ストックの準備中に汚染物質はどのように除去されますか?

汚染物質の除去は、製紙作業の実行可能性と収益性に直接影響します。破片の管理が不十分だと、ウェブが頻繁に破損し、装置の磨耗が加速し、最終製品の品質が低下します。研磨材や粘着材を下流に流すわけにはいきません。エンジニアリング上の主要な課題は、良好な繊維の損失とエネルギー消費を最小限に抑えながら、汚染物質の除去効率を最大化することにあります。プロセスの各段階では、これらの競合する要求のバランスをとる必要があります。除去システムの評価とアップグレードには、構造化されたアプローチが必要です。特定の機械的および化学的分離技術を、独自の完成紙料タイプに適合させる必要があります。バージンパルプには、高度に汚染された再生繊維とは異なる課題があります。入ってくる破片の物理的特性を理解することで、洗浄段階を順序立てて下流の機械を保護し、抄紙機の最適なパフォーマンスを確保することができます。

• 効果的な汚染物質の除去は、繊維と破片の比重、サイズ、形状の違いを利用する多段階のアプローチに依存しています。

• パルプ選別装置を最適化するには、目標の合格品質を達成するために、ローターの設計、スクリーンバスケットの形状 (スロットと穴)、およびエネルギー消費のバランスをとる必要があります。

• 「粘着剤」（接着剤とプラスチック）は依然としてリサイクル家具中で最もリスクの高い汚染物質であり、標準的なスクリーニングのみではなく、特殊な分散、化学凝固、および混練技術が必要です。

ストックの準備における汚染物質の除去の重要な役割

成功基準の定義: 実行可能性、歩留まり、品質

システム効率を評価するには、明確なベースライン指標を確立する必要があります。受け入れ一貫性、不合格率、および特定のエネルギー消費量がこの評価の基礎となります。許容一貫性により、システムが目標パラメータを超えて増粘または希釈することなく繊維の流れをどの程度維持できるかが決まります。不合格率は、廃棄された材料の割合を示します。高い除去率は優れた洗浄を示している可能性がありますが、多くの場合、許容できない良好な繊維損失が隠蔽されています。下流の抄紙機要件は、上流の清浄度目標を厳密に規定します。高速ティッシュマシンは、ヤンキーシリンダーの傷を防ぐために、研磨性汚染物質を実質的にゼロにする必要があります。包装グレードは、より高い汚れ数に耐えることができますが、シート欠陥の原因となるマクロ粘着性に対しては依然として非常に敏感です。調整する必要があります 在庫準備では、 過剰なエンジニアリングやパフォーマンスの低下を避けるために、最終製品仕様を直接目標とします。

1. 下流流量の変動を防ぐために、受け入れ一貫性を継続的に測定します。

2. 体積および質量除去率を毎日計算して、繊維収量を監視します。

3. パルプ 1 トンあたりの特定のエネルギー消費を追跡して、非効率的なローターの動作を特定します。

システム前の汚染物質管理: 原料の完成品の管理とプロセス水の品質

入荷する原材料の変動により、運用上の大きなハードルが生じます。リサイクル工場では、変動するベールの品質、隠れたプラスチック、さまざまな水分含有量に対処します。バージン工場は、木材ヤードの土、樹皮、砂の季節的な変化に直面しています。パルパーに何が入るかを制御することはできませんが、入った直後にそれをどのように処理するかを制御することはできます。積極的なラガー運用とジャンクタワー管理は、交渉の余地のない最初のステップです。閉鎖された水ループ内に蓄積する背景汚染は、隠れた脅威となります。工場が真水の摂取量を減らすと、溶解したコロイド状物質が蓄積します。プロセス水をメインラインに戻す前に、事前にろ過する必要があります。ループ水質の管理を怠ると、化学物質の析出が発生し、下流の分離装置の効率が低下します。きれいな水は、きれいな家具と同じくらい重要です。

物理的特性による汚染物質の分類

適切な除去メカニズムを選択するには、物理​​的特徴に基づいてデブリを分類する必要があります。重度の汚染物質には、砂、ガラス、ステープル針、金属などがあります。比重が高く、遠心力によく反応します。ポンプやスクリーンへの深刻な機械的損傷を防ぐために、プロセスの早い段階でこれらを取り外します。軽度の汚染物質には、プラスチック、ワックス、ポリスチレンなどがあります。比重が低いため、繊維マットと一緒に浮いたり移動したりすることがよくあります。特殊な逆洗浄または細かいスロット付きスクリーニングが必要です。マクロ粘着性およびマイクロ粘着性として知られる、変形可能で粘着性の汚染物質は、最も困難なカテゴリに相当します。圧力をかけながらスクリーンのスロットから押し出します。これらに対処するには、明確な機械的分散および化学的軽減戦略を導入する必要があります。

