廢紙回收再利用的四大難題
廢紙(wastepaper,WP)是一種長纖維和短纖維、化學(xué)漿和機(jī)械漿、纖維和雜質(zhì)的混合原料。
目前廢紙主要用來生產(chǎn)新聞紙(newsprint)、箱紙板(linerboard)、瓦楞原紙(corrugatingmedium)、白紙板(cartonboard)和衛(wèi)生紙(tissue),技術(shù)上可以做到全廢紙抄造。新聞紙、衛(wèi)生紙和部分紙板的襯層和底層對(duì)白度有所要求,需要對(duì)廢紙進(jìn)行脫墨處理。
廢紙回抄存在著留著濾水差,膠粘物沉積、成紙強(qiáng)度低和白度差等四大難題,并根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)提出了一些對(duì)策,現(xiàn)介紹如下:
廢紙通常含有大量的細(xì)小纖維、填料和雜質(zhì),抄紙時(shí)需要使用助留劑,改善網(wǎng)部的留著和濾水狀況。
然而廢紙中的雜質(zhì)以及廢紙脫墨的殘余脫墨化學(xué)品會(huì)干擾助留劑的作用,使助留劑失效或效率下降。
近年來,我國陸續(xù)引進(jìn)了一批現(xiàn)代化的大型高速紙機(jī),其中新聞紙機(jī)最高設(shè)計(jì)車速已達(dá)1800m/min,牛皮箱紙板和瓦楞原紙機(jī)1000m/min,涂布灰底白紙板機(jī)600m/min。車速提高,紙漿在紙機(jī)流送系統(tǒng)內(nèi)受到的剪切力也隨之加大。據(jù)報(bào)道,當(dāng)車速從305m/min提高到1000m/min時(shí),流漿箱整流器、勻漿輥、案板和噴漿上網(wǎng)對(duì)纖維壁所造成的最大剪切力分別提高了5~11倍。
大型高速紙機(jī)為了保證良好的成紙勻度,在流漿箱和網(wǎng)部的設(shè)計(jì)上注重漿料的湍動(dòng)和纖維的分散;為了實(shí)現(xiàn)短距離短時(shí)間脫水,網(wǎng)部設(shè)計(jì)普遍采用強(qiáng)力脫水方式,紙漿脫水迅速。在這種條件下使用廢紙抄造,網(wǎng)部留著變得更加困難。
助留劑有單元、雙元、微粒和超微粒四種系統(tǒng),其中雙元和膨潤土微粒系統(tǒng)最常應(yīng)用于廢紙抄紙。
以下對(duì)各種助留系統(tǒng)在廢紙漿中的應(yīng)用作一簡單介紹。
(1)單元系統(tǒng)
主要是陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)。一般來說,單元助留劑受濕部化學(xué)條件變化的影響較大、抗剪切力性能較低,因此多用于低車速的小型紙機(jī)。
(2)雙元系統(tǒng)
雙元助留劑由低分子量、強(qiáng)陽電荷的定著劑和高分子量、低電荷的絮凝劑組成。使用時(shí),首先在紙漿中加入定著劑,然后再在壓力篩之后加入絮凝劑。
常用的定著劑有聚胺(PA)、聚二烯丙基一甲基氯化胺(DADMAC)和聚乙烯亞胺(PEI)。加入點(diǎn)可選在紙機(jī)漿池出口,第一、第二沖漿泵入口或紙機(jī)白水槽。定著劑可以有效地降低廢紙?jiān)现须s質(zhì)對(duì)絮凝劑的干擾,提高絮凝劑的助留效率。
(3)微粒系統(tǒng)
微粒系統(tǒng)是由陽離子聚丙烯酰胺和無機(jī)微粒子組成,使用時(shí)分別在壓力篩人口和出口處加入。常用的微粒子有膨潤土(也稱皂土)和膠體硅兩類。膨潤土產(chǎn)自自然界,具有很高的比表面積和吸附能力。
膨潤土和膠體硅雖然同為微粒子,但它們的反應(yīng)原理有所不同。膠體硅需要在陽電性較強(qiáng)和較為潔凈的濕部環(huán)境下才能正常發(fā)揮作用,因此不適用于雜質(zhì),尤其是陰離子雜質(zhì)含量高的廢紙?jiān);膨潤土則對(duì)陽電性的依賴性不高,所以常用于廢紙抄紙。
任何助留系統(tǒng)都有至少一個(gè)化學(xué)品是高分子聚合物,用來產(chǎn)生助留所需要的絮團(tuán)。對(duì)于傳統(tǒng)的單元和雙元系統(tǒng)來說,高聚物加在紙機(jī)壓力篩出口,絮團(tuán)生成后漿料直接上網(wǎng)。如果需要控制絮團(tuán)的大小,只能改用分子量較低的高聚物或降低高聚物用量,但這會(huì)降低助留劑的整體效果。對(duì)于微粒系統(tǒng)來說,高聚物加在壓力篩入口,漿料經(jīng)過壓力篩的剪切作用,絮團(tuán)變小。我們知道,纖維絮聚對(duì)成紙勻度有負(fù)面影響。因此如何在提高網(wǎng)部留著率的同時(shí)不增加纖維絮聚,不加大絮團(tuán)體積,是實(shí)現(xiàn)有效助留的關(guān)鍵所在。微粒系統(tǒng)在紙漿中形成受控絮團(tuán),與雙元系統(tǒng)相比,它受成紙勻度的限制更小,可以發(fā)揮更大的作用。
(4)超微粒系統(tǒng)
對(duì)于雜質(zhì)含量特別高的廢紙漿或脫墨漿,可以采用超微粒系統(tǒng)(見圖)。這種系統(tǒng)將膨潤土和最新開發(fā)的有機(jī)微粒子共用,在陽離子聚丙烯酰胺的配合下,可以有效地實(shí)現(xiàn)助留助濾。
無論使用那種助留系統(tǒng),從技術(shù)上講,助留并不是一件很難的事情,然而助留必須要考慮紙張勻度和投入成本。為了在生產(chǎn)不同紙種時(shí),以合理的成本和良好的成形取得所需的助留助濾效果,就需要借助經(jīng)驗(yàn)對(duì)助留劑的類型、產(chǎn)品、加入點(diǎn)和加入方式進(jìn)行優(yōu)化組合。
另外,抄紙廠由酸性抄紙改變?yōu)閴A性抄紙時(shí),一般會(huì)大幅降低明礬的用量,甚至停用明礬。明礬和聚合氯化鋁是廉價(jià)的無機(jī)凝聚劑,用于廢紙漿可以幫助中和漿中的陰離子雜質(zhì)。因此,即便是堿性抄紙,也應(yīng)該適量添加明礬或PAC。
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