонт надлежит принимать наивысший уровень воды с вероятностью его превышения для объектов, имеющих народнохозяйственное и оборонное значение, один раз в 100 лет, для остальных объектов - один раз в 50 лет, а для объектов со сроком эксплуатации до 10 лет - один раз в 10 лет.

Объекты, требующие устройства грузовых причалов, пристаней или других портовых сооружений, следует размещать по течению реки ниже жилой зоны.

3. Планировка земельного участка

Планировка земельных участков объектов и их групп должна обеспечивать наиболее благоприятные условия для производственного процесса и труда на предприятиях, рациональное и экономное использование земельных участков и наибольшую эффективность капитальных вложений.

В проектах и схемах планировочной организации земельных участков реконструируемых объектов, их групп и сложившихся производственных зон следует предусматривать упорядочение планировочного зонирования, размещения инженерных и транспортных коммуникаций.

В проектах и схемах планировочной организации земельных участков объектов и их групп следует предусматривать:

а) планировочное зонирование территории с учетом технологических связей, санитарно-гигиенических и противопожарных требований, грузооборота и видов транспорта;

б) рациональные производственные, транспортные и инженерные связи на объектах, между ними, с жилыми и иными зонами;

в) кооперирование участков основных и вспомогательных производств и хозяйств, включая аналогичные производства и хозяйства, обслуживающие жилые и иные планировочные зоны поселения;

г) интенсивное использование территории, включая наземное и подземное

пространства при необходимых и обоснованных резервах для расширения объектов;

д) организацию единой сети обслуживания работающих;

е) возможность осуществления строительства и ввода в эксплуатацию пусковыми комплексами или очередями;

ж) благоустройство территории;

з) создание единого архитектурного ансамбля в увязке с архитектурой прилегающих объектов и жилой застройкой;

и) защиту прилегающих территорий от эрозии, заболачивания, засоления и загрязнения подземных вод и открытых водоемов сточными водами, отходами и отбросами предприятий;

к) восстановление (рекультивацию) отведенных во временное пользование земель, нарушенных при строительстве.

При планировке земельных участков объектов и их групп следует, как правило, выделать планировочные зоны:

а) предзаводскую;

б) производственную, включая зоны исследовательского назначения и опытных производств;

в) подсобную;

г) складскую.

В проектах и схемах планировочной организациии земельных участков объектов и их групп, в проектах планировки территорий, на которых предусматривается размещение предприятий, технопарков, следует выделять планировочные зоны:

а) общественного центра, объектов культурно-бытового назначения и иных обслуживающих объектов;

б) участков предприятий, технопарков, логистических центров и т.п. в) общих объектов вспомогательных производств и хозяйств.

Деление на планировочные зоны допускается уточнять с учетом конкретных условий строительства.

При планировке земельных участков объектов и их групп следует, как правило, выделать планировочные зоны:

а) предзаводскую;

б) производственную, включая зоны исследовательского назначения и опытных производств;

в) подсобную;

г) складскую.

В проектах и схемах планировочной организациии земельных участков объектов и их групп, в проектах планировки территорий, на которых предусматривается размещение предприятий, технопарков, следует выделять планировочные зоны:

а) общественного центра, объектов культурно-бытового назначения и иных обслуживающих объектов;

б) участков предприятий, технопарков, логистических центров и т.п. в) общих объектов вспомогательных производств и хозяйств.

Деление на плаировочные зоны допускается уточнять с учетом конкретных условий строительства.

8 Предзаводскую зону производственного объекта следует размещать со стороны основных подъездов и подходов работающих.

В предзаводских зонах и в общественных центрах следует предусматривать места для стоянок легковых автомобилей в соответствии c СП 42.13330.

Места для стоянки и хранения автомобилей лиц, работающих на этих объектах, надлежит размещать на территории земельных участков объектов.

Проходные пункты следует располагать на расстоянии не более 1,5 км друг от друга. Расстояние от проходных пунктов до входов в санитарно-бытовые помещения основных цехов, как правило, не должно превышать 800 м.

На земельных участках следует, как правило, предусматривать минимально необходимое число зданий в соответствии с требованиями СП 4.13130. Производственные, вспомогательные и складские помещения следует, как правило, объединять в одно или несколько крупных зданий. Объединять пожаровзрывоопасные, пожароопасные и административно-бытовые помещения, не связанные между собой по условиям технологии, следует с учетом требований нормативных документов.

4. Дороги, въезды и проезды

Железные дороги, гидравлический, конвейерный транспорт и подвесные канатные дороги следует проектировать в соответствии со сводом правил по проектированию промышленного транспорта.

