RU2211267C2

RU2211267C2 - Method of production of fiber aerosuspension from fibrous material

Info

Publication number: RU2211267C2
Application number: RU2001129481/12A
Authority: RU
Inventors: В.М. Дробосюк; В.П. Васильев; О.М. Герасимов; А.В. Ефимов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Технобум"
Priority date: 2001-10-24
Filing date: 2001-10-24
Publication date: 2003-08-27

Abstract

FIELD: pulp-and paper industry; applicable in manufacture of articles by aerodynamic method. SUBSTANCE: method includes supply of moistened initial fibrous material in air flow to the first device of mechanical fibering for preliminary fibering of initial material; final fibering of material is carried out in the second device of mechanical fibering with supply to zone of fibering of additional air with temperature higher than that of incoming material. In embodiment of claimed method, material is subjected to splitting with formation of uniform flow of aerosuspension without swirling with required humidity. EFFECT: reduced power consumption for fibering. 3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к способам размалывания волокнистого материала, например целлюлозы, и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности при изготовлении изделий аэродинамическим способом. The invention relates to methods for grinding a fibrous material, for example cellulose, and can be used in the pulp and paper industry in the manufacture of products by the aerodynamic method.

Получение аэровзвеси, как правило, происходит с использованием механических разволокнителей и сушильных устройств. Требования к качеству волокон в аэровзвеси, используемой в бумагоделательном производстве, достаточно жесткие. В аэровзвеси должен присутствовать хорошо разволокненный материал определенной влажности, поверхность волокон должна быть подсушена и отдельные волокна не должны слипаться в аэровзвеси при ее транспортировке к месту формования. При этом желательно снизить энергетические затраты на разволокнение исходного материала и получение однородной аэровзвеси с заданными параметрами. Obtaining aerosuspension, as a rule, occurs using mechanical breakers and drying devices. The quality requirements for the fibers in the aerosuspension used in papermaking are quite stringent. A well-dispersed material of a certain moisture content should be present in the aerosuspension, the surface of the fibers should be dried and individual fibers should not stick together in the air suspension when it is transported to the place of molding. At the same time, it is desirable to reduce the energy costs of razlokivanie source material and obtain a homogeneous air suspension with specified parameters.

Известны способы получения аэровзвеси волокон с помощью устройств размола исходного волокнистого материала на отдельные волокна. Known methods for producing aerosuspension of fibers using devices for grinding the initial fibrous material into individual fibers.

Например, в способе, реализованном в устройстве [1], исходный материал увлажняют до влажности 3-6% и в дальнейшем разделяют волокна в дисковом рафинере. Такой режим требует больших энергетических затрат на процесс разволокнения. For example, in the method implemented in the device [1], the starting material is moistened to a moisture content of 3-6% and the fibers are subsequently separated in a disk refiner. This mode requires high energy costs for the process of cracking.

Известно, что разволокнение потребует меньших энергетических затрат, если исходный материал будет сильно увлажнен или даже размочен в воде. Но в этом случае далее приходится сушить полученную аэровзвесь волокон, чтобы получить ее с заданными параметрами, что требует дополнительных энергетических затрат. It is known that cracking will require less energy if the source material is very wet or even soaked in water. But in this case, then it is necessary to dry the obtained aerosuspension of fibers to obtain it with the given parameters, which requires additional energy costs.

