تطبيقات مضخات الطين في صناعة الورق: ظروف التشغيل، واختيار المضخة، وتوافق المواد

لا تقتصر صناعة الورق على تحضير اللب وإنتاج الورق فحسب، بل تشمل عمليات أخرى مثل مناولة المواد الخام، وفرز اللب، ومعالجة مياه الصرف الصحي، ونقل الحمأة، ومعالجة الحشوات المعدنية، وكلها تتضمن حركة سوائل تحتوي على مواد صلبة معلقة، أو جزيئات كاشطة، أو مواد ليفية.

في هذه التطبيقات، تلعب مضخات الطرد المركزي للمواد الصلبة دورًا هامًا في نقل السوائل المحملة بالمواد الكاشطة. مع ذلك، لا يُناسب كل لب أو سائل معالجة المضخات التقليدية للمواد الصلبة. يعتمد الاختيار الأمثل على خصائص الوسط، بما في ذلك تركيز المواد الصلبة، وحجم الجسيمات، وخصائص الألياف، ودرجة الكشط، والتآكل، واللزوجة.

تتناول هذه المقالة أماكن استخدام مضخات الطين في صناعة الورق، وأنواع وسائط المعالجة المناسبة لضخ الطين، وكيفية اختيار نوع المضخة المناسب، ومواد الطرف الرطب، وترتيب منع التسرب.

1. لماذا تُستخدم مضخات الطين في صناعة الورق؟

تتعامل مصانع الورق مع مجموعة واسعة من سوائل المعالجة. بعضها يحتوي على مياه نظيفة نسبياً وألياف قصيرة، بينما يحمل البعض الآخر الرمل وجزيئات المعادن وشظايا اللحاء ومخلفات الألياف وحمأة مياه الصرف الصحي.

يمكن أن تتسبب هذه المواد الصلبة في التآكل والانسداد وانخفاض كفاءة الضخ إذا تم اختيار المضخة الخاطئة.

قد لا تكون مضخة المياه التقليدية مناسبة للسوائل التي تحتوي على كميات كبيرة من المواد الصلبة الكاشطة. أما مضخة الطين، فهي مصممة بمكونات هيدروليكية متينة ومواد مقاومة للتآكل للتعامل مع مخاليط المواد الصلبة والسائلة الصعبة.

تشمل الخصائص النموذجية التي قد تتطلب مضخة طينية ما يلي:

• جزيئات صلبة عالقة يمكن أن تسبب التآكل الكاشط.

• الرمل والحصى والملوثات الصلبة الأخرى.

• مواد معدنية مثل كربونات الكالسيوم والكاولين.

• مياه الصرف الصحي التي تحتوي على مخلفات ليفية وشوائب صلبة.

• حمأة ذات سيولة مناسبة وخصائص جسيمية ملائمة.

يتمثل الغرض الرئيسي من استخدام مضخة الطين في هذه التطبيقات في الحفاظ على موثوقية معالجة المواد الصلبة مع تقليل الصيانة المتعلقة بالتآكل ووقت التوقف غير المخطط له.

2. التطبيقات الرئيسية لمضخات الطين في صناعة الورق

تختلف ملاءمة مضخة الطين باختلاف العملية وخصائص الوسط المنقول. وتجدر الإشارة إلى التطبيقات التالية.

2.1 غربلة اللب وإزالة الحصى

أثناء تحضير اللب وفرزه، قد تدخل مواد غير مرغوب فيها مثل الرمل والحصى والملوثات الثقيلة الأخرى إلى العملية.

يمكن لهذه الجسيمات أن تلحق الضرر بمكونات المضخة التقليدية، وخاصة المروحة والهيكل.

يمكن استخدام مضخات الطين الثقيلة لنقل تيارات الرفض الكاشطة والسوائل المناسبة المحملة بالمواد الصلبة من عمليات الفرز والتنظيف.

عند اختيار مضخة لهذا التطبيق، ينبغي على المهندسين مراعاة ما يلي:

• تركيز الرمل والحصى.

• أقصى حجم للجسيمات.

• صلابة الجسيمات وقدرتها على الكشط.

• محتوى الألياف وإمكانية التشابك.

• معدل التدفق المطلوب وضغط التفريغ.

