Анализ развития технологии производства бумаги

Полуцеллюлоза – промежуточный продукт между целлюлозой и древесной массой. Она получается в результате размола с механическим разделением на отдельные волокна и группы волокон щепы, предварительно размягченной различными химикатами. Для изготовления полуцеллюлозы может применяться древесина как хвойных, так и лиственных пород, а также однолетние растения. В небеленом виде полуцеллюлоза применяется при изготовлении бумаги для гофрирования, оберточной бумаги и некоторых видов картона.

Из волокон растительного происхождения  помимо древесных волокон для  изготовления бумаги применяют волокна целлюлозы из соломы и тростника, багассы, хлопка, льна, пеньки, джута и др., а также волокна макулатуры. Макулатурой называют бывшие в употреблении бумагу и картон, а также отходы, образующиеся при переработке бумаги и картона. Этот полуфабрикат делится на три группы: макулатура бумажная, картонная и смешанная. Каждая группа в зависимости от состава волокон и цвета делится на марки. Макулатуру, применяемую для изготовления бумаги или картона, называют также вторичным сырьем, имея при этом в виду, что содержащиеся в макулатуре растительные волокна вторично используются для изготовления бумажной продукции. Эти волокна при их вторичном применении отличаются по своим свойствам от присущих им первоначальных свойств, так как они в свое время прошли уже цикл операций бумажного производства и в некоторых случаях претерпели также процесс более или менее длительного старения. Все это существенным образом сказалось на их свойствах. Макулатуру в больших количествах используют в производстве гофрированного и коробочного картонов, упаковочной, туалетной и других видов бумаги. После соответствующей обработки она может быть использована также в композиции писчей, газетной и других видов бумаги для печати.

Синтетические волокна органического  происхождения, так же как и минеральные волокна, получили в последнее время применение при изготовлении специальных видов бумаги, отличающихся высокой прочностью на разрыв в воздущно-сухом и во влажном состояниях, химической стойкостью, стабильностью размеров при изменении относительной влажности окружающего воздуха, биостойкостью, светостойкостью, долговечностью, термостойкостью, пониженной горючестью, а также широким диапазоном эластичности.

Таким образом, можно сделать вывод, что для производства бумаги используются такие виды сырья, как целлюлоза (с использованием различных видов древесных пород), древесная масса, полуцеллюлоза, макулатура и синтетические волокна органического и неорганического происхождения. [1,с.14–21]

1.3 Характеристика технологии производства бумаги

Несмотря на обилие выпускаемых  видов бумаги и разнообразие ее свойств, технологическая схема изготовления бумаги может быть представлена обобщенной в самом упрощенном виде. Лишь ограниченное количество специальных видов бумаги в относительно малом количестве производится сухим способом. При этом способе формование (образование) бумажного полотна осуществляется не из водной суспензии, а из воздушного потока с последующим склеиванием волокон.

Согласно общей технологической  схеме исходные волокнистые материалы в водной среде подвергаются размолу и, если их несколько, смешению в необходимом соотношении.

В размолотую бумажную массу в зависимости  от назначения бумаги вводят минеральные  наполнители, проклеивающие и окрашивающие вещества. Бумажная масса с отрегулированной, концентрацией аккумулируется в метальном бассейне. Далее осуществляют дозированное разбавление бумажной массы оборотной водой, т. е. водой, возвращаемой в технологический процесс и взятой из-под сетки, на которой осуществлялось обезвоживание и формование бумажного полотна. Такое использование оборотной воды позволяет снизить расход свежей воды, а также уменьшить потери в сток (промой) волокон и наполнителей, так как оборотная вода содержит некоторое количество мелких волокон и частиц наполнителя, прошедших с водой через сетку.

