回收纤维的生产工艺设备及其与进展-废纸制浆设备

1 回收纤维的生产工艺设备及其与进展 2 回收纤维 recycledfibers 有时称二次纤维 secondfibers 本色浆 主要原料是我们常说的OCC oldcorrugatedcontainer 做一些纸板 瓦楞纸 漂白浆 主要原料是ONP oldnewspulp OMG oldmagzine MOW mixedofficewaste 国内分的不是很细 有时简写成 DIPdeinkingpulp 主要生产新闻纸 有时生产文化用纸如果是美废 6 8 9 10 37 通称回收纤维浆recycledpulp 注 后边讲回收纤维 DIP 3 1 8美废含有约10 15 长纤维 其它为机械浆 2 10美废含有约40 50 的化学浆 其中60 左右为长纤维组份 其它为机械浆 3 37美废大部份由化学浆构成 阔叶木化学浆约占70 左右 长纤维化学浆约占30 左右 4 6美废含有杂志纸的新闻纸 质量较 8差5 9美废发行过量的新闻纸 质量较 8好 4 脱墨浆生产的基本原理 5 脱墨浆生产流程 6 碎浆从废纸中脱除油墨及其它非纤维物质浮选和洗涤把从纤维上剥离的油墨分离出来浮选一般除去15 150 m大小的油墨粒子洗涤一般除去 15 m的油墨粒子 筛选利用杂质的大小除去杂质孔筛 2mm 和缝筛 0 15mm 0 1mm 相结合净化根据杂质的重量不同除去杂质正向除渣器 1gcm 3反向除渣器 1gcm 3 7 Inkparticlesize 1 10 100 1000 8 9 脱墨化学 氢氧化钠 SodiumHydroxide 调节pH促进油墨纤维的软化皂化 水解油墨树脂产生返黄硅酸钠 SodiumSilicate 稳定过氧化氢提供碱度起缓冲剂作用 过氧化氢 HydrogenPeroxide 用作氧化漂白剂螯合剂 Chelates 阻止过氧化氢的降解肥皂 Soap 钙硬度需 200ppm与油墨一起形成微粒与气泡结合在浮选时被除去 10 氧化性漂白用药品 过氧化氢 氢氧化钠 硅酸钠H2O2 NaOH O2H Na H2O还原性漂白用药品 连二亚硫酸钠 保险粉 在酸性条件下有效甲脒亚磺酸 二氧化硫脲 在碱性条件下有效 漂白化学 11 分散空气浮选 DispersedAirFlotation 有选择地浮选油墨处理纸浆10 15g lsolid利用的是表面化学表面活性剂气泡大小 0 3 3mm100 200 airinvol 溶解空气浮选 DissolvedAirFlotation 浮选所有悬浮物处理滤液 500mg lsolid凝结剂 凝聚剂气泡大小 10 100 m湍动最小2 5 airinvol 浮选方法对比 12 水处理化学 凝结剂使用 Coagulants p Dadmac s p Amines Bentonite聚二烯丙基二甲基氯化胺 聚胺 膨润土凝聚剂使用 Flocculants Cationic anionicornon ionicp Acrylamides阳离子 阴离子或非离子聚丙烯酰胺 污泥脱水处理化学 一般使用高分子量的阳离子聚丙烯酰胺加入量1 4Kg T 13 影响脱墨生产效率主要因素 14 Stabilityisthekeyissue 15 回收纤维利用现状 国内 我国废纸的年进口量约占世界总量的1 3 美国废纸出口总量的50 以上销往我国 今后几年 在我国在建和已批准待建的造纸项目中 有十多个 每个项目年产量几乎都是20万吨以上 都以废纸为主要原料 估计 2005年我国废纸的年进口量将达到1200万吨 我国造纸原料中 