Известен способ получения распушенной целлюлозы [2] путем предварительного увлажнения исходного материала, размельчения и последующего разделения на волокна во взаимодействующих струях сжатого воздуха при скорости истечения воздушных струй 150-1100 м/с. Однако технология разволокнения измельченного материала в струях воздуха, истекающих с большой скоростью, достаточно энергозатратна. Этот способ получения распушенной целлюлозы [2] выбран в качестве прототипа. A known method of producing fluff pulp [2] by pre-wetting the source material, grinding and subsequent separation into fibers in the interacting jets of compressed air at a speed of air jets 150-1100 m / s. However, the technology of dispersion of crushed material in jets of air flowing out at a high speed is quite energy-consuming. This method of producing fluff pulp [2] is selected as a prototype.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является снижение энергетических затрат на разволокнение. При этом желательно получить равномерный поток аэровзвеси, состоящей из отдельных волокон, которые имели бы необходимую влажность. Кроме того, желательно, чтобы влажность волокон не менялась при транспортировке аэровзвеси. The technical problem to be solved by the claimed invention is directed is the reduction of energy costs for fiberizing. In this case, it is desirable to obtain a uniform flow of aerosuspension, consisting of individual fibers, which would have the necessary humidity. In addition, it is desirable that the moisture content of the fibers does not change during transportation of the air suspension.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что исходный волокнистый материал увлажняют и подают увлажненный материал вместе с потоком воздуха в первое устройство механического разволокнения, где производят предварительное разволокнение исходного материала. Далее производят окончательное разволокнение материала во втором устройстве механического разволокнения при подаче в зону разволокнения дополнительного воздуха с температурой, большей температуры материала, поступающего во второе устройство разволокнения. The essence of the claimed invention lies in the fact that the source fibrous material is moistened and fed with the moistened material together with the air stream to the first mechanical fiberizing device, where the preliminary fiberization of the source material is performed. Next, the final fiberizing of the material is carried out in the second mechanical fiberizing device when additional air is supplied to the fiberizing zone with a temperature higher than the temperature of the material entering the second fiberizing device.

Предварительное разделение исходного материала происходит без больших энергетических затрат, потому что исходный материал был увлажнен в достаточной степени, чтобы он легко разделялся. На первой стадии механического разволокнения практически не происходит влагообмена между частицами исходного материала и воздухом. Preliminary separation of the starting material occurs without high energy costs, because the starting material was sufficiently moistened so that it was easily separated. At the first stage of mechanical cracking, there is practically no moisture exchange between the particles of the starting material and air.

Далее производят окончательное механическое разволокнение материала во втором устройстве механического разволокнения. В это устройство поступает материал в таком состоянии, что не требуются большие энергетические затраты на его окончательное разволокнение. На этой стадии процесса разволокнение происходит при подаче в зону разволокнения дополнительного воздуха с температурой, большей температуры материала, поступающего во второе устройство. При этом в зоне разволокнения происходят процессы испарения воды с поверхности волокон и между волокнами. Вода, находящаяся внутри волокон, сохраняется, а вода, имеющаяся между волокнами и с поверхности волокон, испаряется. Соответственно повышается влажность воздуха. Поэтому выходной поток аэровзвеси содержит влажные волокна, которые при этом не слипаются друг с другом. Next, the final mechanical defibering of the material is carried out in the second mechanical defocusing device. This device receives material in such a state that it does not require large energy costs for its final razvolenie. At this stage of the process, the dispersion occurs when additional air is supplied to the dispersion zone with a temperature higher than the temperature of the material entering the second device. In this case, processes of evaporation of water from the surface of the fibers and between the fibers occur in the dispersion zone. Water inside the fibers is retained, and water between the fibers and from the surface of the fibers evaporates. Accordingly, air humidity rises. Therefore, the air suspension output stream contains wet fibers, which do not stick together with each other.

Для того чтобы исходно увлажненный материал на стадии предварительного разволокнения не высушивался и сохранялись условия для наименьшего потребления энергии, воздух в устройство предварительного механического разволокнения целесообразно подавать при температуре, которая не превышает температуру исходного материала. In order that the initially moistened material at the preliminary demarcation stage is not dried and the conditions for the lowest energy consumption are maintained, it is advisable to supply air to the preliminary mechanical demolition device at a temperature that does not exceed the temperature of the initial material.

Для того чтобы испарение влаги с поверхности волокон шло интенсивнее и интенсивнее шли процессы разволокнения, материал в зоне окончательного механического разволокнения постоянно перемешивают. In order for the evaporation of moisture from the surface of the fibers to proceed more intensively and more intensively, the processes of razvolenie, the material in the zone of the final mechanical razvorennosti constantly mix.

В частности, этот способ применим для подготовки аэровзвеси волокон из органического волокнистого материала, например целлюлозы. In particular, this method is applicable for the preparation of aerosuspension of fibers from an organic fibrous material, for example cellulose.

