废纸再利用技术.ppt

废纸再利用技术,赵洁,目录,一、废纸回收意义二、废纸的分类三、废纸的离解与废纸浆的净化与浓缩四、废纸脱墨,一、废纸回收意义,造纸工业面临三大问题：原料短缺 能源紧张 环境污染,目录,废纸回收意义 节约原料，增加生产 减少污染，保护环境 节省能源，降低能耗，比磨木浆省，比化学浆省节省投资，降低成本，只需化学浆厂25%30%,二、废纸的分类,联合国粮农组织4 大类：新闻纸和书籍废纸、纸板箱废纸、高质量废纸和其他废纸 英11类 美3大类：纸浆代用品、可净化废纸和普通废纸。详细分为47种+7种（特殊等级）德国4大类：低级、中级、高级和保强废纸。,国内废纸:国内尚无废纸分类的统一标准，通常分为：白色废纸纸浆代用品，为印刷厂的白纸边 书籍、杂志废纸 OMG（Old Magazine）脱墨后可生产书写纸、卫生纸等，也可生产箱纸板，或在新闻纸中掺用 旧新闻纸 ONP（Old News Paper脱墨后主要用于配抄新闻纸或抄造生活用纸和一般文化用纸。,纸箱与纸板废纸OCC（Old Corrugated Container）抄瓦楞原纸、箱纸板等，竹、木浆废纸可用于生产挂面纸板 纸袋纸废纸和牛皮纸废纸可回抄仿纸袋纸，再生条纹包装纸，也可掺入木浆作箱纸板挂面浆 混合废纸混合办公废纸Mixed Office Waste（MOW）一般混合废纸,我国废纸的主要来源：印刷厂切下的白纸边和报废的印刷品 出版单位作为废纸处理的书籍和刊物 机关、工商企事业单位的废旧公文资料 废旧书刊报纸及各种包装纸箱、纸盒等 学校的旧报纸和学生练习本 居民家庭自有的各种旧报纸、废旧图书杂志、包装纸箱等。进口废纸：美废、欧废和日废等。,目前我国废纸收集的渠道：个体收集废纸 废旧物质回收公司收集废纸 造纸厂和纸品加工厂废纸 国外进口废纸,我国造纸工业纤维原料结构的变化,纸箱与纸板废纸OCC 废新闻纸（ONP),三、废纸的离解与废纸浆的净化与浓缩,一、废纸的离解废纸的离解二、废纸浆的净化三、废纸浆的浓缩,一、废纸的离解废纸的离解,一、废纸的离解废纸的离解：,（一）废纸的碎解,（一）废纸的碎解1.目的：离解纤维而又最大限度地保护纤维和脱墨2.碎解设备,碎解设备,1.立式间歇水力碎浆机：低浓（6-8%），能耗大，无除绳索装置，不适合于处理杂质多的废纸。,2.立式连续水力碎浆机：连续，有绞索及除渣装置，适合多种废纸,3.卧式连续水力碎浆机（伏特式卧式水力碎浆机）：侧置的转子，圆槽下接一重渣物收集器，有绞索装置，适合多种废纸，浆浓2.53.5%,4.立式高浓水力碎浆机（Vertical HC Pulper）：螺旋钻头形叶轮，高浓浆料借螺旋作用由上而下，由外朝里，高浓下纤维间强力摩擦，特别适合于废纸脱墨（油墨易分离）,圆筒式连续碎浆机（鼓式碎浆机，Drum Pulper）结构简单，高效实用，动力省50%，药品省10%，蒸汽省60%前区高浓碎解区，浆浓15%20%，占2/3长后区稀释筛选区，浆浓3%5%，占1/3长圆筒内壁装有轴向隔板，把废纸带起、跌落，产生温和的剪切力和磨擦力；对新闻纸、杂志纸离解效果好，现也可处理OCC、牛皮箱纸板（低湿强）直径2.54m，最长30m,鼓式碎浆机，Drum Pulper,（二）碎解工艺,碎解温度温度，废纸软化，利于重施胶废纸碎解和脱墨，废纸浆粘度，动力消耗温度一般由废纸种类和施胶轻重决定旧新闻纸55重施胶纸75-80或90以上（加湿强剂）温度，化学反应，有利脱墨 