废纸制浆大学讲义.ppt

废纸制浆 Secondary Fiber Recycling,第一节 概 述,废纸制浆流程 根据废纸的特征及纸浆的使用方向，当前废纸制浆可以分为2种流程，即非脱墨浆流程和脱墨浆流程。 非脱墨浆流程 废纸 碎浆 纤维分离 粗选 洗涤 精选 净化 调整 供抄造用 脱墨浆流程 废纸 碎浆 粗选 浓缩 揉搓或纤维分离 脱墨 精选 净化 调整 供抄造用,一、废纸回用的背景,Production and Consumption,*Chinas P&B production and consumption are ranking in the second position worldwide.,(million t),二、废纸回用的意义,1、节约原料，增加生成 全世界木材年需求量20亿M3以上，年增长率不低于25；生产1T再生新闻纸浆比生产1T磨木浆节约木材2M3，生产1T高白度废纸脱墨浆比生产1T漂白化学浆节约木材5M3 。 2、减少污染，保护环境 废水的污染负荷轻，耗水量少，无废气污染，减少木材砍伐率，有利于生态平衡和保护环境。,3、节省能源，降低能耗 生产1T再生新闻纸浆比生产1T磨木浆节约能耗75左右，生产1T高白度脱墨浆较生产1T化学浆节约能耗50以上。 4、节约投资，降低成本 投资只需原浆浆厂的2530，废水处理设施的投资低于原浆浆厂，废纸浆的原材料成本、能耗、投资低，其生产成本比原浆低。,三、废纸回收现状 1、Fiber material consumption for paper and board production in Europe and the world. (MT: million tons),2、我国造纸工业纤维原料结构的变化,3、 Global development of paper production, chemical pulp, and recovered paper consumption.,4、Utilization rate of recovered paper for the twelve largest papermaking countries in the world.,5、Utilization rate of recovered paper for Japan, United States, and Europe。,6、Global flotation deinking capacities.,7、 Production capacities of DIP using flotation by continents.,8、 Relative global raw material demand today and tomorrow.,9、2001年美国等17个国家和地区废纸回收利用情况,10、1995年以来我国废纸回收利用情况,11、2005年前我国计划投产的在建或拟建大型废纸回收项目,12、20012002年我国废纸来源及价格情况,13、20002002年不同废纸进口量与用汇数,14、我国废纸利用快速增长的原因 国家政策支持 造纸原料结构调整 纤维原料短缺 废水处理投资少、成本低 废纸处理设备较成熟可靠、投资少、见效快 提高产量、降低成本 减少森林砍伐、保护环境和生态平衡,15、我国废纸处理技术装备水平 50多套具有国际先进水平的进口设备，大部分为国产设备 16、我国废纸回收利用存在的主要问题 废纸回收利用率低，大量废纸资源被浪费 未建立废纸回收的市场体系 没有统一标准和检测方法评价废纸的品质 废纸制浆的共性技术难题 脱墨、脱胶、白度、得率、回用次数,四、我国废纸回收利用存在问题的对策 分类收集，制定标准 创办交易市场，扩大产业规模 制定相应的废纸回收政策法规，鼓励发展废纸回收，对废纸回收企业与利用企业给予一定的优惠政策和税收减免，对造纸工业使用废纸比例作出明确规定。,努力做好国内废纸回收工作，充分利用国外废纸资源 加快研制开发大型、高效成套废纸处理设备 加强宣传教育,五、废纸的分类及收集,（一）废纸的分类 一般按废纸的来源和废纸纤维的种类来划分，但世界各国废纸分类的方法和标准均有较大差异。 