بالنسبة للسوائل التي تحتوي على كميات كبيرة من الألياف الطويلة، قد تكون المضخة المصممة خصيصًا لمعالجة اللب أكثر ملاءمة من مضخة الطين التقليدية المستخدمة في التعدين.

2.2 معالجة مياه الصرف الصحي لمصانع الورق

تُعد معالجة مياه الصرف الصحي أحد مجالات التطبيق المحتملة لمضخات الطين في مصانع الورق.

قد تحتوي مياه الصرف الناتجة عن صناعة الورق على شظايا ألياف، ومواد مالئة، ومواد صلبة عالقة، ورمل، ومخلفات أخرى من عمليات التصنيع. وبحسب مرحلة المعالجة، قد تُسبب هذه المواد ظروفًا كاشطة داخل نظام الضخ.

يمكن استخدام مضخات الطين لنقل:

• مياه الصرف الصحي التي تحتوي على مواد صلبة عالقة.

• المواد الصلبة المترسبة والحصى.

• مياه الصرف الصحي المحتوية على الألياف ذات خصائص التدفق المناسبة.

• الحمأة الكاشطة ومخلفات العمليات.

ينبغي أن يستند اختيار المضخة إلى المحتوى الفعلي للمواد الصلبة، وحجم الجسيمات، والتركيب الكيميائي لمياه الصرف الصحي، وظروف التشغيل.

بالنسبة لمياه الصرف الصحي ذات المحتوى المنخفض من المواد الصلبة والقليل من المواد الكاشطة، قد تكون مضخة مياه الصرف الصحي التقليدية أكثر اقتصادية. أما مضخة الطين فتصبح أكثر ملاءمة عندما تشكل الجسيمات الصلبة والتآكل الكاشط مصدر قلق كبير.

2.3 نقل الحمأة في محطات معالجة مياه الصرف الصحي لمصانع الورق

تتولد الحمأة خلال مراحل مختلفة من معالجة مياه الصرف الصحي، بما في ذلك الترسيب وعمليات فصل المواد الصلبة عن السائلة الأخرى.

تختلف خصائصها اختلافاً كبيراً تبعاً لعملية المعالجة. فبعض الحمأة تكون مخففة نسبياً وقابلة للضخ، بينما تتميز أنواع أخرى بتركيزات أعلى من المواد الصلبة، ولزوجة أكبر، وسلوك تدفق أكثر تعقيداً.

قد تكون مضخات الطرد المركزي للمواد الطينية مناسبة لبعض مهام نقل الحمأة عندما يكون الوسط ذو قابلية تدفق كافية ولا يحتوي على ألياف طويلة زائدة أو مواد صلبة كبيرة الحجم.

قبل اختيار المضخة، ينبغي تقييم المعايير التالية:

• تركيز المواد الصلبة الكلية.

• كثافة ولزوجة الحمأة.

• محتوى الألياف والجسيمات.

• درجة الحرارة والتركيب الكيميائي.

• معدل التدفق المطلوب والضغط الديناميكي الكلي.

بالنسبة للحمأة شديدة اللزوجة أو غير المتدفقة، قد تكون مضخات الإزاحة الموجبة أكثر ملاءمة من مضخات الطرد المركزي للمواد الطينية.

2.4 معالجة الرمل والحصى ومخلفات العمليات

يمكن أن تدخل الرمال وغيرها من الجزيئات الصلبة إلى أنظمة مصانع الورق من خلال عمليات تحضير المواد الخام، وتدوير المياه، وعمليات تنظيف العمليات.

قد تتراكم هذه الجسيمات في حفر التجميع، والأحواض، وأنظمة الفصل.

عندما تكون هناك حاجة لنقل مثل هذه المواد، يمكن لمضخات الطين الثقيلة أن توفر حلاً مناسباً، شريطة أن يكون حجم الجسيمات وتركيزها ضمن الحدود الهيدروليكية والميكانيكية للمضخة.

بالنسبة للتطبيقات التي تتضمن جزيئات صلبة أكبر حجماً، يمكن النظر في استخدام مضخات من نوع الحصى. وينبغي أن يراعي اختيارها الحد الأقصى لحجم الجزيئات، والكثافة النوعية، ومعدل التدفق المطلوب، وظروف السحب المتاحة.

