一種雙pH值濕強廢紙回收再利用制漿方法
【專利說明】一種雙pH值濕強廢紙回收再利用制漿方法
[0001]本申請是名稱為:一種濕強廢紙回收再利用化學(xué)機械制漿方法，申請?zhí)枮?2014103492050，申請日為2014年7月21日的發(fā)明專利的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種制漿系統(tǒng)和制漿方法，具體涉及一種廢紙回收再利用化學(xué)機械制漿系統(tǒng)和制漿方法。
【背景技術(shù)】
[0003]廢紙是重要的造紙纖維原料，各國都很重視廢紙資源的回收利用，世界廢紙回收量由2005年的1.826億噸提高到2010年的2.234億噸；回收率由49.8%提高到56.6%，發(fā)達國家普遍超過60%，韓國、德國超過80%。我國廢紙制漿由2005年的2810萬噸增至2010年的5305萬噸，占總用漿量比重由54.0%提升至62.7%，其中國內(nèi)廢紙漿的比重由27.8%提升至38.0 %。至“十二五”期間，廢紙漿增量約為1400萬噸。國內(nèi)廢紙回收率將提高至46.7%,同時，仍要充分利用境外廢紙資源，使我國造紙工業(yè)廢紙利用率提高至72.1%。
[0004]目前，受國內(nèi)廢紙質(zhì)量較低和廢紙回收率偏低等因素的影響，廢紙資源供給對外依存度較高，美廢、歐廢和日廢的可出口資源基本都進入中國，且質(zhì)量在逐年下降，價格卻在逐年提高，供需矛盾日益加劇。
[0005]廢紙的再生利用可以節(jié)約大量的原生纖維資源、節(jié)約能源的消耗、減輕環(huán)境的污染，而且相比于商品紙漿，廢紙的再制漿具有明顯的成本優(yōu)勢。隨著人們生活水平的提高，對紙和紙板的要求也越來越高，很多紙種特別是包裝類紙板為了能在潮濕或有水存在的情況下仍具有一定的強度，在生產(chǎn)時經(jīng)常使用濕強劑。這些具有濕強度的廢紙的數(shù)量呈逐年增加趨勢。不含濕強劑的普通紙，纖維連接依靠氫鍵形成的范德華力，水可以打破氫鍵連接，使紙張碎解。濕強劑樹脂可與纖維素、半纖維素形成交聯(lián)、不溶水和共價鍵的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。通常情況下，經(jīng)濕強樹脂處理的紙在用水完全潤濕后仍將維持原干強度的30%以上，可保持紙張完整度，而無濕強劑處理的普通紙僅能維持2?7%的原干強度。
[0006]因此，濕強度高的廢紙回收利用很困難，碎漿時存在高篩渣含量、低得率和高電耗等技術(shù)問題難以解決，這主要是因為用常規(guī)的制漿疏解設(shè)備和工藝不能將其充分分散成紙漿。進口的廢紙中往往夾雜有一些很難疏解的濕強廢紙，特別是使用了高含量濕強劑的永固性濕強廢紙，疏解極為困難，即使延長打漿時間或增加打漿強度也難以獲得好的效果。很多濕強度較高的廢紙作為固體廢棄物被填埋，或作為垃圾焚燒，這既造成了環(huán)境的污染，也浪費了可用于造紙的廢紙資源。
[0007]許多濕強紙含有高質(zhì)量漂白化學(xué)纖維或高質(zhì)量長纖維漿料，有很高的利用價值，當前造紙纖維原料的短缺促使造紙行業(yè)對濕強廢紙的再生利用必須進行大的技術(shù)改進。
[0008]目前濕強廢紙再制漿方法和技術(shù)主要分為兩類:機械法和化學(xué)法，且均處于研究階段試制階段。
[0009]【I】機械法濕強廢紙再制漿方法。杜永等(杜永，王中原.廢濕強紙的處理【J】.中國造紙，2009,28(7):68?69)利用機械法處理濕強廢紙，處理過程中不需蒸汽，僅需純機械式打漿、磨漿把廢紙疏解為合格的纖維漿料。廢紙首先通過高濃碎漿機碎解，碎漿濃度12?15%,碎漿時間25?30min，間歇式工作，每鍋放料后，積存的較大紙片因無法通過碎漿機底部篩板篩孔，被留存鍋內(nèi)，留作下次打漿;高濃碎漿機每打完一鍋漿料，就由螺旋輸送機輸送到中間緩沖漿罐，罐內(nèi)漿料濃度稀釋至8?10%;緩沖漿罐內(nèi)漿料利用高位差，自流至雙螺旋擠漿機濃縮至漿濃25?30%;濃縮后漿料經(jīng)斜螺旋輸送機輸送至高濃盤磨磨漿機磨漿，高濃磨磨漿濃度20?30%，磨漿過程采用兩臺串聯(lián)方式，磨漿后漿料打漿度可達到原成漿時的打漿度。此技術(shù)的不足之處在于(I)高濃碎漿生產(chǎn)不連續(xù)，時間較長；(2)電耗較高；
