Makulatura

Makulatura, Makulatura

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Rozdział 5
5. Przerób makulatury
Włókna wtórne stały się niezastąpionym surowcem dla przemysłu papierniczego, stanowią około
jednej trzeciej całkowitej ilości zużywanych surowców włóknistych. Wpłynęły na to niższa cena
w porównaniu z odpowiadającymi im rodzajami masy celulozowej rynkowej oraz promocja
recyklingu makulatury w wielu krajach europejskich. Średni wskaźnik wykorzystania
makulatury w Europie wynosi 43%. Należy jednak wziąć pod uwagę fakt, że w celu zapewnienia
wytrzymałości i innych właściwości wytwarzanego papieru konieczny jest dodatek pewnych
ilości włókien pierwotnych.
W celu efektywnego wykorzystania makulatury konieczne jest jej zbieranie, sortowanie i
rozdzielanie na odpowiednie odmiany jakościowe.
4
W związku z tym, po zebraniu, makulatura
jest dostarczana do punktów zbiórki, gdzie jest sortowana i belowana. Przed jej belowaniem
usuwa się substancje zanieczyszczające takie, jak np. tworzywa sztuczne. Papiery laminowane
usuwane są w takim stopniu, w jakim jest to możliwe. Przesortowana makulatura jest zwykle
prasowana w maszynach belujących. Makulatura z dużych źródeł jest zazwyczaj dostarczana i
przerabiana w instalacjach zintegrowanych z papierniami.
5.1 Stosowane procesy i techniki
Linie do przerobu makulatury różnią się między sobą w zależności od rodzaju wytwarzanego
papieru, np. papiery opakowaniowe, papier gazetowy lub bibułka higieniczna (tissue) oraz od
stosowanego składu masy papierniczej. Ogólnie procesy przerobu makulatury (RCF) można
podzielić na dwie główne kategorie:
• Procesy z zastosowaniem wyłącznie mechanicznego oczyszczania, tzn.
bez odbarwiania
obejmujące produkcję takich wyrobów, jak: testliner, papier na warstwę pofalowaną,
niepowlekane tektury i tektury pudełkowe
• Procesy obejmujące mechaniczne oczyszczanie i
odbarwianie,
stosowane przy produkcji
takich wyrobów, jak: papier gazetowy, bibułka higieniczna, papiery do druku i pisania,
papiery na czasopisma ilustrowane (SC/LWC), powlekane tektury i tektury pudełkowe
lub rynkową odbarwioną masę makulaturową (DIP).
W europejskich wytwórniach papieru stosuje się wiele różnych systemów przerobu makulatury,
jednak wszystkie obejmują podobne stadia procesu. Systemy mogą być łączone w różnoraki
sposób w celu spełniania określonych zadań. Wszystkie obejmują rozwłóknianie, usuwanie
zanieczyszczeń, tzn. skuteczne oddzielanie materiału włóknistego i zanieczyszczeń. Instalacje do
przerobu makulatury składają się z podobnych „bloków” przeznaczonych do określonych celów.
Typowe stadia przerobu włókien wtórnych są następujące:
Składowanie makulatury
Makulatura jest zwykle dostarczana do papierni w postaci bel związanych drutem lub taśmą
metalową. Bele są rozpakowywane poprzez przecięcie drutu lub taśmy, drut i taśma są
gromadzone i sprzedawane jako odpady metalowe. Do niektórych papierni makulatura dociera
luzem w dużych kontenerach. Makulatura jest przechowywana w magazynie makulaturowni
zintegrowanej z papiernią.
4
W lutym 1999 roku CEPI opublikowała „Europejski Wykaz Znormalizowanych Odmian Makulatury”. Wykaz ten
podaje ogólny opis standardowych odmian makulatury definiując, co mogą i czego nie mogą zawierać.
 Rozdział 5
Rozwłóknianie suchej makulatury
Makulatura jest doprowadzana do rozwłókniacza razem z gorącą wodą lub wodą podsitową i, w
wyniku działania mieszania mechanicznego i hydraulicznego, ulega rozdzieleniu na włókna. Po
rozwłóknieniu zawiesina ma stężenie odpowiednie do dalszej obróbki. Często już na etapie
rozwłókniania dodawane są chemikalia, takie jak środki wspomagające odbarwianie i NaOH.
