本發(fā)明總體上涉及處理廢紙供再生紙產(chǎn)品使用。更確切地說，本發(fā)明涉及一種用于從廢料制備再生紙漿的方法，該廢料包括有氣味的化合物或在加工過程中形成有氣味的化合物。

發(fā)明背景

再生廢紙是用于制造紙產(chǎn)品的主要的原料來源。一些廢料，例如市政、商業(yè)和住宅廢物，包括除了廢紙之外的有氣味的化合物或可以在該廢紙材料的加工過程中形成有氣味的化合物、或二者，并且由此類有氣味的化合物排放的氣味可能是不希望的或令人討厭的。因此，對于用于以減少的氣味排放再循環(huán)利用廢料(包括廢紙)的方法存在需求。

發(fā)明概述

前述需求通過本發(fā)明得以滿足，本發(fā)明提供了一種用于再循環(huán)利用廢料(包括廢紙)的方法，該方法包括以下步驟：將該廢料引入到壓力容器中，在升高的加工溫度和壓力下使在該壓力容器中的該廢紙再制漿以便形成包括基本上再制漿的廢紙的處理過的廢料，其后將冷卻水引入到該壓力容器中以便將在該壓力容器中的該處理過的廢料冷卻至低于該升高的加工溫度的排出溫度并且減少由該處理過的廢料排放的氣味，并且其后將該處理過的廢料從該壓力容器中排出。該回收的紙漿部分適合作為在制造多種紙產(chǎn)品(包括但不限于薄紙、紙巾和包裝產(chǎn)品)中的原料。

這些以及其他目的、特征和優(yōu)點將從以下提供的說明中變得更明顯。

附圖簡要說明

以下結(jié)合許多實施例和附圖詳細地描述了本發(fā)明。在這些附圖中：

圖1是在本發(fā)明的優(yōu)選實施例之一中使用的壓力容器的側(cè)視圖；

圖2是圖1的容器的部分截面的視圖，示出了旋轉(zhuǎn)滾筒，并且示出了該容器的處于打開位置的閉合板；

圖3是圖1的壓力容器的正視的端視圖；此視圖示出了用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動該滾筒的傳動皮帶和發(fā)動機；

圖4是圖1的容器的端視圖，展示了該閉合板的操作。

圖5是圖1的設(shè)備的部分截面的側(cè)面正視圖，示出了圍繞該旋轉(zhuǎn)滾筒的內(nèi)部以間隔陣列布置的升降槳，其中螺旋狀的折流板的位置通過利用短劃線指示；

圖6a是沿圖5的線6a--6a截取的截面圖；

圖6b是沿圖5的線6b--6b截取的截面圖；

圖7指示圍繞圖1-6b的旋轉(zhuǎn)滾筒的內(nèi)表面布置的這些升降槳與螺旋狀折流板的關(guān)系；

圖8是結(jié)合本發(fā)明使用的典型的升降槳的放大比例圖，還示出了該滾筒的相鄰部分的截面，該滾筒的閉合板端是朝向左，如在此圖中所觀察的；

圖9是結(jié)合本發(fā)明使用的真空系統(tǒng)的示意圖。

發(fā)明詳細說明

僅出于說明的目的結(jié)合不同的實施例詳細地描述了本發(fā)明。這些實施例的不同步驟、組分和特征的參數(shù)分別進行了描述，但是可以與本說明書和權(quán)利要求書一致地結(jié)合以便使得其他實施例能夠同樣地被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解。如在此使用的不同術(shù)語同樣在以下的說明中定義。呈百分比的濃度是呈重量百分比，除非上下文另外指明。

如以上概述的，本發(fā)明提供了一種用于再循環(huán)利用廢料(包括廢紙)的方法，該方法包括以下步驟：將該廢料引入到壓力容器中，在升高的加工溫度和升高的加工壓力下使在該壓力容器中的該廢紙再制漿以便形成包括基本上再制漿的廢紙的處理過的廢料，其后將冷卻水引入到該壓力容器中以便將在該壓力容器中的該處理過的廢料冷卻至低于該升高的加工溫度的排出溫度并且減少由該處理過的廢料排放的氣味，并且其后將該處理過的廢料從該壓力容器中排出。該回收的紙漿部分適合作為在制造多種紙產(chǎn)品(包括但不限于薄紙、紙巾和包裝產(chǎn)品)中的原料。

添加冷卻水減少或消除了氣味，該氣味否則當排出該處理過的廢料時被或?qū)⒈慌欧拧Ｔ谠搲毫θ萜髦械乃吞幚磉^的廢料在該壓力容器中形成處理過的廢料漿料。盡管不希望被理論所束縛，但據(jù)信冷卻水通過降低該處理過的材料的溫度或稀釋該處理過的材料漿料或二者減少了氣味。還據(jù)信該冷卻水吸收在該處理過的材料中的有氣味的化合物。此類有氣味的化合物可以存在于該廢料中或在該處理過的廢料漿料的再制漿過程中產(chǎn)生或是這兩種情況。在本發(fā)明的一些實施例中，有氣味的化合物的來源包括食品或飲料廢物或二者。

術(shù)語“再制漿”是指纖維相互分開或至少部分地分離，這些纖維已經(jīng)相互附接、結(jié)合、或纏繞，例如紙中的纖維素纖維。在本說明書的上下文中，再制漿紙是指使紙的纖維素纖維至少部分地相互分離以便形成松散的纖維素纖維漿。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供了一種方法用于再循環(huán)利用廢料(包括廢紙和聚合物廢料)，該方法利用總體上圓柱形構(gòu)型的壓力容器，該壓力容器被安裝成圍繞其縱軸線被傾斜旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動)，所述方法包括以下步驟：a)通過該壓力容器的入口引入該廢料和稀釋水；b)將熱能添加至該壓力容器中的廢料中以便將升高的加工溫度和升高的加工壓力給予該壓力容器內(nèi)部的廢料至高于大氣壓的水平；c)圍繞其縱軸線旋轉(zhuǎn)該壓力容器，以便攪拌該廢料以實現(xiàn)該纖維狀紙部分的再制漿；d)通過經(jīng)由冷凝器放出水蒸汽使該容器減壓，接著在該冷凝器上抽真空以便開始該材料的冷卻e)其后，將冷卻水引入到該壓力容器中以便將該壓力容器中的處理過的廢料冷卻至排出溫度(低于在前一步驟中可實現(xiàn)的溫度)并且減少由該處理過的廢料排放的氣味；以及f)將該處理過的廢料從該壓力容器中排出，其中所述紙部分被基本上再制漿并且基本上與所述聚合物廢料以及在所述廢料中的其他污染物分開。在本發(fā)明的一個實施例中，該聚合物廢料被操作以便濃縮污染物(包括來自該廢料的彩色體)。