碎解浓度浆浓，废纸间摩擦，单位电耗，相应提高化学品浓度，强化化学反应,碎解时间视设备形式，废纸种类和纸浆质量而定 废纸种类影响碎解主要因素是废纸吸水润胀能力和纤维的结合力，对湿强大纸张，加热，化学处理 转子结构性能浆浓，效率，电耗 转子线速线速，碎解速度，电耗，一般9001100m/min,（二）废纸的疏解,1、意义是碎解的继续，水力碎浆机离解率，目的是将纤维全部离解而不损伤纤维2、疏解机 齿盘式高频疏解机 阶梯式高频疏解机 锥形高频疏解机 孔板式高频疏解机,3、纤维分离机（疏解分离机）基本功能：浆料二次疏解，轻杂质分离，重杂质分离4、盘磨机疏解废纸330 370单盘磨浆机 纤维分离机,第三章目录,二、废纸浆的净化,除渣 筛选,（一）废纸浆中的杂质 小而重的杂质：小石块、砂、铁屑、璃璃屑、钢针等 粗大而轻的杂质：塑料片、树脂、橡胶块、纤维束等,废纸中各种废杂质及其特征,续表,胶粘物 胶粘物是指加入到纸张中有机化合物和那些纤维或非纤维物质的混合物；胶粘物在废纸中存在，由于它的粘性和絮聚的趋势，能够在抄纸中导致沉积问题。胶粘物是一个说明不同起源物质的集合名词，它用来表示那些具有暂时的或永久的粘性而在抄纸过程中带来问题进一步降低产品质量的所有物质。,胶粘物（stickies）在废纸回用过程中是一个非常广泛的称谓，它包括的物质非常广泛，它既包括废纸纤维中本来就存在的亲脂性物质，如脂肪酸、树脂酸、甾醇和甾醇酯等，还包括在纸张加工和使用过程中引入的涂布粘合剂、印刷油墨、热熔胶、压敏胶等物质以及纸张抄造过程中添加的干、湿强剂、施胶剂、填料等，还包括细小纤维等物质。,胶粘物的危害(1)沉积在成形网上，堵塞网孔，造成滤水困难，增加停机清洗时间(2)沉积在压榨毛布和压辊上，缩短毛布使用寿命，影响纸页滤水(3)粘附在烘缸表面上造成纸页断头(4)残留在纸页中，形成污点，增加纸病(5)聚集在白水中，成为“阴离子垃圾”，影响阳离子型助剂的作用效果，阻碍白水的循环封闭,（二）废纸浆的除渣 利用杂质与纸浆相对密度不同的原理将废纸中的重杂质（石块、砂、金属等）或轻杂质（泡沫、树脂、塑料等）除去,1.高浓除渣器 HC Cleaner 作用：除去相对密度较大的杂质（如石块、金属物），保护其后的设备 结构：上部为低压头泵叶，其下方为叶轮，下 部有集渣器 工艺：浆浓：3%6%进浆压力 泵扬程20m 稀释水压 0.2MPa 定期排渣（自动或手动）,2正向除渣器（顺向除渣器）Forward Cleaner结构参数（1）内室直径：直径越小，效率越高，但若75mm,易堵，动力消耗增加（2）内室长度：保证进浆在进入分离区前有足够的停留时间以形成稳定的涡流（3）锥角：减少锥角增加了除渣器长度和纸浆在器内的停留时间，提高除渣器的净化效率（4）涡旋定向管长度：应足够长以避免进浆向良浆短路，过长又增加了压力降,（5）进浆口：应保证在尽量减少湍动和压力降损失的前提下回转速度达到最大值，通常为矩形使整个浆流贴除渣器壁进入（6）良浆出口径：过大会降低净化效率，过小会产生大量的再循环，影响生产能力（7）粗渣出口径：过小会使粗渣被良浆浆流带走，而使出口堵塞过大会使纤维流失增加,正向除渣器,工作参数（1）进浆浓度：一般不超过0.7%，过大，净化效率明显下降（2）进出浆压力差：有一最佳值以达到最大化效率（3）纸浆游离度：高游离度的浆如OCC脱水较易，沿器壁 浓缩程度高，因而排渣量高，可适当减少良浆和粗渣的压力差（4）排渣率：过小会降低净化效率；过大会增加纤维损失，须增加除渣段数；无排渣就无净化效果,2.