废纸占44 左右 而我国的废纸回收率只有30 造纸原料已经成为我国继石油 钢铁之后 第三大进口商品 国际 芬兰森林工业协会2004年10月5日公布的数字 欧洲去年回收利用废纸近4370万吨 废纸回收利用率达到53 9 据欧洲纸张和纸板工业制定的目标 到2005年欧洲废纸回收利用率要达到56 芬兰回收废纸回收利用率达到67 日本的废纸回收率为78 以上 德国回收率83 废纸回收率最高的依次为香港 德国 韩国 日本 中国台湾 香港废纸回收率分别高达88 2 废纸利用率最高是墨西哥 中国台湾和韩国 墨西哥的造纸绝对依赖于废纸原料 资源紧缺环保压力 驱动力 16 回收纤维发展趋势 近几年 脱墨浆的生产在设备和工艺不断发展和进步的基础上 主要有以下两个趋势 出现了采用100 脱墨浆生产的新闻纸 脱墨浆逐渐用于抄造低定量涂布纸 LWC 超级压光纸 SC 等过去普遍使用原生纤维 Virginfibers 的高级纸种 并有逐步增大使用比例的趋势 100 DIP生产LWC 17 脱墨浆生产新闻纸的情况 脱墨浆生产低定量涂布纸的情况 18 脱墨浆生产新闻纸的情况 a 生产不同档次新闻纸废纸配比 一般生产常规新闻纸时 ONP OMG的配比为70 30或80 20 在保证各项质量指标情况下尽量减少OMG的使用量 但不少于10 b 为生产LWC的典型配比 我们生产上曾经采用过ONP OMG MOW为35 25 40的比例 c 脱墨浆生产的卫生纸在国内一般档次比较低 国外一般用印刷纸边或者全部MOW做为生产卫生纸的原料 最常见的就是擦手纸 经过多台洗涤设备串连除去灰分 这种纸白度不是很高 吸水性非常好 又有一定的湿强度 使用非常普遍 在国内一些高档的宾馆酒楼的卫生间也开始有这类的擦手纸放置 19 废纸脱墨技术发展的几个特点 规模增大 从生产新闻纸用浆逐步转向生产高档纸用浆 转鼓碎浆机在新脱墨线大量采用 从单级浮选脱墨到二级浮选脱墨 对于生产高级纸用浆的脱墨生产线 整个流程更加复杂 对整个脱墨线的水回路处理更加重视 检测手段日趋完善 20 ANDRITZ 福建南纸300t d 500t d 广州纸厂120t d 250t d 石岘纸业400t d 锦江纸业400t d 华泰纸业500t d 江西晨鸣400t d 2870t d TBC 江西纸业150t d 石岘纸业200t d 武汉晨鸣400t d 750t d VOITH 华泰纸业500t d 广州造纸650t d 河北泛亚龙腾450t d 1600t d METSO 泰格林纸300t d 广西劲达兴纸业450t d 宁波中华750t d 1500t d 日本相川 吉林纸业400t d 上海泛亚潜力420t d 820t d 近年国内引进的废纸脱墨生产线 total 7540t d 21 几家各有特点 Metso进入制浆领域较晚 岳阳是其第一条完整的脱墨生产线 以前都是单台设备 在上岳阳项目的同时 在印尼 以色列同时有2个项目 发展势头很猛 2 Voith和Andritz两家有些类似 其浮选槽类似 据说效果非常好 3 TBC进入中国较早 国内很多100 200吨左右的生产线是TBC的 国内一些脱墨设备厂家的浮选槽也是彷TBC的 主要处理OCC的较多 4 日本相川较少 生产脱墨浆主要设备 碎浆机 筛选净化 浮选槽 热分散设备 浓缩设备 22 发展历程 20世纪70年代是通过简单的蒸煮 疏解 打浆 洗涤后用于抄造或配抄卫生纸和低档箱纸板 20世纪80年代废纸的回收率已达25 左右 少数厂家亦能生产脱墨浆 90年代后 