摘要： 本文綜述了廢紙回收利用時(shí)雜質(zhì)的來源以及雜質(zhì)脫除的物理方法，介紹了不同物理脫除膠粘物工藝的機(jī)理、特點(diǎn)，并對(duì)收購(gòu)廢紙過程中控制雜質(zhì)的方法提出了建議。

1　前言

隨著世界經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展以及人們生活水平的提高,紙和紙板的生產(chǎn)及需求量也在與日俱增,據(jù)資料統(tǒng)計(jì)顯示2000年,我國(guó)紙和紙板的消費(fèi)總量約為3400萬ｔ，2004年我國(guó)紙和紙板的產(chǎn)量為4950萬噸，消費(fèi)量為5439萬噸。[17]紙和紙板需求量的大幅上升,勢(shì)必造成原料緊張、能源短缺等問題的加劇。如何充分利用資源,研究節(jié)約能源變廢為寶的資源化技術(shù),正在受到世界廣泛的重視。二次纖維的回用已受到世界各國(guó)的高度重視。據(jù)有關(guān)專家預(yù)測(cè), 21世紀(jì)末,二次纖維將占造紙纖維原料的70%左右[1]。我國(guó)的二次纖維利用率隨著造紙工業(yè)的發(fā)展而迅速上升，廢紙漿用量從2000年的1230萬t占到全國(guó)紙漿總用量的41%上升到2004年的2305萬噸，占全國(guó)制漿總用量的52％。為此,今后二次纖維的使用不僅在數(shù)量上將大幅度增長(zhǎng),而且在質(zhì)量、品種、回收方式、處理技術(shù)以及廢水處理等方面,都要有一個(gè)新的提高。

2 廢紙的種類及處理

在我們回收的大量的廢紙中大致可以分為三類：

第一類是上等廢紙，即由印刷品切下來的白紙邊，它們未經(jīng)印刷“污染”，只需加水軟化，再用機(jī)械攪碎，離解成單根纖維，稍加處理，直接送到造紙機(jī)上，即能抄造出較好的紙張。

第二類是中等廢紙，包括大量的舊書本、雜質(zhì)、記帳冊(cè)等；凡是印有字、寫過字的白色廢紙，都屬于這一類。

第三類是次等廢紙，除上述兩種以外的一切雜質(zhì)均屬此類。這類廢紙，有一部分是從垃圾堆里揀來的，上面帶有細(xì)菌，所以必須加強(qiáng)脫色、消毒。這類廢紙只供抄造低級(jí)紙張使用。 [2]

廢紙也有局限性。一方面，隨著紙張品種多樣化的發(fā)展，采用了各種各樣的化學(xué)藥品，有的添加劑還有毒，有的則難于凈化除去，給廢紙加工帶來許多麻煩。另一方面，廢紙漿生產(chǎn)的紙強(qiáng)度較差，這是因?yàn)樵趶U紙制漿過程中經(jīng)過了一系列機(jī)械、化學(xué)加工處理，又在各種環(huán)境中受到不同程度，不同時(shí)間的老化，使纖維短而發(fā)脆。認(rèn)識(shí)到廢紙漿的這些特點(diǎn)，對(duì)廢紙的回收利用是十分重要，便于制定出科學(xué)、合理的制漿工藝流程，做到揚(yáng)長(zhǎng)避短。[3]

3 廢紙?jiān)诨赜眠^程中的主要雜質(zhì)及其出現(xiàn)的主要問題

3.1.1 廢紙回用過程中的主要雜質(zhì)

在制漿造紙過程中，雜質(zhì)是所有造紙無用物的總稱。包括存在于水中的或以某些方式粘附在造紙機(jī)、澄清設(shè)備、管道、管件等某一設(shè)備或同時(shí)粘附在幾種不同設(shè)備上的物質(zhì)。