Сущность заявляемого изобретения поясняется графическими материалами на которых представлено:
фиг. 1 - пример конструкции устройства, в котором осуществляется стадия окончательного разволокнения;
фиг.2 - то же, вид А-А;
фиг. 3 - другой пример выполнения устройства, в котором осуществляется стадия окончательного разволокнения;
фиг.4 - то же, вид А-А.The essence of the invention is illustrated by graphic materials on which are presented:
FIG. 1 is an example of a design of a device in which the final fiberizing step is carried out;
figure 2 is the same, view aa;
FIG. 3 is another exemplary embodiment of a device in which the final fiberizing step is carried out;
figure 4 is the same, view aa.

Способ осуществляется следующим образом. Исходный волокнистый материал увлажняют. Увлажнение материала может производится, например, в устройстве для пропитки движущегося полотна, преимущественно целллюлозного [3]. The method is as follows. The starting fibrous material is moistened. Moistening of the material can be performed, for example, in a device for impregnating a moving web, mainly cellulose [3].

Далее увлажненный материал поступает в первое устройство механического разволокнения. Лучше всего, если это устройство производит ударное воздействие на разволокняемый материал, а не перетирает его. В частности, в качестве такого устройства можно использовать конструкцию, описанную в патенте [4]. Next, the moistened material enters the first mechanical fiberizing device. Best of all, if this device produces a shock effect on the pulled material, but does not rub it. In particular, as such a device, the construction described in the patent [4] can be used.

Далее производят окончательное механическое разволокнение материала в втором устройстве механического разволокнения, при подаче в зону разволокнения дополнительного воздуха с температурой, большей температуры материала, подаваемого во второе устройство. Next, the final mechanical defibering of the material is carried out in the second mechanical defibering device, when additional air is supplied to the dispersion zone with a temperature higher than the temperature of the material supplied to the second device.

Конструкция устройства окончательного механического разволокнения, которое может быть использовано в данном случае, приведена на фиг.1 и 2. Это устройство содержит цилиндрический корпус 1 с размещенными в нем статором 2 и ротором 3, входным каналом 4 для подачи воздуха, каналом 5 для подачи предварительно разволокненного волокнистого материала и выходным каналом 6. Ротор 3 установлен с возможностью вращения и выполнен в виде двух дисков 7 и 8 с установленными между ними лопатками 9, ориентированными преимущественно в радиальном направлении. Статор 2 содержит лопатки 12. Между статором 2 и торцевой кромкой лопаток 9 ротора 3 образована кольцевая полость 10. Выходной канал 6 выполнен в виде цилиндрической трубы 13, в которой установлены продольные перегородки 14. The design of the final mechanical release device, which can be used in this case, is shown in FIGS. 1 and 2. This device comprises a cylindrical housing 1 with a stator 2 and rotor 3 placed therein, an inlet channel 4 for supplying air, a channel 5 for supplying preliminarily the fibrous fibrous material and the output channel 6. The rotor 3 is mounted for rotation and made in the form of two disks 7 and 8 with blades 9 installed between them, oriented mainly in the radial direction. The stator 2 contains blades 12. Between the stator 2 and the end edge of the blades 9 of the rotor 3, an annular cavity 10 is formed. The output channel 6 is made in the form of a cylindrical pipe 13 in which longitudinal partitions 14 are installed.

Операция окончательного механического разволокнения выполняется следующим образом. В устройство через входной канал 5 в потоке воздуха подается предварительно механически разволокненный исходный материал. В канал 4 подается дополнительный воздух с температурой, большей температуры материала, попадающего в это устройство. Количество воздуха и его температура определяется параметрами конкретных теплотехнических процессов, происходящих в зоне окончательного механического разволокнения. The operation of the final mechanical deflating is performed as follows. The device through the inlet channel 5 in a stream of air is fed to a pre-mechanically fibrous source material. Channel 4 is supplied with additional air with a temperature higher than the temperature of the material falling into this device. The amount of air and its temperature is determined by the parameters of specific heat engineering processes occurring in the zone of the final mechanical separation.