Zwykle oddzielanie farby drukowej rozpoczyna się już w stadium rozwłókniania. Dla różnych
rodzajów surowców i produktów końcowych dostępne są różne rozwiązania techniczne. Istnieją
trzy typy rozwłókniaczy: niskostężeniowe (LC: 4 – 6% DS), wysokostężeniowe (HC: 15 – 20%)
i bębny rozwłókniające. Mogą one pracować w sposób okresowy lub ciągły. Zanieczyszczenia i
pęczki są oddzielane w sposób ciągły (np. za pomocą płyty sitowej), i odprowadzane do
przenośnika odrzutu, celem jest uniknięcie ich rozdrobnienia na mniejsze cząstki lub
gromadzenie się w rozwłókniaczu. Coraz częściej stosuje się rozwłókniacze wtórne w celu
dalszego rozwłóknienia oraz usunięcia zanieczyszczeń ciężkich (HW) i lekkich (LW). Instalacje
sprzedawane są pod różnymi nazwami, lecz ich funkcjonowanie jest podobne. Stosowane są
również bębny sortujące.
Do rozwłókniania używa się zwykle wody obiegowej doprowadzanej z maszyny papierniczej.
Mechaniczne usuwanie zanieczyszczeń
Zanieczyszczenia mechaniczne są usuwane na zasadzie różnic właściwości fizycznych, takich
jak: wielkość, ciężar właściwy zanieczyszczeń w porównaniu z włóknami i wodą. Zasadniczo
stosuje się wyposażenie typu sitowego o różnych wymiarach otworów sita (okrągłych lub
szczelinowych) oraz różnorodne typy hydrocyklonów (sortowniki wysokostężeniowe,
odśrodkowe itp.).
Częściowo oczyszczona zawiesina masy jest pompowana z rozwłókniacza do hydrocyklonów
(wysokostężeniowych), w których siła odśrodkowa powoduje oddzielenie mniejszych cząstek
zanieczyszczeń ciężkich. Odrzut z hydrocyklonów, a także z rozwłókniacza (o dużej zawartości
składników nieorganicznych) jest zwykle składowany na wysypiskach.
Następnym stadium procesu jest usuwanie zanieczyszczeń, które są większe niż otwory płyt
perforowanych sortowników ciśnieniowych. Wybór rodzaju sortownika zależy od końcowego
produktu i jakości stosowanej zawiesiny włóknistej. Sortowanie zgrubne (przy stężeniu 3 – 4%),
mające na celu usunięcie dużych zanieczyszczeń podczas przygotowania masy, może różnić się
od sortowania drobnego w układzie doprowadzenia masy do wlewu maszyny papierniczej
(stężenie 1%). Zastosowane urządzenia działają na podobnej zasadzie, różnią się jednak tym, że
w optymalnych warunkach pracy oddzielane są cząstki o różnej wielkości. Uogólniając,
skuteczniejsze jest sortowanie przy niższym stężeniu zawiesiny, lecz wymaga ono bardziej
rozbudowanych instalacji i większego zużycia energii. Odrzuty zostają składowane albo
poddawane dalszej obróbce.
W zależności od jakości masy, jaka ma być uzyskana, ciąg przygotowania masy makulaturowej
jest wyposażany w dodatkowe urządzenia takie, jak: frakcjonatory, dyspergatory lub młyny.
Frakcjonator rozdziela masę na dwie frakcje umożliwiając w inny sposób obróbkę włókien
krótkich i długich. Energochłonne procesy dyspergowania mogą być stosowane w celu
uzyskania poprawy wiązań włókno-włókno (lepsze właściwości wytrzymałościowe) w
wytwarzanym papierze oraz zmniejszenia wielkości widzialnych cząstek zanieczyszczeń. W celu
poprawienia właściwości optycznych i wytrzymałościowych papieru ciąg przygotowania masy
makulaturowej może być także wyposażony w młyny Mielenie wymaga znacznego
zapotrzebowania energii.
Przykładowy schemat procesu przerobu makulatury (RCF) do produkcji papieru na tekturę
falistą (w tym przypadku papieru na warstwy płaskie – testlinera), który obejmuje oczyszczanie
mechaniczne, przedstawiono na poniższym rysunku. Należy podkreślić, że z reguły każda
instalacja jest indywidualnie wyposażana w urządzenia jednego lub kilku dostawców w
zależności od rodzaju stosowanej makulatury, wymagań w stosunku do jakości produktu
Rozdział 5
końcowego, warunków pracy maszyny papierniczej oraz lokalnych przepisów ochrony
środowiska.
Rysunek 5.1: Schemat przykładowej instalacji do przerobu makulatury i przygotowania
masy do produkcji papierów na tekturę falistą (dwuwarstwowy testliner)
[IFP, 1998]; HW = zanieczyszczenia ciężkie; LF = frakcja długowłóknista; SF = frakcja
krótkowłóknista
Rozdział 5
Makulatura stanowi surowiec do wytwarzania papierów na warstwy płaskie i pofalowane tektury
falistej w około 150 zakładach w Europie. Pod względem tonażu jest najważniejszym rynkiem
w Europie (materiały opakowaniowe
5
stanowią do 26% całkowitej produkcji papieru i tektury
przy średnim europejskim wykorzystaniu makulatury na poziomie 86%).