2.5 نقل مواد الحشو والطلاء المعدنية

تستخدم صناعة الورق مواد معدنية مثل كربونات الكالسيوم والكاولين لتحسين خصائص الورق، بما في ذلك السطوع والنعومة وقابلية الطباعة.

تُعامل هذه المواد عادةً على شكل معلقات سائلة.

نظراً لأن جزيئات المعادن يمكن أن تكون كاشطة، يجب أن يأخذ اختيار المضخة في الاعتبار حجم جزيئاتها وتركيزها وصلابتها وتوافقها الكيميائي مع مواد الجزء الرطب من المضخة.

يمكن تقييم مضخات الطين لبعض تطبيقات نقل الحشو المعدني، خاصة عندما يكون التآكل الكاشط مصدر قلق كبير.

مع ذلك، لا تُناسب جميع مواد الطلاء مضخات الطرد المركزي التقليدية للمواد اللزجة. فقد تتطلب الطلاءات عالية اللزوجة، ومحاليل النشا، والتركيبات الكيميائية المتخصصة تقنيات ضخ أخرى.

3. ما هي أنواع مخلفات صناعة الورق المناسبة لمضخات الطرد المركزي للمخلفات؟

إن وجود المواد الصلبة وحده لا يحدد ما إذا كانت مضخة الطين مناسبة أم لا.

أهم العوامل هي الخصائص الفيزيائية والكيميائية للوسط.

يجب التمييز بشكل أساسي بين الملاط المعدني الكاشط ومعلقات اللب الليفي.

صُممت مضخة الطين التقليدية شديدة التحمل في الأساس للتعامل مع الجسيمات الصلبة والمخاليط الكاشطة. أما مضخة اللب المخصصة، فقد صُممت وفقًا لخصائص التدفق ومتطلبات معالجة الألياف في لب الورق.

لذلك، لا ينبغي اختيار مضخة الطين تلقائيًا لكل تطبيق في مصانع الورق يتضمن اللب أو الألياف.

4. كيفية اختيار مضخة الطين المناسبة لتطبيقات مصانع الورق

بعد التأكد من أن الوسط مناسب لضخ الملاط بالطرد المركزي، فإن الخطوة التالية هي تحديد تكوين المضخة.

4.1 اختر نوع المضخة وفقًا لظروف التركيب والتشغيل

تتطلب تطبيقات مصانع الورق المختلفة هياكل مضخات مختلفة.

مضخات الطين الأفقية

تعتبر مضخات الطين الأفقية شديدة التحمل شائعة الاستخدام في خطوط أنابيب العمليات، ونقل مياه الصرف الصحي، والحمأة الكاشطة، وغيرها من مهام الضخ المستمر.

تُعد سلسلة AH/AHR مناسبة لتقييم التطبيقات التي تتضمن مخاليط صلبة سائلة كاشطة، مع اختيار تكوينات الطرف الرطب المعدنية أو المطاطية وفقًا للوسط.

مضخات الحصى

بالنسبة للتطبيقات التي تتضمن جزيئات صلبة أكبر حجماً، أو رمل، أو حصى، أو مخلفات عمليات خشنة، يمكن النظر في استخدام مضخة الحصى.

صُممت سلسلة G/GH لتطبيقات معالجة المواد الصلبة الصعبة. يجب التحقق من الحد الأقصى لحجم الجسيمات وظروف التدفق المطلوبة وفقًا لطراز المضخة المحدد.

مضخات تصريف المياه العمودية

عندما تتجمع سوائل العمليات في الحفر أو الأحواض أو الخزانات تحت الأرض، يمكن أن توفر مضخات الأحواض الرأسية بديلاً عن التركيبات الأفقية.

يمكن تقييم سلسلة SP/SV لتطبيقات معالجة المواد الصلبة المغمورة.

لا تتطلب سلسلة SP مانع تسرب عمود تقليدي أو نظام مياه مانع تسرب عمود خارجي، مما يجعلها مفيدة لبعض مهام الأحواض.

ينبغي أن يأخذ الاختيار النهائي في الاعتبار أيضًا مستوى السائل، وعمق الغمر، وتراكم المواد الصلبة، وإمكانية تشابك الألياف.