Разбавленную бумажную массу подвергают очистке от посторонних включений (загрязнений) на очистной аппаратуре, после чего она поступает на бумагоделательную машину. Для изготовления бумаги используются различные типы бумагоделательных машин, различающиеся между собой по принципу образования бумажного полотна: столовые (плоскосеточные), цилиндровые (круглосеточные), комбинированные, двухсеточные и их модификации, машины сухого способа изготовления бумаги. Однако основным типом применяемых бумагоделательных машин является столовая машина. Здесь происходит формование бумажного полотна, сопровождаемое его обезвоживанием на сетке, прессование, сушка, охлаждение полотна, увлажнение перед машинным каландрированием и намотка в рулон на накате. Если требуется повышенное уплотнение структуры бумаги (например, для конденсаторной бумаги), увеличение ее прозрачности (чертежная калька), повышение гладкости или лоска (блеска) поверхности (некоторые виды бумаги для печати, мелованная бумага), то бумагу после дополнительного увлажнения пропускают через суперкаландр.

Готовую бумагу разрезают на рулоны или листы. Последние считают  и упаковывают. Рулоны также упаковывают  и отправляют на склад. Некоторые виды бумаги (конденсаторная, мундштучная, для телеграфной и кассовой лент и др.) разрезают на узкие ленты и наматывают в бобины (узкие рулончики).

Избыток оборотной  воды направляют в улавливающую аппаратуру, откуда уловленные волокна используются в производстве, а осветленная вода идет в сток. Бумажный брак с бумагоделательной машины, суперкаландра, станков, разрезающих бумагу, ее перематывающих и упаковывающих, идет на переработку и в виде волокнистой массы используется для изготовления бумаги.

 

 

 

 

Рис. 1.1 Блок-схема технологического процесса производства бумаги 

 

 - технологические (предметные) связи

  - стадии обработки

 - технологические связи, характеризующие переход к дополнительным действиям по обработке

Общая схема изготовления бумаги уточняется в зависимости от ее вида. При этом устанавливается композиция бумаги, вид используемого оборудования, количество ступеней размола и очистки массы и другие специфические для данного вида бумаги особенности производства (наличие или отсутствие наполнения, проклейки, окраски, поверхностного покрытия и пр.). По уточненной схеме производства с учетом заданной производительности бумагоделательной машины и, пользуясь данными концентрации бумажной массы и влажности (сухости) бумаги по стадиям технологического процесса, составляют балансы воды, волокон и наполнителя (если он в данной бумаге присутствует). Полученные при этом данные являются отправными для выполнения всех основных технологических расчетов оборудования и определения технико-экономических показателей: удельного расхода волокнистых материалов, наполнителя, химикатов и воды, промоев волокон и наполнителей. [1, с.21–23]

 

 

2 ДИНАМИКА ТРУДОЗАТРАТ  ПРИ РАЗВИТИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО  ПРОЦЕССА

Т_ж(t) и Т_п(t) – удельные (на единицу прибыли) затраты живого и прошлого труда соответственно.

Т_ж (t) = 1000/(31t² + 1240);  Т_п (t) = 0,005t² + 0,2; Т_с = Т_ж(t) + Т_п(t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.1 График динамики затрат живого, прошлого, совокупного труда.

 

2. Данный график отражает ограниченное развитие динамики трудозатрат, так как здесь затраты живого уменьшаются, а затраты прошлого труда возрастают. Процесс развития называется трудосберегающим (преобладает экономия живого труда).
3. Чтобы сравнить величину прироста прошлого труда и соответствующего уменьшения труда живого необходимо исследовать характер экономии живого труда от величины прироста прошлого труда. Для этого находим явный вид функции:

Т_ж = f (Т_п)                                          

Т_ж= 5/31Т_п

Находим производную полученной функции:

(Т_ж)’_Тп= -5/31Тп²

Берем значение полученной производной  по модулю. В данном случае значение модуля производной уменьшается.

4. Поскольку данные трудозатраты отражают ограниченное развитие, необходимо определить тип отдачи от дополнительных затрат прошлого труда.

В этом случае имеется убывающий тип отдачи (исходя из предыдущих расчетов).

5. Находим экономический предел накопления прошлого труда t* (граница рационалистического развития, до которой целесообразно накапливать Т_п).

Т_{с min} (6; 0,8);

t*=6;

Т_п(t*)=0,38;

Т_с’=(1000/31t²+1240)’+(0,005t²+0,2)’= -6200t/(31t²+1240)² +0,01t;

-6200t/(31t²+1240)² +0,01t=0;

t=t*=6;

Т_с(t)=0,005*6+0,2=0,38.