Автомобильные дороги и велосипедные дорожки следует проектировать в соответствии с СП 34.13330.

При транспортировании грузов водными путями следует, как правило, предусматривать строительство объединенных портов для нескольких объектов .

Строительство причалов для отдельных объектов допускается по технологическим требованиям или особым условиям строительства.

Объекты с земельным участком более 5 га должны иметь не менее двух въездов.

Ширину ворот автомобильных въездов на земельный участок надлежит принимать по наибольшей ширине применяемых автомобилей плюс 1,5 м, но не менее

4,5 м, а ширину ворот для железнодорожных въездов - не менее 4,9 м.

Площадь участков, предназначенных для озеленения, следует определять из расчета не менее 3 м2 на одного работающего в наиболее многочисленной смене. Площадь участков, предназначенных для озеленения, не должна, как правило, превышать 15 % территории объекта.

Основным видом озеленения земельных участков производственных объектов следует предусматривать газон.

На земельных участках объектов следует предусматривать благоустроенные площадки для отдыха и физкультурных упражнений работающих.

Тротуары должны размещаться не ближе 3,75 м от оси ближайшего железнодорожного пути колеи 1520 мм. Сокращение этого расстояния (но не менее габаритов приближения строений) допускается при устройстве перил, ограждающих тротуар.

Расстояние от оси железнодорожного пути, по которому производятся перевозки горячих грузов, до тротуаров должно быть не менее 5 м.

Тротуары вдоль зданий следует размещать:

а) при организованном отводе воды с кровель зданий - вплотную к линии застройки с увеличением в этом случае ширины тротуара на 0,5 м;

б) при неорганизованном отводе воды с кровель - не менее 1,5 м от линии застройки.

5. Размещение инженерных коммуникаций

На земельных участках объектов следует предусматривать преимущественно наземный и надземный способы размещения инженерных коммуникаций.

В предзаводских зонах и общественных центрах объектов и их групп следует предусматривать , как правило, подземное размещение инженерных коммуникаций.

Подземные коммуникации

Для объектов и их групп следует проектировать единую систему размещения инженерных коммуникаций, в технических полосах, обеспечивающих занятие наименьших участков территории и у вязку с размещением зданий и сооружений

Подземные коммуникации, как правило, надлежит прокладывать вне проезжей части автомобильных дорог

Подземные инженерные коммуникации следует размещать параллельно в общей траншее; при этом расстояния между инженерными коммуникациями, а также от коммуникаций до фундаментов зданий и сооружений следует принимать минимально допустимыми, исходя из размеров и размещения камер, колодцев и других устройств на этих сетях, условий монтажа и ремонта сетей.

Расстояния по горизонтали (в свету) от ближайших подземных инженерных коммуникаций до зданий и сооружений следует принимать не менее указанных в таблице 6.

Расстояния по горизонтали (в свету) между соседними подземными инженерными коммуникациями при их параллельном размещении следует принимать не менее указанных в таблице 7.

При размещении электрических кабелей следует также учитывать требования правил [4].

При размещении газопроводов следует также учитывать требования СП 62.13330.

При пересечении инженерных коммуникаций расстояния по вертикали (в свету) должны быть, не менее:

а) между трубопроводами или электрокабелями, кабелями связи и железнодорожными и трамвайными путями, считая от подошвы рельса, или автомобильными дорогами, считая от верха покрытия до верха трубы (или ее футляра) или электрокабеля, - по расчету на прочность сети, но не менее 0,6 м;

б) между трубопроводами и электрическими кабелями, размещаемыми в каналах или тоннелях, и железными дорогами расстояние по вертикали, считая от верха перекрытия каналов или тоннелей до подошвы рельсов железных дорог, - 1 м, до дна кювета или других водоотводящих сооружений или основания насыпи железнодорожного земляного полотна - 0,5 м;

в) между трубопроводами и силовыми кабелями напряжением до 35 кВ и кабелями связи - 0,5 м;

г) между силовыми кабелями напряжением 110 - 220 кВ и трубопроводами - 1 м;

д) в условиях реконструкции предприятий при условии соблюдения требований ПУЭ [4] расстояние между кабелями всех напряжений и трубопроводами допускается уменьшать до 0,25 м;

е) между трубопроводами различного назначения (за исключением канализационных, пересекающих водопроводные, и трубопроводов для ядовитых и дурнопахнущих жидкостей) - 0,2 м;

