262 наполнителей бумажных масс. В качестве такого сырья интерес представляют кремнегель и фосфогипс – отходы, которые образуются в производственном цикле на ОАО «Гомельский химический завод». Кремне- гель является рентгеноаморфным соединением, содержащим % мас.: SiO2 – 35,9, H2O – 61,0 и 2,7 – AlF3 в виде раствора, адсорбированного на поверхности SiO2. Частицы кремнегеля образуют агломераты различ- ной формы с размером 4 – 8 мкм. Фосфогипс представляет собой дигидрат сульфата кальция в виде пла- стинчатых кристаллов шириной 10 – 30 мкм и длинной 40 – 80 мкм. Фосфогипс содержит % мас.: CaO – 27,3, SO3 – 40,3, H2O –29,9, P2O5 – 0,4 и 0,1 – F. Целью данной работы является разработка состава и способа получения композиционного наполни- теля на основе кремнегеля и фосфогипса. Использования вторичного сырья обусловлено его низкой стоимо- стью и сравнительно высоким качеством. Для устранения примесей в виде водорастворимых соединений фтора и фосфора в состав наполнителя вводили жидкое стекло. В системе кремнегель – фосфогипс – жидкое стекло возможно протекание следующих реакций: H3PO4 + AlF3 = AlPO4↓ + 3HF nNa2O∙mSiO2 + yH2O = 2nNaOH + mSiO2∙(y-n)H2O 4HF + SiO2 = SiF4↓ + 2H2O В результате химических превращений соединения фтора и фосфора переходят в нерастворимую форму, вследствие этого уменьшается их содержание в жидкой фазе, и соответственно в сточных водах. Наполнитель получали периодическим способом. Для оптимизации состава наполнителя, содержаще- го кремнегель и фосфогипс, использовали метод математического планирования. Были выбраны следующие входные переменные параметры: соотношение между содержанием кремнегеля и фосфогипса (x1), содержа- ние сухого вещества в суспензии (x2) и значение pH суспензии (x3). Согласно матрице планирования фосфо- гипс и кремнегель в заданных количествах смешивали в реакторе с водой до требуемой массовой доли су- хих веществ. Далее при интенсивном перемешивании суспензию выдерживали в течение 15 минут и мед- ленно добавляли жидкое стекло до заданного значения pH. В качестве выходного показателя использовали объем осадка при отстаивании суспензии в цилиндре объемом 25мл в течение 1 часа. По объему осадка можно определить устойчивость суспензии и косвенно оценить размер частиц осадка. Чем меньше частицы осадка, тем медленнее они оседают и, следовательно, осадок занимает больший объем. Известно [2], что с уменьшением размера частиц увеличивается степень удержания наполнителя и равномерность распределения частиц по поверхности волокна в бумажной массе. Кроме того уменьшение скорости оседания частиц твердой фазы суспензии позволяет снизить энергозатра- ты на ее приготовление и транспортировку, а также уменьшить отложение твердой фазы в трубопроводах. Для упрощения регрессионного анализа объем осадка при отстаивании суспензии в цилиндре 25 мл в течение 1 часа (Vос) переводили в объемную долю осадка в суспензии (y) по формуле Согласно матрице планирования был проведен регрессионный анализ данных и получено уравнение зависимости объемной доли осадка (y) от соотношения между фосфогипсом и кремнегелем (x1), и значения pH суспензии (x3) при постоянной массовой доле сухого вещества (x2): y = 0,6675 + 0,0023∙x1 - 0,0842∙x3 - 0,0001∙x12 + 0,0069∙x32 + 0,0003∙x1 ∙x3; Исходя из уравнения регрессии, максимальная объемная доля осадка наблюдается при следующих параметрах: содержание фосфогипса в смеси с кремнегелем, x1 = 15 % мас., значение pH суспензии x2 = 9,0. Получен наполнитель с содержанием фосфогипса в смеси с кремнегелем, x1 = 15 % масс., и значением pH суспензии x2 = 9,0. На основе данного наполнителя, а также мела и каолина были изготовлены опытные образцы бумаги. Качественные показатели полученных образцов бумаги с указанными наполнителями на- ходятся приблизительно на одинаковом