Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Утилизация упаковки. Учебно-методическое пособие
.pdf
41
Переработка макулатуры для использования в производстве бумаги и картона осуществляется по мокрой технологии и включает следующие операции:
– роспуск макулатуры;
– очистку макулатурной массы от посторонних примесей;
– дороспуск (вторичный роспуск) макулатурной массы;
– тонкую очистку макулатурной массы.
Роспуск макулатуры на волокна осуществляется в воде в гидроразбивателях при концентрации 4‒6 %. Типовой гидроразбиватель состоит из ванны, ротора с лопатками специальной конструкции, электродвигателя, грязевой камеры. Макулатуру загружают в гидроразбиватель, где под действием гидромеханических усилий бумага и картон
набухают и происходят их измельчение на кусочки и роспуск на волокна. Гидроразбиватели оснащены ситом с отверстиями 10‒12 мм.
Получившаяся суспензия макулатурной массы проходит через отверстия сита и поступает на следующую операцию. Кроме того, в гидроразбивателях происходит и отделение грубых включений из макулатуры: тяжелые удаляются из специального грязесборника, а легкие – в
виде текстиля и полимерных пленок – удаляются в виде жгута либо постоянно, либо периодически. После гидроразбивателя макулатурная
масса содержит как волокна, так и нераспустившиеся кусочки макулатуры.
Очистка макулатурной массы от тяжелых примесей (песка,
стекла, скрепок и т. д.) осуществляется в очистителях циклонного типа.
Работа вихревых очистителей основана на использовании центробежной силы, в результате чего тяжелые загрязнения отбрасываются к
стенке корпуса и опускаются в грязевую камеру, куда может подаваться
чистая вода с целью снижения потерь волокна. Тяжелые примеси осаждаются в грязесборнике и периодически удаляются. Оставшиеся легкие примеси в виде полимерных пленок и кусочков макулатуры удаляются на вибросортировках с отверстиями щелевого типа. Прошедшая
сито макулатурная масса направляется на дальнейшую перегруппировку.
Дороспуск очищенной макулатурной массы, содержащей как
растительные волокна, так и пучки волокон и кусочки макулатуры, может производиться на специальном оборудовании ‒ энтиштиперах различной конструкции (типа конических или дисковых мельниц). Тщательная предварительная очистка макулатурной массы от тяжелых и
42
легких примесей является условием, необходимым для нормальной работы энтиштиперов. Статор и ротор энтиштипера оснащены специальной размалывающей гарнитурой, зазор между которой составляет 0,5‒
2,0 мм. В результате пульсации и трения массы внутри турбулентного
потока происходит разделение кусочков макулатуры и пучков волокон
на отдельные волокна.
Кроме этого, дороспуск макулатурной массы может осуществляться на различного вида центробежных сортировках, сортировках
давления с круглыми или щелевыми отверстиями. Особенностью конструкции центробежных сортировок является неподвижно расположенное в корпусе цилиндрическое сито, внутри которого вращается лопастной ротор. Несортированная масса макулатурного сырья подается в
центральную часть сортировки, где она подхватывается лопастями ротора и отбрасывается на внутреннюю поверхность сита. Прошедшие через сито волокна направляются на дальнейшую переработку. Неразволокненные пучки волокон и примеси продвигаются вперед и отводятся
через патрубок удаления отходов. Для снижения потерь макулатурной
массы во всех типах очистительного оборудования обычно подается
вода. Сортировки в зависимости от конструкции и назначения работают
как при низкой (0,2‒1,5 %), так и при средней (до 2‒3 %) и высокой (4‒
5 %) концентрации макулатурной массы.
Для тонкой (окончательной) очистки макулатурной массы от
узелков и мелких точечных вкраплений широко применяются вихревые
конические очистители, которые обычно устанавливаются в 3 ступени.
Оптимальная концентрация макулатурной массы для эффективной
очистки составляет 0,5 %.
Для наиболее рационального использования макулатурной
массы одним из способов сортирования является фракционирование.
Его целью является отделение длинноволокнистой фракции макулатурной массы, которая, как правило, обогащена волокнами хвойной целлюлозы, имеющими большую длину, чем волокна древесной массы.
