CC BY
26
УДК 676.1.054.1
ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ КОНИЧЕСКОЙ МЕЛЬНИЦЫ НА СВОЙСТВА ВТОРИЧНОЙ ДРЕВЕСНОЙ МАССЫ И ГОТОВОЙ ПЛИТЫ
© М.А. Зырянов , Н.Г. Чистова
Лесосибирский филиал Сибирского государственного технологического университета, ул. Победы, 29, Лесосибирск, 662543 (Россия) e-mail: [email protected]
Представлены результаты исследований использования вторичного древесного волокна при получении ДВП мокрого способа производства. Показано влияние основных технологических и конструктивных параметров конической размалывающей машины на качественные показатели древесноволокнистых полуфабрикатов и готовой плиты.
Ключевые слова: коническая мельница, степень помола, прочность, щепа, волокно, древесноволокнистая плита, математическая модель.
Введение
Как известно, при получении ДВП мокрым и сухим способами неизбежно образуются древесные отходы, которые составляют от 15 до 20% от общего объема производства древесноволокнистых плит [1].
Источником дополнительного сырья в производстве ДВП мокрым способом прежде всего являются [2]:
1) отжимки импресфайнера - пробковая вода, содержащая в себе древесные частицы (до 11%);
2) отходы продольного и поперечного форматного реза - измельченные куски готовых древесноволокнистых плит (3-5%);
3) волокно, попадающее в сточные воды от отливной машины (2-4%).
В отличие от иноктевированных волокон, получаемых из отходов форматно обрезных станков, волокно, получаемое из отжимков импресфайнера, способно участвовать в образовании межволоконных и структурных связей.
На сегодняшний день древесные отходы импресфайнера поступают на локальные очистные сооружения (механические), затем в виде сырого остатка (пульпа) возвращаются в производство на вторую ступень размола, ухудшая при этом качественные характеристики готовой продукции в среднем на 20%. Древесные отходы от форматно-обрезных станков используются в основном производстве ДВП частично либо поступа -ют на сжигание, что в совокупности не способствует улучшению экологической обстановки в целом.
Экспериментальная часть
B задачу исследований входило выявление возможности использования древесных отходов основного производства ДВП как дополнительного источника волокносодержащего сырья.
Все исследования настоящей работы осуществлялись с использованием конической мельницы МКЛ-01М, на которой обрабатывались древесные отходы плитного производства. Древесные отходы импресфайнера и форматно-обрезных станков собирались в отдельную промежуточную емкость с вертикаль -ной мешалкой, куда поступала техническая вода. Затем масса концентрацией 3% подается на размол в коническую мельницу.
Активный многофакторный эксперимент был принят нами в качестве основного метода получения статистически-математического описания исследуемого процесса с использованием В-плана второго по* Автор, с которым следует вести переписку.
рядка, который, по нашему мнению, наиболее подходит для описания исследуемого процесса ввиду его слож-ности и малой изученности [2, 3].
В качестве входных (управляемых) факторов эксперимента были выбраны следующие технологические и конструктивные параметры процесса: Ь/И - износ поверхности размольной гарнитуры (отношение ширины ячейки к высоте ножа); ъ - зазор между ротором и статором размалывающей машины, мм; к - содержание вторичного волокна в общем объеме массы, %. Уровни и интервалы варьирования этих факторов представлены в таблице 1.
Таблица 1. Основные факторы и уровни их варьирования
Обозначения Интервал Уровень варьирования фактора
Наименование фактора натураль- нормали- варьиро- вания фактора нижний основной верхний
ные зованные (-1) (0) (+1)
Износ поверхности размольной гарнитуры Ь/И Х1 0,7 1,1 1,8 2,5
Зазор между ротором и статором размалывающей машины, мм ъ Х2 0,45 0,15 0,6 1,05
Содержание вторичного волокна в общей массе, % к Х3 4 4 8 12
В качестве контролируемых факторов эксперимента оценивались: степень помола массы, ДС; прочность готовой плиты, Рг.
Формулы, связывающие нормализованные и натуральные обозначения, будут в данном случае иметь вид:
X і =
X 3 =
1 / к - 2,5 1,8
г —1,05
0,6
к -12 8
(1)
(2)
(3)
Обсуждениерезулътатов
В результате обработки экспериментальных данных с применением современной экспериментальной и лабораторно-измерительной базы на соответствующем уровне метрологического обеспечения исследований получены уравнения, описывающие изменение прироста градуса помола и предела прочности на изгиб древесноволокнистых плит от технологических и конструктивных параметров конической мельницы.
