Ресурсосберегающая технология переработки макулатуры. Часть 2
Начало в № 3’2006
Рис. 1. Технологическая схема переработки макулатуры для производства тест-лайнера
Рис. 2. Технологическая линия переработки макулатуры для производства санитарно-бытовых видов бумаги
Рис. 3. Технологическая линия переработки макулатуры для производства писче-печатных видов бумаги высокого качества
Рисунки смотрите в PDF-версии журнала
Технологические схемы
Технология переработки вторичного волокна в волокнистый полуфабрикат − более сложный процесс, чем подготовка первичного волокнистого полуфабриката (различные виды целлюлозы или МДМ (механическая древесная масса)), т. к. макулатурное сырье состоит из различных волокон и вспомогательных химических веществ, применяемых при производстве бумаги и картона, а также содержит значительное количество посторонних примесей.
В зависимости от используемых методов переработки и марки макулатуры выход вторичного полуфабриката составляет 60–93%. Отходы переработки макулатуры подвергаются обезвоживанию и могут быть использованы для получения энергии и материальных ресурсов в других производствах.
Общая технологическая схема переработки макулатуры включает системы обработки отходов и оборотной воды. При наличии в макулатуре небеленых волокон следует учитывать возможность повышения степени загрязненности производственной воды при химической обработке макулатурной массы (ММ). Основное внимание при проектировании технологических схем переработки макулатуры должно быть сосредоточено на их отличии от стандартных схем подготовки первичного волокна, используемых для производства бумаги и картона.
Технологические схемы 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 макулатурной массы из волокон небеленой целлюлозы и МДМ (коричневой ММ) 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 МДМ (белой макулатурной массы) для производства писче-печатных видов бумаги предусматривают повышенные оптические свойства, отсутствие частиц печатной краски и липких веществ.
Технологические схемы 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. Данные проблемы следует ожидать в ближайшие годы и предприятиям России.
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.
Технологические схемы переработки макулатуры для производства картона для плоских слоев и бумаги-основы для гофрирования
Картон для плоских слоев гофрированного картона, полученный из макулатурной массы, называется тест-лайнер (testliner), бумага-основа для гофрирования − флютинг (corrugating medium, или fluting).
Процесс подготовки макулатурной массы для производства бумаги-основы для гофрирования довольно прост, т. к. данный полуфабрикат может иметь относительно низкие показатели механической прочности и чистоты по сравнению с макулатурной массой для производства тест-лайнера.
Тем не менее для получения полуфабриката, который можно успешно использовать для изготовления бумаги-основы для гофрирования, необходимо включать в технологическую линию по переработке макулатуры все основные операции по подготовке макулатурной массы: разволокнение, грубую очистку, дополнительное разволокнение и сортирование, тонкую очистку и тонкое сортирование. Отсутствие в технологической линии двух последних операций значительно снизит показатели механической прочности макулатурной массы и качество бумаги.
Разволокнение макулатуры осуществляется в гидроразбивателе, после грубой очистки производится дополнительное разволокнение и грубое сортирование макулатурной массы, удаление из нее тяжелых частиц в гидроциклонах, затем тонкое сортирование. При тонком сортировании макулатурной массы могут быть использованы сита с большей шириной щелей.
Технологическая схема переработки макулатуры для производства тест-лайнера намного сложнее и может включать ряд дополнительных операций: дефлокуляцию, фракционирование и сгущение, что значительно улучшает бумагообразующие свойства макулатурной массы (рис. 1). Следует учитывать, что использование той или иной схемы переработки макулатуры обусловлено экономической, технологической и экологической целесообразностью для каждого конкретного предприятия.
Непрерывное разволокнение макулатуры при низкой концентрации (LC) производится в гидроразбивателе. Эффективное управление системой удаления примесей является непременным условием переработки макулатуры. Продолжительность разволокнения определяется маркой макулатуры и режимом эксплуатации гидроразбивателя. В технологической схеме после гидроразбивателя устанавливается бассейн разволокненной массы. Содержание неразволокненных фрагментов макулатуры в полученной макулатурной массы составляет примерно 20%. Хранение в бассейне в течение 30 минут при температуре 50°С способствует набуханию волокон, сохранению их длины при повышении гибкости и пластичности на ступенях дополнительного разволокнения, сортирования и размола, а также гомогенизации массы.