ж) трубопроводы, транспортирующие воду питьевого качества, следует размещать выше канализационных или трубопроводов, транспортирующих ядовитые и дурнопахнущие жидкости, на 0,4 м;

з) допускается размещать стальные, заключенные в футляры трубопроводы, транспортирующие воду питьевого качества, ниже канализационных, при этом расстояние от стенок канализационных труб до обреза футляра должно быть не менее 5 м в каждую сторону в глинистых грунтах и 10 м - в крупнообломочных и песчаных грунтах, а канализационные трубопроводы следует предусматривать из чугунных труб; и) вводы хозяйственно-питьевого водопровода при диаметре труб до 150 мм допускается предусматривать ниже канализационных без устройства футляра, если

расстояние между стенками пересекающихся труб 0,5 м;

к) при бесканальной прокладке трубопроводов водяных теплопроводов открытой системы теплоснабжения или горячего водоснабжения расстояния от этих трубопроводов до расположенных ниже и выше канализационных трубопроводов должны приниматься 0,4 м.

Наземные коммуникации

При наземном размещении необходимо предусматривать защиту коммуникаций от механических повреждений и неблагоприятного атмосферного воздействия.

Наземные коммуникации следует размещать на шпалах, уложенных в открытых лотках, на отметках ниже планировочных отметок площадок (территории). Допускаются другие виды наземного размещения (в каналах и тоннелях, укладываемых на поверхность территории или на сплошную подсыпку, в каналах и тоннелях полузаглубленного типа, в открытых траншеях и др.).

Надземные коммуникации

Надземные коммуникации следует размещать на опорах, эстакадах, в галереях или на стенах зданий и сооружений

Не допускается размещение надземных коммуникаций:

а) транзитных наружных трубопроводов с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями и газами по эстакадам, отдельно стоящим колоннам и опорам из горючих материалов, а также по стенам и кровлям зданий за исключением зданий I, II, IIIa степеней огнестойкости с производствами категорий В, Г и Д;

б) трубопроводов с горючими жидкими и газообразными продуктами в галереях, если смешение продуктов может вызвать взрыв или пожар;

в) трубопроводов с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями и газами по сгораемым покрытиям и стенам; по покрытиям и стенам зданий категорий А и Б по взрывопожароопасности;

г) газопроводов горючих газов: по территории складов легковоспламеняющихся и горючих жидкостей и материалов.

6. ИСТОРИЯ

Предшественником бумаги является папирус, изготавливавшийся в Африке из широко распространенного растения -- папируса. Тонкие полоски, вырезаемые из внутренней части папируса, укладывали друг на друга, отбиваrли и разглаживали. Изобретение технологии изготовления бумаги из растительных волокон (например, бамбука, китайской травы) датируется приблизительно 105 г. н.э., но, возможно, изготовление бумаги осуществлялось и ранее. Изобретателем бумаги считают китайца Цай Луня.

В 610 г. н.э. знания о процессе изготовления бумаги достигли буддийского священника Долио в Японии, а в 710 г. н.э. попали в руки арабов, которые распространили их в Азии. В Европе изготовление бумаги началось приблизительно в 1150 г. в Испании, в 1276 г. в Италии и в 1338 г. во Франции.

Немецкая бумажная промышленность в 1990 г. отпраздновала свой 600-летний юбилей. Нюрнбергский муниципальный советник и торговец Ульман Штробер (1329--1407) на оборудованной им мельнице "Gleismuh le", находившейся перед воротами города, 24 июня 1390 г. начал производство бумаги ручным способом.

Ручное изготовление бумаги продолжалось в Европе около 650 лет. Только в 1799 г. французский механик Николя Луи Робер впервые получил патент на изобретенную им длинносеточную бумагоделательную машину. По существу, она состояла из аналога деревянной кадки для стирки, на которой можно было изготавливать бумажное полотно длиной от 12 до 15 м. При этом бумажная масса не зачерпывалась, а наносилась лопастями на поверхность проволочной сетки центрифуги. Привод производился ручным способом с помощью маховика.

Основные материалы для изготовления бумаги В течение почти 2000 лет китайцы использовали в качестве сырья для бумаги мочало, древесную кору, пеньку (коноплю), а также солому. Сегодня рабочим сырьем для бумаги в первую очередь служит древесина. На Земле это количественно самый распространенный натуральный продукт (примерно треть суши покрыта лесом). Древесина является важнейшим источником сырья для изготовления целлюлозы и бумаги более чем 100 лет. В табл. 1 содержится обзор необходимого сырья и волокна для изготовления бумаги и картона.