国外废纸的分类 联合国粮农组织按用途将废纸分为4大类：新闻纸和书籍废纸、纸板箱废纸、高质量废纸及其他废纸。,美国废纸的分类 美国将废纸分为3大类：纸浆代用品、可净化的废纸和普通废纸。 纸浆代用品：白纸与白纸的切边，这类废纸经打散后不作进一步处理即可作为成浆使用。 可净化的废纸：经脱除印刷油墨后可成浆使用。 普通废纸：包括旧报纸、旧瓦楞纸箱和混合废纸等。 另一更细的分类法是将废纸分为47种，另列特殊等级7种。每个类别的废纸均有明确的质量标准。,欧洲废纸的分类 欧洲标准委员会（CEN）在布鲁塞尔的管理中心采用新版欧洲标准EN643欧洲废纸和废纸板标准目录，于2001年12月12日批准。欧洲纸张工业协会和欧洲废纸协会完全支持该项用于废纸的新标准，并将促使其在会员中推行。,英国将废纸分为11类： 不含机械浆的白色未印刷废纸 不含机械浆的白色已印刷废纸 含机械浆的白色和轻度印刷废纸 不含机械浆的有色废纸 含机械浆的重度印刷废纸 有色牛皮纸和马尼拉纸 新的牛皮挂面纸板 容器废纸、混合废纸、有色卡纸和含杂质废纸。,德国将废纸 分为低级、中级、高级和保强废纸4大类。后者包括用过的防水或不防水的牛皮纸袋，用过或未用过的纯硫酸盐浆纸、旧瓦楞箱纸等。,Average composition of sorted recovered paper for deinking derived from German households,Age distribution of newspapers and magazines in sorted recovered paper for deinking derived from German households.,其他国家废纸分类情况 日本将废纸分为9类：上等白纸卡纸、特白中白马尼拉纸、有色道林纸、证券纸、牛皮纸、报纸、杂志纸、瓦楞箱板和硬纸板。,我国废纸的分类 近期，国家科技部批准了废纸回收分类标准及相关标准的研究社会公益研究专项资金项目，并由中国制浆造纸研究院承担，该项目计划在两年时间内具体完成以下3个标准： 废纸回收分类标准； 废纸中胶豁物含量的测定标准； 废纸中油墨残留量测定标准。,我国废纸分类各地情况不同。目前全国尚无废纸分类的统一标准，但根据我国废纸的来源和特点，通常可分为以下6类： (1)白色废纸 这类废纸也可以看成是纸浆的代用品，其中包括未经印刷、具有比较一致的白度和无有害物的白纸。 (2)书籍、杂志废纸 这类废纸主要包括印刷厂或书店未发行的和发行后回收的书籍、印刷着色、不含或仅含少量机械浆的废刊物、书籍等。,(3)旧新闻纸 由成捆的、选择过的旧报纸组成。不包括旧杂志。 (4)纸箱与纸板废纸 此类废纸包括牛皮纸板、瓦楞纸板切边，旧瓦楞纸箱，各色废纸盒、纸箱、黄、白、灰色纸板等。 (5）纸袋纸废纸和牛皮纸废纸 这类废纸是指包装水泥后回收的破水泥袋、废牛皮纸袋及其他纸袋和牛皮纸废纸。,(6）混合废纸 这类废纸属低级废纸，包括部分“垃圾废纸”（从垃圾堆拣来的废纸）。 随着办公设备的现代化，办公废纸（如使用过的计算机打印纸、静电复印纸、传真纸等）的数量将会逐年增长，因此，混合办公废纸将成为新的一类废纸。,（二）废纸的收集 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； 出版单位处理的书籍和刊物； 机关、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； 学校的旧书报和学生练习本； 居民的家庭自有的各种旧报纸、废旧图书杂志、包装纸箱等。,我国目前的废纸收集渠道： 个体收集； 废旧物资回收公司收集； 造纸厂和纸品加工厂； 国外进口废纸；,混合办公废纸脱墨的特殊性 混合办公废纸种类很广，包括静电复印废纸、激光印刷废纸、帐薄废纸、刊物废纸、热敏纸、压敏纸等。 混合办公废纸成分复杂，按树种有阔叶木浆和针叶木浆；按制浆方法有化学浆和机械浆。,油墨脱除的难易程度与油墨的种类、印刷方式和纤维种类有关。 非接触印刷废纸脱墨相对较难。 混合办公废纸中部分采用照相复印和激光印刷，油墨熔化在纤维上，用常规方法很难脱除。,混合办公废纸的组成,胶黏物来源 胶带 （压敏性）标签 纸箱粘合剂 自粘合信封 各种涂布纸 入场券纸 日记本粘合剂 油墨和涂料中也含有胶黏物。