Утилизация твердых древесных остатков и максимальная переработка макулатуры, в результате которой получают волокнистый полуфабрикат для бумаги и картона — важные задачи в целлюлозно-бумажной промышленности. Это один из способов сократить влияние отрасли на экологию. Окружающая среда страдает от вырубки лесов и попадания токсинов в атмосферу в результате производства бумаги. Проблема в том, что сейчас для переработки древесных отходов применяют устаревшие технологии и изношенное оборудование. Ученые Пермского Политеха значительно усовершенствовали технологию получения макулатурной массы с помощью воздушно-сухого метода. Благодаря этому возврат в производство вторичного древесного сырья будет более простым, экономичным и качественным.
Статья с результатами работы опубликована в журнале «Актуальные проблемы науки и техники», 2023 год. Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Облагораживание является важнейшей стадией переработки макулатуры, от которой зависит качество целлюлозно-бумажных волокон и возможность их использования в составе высококачественной бумажной продукции. В мировой практике облагороженная макулатурная масса в значительных количествах используется при выработке бумаги для печати и письма, санитарно-гигиенических видов бумаги и многослойного картона.
Сложный процесс облагораживания состоит из стадий роспуска на волокна и удаления типографской краски из волокнистой суспензии, многоступенчатого сортирования и очистки от различных примесей с использованием большого набора разнотипного оборудования. Политехники же предлагают упростить технологическую схему получения и подготовки макулатурной массы благодаря применению эффективного нетрадиционного оборудования — аэродинамического диспергатора.
Устройство представляет собой компактный аппарат, в котором происходит процесс измельчения и одновременно сортирования макулатуры. Отбор готового продукта осуществляется из центра устройства под действием вакуума. За счет регулирования потока воздуха и частоты вращения ротора из диспергатора выходят только отдельные волокна, все неволокнистые примеси (например, полиэтиленовые пленки) остаются в аппарате и постоянно удаляются. Такие возможности оборудования позволяют не только упростить технологию переработки макулатурной массы, но и сделать ее более экономичной, расширяют спектр его применения в различных отраслях промышленности (пищевой, фармацевтической).
Традиционный способ роспуска на волокна осуществляется в водной среде. Масса проходит 3-4 ступени сортирования и очистки от примесей с использованием большого количества воды и оборудования.
Политехники провели опыты и сравнили процедуру роспуска макулатуры традиционным (в водной среде) и новым сухим способом. Выяснено, что при облагораживании массы мокрого роспуска повышаются потери мелкого волокна, тогда как при сухом способе потери в два раза ниже.
— Роспуск макулатуры в диспергаторе осуществляется в воздушно-сухом состоянии. Аппарат характеризуется как «три в одном» и осуществляет роспуск с сортированием, при котором крупные примеси (скотч, скрепки, пленки и другие механические примеси) отделяются в аппарате и непрерывно удаляются. Легкие же примеси (пыль волокнистая, пыль из типографской краски) удаляются в процессе работы с потоком воздуха, и вся волокнистая часть макулатуры остается в массе, — поделилась доктор технических наук, профессор кафедры «Технология полимерных материалов и порохов» ПНИПУ Фирдавес Хакимова.
Также ученые отмечают, что при традиционном роспуске белизна макулатурной массы составляет 45,5%, а после роспуска в диспергаторе белизна составила 50%. Это объясняется тем, что вся печатная краска в аппарате измельчается до очень маленьких размеров и уносится из циклона с воздухом.
Разработанная учеными ПНИПУ технология переработки макулатуры с использованием аэродинамического диспергатора упрощает технологическую схему, количество применяемого оборудования, существенно снижает расход воды, электроэнергии, потери волокна. В итоге получается макулатурная масса хорошего качества с удовлетворительными механическими показателями, готовая к повторному использованию на производстве для изготовления различных видов бумаги и картона.
Для справки:
Пермский Политех стал обладателем гранта «Приоритет 2030» в 2021 году. Его размер составил 100 млн рублей. «Приоритет 2030» является самой масштабной в истории России программой государственной поддержки и развития высших учебных заведений. Ее цель — формирование к 2030 году в России более 100 прогрессивных современных университетов, которые станут центрами научно-технологического и социально-экономического развития страны. Всего комиссия Минобрнауки РФ включила в программу «Приоритет 2030» 106 вузов из 49 городов страны, из них 60% — региональные университеты.