一种湿强废纸回收再利用双pH值化学机械制浆方法技术

本发明专利技术公开了一种湿强废纸回收再利用双pH值化学机械制浆方法，该方法包括备料工段、汽蒸工段、第一挤压浸渍化学机械处理段、第二挤压浸渍化学机械处理段、消潜和再疏解段和净化筛选浓缩段。本发明专利技术依靠机械强力作用和化学处理作用在不降低原纸浆强度的同时，实现湿强废纸纤维解离再制浆；更进一步可在两段串联的挤压浸渍化学机械处理段，首先在酸性条件下氧化废纸中的湿强剂，然后在碱性条件下进一步促进水解，更有效的破坏湿强剂分子间以及湿强剂与纸浆纤维之间的化学结合，有效提高了纤维解离率和再制浆得率。解决了湿强废纸回收制浆离解率低、强度大幅下降的问题，且可实现连续、规模化、低水耗、低能耗的无污染环保制浆。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制浆系统和制浆方法，具体涉及一种废纸回收再利用化学机械制浆系统和制浆方法。
技术介绍
废纸是重要的造纸纤维原料，各国都很重视废纸资源的回收利用，世界废纸回收量由2005年的1.826亿吨提高到2010年的2.234亿吨；回收率由49.8％提高到56.6％，发达国家普遍超过60％，韩国、德国超过80％。我国废纸制浆由2005年的2810万吨增至2010年的5305万吨，占总用浆量比重由54.0％提升至62.7％，其中国内废纸浆的比重由27.8％提升至38.0％。至“十二五”期间，废纸浆增量约为1400万吨。国内废纸回收率将提高至46.7％，同时，仍要充分利用境外废纸资源，使我国造纸工业废纸利用率提高至72.1％。目前，受国内废纸质量较低和废纸回收率偏低等因素的影响，废纸资源供给对外依存度较高，美废、欧废和日废的可出口资源基本都进入中国，且质量在逐年下降，价格却在逐年提高，供需矛盾日益加剧。废纸的再生利用可以节约大量的原生纤维资源、节约能源的消耗、减轻环境的污染，而且相比于商品纸浆，废纸的再制浆具有明显的成本优势。随着人们生活水平的提高，对纸和纸板的要求也越来越高，很多纸种特别是包装类纸板为了能在潮湿或有水存在的情况下仍具有一定的强度，在生产时经常使用湿强剂。这些具有湿强度的废纸的数量呈逐年增加趋势。不含湿强剂的普通纸，纤维连接依靠氢键形成的范德华力，水可以打破氢键连接，使纸张碎解。湿强剂树脂可与纤维素、半纤维素形成交联、不溶水和共价键的网络结构。通常情况下，经湿强树脂处理的纸在用水完全润湿后仍将维持原干强度的30％以上，可保持纸张完整度，而无湿强剂处理的普通纸仅能维持2～7％的原干强度。因此，湿强度高的废纸回收利用很困难，碎浆时存在高筛渣含量、低得率和高电耗等技术问题难以解决，这主要是因为用常规的制浆疏解设备和工艺不能将其充分分散成纸浆。进口的废纸中往往夹杂有一些很难疏解的湿强废纸，特别是使用了高含量湿强剂的永固性湿强废纸，疏解极为困难，即使延长打浆时间或增加打浆强度也难以获得好的效果。很多湿强度较高的废纸作为固体废弃物被填埋，或作为垃圾焚烧，这既造成了环境的污染，也浪费了可用于造纸的废纸资源。许多湿强纸含有高质量漂白化学纤维或高质量长纤维浆料，有很高的利用价值，当前造纸纤维原料的短缺促使造纸行业对湿强废纸的再生利用必须进行大的技术改进。目前湿强废纸再制浆方法和技术主要分为两类：机械法和化学法，且均处于研究阶段试制阶段。【1】机械法湿强废纸再制浆方法。杜永等(杜永，王中原.废湿强纸的处理【J】.中国造纸，2009,28(7)：68～69)利用机械法处理湿强废纸，处理过程中不需蒸汽，仅需纯机械式打浆、磨浆把废纸疏解为合格的纤维浆料。废纸首先通过高浓碎浆机碎解，碎浆浓度12～15％，碎浆时间25～30min，间歇式工作，每锅放料后，积存的较大纸片因无法通过碎浆机底部筛板筛孔，被留存锅内，留作下次打浆；高浓碎浆机每打完一锅浆料，就由螺旋输送机输送到中间缓冲浆罐，罐内浆料浓度稀释至8～10％；缓冲浆罐内浆料利用高位差，自流至双螺旋挤浆机浓缩至浆浓25～30％；浓缩后浆料经斜螺旋输送机输送至高浓盘磨磨浆机磨浆，高浓磨磨浆浓度20～30％，磨浆过程采用两台串联方式，磨浆后浆料打浆度可达到原成浆时的打浆度。