Содержание

1 Введение 3

2 Глава 1. Вторичная переработка макулатуры 4

3 Глава 2. Производство бытовых товаров из отходов бумажной

промышленности 12

4 Глава 3. Вторичное использование отходов макулатуры 16

ВВЕДЕНИЕ

Отходы бумаги и картона - макулатура, является традиционным вторичным сырьем, кфоторое используется в производстве бумаги и картона. Объем использования макулатуры в традиционных видах картонно-бумажной продукции определяется уровнем цен на первичное сырье - целлюлозу и древесную массу, и уровнем спроса на указанную продукцию. Кроме этого макулатура может быть использована как вторсырье малыми предприятиями для производства теплоизоляционных материалов, бугорчатых прокладок, туалетной бумаги, материалов строительного назначения. Цель моей работы – рассмотреть эффективности технологий производства материалов из отходов производства макулатуры.

Глава 1. ВТОРИЧНАЯ ПЕРЕРАБОТКА МАКУЛАТУРЫ

В соответствии с ГОСТ 10700-89 «Макулатура бумажная и картонная» все виды макулатуры в России подразделяются на 12 марок. При этом 7 марок включают отходы картонно-бумажной тары и упаковки.

Разделение макулатуры на 12 марок преследовало цель ее более рационального использования. При обосновании состава марок макулатуры учитывались вид продукции (бумага или картон), цвет (белый или небелый), состав по волокну (целлюлоза, древесная масса), скорость роспуска в воде и др. факторы.

Каждый вид бумаги или картона может содержать в составе своей композиции следующие первичные материалы – целлюлозу, древесную массу, накопитель (чаще всего каолин) и клей.

При производстве бумаги и картона большое значение имеют как ограничение (степень белизны) и прочностные свойства волокнистой массы, так и скорость ее обезвоживания при отливе бумаги и картона. Последний показатель характеризуется степенью помола массы, которая зависит от композиционного состава картонно-бумажной продукции. Наибольшими прочностными свойствами обладает целлюлоза. Видов целлюлозы достаточно много (хвойная, лиственная, беленая, небеленая и т.д.).

Таким образом, композиционный состав бумаги и картона определяет направление их вторичного использования.

Далеко не каждая марка макулатуры может использоваться для выработки определенного вида бумаги, картона или другой продукции.

Так, например, для выработки бугорчатых прокладок для яиц крайне ограничено использование книжно-журнальной макулатуры и в основном используется газетная макулатура.

За рубежом количество марок макулатуры достигает нескольких десятков.

Во всем мире признано, что наиболее эффективным путем переработки картонно-бумажных отходов является их использование в производстве тароупаковочных видов бумаги и картона, санитарно-гигиенической бумаги, в производстве мягких кровельных материалов (рубероид, пергамин), в производстве бугорчатых прокладок. Кроме того, макулатура используется в производстве волокнистых плит и теплоизоляционных материалов.

В России макулатура используется в производстве около 70 видов бумаги и картона.

Основная часть макулатуры (до 75%) используется для производства туалетной бумаги и картона (коробочного, тарного, гофрокартона). До 20% макулатуры используется в производстве кровельных материалов. На территории России имеются 27 предприятий использующих макулатуру для производства бумаги и картона и 14 предприятий используют макулатуру в производстве кровельных материалов.

Предприятия по производству картона и бумаги, а также мягких кровельных материалов являются многотоннажными и все они используют мокрую технологию производства. Эти предприятия потребляют основную часть макулатуры (до 90%).

Макулатура является заменителем таких видов первичного сырья и полуфабрикатов как целлюлоза, древесная масса, бумажная масса.

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 макулатурной массы;

• тонкую очистку макулатурной массы.

Роспуск макулатуры на волокна осуществляется в водной среде в гидроразбивателях при концентрации 4-6%. Под действием гидромеханических усилий происходит процесс измельчения макулатуры на кусочки и разделение на волокна. Гидроразбиватели оснащены ситом с отверстиями (10-12 мм). Готовая суспензия макулатурной массы проходит через отверстия сита и поступает на следующую операцию. В гидроразбивателях происходит и отделение грубых включений из макулатуры – тяжелые удаляются из специального грязесборника, а легкие – в виде текстиля, и полимерных пленок удаляются либо в виде жгута постоянно, либо периодически. Макулатурная масса после гидроразбивателя содержит как волокна, так и нераспустившиеся кусочки макулатуры.