(3)濕強劑未經(jīng)化學(xué)處理，會造成后序制漿造紙過程中再絮凝，影響紙張抄造；(4)濕強劑的存在會影響紙張抄造時其它駐留助劑等化學(xué)品的使用效果。
[0010]【2】堿法化學(xué)蒸煮濕強廢紙再制漿方法。王建等(王建，齊亮，白鐵軍，華開開.PAE增濕強本色廢紙的再制漿工藝【J】.紙和造紙，2008，27(5): 47-49)用化學(xué)蒸煮的方法處理本色廢紙，將廢紙裝入蒸球，液比1:6，添加I %的燒堿和0.05 %的AQ進行蒸煮，蒸煮后再通過水力碎漿機碎解。在最高蒸煮溫度160°C，保溫30min的條件下，粗漿得率可達到82.7%，再制漿損失率17.3 %。曹慶福等(曹慶福，張元彬，張桂蘭.濕強廢紙最佳處理方法選擇【J】.中華紙業(yè)，1998(4):45)用自制蒸煮器處理含濕強劑的紗管封面紙，在裝入廢紙的蒸煮器中加入7.5 %的硫酸鋁蒸煮2h，然后經(jīng)水力碎漿機碎解，每噸廢紙較原來利用水力碎漿機和打漿機設(shè)備處理的機械法，噸漿電耗由原來的1232kw.h降至146kw.h，降低費用1148元，取得了較好的效果。堿法化學(xué)蒸煮可以分解濕強劑或破壞濕強劑與紙漿纖維的化學(xué)結(jié)合，解離濕強紙。存在問題:(I)廢紙漿得率較低，大量的纖維原料降解后進入到制漿廢水中，增加了廢水處理的難度和成本；(2)如果不對解離的廢紙漿漂白，紙漿白度很低，只能用于一些對白度要求不高的紙板中，紙漿用途受到限制；(3)化學(xué)蒸煮方法對廢紙漿的化學(xué)作用比較強烈，造成纖維素聚合度下降，而導(dǎo)致成漿的物理強度下降。
[0011]【3】氧化劑處理濕強廢紙再制漿方法。聚酰胺多胺環(huán)氧氯丙烷(PAE)樹脂是目前造紙工業(yè)中占主導(dǎo)的濕強劑，因而，很多關(guān)于濕強廢紙再生利用的研究都是針對PAE類濕強廢紙的。氧化劑可以破壞PAE在紙頁中產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或者直接破壞它與紙漿纖維的化學(xué)鍵，解離濕強紙。主要有:
[0012](I)次氯酸鹽處理法。在濃度為5%左右的濕強紙漿中，緩緩加入NaOH溶液調(diào)PH值至11，再加入NaC1漂液，，在反應(yīng)溫度下處理一定時間。待反應(yīng)結(jié)束，將紙料混合液轉(zhuǎn)移至高速分散機中剪切幾分鐘，漿料經(jīng)洗滌再進行抄紙。
[0013]研究表明=NaC1用量對濕強紙的疏解影響最大，當用量達到0.5?0.8g/L時，疏解較容易，疏解率較高;PH值對NaC1法影響較為特殊，PAE樹脂在較寬的PH值(4?10)范圍內(nèi)，具有良好的穩(wěn)定性，特別是PH值在6.5?8.0之間時，其性質(zhì)最為穩(wěn)定，酰胺環(huán)氧化物間的交聯(lián)鍵最不易破壞，疏解最困難，所以應(yīng)避開樹脂的穩(wěn)定范圍，選擇在PH<6.5或強堿(PH>
11)的條件下進行疏解;溫度也是影響再制漿的一個重要因素，用次氯酸鈉或次氯酸鈣處理PAE濕強紙時，較高的處理溫度不利于再制漿;機械剪切處理對再制漿的作用與打漿和精漿的原理相似，能增加纖維潤張，從而有利于提高紙頁的強度。
[0014]存在問題:次氯酸鹽處理法可以有效的處理漂白的PAE濕強紙，且成本較低，但是它不能將非漂白濕強紙完全再制漿，而且，會增加排放污水中氯仿、四氯乙烷等可吸附有機鹵化物(AOX)的負荷，這也是限制次氯酸鹽使用的不利因素。
