Thiết bị phân tán – Nguyên lý và điều kiện vận hành (Phần 2)

2/ Điều kiện vận hành

Giai đoạn phân tán bột diễn ra sau thiết bị cô đặc bột. Có hai dạng thiết bị cô đặc là thiết bị cô đặc dạng lưới đôi và thiết bị cô đặc dạng vít.

Vít gia nhiệt có thể được lắp đặt giữa thiết bị cô đặc và thiết bị phân tán. Thiết bị gia nhiệt này là cần thiết khi hơi nước được sử dụng để tăng nhiệt độ bột tới mức yêu cầu. Hãng Voith thiết kế một loại thiết bị phân tán cao tốc mà hơi gia nhiệt có thể sử dụng trực tiếp trong thiết bị này. Ở thiết bị phân tán tốc độ thấp, hơi nước được đưa trực tiếp nên vít gia nhiệt là không cần thiết.

Nồng độ bột trong thiết bị phân tán thường trong khoảng 25 - 30%, một vài thiết bị có thể hoạt động ở nồng độ 35 - 40%. Tùy thuộc vào tính chất bột, một vài thiết bị được thiết kế để hoạt động ở nồng độ trung bình.

Nhiệt độ hoạt động phụ thuộc vào yêu cầu phân tán và dao động trong khoảng rộng. Một vài thiết bị phân tán tốc độ thấp vận hành mà không cần gia nhiệt. Trong trường hợp này, nhiệt độ từ 40 - 60°C được sinh ra từ ma sát cơ khí trong thiết bị.

Trong phần lớn trường hợp nhiệt độ được nâng lên 90°C bằng hơi nước. Một vài thiết bị phân tán hoạt động ở áp suất cao có nhiệt độ vận hành lên tới 150 C . Điều kiện này được sử dụng trong nhà máy tái chế hộp để phân tán asphalt.

Cho cả 2 loại, năng lượng tiêu thụ trong khoảng 35 - 100 kWh/t, giá trị thường gặp là 60 - 80 kWh/t. Nhiều kỹ thuật khác nhau được sử dụng để điều chỉnh năng lượng tiêu thụ. Bao gồm thay đổi áp suất cử xả, khoảng cách đĩa, nồng độ đầu vào v.v…

Trong nhà mày khử mực, thiết bị phân tán có thể kết hợp với giai đoạn tẩy. Hóa chất tẩy được bổ xung tại vít gia nhiệt hoặc đầu vào của thiết bị phân tán. Hóa chất tẩy sẽ được trộn đều hoặc phản ứng trong đó. Tùy thuộc vào nhiệt độ và thiết bị, giai đoạn sau đó có thể có thời gian lưu ngắn hoặc dài cho quá trình tẩy.

Thông thường, bột ra từ thiết bị phân tán tốc độ chậm không cần pha loãng. Nồng độ giai đoạn tẩy chính là nồng độ vận hành của thiết bị phân tán. Bột ra từ thiết bị phân tán nồng độ cao trong một số trường hợp cũng không cần pha loãng. Tuy nhiên thông thường bột được pha loãng để dưa ra khỏi thiết bị. Trong trường hợp này, việc kéo dài giai đoạn tẩy là không thể.

3/ Phân tán tạp chất

Nhiều loại tạp chất có thể được phân tán bằng thiết bị phân tán tốc độ thấp hoặc tốc độ cao. Chúng bao gồm bitumen, waxes, stickies, đốm, tàn mực hoặc tạp chất hot melt như keo dán sách, keo dán thùng các tông.

Giấy có sử dụng chất bền ướt cũng được ghi nhận. Cần lưu ý rằng thiết bị phân tán làm nhỏ các tạp chất đến mức không nhìn thấy được, bột có vẻ sạch hơn, tuy nhiên các tạp chất vẫn còn trong bột. Nếu chúng không được loại bỏ ở giai đoạn tiếp theo, những vấn đề vận hành sẽ xuất hiện tại máy giấy.

a/ Asphalt

Phân tán asphalt yêu cầu nhiệt độ cao, do đó thiết bị phân tán hoạt động ở áp suất cao để đạt nhiệt độ 150°C. Cần chú ý nhiệt độ cao có thể làm giảm độ bền cơ lý của bột. Để thu hồi giấy có chứa 2% bitumen, bột cần được gia nhiệt tới 85°C và được xử lý trong thiết bị frotapulper với mức tiêu thụ 120 - 130 kWh/t .

Một vài trở ngại liên quan đến vấn đề dính trên lưới mền, lô sấy. Việc sử dụng sàng khe hoặc lọc nhẹ được áp dụng để xử lý vấn đề.

b/ Tạp chất Hot Melt

Thiết bị phân tán nóng dùng để kiểm soát tạp chất hot melt. Nhiệt độ cao làm giảm độ nhớt và độ dính nội tại của tạp chất, do đó chúng dễ bị phân nhỏ dưới tác dộng của lực cắt. Nhiệt độ yêu cầu tùy thuộc vào từng loại tạp chất. Bitumen yêu cầu nhiệt độ rất cao (thiết bị vận hành ở áp suất cao). Chất dính hot melt được sử dụng để dán sách có nhiệt độ hóa dẻo thấp được phân tán ở nhiệt độ thấp hơn trong áp suất thường. Sáp thậm chí có nhiệt độ hóa dẻo thấp hơn và dễ được phân tán.