Далее макулатурная масса очищается от тяжелых и легких примесей. Очистка от тяжелых примесей – песка, стекла, скрепок и т.д. осуществляется в очистителях макулатуры, представляющих из себя циклон. Тяжелые примеси осаждаются в грязесборнике и периодически удаляются.

Легкие примеси в виде полимерных пленок и кусочков макулатуры удаляются на вибросортировках с отверстием щелевого типа. Прошедшая сито макулатурная масса направляется на дальнейшую перегруппировку. Для снижения потерь макулатурной массы во всех типах очистительного оборудования, как правило, подается вода.

Очищенная макулатурная масса, содержащая как растительные волокна, так и пучки волокон и кусочки макулатуры проходит стадию дороспуска на специальном оборудовании - энтиштиперах различной конструкции типа конических или дисковых мельниц. Необходимым условием нормальной работы энтштиперов является тщательная предварительная очистка массы от тяжелых и легких примесей. Статор и ротор энтштинера оснащены специальной размалывающей гарнитурой, зазор между которыми составляет 0,5-2 мм. В результате турбулентных пульсации и трения массы внутри потока происходит разделение кусочков макулатуры и пучков волокон на отдельные волокна. Дороспуск макулатурной массы осуществляется на различного вида центробежных сортировках, сортировках давления с круглыми или щелевыми отверстиями.

Отличительными особенностями конструкции центробежных сортировок является неподвижно расположенное в корпусе цилиндрическое сито, внутри которого вращается лопастной ротор. Несортированная масса 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 потрубок для удаления отходов. Сортировки в зависимости от конструкции и назначения работают как при низкой (0,2 до 1,5%), так и при средней (до 2-3%) и высокой (4-5%) концентрации массы.

Для окончательной очистки макулатурной массы как от узелков и мелких точечных вкраплений широко применяются вихревые конические очистители, которые как правило, устанавливаются в три ступени. Оптимальная концентрация массы для эффективной очистки составляет 0,5%.

Одним из способов сортирования макулатурной массы с целью ее более рационального использования является фракционирование. Целью последнего является отделение длинноволокнистой фракции макулатурной массы. Как правило длинноволокнистая фракция обогащена волокнами хвойной целлюлозы, имеющих большую длину, чем волокна древесной массы.

Многие виды картона и бумаги имеют сложный состав, включающий битум, воск, парафин, клей и другие вещества. Указанные вещества при переработке макулатуры загрязняют оборудование, забивают сетки и сукна бумагоделательных и картоноделательных машин, налипают на поверхность сушильных цилиндров и т.д. Такая макулатура подвергается 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. Существует 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 картоно-бумажной продукции некоторые из указанных операций на практике могут быть исключены.

Мокрая технология переработки макулатуры характеризуется высокой энергоемкостью производства и высоким удельным расходом воды (до нескольких десятков метров кубических на тонну продукции), а также большим объемом сточных вод. Мощность указанных предприятий составляет от нескольких десятков тысяч тонн до 200 тысяч тонн в год.

Существующие в России мощности по многотоннажной переработке макулатуры пока не задействованы полностью. Основная их часть введена в эксплуатацию до 1990 года. В 1990 году предприятия России использовали 1.6 млн. т макулатуры в год, а в 2000 году объем использования макулатуры оценивается в 1 млн. т.

Следует отметить, что до 1990 года рост объемов использования макулатуры шел, в основном, по пути замещения первичных волокнистых материалов целлюлозы и, главным образом, древесной массы. В результате сложилось положение, когда использование макулатуры в композиции бумаги и картона достигло своего предела. Учитывая, что одним из основных направлений использования макулатуры (после картона) до 1990 года являлось производство оберточной бумаги, а объемы ее производства сегодня незначительны, указанное положение наступит в России в ближайшие годы.

Дальнейший рост потребления макулатуры возможен путем использования нового перспективного оборудования (сортирующие гидроразбавители; оборудование для дороспуска, сортировки и фракционирования макулатурной массы, термодисперсионные установки и др.); технологий обесцвечивавания и удаления типографской краски и других примесей из макулатуры; новых проклеивающих материалов; новых перспективных технологий получения бумаги и картона; новых видов бумаги и картона, а также пересмотр требований к некоторым широко используемым видам бумаги и картона с целью увеличения использования в их композиции доли макулатуры; наращивания объемов использования макулатуры в композиции писче-печатных видов бумаги, в первую очередь в композиции газетной бумаги.

