Целлюлозно-бумажная промышленность

Плав из содорегенерационного котла растворяют в слабом промывном щёлоке и получают зелёный щёлок. Три величины, измеряемые здесь, задают режим всей линии: общая титруемая щёлочь (TTA, 110–130 g/L в пересчёте на Na₂O), сульфидность (25–35 %) и плотность. Слишком высокая TTA перегружает каустизатор и снижает степень каустизации; слишком низкая даёт слабый белый щёлок на варку, и целевое каппа-число не выдерживается.

Настоящая работа этого этапа — удаление дрегса. На выходе осветлителя или фильтра зелёного щёлока взвешенные вещества нужно довести до 20–50 mg/L. Каждые сутки работы выше этого предела означают постоянную загрузку цикла инертами. Отделённый дрегс промывают противотоком и выводят из цикла; промывная вода возвращается в линию слабого щёлока, чем ограничивается потеря щёлочи.

Частая ошибка на площадке — следить за фильтром дрегса только по признаку «выглядит ли прозрачно». Зелёный щёлок тёмный сам по себе; глаз не отличит 30 mg/L от 300 mg/L. Прозрачность отслеживают регулярным измерением взвешенных веществ, а режим намывного слоя (precoat) и частоту промывки настраивают по этой цифре.

В гасителе CaO реагирует с водой, и теплота реакции выводит температуру в диапазон 95–103 °C. Диапазон выбран не случайно: ниже гашение замедляется и остаётся неполным, а вблизи кипения появляется риск парового выброса и перелива. Кривая подъёма температуры — самый практичный показатель реактивности поступившей партии: она говорит о поведении партии, не дожидаясь лабораторного t60.

Типичное время пребывания в гасителе — 20–30 минут. За это время крупные негашёные зёрна, песок и инертные обломки выводятся классификатором грита. Доля грита — один из показателей здоровья производства: на нормальной линии это 1–3 % от дозы извести. Выше 5 % — либо известь пережжена, либо верхний размер зерна слишком крупен для времени пребывания; третий вариант — холодная вода гашения.

Грит — не только статья потерь. Содержащийся в нём свободный CaO реагирует с водой там, куда его вывезли, разогревается и пылит. Поэтому конструкция гритовой линии — вопрос и материального баланса, и охраны труда одновременно; закрытый транспорт, мокрое гашение и контролируемое размещение являются стандартом.

Каустизация обычно идёт в 3–4 последовательных аппаратах с общим временем пребывания 90–150 минут. По мере приближения к равновесию скорость реакции падает; прирост на последних ступенях невелик, но важен для созревания кристаллов известкового шлама. Сокращение этого времени стоит всего одного-двух пунктов степени каустизации, зато фильтруемость ухудшается заметно — реальная цена платится сухостью кека, а не степенью.

Дозу извести устанавливают в пределах 1,05–1,15 mol/mol к Na₂CO₃ в пересчёте на активный CaO. Единственный надёжный способ найти нужную точку — ступенчато менять дозу при постоянном составе зелёного щёлока и измерять степень каустизации вместе со скоростью осаждения шлама и сухостью кека. Так определяются вершина кривой и то, с какой её стороны идёт работа; одна цифра степени этой информации не несёт.

Степень каустизации зависит не только от дозы, но и от температуры зелёного щёлока, его TTA и сульфидности. Высокая TTA при той же дозе даёт меньшую степень — это не значит, что известь плохая. Поэтому степень всегда следует отчитывать вместе с TTA, температурой и сульфидностью, а сравнения между сменами делать при этих трёх постоянных.

Суспензию с выхода каустизатора разделяют на белый щёлок и известковый шлам. Взвешенные вещества в белом щёлоке напрямую влияют на качество химикатов, идущих на варку; современные линии с напорными дисковыми фильтрами дают ниже 10 mg/L, тогда как классические осветлители держатся в несколько раз выше.

Известковый шлам промывают противотоком, чтобы вернуть содержащиеся в нём соединения натрия. За недостаточную промывку платят дважды: потерей щёлочи и кольцеобразованием с окатышеванием, которое натрий провоцирует в печи. Промывная вода возвращается в цикл слабым щёлоком; общий водный баланс завода, конденсаты и избыточные потоки выстраиваются по той же логике, что и в очистке воды и стоков.

