廢紙的綜合利用

1、廢紙的綜合利用與工程案例 廢紙的綜合利用與工程案例摘要：隨著時代的發(fā)展，廢紙的循環(huán)利用小再局限于生產(chǎn)再生紙與紙板，還可以有十分廣泛的應(yīng)用。本文詳細(xì)介紹了廢紙的多種循環(huán)利用途徑，包括廢紙用于再生紙及紙板的生產(chǎn)、作為燃料燃燒回收能量和用于園藝及改善農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)、生產(chǎn)乳酸或葡萄糖、制造建筑材料和出油材料等。關(guān)鍵詞：廢紙，綜合利用，現(xiàn)狀，方法，缺陷1 前言隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的日益提高，全球紙制品的消費量不斷增加，廢紙的生產(chǎn)量更是居高不下。為充分利用這些廢紙資源，防止其對環(huán)境造成污染，各國都十分重視廢紙的綜合利用，積極探索廢紙利用的新途徑。據(jù)估算，回收1噸辦公類廢紙，可生產(chǎn)0.8噸再生紙，可

2、節(jié)約木材4立方米。如果把今天世界上所用的辦公紙張的一半加以利用，就滿足新紙需求量的75%，相當(dāng)于800萬公頃森林免遭砍伐。對于造紙原料缺乏的國家，特別是我國，廢紙可以作為“第二森林”補充原料的不足?？偠灾瑥U紙的回收和利用具有良好的經(jīng)濟效益及社會效益，對環(huán)境保護和資源利用都具有十分重要的意義。2 廢紙回收利用的現(xiàn)狀2.1 國外現(xiàn)狀2007年時，世界廢紙的平均回收率達到47.3%左右，回收率最高的五個國家及地區(qū)依次為中國香港、德國、韓國、日本和中國臺灣；中國香港和德國廢紙回收率分別高達88.2%和71%。廢紙利用率最高的國家和地區(qū)是墨西哥、中國臺灣和韓國，墨西哥的造紙業(yè)比較依賴于廢紙原料。2.

3、2 國內(nèi)現(xiàn)狀我國廢紙回收率與世界發(fā)達國家相比差距顯著。目前，我國廢紙年產(chǎn)生量約1億噸左右，回收利用率僅為43%，還有很大一部分中小城市尤其是廣大農(nóng)村地區(qū)的廢紙沒有得到充分的回收、利用，造成了資源浪費。有關(guān)廢紙回收情況見表1。且我國廢紙回收尚處于民間自發(fā)、小規(guī)模經(jīng)營階段，無論在質(zhì)量、品種、貨源、回收方式、處理技術(shù)等各方面都與進口廢紙相比難以具有競爭優(yōu)勢等，導(dǎo)致我國較嚴(yán)重依賴進口廢紙。據(jù)中國造紙工業(yè)2011年年報，2011年全國紙漿生產(chǎn)總量為7723萬噸，其中廢紙制漿5660萬噸，占紙漿生產(chǎn)總量的73%。廢紙漿中，進口廢紙制漿2182萬噸，國內(nèi)廢紙制漿3478萬噸，分別占全國紙漿生產(chǎn)總量的28%和

4、45%。與此對應(yīng)，進口廢紙使用量為2728萬噸，國內(nèi)廢紙使用量為4348萬噸，國內(nèi)廢紙為進口廢紙的1.6倍。由此可見，加強國內(nèi)廢紙的回收和綜合利用意義重大，加回收力度勢在必行。3 廢紙的綜合利用3.1 廢紙造紙廢紙作為造紙原料，也可稱為二次纖維，指用過的紙類經(jīng)處理再用作造紙原料的舊紙。在此種意義上講，由造紙行業(yè)來大量回收利用廢紙，是真正的保護環(huán)境，并可以減少焚化或掩埋廢紙所消耗的社會成本。廢紙制漿可以用來生產(chǎn)紙板、紙袋紙、文化用紙、生活用紙、新聞紙。如果處理得當(dāng)，廢紙回收制漿后還可以用以制造其它許多紙種，這應(yīng)是造紙工作者的一項重要任務(wù)。廢紙來造紙的工藝流程有：制漿、篩選、除渣、洗滌和濃縮、分散