Исходя из сложившегося положения сегодня многотоннажные производства потребляют полностью высококачественные картонно-бумажные отходы и значительную часть отходов среднего качества. В ближайшие годы следует ожидать дефицит сортированных видов макулатуры первых шести марок. Эти марки макулатуры будут иметь высокую коммерческую цену.

Практически во всех регионах России невостребованной остается низкосортная и смешанная макулатура, которая может быть переработана на малотоннажных установках.

В числе малотоннажных технологий, широко рекламируемых сегодня, следует отметить производство теплоизоляционного материала типа «Эковата»; бугорчатых прокладок и формованных изделий; волокнистых плит, туалетной бумаги, полимерно-бумажных плит, теплоизоляционных плит.

Технология производства бугорчатых прокладок на оборудовании ООО «Колеус» заключается в следующем: макулатуру (газетную) вручную загружают в бак гидроразбивателя (емкостью до 1 м³) наполненного водой, где по действием гидромеханических усилий и воды происходит роспуск макулатуры на волокна. Концентрация бумажной массы составляет 1,2-1,5%. Готовую массу перекачивают в бак для хранения бумажной массы, на котором располагается формующее устройство, состоящее из двух вакуумных форм – неподвижной и подвижной, перемещающихся в вертикальном направлении. Последняя периодически погружается в бак с бумажной массой и под действием вакуума на ней происходит формование изделия. Затем подвижную форму извлекают из бака и отжимают воду, завершая процесс формования прокладки.

Отделение сырой сформованной прокладки после размыкания формующего устройства отделяется от формы сжатием воздухом. Установка оборудована вакуумным насосом и ресивером. Вода от формования прокладки собирается в ресивере и периодически насосом подается в гидроразбиватель. Для обеспечения установки сжатым воздухом предусмотрен компрессор. Сформованные сырые прокладки влажностью около 90% помещаются в сушильную камеру. Сушка может быть как газовая, так и электрическая.

Технология производства мокрым способом волокнистых плит из макулатуры разработана различными организациями, в том числе НИЦПУРО, и включает в себя роспуск макулатуры в воде, вакуумное формирование ковра, отжим и сушку последнего в прессе при температуре 150-180 град. С, обрезке плит по периметру. Отходы обрезки и брак плит снова используют в производстве. Мощность производства составляет 1200 т /год (360 тыс. кв. м), требует около 300 кВт энергии, 800 кв. м производственной площади.

Назначение плиты – для облицовки стен, потолков, перегородок жилых, производственных и складских помещений (взамен ДВП) для изготовления тары, подкладки под линолеум, задней стенки мебели, изготовления гробов.

Производство теплоизоляционных плит с использованием макулатуры (технология НИЦПУРО), включает влажную механическую обработку макулатуры, введение вяжущего (цемент, гипс) и формование плит. Доля минерального вяжущего в композиции плиты составляет 20-35%. Сточные воды отсутствуют. Технология проста и базируется на легкодоступном отечественном оборудовании. Типовая установка позволяет перерабатывать до 600 т макулатуры в год и производить до 2000 куб. м плит.

Теплоизоляционный материал типа «Эковата» производят на оборудовании фирмы «Макрон». Эковата изготавливается из газетной макулатуры путем ее измельчения на волокна и смешивания с антипиренами и антисептиками: бурой и борной кислотой. Технологический процесс осуществляется процесс осуществляется следующим образом:

газетная макулатура подается ленточным транспортером в устройство грубого измельчения, где она превращается в крупные кусочки. Из устройства грубого измельчения бумажная масса подается пневмотранспортом в циклон и далее на промежуточный склад. Откуда она дозируется на ленточный транспортер для следующего тонкого измельчения. При этом в массу добавляется точно дозированная смесь порошкообразных химикатов, последние пристают к волокнам бумажной массы так сильно, что их отделения на дальнейших стадиях обработки почти не происходит. После этого эковата готова и она поступает пневмотранспортом через разгрузочный циклон в упаковочный бункер, откуда она расфасовывается в бумажные мешки по 15-17,5 кг.

Эковата классифицируется как трудно сгораемый материал.

Эковата применяется путем напыления специальными выдувными устройствами как в сухом виде, так и с использованием клея.

На предприятии «Звезда-Стрела» разработана технологическая линия по производству эковаты на базе отечественного оборудования. Принципиальным отличием от технологии фирмы «Макрон» является измельчение макулатуры в одну стадию на специальных молотковых дробилках (ММ-70 и ММ-140, предназначенных для дробления зерна). Кроме этого оборудование фирмы «Звезда-Стрела» позволяет перерабатывать практически любую макулатуру.