Сухость кека — выходной показатель этого этапа, её держат в пределах 70–80 %. Падение сухости почти всегда связано с самим шламом: переизвесткование, растущая нагрузка по фосфору или укороченное время каустизации. Замена фильтровальной ткани ни одну из трёх причин не устраняет — она лишь откладывает симптом на несколько недель.

Во вращающейся известерегенерационной печи шлам сушат, нагревают и повторно обжигают в зоне 1150–1250 °C. Задача — опустить остаточный CO₂ ниже 1,5 %, сохранив поровую структуру извести. Пережжённая известь уплотняется, теряет удельную поверхность и вяло ведёт себя в гасителе; недожжённая вообще не участвует в каустизации и возвращается в шлам, циркулируя мёртвым грузом.

Кольца и окатыши — самая дорогая неисправность печи. Их пусковые механизмы известны: натрий в плохо промытом шламе, оставшаяся в шламе свободная известь, высокая нагрузка SiO₂ и Al₂O₃, колебания влажности питания. Ни один из четырёх не определяется в самой печи — все задаются выше по потоку. Разбирая проблему колец, сначала читают данные по промывке и дозе извести, а к горелке идут в последнюю очередь.

Дымовой газ печи — не только отход, но и ресурс: содержащийся в нём CO₂ подаётся в карбонизационный реактор спутниковой установки PCC и становится сырьём наполнителя, попадающего в лист. Пылевая и сероводородная составляющая того же потока — классическая задача газоочистки, решаемая связкой электрофильтра и скруббера.

Из-за грита, дрегса, продувки шлама и неизбежных потерь подпиточная известь поступает непрерывно — обычно 5–15 % от циркулирующего количества. Этот поток одновременно является единственным реальным средством разбавления инертов: чем чище подпитка, тем на более низком равновесном уровне устанавливается загрязнённость цикла. То есть подпиточная известь — не строка «доливки», а рычаг, настраивающий химию всего цикла.

Подпиточную известь не выбирают по одной цене. Активный CaO ≥ 92 %, P₂O₅ ≤ 0,05 %, MgO ≤ 1,5 %, SiO₂ + Al₂O₃ ≤ 1,5 %, потери при прокаливании ≤ 3 % и быстрая реактивность (t60 1–4 мин) — профиль, который ищет типичная крафт-линия. Запрашивать сертификат на партию недостаточно; проверка в собственной лаборатории в первые месяцы — единственный способ увидеть реальное распределение поставщика и разброс между партиями.

В хранении решают два момента: CaO забирает из воздуха и влагу, и CO₂. Частично гидратированная или повторно карбонизированная известь может исправно выходить из силоса, но не даст ожидаемой температурной кривой в гасителе и поднимет долю грита. Закрытые силосы, вентиляция сухим воздухом и разумная оборачиваемость запаса обязательны; на складах упакованных материалов и запчастей та же задача решается в ином масштабе методами промышленного контроля влажности.

Решение по наполнителю принимают, читая три величины одновременно: целевую непрозрачность, допустимую потерю прочности и нагрузку по мелочи, которую вытянет система удержания. Зольность в листе варьируется в пределах 10–30 %. Благодаря высокому светорассеянию PCC ту же непрозрачность можно получить при меньшей зольности, что напрямую разгружает бюджет прочности и снижает расход проклейки.

В меловании результат решает крутизна распределения частиц: 60–90 % ниже 2 µm — типичный диапазон, и чем уже распределение, тем лучше гладкость, глянец и восприятие краски. Абразивность здесь — скрытая статья затрат; пигмент с высоким остаточным кварцем сокращает срок службы шаберных ножей и сеток и съедает выигрыш на тонну.

На машине со щелочной проклейкой (AKD/ASA) pH мокрой части держат в пределах 7,5–8,5. Ниже этой полосы карбонат начинает растворяться; выше — падают эффективность проклейки и удержание. Марки того же осаждённого карбоната, произведённые по иному режиму чистоты, применяются на стороне химической и фармацевтической промышленности; в бумаге же решают габитус кристаллов и распределение, а не чистота.

Прежде чем переходить на новый источник наполнителя или нового поставщика подпиточной извести, нужно зафиксировать базовую точку по текущим данным линии: зольность, непрозрачность, прочность, удержание и доля грита; только тогда сравнение осмысленно. По образцам, анализам и планированию промышленного пробега с технической службой можно связаться через страницу контакты.