5、與揉搓、浮選、漂白和脫墨等。3.1.1制漿3.1.1.1制漿的方法制漿的方法有：Recoupe蒸汽爆炸脫墨法、用蒸汽爆炸法與磁性脫墨配合運用去除激光、靜電、印刷油墨 ，氧堿法(又稱NACO法)處理舊瓦楞箱紙板等。其中NACO法的工藝流程圖可如下所示：3.1.1.2制漿的設(shè)備制漿的設(shè)備有水力碎漿機和水力碎漿制備系統(tǒng)。水力碎漿機根據(jù)需要可分為間歇式砷漿和連續(xù)式碎漿兩種。間歇式碎漿大多用于廢紙的疏解，特別適用于廢紙脫墨、舊箱紙板、舊掛面牛皮卡的疏解。間歇式碎漿要求纖維100疏解并給予加入化學(xué)品或加熱的充裕時間，加料時應(yīng)控制料重和加入水量以保證所要求的疏解濃度，直至充分混合，疏解完畢，化學(xué)反應(yīng)完成一次

6、性放料。這種砷漿機直徑從0.6m至6.7m，最大的次可裝料14.5t。連續(xù)式碎漿大部分用于產(chǎn)量高的工廠，它不要求纖維的完全疏解。纖維疏解在定程度即通過轉(zhuǎn)子下的孔板被抽出作進步的處理。轉(zhuǎn)子葉片的設(shè)計保證葉孔板不會堵塞，扁平向下的葉片強化漿流從孔板通過，而齊后緣的葉片則將任何殘留于底板禮內(nèi)未疏解的紙漿或污染物從孔內(nèi)脫出。3.1.2篩選篩選的目的是為了將大量纖維的雜質(zhì)除去。任一種篩均應(yīng)具備如下些功能：（1）有一個開孔或開縫的篩板，在通過纖維的同時限制條質(zhì)的通過；（2）小量纖維在脫水時會在篩板開口處形成纖維網(wǎng)，因此需要定期地回洗以除去纖維悶?；叵吹牧α勘仨毚笥谕ㄟ^篩板開口的壓降才能奏效，而壓降是驅(qū)動纖

7、維和水通過篩板開口的動力，壓降的數(shù)值可小到0.5kPa(如靠重力進料的振動篩)，大到壓力篩內(nèi)的70kPa；（3）必須有良漿和粗渣的分流通道，漿流和粗渣流可以是連續(xù)的或間斷的，有壓力的或無壓力的，視篩的具體設(shè)計而定。3.1.2.1篩選的設(shè)備篩選的設(shè)備有浮選凈化器、C.H.臥式離心篩、ADS篩、Diabolo粗渣篩選機、Ultra-Disc壓力篩、Ultra-v壓力篩、SPH壓力篩、HF篩、MZ壓力篩、Delta壓力篩、ModusrceenF、Gard篩選系統(tǒng)。3.1.2.2篩選系統(tǒng)篩選系統(tǒng)有常規(guī)的篩選系統(tǒng)、一、二段篩良漿匯合的篩選系統(tǒng)、去除不規(guī)則形狀雜質(zhì)的篩選系統(tǒng)(中濃和低濃)?？扇缦聢D所示：

8、圖一：常規(guī)的篩選系統(tǒng) 圖二：一、二段篩良漿匯合的篩選系統(tǒng) 圖三：去除不規(guī)則形狀雜質(zhì)的篩選系統(tǒng)(中濃和低濃)3.1.3除渣3.1.3.1除渣的類別除渣的類別有正向除渣器、逆向除渣器、通流式除渣器和輕重雜質(zhì)除渣器。它們具體形狀可如下圖所示： 圖一：正向除渣器 圖二：逆向除渣器 圖三：通流式除渣器3.1.3.2除渣系統(tǒng)個除渣系統(tǒng)需要配置的段數(shù)視其生產(chǎn)量、所要求的紙漿清潔程度以及允許的纖維流失大小而定。通常采用四段至五段。第一段應(yīng)考慮到最大生產(chǎn)能力的需要。進漿濃度在不影響凈化效率的前提下盡可能提高，以減少除渣個數(shù)和投資、動耗費用。依次，二、三、四段每段進漿濃度均應(yīng)比上一段低。除渣系統(tǒng)有標(biāo)準(zhǔn)的四段階梯式

