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.
В Перми выяснили как обрабатывать макулатуру дешевле и эффективнее / © Getty images
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 успешного регулирования потока воздуха при интенсивном воздухообмене из диспергатора выходят только отдельные волокна, все неволокнистые примеси (например, полиэтиленовые пленки) остаются в аппарате и систематически 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).
Роспуск воздушно-сухой макулатуры всегда сопровождается измельчением волокна и выделением большого количества бумажной пыли. Для уменьшения запыленности воздуха в рабочей зоне ученые предлагают увлажнять исходную массу до влажности 40 процентов. Это существенно уменьшает количество пыли, облегчает диспергирование и роспуск макулатуры на волокна с сохранением их длины.
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 полусухим 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 периодически 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 процента, а после роспуска в диспергаторе белизна составила 50 процентов. Это объясняется тем, что вся печатная краска в аппарате измельчается до очень маленьких размеров и уносится из циклона с воздухом.
Использование разработанной учеными ПНИПУ установки в процессе переработки макулатуры 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.
