Вторичное использование отходов производства бумаги

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ 
МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (МАМИ)

Институт инженерной экологии и химического машиностроения

 

 

 

 

 

 

Кафедра «Техника переработки отходов и техносферная безопасность»

 

Дисциплина «Переработка промышленных отходов»

 

 

 

 

 

Реферат на тему:

 «Вторичное использование отходов производства бумаги»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила:

студентка группы 470

Попова А.И.

Преподаватель:

Гонопольский А.А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва 2014

Содержание

 

Введение.........................................................................................................3

Группы и марки макулатуры........................................................................4

Переработка макулатуры.............................................................................6

Вторичное использование бумаги.......................................... .....................9

Вывод ............................................................................................................10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Макулатура, является традиционным вторичным сырьем, которое используется в производстве бумаги и картона.

Макулатура-  отходы производства, переработки и потребления всех видов  бумаги и картона, пригодных для дальнейшего использования в качестве волокнистого сырья.

Макулатура используется в качестве вторичного сырья при производстве бумаги (писчей, типографской и туалетной бумаги), тарного и упаковочного картона, а также кровельных, изоляционных и других строительных материалов. Использование макулатуры существенно экономит древесину (1 тонна макулатуры заменяет около 4 кубических метров древесины или 100 кг макулатуры спасают 1 дерево, и позволяет уменьшить вырубку лесов. Макулатура может быть переработана не более чем 5-7 раз, прежде чем её волокна станут короткими и непригодными для изготовления бумаги.

Подавляющая часть макулатуры заготавливается из легко доступных компактных источников: промышленных, торговых и административных предприятий и учреждений. Организуется сбор её у населения. Для стимулирования сбора макулатуры в настоящее время используется следующая технология: специализированные предприятия приобретают за деньги небольшие партии макулатуры у сборщиков, а затем продают крупные партии макулатуры бумажным фабрикам. Современная система сбора и переработки макулатуры предусматривает оснащение мест концентрации макулатуры специальным оборудованием.

Однако в СССР, начиная с 1960-х гг., существовала иная система сбора макулатуры. Во-первых, к сбору макулатуры привлекались учащиеся школ. Для каждой школы была установлена годовая норма сбора макулатуры.

Во-вторых, для стимулирования сбора макулатуры гражданами производился обмен собранной ими макулатуры на так называемые дефицитные, то есть отсутствующие в свободной продаже товары, прежде всего книги. В СССР существовала сеть приёмных пунктов-магазинов «Стимул», граждане сдавали макулатуру и тряпки. После единовременной сдачи 10 кг макулатуры выдавался талон для приобретения дефицитной книги. Однако купить книгу можно было только после сдачи 20 кг макулатуры за один том. При последующей сдаче дополнительных килограммов на талон наклеивали марки. Если художественная книга шла в двух томах — то нужно было сдать 40 кг макулатуры. Некоторые вещи можно было купить только после сдачи определённого количества килограммов тряпок, например, магнитофонную кассету, кубик Рубика.

Макулатура составляет по весу примерно 40 % всех твёрдых отходов.

На 2004 год уровень сбора макулатуры в России составил 12 %, в мире 49 %, в США 50 %, в Европе 59,4 %. Самый высокий уровень сбора макулатуры был в Германии и составил 73,6 %.

По данным на начало 2008 года Европа по-прежнему остаётся мировым лидером по сбору макулатуры с уровнем в 64,5 %.

Группы и марки макулатуры

 

В России и странах СНГ макулатура бумажная и картонная заготавливается и закупается перерабатывающими предприятиями в соответствии с ГОСТ 10700-97.

Выделяют следующие группы и марки макулатуры (кратко):

• ГРУППА «А» — макулатура высокого качества.

• марка МС-1А — отходы производства белой немелованной бумаги для письма и печати (кроме газетной).

• марка МС-2А — отходы производства всех видов белой бумаги в виде обрезков с линовкой и чёрно-белой или цветной полосой.

• марка МС-3А — отходы производства бумаги из сульфатной небеленой целлюлозы.

• марка МС-4А — использованные бумажные мешки невлагопрочные.

• ГРУППА «Б» — макулатура среднего качества.

• марка МС-5Б — отходы производства и потребления гофрированного картона и его компонентов.