уровне. Следует отметить, что степень удержания и белизна бумаги при использовании композиционного наполнителя выше, чем при использовании наполнителей на основе мела и каолина. Исходя из этого, можно сделать вывод, что наполнитель, полученный в системе кремнегель – фосфогипс – жидкое стекло может быть использован для наполнения бумаги и картона без снижения каче- ства конечной продукции. Применение вторичного сырья в данном случае позволяет уменьшить себестои- мость, а также в ряде случаев повысить стоимостные и качественные показатели бумаги. Литература 1. Производство бумаги и картона www.calculate.ru 2. Производство бумаги. www. slovari. yandex. Ru УДК 676.017.028.3 Исследование влияния химических добавок на процесс размола волокнистой суспензии при изготовлении бумаги и картона 263 Студентка 5 группы 5 курса факультета ТОВ Попеня Т.В., асп. Драпеза А.А. Научный руководитель – Черная Н.В. Белорусский государственный технологический университет г. Минск Процесс размола играет важную роль при производстве высококачественных видов бумаги и картона, т.к. волокна становятся гибкими, пластичными, увеличивается их адсорбционная поверхность и им сообщается опреде- ленная степень гидратации, что благоприятно влияет на бумагообразующие свойства волокон [1]. Размол волокнистых материалов в целлюлозно-бумажной промышленности связан с высоким расходом электрической энергии. Большое внимание уделяется мероприятиям, которые ведут к снижению расхода энергии при размоле волокнистого сырья. Одним из перспективных мероприятий является введение в волокнистую суспен- зию химических добавок, которые укоряют размол и придают бумаге необходимые свойства [2]. К ним, на наш взгляд, относятся: акриловый водорастворимый полимер ВРП-3 (ТУ РБ 00280198.024-99), крахмал (ТУ 9187–076– 00334735–01) и гидроксид натрия NaOH (ГОСТ 4328-77). В результате введения химических добавок на стадии размола происходит сокращение времени достижения нужной степени помола и, как следствие, уменьшение расхода энергии на процесс размола и увеличения произво- дительности бумаго- и картоноделательного оборудования [3]. Цель работы – изучение влияния химических добавок (акриловый водорастворимый полимер ВРП-3, крах- мал, гидроксид натрия NaOH) на скорость процесса размола и физико-механические показатели качества бумаги и картона. Для достижения поставленной цели были изготовлены образцы бумаги массой 80 г/м2 и картона массой 340 г/м2. В качестве волокнистого полуфабриката при проведении исследования использовали целлюлозу белёную сульфатную из лиственных пород древесины (ТУ 5411-029-00279195-2006). Расход химических добавок (акриловый водорастворимый полимер ВРП-3, крахмал, гидроксид натрия NaOH) составлял 1,05% от а. с. в. Концентрация растворов химических добавок составляла 0,5 %. Размол целлюлозы проводили с использованием лабораторного размалывающего комплекта ЛКР-1 при час- тоте вращения двигателя мельницы 1600 об/мин и межножевом зазоре 0,2 мм. Размол осуществлялся до степени помола волокнистой суспензии 50ºШР. Образцы бумаги массой 80 г/м2 получали на листоотливном аппарате «Rapid-Ketten» (фирма «Еrnst Haage», Германия). Физико-механические показатели образцов бумаги оценивали разрывной длиной, разрушающим усили- ем в сухом состоянии, сопротивлением разрыву, удлинением, поглощением энергии при разрыве, модулем Юнга и жесткостью [4]. Эти показатели определяли по ISO 1924-2 на разрывной машине фирмы «Lorentzen & Wettre» (Швеция). Зависимость степени помола волокнистой суспензии от времени размола с использованием химических до- бавок и без добавок представлена на рис.1. Рисунок 1 – Изменение степени помола волокна в процессе размола целлюлозы в зависимости от хи- мической добавки Результаты испытаний изготовленных образцов бумаги приведены в таблице 1. 