此技术的不足之处在于(1)高浓碎浆生产不连续，时间较长；(2)电耗较高；(3)湿强剂未经化学处理，会造成后序制浆造纸过程中再絮凝，影响纸张抄造；(4)湿强剂的存在会影响纸张抄造时其它驻留助剂等化学品的使用效果。【2】碱法化学蒸煮湿强废纸再制浆方法。王建等(王建，齐亮，白铁军，华开开.PAE增湿强本色废纸的再制浆工艺【J】.纸和造纸，2008,27(5)：47-49)用化学蒸煮的方法处理本色废纸，将废纸装入蒸球，液比1:6，添加1％的烧碱和0.05％的AQ进行蒸煮，蒸煮后再通过水力碎浆机碎解。在最高蒸煮温度160℃，保温30min的条件下，粗浆得率可达到82.7％，再制浆损失率17.3％。曹庆福等(曹庆福，张元彬，张桂兰.湿强废纸最佳处理方法选择【J】.中华纸业，1998(4)：45)用自制蒸煮器处理含湿强剂的纱管封面纸，在装入废纸的蒸煮器中加入7.5％的硫酸铝蒸煮2h，然后经水力碎浆机碎解，每吨废纸较原来利用水力碎浆机和打浆机设备处理的机械法，吨浆电耗由原来的1232kw.h降至146kw.h，降低费用1148元，取得了较好的效果。碱法化学蒸煮可以分解湿强剂或破坏湿强剂与纸浆纤维的化学结合，解离湿强纸。存在问题：(1)废纸浆得率较低，大量的纤维原料降解后进入到制浆废水中，增加了废水处理的难度和成本；(2)如果不对解离的废纸浆漂白，纸浆白度很低，只能用于一些对白度要求不高的纸板中，纸浆用途受到限制；(3)化学蒸煮方法对废纸浆的化学作用比较强烈，造成纤维素聚合度下降，而导致成浆的物理强度下降。【3】氧化剂处理湿强废纸再制浆方法。聚酰胺多胺环氧氯丙烷(PAE)树脂是目前造纸工业中占主导的湿强剂，因而，很多关于湿强废纸再生利用的研究都是针对PAE类湿强废纸的。氧化剂可以破坏PAE在纸页中产生的网络结构或者直接破坏它与纸浆纤维的化学键，解离湿强纸。主要有：(1)次氯酸盐处理法。在浓度为5％左右的湿强纸浆中，缓缓加入NaOH溶液调PH值至11，再加入NaCIO漂液，，在反应温度下处理一定时间。待反应结束，将纸料混合液转移至高速分散机中剪切几分钟，浆料经洗涤再进行抄纸。研究表明：NaCIO用量对湿强纸的疏解影响最大，当用量达到0.5～0.8g/L时，疏解较容易，疏解率较高；PH值对NaCIO法影响较为特殊，PAE树脂在较宽的PH值(4～10)范围内，具有良好的稳定性，特别是PH值在6.5～8.0之间时，其性质最为稳定，酰胺环氧化物间的交联键最不易破坏，疏解最困难，所以应避开树脂的稳定范围，选择在PH＜6.5或强碱(PH＞11)的条件下进行疏解；温度也是影响再制浆的一个重要因素，用次氯酸钠或次氯酸钙处理PAE湿强纸时，较高的处理温度不利于再制浆；机械剪切处理对再制浆的作用与打浆和精浆的原理相似，能增加纤维润张，从而有利于提高纸页的强度。存在问题：次氯酸盐处理法可以有效的处理漂白的PAE湿强纸，且成本较低，但是它不能将非漂白湿强纸完全再制浆，而且，会增加排放污水中氯仿、四氯乙烷等可吸附有机卤化物(AOX)的负荷，这也是限制次氯酸盐使用的不利因素。(2)过氧化二硫酸盐处理湿强废纸。