Procesy z wykorzystaniem odbarwiania na drodze flotacji
(opcjonalnie)
Usuwanie farby drukowej jest konieczne w przypadku stosowania makulatury do produkcji
papierów, dla których białość jest ważnym parametrem, np. papier gazetowy, papiery drukowe
i do pisania, bibułka higieniczna lub zewnętrzna warstwa makulaturowej tektury pudełkowej.
Główny cel odbarwiania, to zwiększenie białości i czystości masy, a także obniżenie zawartości
zanieczyszczeń lepkich. Należy zwrócić uwagę na to, że różnica między masą odbarwianą
i nieodbarwianą polega na procesie jej otrzymywania, a nie na produkcie jako takim.
W zależności od jakości używanej makulatury, wymagań rynku lub procesu wytwarzania
papieru odbarwianiu mogą być poddawane również zużyte papiery i tektury opakowaniowe.
Kompletna instalacja do odbarwiania makulatury obejmuje wspomniane wyżej podstawowe
operacje jednostkowe, tj. rozwłóknianie, sortowanie i oczyszczanie w celu usunięcia dużych
zanieczyszczeń (zanieczyszczenia nie papierowe takie, jak: kamyki, piasek, cząstki metali,
sznurki, szkło, tekstylia, drewno, folie z tworzyw sztucznych, zszywki itp.). Poza oczyszczaniem
mechanicznym zawiesiny przeprowadza się chemiczną obróbkę wstępną masy i usuwanie farby
drukowej w komorach flotacyjnych. Podstawowym warunkiem dobrego usunięcia farby
drukowej jest uwolnienie jej cząstek z włókien i utrzymywanie ich w stanie zdyspergowanym.
W tym celu, najczęściej już w stadium rozwłókniania, dodawane są chemikalia wspomagające
odbarwianie takie, jak: NaOH, krzemian sodowy, nadtlenek wodoru, mydła lub kwasy
tłuszczowe oraz środki chelatujące (zwykle nie ma potrzeby dodawania środków chelatujących
w procesie bielenia masy makulaturowej). Zdyspergowane cząstki farby drukowej są następnie
oddzielane od zawiesiny włókien za pomocą (wielostopniowej) techniki flotacji. Zasady
odbarwiania metodą flotacji są następujące: do zawiesiny masy wprowadzane jest powietrze w
postaci drobnych pęcherzyków; cząstki farby drukowej gromadzą się na powierzchni
pęcherzyków powietrza w wyniku oddziaływań fizyko-chemicznych; piana zawierająca farbę
drukową jest zgarniana z powierzchni. W zależności od wielkości i konstrukcji komory
flotacyjnej, w celu uzyskania odpowiedniego czasu przebywania zawiesiny umożliwiającego
usunięcie farby, instalacja może obejmować kilka komór połączonych w serię. Aby zmniejszyć
straty włókien zgarnianych ze szlamem, piana z pierwotnych komór jest często poddawana
obróbce w komorach wtórnych w układzie kaskadowym. Piana, zawierająca farbę oraz odrzuty,
jest odwadniana oddzielnie w wirówkach lub prasach sitowych do zawartości suchej substancji
ok. 50%. Szlam z odbarwiania jest spalany lub składowany.
Po odbarwieniu masa jest zagęszczana i czasami myta z zastosowaniem pras sitowych,
zagęszczarek (tarczowych), pras ślimakowych i filtrów do mycia masy. Po tych stopniach
oczyszczania masa może jeszcze zawierać niewielkie pozostałości zanieczyszczeń takie, jak:
pozostałości farby drukowej, woski lub zanieczyszczenia lepkie, które pochodzą, np. z klejów
topliwych itp. Te zanieczyszczenia mogą być zdyspergowane w dyspergatorach do takiego
stopnia, że ich cząstki są niewidoczne gołym okiem. Przed dyspergowaniem zawiesina masy
musi być zagęszczona ze stężenia ok. 5 – 12% do 25 – 30%, ponieważ proces dyspergowania
wymaga występowania silnego tarcia i wysokiej temperatury: ok. 95
0
C lub wyższej.
Dyspergatory są urządzeniami podobnymi do młynów opisanych w rozdziale 4.1.2. Po procesie
dyspergowania zawiesina jest ponownie rozcieńczana.