逆向除渣器 Reverse Cleaner 作用：除去比纤维轻的杂质（如苯乙烯、聚乙烯碎片、蜡、模压塑料等）工艺：进浆浓度0.51.2%，进浆压力 0.20.7MPa，轻杂质出口压力 0.05MPa，良浆出口压力 0 优点：操作方便，效果显著 缺点：压力降大，能耗增加，排渣量大（为进浆流量的4060%），须多段除杂,3.通流式除渣器 ThroughflowCleaner特点：良浆和杂松质都是同一方向在器底部排出原理：良浆出口处有一围绕着轻杂质排出管的环形空间，使得加大良浆开口也不会扰动涡旋的流动模型。从器底向上伸出的排渣管在一定的准确位置处以捕捉旋涡芯的轻杂质，使它在改变方向前从轻杂质排出管排出。较重的纤维则借离心力沿器壁向下移动到器底加大空间处并从良浆管排出。,两种轻杂质除渣器的运行参数,(三)废纸浆的筛选1.振框式平筛 作用：筛除粗大的杂质如浆渣，塑料及较大的砂、石、金属物等，国内中小厂有用 工艺：进浆浓度 11.5%出浆浓度0.8%左右 筛 孔 35mm或筛缝 0.51.0mm,2.压力筛 孔筛：除去长形、面积较大的扇形杂质 缝筛：除去小方块形及面积较小的扁平形杂质 新型筛板-波形筛板：筛选浓度提高，生产能力增大能耗低，效率高，纤维损失少，浆质好 压力筛的能力与效率取决于：（1）压力差（2）浆流在筛板表面流动的状态及进入孔（缝）处的浆流 受力情况，即筛板的形状结构、开孔（缝）形式及转子（旋翼）的形状和作用。,波形筛板工作原理（1）改变浆料流线，提高浆料在筛缝（孔）附近的涡流程度，利于筛选能力和效率的提高；（2）槽区产生的涡流剪切力破坏孔（缝）处的纤维絮聚，起冲刷孔（缝）作用（3）通过改变浆料流线改善纤维取向，可降低筛板两侧压差，因而降低能耗,第三章目录,三、废纸浆的浓缩,低浓浓缩机：圆网浓缩机，侧压浓缩机，斜网浓缩机 中、高浓浓缩机：倾斜式螺旋浓缩机：既浓缩又输送，占地面积小，进浆浓23%，出浆浓1525%夹网浓缩机，适于打浆度高的纸浆（如机械浆）。双长网相夹；长圆网相夹；双圆网相夹。出浆浓可达3335%,倾斜式螺旋浓缩机,夹网浓缩机,（五）、热熔物和其他特殊物质的处理 沥青、石蜡、热熔胶、胶粘剂、油脂等 把沥青或其他热熔物分散成肉眼看不见的微粒并均匀分布在纸浆中，而在最后的成品中不易察觉出来。（1）沥青的分散处理（Pitch）来源：层压粘合剂，纸袋纸防水气层，防潮包装等 处理：汽蒸加热（150，35min），使沥青成溶融状态螺旋机械作用使之分散于纸浆中。,沥青分散系统流程图,（2）热熔胶的处理（Hot meet adhesive）冷法处理：缝筛或/和逆向除渣器 热法处理：浆料浓缩至2535%干度蒸汽加热（高温110-120，低温90）热分散机（盘式热分散机，双轴热分散机，单轴热分散机）高浓纤维间的强烈磨擦，使热熔物与纤维分开，并分散成微小颗粒，均匀分布在纤维中间,目录,四、废纸脱墨,一、脱墨过程与脱墨原理二、脱墨剂三、废纸脱墨方法四、废纸脱墨流程与工艺五、废纸脱墨的影响因素六、废纸脱墨设备七、废纸再生新技术,废纸脱墨：印刷过废纸除油墨白纸浆，使用价值 脱墨浆,一、脱墨过程与脱墨原理,脱墨过程三步骤：1、疏解分离纤维2、使油墨从纤维上分离3、把脱除的油墨粒子从浆中除去 脱墨方法:浮选法，洗涤法 脱墨原理：1.