Многие виды картона и бумаги имеют сложный состав, включающий битум, парафин, воск, клей и другие вещества. Такие виды бумаги и картона подвергаются термомеханической обработке, которая
осуществляется после очистки макулатурной массы при концентрации
25‒35 %. Целью термомеханической обработки является диспергирование примесей до размеров, при которых их отрицательное действие на
процесс дальнейшей переработки не сказывается (указанные примеси
при переработке могут загрязнять оборудование, забивать сетки и сукна
43
бумагоделательных машин, налипать на поверхность сушильных цилиндров и т. д.). Применяются два способа термомеханической обработки: холодный и горячий. При холодном способе диспергирование
проводится при атмосферном давлении и температуре до 95 °С, а при
горячем – при повышенном давлении до 0,3‒0,5 МПа и температуре
130‒150 °С. В зависимости от качества макулатуры и вида производимой картонно-бумажной продукции некоторые из указанных операций
на практике могут быть исключены.
При изготовлении бумаги или картона концентрация волокнистой массы в большинстве случаев составляет около 1 %. Полученная
масса добавляется к исходному первичному сырью (рис. 3.1) или может
являться 100 % источником бумажного производства. Однако макулатурные картон и бумага с технической точки зрения не являются эквивалентными заменителями целлюлозных полуфабрикатов. Отличительной особенностью этой продукции является значительное колебание
механических показателей.
Формирование бумаги осуществляется на сетке бумагоделательной машины. При этом часть волокна, мелкие обломки волокна, частицы наполнителя и т. д. проскакивают через сетку. При очистке оборотных и сточных вод образуется отход – скоп, содержащий до 40‒50 %
минеральных частиц (наполнителя). Состав скопа определяется составом используемой макулатуры. Следует отметить, что данная технология переработки макулатуры характеризуется высокой энергоемкостью
производства и высоким удельным расходом воды (до нескольких десятков кубометров на тонну продукции), а также большим объемом
сточных вод, что является ее отрицательной стороной.
Ущерб окружающей среде может быть нанесен в ходе процессов приготовления пульпы, добавления химических реагентов, вредных
для окружающей среды. Промышленные стоки бумажных производств
содержат все компоненты древесины, кроме целлюлозы, а также их
производные. Эти стоки также могут содержать другие загрязняющие
компоненты. В основном это целлюлозные волокна, наполнители и
смолы, частично проникающие через сетку.
Одним из условий улучшения качества продукции с использованием макулатурной массы является улучшение качества исходного
сырья, т. е. сортирование макулатуры по маркам и ее очистка от различных загрязнений.
44
Рис. 3.1. Схема процесса переработки макулатуры в общем цикле
производства и потребления бумажной продукции
3.2. Изготовление упаковки из бумажно-волокнистой массы
Упаковка из бумажно-волокнистой массы (упаковка из бумажного литья) представляет собой формуемую из бумажной массы конструкцию, предназначенную для удерживания и защиты упакованного
изделия. Основная задача такой упаковки – обеспечить защиту изделия
от повреждений и разрушения при ударах и вибрации, что достигается
ее конструкцией, фиксирующей изделие в стабильном положении и
обеспечивающей определенную степень упругости. Основными областями применения упаковок из формованной бумажной массы являются пищевая, химическая промышленность, индустрия упаковки
электроники, мебели, керамических изделий.
45
К упаковке из бумажно-волокнистой массы относятся:
лотки для упаковки пищевых полуфабрикатов и продуктов (бугорчатые лотки для яиц, фруктов, ампул, флаконов, лотки с верхней и
нижней фиксацией для бутылок и банок);
контейнеры типа «ракушка», в которых продукт закрыт полностью (для упаковки яиц и бутылок);
амортизирующие прокладки для защиты углов и кромок (для
упаковки керамики, радиаторов и мебели);
амортизирующие прокладки для упаковки штучных предметов
(электроники (мобильных телефонов, фенов для волос, системных блоков для компьютеров и т. д.));
крышки для картонных барабанов; бумажно-литых барабанов;
ведер и т. д.
Основными преимуществами упаковки из бумажного литья
наряду с дешевизной являются возможность изготовления упаковки
практически любого вида (в зависимости от того, какая применяется
матрица), что позволяет надежно закрепить изделие сложной конфигурации внутри картонной коробки; достаточная твердость наружной части упаковки и при этом достаточная мягкость внутренней поверхности, что позволяет не поцарапать изделие и одновременно гасить удары
и вибрацию.