一次汚染物質除去段階と技術

高密度 (HD) クリーニング: 防御の第一線

高密度クリーナーは 2% ～ 4% の濃度で動作します。強力な遠心力を利用して、研磨性の重い破片を繊維懸濁液から分離します。ストックは接線方向に入り、下向きの渦を形成します。岩石、ナット、ボルトなどの重い粒子は外壁に押し付けられ、排除チャンバーに落ちます。軽い繊維は中心に移動し、受け入れられると上方に流れます。圧力損失の要件と分離効率のバランスを取る必要があります。圧力降下が大きくなると遠心力が増大し、より小さな重い粒子が捕捉されます。ただし、大幅に多くのポンピングパワーも必要となります。オペレーターは、リジェクトチャンバーのパージサイクルを注意深く監視する必要があります。パージを頻繁にしすぎると、良質な繊維が無駄になってしまいます。パージによって重い破片が持ち込まれ、下流のローターブレードが破壊されることはほとんどありません。

化学的凝集: コロイド状汚染物質を物理的に分離するための準備

機械的な分離だけでは、微量汚染物質や溶解有機物を捕捉することはできません。上流で化学凝固剤と凝集剤を使用して、これらの小さな粒子をより大きな扱いやすい凝集塊に集めることができます。凝固剤は、汚染物質の負の表面電荷を中和します。次に、凝集剤がこれらの中和された粒子を橋渡しします。この化学的前処理により、下流の機械システムの捕捉率が大幅に向上します。マイクロスティッキーがマクロスティッキーに凝集すると、標準的なスロット付きスクリーンでそれらを効果的に保持できます。脱墨ラインでは、凝集によりインクの細かい粒子が集められ、浮選セルが除去できる大きさのクラスターが形成されます。良質な繊維が過度に凝集するのを避けるために、これらの化学物質を正確に投与する必要があります。

粗選別および精選選別: コア分離メカニズム

スクリーニングプロセスは粗い段階から細かい段階に移行し、パルプを段階的に洗浄します。粗いふるい分けでは、大きなプラスチック、ふるい、パルプ化されていないフレークが除去されます。精密なスクリーニングは、より小さな破片や硬い汚染物質を対象とします。モダンな パルプ スクリーニング装置は 、正圧と特殊なローター パルスを利用してパルプ マットの流動性を維持します。ローターは正のパルスを生成してバスケットに受け入れ物を押し込み、続いて負の吸引パルスを生成してスロットまたは穴をクリアします。これにより失明が防止されます。汚染物質がスクリーン本体から継続的に洗い流されるように、正しい容積除去率を維持する必要があります。リジェクトバルブが流れを制限しすぎると、破片がスクリーン内に集中し、バスケットが急速に摩耗し、最終的には詰まりが発生します。

一次汚染物質除去段階の比較

除去段階	対象汚染物質	動作メカニズム	一般的な一貫性
HDクリーニング	岩石、金属、ガラス	遠心力（高SG）	2.0%～4.0%
粗いスクリーニング	大きなプラスチック、フレーク	除外サイズ（穴）	1.5%～3.0%
精密スクリーニング	しぶき、マクロ付箋	サイズ/形状の除外（スロット）	1.0%～2.0%
液体サイクロン	砂、細かい土、軽いプラスチック	遠心力（低SG/高SG）	0.5%～1.0%
浮選	インク、疎水性粒子	気泡アタッチメント	1.0%～1.5%

遠心洗浄（ハイドロサイクロン）

濃度の低い遠心洗浄機、つまり液体サイクロンは、細かい泥、砂、軽量のプラスチックを対象としています。繊維と汚染物質間の密度差を最大化するために、1% 未満の濃度で動作します。フォワードクリーナーは重い粒子を除去します。重い汚れは底部の頂点から排出され、きれいな繊維は上部から排出されます。リバースクリーナーは逆の原理で動作します。ワックスやポリスチレンなどの軽量の汚染物質がターゲットです。リバースクリーナーでは、軽い破片は中央の渦に移動して上部から出ますが、より重い良質の繊維は下部から出ます。多くの場合、高い清浄度レベルを達成しながらファイバー損失を最小限に抑えるために、多段カスケード システムが必要になります。

浮選および洗浄（脱墨用途）

再生紙を使用したリサイクル繊維ラインは、積極的なインク除去を必要とします。浮選セルはパルプ懸濁液に気泡を注入します。疎水性のインク粒子が上昇する泡に付着し、表面に泡を形成します。次に、機械式スキマーまたはオーバーフロー堰を使用して、この汚染された泡を除去します。家具を洗浄または浮遊させる必要があるかどうかを評価する必要があります。洗浄では、紙料を金網に通すことにより、微細な灰や非常に細かいインク粒子を除去します。非常に効果的ですが、水を大量に消費します。浮遊選鉱は、より大きくて目に見えるインク粒子をターゲットにし、より多くのフィラーと微粒子を保持します。高品質の脱墨プラントのほとんどは、両方のテクノロジーを組み合わせて利用しています。