根據(jù)本發(fā)明的又另一個實施例，提供了一種方法，其中使用在本領(lǐng)域中稱為旋轉(zhuǎn)釜(Rotoclave).RTM.設(shè)備的旋轉(zhuǎn)設(shè)備(從美國路易斯安那州麥迪遜維爾的Tempico有限公司可獲得的)。通過允許滾筒中的螺旋(augured)葉片的轉(zhuǎn)動來將該廢料吸入該滾筒的腔室中將希望量的廢料放入該旋轉(zhuǎn)釜的滾筒中。該廢料包括廢紙和一種或多種有氣味的化合物或在再制漿的過程中形成一種或多種有氣味的化合物的材料。將壓力容器門關(guān)閉并且密封，添加稀釋水，并且在該腔室中抽真空以便消除在該容器中捕獲的空氣的分壓的影響。然后將該旋轉(zhuǎn)釜腔室隔離并且通過水蒸汽入口閥引入水蒸汽直到達到希望的加工溫度和壓力。旋轉(zhuǎn)該旋轉(zhuǎn)釜滾筒，同時在希望的加工溫度和壓力下將該廢料包含在該滾筒中持續(xù)預(yù)設(shè)的反應(yīng)時間以便形成處理過的廢料。水蒸汽用于貫穿該預(yù)設(shè)的反應(yīng)時間維持該溫度和壓力。在該預(yù)設(shè)的反應(yīng)時間后，關(guān)閉用于將該水蒸汽引入該滾筒中的水蒸汽閥并且將該滾筒排氣至大氣壓，這進而還降低在該腔室中的溫度。在該第一排氣步驟之后，抽真空以進一步降低該處理過的廢料的溫度。然后再次將該滾筒排氣至大氣壓并且其后將冷卻水引入到該腔室中以便進一步將該處理過的廢料冷卻至排出溫度并且稀釋該一種或多種有氣味的化合物，并且打開該室。將該滾筒內(nèi)部的處理過的材料然后通過反轉(zhuǎn)該滾筒旋轉(zhuǎn)而移出，這樣使得螺旋葉片將該處理過的材料遞送到該滾筒的前面，在這里該處理過的材料然后離開到排出輸送機上用于進一步篩選以便移除該粗材料。

壓力容器

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，該壓力容器總體上可以是圓柱形構(gòu)型的細長容器，該容器被安裝成圍繞其縱軸線被旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動)，該容器在一端具有入口并且在另一端具有出口，并且配備有攪拌器件，該攪拌器件包括存在于所述容器內(nèi)部中的固定升降槳的陣列。廢料的攪拌可以包括與所述容器的旋轉(zhuǎn)同時發(fā)生的在該容器內(nèi)的升降槳的活動。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，該容器可以配備有螺旋形配置的構(gòu)件。

可以帶來加工本發(fā)明的廢料需要的效果的任何合適的壓力容器可以結(jié)合本發(fā)明使用。然而，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，該壓力容器可以有利地配備有合適的攪拌器件以便促進該廢料的適當攪拌。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的合適的壓力容器是總體上圓柱形構(gòu)型的壓力容器，該容器被安裝成圍繞其縱軸線被傾斜旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動，如在美國專利號5,119,994；4,974,781；和6,458,240中披露的，這些專利的披露內(nèi)容通過引用以其全文結(jié)合在此。此類壓力容器配備有合適的器件用于攪拌以便均勻地混合該廢料并且破碎含塑料的和含紙的廢料。合適的攪拌器件的實例包括機械的、流體力學的或電氣裝置。機械裝置的具體實例包括機械的攪拌器、振動器、摻混器、滾筒以及類似物。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)安裝在壓力容器內(nèi)部區(qū)段內(nèi)的固定升降槳陣列和螺旋形配置的構(gòu)件協(xié)作作為用于本發(fā)明的一個實施例的攪拌器件的一個實例。根據(jù)一個實施例，該攪拌器件被提供在滾筒中，該滾筒傾斜地可旋轉(zhuǎn)地安裝在壓力容器內(nèi)。

因此，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的設(shè)備涉及以相對于水平面輕微的傾斜角安裝的總體上圓柱形容器，其中一個實施例的傾斜角是約7°，該容器的上端具有開口以接收廢料并且該容器的下端是閉合的。該容器可以被設(shè)計成在該開口上具有高度有效的閉合裝置，該閉合裝置當閉合時密封該容器使其與大氣隔離以便允許在該容器內(nèi)在其操作期間發(fā)生壓力積聚，或者，可替代地，通過適當?shù)恼婵障到y(tǒng)起作用允許在該容器內(nèi)維持真空。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，隨著旋轉(zhuǎn)該滾筒，據(jù)信該滾筒中的廢料翻滾與該滾筒的側(cè)壁接觸，距離等于這些材料的靜止角乘以這些材料的摩擦系數(shù)乘以該滾筒的旋轉(zhuǎn)速率。根據(jù)一個實施例，處理過的材料的靜止角是約45°并且摩擦系數(shù)是約0.2。