大中型造纸企业先后从国外引进了包括生产线在内的脱墨设备和技术1992年广州造纸厂首家引进Andritz日产80吨脱墨浆生产线1995年南纸从美国Beloit公司引进一条日条100吨压力脱墨浆生产线1998年上海韩松潜力 现泛亚潜力 纸业有限公司用100 DIP抄造新闻纸 21世纪新脱墨生产线大量引进 岳阳第一条生产LWC生产线 23 转鼓碎浆机在新脱墨线大量采用主要基于以下两点原因 单线产量不断提高 目前单转鼓碎浆机能力达到1600T d 在加拿大的Abitibi 双转鼓的单线碎浆能力可达1700T d 在德国的RheinPapier 华泰500t d 使用双转鼓 废纸质量变差 使用转鼓碎浆机可以减少对杂质的破碎 从而减少后续筛选系统的负荷 转鼓和水力碎浆机的比较的文章很多 可以参考有关文献 24 碎解设备 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 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 25 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 5 3 5 立式高浓水力碎浆机 VerticalHCPulper 螺旋钻头形叶轮 高浓浆料借螺旋作用由上而下 由外朝里 高浓下纤维间强力磨擦 特别适合于废纸脱墨 油墨易分离 26 OptiSplashDrumPulper 27 VoithTwinDrumTM 28 碎浆 温度影响提高温度 碎解和油墨脱除容易 但去除胶粘物难度增大 温度升高 胶粘物软化 后续工序难出去 近年降低碎浆温度是趋势 碎解纸板是常温 碎解含有湿强剂的废纸温度可高 有时达到90度 新闻纸50 55度左右 29 pH值影响为了促进油墨的剥离 可在较高pH值下碎浆 但过高pH值会使脱墨浆易返黄 并且胶粘物被软化 微细化 后续设备除去难度加大 从下图看出 随着碎浆的pH值升高 胶粘物趋势同温度的影响 30 浓度的影响提高碎浆浓度近年是一个趋势 在碎浆浓度提高后 纤维之间互相摩擦作用增强 可以保证纤维强度少受损伤 特别是转鼓连续碎浆机的使用 并且 碎浆浓度加大 在达到同样完全碎解的情况下 可以使单位动力消耗降低 水力碎浆机8 10 单转鼓15 18 双转鼓20 23 31 碎浆时间的影响在一定操作条件下 必然存在一个有效碎解时间 如图中A点左边 超过这个区域 碎解率提高就很小 碎解电耗也得出同样结果 废纸在碎解率为60 75 之前 电耗与碎解率成正比 超过后 电耗增加 碎解减慢 企图通过延长时间来改善碎解效果是不经济的 很多企业对碎解时间不是很重视Examples 1 一家企业52分钟 一批 2 一家用MOW生产白纸板企业 能有效控制碎解时间是水力碎浆机的一个优点而对于转鼓则比较困难Examples 1 试验测试结果2 我们3 Finland 32 在保证碎浆质量前提下 尽可能缩短碎浆时间 防止 油墨粒子变小 给浮选带来困难 剥离下来的油墨再沉积或油墨进入细胞腔加拿大制浆造纸研究所实验 碎浆时间延长几个小时 清洗了一周 只洗出油墨粒子总量的20 也就是油墨再沉积或进入细胞腔要洗出来几乎是不可能的 这个过程是不可逆的转鼓的速度10 15rpm根据渣子带浆的情况 目前的状况下不要小于10 5rpm还有喷淋水的情况要保证筛选区底部浆槽液位的稳定 进入浮选槽浓度稳定 33 从单级浮选脱墨到二级浮选脱墨过去对生产的脱墨浆质量要求不高 因此脱墨线大都采用单段浮选脱墨 近年的生产实践证明 脱墨浆中的油墨和胶粘物会吸附在聚酯网和毛毯上 