脱墨化学品使废纸上油墨表面张力降低从而产生润湿、渗透乳化、分散等作用2.机械、化学和热协同作用制,第四章目录,二、脱墨剂,多种化学组分组成 单一组分一般是不可能达到最佳脱墨效果的 脱墨剂是降低废纸与印刷油墨的表面张力而产生皂化、润湿、渗透、乳化、分散和脱色等多种作用的,1.皂化剂（NaOH、Na2CO3、Na2SiO3）：特别适合含磨木浆较多的废纸作用：使纤维润胀 使油墨中的油脂皂化 使纸张中的松香皂化2.湿润剂（也称清净剂）肥皂、油酸钠皂、脂肪酸、烷基磺酸钠等，作用：润湿颜料料子，使油脂乳化并溶出,3.分散剂：硅酸钠、油酸钠、动物胶、表面活性剂等作用：接收分离出来的油墨颜料粒子，并使其保持悬浮状态4.吸收剂：高岭土、粘土、皂土、硅藻土、瓷土等作用：吸附颜料粒子和分散乳化的油脂（因其表面积较大）5.脱色剂和漂白剂:H2O2,Na2S2O4,甲脒亚磺酸（二氧化硫脲formamidine sulphinic acid,NH2NHCSO2H）作用：脱色、漂白,6.表面活性剂（Surface active agent,Surfactant）表征表面活性剂的一个方法HLB(Hydrophilic-Lypophilic Balance)值，即结构中亲水基团与疏水基团的质量比HLB值对脱墨效率有影响在其他条件相同时，HLB，新闻纸脱墨浆白度,7.浮选促集剂如脂肪酸皂（为硬脂酸、油酸、棕榈酸等的混合物）作用：将碎浆时分离的油墨粒子聚集在一起，然后由气泡带走注意：脂肪酸钠必须转化为钙盐，才能起浮选促集剂作用，故必须在脱墨系统中加钙离子。来源：涂料或填料中的CaCO3，或在浮选槽中加CaCl2分散促集剂（Displector）：兼有分散剂和促集剂作用，适合于浮选和洗涤相结合的脱墨系统，为非离子表面活性剂。,8.粘着物去除剂：粘着物Stickies，热熔物Hot melt化学去除办法：无机物（滑石和锆化合物）滑石涂盖在大的粘着物表面上，也可提高白度，锆化物，钝化或涂盖在粘着物表面 分散剂/钝化剂改性聚丙烯细纤维有很高的分支和很大的表面积，将粘着物包覆,第四章目录,三、废纸脱墨方法,1、洗涤法 除去：油墨粒子、浆中填料和细纤维油墨粒子在1-10um之间，洗涤效果最好 优点：脱墨较干净，白度较高，灰分含量较低，操作方便，工艺稳定，设备费用少 缺点：用水量大，纤维流失率高（1520%）,2、浮选法利用纤维、填料及油墨等组成的可湿性不同而分离，油粒大小一定且疏水，靠气泡捕集。浆浓0.8%1.2%，粒径10100um优点：纤维流失少（5-10%）化学品与用水量较少、污染少缺点：白度较低，设备费用较高，工艺要求严格，动力消耗较大 最佳粒子大小：筛选净化 浮选洗涤 一个完整的废纸脱墨系统往往是筛选、净化、浮选和洗涤的结合制,第四章目录,四、废纸脱墨流程与工艺,洗涤法废纸脱墨基本流程,旧报纸/旧杂志纸脱墨浆生产流程,第四章目录,五、废纸脱墨的影响因素,1.废纸种类：新闻纸、杂志纸、混合办公废纸2.加料顺序：先加药品后加废纸，药更均匀与油墨反应，若先加废纸后加药，油墨粒子有可能进入纤维内部3.脱墨温度当提高温度可促进油墨软化、分散加快反应，但温度过高，含机械浆纸，纸浆返黄，白度中低温脱墨40-60 旧报纸或机浆多的纸高温脱墨80-90 油墨中含沥青的书纸,4.脱墨时间主要根据废纸种类、脱墨剂及温度等而定，温度，时间脱墨剂化学作用，时间在水力碎浆机碎解和脱墨，每池20-40min，时间过长，动力，蒸汽，产量，油墨粒子有可能“回转”，纤维重新染色等5.