參考圖1-9，示出用于實踐根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的方法的設(shè)備，如在美國專利號6,458,240中披露的。該設(shè)備包括總體上圓柱形構(gòu)型的厚壁的加工壓力容器A。厚壁用于該壓力容器A的構(gòu)建中以便它可以在高的內(nèi)壓力條件下以及有時在如以上所指出的真空條件下操作。該壓力容器A以不可旋轉(zhuǎn)的方式被安裝在穩(wěn)固的固定支架26上并且具有足夠?qū)挼牡鬃员憬o予足夠的穩(wěn)定性。支架26可以利用結(jié)構(gòu)鋼構(gòu)件，這些構(gòu)件被設(shè)計成將處理器和其包含的材料的重量有效地轉(zhuǎn)移到該處理器下方的基座。

即將描述的旋轉(zhuǎn)滾筒(用于該容器A的殼體內(nèi))將其力轉(zhuǎn)移給載體和支承軸承，該載體和支承軸承進而將那種載荷轉(zhuǎn)移進該容器A的殼體內(nèi)并且變成由該殼體的結(jié)構(gòu)支架支撐的載荷的一部分，并且因此轉(zhuǎn)移給該處理器下面的基座。

閉合裝置或圓頂狀門40(配備有密封件41)被鉸接地安裝成鄰近該容器A的入口30，這樣使得顯著的壓力或真空可以在該容器內(nèi)在選定的時間建立，如先前提及的。

位于不旋轉(zhuǎn)的容器A內(nèi)的是總體上圓柱形滾筒D，該圓柱形滾筒被安裝為以便在其軸線上的任一方向上是可旋轉(zhuǎn)的，該軸線與該容器A的軸線重合。滾筒D配備有騎環(huán)或支撐環(huán)12(鄰近其前端50)，其中輥或耳軸軸承58被定位在容器A的內(nèi)部以便接觸環(huán)12，并且因此對滾筒D的前端50提供支撐。滾筒D的前端50是打開的，而該滾筒的后端或下端56是閉合的并且不透水的。

附連到滾筒D的后端或下端56上的是驅(qū)動軸16，該驅(qū)動軸被安排為支撐滾筒D的后端并且旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動其。該軸被輥或滾珠軸承17可旋轉(zhuǎn)地支撐，該輥或滾珠軸承進而被來自附接于容器A上的結(jié)構(gòu)構(gòu)件19支撐。這種支撐安排被設(shè)計為固定滾筒D的位置，就考慮其在容器A內(nèi)的水平定位而言。

滾筒D的驅(qū)動軸16穿透容器A的殼體并且通過密封件33密封與大氣隔離以便使得能夠在容器A內(nèi)、并且當然在滾筒D內(nèi)不時地維持選定的壓力或選定的真空。

對于滾筒D的典型的旋轉(zhuǎn)速率是在2與30rpm之間并且優(yōu)選地約8-15rpm以便促進在用于旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動該滾筒的驅(qū)動機構(gòu)14上的力的均勻負載。

滾筒D能夠借助于圖1中描繪的驅(qū)動組件14在其水平軸線上的任一方向上旋轉(zhuǎn)，該驅(qū)動組件可以例如利用連接到該滾筒的驅(qū)動軸16上的可逆電動機20和合適的減速齒輪18以使該滾筒D在選定的方向上轉(zhuǎn)動。優(yōu)選的是使用越過鏈輪23和24的重載鏈22用于將發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移至該驅(qū)動軸，以本領(lǐng)域有豐富知識的人士熟悉的安排，如圖1和3中描繪的。

通過將滾筒D置于壓力容器A內(nèi)，有可能具有與將在獨立式可旋轉(zhuǎn)的滾筒中具有的相同的無阻礙的材料攪拌的優(yōu)點。通過將該滾筒設(shè)計為具有足夠的容納壁，在加工過程中，正在被加工的材料和有待插入那些材料中的添加劑被包含在該滾筒內(nèi)。因為，根據(jù)此實施例，該滾筒被布置在壓力容器內(nèi)，所以構(gòu)建該滾筒的材料顯著地輕于獨立式可旋轉(zhuǎn)的滾筒所要求的，這將要求結(jié)構(gòu)完整性以承受壓力的力以及與將在該過程中不時地使用的真空相關(guān)的力。

滾筒D的內(nèi)部配備有一系列升降槳70和螺旋刮板(helical flighting)80以便促進由于滾筒D的旋轉(zhuǎn)的廢料的攪拌和移動。以下更詳細地描述用于本發(fā)明的升降槳和刮板。

容器A，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選地傾斜地操作。一個合適的傾斜角是離水平線7°，其中前或入口端30高于該容器的閉合的下端36。該傾斜角幫助將有待加工的材料包含在滾筒D內(nèi)，因為隨著該滾筒旋轉(zhuǎn)，廢料將被移動通過滾筒D朝向后端，至少部分地在重力的影響下。

盡管沒有滾筒D的尺寸的限制，應(yīng)該注意的是利用約10英尺長的滾筒的裝置具有可以在再循環(huán)利用站中被有效利用的尺寸。換言之，根據(jù)本發(fā)明的廢物處理器的更小尺寸版本可以采取單元的形式，該單元可以被置于相對有限的區(qū)域內(nèi)，以便處理更小規(guī)模的任何具體類型的其中產(chǎn)生的廢料。

同時，顯然有可能使用更大的單元來進行大規(guī)模操作，并且前述提及具有有待用于處理設(shè)施中的尺寸的處理器不旨在限制任何處理器的大或小，除了該容器的直徑應(yīng)該足夠大以接受材料之外，在這些材料上沒有發(fā)生在先的尺寸縮減。根據(jù)本發(fā)明可以利用合理的直徑和長度的任何組合，僅由實用性限制。

回到本發(fā)明的細節(jié)，這些升降槳70被安裝在滾筒D的內(nèi)部并且被安排為使得最小化在該滾筒內(nèi)的材料流動的任何阻礙。這些升降槳分布在沿著該滾筒的水平維度的區(qū)段內(nèi)，如圖5中所示，并且以從一個區(qū)段到下一個區(qū)段以約45°間隔交錯。