6. Определяем, совпадает ли экономический предел накопления прошлого труда с абсциссой точки пересечения Т_ж и Т_п:

Т_ж=Т_п ;

1000/31t²+1240=0,005t²+0,2;

t ≠ t* ≠ 6;

Т_ж(t*)=(6; 0,42); Т_п(t*)=(6; 0,38).

Из этого следует, что экономический  предел накопления Т_п не совпадает с абсциссой точек пересечения графиков Т_ж и Т_п .

7. В данном примере рассматривается вариант ограниченной динамики труда, который соответствует рационалистическому развитию технологического процесса. Этот вариант характеризует замену труда человека трудом машин (что сопровождается усложнением производственного оборудования, механизацией и автоматизацией), поэтому процесс развития является трудосберегающим. Однако, с течением времени замещение Т_ж  Т_п становиться неэкономичным, так как совокупные затраты труда после прохождения границы экономического предела накопления прошлого труда возрастают. Это свидетельствует о затухающем характере рационалистического развития.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 УРОВЕНЬ ТЕХНОЛОГИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО  ПРОЦЕССА

Для того чтобы определить эффективность  использования труда работников, занятых в анализируемом технологическом  процессе, необходимо воспользоваться  моделью рационалистического развития технологического процесса:

          (3.1)

где L – производительность живого труда; В – технологическая вооруженность; У – уровень технологии.

Все параметры в соотношении (3.1) являются функциями затрат живого и  прошлого труда. В соответствии с  этим выводятся единицы измерения названных параметров.

                          (3.2)

;                                        (3.3)

         (3.4)

Рассчитаем параметры технологического процесса для момента времени t=3 года по формулам (3.2), (3.3), (3.4):

L = 1/(1000/31t²+1240)= 1,519;

B =0,005t²+0,2/(1000/31t²+1240)=0,384;

У = (1/(1000/31t²+1240))*(1/(0,005t²+0,2))=6,2.

Исходя полученного результата параметра уровня технологии, можно  сделать вывод, что состояние технологии находиться на высоком уровне, поэтому рекомендуется поддержание данного режима функционирования предприятия (рационалистическое развитие технологии).

С целью упрощения определения  границы рационалистического развития необходимо использовать понятие относительно уровня технологии:

 ;                                                                                  (3.5)

У* = 4;

Поскольку значение У*>L, рационалистическое развитие целесообразно.                                  

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На сегодняшний день существуют две основные причины бурного  развития мировой целлюлозно-бумажной промышленности. Первая из них –  большая непрерывно растущая потребность  населения и различных отраслей промышленности в разнообразных видах бумаги и картона. Вторая причина заключается в том, что из разных способов использования древесины производство целлюлозы и бумаги – одно из наиболее выгодных, поскольку выход готовой продукции по отношению к израсходованной древесине достигает в целлюлозно-бумажной промышленности 90 – 93 %.

Целлюлозно-бумажная промышленность – наиболее сложная отрасль лесного комплекса, связанная с механической обработкой и химической переработкой древесины.

Технологический процесс производства бумаги характеризуется тем, что одна технологическая схема применима для производства бумаги разных видов, что значительно упрощает процесс и, соответственно, делает его более дешевым.

В качестве сырья применяются различные материалы: целлюлоза, древесная масса, волокна синтетического органического и неорганического происхождения, макулатура, тряпичное сырье.

Высокие темпы роста мировой  бумажной промышленности с использованием при этом полуфабрикатов, выпускаемых  в массовых количествах из механически и химически обработанной древесины, выдвинули проблему – защиту окружающей среды от загрязнений воздуха вредными выбросами целлюлозно-бумажного производства, а также защиту водоемов (рек и озер) от стоков этого производства. Поэтому целесообразным представляется дальнейшее совершенствование технологий производства, таких, которые бы не наносили вред окружающей среде путем загрязнения атмосферы и воды, но и рационально использовали бы сырье.

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Фляте, Д.М. Технология бумаги: учебник / Д.М.Фляте. – М.: Лесн. пром-сть, 1988. – 440 с.
2. Каталог стандартов (ТНПА) [Электронный ресурс]. – Режим доступа:

http://www.belgiss.org.by/russian/pered/mkss.php/. – Дата доступа: 04.12.2011.