碎解浓度 趋向高浓度12-15%浓度，脱墨剂有效浓度，纤维间摩擦、剪切、搓揉,6油墨性质 油墨：颜料粒子，载体连结料 脱墨难易最主要取决于连结料的性质 天然树脂、醇酸油脂、干性油等连结料易除 沥青、纤维素衍生物、合成胶乳等连结料难除 要根据连结料性质确定脱墨剂配方与脱墨工艺7、脱墨pH值一般废纸脱墨多为碱性脱墨剂pH911；处理湿强纸，采用较低pH和高温,8、废纸疏解疏解愈充分油墨愈易从纤维分离，脱墨效果9、浆料洗涤脱墨后浆料迅速及时洗涤,第四章目录,六、废纸脱墨设备,（一）浮选脱墨设备总的发展趋势（1）设备形式：平流卧式旋流立式（2）机体结构：方箱形圆柱式 开启式密闭式（3）气泡形式：压缩空气或机械搅拌文丘里抽气或专用气体发生器（4）浮渣排除：自然溢流或机械刮板正压吹风或负压抽吸,1、Swemac 立式圆柱形浮选机 70年代开发 不需搅拌器 浆料由泵送入底部喷射混合器，使浆、空气与脱墨剂均混合后沿切线方向喷入槽底，浆作旋转运动 油墨（泡沫）从溢流口入槽中心空心管，从槽下方排出 处理浆浓1.2%-1.5%可2-3个重迭安装,2、Lamort 对流式浮选机 上大下小的两段圆柱体 文丘里浆气混合器 特点：两次充气、两次浮选、真空吸墨 在外层圆筒第二次充气，进行第二次浮选 浆浓0.8-1.5%,3、Escher Wyss 阶梯扩散式浮选机浆料用泵送入布气元件，通过阶梯扩散器吸入空气与浆位用液位箱控制可单台水平安装，也可多台迭装浆浓0.8-1.5%,4、Voith多喷射器椭圆形浮选机 椭圆形的卧式槽体 有12个文丘里喷射器，文丘里管吸入空气 浆浓0.8-1.0%,5、Beloit 压力浮选机 分为曝气区：将空气泵入浆料中 混合区：一系列扩张区和收缩区，使空气泡与油墨粒子碰撞频率，强度 分离区：油墨和气泡混合物与浆分离 浆浓0.8-1.0%,6、Kamyr 旋风分离式浮选脱墨机 浆料以切线方向从上部进入，良浆从底部排出 浮选脱墨与轻杂质分离结合在一起 浆浓1-3%多级多段方式：良浆通过多级处理；浆渣通过多段处理,（二）洗涤脱墨设备：大都为常用的洗涤设备1.圆网浓缩机2.斜网洗涤机：一般38度倾斜角 结构简单，操作容易，洗涤效果较好 进浆0.6-1.0%出浆3-7%3.倾斜式螺旋洗涤机 出口浆浓16-25%，油墨粒子有可能裹在浆中 少用,4.真空洗浆机5.带式浓缩机（带式双压区浓缩机）网与胸辊间压区 网与伏辊间压区 进浆浓0.5-3%出浆浓10-14%,第四章目录,七、废纸再生新技术,1.浓浆揉搓处理（浮选前）浆浓30%以上，揉搓机（Kneader）两根转速不同的转轴及轴上的螺旋桨 使浆相互摩擦和揉搓，使油墨粒子降至20-60um，以利其后浮选。2.油墨附聚处理 加入附聚剂，使油墨附聚成较大的球形颗粒，通过逢筛和除渣器除去,3.汽蒸爆破法 高温，不加或少加化学品 可将油墨粒子分散成便于洗涤除去的小颗粒 缺点是浆的白度和强度有所降低4.超声波脱墨 超声波频率空穴作用引起液体周期性的压缩与膨胀，使纤维产生剧烈的振动和相互摩擦，使油墨粒子松弛，还可使其碎解 超声脱墨浆白度较高，游离度，强度,5.酶法脱墨Enzymatic deinking 酶：主要采用纤维素酶（Cellulase）原理：酶对纤维素纤维的部分水解 影响因素酶用量pH值，5.5或6-8温度45-55时间20-30 min或1-2h浆浓高浓,酶法脱墨的原理,谢谢观赏,