將這些升降槳70垂直于滾筒D的殼體附連到該滾筒的內(nèi)周長上，如圖6a和6b中所示，并且縱向地定向以便與該滾筒的縱向尺寸一致，如在圖5和7中所示。

如在圖8中最佳地看到的，垂直腿72附連到該滾筒的內(nèi)部側(cè)壁上，并且成角度的構(gòu)件74在其中線77處附連到該垂直腿的徑向內(nèi)部部分上。成角度的構(gòu)件74具有外表面75和76，其中表面75處于與升降槳的垂直腿72約45°的角度，并且表面76處于相對于腿72的相似的角度。這些表面76優(yōu)選地被認為是第一部分，并且這些槳的表面75被認為是第二部分。成角度的構(gòu)件74的中線77可以處于相對于滾筒D的內(nèi)表面約52°的角度，并且如圖8中所示，中線77被置于朝向滾筒D的較高端的方向上。稍微不同地陳述，這些升降槳的內(nèi)部部分78面向滾筒D的閉合端56，該閉合端從圖8的視角觀察是向左。

在一個實施例中，該滾筒的傾斜角是相對于水平線約7°，所以升降槳的有角度的部分75和76的傾斜角是相對于該滾筒D的殼壁52°，并且這導(dǎo)致升降槳的有角度的部分75和76以相對于水平線的45°角操作。

螺旋刮板或折流板80被附連到滾筒D的內(nèi)周長上以便最小化在該滾筒內(nèi)的廢料流動的阻礙，并且可以處于對應(yīng)于螺旋狀物的一個完整循環(huán)的頻率，沿著該滾筒的長度測量，該螺旋狀物處于等于該滾筒的直徑的距離。該螺旋刮板的傾斜度是使得當滾筒D在所謂的第一旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)時，有待加工的廢料向前、朝向該滾筒的閉合下端56移動，而該滾筒在第二旋轉(zhuǎn)方向上的旋轉(zhuǎn)引起這些材料向后朝向該滾筒的入口開口50移動。該螺旋刮板是連續(xù)的，意味著偶爾的升降槳70必須在某些位置被消除以便使得制造成為可能。

這些升降槳的尺寸和頻率、該滾筒的傾斜角以及該滾筒的旋轉(zhuǎn)速率是可變的并且是所要求的該滾筒內(nèi)的材料的移動速率以及在給定的時間量內(nèi)有待加工的材料量的函數(shù)。

該滾筒的直徑可以是足以接受選定量的有待加工的廢料，其中該滾筒的內(nèi)徑的體積的約40百分比的另外的空間需要保持空的以便允許材料落下并且在該滾筒內(nèi)隨著其旋轉(zhuǎn)混合。在這種類型的裝置的設(shè)計中，另外的加工容量通過增大其長度而增加到處理器中。直徑與長度的比率是可變的并且取決于與該滾筒的攪拌機構(gòu)的尺寸和頻率一致的給定時間量內(nèi)有待加工的材料的量以便確保廢料和水的完全混合。

用于監(jiān)測和控制該方法的裝置包括，例如，水管道、水蒸汽管道、真空管道、壓力控制器及其他需要的儀器。在使用獨立式可旋轉(zhuǎn)的滾筒時，這些裝置各自可以附連到該可旋轉(zhuǎn)的滾筒的旋轉(zhuǎn)軸的中心線上，這使得在此類容器上的閉合裝置復(fù)雜化并且，必然地，將這些裝置放置于該滾筒的末端。在壓力控制器、真空連接件和溫度控制儀器的情況下，這不是適當?shù)奈恢?。相反，這種類型的裝置可以更好地從以下位置監(jiān)測并且控制該方法，該位置更接近該方法中反應(yīng)發(fā)生的點，并且不鄰近或處于將添加劑注入該方法中的相反端。因此，一些實施例利用其中利用旋轉(zhuǎn)滾筒的壓力容器。

誘導(dǎo)壓力和真空進一步使利用獨立式旋轉(zhuǎn)滾筒復(fù)雜化。具體地真空要求該裝置具有相當大的強度以便免于坍塌，并且這總體上相當于巨大的部件，如果此類部件要旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動則要求相當大的馬力。

此外，引入大的物體(總體上不自由流動、沒有在其引入到該方法中之前方便地減小尺寸)可能要求該閉合裝置具有大尺寸。由于其大尺寸并且由于該方法的壓力和真空條件，這些閉合裝置將非常難以手動地處理。將附連到獨立式旋轉(zhuǎn)滾筒上的自動閉合裝置操作器可以是復(fù)雜的。在此實施例中，使該滾筒旋轉(zhuǎn)持續(xù)一定的時間段，在此期間該閉合裝置是打開的，并且因此，該閉合裝置及其操作器必須不干擾該滾筒在這些情況下旋轉(zhuǎn)的能力。

參見圖1，容器A配備有用于選擇性添加水蒸汽的管道90以及用于選擇性添加稀釋和冷卻水二者的管道92，其中利用合適的閥以便控制流量。將該水蒸汽管道和該水管道合并到單個注射管94中，如圖1中所示，使得水蒸汽和水能夠被引導(dǎo)通過容器A的側(cè)壁并且然后通過彎曲的固定管95注入滾筒D的開口端中。

在操作該裝置的一個階段期間，通過真空系統(tǒng)(例如由康涅狄格州諾沃克的納什工程公司(Nash Engineering Company of Norwalk,Conn.)或新澤西州韋斯特菲爾德的克羅爾-雷諾茲公司(Croll-Reynolds Company,Inc.of Westfield,N.J.)制造的類型)將真空誘導(dǎo)到容器A中，該真空系統(tǒng)通過真空連接件46連接到該容器；注意圖9。

