废纸制浆：技术和设备优化

（一）废纸制浆基本工艺

废纸制浆属于纸张二次纤维利用，其对环境、生态、能源合理配置和造纸业可持续发展有很重要的意义。与其他制浆方式相比，废纸制浆不仅可以节约大量木材，而且具有节水节电、污染负荷低、成本低的特点。目前，废纸制浆工艺日趋成熟，相应的废纸处理专用设备日益完善，现已经能够使用100%废纸浆生产瓦楞纸、工业纸板、面巾纸、卫生纸、新闻纸、复印纸等，其中，瓦楞纸、箱板纸和新闻纸是成功应用二次纤维的最大纸制品。

废纸制浆可分为两大类，一类是脱墨浆，另一类是不脱墨浆。目前，废纸制浆主要用于生产脱墨浆，脱墨浆的生产流程主要包括废纸的解离、废纸浆的筛选与净化、废纸浆的脱墨、浆料的浓缩与存储、热分散等。与脱墨浆不同之处，不脱墨浆主要用来生产箱板纸、瓦楞纸以及低级的纸板等，其不需要进行脱墨，其他生产过程基本一致，在生产过程中，废纸制浆企业可以根据原料状况、工艺要求以及产品的需求来合理配置生产工艺图。废纸制浆基本生产工艺流程见图3-29。

图3-29　废纸制浆基本生产工艺流程

（二）离解工序（碎解、疏解）及设备

1.碎解及疏解

废纸离解目的是将纸页（废纸）中的纤维离解出来，并最大限度的保持其原有的形态和强度。传统工艺上，废纸的离解包括碎解和疏解两部分。采用碎解设备一般为水力碎浆机，而疏解设备为纤维疏解机和纤维分散机等。而对于一些大型废纸制浆生产线，一般都配备了转鼓式碎浆机，该设备可以一次性完成浆料的碎解、疏解及筛选。

2.碎解及疏解设备

（1）碎解设备

水力碎浆机是中小型废纸制浆生产线采用的主要碎浆设备。一般中小型造纸企业常用的水力碎浆机见图3-30。一般的带绞绳装置和重料捕集器的碎浆机，其通常操作浓度为5%～8%，可以连续或者间歇式运行。

图3-30　一般中小型造纸企业常用水力碎浆机

1—自动绞绳装置；2—废料捕集；3—转子；4—电机；5—壳体

转鼓式碎浆机是大型废纸制浆线采用的主要碎浆设备，其碎浆能力强、杂质破碎少，并且设备结构简单，是一种非常高效的碎解废纸的设备。转鼓式碎浆机的基本结构为平卧式长圆筒，由前、后两个区组成，其中，前区为高浓度破碎区，后区为筛选区。在生产过程中，从转鼓碎浆机的前部分加入废纸、化学药品、稀释水，其碎解浓度为15%～20%；转鼓的最后一段（后区）为稀释筛选区，在该区中浆料被稀释成3%～5%的浓度并进行筛选，良浆通过转鼓壁上的筛孔进入浆池，而废渣则从转鼓的尾端排出。

（2）疏解设备

为降低水力碎浆机的动力性消耗，通常在废纸被碎解到75%左右时，采用纤维疏解设备继续碎解，否则容易对纤维造成损伤，降低纤维强度。纤维疏解设备主要分为纤维疏解机和纤维分离机两类。其中，纤维疏解机常用的主要有齿盘式高频疏解机、锥形高频疏解机、阶梯式高频疏解机及孔板式高频疏解机等。纤维分离机是作为废纸“二级碎浆”及分离设备使用，一般装置在水力碎浆机之后，是继续离解水力碎浆机浆料的设备，同时也是废纸浆筛选的优良设备，它对纤维有理想的疏解作用，并且对纤维的损伤极小，它能够分离出废纸碎浆中的重杂质和轻杂质，是进行废纸浆处理的一种多功能设备。纤维分离机基本机构见图3-31。

图3-31　纤维分离机基本机构

1—壳体；2—叶轮；3—筛板；4—主轴；5—底刀

在废纸碎解过程中，影响废纸碎解效率和质量的主要工艺参数主要有碎解温度、碎解浓度、时间、废纸种类以及碎解设备等，按照一般经验，通常随着碎解时温度的升高，有利于废纸的软化，加速废纸中重施胶及添加湿度剂纸类的碎解，同时还能够降低废纸浆的黏度，促进浆料的循环，可以有效减少动力消耗。生产箱板纸车间废纸碎解段的基本流程见图3-32。(www.xing528.com)

图3-32　生产箱板纸车间废纸碎解段的基本流程

1—水力碎浆机；2—链板输送机；3—圆筒筛；4—绞绳机；5—沉渣槽；6—疏解泵；7—杂质分离机

（三）废纸纸浆的除渣和筛选净化及设备

废纸经过碎解后得到废纸浆，这时还需要进行一系列的处理过程，才能用于造纸，其处理工艺基本流程主要包括经碎解后的废纸浆、高浓除渣、粗筛、净化、纤维分级、精筛、脱墨、热分散、贮存过程。

废纸经过碎解及疏解后得到纸浆，其中还含有砂粒、图钉、夹纸用的回形针、橡胶块、树脂、金属屑、塑料片等杂质。为了得到洁净的浆料必须对浆料进行高浓度除渣、筛选和净化。

1.高浓度除渣和粗筛、精筛

废纸浆的高度除渣目的是除去较大的粗重的杂质（石块、金属块、铁丝、玻璃碎片等），高浓度除渣器是用于预净化处理的一个主要设备，在回收废纸制浆生产线中，其被用于碎浆和精选之间，被分离的废物尺寸＞1mm，密度也远远＞1g/cm3。