粘辊粘缸 影响纸机的正常抄造 纸面上的油墨点影响纸张外观质量 当浆料中脱墨浆含量超过30 以上时 脱墨浆的清洁度尤其重要 因此 近期投产的脱墨生产线都采用了二级浮选脱墨 有些厂家原来是一级浮选 现在也在加二级浮选 34 浮选的主体设备 浮选槽 FlotationCell VoithEcoCellFlotationCell 35 MetsoOptiBrightFlotationCell 36 MetsoOptiBrightFlotationCellTopSide 37 MetsoOptiBrightFlotationCellBottomSide 38 浮选是整个脱墨过程中非常重要的一个步骤 而前浮选又对白度的提高起着决定性的作用 系统中两段浮选所起的作用是不同的 前浮选主要是将碎浆时从纤维上剥离下来的油墨粒子除去 正常情况下 可提高白度10度 ISO 左右 后浮选主要是起到清洁作用 将经过热分散出来的杂物进一步除去 一般正常情况下提高白度2度 ISO 左右 如果浮选效果不佳 特别是前浮选效率不高时 在后续工段想通过H2O2漂白来将浆提高到预定的白度是很困难的 影响前浮选效率的主要因素有浮选进浆浓度 浮选槽浆的液位 浮选槽进气量 泡沫层的厚度以及搅拌电机的转速等 对于生产新闻纸时 当配用较高用量的旧新闻纸时 如果使用皂类脱墨剂 还需要注意水的硬度 一般浮选最佳进浆浓度控制在1 1 2 左右 在控制进浆浓度的同时 还要尽量保持流量的稳定 这样才能保证一定的浮选时间 浮选槽的液位一般控制在有适当的溢流 并保持溢流的稳定 特别是对于前浮选一段可以溢流大些 保证一定的排渣率 槽内的浆不应该有大的剧烈的翻动 要经常检查进气管的畅通情况 根据情况调节搅拌电机的转速 保证一定的泡沫大小及泡沫层厚度 Foam bubble airamount意义不同bubblesize defoamerfoamkiller 39 浮选脱墨是利用浮选法选矿的原理 根据纤维 填料和油墨等组成的可润湿性不同 将可润湿性较差的油墨颗粒吸附于空气泡上 然后上浮到液体表面 溢流除去 被除去的泡沫含有纤维 这就是纤维流失 fiberloss 流失的多少与纤维表面特性及操作有关 机械木浆比化学木浆更容易被泡沫夹带而流失 杂志纸及填料和涂布颜料高的废纸泡沫丰富 所以废纸分配比也很重要 浮选除去胶粘物不明显 40 泡沫多 直径小好 但是当气泡直径小于0 1mm时 它们将吸附到纤维上造成纤维的大量流失 与微气浮不同 是有选择地通过气浮除去油墨 只有当气泡直径大于0 5mm时 一般是0 5 2mm 空气泡才有足够的浮力推开悬浮液中的由纤维组成的 网 并浮起 浮选时发生的空气泡不应有直径小于0 5mm的空气泡 空气泡直径大小和油墨颗粒大小之间的比例是影响浮选好坏的另一重要因素 一般来说 空气泡与油墨颗粒大小比例以5 1比较理想 碎浆时间长 油墨粒子过小 在浮选中将不易被浮选出来 41 Total Free bounded ERIC effectiveresidualinkconcentration是油墨量的函数以及破碎程度的函数 42 脱墨流程正逐渐变得复杂对于生产高级纸用浆的脱墨生产线 筛选流程更加复杂 一般设有一段或两段热分散和两段或三段的气浮水处理系统 由于高级纸用浆对浆的白度和尘埃要求高 传统的简单的脱墨流程已不能满足需要 岳阳纸业股份有限公司300吨 日脱墨浆主要用于生产LWC 为了提高白度及降低尘埃 筛选段添加了预精筛 并在精筛处使用了目前世界上最小的筛缝 0 1mm 并准备在原有的热分散基础上再加一段热分散 实际上