Технологический процесс утилизации бумажной и картонной тары

Технологические особенности подготовки макулатурной массы условно можно разделить на три типа:

- для производства упаковочных видов бумаги и картона;

- для производства санитарно-бытовых видов бумаги (СББ);

- для производства писче-печатных видов бумаги.

Требования к качеству макулатурного материала из волокон небеленой целлюлозы и механической древесной массой для производства упаковочных видов бумаги и картона ограничивают содержание неразволокненных фрагментов исходного сырья, мелкого волокна, частиц липких веществ и зольных элементов. Основные свойства СББ – мягкость и впитываемость – обуславливают отсутствие в макулатурной массе частиц зольных элементов, печатной краски и липких веществ. Требования к качеству макулатурной массы из волокон беленой целлюлозы и механической древесной массой для производства писче-печатных видов бумаги предусматривают повышенные оптические свойства, отсутствие частиц печатной краски и липких веществ.

1.2.1 Технологические  особенности переработки макулатуры для производства упаковочных видов бумаги и картона

Основной целью подготовки макулатурной массы для производства картона и упаковочных видов бумаги является достижение оптимальных показателей механической прочности, что особенно важно при использовании высокоскоростных бумагоделательных машин (БДМ). Сырьем для получения макулатурной массы, используемой для производства бумаги-основы для гофрирования и картона для плоских слоев гофрированного картона, является макулатура из тароупаковочных видов бумаги и картона, а также бытовых бумажных отходов. Достижение максимальной чистоты макулатурной массы позволяет избежать проблем с отложениями на оборудовании и, соответственно, исключение обрывов бумажного полотна. Получение макулатурной массы высокой чистоты осложняется неуклонным снижением качества макулатурного сырья. Увеличение содержания липких веществ и зольных элементов в исходном сырье и снижение прочности волокна характерны для предприятий Центральной Европы, которые в течение продолжительного времени (более 50 лет) перерабатывают макулатуру.

Дополнительные проблемы возникают с утилизацией постоянно  увеличивающихся объемов твердых  отходов и шлама. Необходимо адаптировать процесс подготовки макулатурной массы к новым условиям с учетом данных проблем. Совершенствование процесса переработки макулатуры предполагает включение в технологическую схему дополнительных операций и ступеней обработки макулатурной массы, оптимальное управление водопользованием и эффективную систему обезвоживания отходов и шлама.

1.2.2 Технологические особенности переработки макулатуры для производства санитарно-бытовых видов бумаги

Основной проблемой  подготовки макулатурной массы для производства СББ (tissue) является снижение содержания липких веществ и зольных элементов (частиц наполнителей и меловальных покрытий).

Следует учитывать экономическую  эффективность процесса переработки  макулатуры, т.к. содержание зольных  элементов в макулатурной массе должно быть уменьшено до 1–1,5 %. В системе удаления зольных элементов необходимо контролировать количество удаляемых наполнителей и мелкого волокна, которое может достигать 50 %, что существенно понизит выход макулатурной массы– до 60 % и менее.

Включение флотации в технологическую схему переработки макулатуры является необходимым условием подготовки макулатурной массы для производства СББ. Сортирование массы на щелевых сортировках при средней концентрации  производится после сортирования на сортировках с круглыми отверстиями. При этом исключено тонкое сортирование (LC), но используется промывка и сгущение, позволяющие повысить концентрацию макулатурной массы перед диспергированием до 30 %. После флотации макулатурной массы при нейтральной величине рН в технологическую схему включена промывка. Удаление частиц зольных элементов при промывке сопровождается сгущением.

Отбелка восстановительными реагентами осуществляется при концентрации макулатурной массы 8–10 %. Промывной фильтрат обрабатывается на микрофлотационной установке DAF–2. Шлам от промывки вместе с отходами тонкой очистки и флотошламом обезвоживаются для последующей утилизации.