Сырье и его переработка для производства бумаги и разных видов картона

7. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БУМАГИ И КАРТОНА

7.1 ПРОИЗВОДСТВО ДРЕВЕСНОЙ МАССЫ

Чтобы получить древесную массу для производства бумаги, древесина должна быть механически измельчена (рис. 1). Для этого с древесных стволов удаляется кора и производится процесс истирания древесины при ее прижатии к вращающемуся истирающему камню.

Рис. 1

Получение древесной массы:

а принцип построения магазинного дефибрера;

б производственная установка (мельница Stora Feldmuhle)

Благодаря одновременному истиранию и смачиванию водой от древесины отделяются единичные волокна, которые прижимаются к поверхности истирающего камня, режутся, сжимаются, разрываются и удаляются. Далее волокна разрушаются и расщепляются. Так возникает древесная масса. Из стружек, являющихся на лесопильных заводах отходами, также вырабатывается очищенная древесная масса.

7.2 ПРОИЗВОДСТВО БУМАЖНОЙ МАССЫ

Сырьем для бумажной массы служат древесина и другие богатые целлюлозой материалы. Нередко предприятия по производству целлюлозы и бумаги составляют одно целое. Перерабатывающие цеха или заводы превращают бумажную массу в бумагу и картон, из которых изготавливаются такие предметы, как конверты, вощеная бумага, упаковка для пищевых продуктов, наклейки, коробки и многое другое.

Бумага и картон могут изготавливаться из любого богатого целлюлозой материала. Все шире используется макулатура; предварительно из нее удаляются типографская краска и другие примеси. Затем ее обычно смешивают со свежей целлюлозой, чтобы придать дополнительную прочность на случай использования для изготовления более высоких сортов бумаги, например книжной; без обесцвечивания макулатуру используют главным образом при производстве картона для коробок и другой тары. В некоторой степени используются также отходы тряпья, что позволяет получить высокосортную писчую бумагу, бумагу для облигаций и денежных знаков, пигментную бумагу и другие специальные ее виды. Грубый картон делается из соломенной целлюлозы. В специальных изделиях могут быть применены асбест и натуральные и синтетические волокна, такие, как лен, пенька, искусственный шелк, найлон и стекло.



ИСТОЧНИКИ СЫРЬЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ БУМАЖНОЙ МАССЫ

Поскольку бумага может быть сделана почти из любого волокнистого материала, существует много разнообразных методов получения бумажной массы, которые различаются в соответствии с требованиями к конечному продукту. Известны, однако, три основных процесса превращения древесины в бумажную массу: механический, химический и полухимический. Бревна, поступающие на завод в неочищенном виде, должны быть очищены от коры (окорены). Затем заготовка пропускается через рубильную машину, которая разрубает ее на куски размером 6-7 см (щепу), чтобы подготовить древесину к химической обработке (это не обязательно для получения бумажной массы механическим способом).

Механический процесс.

В механическом процессе очищенные от коры бревна измельчают. При этом не происходит никакого химического изменения, и полученная древесная масса содержит все компоненты исходной древесины. Она отбеливается перекисями, но остается при этом нестабильной и со временем портится. Поскольку операция измельчения не идеально разделяет волокна, приводя к комкованию, бумага из массы, полученной механическим способом, оказывается относительно слабой. Поэтому такая древесная масса используется вместе с бумажной массой, полученной посредством химических процессов. Применение механически изготовленной массы ограничено такими продуктами из бумаги и картона, как газетная бумага и макулатурный картон, где высокие качества и прочность несущественны.

Сульфитный процесс

Приготовление бумажной массы путем проведения сульфитного процесса требует обработки щепы в варочной жидкости, содержащей ионы бисульфита (HSO32-) в комбинации с кальцием и (или) магнием, аммиаком или натрием. Комбинация кальций-магний применяется по преимуществу на целлюлозных заводах. Среди лесоматериалов предпочтение отдается ели и западному гемлоку. Получаемая древесная масса легко отбеливается и устойчива к механическому истиранию. Неотбеленная масса используется для картона, из которого изготавливают упаковку, в смеси с механически получаемой массой - для газетной бумаги, а отбеленная - для всех сортов белой бумаги, например для книг, облигаций, бумажных салфеток и высококачественной оберточной бумаги.

В качестве реагента для производства бумажной массы можно использовать нейтральный сульфит натрия. Он дает бумажную массу, сходную с той, что получается при кислотно-сульфитном процессе. Однако из-за дороговизны и сложности утилизации его применение в производстве высококачественной бумажной массы химическим способом было незначительным. Более широко он используется при получении массы полухимическим способом, которая идет на изготовление гофрированного картона.