5
Materiały opakowaniowe: papiery i tektury stosowane do wytwarzania tektury falistej. Są produkowane z
dowolnej kombinacji włókien pierwotnych i wtórnych, lecz surowcem wykorzystywanym przez ten przemysł jest
głównie makulatura z tektury. Obejmuje ona papier siarczanowy na warstwy płaskie (kraftliner), testliner,
półchemiczny papier warstwy pofalowane oraz makulaturowy papier na warstwy pofalowane.
 Rozdział 5
Kolejność operacji może być różna w różnych zakładach, a niektóre operacje mogą być
powtarzane.
Przykładową instalację, obejmującą flotację do przygotowania masy makulaturowej do
produkcji papieru gazetowego, przedstawiono na rysunku 5.3.
Proces z odbarwianiem metodą mycia i usuwaniem popiołu
(opcjonalnie)
Odbarwianie metodą flotacji jest efektywne w przypadku usuwania cząstek o wielkości od 5 do
100 µm. Cząstki farby drukowej, które są mniejsze niż optymalny zakres dla flotacji, mogą być
usunięte metodą mycia, które polega na wielostopniowym odwadnianiu. Podczas mycia, oprócz
cząstek farby, usuwane są wypełniacze i frakcja drobna. Mycie odbywa się zwykle
kilkustopniowo z przeciwprądowym przepływem wody, tzn. filtrat ze stopnia następnego jest
stosowany do rozcieńczania zawiesiny w stopniu poprzednim. Papiery powlekane charakteryzują
się bardzo dużą wrażliwością na zawartość zanieczyszczeń w papierze podłożowym i w związku
z tym do ich produkcji wymagana jest szczególnie dobrze oczyszczona masa makulaturowa.
Dlatego nowoczesna instalacja do przygotowania masy na papiery LWC zwiera zarówno
flotację, jak i mycie, ponieważ obydwa te procesy uzupełniają się.
Jeżeli wymagane jest usunięcie popiołu, jak w przypadku masy do produkcji bibułki higienicznej
lub rynkowej odbarwionej masy makulaturowej (DIP), instalacja musi zawierać stopień mycia.
Przedstawio go na rysunku 5.4.
Bielenie
(opcjonalnie)
Przed wprowadzeniem do kadzi magazynowej masa jest często poddawana bieleniu z
zastosowaniem chemikaliów. Najczęściej stosuje się nadtlenki (P), podsiarczyn sodowy (Y), lub
kwas formamidynosulfonowy (FAS). Chemikalia bielące dodawane są bezpośrednio do
dyspergatora w celu utrzymania lub podwyższenia białości masy. Sama reakcja przebiega w
wieży bielącej zapewniającej wystarczający czas przebywania. Jakikolwiek możliwy wzrost
białości masy zależy od surowca oraz jej obróbki wstępnej. Bielenie nadtlenkiem wodoru jest
prowadzone w obecności NaOH, krzemianu sodowego i czasami środków chelatujących.
W przypadku makulatury „prawie” bezdrzewnej można zastosować tak zwane
niekonwencjonalne chemikalia bielące, tzn. tlen i ozon.
Na koniec masa jest doprowadzana do kadzi magazynowych lub mieszalnych. W celu
zapewnienia ciągłości procesu kadzie służą jako zbiorniki buforowe między układem
przygotowania masy i maszyną papierniczą. Do kadzi mieszalnej dodawane są odpowiednie
chemikalia oraz regulowane jest stężenie zawiesiny w celu zapewnienia właściwego formowania
wstęgi na maszynie papierniczej.
Oczyszczanie wody obiegowej
Woda ze stopni odwadniania może być klarowana w instalacji do mikroflotacji. Woda obiegowa
jest ponownie używana w procesie. W instalacji do mikroflotacji uzyskuje się odpady, które są
zagęszczane, a następnie składowane na wysypisku lub spalane. W przypadku odbarwiania
metodą mycia całkowite zużycie wody obniża się również w wyniku zawracania wody myjącej.
Zanieczyszczenia stałe muszą być z niej usunięte w osobnej jednostce do flotacji.
Ostateczne oczyszczanie i odwadnianie
Zanim silnie rozcieńczona zawiesina masy zostanie doprowadzona do wlewu maszyny
papierniczej muszą zostać usunięte pozostałe w niej zanieczyszczenia. Do tego celu stosuje się
różnego rodzaju sortowniki.
W celu uzyskania pożądanego stężenia zawiesiny oraz oddzielenia obiegów wodnych masa jest
odwadniana/zagęszczana z użyciem filtrów tarczowych lub pras ślimakowych.
[ Pobierz całość w formacie PDF ]

zanotowane.pl

doc.pisz.pl

pdf.pisz.pl

mement.xlx.pl