Как мы решили проблему липких отложений в бумагоделательной машине: Практическое руководство и профилактика

Фото: Charlotte Harrison / Unsplash

В целлюлозно-бумажной промышленности липкие отложения (так называемые «стики») относятся к наиболее распространённым эксплуатационным проблемам. Они образуются из загрязнений в переработанной бумаге, клеящих веществ или остатков покрытий и постепенно накапливаются на валах, сетках и других частях машины. Результатом становятся дефекты бумаги, частые остановки для очистки и повышенный расход энергии. В этой статье мы опишем конкретный случай, когда с помощью комбинации диспергирующих и очищающих добавок нам удалось не только удалить существующие отложения, но и предотвратить их повторное образование — без необходимости дорогостоящих механических вмешательств.

Проблема: Липкие отложения и их влияние на производство

Липкие отложения, известные также как стикисы, представляют собой одну из наиболее частых и проблемных эксплуатационных проблем в целлюлозно-бумажной промышленности. Они образуются как побочный продукт переработки бумаги, когда в целлюлозную массу попадают клеи, воски, печатные краски или пластиковые частицы из упаковочных материалов. Эти загрязнения при рабочих температурах (40–70 °C) и давлении в бумагоделательной машине превращаются в вязкие, липкие массы, которые налипают на валы, сетки, сушильные цилиндры и другие части оборудования.

Последствия проявляются немедленно и обходятся дорого: снижение качества бумаги (пятна, дыры, неравномерная толщина), частые остановки машины для очистки, повышенный расход энергии и износ оборудования. В нашем случае проблема особенно проявлялась на сетках и прессовых валах, где отложения вызывали разрывы бумажного полотна и увеличивали расход химикатов для обработки поверхности. Без систематического решения ситуация быстро ухудшалась бы, поэтому необходимо было действовать быстро и целенаправленно.

Диагностика: как мы выявили причину и масштаб проблемы

Первым шагом к решению стало точное определение источника и характера отложений. Мы провели комплексный анализ образцов целлюлозной массы и самих отложений с использованием стандартных лабораторных методов. Микроскопическое исследование выявило присутствие синтетических полимеров (например, акрилатов и поливинилацетатов) и восков, которые попадали в сырьё из переработанной бумаги. Далее мы составили карту критических участков в бумагоделательной машине, где происходило наиболее интенсивное накопление — особенно в области сетки, прессовых валов и сушильной части.

Ключевым инструментом стала термогравиметрическая аналитика (ТГА), которая помогла нам определить термическую стабильность отложений и их поведение при различных рабочих условиях. Мы выяснили, что при температурах выше 60 °C происходит значительное размягчение и липкость некоторых компонентов. Параллельно мы отслеживали параметры процесса, такие как pH целлюлозной массы (обычно 6,5–8,0), жёсткость воды и дозировку химикатов, чтобы исключить влияние неправильного рабочего режима.

Фото: Jorge Fernández Salas / Unsplash

Решение: сочетание химических и механических мер

На основе диагностики мы предложили многоэтапный подход, сочетающий химическую обработку с корректировкой эксплуатационных условий. Наиболее эффективным оказалось использование специальных диспергирующих агентов на основе поверхностно-активных веществ и полимерных добавок, которые предотвращают слипание липких частиц и поддерживают их во взвешенном состоянии. Эти вещества дозировались непосредственно в целлюлозную массу в концентрации 0,05–0,2 % (по массе), причём на этапе перед сортировкой и осветлением, чтобы у них было достаточно времени для эффективного взаимодействия с загрязнениями.

Параллельно мы оптимизировали механическую очистку машины: внедрили регулярные промывки горячей водой (70–80 °C) с добавлением щелочных моющих средств, растворяющих органические отложения. Для критических частей машины (например, сит) мы увеличили частоту очистки с еженедельной на ежедневную. Кроме того, мы скорректировали рабочие температуры в сушильной части, чтобы минимизировать размягчение липких компонентов. В результате количество отложений сократилось более чем на 70 % в течение первых двух недель после внедрения мер.

Профилактика: как поддерживать бумагоделательную машину без липких отложений в долгосрочной перспективе

Долгосрочная профилактика требует системного подхода и регулярного мониторинга. Основой является контроль качества входного сырья — макулатуры — и её предварительная обработка с помощью флотационных и сортировочных процессов, удаляющих крупные загрязнения. Рекомендуем внедрить регулярные анализы целлюлозной массы на содержание липких веществ не реже одного раза в неделю, чтобы своевременно реагировать на изменения в составе сырья.