• марка МС-6Б — отходы производства и потребления картона всех видов с печатью.

• марка МС-7Б — использованные книги, журналы, брошюры, проспекты, каталоги, блокноты и другие виды полиграфической и бумажно-беловой продукции, изготовленные из белой бумаги, без переплётов, обложек и корешков.

• ГРУППА «В» — макулатура низкого качества.

• марка МС-8В — отходы производства и потребления газет и газетной бумаги.

• марка МС-9В — бумажные гильзы, шпули, втулки.

• марка МС-10В — литые изделия из бумажной массы.

• марка МС-11В — отходы производства и потребления бумаги и картона с пропиткой и покрытием.

• марка МС-12В — отходы производства и потребления бумаги и картона чёрного и коричневого цветов, бумага с копировальным слоем и пр.

• марка МС-13В — отходы производства и потребления различных видов картона, белой и цветной бумаги (кроме чёрного и коричневого цветов).

 

Разделение макулатуры на марки 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

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

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.

Основная часть макулатуры (до 75%) используется для производства туалетной бумаги и картона (коробочного, тарного, гофрокартона). До 20% макулатуры используется в производстве кровельных материалов.

Наиболее крупными потребителями макулатуры в России являются: Санкт-Петербургский КБК (до 18%), Набережно-Челнинский КБК (10,4%), Алексинская КФ (12,1%), Ступинская КФ (9,8%), Балахнинский ЦКК (5,5%), Суоярвская КФ (4,2%). Объем образования отходов картонно-бумажной упаковки оценивается в 1,0-1,2 млн. т, а объем использования - около 500 тыс. т. Таким образом, уровень использования макулатуры от общего объема производства картонно-бумажной продукции составляет 19%.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Переработка макулатуры

 

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:

1. роспуск макулатуры;

2. очистку макулатурной массы от посторонних примесей;

3. дороспуск макулатурной массы;

4. тонкую очистку макулатурной массы.

Роспуск макулатуры.

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.

Очистку макулатурной массы от посторонних примесей.

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.

Дороспуск макулатурной массы.

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.

 

Способы сортировки макулатуры.

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%.

 

Методы обработки

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.

Достоинства и недостатки.

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.

Применение вторичного волокна взамен свежих древесных полуфабрикатов связано с определенными трудностями вследствие нестабильности состава макулатурной массы. Вторичная масса и составляющие ее фракции различаются между собой, в основном, средней длиной волокна и способностью образовывать связи между волокнами в бумаге.  
В этой связи следует отметить одну негативную тенденцию в области переработки макулатуры — это медленное понижение ее качества. Как отмечают все эксперты, данный процесс будет продолжаться и впредь. Систематический многократный возврат макулатурного волокна в производство делает этот процесс практически неизбежным, ведь макулатурные волокна по своим физико-химическим и морфологическим свойствам значительно отличаются от первичных целлюлозных волокон. Наряду с целыми волокнами имеются разорванные, раздавленные с поперечными трещинами, присутствует волокнистая мелочь. В ряде случаев при переработке происходит расщепление волокон вдоль оси. Вторичные волокна проходят как минимум один цикл переработки, включающий процессы измельчения и сушки. Химическая и физическая структура волокон претерпевает необратимые изменения: большая часть пор и капилляров разрушается, поверхность волокна сжимается и роговеет, что препятствует прониканию воды внутрь волокна и его последующему набуханию. Процессы ороговения приводят к уменьшению удельной поверхности волокна, а это сопровождается частичной потерей способности к образованию химических связей, что является основной причиной ухудшения физических качеств волокон из макулатуры.  
 
Другая негативная сторона процесса роспуска и размола — разрушение волокнистой структуры. Подвергшиеся сушке волокна макулатурной массы из-за ороговения во время этих процессов оказываются по сравнению с первичными полуфабрикатами значительно измельченными и слабо фибриллированными, а получаемая бумага — менее прочной, более рыхлой, мягкой и непрозрачной. Следовательно, наличие мелких волокон и их обрывков, так называемого мельштофа — одна из основных отрицательных характеристик макулатурной массы. Присутствие мелкой фракции обуславливает не только увеличение степени помола и ухудшение обезвоживания бумажной массы на сетке бумагоделательной машины, но и не позволяет нормализировать процесс размола для максимального восстановления бумагообразующих свойств вторичных волокон. Кроме того, мелкие обрывки имеют слабую способность к образованию межмолекулярных связей, при формировании листа бумаги уменьшают механическое сцепление волокон, что в целом приводит к снижению прочностных характеристик готовой продукции. Вообще же, по своему составу макулатурная масса представляет собой полидисперсную систему с повышенным содержанием мелких волокон, и именно поэтому роспуск волокон должен осуществляться бережно, с сохранением целостности волокон при минимальном размельчении загрязнений. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вторичное использование бумаги