,胶黏物性质 密度与水接近 具有疏水性 对温度敏感 具有附聚性 表面积可变性 外形可变性 易变形性 具有粘合性 具有弹性,废纸中胶黏物的危害 当胶黏物的含量超出可接收程度时，将导致纸机操作问题：沉积于铜网、毛毯毛布、压榨辊和烘缸上； 阻止纤维与纤维的结合；增加断头； 严重影响纸产品的外观质量：形成孔、洞及其它纸病； 印刷过程和其它加工过程中引发一些问题。,三、废纸再生过程性质的变化 不同浆种的废纸在循环使用过程中纸浆性质的变化也有明显的差别。 （一）化学浆废纸再生过程中性质的变化 对于经过打浆的化学浆，循环回用引起裂断长、耐破度和耐折度的显著下降，紧度和伸长率少量下降，而撕裂度、挺度、光散射系数、不透明度和透气度增加。,引起这些变化的原因是：废纸在重复碎浆脱水干燥等处理过程中，纤维素结构发生一系列变化： 纤维素部分游离羟基形成氢键结合； 非结晶结构转变为结晶结构，结晶度增加； 产生不可逆的角质化，纤维变得挺硬，可塑性降低； 吸水后的润胀减少，保水值下降。,随着回用次数的增加，纸浆的保水值下降，纸页的厚度增加，紧度、裂断长下降，白度和不透明度有所增加。 针叶木浆与阔叶木浆主要不同是：随循环回用次数的增加，针叶木浆的撕裂因子提高，而阔叶木浆的撕裂因子下降。,（二）机械浆废纸再生过程中性质的变化 随着回用次数的增加，紧度、裂断长和耐破度提高，撕裂强度也略有增加，而光散射系数下降。如下图所示。,（三）影响废纸浆性质的因素 1.化学环境 影响干燥和回用后纸浆纤维的润胀（碱性抄造优于酸性抄造）；废纸中的松香胶和硫酸铝引起纸浆强度损失。 2.打浆 打浆后润胀显著减少，纤维长度降低，细小纤维含量增加。 3.湿压榨的影响 重湿压榨引起纤维润胀的损失。 4.纸浆干燥 未经干燥化学浆，抄纸过程产生角质化，废纸回用时纤维结合强度明显降低；经干燥化学浆，废纸回用时纤维结合强度损失小。,5.压光 引起化学浆保水值、长度和强度的损失。 6.印刷和加工 印刷影响废纸浆的光学性质；制纸箱用憎水材料（胶粘剂）会阻碍纤维的结合。 7.消费者和收集者 不同类型的废纸混合，其中的杂质影响回用性能。 8.回用过程 机械、化学和热处理过程影响废纸浆性质。,第二节 废纸的离解与废纸浆的净化与浓缩,一、废纸的离解 废纸的离解包括碎解和疏解两个阶段。 （一）废纸的碎解 1.碎解的目的 使废纸离解，使原先交织成纸页的纤维最大限度地离解成单根纤维而又最大限度地保持纤维的原有形态和强度。,2.碎解设备 废纸碎解的设备主要有水力碎浆机和圆筒式碎浆机。 水力碎浆机是国内外常用的碎解设备： 从结构形式上分为立式和卧式； 从操作方法上可分为连续式和间歇式； 从碎浆浓度上可分为低浓和高浓。 圆筒式碎浆机是近年出现的高浓连续碎浆设备。,目前废纸碎解大多采用高浓碎浆机，与低浓碎浆相比，高浓碎浆的优点： 可减少对杂质的碎解，以利其后杂质更好的去除； 可降低能耗； 节省化学品； 油墨的去除也更完全。,表52 高浓碎解与低浓碎解系统的比较,化学药品,排空,几种常用的碎浆设备介绍,（1）立式间歇水力碎浆机 这种设备主要适用于碎解浆板、车间内部回抄损纸和外构杂质少的废纸。,优点： a）浆料碎解程度比较稳定，便于掌握投料量、加水量、脱墨时间及反应温度。 b）如流程中没有疏解机、多段筛等设备时，采用间歇式可减少设备投资费用。,缺点： a）单位能耗较大。 b）投料、放料等非碎解时间较长，降低了设备的生产能力。 c）不适合安装斗式提渣机和绞索装置。 d）不适合处理杂质较多的废纸。,（2）立式连续水力碎浆机,优点： a）可连续排除难以碎解的非纤维杂质。 b）可除去打包用铁丝和绳索等束状物质。 c）电耗较间歇式低，设备利用率高。 d）生产能力大，且浆池、浆泵等辅助设备投资费用较低 e)适用于处理各种废纸。,缺点： a）纸片分散成纤维的程度较小，仅能达到90%。 b）由于连续使用，限制了化学药品的作用时间，使废纸脱墨不能很好的进行。,（3）卧式连续水力碎浆机,其结构与立式水力碎浆机不同之处，主要在于有一个侧置的转子和圆槽下端连接一个重渣物收集器。 优点： a）可以连续排除难以碎解的非纤维杂质、绳索、铁丝等束状的物质。 b）电耗比间歇式低，设备利用率高。,c）生产能力大，浆池、浆泵等辅助设备投资费用较少。 