9、除渣系統(tǒng)和兩道一段除渣的四段除渣系統(tǒng)等。它們流程可如下圖所示：圖一：標(biāo)準(zhǔn)的四段階梯式除渣系統(tǒng)圖二：兩道一段除渣的四段除渣系統(tǒng)3.1.4洗滌和濃縮3.1.4.1洗滌設(shè)備和流程洗滌設(shè)備根據(jù)其洗漿濃縮范圍大致分為三類：（1）低濃洗漿機，出漿濃度最高至8，諸如斜篩、圓網(wǎng)濃縮機等。（2）中濃洗漿機出漿濃度8一15，諸如斜螺旋濃縮機、真空過濾機等。（3）高濃洗漿機，出漿濃度超過15，諸如螺旋擠漿饑、雙網(wǎng)洗漿機等。洗滌系統(tǒng)通常采用逆流洗滌，三段逆流洗滌等，其中三段逆流洗滌流程可如下圖所示：3.1.4.2當(dāng)代各種新型的洗滌濃縮設(shè)備各種濃縮設(shè)備有螺旋擠漿機、噴淋式圓盤過濾機、微型噴淋式圓盤過濾機、流化鼓式擠漿機

10、、DNT洗漿機、VarioSplit洗漿機、紙漿滾動洗漿機和多盤濃縮機。3.1.5分散與揉搓分散與搓揉指的是在廢紙?zhí)幚磉^程中用機械方法使油墨和廢紙分離或分離后將油墨和其他雜質(zhì)進步碎解成肉眼看不見的大小并使其均勻地分布于廢紙漿中從而改善紙成品外觀質(zhì)量的一道工序。3.1.5.1分散系統(tǒng)分散系統(tǒng)有冷分散系統(tǒng)和熱分散系統(tǒng)兩種。冷分散系統(tǒng)在日本幾家制造薄紙的工廠中應(yīng)用，他們認(rèn)為：回收纖維的無壓常溫冷分散處理，加上浮選和洗滌，能有效地除去無壓印刷、紫外光固和靜電印刷的油墨，其結(jié)果是油墨顆粒的減少和紙漿強度的改善。當(dāng)今世界絕大部分采用的是熱分散系統(tǒng)。在進行熱分散處理前，光將紙漿用濃縮沒備濃縮到30-40的濃

11、度，而后通過水平螺旋加熱管根據(jù)需要加熱到80-120左右，最高可達150，通過時間約3-4min。常壓加熱管很難在短時間內(nèi)將紙漿加熱到800以上，故一般都采用壓力加熱的方法(氣壓400kPa)。必須注意，長時間的加溫和溫度超過120，會導(dǎo)致纖維的降解和強度損失。3.1.5.2揉搓 揉搓是為了保證油墨和其他污染物的去除，使油墨和污染物質(zhì)與纖維的有效分離，并在隨后的篩選、防治、浮選、洗滌等工序中被除去而不是單純將油墨和其他污染雜質(zhì)破碎并分散到紙漿各處。揉搓機有單軸和雙軸兩種，具體的可有MDR揉搓機、Ultra twin-flyte揉搓機、Micar處理機、TL3揉搓機。3.1.6浮選浮選是利用物料