ДС=19,58+0,18-(Ь/Ь)-0,26-ъ-0,02-к-0,275-(Ш)2-0,28-ъ2-0,075-к2-
-1 -10-5-(т)-ъ-0,03- (Ш)-к-0,03-к-ъ; (4)
Рг = 44,2-0,8-(т)-0,39-ъ-1,4-к-0,74-(Ь/Ь)2-2,5-ъ2-1,9-к2-
-0,55-(т)-ъ-0,38-(т)-к-1,51-ъ-к. (5)
Наглядное представление о влиянии факторов и их взаимодействий на исследуемый процесс дают поверхности отклика, построенные по полученным моделям (рис. 1 и 2).
Проанализировав влияние на отклик факторов к, Ь/И и взаимодействие к(Ь/И) (рис. 1а), можно отметить, что с ростом значений износа поверхности размольной гарнитуры величина степени помола массы увеличивается и достигает наибольшего значения при износе 50%, что соответствует соотношению геометрических характеристик ножа Ь/И = 1,8. При этом с увеличением значения содержания вторичного волокна в общей массе до 9% величина степени помола массы увеличивается до значения 19,3 ДС, затем по-
степенно уменьшается. Отсюда следует, что при больших значениях износа поверхности размольной гарнитуры величина зазор между ротором и статором размалывающей машины будет оказывать наибольшее влияние на степень помола массы.
На рисунке 16 представлена поверхность отклика при фиксировании показателя содержания вторичного волокна в общей массе на среднем уровне. Из графика видно, что при увеличении зазора между сегментами размалывающей машины возрастает влияние износа поверхности размольной гарнитуры на значение степени помола массы. Также очевидно, что и при больших значениях износа поверхности размольной гарнитуры влияние зазора и концентрации вторичного волокна на степень помола возрастает.
Из графиков, изображенных на рисунке 2, построенных по уравнению (5), видно, что при износе сегментов более 50% (Ь^=1,8) значение показателя прочности увеличивается. При увеличении значения зазора ^) до 0,6 мм и с повышением содержания вторичного волокна в общей массе (ф до 9% показатель прочности принимает наибольшее значение. С дальнейшим увеличением всех исследуемых факторов показатель прочности плиты снижается.
Таким образом, в ходе работы было установлено, что при рабочем зазоре 0,6 мм и износе размольной гарнитуры 65% (Ь^=1,9) можно вводить в основную древесноволокнистую композицию до 9% древесных отходов, разработанных в конической мельнице МКЛ-01М, не ухудшая тем самым прочностных характеристик готовой плиты.
Рис. 1. Зависимость степени помола массы: а) от износа поверхности размольной гарнитуры и содержания вторичного волокна в общей массе; б) зазора между ротором и статором размалывающей машины и износа поверхности размольной гарнитуры
Рис. 2. Зависимость прочности ДВП: а) от содержания вторичного волокна в общей массе и зазора между ротором и статором размалывающей машины; б) износа поверхности размольной гарнитуры и содержания вторичного волокна в общей массе
Выводы
Таким образом, полученные уравнения, описывающие процесс обработки древесных отходов в конической мельнице, позволяют прогнозировать изготовление качественной древесноволокнистой массы и определять физико-механические показатели ДВП в зависимости от установленных режимов процесса обработки вторичного волокна и использования его в основной древесноволокнистой композиции. Проведенные в работе исследования показывают, что древесные отходы импресфайнера и форматно-обрезных станков можно и должно использовать в основном производстве при определенных режимах их обработки в конической мельнице МКЛ-01М, не ухудшая качественных показателей древесноволокнистых плит.
Список литературы
1. Чистова Н.Г. Переработка древесных отходов в технологическом процессе получения древесноволокнистых плит : дис. ... д-ра техн. наук. Красноярск, 2010. 415 с.
2. Чистова Н.Г., Петрушева Н.А., Трофимук В.Н. Безотходные технологии в производстве древесноволокнистых плит // Фундаментальные исследования. 2004. №3. С. 112-113.
3. Гоберман В.А., Гоберман Л.А. Технология научных исследований - методы, модели, оценки : учебное пособие. 2-е изд. стереотип. М., 2002. 390 с.
4. Пижурин А.А., Розенблит М.С. Исследование процессов деревообработки. М., 1984. 232 с.
Поступило в редакцию 10 октября 2011 г.