В качестве сырья для изготовления изделий из формованной
бумажной массы может быть использована смесь древесной массы или
вторичного волокна, полученного из макулатурного сырья, с водой
(обычно в соотношении 96 % воды и 4 % волокна). Вторичное волокно
получают из определенных сортов макулатурной бумаги и картона, при
необходимости могут использоваться целлюлоза или древесная масса,
причем как беленая, так и небеленая. Кипы макулатуры или целлюлозу
разбивают в гидроразбивателе до нужной концентрации.
В настоящее время преобладающим методом изготовления таких упаковок является метод отлива бумажной массы в соответствующие формы при последующем вакуумном формовании.
Изготовление такой упаковки может осуществляться на установках вертикального вакуумного формования следующим образом.
Макулатура загружается в бак гидроразбивателя, наполненный водой,
где превращается во влажную бумажную массу. Готовая масса насосом
перекачивается в формующую секцию, состоящую из двух вакуумных
пресс-форм (подвижной – матрицы; неподвижной – пуансона), избыток
массы удаляется в резервуар для хранения, снабженный мешалкой.
46
Формование изделия происходит главным образом под воздействием
вакуума, благодаря которому из бумажной массы удаляется значительное количество воды, вследствие чего масса осаждается на подвижной
форме равномерным слоем, повторяя ее конфигурацию. В формовочной секции в автоматически заданном режиме матрица перемещается
вверх – вниз. В нижнем положении она заполняется бумажной массой,
в среднем происходит формование изделия с помощью вакуума. Далее
матрица с формованным изделием движется вверх, при соприкосновении матрицы и пуансона завершается процесс формования изделия путем механической деформации слоя бумажной массы. Затем изделие с
помощью сжатого воздуха переносится на пуансон и далее сбрасывается либо на конвейер сушилки, либо на приемный лоток, после чего
матрица вновь перемещается в нижнее положение. Сушка изделий может выполняться двумя способами: перемещением по обогреваемым
сушильным устройствам или путем горячего формования в прессформе, при котором используются дополнительные нагреваемые узлы.
Диапазон оборудования, применяемого для изготовления изделий из бумажно-волокнистой массы, весьма широк – от недорогих
управляемых вручную машин до полностью автоматизированных линий с производительностью от 360 до 3600 изделий в час.
3.3. Изготовление теплоизоляционных материалов (эковаты)
и мягких кровельных материалов
Технология производства теплоизоляционного материала (эко-
ваты) включает следующие стадии:
– сухое разбиение макулатуры на волокна;
– введение антипиренов и антисептиков;
– перемешивание и расфасовка продукции в бумажные мешки.
Готовая продукция представляет собой сухое сыпучее веще-
ство, присутствие антипиренов позволяет отнести его к классу трудносгораемых материалов. Композиционный состав эковаты включает:
макулатуру – 81 %; борную кислоту – 12 %; буру – 7 %. К достоинствам
технологии производства таких материалов следует отнести простоту и
получение материала с высокими теплоизоляционными свойствами.
Предприятия строительной индустрии предполагают применение теплоизоляционных материалов в виде матов, плит, панелей или в естественном сыпучем виде.
47
3.4. Изготовление волокнистых и полимерно-бумажных плит
Технология производства волокнистого плиточного материала
из макулатуры заключается в роспуске макулатуры в воде на волокна
при концентрации около 4 %, отливе ковра, прессовании и сушке. Плитный материал применяется для внутренней облицовки производственных и жилых помещений.
Полимерно-бумажные плиты изготавливают из смеси отходов
влагопрочной бумаги и картона (ламинированной бумаги или отходов
парафинированной бумаги) и отходов термопластичных полимеров
(полиэтилена, полистирола, полипропилена, поливинилхлорида и АБСпластиков), полимерсодержащих отходов переработки макулатуры
(легкие отходы гидроразбивателя, отходы вибросортировок и др.). Технология включает измельчение отходов, смешивание, прессование плит
и их обрезку. Отходы обрезки и брак плит снова используют в производстве. К достоинствам производства плит по этой технологии следует
отнести нечувствительность технологии к загрязнению отходов, возможность переработки смеси отходов полимеров. Материалы, полученные по данной технологии, предназначены для обшивки стен, потолков,
жилых перегородок, производственных и складских помещений, дач,
гаражей и т. п., для изготовления деталей мебели и тары.