12、自身具有的或經(jīng)藥劑處理后獲得的疏水親氣（或親油）特性，使之在水氣或水油界面聚集，達到富集、分離和純化。早先，浮選只是用于選礦，后來，歐洲將浮選用于脫墨進而擴展到廢紙浮選脫墨。當(dāng)今，在浮選脫墨流程中，一道浮選已逐漸變?yōu)榍案∵x和后浮選。前浮選，廢紙漿白度的增加值通常要超過10%ISO，而后浮選白度增值則要少于2%ISO，后浮選不加化學(xué)藥劑，主要起著清潔作用，可以除去殘留的油墨顆粒和類似皂之類的殘留化學(xué)品。前、后浮選另一重大的不同則是pH值的不同，前浮選pH值通常在7.59.5，而后浮選的pH值則是中性或酸性的。任何有機物由于pH值從堿性到中性或酸性的變化而沉淀出膠粘性雜質(zhì)時，可以通過后浮選將他們除

13、去。3.1.6.1浮選的設(shè)備浮選的設(shè)備有很多，包括：高空氣通入量浮選槽、MAC復(fù)選槽、PDM壓力復(fù)選槽、新型緊湊式復(fù)選槽、EeoCell浮選槽、Tekla浮選槽、GSC氣體擴散旋流器、浮選柱、Spidercel浮選槽和cydercel浮選槽3.1.7漂白經(jīng)去除輕重雜質(zhì)，通過浮選、洗滌等工序去除油墨后的廢紙漿，色澤一般會發(fā)黃和發(fā)暗，這主要是由于廢紙中所含機械木漿以及當(dāng)今世界上最普遍采用的堿性條件下脫墨等因素造成。因此為了生產(chǎn)符合市場需求的再生紙，必須進行漂白。而漂白的方法有：氧氣漂白、臭氧漂白、過氧化氫漂白和高溫過氧化氫漂白。其中氧氣漂白的流程可如下圖所示： 在氧氣漂白中，90高濃度紙漿與85的

14、蒸汽加熱水通過稀釋螺旋進入一根立管，管內(nèi)漿溫80-90，濃度10%左右。通過一臺中濃漿泵脫氣并加壓后，紙漿經(jīng)過一化學(xué)劑混合器，氧氣從此加入，其余化學(xué)藥劑則加在泵前以保證低壓加藥系統(tǒng)的安全運行。紙漿而后進入臺升流塔進行氧漂。3.1.8脫墨脫墨是通過脫墨化學(xué)品來破壞印刷油墨對纖維的粘附，在適當(dāng)?shù)臏囟群蜋C械外力作用下，將油墨從纖維上分離下來，并從紙漿中分離出去的工藝過程。脫墨工序有水選和浮選兩種，水選所用的藥劑主要是堿性清潔劑(NaOH，Na2CO3)， 再添加適量漂白劑分散劑和其他藥劑；浮選時的pH 8-9，捕收劑為油酸，有時也用硬脂酸、煤油等廉價捕收劑。以上就是利用廢紙來生產(chǎn)再生紙張的全程，為了

15、更好的體現(xiàn)整個過程，以我國南方某一新聞紙廠利用廢紙生產(chǎn)再生紙張的工藝流程為例，其具體步驟可如下圖所示：3.2廢紙燃燒回收能量廢紙用于再生紙品的生產(chǎn)需要一定的要求，不是所有的廢紙都適用于再生紙的生產(chǎn)，剩下的廢紙可以采用焚燒的方式來對能量進行回收。廢紙焚燒是一個有益于健康的處置方式，不僅可以減少廢紙的體積，回收的熱量還可通過蒸汽或過熱水用于加熱、冷卻和發(fā)電?；旌蠌U紙能夠很容易地在產(chǎn)生源或轉(zhuǎn)運站從廢物中分離出來，廢紙相對來說是均質(zhì)物質(zhì)，且不含金屬，易腐物和其它不可燃物，只需要做稍微的處理，就可將其轉(zhuǎn)換成高密度形式的燃料，并適于直接焚燒，廢紙的熱能是相當(dāng)高的，將廢紙加工成壓實燃料時，具有便于儲存的優(yōu)點