В технологической схеме  переработки макулатуры, не содержащей механическую древесную массу, для производства СББ высокого качества в контуре после грубой очистки разволокненной макулатурной массы осуществляется сортирование в сортировке с круглыми отверстиями. Тонкое сортирование (LC) в сортировке с широкими щелями производится после очистки массы в гидроциклонах. Преимуществами данной схемы являются высокая эффективность очистки и возможность включить промывку вследствие низкой концентрации макулатурной массы при сортировании. Использование второй ступени промывки позволяет эффективно удалить зольные элементы из макулатурной массы. Для достижения максимальной белизны необходимо применение двухступенчатой отбелки окислительными и восстановительными реагентами.

При содержании в макулатурном сырье волокон механической древесной массы в технологическую схему необходимо включать вторую ступень флотации макулатурной массы. После очистки и тонкого сортирования (LC) производится промывка, что обеспечивает удаление зольных элементов и сгущение макулатурной массы. Обработка макулатурной массы на последующих ступенях технологического процесса позволяет получить высококачественный полуфабрикат для производства СББ.

1.2.3. Технологические особенности переработки макулатуры для производства писче-печатных видов бумаги

Облагороженную макулатурную массу широко используют для производства писче-печатных видов бумаги: газетной (NS – news), легкомелованной (LWC – light weight coated) и суперкаландрированной (SC – super сalandered). Сырьем для получения белой макулатурной массы служит макулатура из смеси газет и журналов, содержащая МДМ, а также офисная макулатура с небольшой площадью запечатанных участков.

Технологические особенности переработки макулатуры для производства газетной бумаги включает диспергирование и двухступенчатую отбелку макулатурной массы, а также две ступени флотации и две ступени промывки макулатурной массы с целью удаления печатной краски и повышения белизны. Данная макулатура обычно содержит механическую древесную массу, в частности ДДМ (дефибрерная древесная масса) или ТММ (термомеханическая масса) из хвойной древесины или ХТММ из лиственной древесины. Газетная бумага массой менее 45 г/м² из ММ, содержащей МДМ, имеет более низкую прочность, чем газетная бумага из целлюлозы и ТММ.

Для производства LWC- и SC-бумаги, имеющей более высокие показатели механической прочности и белизны, чем газетная бумага, необходимо использовать макулатуру с повышенным содержанием беленой целлюлозы. При повышенном механической древесной массы в макулатурной массе могут возникнуть трудности по обработке оборотной и сточной воды из-за увеличения содержания растворенных и коллоидных веществ.

Технологическая схема  подготовки макулатурной массы для производства писче-печатных видов бумаги включает две ступени отбелки. Отбелка пероксидом водорода не только повышает ее белизну, но и обесцвечивает волокна. Отбелка дитионитом натрия или FAS позволяет дополнительно повысить степень и стабильность белизны макулатурной массы.

Диспергирование макулатурной массы проводится при высоком УРЭ (более 100 кВт*ч/т). После отбелки восстановительными реагентами осуществляется дополнительный размол для обработки грубых волокон ТММ, что способствует уменьшению содержания грубой длинноволокнистой фракции 14 и 30 меш. Обработка волокон ТММ способствует улучшению бумагообразующих свойств макулатурной массы, используемой для производства SC и LWC.

Макулатурная масса, очищенная  от частиц печатной краски (DIP), содержащая волокна целлюлозы, имеет более  высокие показатели механичес кой прочности, чем макулатурная масса с содержанием механической древесной массы. При использовании DIP для производства писче-печатных видов бумаги в ее композиции также может содержаться значительная доля первичных волокон.

1.3 Проблемные стороны вторичной переработки

Применение вторичного волокна взамен свежих древесных  полуфабрикатов связано с определенными трудностями вследствие нестабильности состава макулатурной массы. Вторичная масса и составляющие ее фракции различаются между собой, в основном, средней длиной волокна и способностью образовывать связи между волокнами в бумаге.