3.5. Уничтожение в составе твердых бытовых отходов
Отходы материалов на основе картона и бумаги могут сжи-
гаться на мусоросжигательных заводах. Сжигание в печах не требует
использования дополнительного топлива в значительных масштабах.
Горение поддерживается подачей воздуха через систему решеток, обеспечивающую его доступ по всему объему сжигаемой массы. Одной из
основных целей мусоросжигательных заводов является внедрение так
называемых эффективных технологий, когда сжигание упаковочных
материалов позволяет производить энергию и тепло, не оказывая дополнительной экологической нагрузки на окружающую среду.
Отправка на свалки бумажной и картонной макулатуры, входящей в состав ТБО, считается экологически наименее рациональным вариантом. Бумажную и картонную макулатуру необходимо отделять из
массы ТБО и перерабатывать вторично.
48
3.6. Особенности переработки упаковок из комбинированных
материалов на основе картона
Комбинированные упаковки создаются из нескольких материа-
лов с различными характеристиками; комбинированные упаковки на
основе картона, получаемые в процессе ламинирования, содержат
также в своем составе защитные и связующие слои полиэтилена и алюминиевой фольги. Комбинация различных материалов в составе одной
упаковки позволяет получить практически неограниченные возможности варьирования свойств конечного материала (оптимальная газо-,
свето-, жиро- и ароматонепроницаемость и физико-механические свойства), однако вторичная переработка таких материалов сопряжена с
определенными сложностями.
Предпочтительным способом переработки использованных
комбинированных упаковок на основе картона является переработка с
разделением компонентов (рис. 3.2).
Технология переработки использованных упаковок включает
следующие операции:
– подача использованных упаковок в гидроразбиватель;
– разделение на фракции и одновременный роспуск бумажной
составляющей на волокна;
– отделение небумажной составляющей (смеси полиэтилена и
алюминия);
– очистка бумажной массы;
– подача бумажной массы на дальнейшую переработку;
– выгрузка, отжим смеси полиэтилена и алюминия и отправка
на дальнейшую переработку.
Основным материалом в составе упаковок является беленый мелованный картон, при этом состав вторичного сырья для переработки является достаточно однородным, что позволяет использовать для его переработки метод, традиционный для бумажных фабрик. Использованные
упаковки при помощи конвейера поступают в гидроразбиватель, где за
счет движения в вихревых потоках воды бумажная основа упаковки вбирает в себя воду, разбухает и благодаря трению разделяется на отдельные
волокна. Взвесь бумажных волокон с концентрацией около 4 % откачи-
вается через сито и поступает на дальнейшую переработку.
Полученная после роспуска и очистки бумажная масса может
быть использована для получения бумаги для гофрирования, картона
для плоских слоев, гильзового картона, мелованного макулатурного
картона, мешочной, папиросной и санитарно-гигиенической бумаги.
49
Рис. 3.2. Схема переработки упаковок из комбинированных материа-
лов на основе картона с разделением компонентов
Смесь полиэтилена и алюминия выгружают с помощью промывочной воды, отжимают и отправляют на дальнейшую переработку.
Данная смесь может быть переработана следующими основными способами:
– химическим разделением;
– термохимическим методом;
– механическим методом.
Химическое разделение позволяет получить в результате действия слабого раствора кислоты и механического воздействия отдельно
алюминий и полимер, которые могут быть использованы как отдельные
виды вторичного сырья или полуфабрикаты.
В результате разделения термохимическим методом в азотной
среде без доступа кислорода при нагревании свыше 400 °С получают
50
смеси газов и паров углеводородной жидкости (пиролизное масло),
тепло и алюминий.
В результате механической переработки смеси полиэтилена и
алюминия в процессе измельчения, промывки, сушки и последующей
агломерации или грануляции получают полиалюминиевые гранулы, ко-
торые могут быть использованы в качестве наполнителя в дорожном
строительстве.
Таким образом, основными перспективными направлениями вовлечения макулатуры и отходов картонно-бумажной тары в хозяйственный оборот являются:
– сбор, сортировка и поставка макулатуры и отходов картоннобумажной тары заготовительным организациям или непосредственно
предприятиям-переработчикам;
– организация участков или малых предприятий по переработке
макулатуры.
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]