16、。燃燒廢紙的能量可以有很多用途以提高其利用率，其中最有效的是用于補充環(huán)流供熱，其次是發(fā)電供給當(dāng)?shù)貞?yīng)用，最后是用于制冷。由于燃燒廢紙是不同種類的廢紙混合而成，因此不同的組成成分的混合廢紙能量也不同。一定程度上，混合廢紙可提供的能量超過了褐煤和木頭，為其作為燃料提供能量提出了依據(jù)。廢紙進行處理可以轉(zhuǎn)換成各種的燃料，包括乙醇、甲烷或是固體燃燒材料。丹麥諾維信公司與生物燃料制造商Fiberight公司合作，采用廢紙和廢紙板生產(chǎn)出生物燃料乙醇，并將其加工成E85乙醇汽油，進行了汽車運行實驗。固體廢紙燃料的使用，雖然會使鍋爐的熱效率略微降低，但它所放出的硫氧化物比燃煤少10%，對環(huán)境保護有益。目前，位于倫

17、敦北郊的埃德蒙頓廢紙焚燒廠，是歐洲從廢物中回收熱能的最大的工廠，每年焚化40萬噸廢物，回收熱能發(fā)電價值高達400多萬英磅，還將給倫敦地區(qū)供熱。3.3廢紙用于園藝及改善農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)3.3.1廢紙改善上壤結(jié)構(gòu)廢紙具有吸水性，將其切成條狀，用于家禽業(yè)場地鋪地，用后再用作堆肥，既有利于清潔，又能改善牧場土壤，對上地不產(chǎn)生任何副作用。3.3.2生產(chǎn)動物飼料澳大利亞和美英等國，都開發(fā)出將廢紙加工成牛羊飼料的好方法。澳大利亞科學(xué)家則將廢紙粉碎后，摻入適量的亞麻油和蜂蜜，制成顆粒飼料喂牛羊，可使牛羊長得膘肥體壯。美國伊利大學(xué)動物營養(yǎng)學(xué)家拉里.伯格的方法是將舊報紙切碎，加入水和2%的鹽酸，然后煮沸2小時，使其在高

18、溫和酸的作用下，纖維素發(fā)生分解斷裂，再添加進飼料中喂牛羊，添加的比例為20 %一40 %。英國的養(yǎng)牛場和養(yǎng)羊場，把廢紙稍加處理后，切成細(xì)長條或揉成小紙團，再添加少量的營養(yǎng)物，在綠色燈光的照射下造成“一片綠色”即可用來喂牛羊，牛羊吃后可比吃普通飼料增加體重30%。3.3.3用作牲畜欄內(nèi)鋪墊物以前牲畜欄內(nèi)的鋪墊物大多數(shù)是用干草、鋸末。英國的養(yǎng)牛場、養(yǎng)豬場和養(yǎng)雞場，用廢紙屑作欄內(nèi)鋪墊物后，證明效果良好。與傳統(tǒng)的鋪墊物干草、鋸末相比，廢紙屑比較衛(wèi)生，不像鋸末那樣有單寧類的雜物，也沒有像稻草中常見殺蟲劑的殘留物。故沒有致病源，有利于飼養(yǎng)牲畜的健康。同時，廢紙屑內(nèi)水汽含量低，隔熱性能比其它材料好，尤其適合

19、雛雞和新生幼息的生長發(fā)育。3.4廢紙生產(chǎn)乳酸或葡萄糖日本馬斯生物開發(fā)研究所開發(fā)出利用廢紙生產(chǎn)葡萄糖的新技術(shù)(專利)。這項技術(shù)的關(guān)鍵點是用高濃度的磷酸來分解纖維素纖維(其基環(huán)單體就是葡萄糖)。研究人員首先將切碎的廢紙放入磷酸溶液內(nèi)，進行纖維素纖維的分解。接著，再添加生物酶進行加水分解。然后，用活性炭或離子交換樹脂進行過濾，生產(chǎn)出結(jié)晶葡萄糖。該公司己利用舊報紙試生產(chǎn)出了結(jié)晶葡萄糖。經(jīng)日本食品分析中心采用色譜分析，新技術(shù)生產(chǎn)的葡萄糖純度高達97.4%，與用玉米和馬鈴薯生產(chǎn)的葡萄糖幾乎沒有區(qū)別。3.5廢紙制造建筑材料美國一家紙業(yè)公司把廢紙粉碎，加入高分子樹脂和玻璃纖維，然后將其壓制成不同大小、厚薄和規(guī)