Технологическая схема включает грубую очистку макулатурной массы в гидроциклонах для удаления тяжелых включений. Очищенная суспензия подается в дисковую сортировку-сепаратор для окончательного разволокнения и грубого сортирования. В технологической схеме предусмотрены две ступени дефлокуляции. Диаметр отверстий сита дисковых сортировок на обеих ступенях составляет 2,4 мм. При достаточной степени разволокнения макулатуры после гидроразбивателя возможно использование сортировки с отверстиями сита диаметром 1,6 мм как на первой, так и на второй ступенях грубого сортирования.
Содержание неразволокненных фрагментов макулатуры после дефлокуляции и грубого сортирования макулатурной массы уменьшается до 4%, и они могут быть удалены как отходы на последующих ступенях тонкого сортирования и очистки.
Далее производится тонкая очистка макулатурной массы в гидроциклонах. Отделенные тяжелые отходы очистки макулатурной массы сгущают путем седиментации или фильтрации. Избыток оборотной воды используется для разбавления макулатурной массы в технологической линии.
Фракционирование макулатурной массы осуществляется при низкой концентрации (LC) в сортировках с шириной щели 0,15 или 0,2 мм. Коротковолокнистая фракция макулатурной массы направляется на производство верхнего слоя двухслойного тест-лайнера. Длинноволокнистая фракция макулатурной массы подвергается дополнительному сортированию в сортировке с шириной щели 0,25 мм и используется для производства нижнего слоя тест-лайнера. Длинноволокнистая фракция содержит недостаточно разволокненные фрагменты макулатуры и большое количество примесей, поэтому ее сортирование производится в три ступени.
При переработке макулатуры необходимо соблюдать основное правило сортирования: на всех ступенях одной системы сортирования макулатурной массы сита сортировок должны иметь либо круглые, либо щелевые отверстия. В представленной технологической схеме это правило нарушено: на первой ступени сортирование длинноволокнистой фракции макулатурной массы производится в щелевой сортировке, а промежуточная стадия сортирования предполагает использование сортировки с круглыми отверстиями для удаления основного количества примесей из отходов сортирования первой ступени. Сортированная масса после второй ступени сортирования подается на третью ступень сортирования с щелевыми ситами для снижения потерь волокна. При низком содержании примесей можно ограничиться двухступенчатым сортированием длинноволокнистой фракции на щелевых сортировках. В рассматриваемом примере отходы второй и третьей ступени сортирования удаляются из системы.
При повышенном содержании неразволокненных фрагментов макулатуры возможно использование дефлокулятора вместо сортировки второй ступени. Однако в этом случае частицы примесей будут значительно измельчены, что затруднит их удаление из макулатурной массы при тонком сортировании и увеличит количество сгустков загрязнений.
Сортированная макулатурная масса сгущается и подается в башню хранения. Контур водопользования системы подготовки макулатурной массы обычно отделен от контура БДМ. При сгущении макулатурной массы одновременно возможно удаление мелкого волокна и частиц зольных элементов. Фильтрат может подаваться в гидроразбиватель без дополнительной очистки или после очистки на установке микрофлотации.
Длинноволокнистая фракция макулатурной массы может дополнительно подвергаться фибриллирующему размолу без укорочения волокон с целью повышения показателей механической прочности картона. После тонкого сортирования в сортировках с шириной щели 0,35 мм обе фракции макулатурной массы направляются на картоноделательную машину (КДМ). При скорости КДМ более 1000 м/мин необходимо предусмотреть удаление воздуха из волокнистой суспензии.
В отличие от подготовки макулатурной массы для производства писче-печатных видов бумаги очистка с одновременной деаэрацией не может осуществляться по двум причинам. Во-первых, на современных БДМ в напорном ящике концентрация массы составляет 1,5%, а при концентрации более 1,2% эффективность очистки макулатурной массы в щелевых сортировках резко снижается. Во-вторых, масса в полной мере очищена на предыдущих ступенях. В связи с этим в данной технологической схеме исключена дополнительная ступень очистки макулатурной массы в гидроциклонах.
Для очистки оборотной воды возможно использование дискового фильтра или установки микрофлотации DAF (dissolved air flotation). В случае очистки оборотной воды на установке DAF уловленное волокно направляется на утилизацию вместе с другими отходами переработки макулатуры. Сеточная часть КДМ выполняет функцию промывного аппарата макулатурной массы. В подсеточной воде содержатся мелкие волокна и их обрывки, удаление которых способствует формованию прочного картонного полотна. Количество мелкого волокна определяется условиями размола длинноволокнистой фракции макулатурной массы.