Содовый процесс.

Этот процесс представляет собой один из видов щелочных процессов. Щепа варится в растворе каустической соды, или едкого натра (NaOH). Содовая бумажная масса изготавливается главным образом из твердых пород дерева, таких, как осина, эвкалипт и тополь. Она используется по преимуществу в смеси с сульфитной массой для изготовления печатных сортов бумаги.

Сульфатный процесс.

Этот процесс также относится к щелочным. В варочную жидкость, представляющую собой раствор каустика, добавляют серу, которая ускоряет процесс изготовления массы, позволяет уменьшить рабочее давление и расход тепла и действует эффективно на все виды древесины. Сульфатный процесс применяется там, где нужна прочность продукта, например для изготовления высококачественной оберточной бумаги и картона. Среди используемых в этом процессе пород дерева доминирует сосна, имеющая длинные сильные волокна. Хотя сульфатная древесная масса отбеливается труднее, чем сульфитная, получающийся белый продукт может отличаться высоким качеством.



Схема производства сульфатной беленой целлюлозы

Полухимический процесс.

Этот процесс представляет собой комбинацию химического и механического процессов обработки. Древесина нагревается с небольшим количеством химикатов настолько, чтобы связи между волокнами ослабли. Одной из разновидностей этого процесса является холодный содовый процесс, при котором щепа подвергается слабой обработке раствором едкого натра при атмосферных давлении и температуре. После этого щепа, сохраняющая свои свойства при такой обработке, подается на истирающее устройство, которое разделяет волокна. Степень «чистоты» бумажной массы зависит от глубины химической обработки. В зависимости от используемых химикатов этот процесс подходит к любым породам дерева; химические требования здесь ниже, чем при химическом процессе, а выход - вес массы на корд древесины - выше. Поскольку клубочки волокон удаляются не полностью, качество получаемой таким способом бумажной массы при увеличении выхода снижается до качества массы, получаемой в механическом процессе.

Отбелка целлюлозы

Целлюлоза может быть отбелена путем удаления остаточного лигнина и следов других компонентов древесины. Отбеленные целлюлозные волокна бесцветны и прозрачны, а в целом беленая целлюлоза имеет белый цвет. Беленые волокна представляют собой чистую целлюлозу, что очень важно при упаковке пищевых продуктов, где необходимо, чтобы материалы упаковки не влияли на вкус и запах упаковываемого изделия. Примерами таких чувствительных продуктов могут служить шоколад, сливочное масло, чай и табак.

До 1980-х гг. для отбелки целлюлозы применялись только хлор и его соединения. Такая технология отбелки подвергалась критике со стороны защитников окружающей среды, так как использованный в этом процессе молекулярный хлор, взаимодействуя с лигнином, образовывал токсичные хлорсодержащие органические соединения, которые присутствовали в сточных водах предприятий. В современных процессах отбелки молекулярный хлор не применяется -- используют кислород, перекись водорода и диоксид хлора. Побочные продукты такой отбелки просты и безвредны.

Беленая целлюлоза характеризуется высокой стойкостью к воздействию света. Под воздействием солнечного света она лишь слегка желтеет.

Целлюлоза -- это волокнистый материал, который выделяют из древесины химическим путем варкой древесины и другого растительного сырья, например, таких, как конопля, джут, трава эспарто, солома зерновых и хлопка. Целлюлоза отличается от древесной массы главным образом качеством волокна (она имеет более длинные, прочные и эластичные волокна) и более высокой степенью белизны. В зависимости от используемого химического раствора для обработки различают:

· сульфатную целлюлозу, полученную путем варки древесной массы в едком натре (щелочной метод);

· сульфитную целлюлозу, получаемую путем варки древесной массы в кислоте (кислотный метод).

Около 85% производимой во всем мире целлюлозы -- это сульфатная целлюлоза. Она более прочная, чем сульфитная, но имеет меньшую степень белизны и отличается от второй печатными свойствами. Сульфитная целлюлоза нуждается в более длительной варке. Процесс варки заканчивается промыванием целлюлозы, ее отбеливанием, обезвоживанием, сушкой и упаковкой.

Целлюлоза, которая отбеливается без хлора, имеет обозначение "TCF" (Totally Chlorine Free, т.е. полностью свободна от хлора). При этом самыми употребительны ми компонентами в технологическом процессе изготовления бумаги являются кислород и перекись водорода.