264 Таблица 1– Показатели качества бумажных образцов Показатели качества Химическая добавка Разруша- ющее усилие в сухом состоянии Рсух, Н Сопротивле- ние разрыву, кН/м Разрывная длина РД, км Удлине- ние, мм Поглощение энергии при разрыве, Дж/м2 Модуль Юнга, ГПа Жёсткость, кН/м ВРП-3 79,25 5,29 6,12 1,87 68,97 5,13 709,10 Крахмал 80,75 5,38 6,35 2,30 86,10 5,05 631,75 NaOH 53,37 3,56 5,68 1,69 38,7 5,47 608,56 Без добавок – 72,20 4,82 6,33 1,79 62,88 5,52 674,37 Как видно из рисунка 1 и таблицы 1, введение химических добавок ускоряет процесс размола и уве- личивает физико-механические показатели качества бумаги и картона. Так, наиболее быстро целлюлоза размалывается с использованием в качестве химической добавки NaOH. Степень помола волокнистой массы 50°ШР достигается в течение 13 минут. Время размола при введении водорастворимого акрилового полиме- ра ВРП–3 составляет 17 минут, что меньше, чем при добавлении NaOH, но превышает время размола при использовании в качестве добавки крахмала (19 мин). Аналогичные зависимости получены нами при изго- товлении образцов картона. Отличие состояло в том, что физико-механические показатели образцов картона превышали на 15-20 % по сравнению с образцами бумаги. Лучшие физико-механические показатели качества достигаются при введении водорастворимого ак- рилового полимера ВРП–3. Так как при введении NaOH механическая прочность снижается (так разрывная длина уменьшается с 6,33 м до 5,68 м). Это связано с тем, что происходит деструкция и удаление гемицел- люлоз из целлюлозного волокна. Показатели качества при введении крахмала отличаются незначительно от показателей качества образцов бумаги при введении водорастворимого акрилового полимера ВРП–3 (при- близительно на 1%), но при этом скорость размола ниже. Также использование химических добавок при размоле вызывает снижение белизны бумаги. Меньше всего на белизну влияет водорастворимый полимер ВРП–3. Таким образом на основании исследований можно сделать вывод о том, что для сокращения времени размола и достижения наилучших показателей качества бумаги рекомендуется применять водорастворимый акриловый полимер ВРП–3. Использование этой добавки позволит снизить расход энергии на процесс раз- мола на 3–5%, что имеет важное практическое и экономическое значение. Литература 1. Фляте, Д.М. Технология бумаги. / Д.М. Фляте. – М.: Лесная промышленность, 1988. – 440 с. 2. Иванов, С.Н. Технология бумаги / С.Н. Иванов. – М.: Лесная промышленность, 1970. – 695 с. 3. Фляте, Д.М. Свойства бумаги / Д.М. Фляте. – М.: Лесная промышленность, 1986. – 680 с. 4. Черная, Н.В. Технология бумаги и картона: методическое пособие по лабораторным занятиям / Н.В. Черная, Н.В. Жолнерович. – Минск: БГТУ, 2006. − 58 с. УДК 546.14,35,77.01:549.464.1(476) Исследование распределения микроэлементов брома, рубидия и молибдена в белорусском карналлите и продуктах его переработки Студенты гр. 6 фак. ХТиТ Невар А.А., Слуковская Ю.Н. Научный руководитель – Пинаев Г.Ф. Белорусский государственный технологический университет г. Минск Карналлит - минерал, сложный водный хлорид магния и калия состава KCI∙MgCl2∙6H2О. Обычны не- значительные примеси Вr, Li, Rb, Cs, а также механических частиц глинистых минералов, гематита, водных окислов железа и др. Карналлит является источником хлористого калия и хлорида магния или бишофита для получения магнезиальных цементов, кристаллического бишофита (MgCl2∙6H2О). По данным геологов Республика Беларусь располагает значительными запасами карналлита (> 300 млн.т). Добычу карналлита в РБ целесообразно осуществлять методом подземного растворения [1]. Карнал- лит может быть применен для получения калийных удобрений и производных продуктов магния, которые применяются в медицине, строительстве, текстильной промышленности.