Выход макулатурной массы, полученной по данной технологической схеме, зависит от содержания посторонних примесей в исходном сырье и достигает 93%. Отходы тонкого сортирования макулатурной массы составляют 1,5%. Важным показателем качества макулатурной массы является содержание липких веществ, которое по ступеням ее обработки снижается до минимума.
После ступени грубой очистки содержание липких веществ в макулатурной массе зависит от свойств макулатурного сырья. Средняя площадь поверхности частиц липких веществ в макулатурной массе составляет более 20000 мм2/кг. Фракционирование макулатурной массы в сортировках с шириной щели 0,15 мм позволяет уменьшить содержание липких веществ: площадь поверхности липких веществ в коротковолокнистой фракции, используемой для изготовления верхнего слоя тест-лайнера, снижается до 700–800 мм2/кг. Ступенчатое сортирование длинноволокнистой фракции, используемой для изготовления нижнего слоя тест-лайнера, на сортировках с шириной щели 0,25 мм уменьшает площадь поверхности липких веществ до 1800 мм2/кг, несмотря на то что суспензия, поступающая на сортирование, содержит липкие вещества в количестве, соответствующем площади поверхности, − более 11000 мм2/кг.
Присутствие в контуре водопользования растворенных веществ и мелких частиц примесей является нежелательным. При максимально замкнутом водопользовании расход воды составляет 4 м3/т оборотной воды, что соответствует 5,5 м3/т свежей воды. Производственный опыт показывает, что при данных условиях растворенные вещества поступают с промывными водами; ХПК достигает 7,5 кг/т.
При уменьшении объема сточной воды происходит накопление вредных веществ в производственной воде, что приводит к ухудшению показателей механической прочности картона, снижению производительности КДМ, коррозии оборудования и появлению неприятного запаха в производственных помещениях. В полностью замкнутой системе водопользования концентрация ХПК достигает более 30 кг/т.
Концентрация ХПК оборотной воды в контуре водопользования увеличивается с понижением объема сточной воды. Повышение величины ХПК необходимо ограничить за счет удаления небольшого объема сточной воды из системы и добавления свежей воды. Определенный объем воды удаляется из системы с отходами, а часть воды испаряется при сушке картонного полотна на КДМ.
При производстве тест-лайнера и упаковочной бумаги требования к оптическим свойствам макулатурной массы значительно снижены по сравнению с производством писче-печатных видов бумаги. Применение биологической обработки сточной воды в процессе переработки макулатуры позволяет полностью замкнуть систему водопользования.
Технологические схемы переработки макулатуры для производства коробочного картона
Требования к качеству коробочного картона и картона для упаковки жидких продуктов определяются их назначением упаковочного материала и носителя рекламы. Особые требования предъявляются к жесткости на изгиб и гладкости поверхности картона, а также белизне и чистоте волокнистого полуфабриката. Дополнительным требованием к картону для упаковки пищевых продуктов является микробиологическая и химическая чистота. Производство многослойного коробочного картона дает возможность использовать наиболее подходящий волокнистый полуфабрикат для каждого слоя. Например, в верхнем и нижнем слоях можно использовать беленую сульфатную целлюлозу, в верхнем подслое − макулатурную массу, из которой удалена печатная краска (DIP − deinked pulp), в средних слоях − ХТММ (химико-термомеханическая масса) или макулатурная масса.
Технологический процесс подготовки отдельного волокнистого полуфабриката для получения какого-либо слоя картона определяется видом используемого макулатурного сырья. Например, переработка макулатуры из смеси газет и журналов с целью получения макулатурной массы для использования в верхнем подслое картона предполагает включение в технологическую схему двухступенчатой флотации.
Особенность многослойного картона заключается в сочетании различных компонентов волокнистой суспензии, что обеспечивает требуемые показатели качества, такие как жесткость на изгиб и гладкость.
Подготовка композиции слоев картона производится на отдельных технологических линиях с последующей подачей на КДМ многослойного формования. При этом негативное влияние на процесс подготовки отдельных потоков волокнистых полуфабрикатов оказывает использование для разбавления подсеточной воды, полученной при обезвоживании отдельных слоев многослойного картона при формовании в мокрой части КДМ.
Оборотная вода, отделяемая при формовании отдельных слоев картона, имеет различную степень загрязнения, поэтому на КДМ необходимо производить раздельное управление циркуляцией воды. Оптимальное управление системой водопользования позволяет контролировать качество получаемой продукции.