隨著二次纖維回收利用率的增加,尤其是低廉的混合廢紙的回用程度不斷提高,潛在地增加了雜質(zhì)對(duì)紙漿的污染,這些雜質(zhì)的種類見表一[4]。采用高濃碎漿、新型凈化設(shè)備和篩濾系統(tǒng),能較有效地增加系統(tǒng)去除雜質(zhì)的種類和能力,但即使最有效的體系也不能將膠粘雜質(zhì)完全除去。所以，廢紙回收利用上存在的主要問題是膠粘物問題。

表一    廢紙中通常含有的雜質(zhì)種類

3.2   二次纖維使用過程中的膠粘物來源及其危害

3.2.1膠粘物的來源

膠粘物是在廢紙中由于其粘性或趨向于形成聚集體而導(dǎo)致在造紙過程中出現(xiàn)沉積物問題的物質(zhì)。[5]這些物質(zhì)混入紙漿中在各個(gè)工序中都能發(fā)生沉淀,對(duì)紙機(jī)、加工設(shè)備和成紙的使用上都可能造成影響。若膠粘雜質(zhì)在成形網(wǎng)、毛布和壓輥、刮刀及烘缸等表面沉積,將會(huì)影響到紙機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)性能,紙頁質(zhì)量也因此下降,常常出現(xiàn)洞眼、色斑并導(dǎo)致紙頁的外觀欠佳。如果膠粘雜質(zhì)沉積在紙頁的表面則會(huì)影響到涂層的粘著、紙頁的適印性能并有可能出現(xiàn)與周圍紙頁粘附,加工時(shí)斷裂。因此膠粘雜質(zhì)的控制引起了人們廣泛的關(guān)注。

膠粘物的主要來源如表二：[6]

表二：膠粘物的主要來源

3.2.2膠粘物的特性及危害

膠粘雜質(zhì)的一些問題與其性質(zhì)有關(guān)，重要特性之一為疏水性,因此能夠脫離水相而沉積吸附在成形網(wǎng)、毛布和壓輥等疏水性表面。并且由于這些顆粒的稠密性和熱塑性而極難通過離心分離或?yàn)V篩除去。膠粘物(膠粘雜質(zhì))可進(jìn)一步分為3類：熱熔物、壓敏膠粘物和蠟狀物。[4]

以上膠粘物各具特性，但在紙漿中均呈陰電性，具有較高的陽離子需求量。消耗系統(tǒng)中陽性添加劑的電荷，本身表現(xiàn)出很強(qiáng)的凝聚和沉積趨勢(shì)，積聚到一定程度時(shí)，會(huì)沉積并粘附于紙機(jī)的網(wǎng)、毛毯、壓輥、吸水箱、烘缸表面、以及管道中，造成糊網(wǎng)、毛毯孔眼堵塞等，形成膠粘物障礙，導(dǎo)致脫水能力下降、脫水不均勻、并引發(fā)多種紙病，嚴(yán)重時(shí)造成紙機(jī)斷頭而被迫停機(jī)清洗。

此外，膠粘物的危害還在于：膠粘物中如上所提到的蠟、聚乙烯、苯乙烯、膠乳、橡膠、熱熔膠等都具有柔軟性和可塑性，在處理過程中會(huì)發(fā)生形變，并具有聚集的屬性，干擾清除，從而增加了處理難度。[5]

隨著廢紙?jiān)鲜褂昧康脑黾雍蛷U紙中膠粘物含量的增加，膠粘物的危害更加突出，因此膠粘物成為廢紙?zhí)幚磉^程中最復(fù)雜、最困難、最需要認(rèn)真對(duì)待的問題。

4  廢紙回收過程中膠粘物的物理控制工藝

由于膠粘物脫除工藝是廢紙回收過程中最難控制的工藝，我們主要來探討膠粘物雜質(zhì)的控制工藝。我們發(fā)現(xiàn)去除廢紙中膠粘物的方法通常有3種。物理控制、化學(xué)控制、生物控制。

由于廢紙往往含有多種潛在膠粘物，在廢紙制漿過程中很難依靠單一的處理方法將膠粘物徹底去除，在實(shí)際生產(chǎn)中經(jīng)常采用多種方法相結(jié)合的處理程序。