Не менее важным является техническое обслуживание машины: регулярная очистка критически важных частей, использование подходящих смазочных материалов и покрытий с низкой адгезией (например, на основе силиконов или фторполимеров), а также обучение операторов для своевременного выявления первых признаков проблемы. Не менее важно поддерживать стабильные условия эксплуатации — особенно температуру, рН и дозировку химикатов — и регулярно калибровать датчики и измерительные приборы. Таким образом можно свести к минимуму риск образования липких отложений и обеспечить бесперебойную и эффективную работу бумагоделательной машины.

Фото: Nadiia Ganzhyi / Unsplash

Оптимизация дозировки добавок для снижения липкости

В целлюлозно-бумажной промышленности добавки играют ключевую роль в регулировании липких отложений, так называемых «стикисов». Эти загрязнения, происходящие из вторичных волокон, клеев или печатных красок, могут накапливаться на сетках, валах и других частях оборудования. Решение заключается в целенаправленном использовании диспергирующих и удерживающих агентов, которые предотвращают слипание частиц и облегчают их смывание водой. Диспергирующие агенты, часто на основе полиакрилатов или фосфонатов, распределяют липкие частицы в мелкой суспензии, снижая их способность прилипать к поверхностям. Удерживающие агенты, такие как катионные полимеры, помогают улавливать эти частицы в бумажной массе и выводить их из процесса.

Дозировка добавок должна быть тщательно сбалансирована — слишком низкая концентрация не решает проблему, тогда как чрезмерное количество может привести к пенообразованию, ухудшению обезвоживания или даже к новым отложениям. Рекомендуется начинать с дозировки 0,05–0,2 % на сухую массу волокон и постепенно корректировать её в зависимости от результатов лабораторных испытаний и производственных наблюдений. Мониторинг эффективности можно проводить путём измерения размера и количества липких частиц в образцах целлюлозы с использованием стандартных методов испытаний, например, микроскопическим анализом или фильтрацией через сита с определённым размером ячеек.

Оптимизация технологических параметров для минимизации отложений

Помимо химических мер, необходимо оптимизировать и рабочие условия бумагоделательной машины. Температура и pH технологической воды оказывают решающее влияние на поведение липких частиц. Высокие температуры (выше 50 °C) могут увеличивать липкость некоторых полимеров, тогда как слишком низкие температуры замедляют диспергирование. Идеальный диапазон обычно составляет 40–45 °C, однако конкретное значение зависит от состава исходного сырья. pH следует поддерживать в слабощелочном диапазоне (7,5–8,5), так как кислая среда может способствовать коагуляции липких веществ и их осаждению на деталях оборудования.

Ещё одним ключевым фактором является скорость потока целлюлозной массы и воды в машине. Слишком низкая скорость увеличивает риск седиментации, тогда как слишком высокая может вызывать механическую нагрузку и образование пены. Рекомендуется регулярно проверять и очищать сопла, сита и другие критические точки, где происходит замедление потока. В некоторых случаях может помочь и корректировка геометрии трубопровода или добавление турбулизаторов, которые улучшают перемешивание и снижают риск осаждения. Такие изменения целесообразно проводить в сотрудничестве с поставщиком оборудования, чтобы не нарушить общую эффективность машины.

Долгосрочный мониторинг и техническое обслуживание для стабильной работы

Профилактика липких отложений требует систематического подхода и регулярного мониторинга. Рекомендуется вести эксплуатационный журнал, в который заносятся ключевые параметры, такие как дозировка добавок, температура, pH, давление и визуальное состояние машины. Эти данные позволяют выявлять тенденции и своевременно реагировать на отклонения. Например, постепенное повышение давления на ситах может сигнализировать о накоплении отложений, тогда как изменения pH могут указывать на необходимость корректировки химического режима.

Регулярное техническое обслуживание должно включать не только химическую очистку критических частей машины, но и механическое удаление отложений. Для очистки можно использовать специальные чистящие средства на основе поверхностно-активных веществ или щелочных растворов, которые эффективно растворяют органические загрязнения. Важно соблюдать рекомендуемые концентрации и время воздействия, чтобы не повредить материалы машины. После химической очистки необходимо тщательно промыть все части водой, чтобы предотвратить остаточное воздействие чистящих средств на качество производимой бумаги.

Нужно индивидуальное решение?

Каждое целлюлозно-бумажное производство имеет свои специфические условия. GCG Group предлагает широкий ассортимент аддитивов для контроля липких отложений, включая диспергирующие и очищающие средства с подробными техническими описаниями и паспортами безопасности (SDS). Обратитесь к нам для консультации и оптимизации вашего процесса. Свяжитесь с нами – или сразу ознакомьтесь с каталогом более 1 300 продуктов.