В этой связи следует  отметить одну негативную тенденцию в области переработки макулатуры — это медленное понижение ее качества. Как отмечают все эксперты, данный процесс будет продолжаться и впредь. Систематический многократный возврат макулатурного волокна в производство делает этот процесс практически неизбежным, ведь макулатурные волокна по своим физико-химическим и морфологическим свойствам значительно отличаются от первичных целлюлозных волокон. Наряду с целыми волокнами имеются разорванные, раздавленные с поперечными трещинами, присутствует волокнистая мелочь. В ряде случаев при переработке происходит расщепление волокон вдоль оси. Вторичные волокна проходят как минимум один цикл переработки, включающий процессы измельчения и сушки. Химическая и физическая структура волокон претерпевает необратимые изменения: большая часть пор и капилляров разрушается, поверхность волокна сжимается и роговеет, что препятствует прониканию воды внутрь волокна и его последующему набуханию. Процессы ороговения приводят к уменьшению удельной поверхности волокна, а это сопровождается частичной потерей способности к образованию химических связей, что является основной причиной ухудшения физических качеств волокон из макулатуры.

Другая негативная сторона  процесса роспуска и размола —  разрушение волокнистой структуры. Подвергшиеся сушке волокна макулатурной массы из-за ороговения во время этих процессов оказываются по сравнению с первичными полуфабрикатами значительно измельченными и слабо фибриллированными, а получаемая бумага — менее прочной, более рыхлой, мягкой и непрозрачной. Следовательно, наличие мелких волокон и их обрывков, так называемого мельштофа — одна из основных отрицательных характеристик макулатурной массы. Кроме того, мелкие обрывки имеют слабую способность к образованию межмолекулярных связей, при формировании листа бумаги уменьшают механическое сцепление волокон, что в целом приводит к снижению прочностных характеристик готовой продукции. Вообще же, по своему составу макулатурная масса представляет собой полидисперсную систему с повышенным содержанием мелких волокон, и именно поэтому роспуск волокон должен осуществляться бережно, с сохранением целостности волокон при минимальном размельчении загрязнений.

2. Пример компоновки  производственной линии вторичной  переработки.

Переработка отходов бумажной и картонной тары начинается с того, что масса ТБО поступает на приемную площадку сортировочного комплекса1.

 После разгрузки  мусоровозов, производится отбор  крупногабаритных отходов с помощью  кран-балки грузоподъемностью 2 т.  Далее ТБО перемещаются на пластинчатый конвейер 2, который подает отходы на эстакаду 3, оборудованную малой сортировочной кабиной 4.

Малая сортировочная  кабина и ленточный конвейер служат для отбора стекла и крупных фракций  картона. На первой правой по ходу транспортера позиции удаляется стеклянная тара, т.к. попадая в барабанный сепаратор, бутылки разбиваются и собрать осколки на следующем этапе значительно труднее. Во второй бункер сбрасываются крупные листы картона, которые по летке поступают в роторную дробилку 5 и далее на транспортер накопитель 6, подающий картон в пресс 7.

Поступившие с заготовительных  предприятий отходы бумаги, картона  и картонной упаковки, спрессованные  в кипы, измельчаются в дробилке 8,

 и после этого  на сепараторе 9 отделяются металлические включения (скрепки, скобки). Измельченная масса картона подается на машину 10, где используется для приготовления бумаги и картона, который можно использовать для производства тары. По данной схеме производится, например, картон типа хромэрзац, в котором только верхний слой изготовлен из беленой целлюлозы, а нижний - из макулатуры.

Далее следует операция роспуска макулатуры, который осуществляется в гидроразбивателях (или гидропульперах)11.

Далее по технологическому процессу макулатурная масса очищается  от тяжелых и легких примесей. Очистка от тяжелых примесей — песка, стекла, скрепок и т. д. осуществляется в очистителях макулатуры (циклон) 12. Легкие примеси в виде полимерных пленок и кусочков макулатуры удаляются на вибросортировках 13 с отверстием щелевого типа. Прошедшая сито макулатурная масса направляется на дальнейшую перегруппировку.

Далее следует стадия дороспуска на специальном оборудовании — турбосепараторах 14 различной конструкции (типа конических или дисковых мельниц). Условием, необходимым для нормальной работы энтиштиперов, является тщательная предварительная очистка массы от тяжелых и легких примесей.

Для окончательной очистки  макулатурной массы от узелков и  мелких точечных вкраплений широко применяются  вихревые конические очистители15, которые обычно устанавливаются в три ступени. Оптимальная концентрация массы для эффективной очистки составляет 0,5 %.