В общей технологической схеме подготовки волокнистых полуфабрикатов для производства многослойного картона каждый слой имеет отдельный контур водопользования. Избыток оборотной воды должен подаваться в контур следующего слоя более низкого качества. Следует учитывать, что использование отдельных технологических линий переработки макулатуры для каждого слоя экономически нецелесообразно. При использовании первичного волокна макулатурной массы применяют для производства средних слоев картона. При производстве всех слоев многослойного картона из макулатурной массы необходимо применять раздельную подготовку потоков волокнистой суспензии в двух или трех технологических линиях.
Технологические схемы 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). На рисунке 2 показана технологическая схема подготовки макулатурной массы из макулатуры с минимальным содержанием офсетной бумаги.
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 (МС) производится после сортирования (МС) 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 II. Удаление частиц зольных элементов при промывке сопровождается сгущением макулатурной массы.
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 МДМ, для производства СББ высокого качества в контуре 1 после грубой очистки разволокненной макулатурной массы осуществляется сортирование (МС) в сортировке с круглыми отверстиями. Тонкое сортирование (LC) макулатурной массы в сортировке с широкими щелями производится после очистки массы в гидроциклонах. Преимуществами данной схемы являются высокая эффективность очистки и возможность включить в контур 1 промывку вследствие низкой концентрации макулатурной массы при сортировании. Использование второй ступени промывки в контуре 2 позволяет эффективно удалить зольные элементы из макулатурной массы. Для достижения максимальной белизны макулатурной массы необходимо применение двухступенчатой отбелки окислительными и восстановительными реагентами.
При содержании в макулатурном сырье волокон МДМ в технологическую схему необходимо включать вторую ступень флотации макулатурной массы, при этом первая флотация производится в контуре 1. После очистки и тонкого сортирования (LC) производится промывка I, что обеспечивает удаление зольных элементов и сгущение макулатурной массы. Обработка макулатурной массы на последующих ступенях технологического процесса позволяет получить высококачественный полуфабрикат для производства СББ.
Технологические схемы переработки макулатурыдля 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.
Технологическая схема 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 МДМ, 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 макулатурной массы, 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 содержании МДМ в макулатурной массе могут возникнуть трудности по обработке оборотной и сточной воды из-за увеличения содержания растворенных и коллоидных веществ.
При подготовке макулатурной массы для производства газетной бумаги разволокнение макулатуры осуществляется в узле разволокнения. Полученная макулатурная масса подается в аккумулирующий бассейн, а далее в гидроциклон для отделения грубых тяжелых примесей. Отходы узла разволокнения макулатуры направляются на обезвоживание и утилизацию. Сортирование макулатурной массы при средней концентрации массы (MC) производится на сортировках с круглыми отверстиями в три ступени по каскадной схеме. Сортированная макулатурная масса направляется на флотационную установку для удаления частиц печатной краски, липких веществ и сгустков загрязнений.
При грубой очистке макулатурной массы отделяются тяжелые загрязнения, такие как песок, фрагменты стекла и т.д. Необходимо избегать потери волокна при удалении отходов. Грубодисперсные отходы узла разволокнения макулатуры и грубого сортирования макулатурной массы обезвоживаются на винтовом прессе. Тяжелые отходы грубой очистки макулатурной массы обезвоживаются путем седиментации в специальных камерах. Мелкие тяжелые отходы тонкой очистки макулатурной массы не отделяются при седиментации, поэтому обезвоживаются на ленточном фильтре вместе с отходами тонкого сортирования и флотошламом.
Промывка и сгущение макулатурной массы позволяют удалить присутствующие в суспензии тонкодисперсные примеси и повысить концентрацию макулатурной массы до 30%. На данной операции завершается первый цикл водопользования − контур 1. При последующем диспергировании макулатурной массы осуществляется отделение остаточных частиц печатной краски от волокна, а также размягчение и равномерное распределение частиц липких веществ на поверхности волокон. Высокая концентрация массы (HC) при отбелке макулатурной массы пероксидом водорода наиболее эффективна для данной операции. По завершении отбелки осуществляется вторая ступень флотации макулатурной массы.
Беленую макулатурную массу промывают и сгущают до концентрации 30%, что позволяет предотвратить нежелательный перенос химических веществ и примесей на дальнейшие операции технологического процесса. На данной операции завершается контур 2.
Отбелка макулатурной массы восстановительными реагентами позволяет значительно повысить белизну и чистоту полученного волокнистого полуфабриката, но может быть исключена из технологической схемы по экономическим соображениям. Далее осуществляются тонкая очистка с одновременной деаэрацией и тонкое сортирование беленой макулатурной массы.