4.2 مراعاة تركيز المواد الصلبة، وحجم الجسيمات، وخصائص الألياف

يُعد تركيز المواد الصلبة معيارًا مهمًا للاختيار، ولكن لا ينبغي اعتباره بشكل مستقل.

قد يكون لمحلولين معلقين لهما نفس تركيز المواد الصلبة خصائص ضخ مختلفة تمامًا لأن أحجام الجسيمات وأشكالها وكثافتها ومحتوياتها من الألياف تختلف.

على سبيل المثال:

• تتطلب مياه الصرف الصحي المحتوية على الرمل الاهتمام بمقاومة التآكل ومرور الجسيمات.

• تتطلب المعلقات المعدنية الدقيقة مراعاة تركيز المواد الصلبة واللزوجة والتآكل.

• تتطلب مياه الصرف الصحي المحتوية على الألياف الانتباه إلى ممر المروحة وإمكانية تراكم الألياف.

• قد يتطلب اللب الليفي عالي التركيز معدات ضخ متخصصة.

ينبغي اختيار المضخة بناءً على الوسط الفعلي بدلاً من تصنيف التركيز العام.

4.3 حساب معدل التدفق المطلوب والضغط الديناميكي الكلي

معدل التدفق المطلوب والضغط الديناميكي الكلي هما معياران أساسيان لاختيار المضخة.

ينبغي على المهندسين مراعاة ما يلي:

• معدل التدفق التشغيلي المطلوب.

• ارتفاع الرفع الثابت.

• طول وقطر خط الأنابيب.

• خسائر الاحتكاك والمقاومة الموضعية.

• عدد الانحناءات والصمامات والوصلات.

• تغييرات في ظروف التشغيل.

بالنسبة للمواد الكاشطة، يجب أن تكون سرعة خط الأنابيب كافية لمنع ترسب الجسيمات غير المرغوب فيها، ولكن السرعة المفرطة يمكن أن تزيد من التآكل واستهلاك الطاقة.

ينبغي تقييم نقطة تشغيل المضخة مقابل منحنى النظام الفعلي بدلاً من اختيارها فقط بناءً على حجم تصريف المضخة الاسمي.

5. كيفية اختيار مواد الجزء الرطب من مخلفات مصانع الورق

يُعد اختيار المواد أمرًا بالغ الأهمية لأن سوائل عملية مصانع الورق قد تحتوي على مواد صلبة كاشطة أو مواد كيميائية أكالة أو كليهما.

تعتمد المادة المناسبة على آلية الفشل السائدة.

5.1 سبيكة عالية الكروم

يُستخدم الحديد الأبيض عالي الكروم بشكل شائع في مكونات مضخات الطين المعرضة لجزيئات المعادن الكاشطة.

يمكن النظر في استخدامه في التطبيقات التي تتضمن ما يلي:

• الرمل والحصى.

• جزيئات المعادن الصلبة.

• مياه الصرف الصحي الكاشطة.

• بعض معلقات الحشو المعدني.

توفر السبائك عالية الكروم مقاومة جيدة للتآكل، لكنها ليست حلاً شاملاً للبيئات الكيميائية العدوانية.

يجب التحقق من مقاومته للتآكل في ضوء الوسط الفعلي ودرجة الحرارة والتركيب الكيميائي.

5.2 المطاط الطبيعي والمطاطات الأخرى

يمكن النظر في استخدام مكونات مضخة الطين المبطنة بالمطاط في تطبيقات معينة تتضمن جزيئات دقيقة وظروف كيميائية مناسبة.

قد تكون هذه الطرق مناسبة لبعض أنواع مياه الصرف الصحي ذات الجسيمات الدقيقة والملاط المعدني.

ومع ذلك، فإن توافق المطاط يعتمد على حجم الجسيمات وشكلها ودرجة الحرارة والتعرض للمواد الكيميائية.

قد تحد الجسيمات الخشنة أو الحادة، ودرجات الحرارة العالية، والمواد الكيميائية غير المتوافقة من استخدام مواد الإيلاستومر.

5.3 الفولاذ المقاوم للصدأ والسبائك المقاومة للتآكل

تحتوي بعض سوائل عمليات مصانع الورق على مواد كيميائية حمضية أو قلوية، وكلوريدات، ومواد أخرى أكالة.