Волокна древесной массы и целлюлозы считаются первичными волокнами. Но макулатура издавна также играет большую роль при изготовлении бумаги. Уже в 1774 г. геттингенский ученый Юстас Клэпроф выпустил брошюру из бумаги, для которой в качестве сырья служила ранее запечатанная бумага. На сегодня доля использования макулатуры для изготовления бумаги со ставляет около 60%. Отдельные сорта бумаги могут производиться на 100% из так называемого вторичного волокна (например, газетная бумага). Макулатура сегодня стала самым важным сырьем для производства бумаги.

Полученное из макулатуры волокно имеет ограниченное потребительскими свойствами использование.

С одной стороны, макулатурное сырье должно отвечать требованиям соответствующего качества производимой бумаги. С другой стороны, учитываются за траты на химические и технические процессы при ее переработке, а также производственные расходы. Процесс получения вторичных волокон из макулатуры требует высоких издержек производства при ее очистке и приготовлении суспензии, а также "операции, обратной покрытию краской" (De-inken), т.е. удаления печатной краски и сортировки волокон по длине.

Необходимо учитывать, что волокна макулатуры при изготовлении новой бумаги применимы ограниченно. Из проводимых в настоящее время исследований вытекает, что волокна после 3-5 переработок становятся непригодным ресурсом для производства бумаги. Поэтому для изготовления бумаги необходимо добавление свежей древесины, т.е. увеличение в составе бумажной массы первичных волокон

7.3 ПОДГОТОВКА БУМАЖНОЙ МАССЫ

Подготовка бумажной массы. Прежде чем суспензия из волокнистого материала для изготовления бумаги попадет в бумагоделательную машину, необходима "подготовка бумажной массы". Она охватывает ряд процессов, которые начинаются с выделения волокнистого материала, подачи других материалов и дополнительных средств и заканчивается этапом помещения массы в бумагоделательную машину. Сюда же относится обработка волокнистого материала (расщепление), а также введение наполнителей (каолина и карбоната кальция) и добавок. Они определяют потребительские свойства и качество бумаги. Окончательное формирование готовой волокнистой суспензии происходит в так называемом "цельном чане для бумажной массы", в который подаются необходимые наполнители и вспомогательные материалы. Из этого чана бумагоделательная машина снабжается исходным материалом -- суспензией для производства бумаги.

7.4 БУМАГОДЕЛАТЕЛЬНАЯ МАШИНА

Бумагоделательная машина. Существует два типа машин для изготовления бумаги и картона - плоскосеточные (столовые) и круглосеточные (цилиндровые). Плоскосеточные используются для изготовления однослойной бумаги, цилиндровые - многослойного картона.

Плоскосеточная машина.

Секция отлива бумажного полотна плоскосеточной машины представляет собой натянутую равномерную проволочную сетку длиной 15 м и более. Взвешенные в воде волокна (с концентрацией примерно 0,5% от твердой бумажной массы) наливаются на переднюю часть движущейся сетки через устройство, называемое напорным ящиком. Большая часть воды дренирует через сетку в процессе ее движения, а волокна сбиваются в слабое влажное полотно. Это полотно перемещается шерстяными сукнами между несколькими наборами валов, которые отжимают воду. Секция прессов с отсасывающими ящиками, сеткой и ее несущими компонентами составляет мокрое отделение машины. После этого полотно бумаги поступает в сушильную часть бумагоделательной машины.

Обычное сушильное устройство состоит из ряда полых цилиндров диаметром ?1,2 м, которые нагреваются изнутри паром. Каждый сушильный цилиндр обтянут толстым грубым сукном, обеспечивающим сушку и перенос влажного полотна к очередному цилиндру; воды удаляется все больше, пока не останется 5-10%. После этого бумажное полотно поступает в отделочную часть. Здесь один или несколько каландров гладят бумагу; каландры представляют собой вертикальный ряд валов из отбеленного чугуна. Полотно направляется в просвет-зажим между верхними двумя валами и пропускается через каждый просвет до самого низа. При движении между валами сверху вниз полотно становится более гладким, плотным и равномерным по толщине. Затем полотно разрезается на полосы нужной ширины и наматывается в рулоны. Рулоны направляются в типографию, на перерабатывающее предприятие или в другое отделение того же завода для мелования, разрезания на листы или переработки в другой продукт. Ширина плоскосеточной машины может составлять от 30 до 760 см. Рабочая скорость достигает 900 м/мин. Имеется разновидность плоскосеточной машины, где полотно высушивается на нагретом тщательно полированном валу диаметром 3-3,6 м. Эта машина предназначена специально для изготовления папиросной бумаги.