王丽娟等(王丽娟，杨汝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种湿强废纸回收再利用双pH值化学机械制浆方法，其特征在于该方法包括：①备料工段：将原料输送至碎料机破解成料片后，输送至转鼓式洗涤机加水调整浓度为3～5％进行洗涤、沉渣、去杂质，洗涤后的物料和水输送至斜螺旋脱水机进行脱水；②汽蒸工段：将备料工段输出的脱水后的物料输送至汽蒸仓，在0.3～0.6MPa的蒸汽压力范围内汽蒸15～30分钟使得物料汽蒸软化；③第一挤压浸渍化学机械处理段：将汽蒸工段输出的蒸后物料由螺旋输送机输送至本段双螺杆浸渍机内被挤压揉搓为丝团状并浓缩至35～45％浓度，其后在本段双螺杆浸渍机内与计量加入的第一化学浸渍药剂高浓混合，并加水调整浆浓至25～35％，浆料PH值控制在酸性范围内，实现均质化化学浸渍处理后排出至反应仓，在80～95℃的温度范围内，停留35～60分钟进行反应；④第二挤压浸渍化学机械处理段：将第一挤压浸渍化学机械处理段反应仓输出的浆料，由螺旋输送机输送至本段双螺杆浸渍机中被进一步挤压揉搓为纤维束和单根纤维混合物状并浓缩至35～45％浓度，其后在本段双螺杆浸渍机内与计量加入的第二化学浸渍药剂高浓混合，并加水调整浆浓至25～35％，浆料PH值控制在碱性范围内，实现均质化化学浸渍处理后排出至反应仓，在80～95℃的温度范围内，停留35～60分钟进行反应；⑤消潜和再疏解段：将第二挤压浸渍化学机械处理段反应仓输出的浆料，由螺旋输送机输送至消潜浆池内使得球团状纤维分散伸展消除内应力，加水调整浆浓至3～5％，调整浆料温度范围为60～70℃，其后通过浆泵泵送至纤维分离机进行再疏解，分离出轻、重杂质和粗大废料和湿强纸纤维；⑥净化、筛选和浓缩段：将消潜和再疏解段分离得到的湿强纸纤维，经除渣器净化、压力筛筛选、浓缩设备浓缩后存贮在贮浆装置中备抄。...

【技术特征摘要】
1.一种湿强废纸回收再利用双pH值化学机械制浆方法，其特征在于该方法包括：
①备料工段：将原料输送至碎料机破解成料片后，输送至转鼓式洗涤机加水调整浓
度为3～5％进行洗涤、沉渣、去杂质，洗涤后的物料和水输送至斜螺旋脱水机进行脱水；
②汽蒸工段：将备料工段输出的脱水后的物料输送至汽蒸仓，在0.3～0.6MPa的蒸
汽压力范围内汽蒸15～30分钟使得物料汽蒸软化；
③第一挤压浸渍化学机械处理段：将汽蒸工段输出的蒸后物料由螺旋输送机输送至
本段双螺杆浸渍机内被挤压揉搓为丝团状并浓缩至35～45％浓度，其后在本段双螺杆浸
渍机内与计量加入的第一化学浸渍药剂高浓混合，并加水调整浆浓至25～35％，浆料PH
值控制在酸性范围内，实现均质化化学浸渍处理后排出至反应仓，在80～95℃的温度范
围内，停留35～60分钟进行反应；
④第二挤压浸渍化学机械处理段：将第一挤压浸渍化学机械处理段反应仓输出的浆
料，由螺旋输送机输送至本段双螺杆浸渍机中被进一步挤压揉搓为纤维束和单根纤维混
合物状并浓缩至35～45％浓度，其后在本段双螺杆浸渍机内与计量加入的第二化学浸渍
药剂高浓混合，并加水调整浆浓至25～35％，浆料PH值控制在碱性范围内，实现均质
化化学浸渍处理后排出至反应仓，在80～95℃的温度范围内，停留35～60分钟进行反应；
⑤消潜和再疏解段：将第二挤压浸渍化学机械处理段反应仓输出的浆料，由螺旋输
送机输送至消潜浆池内使得球团状纤维分散伸展消除内应力，加水调整浆浓至3～5％，
调整浆料温度范围为60～70℃，其后通过浆泵泵送至纤维分离机进行再疏解，分离出轻、
重杂质和粗大废料和湿强纸纤维；
⑥净化、筛选和浓缩段：将消潜和再疏解段分离得到的湿强纸纤维，经除渣器净化、
压力筛筛选、浓缩设备浓缩后存贮在贮浆装置中备抄。
2.根据权利要求1所述的湿强废纸回收再利用双pH值化学机械制浆方法，其特征
在于：所述①备料工段中转鼓式洗涤机洗涤后得到的沉渣杂质进入固废处理系统，通过
斜螺旋脱水机的滤网板网孔排出的残余杂质和水进入水处理系统，经沉淀净化后循环回
用于洗涤过程。
3.根据权利要求1所述的湿强废纸回收再利用双pH值化学机械制浆方法，其特征
在于：按照占绝干原料...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹堪洲，范刚华，徐涛，
申请(专利权)人：江苏金沃机械有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32