في هذه التطبيقات، يجب تقييم مقاومة التآكل جنبًا إلى جنب مع مقاومة الاحتكاك.

قد يتم النظر في استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ، والفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج، وسبائك أخرى مقاومة للتآكل، وذلك حسب:

• قيمة الرقم الهيدروجيني.

• تركيز الكلوريد.

• درجة حرارة التشغيل.

• التركيب الكيميائي.

• ظروف مؤكسدة أو مختزلة.

بالنسبة للسوائل ذات الخصائص الكاشطة والمسببة للتآكل، يجب أن يستند اختيار المواد إلى آليات التآكل والتآكل مجتمعة.

لا ينبغي افتراض أن نفس المادة مناسبة لجميع مياه الصرف الصحي لمصانع الورق، أو السائل الأسود، أو السائل الأخضر، أو تيارات عملية التبييض.

6. اختيار نظام منع التسرب المناسب للعمود

ينبغي اختيار ترتيب الإحكام وفقًا للوسط وضغط التشغيل ودرجة الحرارة ومتطلبات الصيانة.

6.1 ختم الغدة

تُستخدم موانع التسرب بشكل شائع في تطبيقات مضخات الطين الثقيلة.

تشمل مزاياها سهولة البناء نسبياً وسهولة الصيانة.

ومع ذلك، تتطلب موانع التسرب بشكل عام التنظيف أو التشحيم المناسب للتحكم في التسرب وتقليل تآكل غلاف العمود.

بالنسبة لمياه الصرف الصحي الناتجة عن مصانع الورق والمخلفات الكاشطة، يجب تصميم نظام الشطف وفقًا للمواد الصلبة الفعلية وظروف التشغيل.

6.2 مانع التسرب الميكانيكي

يمكن للأختام الميكانيكية أن تقلل من التسرب وهي مناسبة للتطبيقات التي تتطلب أداءً محكمًا في منع التسرب.

ومع ذلك، قد تؤثر الجسيمات العالقة والألياف والمواد الصلبة الكاشطة على أسطح منع التسرب.

لذلك يجب اختيار مادة الختم ونظام التدفق والنظام المساعد بعناية.

6.3 مانع تسرب ميكانيكي مزدوج

بالنسبة لبعض التطبيقات المسببة للتآكل أو الحساسة بيئياً، يمكن النظر في استخدام مانع تسرب ميكانيكي مزدوج مع نظام سائل حاجز أو عازل مناسب.

يمكن لهذا الترتيب أن يوفر تحكمًا إضافيًا في التسرب، ولكنه يتطلب أيضًا معدات مساعدة مناسبة ومراقبة.

ينبغي أن يستند الاختيار بين حشوات منع التسرب والحشوات الميكانيكية إلى ظروف التشغيل الفعلية بدلاً من افتراض أن ترتيب منع التسرب واحد هو الأفضل دائمًا.

بالنسبة لمضخات الأحواض الرأسية، يجب التحقق من ترتيب منع التسرب في العمود بما يتوافق مع تصميم المضخة المحدد. على سبيل المثال، لا تتطلب سلسلة SP مانع تسرب تقليدي للعمود.

7. المشاكل الشائعة الناتجة عن اختيار مضخة الطين غير الصحيحة

قد يؤدي اختيار المضخة غير الصحيحة إلى ارتفاع تكاليف الصيانة، وانخفاض كفاءة الإنتاج، وتوقف غير متوقع عن العمل.

تشمل المشاكل الشائعة ما يلي:

التآكل المفرط للمراوح والبطانات

قد يحدث هذا عندما تكون جزيئات الكشط أكثر تركيزًا أو صلابة مما كان متوقعًا في الأصل، أو عندما تعمل المضخة في ظل ظروف هيدروليكية غير مناسبة.

تراكم الألياف والانسداد

قد تتشابك الألياف الطويلة حول المروحة أو تتراكم في الممرات الضيقة إذا لم تكن المضخة مصممة للوسائط الليفية.

معدل تدفق غير كافٍ

قد يؤدي عدم تحديد حجم المضخة بشكل صحيح، أو التقليل من شأن مقاومة خط الأنابيب، أو عدم مراعاة خصائص المادة اللزجة إلى عدم كفاية التدفق الفعلي.