Эковата относится к слабо сыпучим пылящим теплоизоляционным материалам, что резко снижает область ее применения. Использование эковаты требует применения специальных выдувных устройств, которые не выпускаются отечественной промышленностью, а стройиндустрия России ориентирована на использование теплоизоляционных материалов в сыпучем (непылящем) виде, и, в основном, в виде плит и матов. Кроме того, себестоимость производства эковаты примерно соответствует оптовой цене на несгораемые теплоизоляционные маты из шлаковаты. Следует отметить, что такие свойства эковаты, как слеживаемость, усадка, поведение в аварийных ситуациях и пр. изучены недостаточно. Все это крайне ограничивает использование эковаты.

Технология переработки макулатуры в туалетную бумагу на оборудовании компании «Новая Технология» заключается в следующем: макулатура (газетная и частично книжно-журнальная) загружается в бункер, куда подается вода и происходит набухание макулатуры. Увлажненная макулатура из бункера подается в гидроразбиватель, где происходит роспуск макулатуры на волокна. Тяжелые примеси оседают в грязесборнике гидроразбивателя. Легкие отходы собираются на поверхности воды и периодически удаляются. Из гидроразбивателя бумажная масса подается в промежуточный бак емкостью 4 м³, откуда самотеком поступает на распределительное устройство и далее ровным потоком на сетку бумагоделательной машины, где под действием вакуума формируется бумажное полотно. Далее сформированное формируется бумажное полотно поступает в сушильную часть бумагоделательной машины, где происходит сушка бумаги. Готовая продукция – туалетная бумага наматывается на роль. Затем рулон помещают в станок, на котором происходит намотка и резка рулончиков туалетной бумаги.

Вода от сеточной части бумагоделательной машины собирается в специальном резервуаре, откуда центробежным насосом подается в бак оборотной воды, которая используется для замачивания и роспуска макулатуры. Сетка бумагоделательной машины приводится в действие электродвигателем мощностью 2,2 кВт.

Сушильная часть бумагоделательной машины состоит из сушильного барабана, который нагревается до температуры 180^°С спиралями, находящимися внутри барабана. С сушильного барабана бумага передается на досушивающий барабан, который приводится в действие постоянного тока 0,8 кВт. На этом барабане нагретая бумага отдает оставшуюся влагу.

Сточные воды при производстве туалетной бумаги отсутствуют.

Технология производства полимерно-бумажной плитки (НИЦПУРО) позволяет перерабатывать отходы ламинированной и других видов влагопрочной бумаги в материал строительного назначения.

Плиту изготавливают из смеси отходов влагопрочной бумаги и картона (ламинированной бумаги или отходов парафинированной бумаги) и отходов термопластичных полимеров. В качестве последних наибольшее распространение полиэтилен, хотя могут быть использованы и другие термопласты, например полистирол, полипропилен, поливинилхлорид, пластик АВС, одноразовые шприцы, отходы оплетки кабеля, полимеросодержащие отходы переработки макулатуры (легкие отходы гидроразбивателя, отходы вибросортировок) и другие.

Технология включает измельчение отходов, смешивание, прессование плит и их обрезку. Отходы обрезки и брак плит снова используют в производстве. Достоинством технологии является нечувствительность к загрязнениям отходов, возможность переработки смеси отходов полимеров.

Назначение плиты: для обшивки стен, потолков, перегородок жилых, производственных и складских помещений, дач, гаражей и т.п., изготовления деталей мебели и тары.

Физико-механические свойства плиты: плотность, кГ/м3 - 750-1000; предел прочности при статическом изгибе, Мпа - 8-14; водопоглощение за 24часа, % 10-14; размеры плит, мм - 500х500х(3-20); по согласованию с заказчиком возможно изготовление плит других размеров.

Основные технико-экономические показатели: производительность -250 т/год (или 50000 м²), в т.ч. отходы полимера- 75-100 т/год. Режим работы – двухсменный.

Затраты на организацию производства в готовом здании составят (на 15.10.2000г.) - 1500 тыс.руб, в т.ч. : оборудование - 850 тыс.руб, изготовление нестандартного оборудования - 170 тыс.руб., транспортные расходы- 80 тыс.руб, технологическая документация – 200 тыс.руб, строймонтаж-200 тыс.руб. Срок организации производства в готовом здании – 3-6мес. Срок окупаемости капитальных затрат-2 года. Обслуживающий персонал при 2-х сменной работе-5чел. Необходимая производственная площадь –100м². Установленная мощность-85 кВт.