パルプ選別装置の評価: 特徴から結果まで

スクリーンバスケットの形状: スロットと穴

スクリーン バスケットの形状によって、何が通過し、何が残るかが決まります。穴の開いたバスケットは粗い破片を処理し、大容量の流れを提供します。堅牢で、詰まりによく耐えます。ただし、流れに沿っていれば、シーブのような細長い汚染物質も通過できます。スロット付きバスケットは、プロファイルワイヤーで作られることが多く、高効率のシーブと粘着性の除去を実現します。狭いスロットは、丸い穴よりも変形しやすい粒子をブロックします。ワイヤー表面の輪郭とプロファイルの設計により、微小な乱流が生成されます。この乱流はバスケットの表面でパルプを流動化するのに役立ち、平らなまたは硬い破片を排除しながら良質の繊維をすり抜けることができます。

ローターのダイナミクスとエネルギー消費

ローターはスクリーンの心臓部です。フォイルローターは滑らかで一貫したパルスを生成し、一般にエネルギー効率が高くなります。ステップ ローターは強力な高強度パルスを生成するため、高濃度の用途やひどく汚染された家具に適しています。ローター速度はパルス周波数に直接影響します。速度が高くなるとバスケットの目詰まりが防止され、容量が増加しますが、比エネルギー消費量が飛躍的に増加します。力を無駄にすることなくバスケットをきれいに保つ最適な先端速度を見つける必要があります。ローター速度が高すぎると、脆い汚染物質が分解され、スロットを通って受け入れストリームに押し込まれる可能性があります。

拒否率管理とファイバー回復

単一段階のスクリーニングでは、良質な繊維が過剰に失われます。一次、二次、三次、および末尾のスクリーニングからなる多段階のスクリーニング カスケードを実装する必要があります。 1 次スクリーンからの拒否は 2 次スクリーンにフィードされます。これにより、使用可能な繊維が回収されながら汚染物質が濃縮されます。尾引きスクリーンの性能を評価するには、厳密な質量バランスのアプローチが必要です。回収される使用可能なファイバーの量と、追加のステージを実行するためのエネルギーおよびメンテナンスの需要を比較検討する必要があります。最終尾引き段階では単純な振動スクリーンで十分な場合もありますが、使用可能な最後の繊維を絞り出すために特殊なクローズドロータースクリーンが必要な場合もあります。

高度な課題: 粘着性と微小汚染物質の管理

分散・混練システム

物理的な除去が失敗した場合は、汚染物質の物理的な状態を変更する必要があります。熱的および機械的分散システムはパルプを加熱してマクロ粘着性を柔らかくします。次に、高速分散機が衝撃力を利用して、これらの軟化した粘着性物質を目に見えないサイズに粉砕します。マイクロスティッキーに縮小されると、ウェブの破損を引き起こす可能性が低くなります。低速混練システムは、直接的な衝撃ではなく、繊維間の摩擦に依存します。ニーダーは非常に高い濃度で動作します。高速分散機よりも繊維強度が保持され、エネルギー消費が少なくなります。ただし、分散剤は一般に、粘着性の粒子サイズをより均一に縮小します。選択は、最終的な紙グレードの特定の強度要件によって異なります。

吸着添加剤と表面不動態化

高表面積のミネラルを使用すると、機械的スクリーニングをすり抜けた粘着性物質を管理できます。タルク、ベントナイト、珪藻土は吸着添加剤として機能します。マイクロ粘着剤の表面をコーティングし、粘着性を取り除きます。不動態化として知られるこのプロセスは、粘着剤が凝集して抄紙機のワイヤーやプレスフェルトに堆積するのを防ぎます。適切な投与場所が重要です。適切な混合と接触時間を確保するには、プロセスの十分早い段階でこれらのミネラルを導入する必要があります。投与が遅すぎると、粘着剤がすでに機器に付着してしまいます。システムの充電と濁度を継続的に監視することで、ミネラル添加率の最適化に役立ちます。

導入リスク: 化学的軽減策と機械的軽減策

付箋を処理するために機械装置のみに依存するのは失敗した戦略です。変形可能なプラスチックは、最終的には最も狭いスクリーン スロットからも押し出されてしまいます。逆に、化学的鎮静に完全に依存すると、重大なリスクが生じます。ポリマーと酵素は、高度に閉じられた水ループ内に蓄積する可能性があります。この化学物質の蓄積により、多くの場合、白ピッチが形成されます。ホワイトピッチは、合成バインダー、粘着剤、抄紙機の生地をコーティングする化学添加剤の悲惨な組み合わせです。機械的除去と化学的管理の両方を統合する必要があります。機械的に可能な限り除去し、捕獲できないもののみを化学処理します。