- Giấy và bìa tráng sáp

Tái sử dụng giấy tráng sáp thường có những vấn đề đốm trong. Phân tán nóng làm giảm độ bền sơ xợi, tuy nhiên một giai đoạn nghiền nhẹ có thể lấy lại độ bền. Phân tán nóng giấy tráng sáp làm tăng độ chống thấm cho giấy.

Giấy trắng có tráng sáp (thường có bền ướt) có thể được thu hồi bằng hệ thống tuyển nổi thông thường với điều kiện tại hồ quậy thay đổi. Chất lượng bột đạt cao.

- Giấy chứa keo hot melt dán sách

Một lượng nhỏ hot melt không được tách ra trong quá trình thu hồi có thể được phân tán nhỏ ở nhiệt độ 1000C trong thiết bị phân tán tốc độ cao.

- Sticky

Để phân tán sticky, nhiệt độ cao thường được sử dụng. Phân tán tốc độ cao và tốc độ thấp đều giảm diện tích sticky. Tuy nhiên, một nghiên cứu chỉ ra rằng phân tán tốc độ cao có hiệu quả cao hơn nhiều so với phân tán tốc độ thấp. Nó đạt tới 65 -90 % diện tích stiky.

Thời gian lưu của bột trong thiết bị phân tán lâu, nhiệt độ cao, khe phân tán nhỏ (với cùng lượng điện năng tiêu thụ), có hiệu quả phân tán cao hơn do tác động của thiết bị lên tạp chất mạnh hơn.

Nồng độ bột cao và nhiệt độ cao cho hiệu quả phân tán tốt. Tốc độ dài cao của máy phân tán cũng ảnh hưởng tốt. Tốc độ dài tối ưu trong khoảng 50 - 60m/s cho hiệu quả tối ưu.

Một nghiên cứu sử dụng máy phân tán tốc độ thấp, với nhiều dạng sticky như acrylic và styrene-butadiene rubber (SBR) cho thấy sticky bị phân rã thành nhiều kích thước khác nhau. Sự phân rã tăng nhanh chóng khi nhiệt độ tăng từ 60 – 900C. Tăng năng lượng tiêu thụ cũng tăng sự phân rã nhưng hiệu quả ít hơn.

Thiết bị phân tán tốc độ thấp thay đổi hình dạng của sticky, làm chúng tròn hơn. Việc này dẫn tới tăng hiệu quả tach sticky ở các giai đoạn sàng, lọc, tuyển nổi tiếp theo.

Thiết bị phân tán tốc độ cao tác động mạnh và nhanh khiến các hạt sticky vỡ ra nhiều hơn là thay đổi hình dạng của chúng.

c/ Đốm mực và tàn mực

Phân tán nóng được sử dụng ở cuối giai đoạn khử mực để giảm kích thước hạt mực vẫn còn bám trên sơ xợi. Một trở ngại chính là độ trắng của bột bị giảm ở giai đoạn này. Các đốm màu có thể xuất hiện ở trong bột nếu chúng không được phân rã nhỏ tới mức mắt thường không nhận thấy (40 - 60 microns).

Nguồn gốc chính của đốm mực là:

- Giấy in thu hồi chứa mực làm khô bằng tia cực tím UV. Giấy tạp chí có độ bóng cao và tráng phủ có chứa mực UV.

- Giấy văn phòng thu hồi chứa mực in laze. Giấy in offset rất cũ. Giấy SC in offset gia nhiệt v.v…

Giấy in chất lượng cao với mực in làm khô bằng phương pháp gia nhiệt cũng là nguyên nhân gây đốm do liên kết giữa mực và lớp tráng.

Nghiên cứu độ bền của đốm mực dưới tác động của phân tán tốc độ thấp cho thấy với giấy tráng phủ thường hiệu quả phân tán có thể đạt được với mức năng lượng sử dụng thấp. Với giấy có mực UV, mức năng lượng cần sử dụng cao hơn và ở nhiệt độ cao hơn…

Hãng Voith-Sulzer cung cấp cả hai loại máy phân tán tốc độ thấp và tốc độ cao. Họ nghiên cứu sự phân tán đốm mực trên nhiều loại nhiên liệu. Cả hai loại này đều có những lợi điểm riêng. Và hiệu quả của chúng tăng lên cùng với năng lượng tiêu thụ và nhiệt độ.

Với thiết bị phân tán nồng độ cao hiệu ứng phân tán đốm mực tốt hơn (với dây chuyền khử mực một giai đoạn tuyển nổi) cho hỗn hợp ONP/OMG. Trong khi đó thiết bị phân tán tốc dộ thấp có lợi điểm đối với mực in laser và Mực UV.

Phân tán đốm mực sử dụng máy nghiền nồng độ thấp cũng được sử dụng. Năng lượng tiêu thụ khoảng 70 kWh/t, 50% đốm mực lớn hơn 50 µm được phân tán. Đốm mực lớn hơn (>200 µm) cũng được phân tán với hiệu quả cao. Hiệu quả phân tán cũng tăng lên cùng với năng lượng tiêu thụ.

(Còn nữa)