Концентрация является основным параметром эффективной эксплуатации оборудования при сортировании и очистке макулатурной массы. Содержание зольных элементов незначительно влияет на вязкость суспензии и параметры сортирования, поэтому концентрация макулатурной массы должна соответствовать оптимальным условиям эксплуатации используемого оборудования.
В первом контуре концентрация макулатурной массы уменьшается до 0,8% для эффективной очистки в гидроциклонах и последующего сортирования (LС) с использованием сортировки с щелевыми отверстиями. Концентрация макулатурной массы повышается во втором контуре после промывки и сгущения. Повышенное содержание зольных элементов в макулатурной массе требует регулирования их содержания в фильтрате от промывки, т.к. удаление зольных элементов (частиц наполнителей и меловальных покрытий) и других твердых веществ снижает выход макулатурной массы. При высоком содержании частиц зольных элементов в фильтрате увеличивается нагрузка на оборудование локальной очистки оборотной воды.
В первом контуре водопользования при разбавлении оборотной водой, содержащей зольные элементы, происходит увеличение их содержания в макулатурной массе до первой ступени флотации. При флотации макулатурной массы осуществляется избирательное удаление частиц печатной краски, наполнителей и мелких волокон. Дальнейшее снижение содержания зольных элементов в макулатурной массе происходит при промывке и сгущении, а затем на второй ступени флотации. В контуре БДМ сохраняется некоторое количество частиц наполнителя в системе короткой циркуляции, что позволяет сократить до минимума расход свежего наполнителя. Концентрация макулатурной массы и содержание наполнителя в контуре БДМ оказывает определенное влияние на качество формования бумажного полотна.
Присутствие частиц липких веществ в значительной степени снижает оптические свойства и чистоту макулатурной массы, а также влияет на стабильность работы БДМ.
Крупные частицы липких веществ удаляются при очистке, сортировании и флотации макулатурной массы. Значительное уменьшение площади липких веществ − от 2000 до 1000 мм2/кг − происходит при МС и LC сортировании на щелевых ситах. Диспергирование макулатурной массы также способствует снижению содержания частиц липких веществ за счет их отделения от волокна и последующего удаления из суспензии на второй ступени флотации. При подаче на БДМ содержание липких веществ в макулатурной массе составляет менее 100 мм2/кг.
Следует учитывать, что перед диспергированием макулатурной массы должна быть тщательно очищена от липких веществ. Диспергирование макулатурной массы с повышенным содержанием липких веществ может привести к последующей агломерации этих частиц. Агломераты диспергированных частиц образуются в макулатурной массе при изменении температуры, величины рН и других факторах. Соединение мелких частиц липких веществ с образованием агломератов происходит в аккумулирующих бассейнах или в контурах водопользования. Частицы липких веществ небольшого размера могут поступать в фильтрат при промывке и сгущении макулатурной массы. Использование неочищенного фильтрата для разбавления макулатурной массы приводит к возврату частиц липких веществ в основной технологический поток переработки макулатуры.
Важнейшим показателем оптической чистоты макулатурной массы является наличие сгустков загрязнений, видимых невооруженным глазом, т.е. размером более 50 мкм. Значительная часть сгустков загрязнений удаляется при флотации. Диспергирование макулатурной массы при расходе энергии 75 кВт/ч имеет существенное влияние на снижение содержания сгустков загрязнений. Сгустки загрязнений, не удаленные при сортировании и флотации, отделяются от волокон и уменьшаются в размере при диспергировании. Полученная макулатурной массы имеет остаточное содержание сгустков загрязнений менее 100 мм2/м.
Значительная часть частиц печатной краски удаляется из макулатурной массы на первой ступени флотации. Оставшиеся частицы печатной краски, прочно прикрепленные к волокнам на данной операции, отделяются от них при диспергировании макулатурной массы с последующим удалением на второй ступени флотации. Снижение белизны макулатурной массы при диспергировании происходит вследствие равномерного распределения частиц печатной краски и сгустков загрязнений и компенсируется при отбелке окислительными реагентами.
Смешивание отбеливающих и вспомогательных химических реагентов с макулатурной массой может производиться в узле диспергирования. Пероксид водорода добавляют в макулатурной массе непосредственно перед диспергатором. Отбелка макулатурной массы осуществляется в башне отбелки при высокой температуре и концентрации. Значительное повышение белизны макулатурной массы происходит после второй ступени флотации.
