Повышение выхода волокна при переработке влажного хлопка-сырца

Актуальность и востребованность темы диссертации. Хлопковое волокно является основным сырьем текстильной промышленности и на мировом рынке возрастают потребности изготавливаемой из них продукции. По данным Международного консультативного комитета (ICAC) «в сезоне 2016-2017 годов на мировом уровне потребление хлопкового волокна составило 24,55 млн. тонн, а выработанное волокно составило лишь 23,07 млн. тонн»1. Такие государства, как Бангладеш, Китай, Турция, Индонезия являются ведущими по импорту волокна. В данном направлении особое внимание уделяется повышенному требованию к хлопковому волокну и его качеству, разработке новой ресурсосберегающей техники и технологии, обеспечивающих снижение себестоимости и повышение качества хлопковой продукции. Наряду с этим за рубежом расширение производства текстильной продукции из хлопкового волокна остается одной из важнейших задач.
В мире широко ведется усовершенствование технологий, применяемых в процессах производства хлопкового волокна. В частности, ведется научно исследовательская работа в направлении разработки различных методов и устройств для хранения хлопка-сырца, специальные тележки, модули и средства для их формирования и перевозки, по переработке волокнистых отходов, различные регенераторы, волокноочистители, усовершенствование их технологических процессов и разработки других способов использования волокнистых отходов.
В настоящее время в республике особое внимание уделяется усовершенствованию техники и технологии хлопкоочистительной и текстильной промышленности, выпуску качественной готовой продукции на основе глубокой переработки выращиваемого хлопка-сырца, обеспечивающие конкурентноспособность на мировом рынке, строительство ряда предприятий текстильной и легкой промышленности, оснащения их современным технологическим оборудованием, повышающим качество волокна, выпускаемого хлопкоочистительными заводами. В данном направлении, в частности, важным является разработка ресурсосберегающей технологии процесса бунтования, хранения и сушки хлопка-сырца, создание технологических оборудований для их осуществления, обеспечивающих сохранение качества хлопка-сырца и его компонентов, усовершенствование технологий извлечения прядомого волокна из волокнистых отходов и очистки, устраняющих потери волокна в технологическом процессе. В стратегии Действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан на 2017-2021 годах были определены задачи по «...повышению конкурентоспособности национальной экономики, ...снижению расхода энергии и ресурсов в экономике, внедрению в производство энергосберегающих технологий, одной из которых является задача создания и внедрения в производство эффективной технологии по повышению выхода волокна при переработке высоковлажного хлопка-сырца.
Данная диссертация в определенной степени служит основой для решения задач, определенных Постановлением Президента Республики Узбекистана от 4 марта 2015 года №ПҚ-4707 «О мерах по диверсификации производства и структурных реформах и модернизации на 2017-2021 годы», Указом Президента от 7 февраля 2017 года №ПФ-4947 «О стратегии Действий по дальнейшему развития Республики Узбекистан на 2017-2021 годы», Постановлением Кабинета Министров Республики Узбекистан от 8 января 2014 года №5 «О дополнительных мерах по снижению себестоимости продукции и сокращению производственных расходов в промышленности», а также другими нормативно-правовыми документами.
Целью исследования является создание новых технологии, обеспечивающие возможность полного сохранения количества волокна при хранении и переработке высоковлажного хлопка-сырца.
Научная новизна диссертационного исследования заключается в следующем:
получены зависимости между влагоотбором при сушке нагретого хлопка-сырца и исходной влажности хлопка-сырца - температуры атмосферного воздуха, производительности сушилки и определены рациональные параметры процессов;
разработана технология переработки джинированных семян с добавлением волокнистых отходов, позволяющая получить дополнительно прядомое волокно из волокнистых отходов, вместо линта «А»;
получены аналитические зависимости, определяющие рациональные значения основных параметров джина-регенератора, характеризующие условия очистки волокна улюка от сорных примесей, позволяющие обеспечивать максимальный съем волокна от семени и улюка;
получена эмпирическая зависимость, дающая возможность прогнозирования штапельной массодлины вырабатываемого волокна в джине-регенераторе, зависимости от опушенности проджинированных семян и семян, выходящих из джина-регенератора, а также от количество волокнистых отходов;
определены основные показатели джина-регенератора, дающие возможность получения дополнительного волокна: величина выступа пил, длина колка семенной гребенки, зазор между ворошителем- ускорителем и пильным цилиндром.