スケーラビリティとシステム効率

エネルギー効率と分離効率のトレードオフ

スクリーン効率の向上と、その結果として生じるポンピングおよびモーターのエネルギーの指数関数的増加との間の非線形関係を分析する必要があります。スロットが密でローター速度が高いと、よりクリーンなパルプが得られますが、大量の電力入力が必要になります。オペレータは、残りのわずかな割合の汚れを除去するのに必要なエネルギーが回収された繊維の価値を超える、収穫逓減点を正確に計画する必要があります。

クローズドループの水管理と生物的蓄積

水ループの閉鎖は、溶解物質およびコロイド物質の蓄積に直接影響します。工場がより多くの水をリサイクルするにつれて、バックグラウンド汚染信号が増加し、化学添加剤に干渉します。システムのバックグラウンド信号を低く保ち、嫌気性細菌による腐食性副産物の生成を防ぐために、水ループ内での生物学的処理または膜処理ステップの統合を評価する必要があります。

メンテナンスの間隔と摩耗部品

稼働時間と仕上げ材の摩耗性に基づいて、スクリーン バスケットとローターのライフサイクルを評価します。硬質クロム処理やセラミックコーティングなどの冶金および表面処理により、研磨性の高いリサイクル家具のメンテナンス間隔が大幅に延長されます。ローターのクリアランスとバスケットの摩耗プロファイルを定期的に検査することで、致命的な故障を防止し、一貫した分離効率を維持します。

結論

効果的な汚染物質の除去には、密度、サイズ、形状に基づいた分離ステージの高度に統合されたカスケードと、規律ある化学水管理を組み合わせる必要があります。単一の機械ですべての瓦礫問題を解決できるわけではありません。機器の仕様を、納入する家具および最終製品の要件に直接一致させる必要があります。

• 既存のスクリーニング カスケード全体で包括的なマスバランス評価を開始し、過剰なファイバー損失の領域を特定します。

• 水ループ分析を実施して、化学効率に影響を与える溶解物質およびコロイド物質の蓄積を測定します。

• 本格的なローターまたはバスケットのアップグレードに着手する前に、さまざまなバスケット スロット サイズでパイロット規模のスクリーニング トライアルを実行します。

• 高密度クリーナーの不良率を監査して、下流のローターを激しい摩耗による損傷から適切に保護していることを確認します。

よくある質問

Q: 原料調製における順方向液体サイクロンと逆方向液体サイクロンの違いは何ですか?

A: 前方液体サイクロンは、砂や金属など、水や繊維より重い汚染物質を除去します。重い破片は底から出ます。逆液体サイクロンは、ワックスやプラスチックなどの軽量の汚染物質を除去します。軽い破片は中心に移動して上部から出ますが、きれいなファイバーは下部から出ます。

Q: 一貫性はパルプ選別装置の効率にどのような影響を与えますか?

A: 粘稠度が低いと、繊維や汚染物質がより自由に動き、破片が繊維マットに閉じ込められるのを防ぐため、分離効率が向上します。ただし、粘稠度が低いと、大幅に多くの水を汲み上げる必要があり、エネルギー消費が増加し、より大型の装置が必要になります。

Q: 製紙における付箋とは何ですか? なぜ剥がすのが難しいのですか?

A: 付箋は、再生紙のテープ、ラベル、接着剤に由来する粘着性汚染物質です。変形しやすいので取り除くのが困難です。圧力をかけると、通常は同じサイズの硬い粒子をブロックする微細なスクリーン スロットから押し出すことができます。

Q: パルプ選別システムにおける不合格率はどのように計算しますか?

A: 体積不良率は、不良流量を供給流量で割ることによって計算されます。質量除去率は、これらの流量にそれぞれの濃度を乗算して、流入する供給材料と比較して除去される材料の実際の乾燥重量を決定することによって計算されます。

Q: リサイクル繊維には、穴付きバスケットよりもスロット付きスクリーン バスケットが好まれるのはなぜですか?

A: スロット付きバスケットは、シブやマクロ粘着物の優れた除去を提供します。狭いスロットは、丸い穴よりもはるかに優れた平坦で変形可能な汚染物質をブロックします。プロファイルされたスロット付きワイヤーは、スロットをきれいに保ち、パルプ マットを流動化するのに役立つ微小乱流も生成します。

Q: 汚染物質管理における分散システムの役割は何ですか?

A: 分散システムは熱と機械力を使用して、マクロ粘着性やパルプ化されていないフレークを目に見えない微粒子に分解します。これにより、粘着剤が最終シートに目に見える欠陥を引き起こしたり、抄紙機のファブリック上で凝集したりするのを防ぎます。