Зоной окончательного механического разволокнения является полость 10 устройства, куда смесь попадает через каналы между лопатками 12 статора 2. В полости 10 материал подвергается ударному воздействию лопаток 9 ротора 3 и лопаток 12 статора 2. Под действием этих ударов частички материала вовлекаются во вращательное движение в кольцевой полости 10 между статором 2 и лопатками 9 ротора 3, где и происходит разделение частичек материала на отдельные волокна. Одновременно с этим в полости 10 воздух интенсивно перемешивается с разделяемым материалом, испаряется вода с поверхности волокон, что предотвращает повторное слипание волокон. В полости 10 образуется вращающийся воздушно-волокнистый слой, который постоянно перемешивается под действием ударов о лопатки 12 статора 2 и лопатки 9 ротора 3. The zone of final mechanical release is the cavity 10 of the device, where the mixture enters through the channels between the blades 12 of the stator 2. In the cavity 10, the material is impacted by the blades 9 of the rotor 3 and the blades 12 of the stator 2. Under the influence of these impacts, particles of the material are involved in rotational motion in the annular cavity 10 between the stator 2 and the blades 9 of the rotor 3, where the particles of material are separated into individual fibers. At the same time, in the cavity 10, the air is intensively mixed with the material to be separated, water evaporates from the surface of the fibers, which prevents the fibers from re-sticking. A rotating air-fibrous layer is formed in the cavity 10, which is constantly mixed under the action of impacts on the blades 12 of the stator 2 and the blades 9 of the rotor 3.

Частички материала, не полностью разделенные на волокна, не могут пройти в центральную область ротора 3, так как отбрасываются центробежной силой. В центральную область ротора с потоком воздуха попадают только отдельные волокна полностью разделенного исходного материала, образуя аэровзвесь волокон. При этом волокна не слипаются, так как их поверхностный слой подсушен. Воздушный поток насыщен влагой, что позволяет не терять при дальнейшей транспортировке влажности волокон. Particles of material that are not completely divided into fibers cannot pass into the central region of the rotor 3, since they are discarded by centrifugal force. Only individual fibers of a completely separated starting material fall into the central region of the rotor with an air stream, forming an air suspension of fibers. At the same time, the fibers do not stick together, since their surface layer is dried. The air flow is saturated with moisture, which allows you to not lose moisture during further transportation of moisture.

Процесс разделения исходного материала происходит до тех пор, пока частицы целлюлозы не разделятся на отдельные волокна и не произойдет подсушивание поверхности волокон и насыщение влагой воздушного потока. The process of separation of the starting material occurs until the cellulose particles are separated into individual fibers and the drying of the surface of the fibers and saturation of the air flow with moisture occur.

Степень разделения материала на волокна определяется, главным образом, скоростью вращения ротора 3, давлением подаваемого воздуха, его температурой, удельным весом, влажностью и другими физическими параметрами исходного материала. The degree of separation of the material into fibers is determined mainly by the speed of rotation of the rotor 3, the pressure of the supplied air, its temperature, specific gravity, humidity and other physical parameters of the starting material.

Для предотвращения закручивания выходного потока аэровзвеси выходной канал 6 выполнен в виде цилиндрической трубы 13 сплошного сечения и в ней установлены продольные разделительные перегородки 14. To prevent twisting of the output stream of the air suspension, the output channel 6 is made in the form of a cylindrical pipe 13 of continuous cross section and longitudinal dividing walls 14 are installed in it.

Другой пример выполнения устройства для окончательного механического разволокнения приведен на фиг.3 и 4. Устройство содержит цилиндрический корпус 21, в котором размещены статор 22, первый ротор 23 и установленный внутри первого ротора 23 второй ротор 24. Корпус 21 содержит входной канал 26 для подачи предварительно измельченного волокнистого материала, входной канал 25 - для подачи дополнительного воздуха с температурой, большей температуры материала, поступающего в устройство, и выходной канал 27. Каждый ротор 23, 24 установлен на отдельном валу с возможностью вращения в одну или в разные стороны. Ротор 23 выполнен в виде двух дисков 28, 29 с установленными между ними лопатками 32. Ротор 24 также выполнен в виде двух дисков 30, 31 с установленными между ними лопатками 33. Лопатки 32 и 33 ориентированы в радиальном направлении. Статор 22 содержит лопатки 34. Между статором 22 и внешними кромками лопаток 32 первого ротора 23 образована первая кольцевая полость 35. Между внешними кромками лопаток 33 второго ротора 24 и внутренними кромками лопаток 32 первого ротора 23 образована вторая полость 36. Выходной канал 27 выполнен в виде трубы 37, вдоль которой установлены перегородки 38. Another example of the implementation of the device for the final mechanical release is shown in FIGS. 3 and 4. The device comprises a cylindrical housing 21 in which the stator 22, the first rotor 23 and the second rotor 24 installed inside the first rotor 23 are located. The housing 21 contains an input channel 26 for pre-feeding shredded fibrous material, the input channel 25 - for supplying additional air with a temperature higher than the temperature of the material entering the device, and the output channel 27. Each rotor 23, 24 is mounted on a separate shaft rotatably mounted in one or in different directions. The rotor 23 is made in the form of two disks 28, 29 with the blades 32 installed between them. The rotor 24 is also made in the form of two disks 30, 31 with the blades 33 installed between them. The blades 32 and 33 are oriented in the radial direction. The stator 22 contains blades 34. A first annular cavity 35 is formed between the stator 22 and the outer edges of the blades 32 of the first rotor 23. A second cavity 36 is formed between the outer edges of the blades 33 of the second rotor 24 and the inner edges of the blades 32. The output channel 27 is made in the form pipe 37, along which partitions 38 are installed.