Цилиндровая машина.

Цилиндровая (круглосеточная) машина отличается от плоскосеточной тем, что в ней секция отлива бумаги представляет собой цилиндр, обернутый сеткой. Этот цилиндр вращается в ванне, заполненной суспензией волокон. Вода дренирует через сетку, оставляя своеобразный мат из волокон, который снимается шерстяным сукном при контакте с верхней частью цилиндра. Помещая несколько ванн в ряд и используя то же самое сукно для удаления собранных в мат волокон от каждой ванны последовательно, можно получить слоистую структуру; толщина этого листа, или картона, лимитируется числом цилиндров и мощностью сушки. Остаточная вода удаляется пропусканием полотна через прессовые и сушильные секции, аналогичные используемым на плоскосеточной машине.

Рабочая ширина машины для изготовления бумаги лучшего качества составляет от 6,60 м и больше, а скорость выхода бумажного полотна -- 1300 м/мин (21,7 м/с).

Бумагоделательные машины -- это ядро каждой бумажной фабрики. Самые распространенные машины -- это длинносеточные бумагоделательные машины с "бесконечной" сеткой (транспортером). На рис. 2 показана технологическая схема производства газетной бумаги, включающая (для других сортов бумаги схема должна отвечать соответствующим требованиям):



Рис. 2

Самая производительная бумагоделательная машина в мире (Voigh Sulzer Paper Technology, Германия, 1997 г.):

а схема со ступенями производства;

б вид машины

вес полотна от 40 до 50 г/г/м2, ширина полотна 9 м, скорость 28 м/с, производственная мощность 190000 т/год, вес рулона бумаги 60 т

· напуск бумажной массы на сетку;

· сеточный участок;

· участок прессования;

· участок сушки;

· каландр;

· намотку бумаги с продольной резкой.

Волокнистый материал благодаря напуску бумажной массы попадает на движущуюся сетку транспортера. На сеточном участке начинается образование бумажного полотна, называемое формованием листа. Это происходит благодаря обезвоживанию (фильтрации), т.е. удалению воды из волокнистого материала. Процесс начинается, как только суспензия из воды, волокон, наполнителей и вспомогательных добавок с высокой скоростью и равномерно подается на сетку. Вода под действием силы тяжести стекает через ячейки. Этот процесс называется "обезвоживанием". Для ускорения протекания процесса сетка подвергается легкому встряхиванию. Вследствие высокой скорости движения сетки волокна ориентируются вдоль направления движения, что служит причиной образования характерного направления отлива бумаги.

Листовая бумага нарезается из получаемого рулонного материала. Различают продольное полотно -- лист, длинная сторона которого совпадает с направлением движения бумажного полотна (волокна ориентированы параллельно широкой стороне листа), и поперечное полотно -- лист, у которого короткая сторона совпадает с направлением движения (волокна ориентированы параллельно узкой стороне листа). Учет направления отлива готовой бумаги (рис. 3) особо важен в связи с требованием стабильности поведения бумаги для многих печатных работ, так как отдельные волокна из-за влияния влажности увеличиваются больше в ширину, чем в длину (до отношения 1 : 7). Эту, так называемую "удельную работу деформации" нужно принимать во внимание при печати и послепечатной обработке. Кроме того, жесткость и прочность бумаги в продольном направлении волокон выше, чем в поперечном.



Рис. 3

Направление отлива бумаги при производстве:

а лист, отрезанный от бумажного полотна (обозначение направления волокон);

б направление положения и движения бумаги при печати на офсетной печатной машине с показом направлений растяжения (меньшее растяжение под действием увлажняющего раствора в направлении волокна, предпочтительное фальцевание в направлении волокна)

Ровнительный валик -- Egoutteur (в представленной бумагоделательной машине он не показан), вращающийся на равномерно движущейся сетке вместе с ситовым цилиндром, предназначен для равномерного формирования лицевой стороны сырого листа. Напаянные или отчеканенные на сетке ровнительного валика знаки отпечатываются при вращении на влажном листе как водя ные знаки. Возвышения в итоге дают светлые, а углубления (из-за уплотнения материала) -- темные водяные знаки, которые также называются "теневыми водяными знаками".

В конце сеточного участка еще сырое бумажное полотно с помощью отрывного цилиндра перемещается в секцию прессования, которую также называют "мокрым прессованием". Там бумажное полотно механически обезвоживается и еще больше уплотняется.

На участке сушки бумажное полотно прессуется сушильным цилиндром, нагреваемым паром, и подвер гается медленной и щадящей сушке. Вид сушки влияет на характеристики растяжения и прочность бумаги.