Заключение
1. Анализ раннее проведенных работ и состояние хранения и переработки хлопка-сырца с повышенной влажностью показал имеющиеся возможности повышения выхода волокна из хлопка-сырца, для чего необходимо решение проблем снижения влажности хлопка-сырца при хранении до 13%, а также создание технологии, обеспечивающей извлечение прядомого волокна из состава волокнистых отходов и их очистки до требований стандарта.
2. На основе теоретико-экспериментальных исследований получены аналитические и регрессионные уравнения, характеризующие влияние начальной влажности хлопка-сырца, производительности сушилки, температуры сушильного агента на влагоотбор при сушке в барабанной сушилке атмосферным воздухом, нагретого в бунтах влажного хлопка-сырца.
В результате создана возможность проведения эффективной сушки хлопка-сырца при рациональных параметрах сушильного барабана.
3. Получены регрессионные уравнения, определяющие влагоотбор при отсосе воздуха в бунтах и при сушке. Их анализ дал возможность определения, в зависимости от исходной влажности хлопка-сырца, количества циклов «отсос воздуха + сушка» и режимы сушки. Показана возможность снижения влажности хлопка-сырца при однократной сушке и последующим отсосом воздуха из бунта до требований технологического регламента (13%) при их начальной влажности от 17% до 25%. Обоснована также возможность хранения хлопка-сырца с влажностью более 25% после двухкратной сушки с последующей укладкой в бунт малого или большого размера.
4. Предложена эмпирическая зависимость, обеспечивающая устранение перехода линта к волокну в джине-регенераторе в зависимости от опушенности проджинированных семян и показателей волокнистых отходов, дающая возможность прогнозирования штапельной массодлины дополнительно получаемого волокна.
С помощью полученной эмпирической зависимости установлены режимы управления рациональной работой джина-регенератора и значений штапельной массодлины волокна в определенном диапазоне.
5. Аналитически рассмотрены условия отделения волокна от улюка, очистка и вывода их из рабочей камеры джина-регенератора. При различных значениях плотности сырцового валика и коэффициенте трения между волокном и массой сырцового валика получена закономерность изменения сил вытаскивания волокна из рабочей камеры. Полученные результаты позволили определить оптимальные параметры джина-регенератора (плотность сырцового валика, геометрические размеры зубьев пильного цилиндра).
6. В результате проведенных экспериментальных исследований на волокноочистителе ОН-6-ЗМ получены уравнения, характеризующие влияние частоты вращения разрыхлительного барабана, производительности очистителя на массовую долю пороков и сорных примесей в волокне и очистительный эффект. Их анализ указал на недостаточность очистительного эффекта волокноочистителя для получения качественного волокна из волокнистых отходов, соответствующих требованиям стандарта и необходимость дополнительной очистки.
7. Рекомендована и обоснована технология переработки волокнистых отходов, заключающаяся в смешивании их с проджинированными семенами, джинировании на джине-регенераторе, очистке полученного волокна. Новая технология позволила получить дополнительное волокно вместо линта типа «А», соответствующего по качественным показателям требованиям O'zDst 604:2016, повышение выхода волокна до 1,3%.
8. На основе проведенных экспериментальных исследований по переработке смеси волокнистых отходов и проджинированных семян на джине-регенераторе определены оптимальная величина выступа пил, длина колка семенной гребенки, зазор между ворошителям-ускорителям и пильным цилиндром, обеспечивающих работу джина-регенератора в оптимальном режиме.
9. Для эффективного внедрения рекомендованной технологии переработки волокнистых отходов рекомендуется следующее:
выработанное волокно джином-регенератором очищать волокноочистителем, затем смешивать их с основным потоком волокна и пакетировать. В случае повышения массовой доли пороков и сорных примесей волокна необходимо пакетировать отдельно;
семена после джина-регенератора 1ДР-119 из-за наличия улюка и различного сора для улучшения качества линта и сорных семян перед линтированием необходимо очистить на пневматической семяочистительной установке УСМ-А.
отходы семяочистителя УСМ-А после циклона рекомендуется объединить с отходами волокноочистителя ОН-6-3 и очищать в очистителе волокнистых материалов ОВМ-А-11 и прессовать как улюкосодержащие отходы.
10. Экономический эффект от внедрения в производство технологии хранения и сушки влажного хлопка-сырца, а также технологии переработки волокнистых отходов со смешиванием их с проджинированными семенами составит 274,6 тыс. сум на одну тонну вырабатываемого волокна.