Завершающей ступенью второго контура водопользования является промывка макулатурной массы с отделением фильтрата, содержащего остаточное количество отбеливающих реагентов. Вторая ступень отбелки осуществляется с использованием FAS (формамидин сульфиновой кислоты, formamidine sulfinic acid) или дитионита натрия, при этом необходимо исключить присутствие воздуха и остаточного количества пероксида водорода в макулатурной массе.
В современных технологических схемах применяют двухступенчатое сгущение мелких отходов от 1–2% до 60% а.с.в. При обезвоживании отходов используют флокулянты − органические полимеры или неорганические абсорбенты. Обезвоживание отходов переработки макулатуры является важной технологической операцией, которую необходимо осуществлять подбором оптимальной комбинации оборудования, обеспечивающей максимальную производительность и экономическую эффективность.
Оптимальное использование воды в процессе подготовки макулатурной массы для производства писче-печатных видов бумаги осуществляется за счет создания отдельных контуров водопользования. Свежая вода используется только в контуре БДМ. Фильтраты от сгущения и промывки макулатурной массы подвергаются локальной очистке на установках микрофлотации (DAF). Очищенный фильтрат используется в качестве производственной воды в технологической линии подготовки макулатурной массы. Небольшое количество фильтрата от обезвоживания отходов используется для разбавления макулатурной массы.
Фильтраты контура 2 водопользования подвергаются очистке на установке микрофлотации DAF-2. Загрязненный фильтрат от сгущения отходов возвращается в контур 1 через установку микрофлотации DAF-3. Растворенные и коллоидные вещества распределены в волокнистой суспензии и оборотной воде. Для оценки их содержания используется величина ХПК. Оптимальная система управления водой позволяет контролировать величину ХПК и анионное загрязнение производственной воды. Повышение концентрации вредных веществ в контуре 2 негативно влияет на формование бумажного полотна и качество продукции.
В данном случае величина ХПК в контуре 1 составляет 4300 мл/л, в контуре 2 − 2400 мл/л, в контуре БДМ − 1100 мл/л. Это означает, что соотношение концентрации ХПК в контурах водопользования технологической линии подготовки макулатурной массы составляет приблизительно 100:50:30. Степень рециркуляции очищенного фильтрата в DAF-3 определяет потребление свежей воды всей технологической линии подготовки макулатурной массы − от гидроразбивателя макулатуры до прессовой части БДМ.
Технологическая схема получения макулатурной массы для производства писче-печатных видов бумаги высокого качества (SC и LWC), в отличие от представленной выше схемы, включает грубое сортирование (МС) с использованием щелевых сит после сортировки (МС) с круглыми отверстиями (рис. 3). Для достижения оптимальной белизны макулатурной массы и удаления зольных элементов в контуре 1 устанавливается промывной аппарат. При этом необходимо контролировать удаление мелкого волокна и наполнителя. Фильтрат от промывки макулатурной массы далее обрабатывается на микрофлотационной установке DAF-3 для возврата уловленного волокна в поток макулатурной массы.
Технологическая схема подготовки макулатурной массы для производства писче-печатных видов бумаги включает две ступени отбелки. Отбелка макулатурной массы пероксидом водорода не только повышает ее белизну, но и обесцвечивает волокна. Отбелка макулатурной массы 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 макулатурной массы 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 механической-прочности, чем макулатурная масса с содержанием МДМ. При использовании DIP для производства писче-печатных видов бумаги в ее композиции также может содержаться значительная доля первичных волокон.
С. С. ПУЗЫРЕВ, проф.
Статьи из цикла «Ресурсосберегающая технология переработки макулатуры»:
Ресурсосберегающая технология переработки макулатуры. Часть 13
Ресурсосберегающая технология переработки макулатуры. Часть 12.2
Ресурсосберегающая технология переработки макулатуры. Часть 12.1
Ресурсосберегающая технология переработки макулатуры. Часть 11
Ресурсосберегающая технология переработки макулатуры. Часть 10
Ресурсосберегающая технология переработки макулатуры. Часть 9
Ресурсосберегающая технология переработки макулатуры. Часть 8
Ресурсосберегающая технология переработки макулатуры. Часть 7
Ресурсосберегающая технология переработки макулатуры. Часть 6
Ресурсосберегающая технология переработки макулатуры. Часть 5
Ресурсосберегающая технология переработки макулатуры. Часть 4
Ресурсосберегающая технология переработки макулатуры. Часть 3
Ресурсосберегающая технология переработки макулатуры. Часть 1