 

 

Кроме макулатурного картона, из использованной картонной упаковки изготавливают бугорчатые прокладки (используются, например, для упаковки яиц) и плиты (используются в строительстве). Процесс производства бугорчатых прокладок заключается в роспуске макулатуры в воде (концентрация — до 4 %), разбавлении массы водой до концентрации 1–2 %, формовании прокладок на вакуумформующем устройстве и сушке прокладок. Операции загрузки макулатуры и удаления сырых изделий выполняют вручную. На аналогичных установках сырые изделия помещают на поддоны или полки-этажерки, которые затем подают в сушильную камеру. Производство бугорчатых прокладок часто применяется как санитарное производство при птицефабрике (или группы птицефабрик) для переработки собственного брака прокладок, картонной тары и макулатуры.  
 
Технология производства плитного материала из макулатуры заключается в роспуске макулатуры в воде на волокна при концентрации около 4 %, отливе ковра, прессовании и сушке. Оборотная вода при отливе ковра заново используется в производстве. Плитный материал из макулатуры применяется для внутренней облицовки производственных и жилых помещений. При его изготовлении не используются вредные вещества. Производство волокнистых плит можно рекомендовать к внедрению на предприятиях, имеющих собственные отходы бумаги и картона и обладающих дешевыми источниками тепла.  
 
Относительно новой является технология, разработанная Научно-исследовательским центром по проблемам ресурсосбережения и отходам (НИЦПУРО). Она позволяет перерабатывать отходы ламинированной и других видов влагопрочной бумаги (картона) в материал строительного назначения. Такой картон обычно очень трудно поддается переработке в силу своих физико-химических свойств. Новизна технологии в том, что плиту изготавливают из смеси отходов влагопрочной бумаги и картона (ламинированной бумаги или отходов парафинированной бумаги), и отходов термопластичных полимеров. В качестве последних наибольшее распространение имеет 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. Полученные плиты используются для обшивки стен, потолков, перегородок жилых, производственных и складских помещений, дач, гаражей и т. п., изготовления деталей мебели и тары. 

 

Вывод

 

В России сейчас  собирается около 35 % макулатурного сырья, тогда как остальная макулатура в основном в виде бытового мусора попадает на свалку, поэтому необходимо совершенствовать систему ее сбора и заготовки.

 В нашей стране, стремящейся к интеграции с  мировой и, прежде всего, европейской  экономической системой, отношение  ко вторичному сырью должно  быть однозначным — необходимо  воссоздать систему заготовки  и переработки вторичного сырья  под законодательной опекой государства  и правительства. В  для старта  позитивного развития должна  быть обеспечена законодательная  база деятельности сборщиков  макулатуры, проводиться стимулирующая  налоговая политика. 

С технологической стороны, 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 обесцвечивания и удаления типографской краски и других примесей из макулатуры; новых проклеивающих материалов; новых видов бумаги и картона, а также пересмотра требований к некоторым широко используемым видам бумаги и картона с целью увеличения использования в их композиции доли макулатуры; наращивания объемов использования макулатуры в композиции писчепечатных видов бумаги, различных видов картона. 

К этому стоит добавить, что сегодня 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.  
В целом, быстрый рост использования макулатуры может быть обеспечен следующими макроэкономическим факторами:  
1) относительно высокой стоимостью первичного древесного сырья, особенно с учетом транспортировки;  
2) низкой капиталоемкостью проектов новых предприятий, работающих на макулатуре, по сравнению с предприятиями, использующими первичное волокнистое сырье;  
3) простотой создания новых малых предприятий;  
4) повышенным спросом на бумагу и картон из вторичного волокна из-за ее более низкой стоимости и дефицита на рынке;  
5) правительственными законодательными актами.