廢料引入

根據(jù)本發(fā)明用于生產(chǎn)再生紙漿的廢料至少包括廢紙。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，合適的廢紙包括但不限于報紙或其他墨水涂染的紙產(chǎn)品、雜志、紙箱、容器、杯子、宣傳單、傳單、信封、硬紙板、箱子、袋子、印刷的及未印刷的紙張、海報以及類似物。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，該廢料可以包括一種或多種有氣味的化合物或在再制漿的過程中形成一種或多種有氣味的化合物的材料。包括一種或多種有氣味的化合物的材料或在再制漿的過程中形成一種或多種有氣味的化合物的材料包括但不限于食品廢物及飲料廢物或二者，連同可能的聚合物廢料例如塑料杯子、塑料瓶、塑料容器以及類似物。根據(jù)本發(fā)明的還其他實施例，該廢料可以包括商業(yè)廢物、住宅廢物、生活廢物或工業(yè)廢物。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，該廢料原料可以包括廢紙以及聚合物廢物例如配備有膠乳涂料的涂布的原料、填充劑以及類似物。涂料或聚合物組分可以包括合成聚合物例如丙烯酸酯以及乙酸乙烯酯或天然聚合物以及淀粉糊劑或有機糊劑，以及天然和合成粘合劑。該聚合物材料可以呈涂料、粘結(jié)劑的形式或簡單地與紙纖維組分相關(guān)聯(lián)，如在用紙板組分以及塑料薄膜組分進行包裝的情況下。根據(jù)某些實施例，該廢料原料可以包括含纖維素纖維的紙以及樹脂質(zhì)聚合物組分二者，該樹脂質(zhì)聚合物組分在該方法過程中團聚并且被操作以便將其他污染物與釋放的造紙纖維分離。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例可加工的難以加工的廢料的另外的具體實例包括具有濕強度樹脂的單側(cè)和兩側(cè)塑料涂布的紙板、不具有濕強度樹脂的單側(cè)和兩側(cè)塑料涂布的紙板、雙面光面印刷機裁紙屑、紫外線(UV)固化的墨水涂布紙、以及其混合物。塑料涂布的紙板的另外的實例包括具有濕強度樹脂的兩側(cè)涂布的(C2S)塑料食品包裝紙板，例如牛奶盒或用于干食品儲存的其他紙箱以及類似物。不具有濕強度樹脂的塑料涂布的紙板的另外的實例包括冰淇淋容器、多種其他冷凍食品包裝以及類似物。還另外的實例包括雙面光面照片裁紙屑、冰淇淋頂部、未印刷的有色紙、新聞紙以及類似物。

再次參考圖1-9并且根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，廢料(包括紙廢物、以及任選地含塑料的廢物、連同有氣味的或產(chǎn)生氣味的化合物)由合適的輸送器運送并且通過入口開口30引入，當門40已經(jīng)移動到打開位置時，并且引入滾筒D的開口端50。因為該廢物沒有以任何具體尺寸包裝并且還可以含有尺寸、形狀和密度改變并且可能不一定是自由流動的各式各樣的材料，容器A中的入口開口30以及進入該滾筒的開口50是足夠大的并且沒有阻礙以便允許將先前未加工的廢物直接引入處理器中。

在廢物正在被輸送進該滾筒內(nèi)的同時，滾筒D在該第一旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)，并且，憑借螺旋刮板80和該滾筒的傾斜角，足夠量的材料，盡管不自由流動，將被裝進該滾筒中用于加工。

當滾筒D已經(jīng)填充有足夠量的有待加工的材料時，將閉合裝置40關(guān)閉并且通過鎖緊環(huán)42(例如由丹麥的克林格產(chǎn)品公司(Klinge Products Company of Denmark)制造的類型)固定。

總體上，廢料中的廢物固體(即，非可制漿的材料)的重量百分比是在基于這些廢料的總干重的約1重量百分比至約80重量百分比的范圍內(nèi)。然而，廢料中的廢物固體的重量百分比可以另外在基于這些廢料的總干重的約20重量百分比至約70重量百分比的范圍內(nèi)。

典型地，廢紙含有基于紙漿和聚合物廢料的總重量的不大于約80重量百分比的聚合物廢料。在一些情況中，這些廢料含有基于紙漿和聚合物廢料的總重量的小于約10百分比的聚合物廢料。

在此使用的，術(shù)語“聚合物的”、“塑料”、“聚合物”以及類似術(shù)語是指并且包括所有有機的、合成的、天然或加工的天然聚合物材料例如乙酸纖維素，包括模制、流延、擠出、拉制或?qū)訅夯蛞云渌绞绞┯玫轿矬w或薄膜上或內(nèi)的樹脂、粘合劑、泡沫、薄膜、片材和合金(復(fù)合材料)。此類應(yīng)用可以使用水或油基膠乳中的任一種并且通過本領(lǐng)域中已知技術(shù)中的任一種進行。涂布技術(shù)的實例包括刮涂、浸涂、噴涂等等。聚合物材料的具體實例包括加聚物例如乙烯基聚合物，包括丙烯酸酯和乙酸乙烯脂，其膠乳，聚烯烴，縮聚物例如聚酯或聚碳酸酯，以及類似物。

稀釋水

返回到圖1-9中示出的實施例，將大量的稀釋水添加到有待加工的廢料中，這通過經(jīng)由管92注射稀釋水實現(xiàn)，這樣使得足夠的稀釋水經(jīng)由彎曲的固定管95與該滾筒中的廢料接觸。通常將稀釋水添加到壓力容器滾筒D中以便實現(xiàn)在該滾筒中的總廢料和水的30重量百分比與75重量百分比之間的滾筒D中的水含量，其中約70百分比是根據(jù)一個特定的實施例的量。根據(jù)另一個實施例，將稀釋水以最高達約3重量份的稀釋水比約1重量份的廢料的量、或最高達約7重量份的稀釋水比約3重量份的廢料的量、或從約0.43重量份至約3重量份的稀釋水比約1重量份的廢料的量通過管92引入到壓力容器滾筒D中。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，該稀釋水可以是基本上純水，但是可以是適于飲用的或不適于飲用的水。該稀釋水可以含有添加劑例如以下更詳細地描述的化學助劑。

在該稀釋水添加期間滾筒D通常在該第一旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)以便增強廢料與稀釋水的接觸。

一旦將所有材料裝進該容器中，將該壓力容器門關(guān)閉并且密封。滾筒D然后在該第一旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)，在此期間可以在該腔室中抽真空持續(xù)短的時間段，約1至5分鐘或5至10分鐘。在此階段施用真空的目的之一是防止捕獲的不可凝結(jié)氣體造成的壓力積聚。在該抽真空時段結(jié)束時，關(guān)掉真空并且將該系統(tǒng)通過關(guān)閉閥而隔離。在該抽真空時段完成后，將稀釋水添加到滾筒D腔室內(nèi)。