Перед последней, третьей, частью участка сушки находится, поскольку это требуется сортом бумаги, еще клеевой пресс (рис. 4) для поверхностной проклейки (повышения влагостойкости) или для небольшого пигментирования (подкрашивания) бумажного полотна. Современные клеевые прессы называются также " пленочными прессами", с помощью которых возможна точная дозировка нанесения клея.

Рис. 4

Функциональная схема клеевого пресса бумагоделательной машины для двустороннего покрытия клеем поверхности бумаги или картона в режиме поточной линии [1.5-1]

Каландр -- это составная часть так называемой заключительной группы устройств бумагоделательной машины. Он механическим способом сглаживает легкие неровности и уменьшает шероховатость бумаги.

На сушильном каландре, например, состоящем из 5--10 отшлифованных стальных валиков, расположенных один над другим, может изготавливаться бумага "машинной гладкости", или "слабой машинной гладкости", или матовые бумаги.

К участку сушки подключено охлаждение. Производство бумаги завершается намоткой бумажного листа на стальную втулку, называемую тамбуром ("Tambour").

В то время как в длинносеточной бумагоделательной машине волокнистая суспензия для формирования листа накладывается на длинную сетку, в цилиндрических сеточных бумагоделательных машинах она зачерпывается вращающейся в волокнистом веществе цилиндрической сеткой. Удаление воды происходит через слив во внутреннюю полость цилиндрической сетки. Цилиндрические сеточные бумагоделательные машины предназначены для производства многослойной бумаги или картона, которые могут насчитывать до 10 от дельных слоев. При этом слои сводятся в единое полотно на непрерывно вращающемся бесконечном отжимном войлоке при последовательном присоединении их посредством большого числа сетчатых цилиндров внутри круглосеточной машины (рис. 5)



Рис. 5

Функциональная схема работы круглосеточной бумагоделательной машины для производства многослойного картона [1.5-1]

7.5 ОТДЕЛКА БУМАГИ

Наиболее часто применяемыми методами отделки бумаги являются:

· мелование;

· пропитывание;

· пергаментирование;

· каширование.

Важнейшим процессом отделки бумаги в настоящее время является мелование (рис. 6). Под этим следует понимать нанесение на слой основной бумаги носителя (бумаги-основы) одного или большего количества слоев белого пигмента. Меловальный слой состоит из:

· пигментов;

· связующих;

· добавок (например, оптического отбеливателя).

Связующие в суспензии для мелования обеспечивают равномерное распределение пигментов и закрепление их на бумаге. В зависимости от способов печати, в которых должны применяться определенные сорта бумаги, и от требований качества печатной продукции используются связующие, имеющие различную рецептуру.

Рис. 6

Облагораживание бумаги мелованием:

а принципы способов мелования;

б функциональная схема современной меловальной машины для двусторонней обработки бумаги (метод ракельного мелования) с производственной скоростью от 500 до 1000 м/мин

Мелование бумаги оказывает целенаправленное влияние на ее свойства -- белизну или цвет, структуру или шероховатость (например, получение глянцевой, шелковистой глянцевой, полуматовой или мато вой поверхности). Этим самым достигают результатов печати, не получаемых на натуральных немелованных бумагах. Состав материала бумаги-основы и рецептура меловальной суспензии определяются различными требованиями к печати.

После мелования бумага может пройти обработку в суперкаландрах (сглаживание поверхности). Этим бумага получает окончательную поверхностную структуру (глянец и гладкость) и также соответствующие характеристики, что важно для печатного процесса.

Каландрирование выполняется в одном каландре, в котором бумажное полотно проводится механически между расположенными один над другим валами. При этом оно подвергается действию давления, трения и тепла. В каландре для сатинирования бумага или картона получают особую поверхностную структуру (тонкую или грубую структуру льна или тиснение типа удара молотком).

целлюлоза бумага изготовление

8.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. СП 18. 13330.2011

2. СП 56 .13330.2011

3. Технология целлюлозно-бумажного производства. Справочные материалы. Под ред. Осипова П. С. - СПб: Политехника, 2003.

4. Аким Э.Л. и др. Технология обработки и переработки целлюлозы, бумаги и картона. Л., 1977

5. Шитов Ф.А. Технология целлюлозно-бумажного производства. М., 1978

6. Коган О.Б., Волков А.Д. Процессы и аппараты целлюлозно-бумажной промышленности. М., 1980

7. Интернет источники

Размещено на Allbest.ru