Вступление

Использование макулатуры в качестве волокнистого сырья в целлюлозно-бумажной промышленности становится всё более распространённым. Однако макулатурное волокно, в отличие от первичного, характеризуется пониженными бумагообразующими свойствами, укорочением волокон, сниженной способностью к набуханию и наличием загрязнений. Основными задачами подготовки макулатурной массы являются удаление загрязнений, сохранение годного волокна и восстановление его бумагообразующих свойств.

Для контроля характеристик волокнистого сырья в 2019 году Ростовский филиал «Сыктывкар Тиссью Груп» приобрёл лабораторный анализатор волокна Fibertest. Его использование позволило организовать систематическое исследование сырья, оптимизировать композиции бумажной массы, анализировать потери волокна и совершенствовать работу размольно-подготовительного отдела бумагоделательной машины (БДМ).

Возможности анализатора Fibertest

Fibertest – лабораторный анализатор для определения характеристик волокна и мелких частиц методом анализа изображений. Прибор измеряет длину и ширину волокон, характеристики мелочи, грубость и скручиваемость волокна и другие параметры, включая характеристики клеток и сосудов. Управлять анализатором можно через встроенный сенсорный экран или отдельный компьютер.

Результаты исследований доступны в итоговой таблице. Можно сформировать и распечатать отчёт по выбранным показателям или по всем параметрам. Анализатор также позволяет просматривать сохранённые изображения отдельных волокон и частиц. Пылеобразная мелочь размером менее 0,2 мм отображается красным цветом, тонкая длинная мелочь – оранжевым.

При достаточно выраженных различиях характеристик компонентов анализатор способен определять породный состав волокнистой композиции. Для такого анализа необходимы образцы каждого вида целлюлозы с известным соотношением хвойных и лиственных волокон. На предприятии прибор настроили для распознавания волокон хвойной и лиственной целлюлозы, БХТММ и ХТММ.

На предприятии были определены четыре задачи использования анализатора:

1. Исследование качества исходного сырья – макулатуры и целлюлозы, используемых в АО «СТГ».
2. Оптимизация композиций макулатуры для обеспечения качественных показателей бумаги-основы и освоения новых продуктов.
3. Анализ потерь годного волокна по узлам оборудования, расчёт материального баланса и увеличение производительности макулатурного участка.
4. Анализ свойств волокна в размольно-подготовительном отделе БДМ и запуск третьей мельницы.

Контроль качества сырья и оптимизация композиций

АО «СТГ» постоянно исследует все марки макулатуры, поступающие на производство. Контролируются длина волокна и содержание мелочи, которая впоследствии частично выводится в отходы. Это позволило определить итоговый фракционный выход годного волокна по каждой марке и оптимизировать композиции бумажной массы.

На основании результатов анализа волокна и потерь был разработан калькулятор коэффициента расхода сырья. Накопленная за предыдущие годы статистика позволяет отслеживать изменения свойств макулатуры и корректировать соотношение марок в композициях. Предприятие получило возможность рассчитывать теоретический расход волокна, стоимость существующих композиций и выбирать оптимальные варианты с учётом цены, выхода годного волокна и сохранения качества готового продукта.

Использование гофрокартона и вторичных гильз

Начиная с 2021 года предприятие постепенно увеличивало долю гофрокартона в композициях для продукции белизной 50 и 60%. Это позволило исключить покупную макулатуру марки 5Б и снизить стоимость композиции.

В 2024 году предприятие столкнулось с накоплением большого количества использованных гильз диаметром 302 мм, применяемых для шафтовки тамбуров БДМ. После исследования свойств волокна гильз была проведена опытная выработка с добавлением в композицию гофрокартона и материала гильз в количестве 10–20%. Позднее гофрокартон стали постоянно добавлять при выпуске бумаги белизной 60% в количестве 5–10%.

Для исключения ручного труда складских работников был приобретён шредер, измельчающий гильзы и подающий материал непосредственно на транспортёрную ленту макулатурного участка. Оптимизация состава волокна позволила ввести новые продукты белизной 40, 50 и 65%, а также постоянно использовать гофрокартон в композициях для продукции белизной 60%.

Материальный баланс и снижение потерь волокна

Для управления роспуском макулатуры и подготовкой массы к отливу на БДМ был разработан материальный баланс. Его расчёт обеспечил:

1. анализ потерь волокна по каждому узлу оборудования;
2. оптимизацию настроек оборудования для снижения потерь;
3. увеличение производительности макулатурного участка;
4. снижение коэффициента расхода сырья.

После определения потерь на отдельных узлах были реализованы корректирующие мероприятия по оптимизации подготовки бумажной массы. В результате потери волокна по оборудованию снизились в среднем на 15–17%.

При производстве продукции белизной 50 и 60%, для которой не установлены высокие требования к качеству, требующие обязательного удаления печатной краски, из технологического потока исключили установку для отделения печатной краски. Это позволило сократить потери волокна и коэффициент расхода сырья без ухудшения стабильности работы БДМ и показателей качества продукции.

Проведённые мероприятия обеспечили увеличение производительности макулатурного участка и снижение себестоимости сырьевых композиций.

Анализ волокна в размольно-подготовительном отделе БДМ

Макулатурное волокно, прошедшее несколько циклов переработки, имеет меньший прочностный потенциал по сравнению с первичным. Размол позволяет улучшать его свойства, однако при этом образуется мелочь, ухудшающая обезвоживание массы на сетке формующей части БДМ. Макулатура содержит волокна различных видов бумаги и загрязняющие вещества, но готовая продукция должна соответствовать установленным требованиям к качеству.

На предприятии возникали трудности с достижением механических показателей бумаги-основы в сухом состоянии. Это ограничивало производительность БДМ и приводило к увеличению себестоимости из-за использования средств для упрочнения.

В апреле 2026 года совместными усилиями механической и технологической служб, а также службы АСУТП была запущена третья коническая мельница. Затем началась настройка размольно-подготовительного отдела для достижения требуемых механических показателей бумаги-основы.

Использование анализа волокна при настройке размольного оборудования позволило:

• снизить содержание мелочи в потоке;
• уменьшить пылимость в зоне наката БДМ;
• отказаться от подачи средства для упрочнения и сократить затраты на химические добавки;
• увеличить производительность БДМ по отдельным продуктам.

Первичная мелочь обладает низким потенциалом связеобразования и не обеспечивает высокой прочности. Она влияет на непрозрачность и пухлость бумаги и отрицательно сказывается на обезвоживании массы. Отслеживание длины волокна и степени помола позволяет поддерживать показатели качества бумаги-основы, избегать сбоев в работе БДМ и оптимизировать настройки размольного оборудования без излишнего разрезания волокон.

Выводы

Опыт АО «СТГ» показывает, что Fibertest используется не только для лабораторного контроля качества макулатуры, но и как инструмент управления технологическими параметрами производства бумаги-основы.

Анализ волокнистых композиций позволил оптимизировать использование различных марок макулатуры, определить выход годного волокна, снизить стоимость сырья, вовлечь в производство использованные гильзы и расширить ассортимент продукции. Разработка материального баланса и настройка оборудования обеспечили снижение потерь волокна в среднем на 15–17%, увеличение производительности макулатурного участка и сокращение коэффициента расхода сырья.

Применение анализатора в размольно-подготовительном отделе после запуска третьей конической мельницы позволило снизить количество мелочи и пылимость, отказаться от средства для упрочнения и увеличить производительность БДМ по отдельным продуктам. Контроль параметров волокна помогает обеспечивать требуемые показатели бумаги-основы, включая белизну, сорность и механические характеристики.