[0015](2)過氧化二硫酸鹽處理濕強廢紙。王麗娟等(王麗娟，楊汝男，章海濤，等.濕強紙再制漿的的研究【J】.中國造紙，2004,23(4):63-64)采用過硫酸鉀處理廢人民幣紙，較適宜的處理條件為過硫酸鉀用量6 %，酸處理PH值3，時間30min，制漿濃度13 %。成漿率可控制在94% 以上。Stephen.A Ficher等(Ficher，S.A..Repulping wet-strength paper【J】.TappiJ 1997,80(11):141-147)用過硫酸鈉處理含有PAE濕強劑的本色?？?。當過硫酸鈉的用量為I %，預(yù)處理PH值11，疏解時間70min的條件下，本色牛卡紙(PAE用量0.6 % )的再制漿得率達到66%。當進一步增加過硫酸鈉的用量到10%，預(yù)處理PH值和時間不變的情況下，處理另一種本色?？?PAE用量0.4%)，再制漿得率可以達到74%。結(jié)果表明，過硫酸鹽在堿性條件下對含有PAE的濕強廢紙的處理效果較差。
[0016]過氧化二硫酸鹽的模型化合物反應(yīng)機理:氧化劑易進攻PAE樹脂聚合物的叔胺或酰胺-環(huán)氧化合物間的仲酰胺鍵，使PAE樹脂發(fā)生分解反應(yīng)，從而導(dǎo)致濕強紙失去濕增強功會泛。
[0017]過氧化二硫酸鹽處理濕強廢紙再制漿受處理溫度、反應(yīng)時間、氧化劑用量、PH值和機械剪切等因素的影響較大。溫度升高有利于再制漿，在中堿性條件下，處理后的紙漿強度略高于NaC1法，但需要稍高的溫度，且反應(yīng)速度稍慢，再制漿白度略低;過氧化二硫酸鹽再制漿廢液中可吸附有機鹵的含量極低;再制漿不經(jīng)洗滌重新添加等量的濕強劑，殘留的過氧化二硫酸鹽對再抄紙的紙張的濕強度影響遠低于殘留NaC1產(chǎn)生的影響，可節(jié)省大量洗滌水。
[0018]存在問題:在中性或堿性再制漿過程中，由于過氧化二硫酸鹽分解產(chǎn)生的自由基能提取木質(zhì)素上的氫形成無反應(yīng)活性的自由基，而使大部分濕強樹脂未被氧化，所以，過氧化二硫酸鹽對未漂硫酸鹽漿、化學(xué)熱磨機械漿及OCC濕強紙不太有效，難于再制漿。雖過量的過氧化二硫酸鹽可以克服這種副反應(yīng)，但是價格太昂貴，效率不高，而且對纖維有損害。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種濕強廢紙回收再利用化學(xué)機械制漿系統(tǒng)，進而提供一種濕強廢紙回收再利用化學(xué)機械制漿方法。
[0020]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的濕強廢紙回收再利用化學(xué)機械制漿系統(tǒng)，按物料工序運行方向，該系統(tǒng)包括第一輸送設(shè)備、碎料機、第二輸送設(shè)備、轉(zhuǎn)鼓式洗滌機、斜螺旋脫水機、汽蒸倉、第三螺旋輸送機、第一雙螺桿浸漬機、第一反應(yīng)倉、第四螺旋輸送機、第二雙螺桿浸漬機、第二反應(yīng)倉、第五螺旋輸送機、消潛漿池、漿栗、纖維分離機、凈化篩選濃縮裝置、貯漿裝置；
[0021 ]所述第一輸送設(shè)備的出料口正對碎料機的進料口，所述碎料機的出料口正對第二輸送設(shè)備的進料口，所述第二輸送設(shè)備的出料口正對轉(zhuǎn)鼓式洗滌機的進料口，所述轉(zhuǎn)鼓式洗滌機的出料口與斜螺旋脫水機的進料口連通，所述斜螺旋脫水機的出料口與汽蒸倉的進料口連通，所述汽蒸倉的出料口與第三螺旋輸送機進料口連通，所述第三螺旋輸送機的出料口與第一雙螺桿浸漬機的進料口連通，所述第一雙螺桿浸漬機的出料口與第一反應(yīng)倉的進料口連通，所述第一反應(yīng)倉的出料口與第四螺旋輸送機的進料口連通，所述第四螺旋輸送機的出料口與第二雙螺桿浸漬機的進料口連通，所述第二雙螺桿浸漬機的出料口與第二反應(yīng)倉的進料口連通，所述第二反應(yīng)倉的出料口與第五螺旋輸送機的進料口連通，所述第五螺旋輸送機的出料口連通至消潛漿池，所述漿栗設(shè)于消潛漿池與纖維分離機之間，漿栗的輸入端與消潛漿池的