Операция окончательного механического разволокнения производится в устройстве с двумя роторами 23 и 24 (фиг.3 и 4) также при подаче в зону разволокнения через канал 25 дополнительного воздуха с температурой, большей температуры подаваемого в это устройство материала. Сначала разволокнение и испарение воды, находящейся между волокнами, происходит в области первой кольцевой полости 35 устройства, затем смесь проникает в область второй кольцевой полости 36 устройства. Наличие в устройстве двух ступеней обработки материала позволяет повысить скорость механического разволокнения, достичь высокой степени разволокнения исходного материала, возможность регулировки процессов разволокнения и испарения влаги в более широких пределах. При этом не требуется увеличение расхода воздуха. В остальном устройство работает аналогично приведенному выше варианту с одним ротором. The operation of the final mechanical release is carried out in a device with two rotors 23 and 24 (Figs. 3 and 4) also when additional air is supplied to the dispersion zone through the channel 25 with a temperature higher than the temperature of the material supplied to this device. First, the dispersion and evaporation of water between the fibers occurs in the region of the first annular cavity 35 of the device, then the mixture penetrates into the region of the second annular cavity 36 of the device. The presence in the device of two stages of processing the material allows to increase the speed of mechanical sizing, to achieve a high degree of sintering of the source material, the ability to adjust the processes of sintering and evaporation of moisture over a wider range. It does not require an increase in air flow. The rest of the device operates similarly to the above with one rotor.

Таким образом, при использовании заявляемого способа материал подвергается разделению на отдельные волокна с образованием равномерного, без завихрений потока аэровзвеси с необходимой влажностью. Thus, when using the proposed method, the material is subjected to separation into individual fibers with the formation of a uniform, without swirling flow of air suspension with the necessary humidity.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Патент США 3475791, кл. 119-156.3, 1969 г.SOURCES OF INFORMATION
1. US patent 3475791, CL. 119-156.3, 1969

2. А.с. СССР 690104, D 21 D 1/02, опубл. 05.10.79, БИ 37
3. Патент РФ 2157868, D 21 G 7/00, опубл. 2001 г.2. A.S. USSR 690104, D 21 D 1/02, publ. 10/05/79, BI 37
3. RF patent 2157868, D 21 G 7/00, publ. 2001 year

4. Патент РФ 2154706, D 21 D 1/34, опубл. 20.09.2000з 4. RF patent 2154706, D 21 D 1/34, publ. 09/20/2000z

Claims

1. A method of obtaining an aerosuspension of fibers from a fibrous material, characterized in that the moistened source of fibrous material is fed in a stream of air to the first mechanical fiberizing device, in which the preliminary material is pre-pulped, and then the final fiberizing of the material in the second mechanical fiberizing device is applied to the zone separation of additional air with a temperature higher than the temperature of the material entering the second device mechanically for pulping.

2. The method according to p. 1, characterized in that the moistened source of fibrous material is supplied in a stream of air, the temperature of which does not exceed the temperature of the aforementioned fibrous material.

3. The method according to p. 1, characterized in that the material at the final razvoloki constantly mix.