其中原生膠粘物主要是通過機(jī)械法脫除。

所謂原生膠粘物，指的是直接來自廢紙不溶于水的膠粘物。除去原生膠粘物的方法，主要是靠機(jī)械控制的方法，當(dāng)然也會(huì)在機(jī)械控制方法無法繼續(xù)控制時(shí)采用化學(xué)控制方法來協(xié)助進(jìn)行。機(jī)械控制方法主要包括篩選、洗滌、熱分散、機(jī)械處理等。 [6]

4.1. 2　機(jī)械篩選法

機(jī)械篩選是利用膠粘物顆粒與纖維之間的物性差別進(jìn)行篩選。根據(jù)膠粘物大小和形狀的差別可用篩子篩去，當(dāng)比重、粒徑和形狀為主要因素時(shí)，則用離心式消除器來剔除。然而，機(jī)械方法并非100％有效，這是因?yàn)閴毫Y的旋翼在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，對(duì)紙漿產(chǎn)生的沖擊過大，在這種沖擊波作用下，大于篩縫（孔）5～10倍的膠粘物粒子都能通過篩縫（孔），而且膠粘物的某些成分的特性與纖維十分相似，或者是膠粘物的某些成分與膠粘物十分相似。實(shí)踐證明，正確按設(shè)計(jì)規(guī)范操作，用機(jī)械篩選可以出70%粘性物。如果再在壓力篩后加上一段除渣器的話去除膠粘物的效果會(huì)更好。[7]

4.1.3  洗滌與浮選

洗滌法是最早使用的傳統(tǒng)方法，主要是利用大量的水反復(fù)洗滌漿料，將廢紙漿中的油墨洗去。洗滌法所選用的表面活性劑一般是浸透、乳化、分散等綜合洗滌作用較強(qiáng)的醚型非離子型表面活性劑，為了避免高氣泡型導(dǎo)致的洗滌效果差、廢水處理難等問題，應(yīng)盡量少使用高氣泡性的陰離子型表面活性劑。洗滌法簡(jiǎn)單的流程為：廢紙→碎解→加脫墨劑→疏解→洗滌→紙漿。[8]

由于過去用的洗滌法脫墨排出的廢水量大，隨著人們的環(huán)保意識(shí)日益加強(qiáng)，廢紙回收企業(yè)轉(zhuǎn)而改用浮選法脫墨替代洗滌法。但由于洗滌在去除廢紙中廢雜質(zhì)仍有著不可替代的作用，浮選法脫墨又逐漸演變?yōu)楝F(xiàn)在的浮選洗滌法。適合用在浮選過程中的廢雜質(zhì)顆粒大小在15～150μm，而低于15μm則洗滌更為有效，故對(duì)絕大多數(shù)品種的廢紙來說，這兩種操作單元的配合使用是最理想的[8]

浮選法是近幾十年發(fā)展起來的脫墨方法。它是將碎解、凈化后的漿料沖稀至 0.8~1.2%（質(zhì)量濃度），然后加入浮選劑，生成泡沫吸附油墨粒子、并浮在液面上，然后用吸盤洗掉或使用機(jī)械刮刀刮走。其簡(jiǎn)單的工藝流程為：廢紙→預(yù)選篩→碎解→高濃壓力篩→浮選設(shè)備→錐形除砂器→圓網(wǎng)濃縮機(jī)→高濃漂白機(jī) →造紙車間。[8]

影響浮選的諸多參數(shù)中，空氣泡的多少和大小是一個(gè)主要因素，小的空氣泡能捕捉小的廢雜質(zhì)，而較大的廢雜質(zhì)則需要較大的空氣泡，而為了加大空氣泡與油墨顆粒碰撞的幾率，就要增加空氣泡的數(shù)量。

