Характеристика загрязнений и нежелательных включений в целлюлозной массе

В полученной после варки любым способом и промытой целлюлозной массе содержится ряд нежелательных включений и загрязнений, от которых она должна быть освобождена в процессе очистки ее в очистном отделе целлюлозного завода. К числу по­добных нежелательных включений относится, прежде всего, непровар - плохо проварившиеся щепочки и сучки. Их отделяют от нормально проваренных волокон на стадии грубого сортирования. Сучковая древесина отличается от стволовой значительно большей плотностью и содержит большее количество лигнина, а у хвойных пород имеет и большее содержание смолы. При обыч­ном сульфитном способе варки сучки практически не провариваются, а при щелочных способах провариваются с большим трудом и не полностью. В непровар попадают также относи­тельно более крупные и толстые щепки, которые плохо пропитываются варочными растворами и не успевают провариться до не­обходимой степени провара в течение варки. В сульфатцеллюлозном производстве отделенный при очистке целлюлозы непровар часто подвергают повторной варке, загружая его вместе со щепой обратно в варочные котлы; однако такая мера не мо­жет быть признана целесообразной, так как выход целлюлозы из сучков и непровара получается пониженным, а сучковая целлюлоза имеет повышенную сорность и низкие физико-механические показатели. Кроме того, повторная варка сучков и непровара, конечно, уменьшает полезную производительность 1 м³ котла.

Общее количество сучков и непровара, содержащееся в целлюлозной массе после варки, в сильной степени зависит от качества щепы, породы древесины, способа и условий варки, а также от степени провара целлюлозы. При варке жесткой, грубой целлюлозы количество непровара при прочих равных условиях всегда будет больше, чем при варке глубоко проваренной, мягкой цел­люлозы. На сокращение количества непровара весьма благоприятно влияет применение различных мер и способов улучшения пропитки щепы варочной кислотой или варочным щелоком. Дре­весина лиственных пород, как правило, при одних и тех же услови­ях варки даст непровара меньшее количество, чем древесина хвойных пород. При варке смесей древесины хвойных и лиственных пород количество непровара всегда возрастает. Из отдельных древесных пород особенно большее количество непровара дает древесина лиственницы (при сульфатной варке). Если говорить о ка­честве щепы, то, как показала практика последних лет, решающим параметром является толщина ще­пы: при содержании в щепе более 20% «толстомера» (толщиной более 8 мм) количество непровара в целлюлозе даже после суль­фатной варки резко возрастает. Толстая щепа, как правило, содер­жит много сучков и состоит из плотной древесины, которая плохо пропитывается и проваривается. Большое количество «толстоме­ра» образуется при переработке лесопильных отходов, вершинного коротья, а также при рубке мороженой древесины. Появившиеся в недавнее время дисковые сортировки для сортирования щепы по толщине в значительной мере способствуют уменьше­нию, количества непровара.

В среднем в производственных, условиях количество сучков и непровара на сульфитцеллюлозных заводах колеблется примерно в пределах от 1 до 5%, на сульфатцеллюлозных - от 0,5 до 3% [1].

Второй по значимости нежелательной примесью в целлюлозной массе является мелкий сор, который образуется за счет от­щепления плохо проваренных волокон от непровара и сучков, за счет непроварившихся частиц коры и пучков волокон, костры и постороннего сора, например крошек угля, попадающих в щепу, в особенности при открытом ее хранении. Мелкий сор является нежелательной примесью прежде всего потому, что он увеличи­вает сорность целлюлозного листа, определяемую числом соринок, видимых невооруженным глазом, на 1 м² с обеих сторон его поверхности. Мелкие костринки имеют различную форму, но большинство их - продолговатой формы, причем продольная ось таких частиц совпадает с осевым направлением волокон в древе­сине. Замечено, что число соринок, представляющих собой пучки плохо проваренных волокон, резко возрастает при опорожнении варочных котлов способом горячей выдувки, когда за счет резкого падения давления происходит вскипание варочного щелока, за­ключенного внутри недостаточно проваренных щепочек, и часть их разрывается. Опорожнение котла методом вымывки или хо­лодной выдувки исключает это явление.

Сорность, обусловленная присутствием частиц коры, ярче проявляется при сульфитном способе варки, так как сульфитная кислота не способна делигнифицировать мертвые пробковые клетки коры и лишь в небольшой сте­пени растворяет лигнин и гемицеллюлозы лубяного и паренхимного слоев коры. Щелочной варочный раствор успешно делигнифицирует лубяные клетки, а при наличии избытка активной щелочи частично растворяет и пробковые клетки, что способствует уменьшению сорности. Это позволяет сульфатцеллюлозным предприятиям, в особенности перерабатывающим древесину лист­венных пород, иногда отказываться от ее окорки, но количество мелких частиц в целлюлозной массе в подобных случаях существенно возрастает. Части­ки пробковых клеток коры при опорожнении котлов и в процессе дальнейшей обработки целлюлозы нередко измельчаются до размеров так называемого «точечного» сора, удаление которого при очистке массы связано с боль­шими трудностями.

Следующую группу нежелательных примесей в целлюлозной массе составляют минеральные частицы, попадающие в котел со щепой в виде песка и глины и приносимые с варочными растворами в виде гипса и моносульфита с сульфитной кислотой или в виде карбоната кальция с белым щелоком при сульфатной варке. Осадки гипса и моносульфита могут образоваться и во вре­мя сульфитной варки, а при проведении ее в футерованных котлах в качестве минеральных примесей в массе могут оказаться крош­ки цемента и других футеровочных материалов. В среднем в цел­люлозе после сульфитной варки содержится больше минеральных примесей, чем в сульфатной целлюлозе. Минеральные частицы значительно тяжелей воды, поэтому отделение их от жидкой цел­люлозной массы представляет собой технически несложную зада­чу, которую решают путем использования силы тяжести или центробежной силы [1].

При выработке высокосортных целлюлоз, в особенности для хи­мической переработки, к числу нежелательных компонентов цел­люлозной массы относятся, кроме перечисленных, также смола и мелкое, так называемое «нулевое» волокно.

Относительный состав загрязнений и нежелательных включений в целлюлозной массе, поступающей на очистку, могут характеризовать цифры, полученные в среднем для восьми сульфитцеллюлозных заводов: непровар и костра 49%, кора 44%, смола 5%, мелочь 2% (всего загрязнений -100%) [1].