20、格的板材。經(jīng)測試，這種紙粉、樹脂、玻璃纖維“三合體”的板材，其抗壓強度為每平方厘米1. 4 kg，并能耐100的高溫，具備防水、防蛀、防火等功能，是一種十分理想的新型材料。試驗表明，一間38m2的房間只需用200kg紙質(zhì)建筑板材。日本讀者新聞和兩家公司合作，利用舊報紙制造新型建筑和裝飾材料。其制作過程是：先將舊報紙與廢木材一同粉碎成粉末，再加入由農(nóng)用膜等原料制造的特殊樹脂并加工成型。將成型后的材料表面磨光，并印刷上各種木紋后，外型就和真木材一模一樣了。3.6生產(chǎn)除油材料在水中將廢紙分離成纖維，加入硫酸鋁，經(jīng)過碎解、干燥等處理后，將其作為除油材料，可移走固體或水表面的油。3.7廢紙生產(chǎn)酚醛樹脂日

21、本王子造紙公司研究成功了生產(chǎn)酚醛樹脂的新技術(shù)。將廢紙溶于苯酚中，使苯酚與低分子量的纖維素和半纖維素相結(jié)合，故制成的酚醛樹脂強度比用苯酚和乙醛為原料所制成的產(chǎn)品強度高，熱變形溫度比以往的酚醛樹脂高10oC。這種酚醛樹脂的成本低，進一步加工可以作為酚醛清漆的原料，廣泛用于涂刷木器、鐵器和農(nóng)具等。4 國內(nèi)廢紙回收和綜合利用存在的問題4.1缺乏引導(dǎo)機制，廢紙回收和綜合利用率低 導(dǎo)致這種現(xiàn)狀的原因主要有： 首先，我國至今沒有建立統(tǒng)一的廢紙回收分類質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和檢測方法，加上我國長期草、木并舉的原料結(jié)構(gòu)，各種回收的廢紙混雜在一起，一年生植物纖維和多次回收循環(huán)回用纖維廢紙混雜較多，導(dǎo)致國內(nèi)廢紙質(zhì)量相對進口廢紙較

22、差，很難用于生產(chǎn)高檔紙和紙板。國際上不少發(fā)達國家對廢紙均有統(tǒng)一規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，如美國有51種，日本有25種，歐洲有5組57種。因此，我國廢紙回收企業(yè)務(wù)必按品種分類標(biāo)準(zhǔn)進行規(guī)范分選分揀，在交易過程中務(wù)必按品種和分類標(biāo)準(zhǔn)定價購銷，這樣才能使使用者按品種分類標(biāo)準(zhǔn)確定工藝，高效利用、減少浪費和節(jié)省成本。 其次，我國廢紙收購行業(yè)鮮有大型的廢紙收購供應(yīng)商來統(tǒng)籌運作廢紙回收事業(yè)，一級市場通常由“拾荒大軍”和“游擊隊”及廢品收購站“壟斷”，廢紙回收工作處于自流散亂狀態(tài)之中，不法商販還普遍以噴水、摻沙增重，增加了廢紙使用企業(yè)的處理難度。為此，務(wù)必進行整治，并營造出良好的市場環(huán)境，盡快培育出一批大型骨干回收企業(yè)。 再次，我國廢紙行業(yè)稅收政策的不斷變化不利于廢紙回收行業(yè)的發(fā)展。2008年，財政部和國家稅務(wù)總局聯(lián)合發(fā)布了關(guān)于再生資源增值稅政策的通知。通知規(guī)定，從2009年1月舊起取消增值稅免征政策，廢舊物資回收企業(yè)必須按17%的稅率全額繳納增值稅；給予的兩年“先征后退”優(yōu)惠政策在2011年已到期(凡符合條件的一般納稅人2009年退稅70%，2010年退稅50%。稅收優(yōu)惠政策的取消，直接導(dǎo)致了