前人研究結(jié)果表明：只有空氣泡直徑大于0.5mm時(shí)，氣泡才有足夠的浮力推開紙漿懸浮液中由纖維組成的“彈性網(wǎng)”并浮至浮選槽的表面，故浮選時(shí)發(fā)生的氣泡應(yīng)不小于0.5mm。小于0.1mm的空氣泡會(huì)吸附在纖維上，造成纖維的流失。

4.1.4  機(jī)械／熱分散處理

通過篩選及洗滌設(shè)備并不能完全出去膠粘物。熱分散及機(jī)械分散法可以進(jìn)一步碎解膠粘物顆粒，使其易于分散。熱分散系統(tǒng)的主體設(shè)備是熱分散器。

主要作用

用于對(duì)廢紙漿中的膠粘物、油脂、石蠟等雜物進(jìn)行細(xì)化，以提高成紙的外觀質(zhì)量；也可用于脫墨漿生產(chǎn)中剝離并分散油墨粒子，以提高脫墨效果。

工作原理：

分散作用主要靠機(jī)體內(nèi)定子和轉(zhuǎn)子間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，漿料以大于28％的濃度在機(jī)體內(nèi)受到擠壓及蒸汽加熱，同時(shí)在定子和轉(zhuǎn)子間受到強(qiáng)烈的揉搓，使?jié){料中依附在纖維上的膠粘物分散成肉眼看不到的微細(xì)顆粒。對(duì)于脫墨漿，可以從纖維表面剝離并分散油墨離子，以便在后續(xù)工段中除去。[9]

過程為：

廢紙先經(jīng)水力碎漿機(jī)離解并用高濃除砂器和纖維分離機(jī)進(jìn)行凈化處理，再進(jìn)入濃縮設(shè)備脫水，然后漿料經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入熱分散器，利用熱分散器盤磨的高速旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生擠壓、揉搓、摩擦作用將熱熔膠在熔化狀態(tài)下分散成許多難于看出的小顆粒。[10]

5  結(jié)論與建議

經(jīng)過以上的物理處理，可以在一定程度上去除膠粘物，降低膠粘物對(duì)造紙過程的危害。

但是在廢紙回收過程中也要加強(qiáng)對(duì)含有膠粘物雜質(zhì)廢紙的控制。這一點(diǎn)可以通過廢紙回收站來完成。例如廢紙收購(gòu)企業(yè)可以按照膠粘物含量的多少制定廢紙的等級(jí)，從而制定不同的回收價(jià)格，在利益上刺激回收站工作人員加強(qiáng)廢紙回收的挑選工作。這樣也為我們物理處理工藝減輕了壓力，從而降低物理處理過程的成本。

6  參考文獻(xiàn)

[1]　顧民達(dá).擴(kuò)大二次纖維回收利用的對(duì)策[J].紙和造紙,2002,03，7－9

[2]  李洲.國(guó)內(nèi)外廢紙回收利用的現(xiàn)狀與趨勢(shì).再生資源研究，1994，07,15－18

[3]  張治溥.淺析廢紙的回收利用.甘肅輕紡科技，1994，02,27－28

[4]  趙玉林1，陳中豪1，王福君2，廢紙回用過程中膠粘雜質(zhì)的分類及化學(xué)控制，林產(chǎn)化工通訊，2001，04,17－20

[5]  龐學(xué)欣.廢紙回收過程中的膠粘物問題.國(guó)際造紙，2002，03，23－27 造紙化學(xué)品，2004，01，1－4

[6]  張素鳳.廢紙回收中膠粘物的除去.造紙化學(xué)品，1999，02，39－40

[7] 謝新良、石淑蘭.廢紙回收過程的膠粘物及解決辦法，上海造紙，2002，04，8－11

[8]  廢紙?zhí)幚碓O(shè)備的新進(jìn)展(中)，陳慶蔚，中華紙業(yè)，2005，03，36－40

[9]  幾種廢紙制漿設(shè)備介紹，劉學(xué)峰，中華紙業(yè)，2002，06，44－46

[10] 袁世炬、劉冰玉等.廢紙中熱熔膠的脫除方法.湖北工學(xué)院學(xué)報(bào)，1994，02，78－82

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