تسرب مانع التسرب

يمكن أن يؤدي عدم كفاية عملية الشطف، أو وجود جزيئات كاشطة، أو اختيار مانع تسرب غير صحيح، أو ظروف تشغيل غير مناسبة إلى تسريع تآكل مانع التسرب.

استهلاك عالٍ للطاقة

يمكن أن تؤدي المضخات كبيرة الحجم، والتشغيل بعيدًا عن نقطة الكفاءة المثلى، ومقاومة خط الأنابيب المفرطة إلى زيادة تكاليف التشغيل.

ولتجنب هذه المشاكل، يجب أن يستند اختيار المضخة إلى بيانات العملية الدقيقة والخصائص الفعلية للوسط المنقول.

8. ما هي المعلومات المطلوبة لاختيار مضخة الطين في مصانع الورق؟

عند طلب عرض أسعار لمضخة الطين، فإن تقديم معلومات التشغيل الكاملة يساعد الشركة المصنعة على تقييم التطبيق والتوصية بتكوين مناسب.

المعلومات التالية مهمة بشكل خاص:

بالنسبة للتطبيقات التي تتضمن جزيئات كاشطة، فإن صلابة الجزيئات وشكلها مفيدان أيضاً.

بالنسبة للوسائط الليفية، ينبغي توضيح طول الألياف وإمكانية التشابك.

بالنسبة لسوائل العمليات المسببة للتآكل، يعد التركيب الكيميائي ودرجة حرارة التشغيل أمرين أساسيين لاختيار مواد الطرف الرطب المناسبة وترتيبات منع التسرب.

9. حلول مضخات الطين من CNSME لصناعة الورق

تتخصص شركة CNSME PUMP في مضخات الطرد المركزي الثقيلة وأجزاء التآكل للتطبيقات الصناعية الصعبة.

بالنسبة لصناعة الورق، يمكن تقييم حلول مضخات CNSME لمهام معالجة مختارة تتضمن مياه الصرف الكاشطة، والسوائل المحتوية على الرمل، والحمأة المناسبة، ونقل الملاط المعدني.

بناءً على ظروف التشغيل ومتطلبات التركيب، يمكن النظر في سلسلة المنتجات التالية:

• AH/AHR مضخات الطين الأفقية : للمخاليط الصلبة والسائلة الكاشطة المناسبة ومياه الصرف الصناعي.

• مضخات الحصى G/GH: للتطبيقات التي تتضمن جزيئات صلبة أكبر ومتطلبات معالجة المواد الصلبة الصعبة.

• مضخات الأحواض الرأسية SP/SV: للضخ المغمور من حفر التجميع والأحواض والخزانات التي تحتوي على سوائل مناسبة محملة بالمواد الصلبة.

تتوفر تكوينات الطرف الرطب المعدنية والمطاطية لظروف التآكل المختلفة، وذلك رهناً بالتوافق الكيميائي ومتطلبات التطبيق.

بالنسبة لللب ذي الألياف الطويلة، واللب عالي التماسك، والطلاءات عالية اللزوجة، وسوائل المعالجة الكيميائية العدوانية، يجب مراجعة التطبيق بعناية لتحديد ما إذا كانت مضخة الطرد المركزي التقليدية مناسبة أم ما إذا كانت هناك حاجة إلى معدات ضخ متخصصة.

من خلال فهم الوسط الفعلي وظروف التشغيل، يمكن لـ CNSME المساعدة في تقييم تكوينات مضخات الطين المناسبة لتطبيقات مصانع الورق.

اتصل بشركة سي إن إس إم إي للمضخات

إذا كنت تبحث عن مضخة طينية لنظام مياه الصرف الصحي لمصنع الورق، أو طين العمليات الكاشطة، أو السوائل المحتوية على الرمل، أو تطبيقات نقل الحمأة، فاتصل بشركة CNSME PUMP مع تحديد معايير التشغيل الخاصة بك.

يمكن لفريقنا مراجعة خصائص الوسط، ومعدل التدفق المطلوب، وارتفاع الضخ، وترتيب التركيب، ومتطلبات المواد لتقييم حل المضخة المناسب.