Desagregadores de Baixa Consistência (LC Pulper)

Os desagregadores de baixa consistência (LC pulpers) processam papel recuperado em forma solta ou em fardos que necessitam ser abertos, mas que não necessariamente precisam passar pelo processo de remoção de arames.

Os LC pulpers são mais utilizados no processamento de papel recuperado para a fabricação de papel para embalagens e cartão.

A Figura 4 apresenta o layout básico de um LC pulper para consistências de massa de até aproximadamente 6%. Atualmente, os desagregadores deste tipo podem atingir volumes de até 160 m³.

As forças de desagregação são geradas pelo rotor, que gira com uma velocidade periférica de 12–20 m/s.

O eixo do rotor pode ser instalado na posição vertical, horizontal ou inclinada.

Na maioria dos casos, os LC pulpers operam em modo contínuo, com remoção constante da massa praticamente totalmente desagregada através da placa perfurada. As pás do rotor mantêm a placa livre de obstruções.

O diâmetro dos furos da placa de extração pode variar de 6 a 20 mm, dependendo do projeto do sistema e do tipo de papel recuperado.

Furos menores resultam em flocos menores na massa aceita, porém exigem tempos de desagregação mais longos.

Com furos maiores, o tempo de desagregação é reduzido, mas o tamanho e a quantidade de flocos presentes na massa aceita aumentam.

O diâmetro dos furos só pode ser otimizado considerando o sistema de peneiramento posterior, que não deve ser sobrecarregado pelo excesso de tamanho ou quantidade de flocos.

Para matérias-primas de fácil desagregação, o teor de flocos geralmente é reduzido para 15–20%. Para materiais mais difíceis, esses valores podem chegar a 20–40%.

Para evitar concentrações excessivas de impurezas em desagregadores de operação contínua, é necessário realizar a remoção contínua desses materiais.

A Figura 5 mostra um sistema típico de descarga de um LC pulper para essa finalidade.

Parte da suspensão é retirada do desagregador e bombeada através de um separador de impurezas pesadas para uma peneira de discos, que também funciona como desfibrador.

A massa aceita é bombeada para o processo seguinte, enquanto os rejeitos são separados em uma peneira de tambor.

A fração aceita dessa peneira de tambor retorna ao desagregador, enquanto os rejeitos são descartados.

Figura 5. Sistema de descarga do LC pulper

Arames de fardos, cordas, pedaços de plástico, filmes e materiais têxteis são frequentemente removidos do desagregador por meio de um dispositivo de remoção de materiais longos (ragging device), composto por um guincho seguido de um cortador de cauda.

Este sistema funciona com base no princípio de que esse tipo de material estranho forma uma “cauda” sob determinadas condições.

Para iniciar o processo de remoção, um pedaço de arame farpado é colocado no tanque.

Devido ao intenso fluxo rotacional próximo ao rotor, os materiais alongados ficam presos e enrolados.

A cauda formada se acumula e aumenta progressivamente de tamanho.

Ela é continuamente retirada do desagregador pelo guincho a uma velocidade que não deve exceder a taxa de crescimento da cauda.

Os LC pulpers são especialmente adequados para a repolpação de papéis com alta resistência a úmido em operação por batelada.

Para uma repolpação mais intensa no fundo do tanque do desagregador, barras estacionárias são instaladas ao redor da periferia do rotor.

O papel recuperado também pode receber tratamento adicional através de aquecimento a 75 °C ou mais e adição de produtos químicos, embora esse processo seja mais econômico utilizando HC pulpers (desagregadores de alta consistência).

Desagregadores de Tambor (Drum Pulper)

Os desagregadores de tambor operam de maneira mais suave em comparação com os desagregadores HC, MC e LC.

Isso os torna muito adequados para a desagregação de papel recuperado, evitando a fragmentação dos contaminantes que precisam ser separados posteriormente no processo.

O layout básico de um desagregador de tambor é mostrado na Figura 6.

Figura 6. Arranjo esquemático de um desagregador de tambor

As aplicações mais comuns são para jornais e revistas usados.

Devido às forças relativamente suaves de desagregação, os tambores são especialmente utilizados para papéis com baixa resistência a úmido.

As principais vantagens dos desagregadores de tambor são:

• operação contínua;
• alta resistência a grandes contaminantes.

Os desagregadores de tambor giram com velocidade periférica de 100–120 m/min, possuem diâmetro de 2,5–4 m e comprimento de até 30 m.

Obviamente, eles necessitam de uma área considerável para instalação.

O acionamento é realizado na periferia por meio de atrito utilizando pneus de caminhão ou através de uma transmissão com coroa dentada e pinhão.

O tambor possui uma inclinação suave em direção à extremidade de saída dos rejeitos.

O tambor possui duas zonas:

1. Zona de desagregação
2. Zona de peneiramento

Essas zonas podem formar uma unidade rígida ou podem ser separadas e girar em sentidos opostos.

A zona de desagregação ocupa aproximadamente dois terços do comprimento do tambor.

A zona de peneiramento ocupa o terço restante.

O papel recuperado solto ou os fardos abertos após a remoção dos arames são alimentados na zona de desagregação juntamente com água e produtos químicos necessários, como agentes para destintagem.

Dentro da zona de desagregação existem garras transportadoras para movimentação da massa.

Os tambores operam com uma consistência de aproximadamente 14–20% na área de desagregação.

Durante a rotação do tambor, a massa se move para cima, conforme mostrado na Figura 7.

Dependendo do nível de enchimento, ocorre um movimento de fluxo ou rolamento, que gera forças de cisalhamento para uma desagregação eficiente.

A massa que cai livremente da parte superior do tambor sofre as maiores forças de desagregação.

Como essas forças geralmente são menores do que nos desagregadores convencionais, o tamanho das partículas contaminantes permanece suficientemente grande para uma boa eficiência de peneiramento.

Figura 7. Movimento da massa em um desagregador de tambor

Os componentes de resistência a úmido presentes nas misturas de papel recuperado não podem ser desagregados e, portanto, são removidos juntamente com os rejeitos.

Na zona de peneiramento do tambor, a consistência da massa é reduzida através da adição de água de diluição para aproximadamente 3–5% na massa aceita.

O diâmetro dos furos da peneira é aproximadamente 6–9 mm.

Os contaminantes grosseiros e os flocos, geralmente compostos por materiais resistentes a úmido, chegam ao final do tambor como rejeitos com baixo teor de fibra.

A massa aceita passa por desfibramento e peneiramento grosseiro.

A Figura 8 mostra um desagregador de tambor com dois tambores separados e duas zonas distintas para desagregação e peneiramento.

A vantagem deste projeto é que parâmetros operacionais como:

• velocidade periférica;
• tempo de retenção;

podem ser ajustados independentemente para cada zona.

Figura 8. Desagregador de duas zonas

Para aproveitar as vantagens dos desagregadores de tambor em tipos de papel com maior resistência a úmido, está disponível um tambor de desagregação equipado com um “núcleo de deslocamento” (displacement core).

Esses tambores possuem um elemento em forma de A instalado no interior do tambor, com o objetivo de aumentar o atrito e as forças de cisalhamento aplicadas às fibras no canal formado entre o tambor rotativo e o núcleo de deslocamento fixo.

Neste projeto, o impacto sobre a massa em queda é aumentado, conforme ilustrado na Figura 9, devido à maior distância percorrida pela massa após passar pelo canal.

A maior altura de queda contribui para uma melhor desintegração do material.

Figura 9. Núcleo de deslocamento para maiores forças de cisalhamento no processo de desagregação em tambor.