化學助劑

根據(jù)本發(fā)明的實施例，在攪拌過程期間添加合適的化學助劑可以改善成漿的紙部分的品質(zhì)。再制漿的程度可以從使用化學助劑增加。此外，在某些化學助劑存在下形成的紙漿可以更亮并且可以減少附加的加工步驟的程度。該化學助劑可以在將滾筒門關(guān)閉且鎖上之前或之后引入到壓力容器中并且可以在廢料之前、與廢料同時或在廢料之后添加到壓力容器中、或者與稀釋水一起添加到壓力容器中。

因此，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，可以任性地包括選自下組的至少一種化學助劑，該組由以下各項組成：堿劑、緩沖劑、漂白劑、洗滌劑、表面活性劑、溶劑、分散劑、螯合劑、多價螯合劑、以及其混合物。這些化學助劑單獨地或者以其組合可以以其本體形式或溶液使用，優(yōu)選地以水中的溶液形式。任何量的這些化學助劑可以用于帶來預(yù)期的益處，然而，優(yōu)選的化學助劑和量在以下更詳細地進行描述。

在水中產(chǎn)生堿性pH的用于同纖維素材料一起使用的現(xiàn)在已知的或以后開發(fā)的任何堿劑可以與本發(fā)明的實施例一起使用。此類堿劑的實例是氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀以及其他堿金屬或堿土元素氫氧化物。根據(jù)一個實施例，可以使用氫氧化鈉。根據(jù)一些實施例，將使用的溶液中的堿性化合物的總濃度總體上選擇為大于添加到壓力容器滾筒中的廢料和稀釋水的總重量的0.5％。根據(jù)一些實施例，將它選擇為大于添加到壓力容器滾筒中的廢料和稀釋水的總重量的0.8％。根據(jù)一些實施例，此濃度保持在小于添加到壓力容器滾筒中的廢料和稀釋水的總重量的5％。根據(jù)一些實施例，這些濃度可以是添加到壓力容器滾筒中的廢料和稀釋水的總重量的1％與2.5％之間、或3％、或最高達5％或最高達10％。根據(jù)一些實施例，一種堿劑例如氫氧化鈉以基于引入傾斜的滾筒中的稀釋水和氫氧化鈉的重量的至少約1％的濃度存在于該稀釋水溶液中。更典型地，氫氧化鈉以基于引入傾斜的滾筒中的稀釋水和氫氧化鈉的重量的至少約2％的濃度存在于該稀釋水溶液中，然而優(yōu)選地在一些情況中，氫氧化鈉以基于引入傾斜的滾筒中的稀釋水和氫氧化鈉的重量的至少約3％的濃度存在于該稀釋水溶液中。

對于控制介質(zhì)的pH在8-10的pH范圍內(nèi)有用的現(xiàn)在已知的或以后開發(fā)的任何緩沖劑材料可以用作根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的緩沖劑。此類緩沖劑的一個實例是硅酸鈉，其充當在此pH范圍內(nèi)的緩沖劑。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，可以將漂白劑添加到廢料中以便獲得具有可接受的亮度值的成漿的紙部分。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，用于漂白纖維素材料的現(xiàn)在已知的或以后開發(fā)的任何漂白劑可能可以用于實踐本發(fā)明。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，使用的漂白劑的量可以是添加到壓力容器中的稀釋水和廢料的總量的從約0.5至約1.3重量百分比。本發(fā)明的一些實施例包括過氧化氫作為該漂白劑，其量為添加到壓力容器中的稀釋水和廢料的總量的約1重量百分比，用于加工含有含紙和含塑料廢料的漿混合物。在一些實施例中次氯酸鈉也可以充當一種合適的漂白劑以及殺生物劑。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，多種其他的化學助劑例如洗滌劑、表面活性劑、溶劑、分散劑、螯合劑、隱蔽劑(單獨地或者以其組合)可以添加到廢料中用于在再制漿過程中使用。用于此類目的的現(xiàn)在已知的或以后開發(fā)的所有這些化學助劑能夠以足以實現(xiàn)預(yù)期益處的量使用。然而，只要當由其形成的紙漿呈現(xiàn)可接受的品質(zhì)時才使用這些化學助劑。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，優(yōu)選的化學助劑是單獨的或與過氧化氫組合的氫氧化鈉。

再制漿條件

根據(jù)本發(fā)明的實施例，包括廢紙的廢料的加工是通過添加熱量和機械能以將該廢料充分再制漿并且附帶地將該廢料滅菌而實現(xiàn)的。憑借添加的稀釋水，該稀釋水增加進入正在被加工的廢料內(nèi)的熱傳導(dǎo)，可能以其他方式為本身并且在其他材料上產(chǎn)生絕緣效應(yīng)的廢料被要求的熱量完全且快速地穿透，因此避免產(chǎn)生孔穴(pocket)，在這些孔穴中有傳染性的材料可能被保護免受實現(xiàn)完全再制漿的足夠的熱量。因為隨著被加工，這些廢物的可制漿的部分的尺寸減小，如之前描述的，并且因為該過程的熱量引起廢物的塑料部分(當存在時)變得熱變形并且坍塌成更致密的形式，全部量的該廢物被更完全地攪拌并且因此被熱量最完全地接觸。

返回到圖1-9中示出的實施例，在該第一旋轉(zhuǎn)方向上，當從滾筒的開口端觀察時假定為是順時針的，廢料被定向刮板80攔截并且穿過該滾筒朝向該滾筒的后面或閉合的下端56移動。同時，隨著在該滾筒的旋轉(zhuǎn)過程中這些雙向的升降槳70各自與該材料接觸，這些槳，憑借每個槳的有角度的部分，引導(dǎo)廢料的一部分逆流地朝向該滾筒的入口端。在滾筒D的在希望的方向上的旋轉(zhuǎn)過程中在螺旋刮板80和新穎的升降槳70的表面76的作用下的這種同時的向后和向前移動導(dǎo)致正在被加工的材料的有利的和非常完全的攪拌。因為這些作用和添加的稀釋水，非常有效地實現(xiàn)廢料的可制漿的材料的再制漿。