在废纸制浆筛选过程中，废纸浆的粗筛作业主要设备是压力筛。压力筛的种类较多，根据筛孔开孔的形状，可分为孔筛（φ0.8～1.5mm）和缝筛（0.1～0.4mm），根据工作浓度，压力筛分为中浓筛（＜4.5%）和低浓筛（＜1.5%）。粗筛主要处理的纸浆含有较多的未疏解碎纸片和杂质多，其选用的主要设备一是可以选用筛孔直径小一些的纤维分离机（φ2～3mm），也称为圆盘筛浆机；二是对于碎浆系统处理过的浆料碎纸片含量不超过5%的，还可以选用具有实体转子的孔型或者较大缝宽的缝型压力筛，也称为圆柱筛浆机。

废纸浆的精筛作业主要设备一般选用圆柱的压力缝筛，通常是选用低浓度筛选，其低浓筛均采用带旋翼的转子，但是，同时有少部分不考虑胶黏物去除的系统而选用中浓筛选，其中浓筛均采用带鼓泡的转子。

2.净化和分级

净化（亦称离心净化）是将废纸浆中影响浆产量和造成设备磨损的杂质去除（主要包括砂石、玻璃片、金属块等重杂质以及塑料和其塑料性材料等轻杂质），其净化原理是主要根据它们与水密度不同、与纤维尺寸和形状不同的特性来达到分离的目的，通常选用的分离净化设备是涡旋除渣器。

纤维分级是指将废纸浆中的纤维进行分级，主要分出长纤维和短纤维，其目的是充分利用废纸浆中的纤维，做到物尽其用。因为纸板生产采用多层抄造，而每一层浆料的性能要求不一样，以抄造箱纸板为例子说明，抄造箱纸板时，其面层、芯层、底层对纸料要求不一，最好的浆料应用在面层，而芯层对浆料的要求就稍低一些。所以，对纤维分级有利于废纸浆合理应用。纤维分级一般安排在废纸浆净化之后、精筛之前进行。

（四）废纸纸浆的脱墨

油墨固着在纸页表面主要分为两种方式，其一是油墨通过载体吸附于纸页表面的空隙，其二是油墨在纸页表面固化。废纸纸浆脱墨目的就是要把固着在纸页表面的油墨从纸浆中分离出去，其脱墨原理是根据油墨的性质以及它与纸页的固定着方式，采用机械、化学药品以及加热等方式将其从纤维的表面脱墨，并从纸浆中分离出去。通常脱墨工艺过程主要包括纤维的离解、油墨从纤维上脱离、将脱离后的油墨粒子从纸浆中去除三个步骤，脱墨的方法主要有洗涤法、浮选法两种。

洗涤法通常可以用于去除粒径＜10μm的油墨粒子，但是不能去除较大的油墨粒子。因其耗水量极大，污水排放量高，单纯的洗涤法已经被一些国家禁止。洗涤法脱墨设备主要是常用的洗涤浓缩设备，比如圆网浓缩机、双网挤浆机、真空洗浆机、侧压浓缩机等。浮选法是先通过脱墨将油墨粒子分散成10～15μm粒径，再利用油墨粒子与纤维表面性质的不同，纤维具有亲水性，而油墨粒子表面则为疏水性，然后在捕集剂的作用下通过起泡上浮到浆液的表面，与浆料分离。浮选法设备主要结构为浮选槽体、浮渣撇除器、气泡发生器等，目前，纸浆的流向由平流卧式发展为旋流立式，槽体由方形、开放型向圆柱形、封闭式发展，起泡器则多采用文丘里或其他专用型，是现代浮选设备发展的主要趋势。

总体来看，洗涤法和浮选法是根据其能够脱除的油墨粒子的粒径范围不同而选用的，这两种脱墨方法各有优、缺点，其中，洗涤法得到的浆料比较洁净，灰分低，但是耗水量大，污水排放高，纤维流失多（大约20%）；浮选法得到的浆料流失少，纸浆得率高，可以达到85%～95%，耗水量低，使用的脱墨剂数量较少，但是浆料的灰分高、白度低，设备比洗涤法投资高，动力消耗大。目前，新建纸厂大多采用浮选法进行脱墨。

（五）废纸纸浆热分散与搓揉处理

分散与搓揉是指在废纸处理过程中用机械方法使油墨和废纸分离或分离后将油墨和其他杂质进一步碎解成肉眼看不见的大小并使均匀分布于废纸浆中，从而改善纸成品外观质量的一道工序。

热分散是指在高温高浓条件下对废纸浆施以高剪切力，同时借助机械摩擦和冲击以及纤维间摩擦和搓揉作用，进一步的将纤维上未剥离的残余油墨剥离下来，并使浆中所含油墨、胶黏物等杂质细微化而均匀分散的过程。由此可见，热分散是提高浆料质量，使纸浆均匀化的过程。通常分散系统一般设置在除渣、筛选、浮选脱墨之后，即整个废纸处理流程的末端，这样能够把握好废纸进入造纸车间抄纸前的质量控制。当前，世界各国绝大部分造纸企业采用的都是热分散系统。废纸纸浆进行热分散处理的主要设备一般可采用圆盘式热分散机。

搓揉处理是指为了去除油墨和其他污染物而使油墨和污染物与纤维有效分离的过程，通过搓揉处理可以在其随后的筛选、除渣、浮选、洗涤等工序中有效除去油墨和其他污染物，采用搓揉处理与相比热分散，搓揉处理不是单纯将油墨和其他污染物破碎并分散到纸浆中，而是更有效的把油墨和其他污染物去除，搓揉处理的主要设备一般采用搓揉式分散机。