d）适合于处理各种废纸。 e）转子的刀片磨损小，重杂质排除方便。 f）结构简单，维护方便，设备高度低，占地面积小。,（4）立式高浓水力碎浆机,Spiral rotors of HC (left) and MC (right) pulpers.,HC pulping subsystem,优点： a）转子与浆料接触面积大，能在12%18%高浓度下运行。与地弄碎浆机比，用于脱墨可节约加热蒸汽60%。 b）作用较缓和，避免了废纸中的杂质被粉碎，便于其后的净化处理。,c）在高浓度下，纤维之间相互产生强力摩擦，可缩短碎浆时间，节约化学药品和动力。 d）与相同能力的传统水力碎浆机相比，这种碎浆机的占地面积小。 e）高浓碎解时纤维对纤维的剪切作用使油墨更易从纤维中分离出来。对废纸中热溶物的除去效果也优于普通低浓碎浆机。,（5）圆筒式连续碎浆机,Drum pulper,Stock motion in a drum pulper.,优点： a）有良好的除杂能力，废纸原料可不经分选就直接使用，可节省大量分选费用。 b）动力消耗比水力碎浆机节省50%左右。 c）化学药品可减少10%以上，蒸汽可节省60%。 d）整个废纸处理系统的设备费用减少，且设备易维修保养，筛孔不易堵塞，可长时间连续运转。,3.碎解工艺 （1）碎解温度 提高温度可加速废纸的软化，利于碎解和脱墨，增加浆料流动性，加快回流速度，减少动力消耗。 （2）碎解浓度 提高浆浓可相应提高化学品的浓度，强化化学反应。 （3）碎解时间 碎解时间视设备型式、废纸种类和纸浆质量要求而定。,（4）废纸种类 影响碎解得主要因素是废纸的吸水润胀能力和纤维的结合力。 （5）转子结构性能 转子的规格（直径大小、刀片的数目、长度、宽度、形状等）对碎解效果有重要影响。如转子直径以相当于槽体直径的1/21/3为宜。 （6）转子线速度 提高转子线速度可以提高碎解能力，加快碎解速度，缩短碎浆时间，提高设备利用率。,（二）废纸的疏解 1.疏解的意义 疏解是碎解的继续，其目的是即将纤维全部理解而不切断损伤纤维，降低纤维强度。 2.疏解机及其应用 我国常用的疏解机为高频疏解机。高频疏解机又可分为齿盘式、阶梯式、锥形、孔板式等类型。,（1）齿盘式高频疏解机,（2）阶梯式高频疏解机,（3）锥形高频疏解机,（4）孔板式高频疏解机,这种疏解机与传统的齿盘式高频疏解机相比具有如下特点： a）纤维几乎不被切断； b）废纸浆料经一次疏解处理后，完全可以疏解成浆； c）最高转速可达3000r/min，产浆量高，质量好，电耗低。,Schematic cross section through a deflaker.,Final assembly of a deflaker with cover opened,3.纤维分离机 纤维分离机也称疏解分离机，对纤维有理想的疏解作用，而对纤维的损伤极小，是继续离解来自水力碎浆机浆料的新型设备。 是废纸浆筛选的优良设备，能同时分离出废纸浆中的重杂质和轻杂质，分离性能良好。,ZDF型纤维分离机,Dispersion system with dewatering screw, heating screw, and disperger,Twin-shaft kneading disperger or kneader.,特点： a）具有浆料二次疏解，轻杂质分离，重粗废料去除等3种基本功能。 b）可以处理低级的废纸，可减少原料的预处理，降低成本。 c）可提高原有水力碎浆机的生产能力，降低10%20%的单位能耗。,使用盘磨机疏解废纸 安装在水力碎浆机之后，有泵送和疏解双重作用，可作为废纸二次碎解设备，以补充水力碎浆机的不足。这种盘磨机设备投资少，动力消耗低，适合用于小型废纸制浆企业。,Disk disperger.,Disk disperger used for HC refining with cover opened.,二、废纸浆的净化 净化过程包括除渣、筛选两个工序，处理废纸的工艺过程，就是有针对性地分离这些杂质，并尽量减少处理过程中的纤维损失。 现代废纸浆筛选工艺有效的将筛选和除渣结合，采用孔型筛和缝型筛结合以及高浓工艺与低浓工艺结合的方法。,Typical disk screen