在一些實施例中，該旋轉(zhuǎn)滾筒設(shè)備以至少約6轉(zhuǎn)/分鐘(rpm)、或至少約8轉(zhuǎn)/分鐘(rpm)、或至少約10rpm的速度旋轉(zhuǎn)。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，在加工廢料的過程中將熱量添加到壓力容器中。在這種情況下，在該滾筒在該第一旋轉(zhuǎn)方向上正在旋轉(zhuǎn)的同時，水蒸汽可以有利地通過水蒸汽管道90添加到該容器中并且通過注射管道94注入到廢料中；注意圖1。如之前描述的，在該滾筒正在旋轉(zhuǎn)的同時，添加熱量引起塑料材料(當存在時)變得軟化并且分離，因此允許與塑料處于緊密接觸的紙部分被完全攪拌并且與添加的水分和添加的熱量接觸。通過適當使用與壓力管60相關(guān)聯(lián)的壓力控制系統(tǒng)和排氣連接件62的閥在容器A中維持希望的壓力。閥61a控制壓力管60，并且閥61b控制排氣管62。管68形成與容器A的內(nèi)部的連接。如之前描述的化學助劑可以附加地作為液體或蒸汽添加到水蒸汽管線中、或可替代地到水管線中。

根據(jù)一些實施例，在攪拌步驟期間引入足夠量的水蒸汽以便引起在約212°F至約285°F的范圍內(nèi)的內(nèi)部溫度和在約0psig至最高達約50psig范圍內(nèi)或在約10psig至約50psig范圍內(nèi)的壓力。根據(jù)一些實施例，至少約230°F的溫度和至少約15psig的壓力以減少實現(xiàn)制漿需要的時間是優(yōu)選的。

根據(jù)一些實施例，將條件控制為使得實現(xiàn)再制漿需要的時間總體上是從約30至90分鐘，并且典型地實現(xiàn)再制漿需要的時間可以是約60分鐘。

在其中在攪拌步驟期間引入足夠量的水蒸汽以便引起約275°F的內(nèi)部溫度和約30psig的壓力以減少實現(xiàn)再制漿需要的時間(在一些情況中可能是約40至80分鐘)的實施例中；再次，實現(xiàn)制漿需要的時間典型地是約60分鐘或更少。在一些實施例中，至少約80百分比的紙被再制漿，并且在一些實施例中，至少90百分比的紙被再制漿。在一些實施例中，至少65百分比的存在的紙被再制漿。

根據(jù)一些實施例，在該再制漿步驟期間，將廢料保持在至少約212°F的溫度持續(xù)至少約90分鐘的時間(在約15psig的壓力下)、或保持在約285°F的溫度持續(xù)至少40分鐘的時間(在約50psig的壓力下)、或保持在壓力、溫度和時間的其他組合(如用于實現(xiàn)污染廢物的完全且有效的再制漿已經(jīng)示出的)下。根據(jù)一些實施例，在正在攪拌廢料的同時在滾筒旋轉(zhuǎn)期間將足夠量的水蒸汽引入到該壓力容器中以便引起約230°F的內(nèi)部溫度和約18psig的壓力以減少實現(xiàn)再制漿需要的時間，該時間是約40至60分鐘、或60分鐘。根據(jù)其他實施例，在約45psig的壓力下該內(nèi)部溫度是約275°F，實現(xiàn)再制漿的時間是約40至80分鐘、或約60分鐘。

再制漿后減壓

在已經(jīng)在足夠高的溫度下將廢料加工持續(xù)了足夠的時間量后，關(guān)掉到該系統(tǒng)的水蒸汽注入，將壓力容器滾筒排氣到大氣壓，并且然后打開圖9中描繪的真空系統(tǒng)46同時繼續(xù)在該第一旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)該滾筒以便誘導(dǎo)壓力容器室中的真空以便冷卻該壓力容器中的處理過的廢料。隨著誘導(dǎo)真空，將這些處理過的廢料從再制漿加工溫度冷卻至更低的溫度。根據(jù)一些實施例，誘導(dǎo)的真空范圍從約-5psig至約-15psig或約-10psig并且將處理過的材料的溫度降低到低至約170°F或約160°F或低至約150°F。

冷卻水

將冷卻水引入到該壓力容器中以便繼續(xù)將該壓力容器中的處理過的廢料冷卻至排出溫度(低于升高的再制漿加工溫度)并且減少由該處理過的廢料排放的氣味。添加冷卻水減少或消除了氣味，該氣味否則當排出該處理過的廢料時被或?qū)⒈慌欧拧Ｔ谠搲毫θ萜髦械乃吞幚磉^的廢料在該壓力容器中形成處理過的廢料漿料。盡管不希望被理論所束縛，但據(jù)信冷卻水通過降低該處理過的材料的溫度或稀釋該處理過的材料漿料或二者減少了氣味。還據(jù)信該冷卻水吸收在該處理過的材料中的有氣味的化合物，這些化合物否則將被釋放到周圍的大氣中。此類有氣味的化合物可以存在于該廢料中或在該處理過的廢料漿料的再制漿過程中產(chǎn)生或是這兩種情況。在本發(fā)明的一些實施例中，有氣味的化合物的來源包括食品或飲料廢物或二者。

返回到圖1-9中示出的實施例，將一定量的冷卻水添加到該處理過的廢料中，這通過經(jīng)由管92注射冷卻水實現(xiàn)，這樣使得足夠的冷卻水經(jīng)由彎曲的固定管95與該滾筒D中的廢料接觸。將冷卻水添加到壓力容器滾筒D中以便實現(xiàn)在該滾筒中的總廢料和水的78重量百分比與95重量百分比之間的滾筒D中的總水含量，其中約80百分比是根據(jù)一個特定的實施例的量。根據(jù)另一個實施例，將冷卻水以這樣的量通過管92引入到壓力容器滾筒D中，使得在該冷卻步驟后該壓力容器中存在的水的總量為至少約3.5重量份至約1重量份處理過的廢料或至少約3.8重量份至約1重量份處理過的廢料。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，將該冷卻水以足以將該壓力容器中的處理過的廢料的溫度降低至少約10°F、或約10°F至約50°F、或約10°F至約30°F的量添加到該處理過的廢料中。根據(jù)本發(fā)明的實施例，將該冷卻水以足以將該壓力容器中的處理過的廢料的溫度從至少約170°F溫度降低至不大于約140°F的溫度、或從至少約160°F的溫度降低至不大于約140°F的溫度、或從至少約160°F的溫度降低至不大于約130°F的溫度的量添加到該處理過的廢料中。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，在最高達約130°F、或最高達約120°F、或從約70°F至約130°F、或從約70°F至約120°F、或從約70°F至約115°F的溫度下將該冷卻水添加到該處理過的廢料中。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，將該冷卻水以足以使該壓力容器中的總水含量增加該壓力容器的總水和廢料含量的按重量計至少約5％、或該壓力容器的總水和廢料含量的按重量計至少約10％、或該壓力容器的總水和廢料含量的按重量計約5％至約40％的量添加到該處理過的廢料中。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，該冷卻水可以是基本上純水，但是可以是適于飲用的或不適于飲用的水。該冷卻水可以含有添加劑例如氣味修飾劑和/或殺生物劑。

排出處理過的廢物

在用冷卻水冷卻后，將材料從旋轉(zhuǎn)容器中排出用于回收再制漿的材料進行再循環(huán)利用。根據(jù)一些實施例，排出的紙漿部分含有基于該排出的紙漿部分的總濕重的約5重量百分比至約50重量百分比的固體濃度。優(yōu)選地，該固體濃度是在基于該排出的漿部分的總濕重的約10重量百分比至約25重量百分比的范圍內(nèi)。

此外，如上文所述，廢紙部分被基本上再制漿。根據(jù)一些實施例，該廢紙是至少約80百分比再制漿的，或該廢紙部分是至少約90百分比再制漿的。

返回到圖1-9中的實施例，打開閉合裝置40并且在第二旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)滾筒D。在該第二旋轉(zhuǎn)方向上，假定逆時針旋轉(zhuǎn)，加工過的廢料被螺旋刮板80攔截并且在螺旋刮板80的作用下被引導(dǎo)朝向滾筒D的入口端。隨著滾筒D繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，這些加工過的材料還通過如之前描述的“Y”型升降槳70的表面75被提升并且引導(dǎo)朝向容器的入口端。

在這些槳的垂直表面的每一側(cè)上的斜面75和76在任一旋轉(zhuǎn)方向上以相同的方式運行，當然在每一種情況下由豎直布置的構(gòu)件72輔助。

應(yīng)該注意的是在加工過程中這些升降槳70以相對于螺旋刮板80逆流或回流方式運行，其中這些表面76在此時間以主要方式起作用。僅在廢料已經(jīng)被完全加工后，反轉(zhuǎn)滾筒D的旋轉(zhuǎn)方向，以便使得螺旋刮板80能夠?qū)⒉牧吓懦鲈竭^該滾筒的唇緣51進入合適的排出系統(tǒng)中。在此排出時間，這些槳70的表面75以主要方式起作用，實際上與螺旋刮板80的作用協(xié)作。

在滾筒D在該第二旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)期間，加工過的材料因此通過螺旋刮板80和升降槳70的表面72和75的組合作用從該容器中排出。因為滾筒D的外唇緣51伸出超過容器A的外邊緣，排出的加工過的材料脫離該容器落下。憑借紙材料的再制漿，加工過的廢料的體積降低至其原體積的約1/3。

這些加工過的材料的排出速率，如對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說明顯的，是取決于滾筒D的旋轉(zhuǎn)速率、螺旋刮板80的尺寸和頻率以及升降槳70的尺寸和數(shù)目，并且這些變量取決于在給定的時間量內(nèi)有待加工的材料的量并且不限于這些變量的單一組合。

排水連接件64配備有合適的閥66，該閥可以打開以便使得水分在其過度積聚時能夠從殼體(壓力容器A)中排出。

然后將加工過的材料引導(dǎo)至篩用于分離和回收再制漿的紙部分并且進一步收集分離的塑料材料。如之前描述的，然后可以使該再制漿的紙部分經(jīng)受進一步的加工步驟以便形成再生紙張、薄紙或板。

再生紙產(chǎn)品

在本發(fā)明方法的一些實施例中，使該再制漿的紙部分進一步經(jīng)受隨后的加工步驟以便產(chǎn)生紙產(chǎn)品。在一些實施例中，該紙產(chǎn)品是薄紙或紙巾產(chǎn)品。在一些實施例中，本發(fā)明方法進一步包括利用該廢物的再制漿的紙部分用于生產(chǎn)含再生纖維的紙產(chǎn)品例如適合于制造紙盤的含再生纖維的紙板、或含再生纖維的吸水紙張、或含再生纖維的薄紙、或含再生纖維的紙巾、或新聞紙、或含再生纖維的硬紙板產(chǎn)品(包括含再生纖維的瓦楞硬紙板紙產(chǎn)品)。所以另外，容易地制備含再生纖維的書寫紙。

出于描述和限定本發(fā)明傳授內(nèi)容的目的，應(yīng)當指出術(shù)語“基本上”在此用于表示固有的不確定性程度，該不確定性程度可以歸因于任何定量比較、值、測量、或其他表示。術(shù)語“基本上”在此還用于表示以下程度，通過該程度定量表示可以不同于所述的參考而不導(dǎo)致討論中的主題的基本功能的改變。

盡管已經(jīng)關(guān)于不同的實施例描述了這些傳授內(nèi)容，應(yīng)當認識到在所附披露內(nèi)容的精神和范圍內(nèi)，這些傳授內(nèi)容還能夠具有多種多樣的另外和其他的實施例。