CN101457495A - 凝聚磁选脱墨方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种凝聚磁选脱墨方法，其属于废纸脱墨方法领域。本发明的步骤包括：对含有带磁性和非磁性油墨的废纸以及可能含有的其它非磁性物如胶粘物的废纸制浆，将纸浆加水稀释到0.3～3.0wt％；加磁铁矿、凝聚剂至浆料中，使油墨与磁铁矿粘附一起；将经凝聚处理的废纸浆经过磁场以除去油墨。本发明的方法显著提高废纸的纸浆白度及纤维得率，可生产高质量(高白度、少量或无尘埃)的脱墨浆。

Description

凝聚磁选脱墨方法

技术领域

本发明涉及一种废纸脱墨方法，特别涉及一种废纸磁选脱墨方法。

背景技术

随着经济的发展，生活水平的提高，纸的需求迅速增长，废纸量也随之增加。目前，对城市废纸的处理除了部分回收外，多是焚烧或填埋。焚烧会造成大气污染，填埋又占用大片土地。造纸工业的特点是耗能和耗水高，造纸需大量的木材，生产一吨纸需要5米³木材(约50棵树)，用水在300吨以上，还消耗能源和化学药品，同时造纸在生产过程中产生大量的废水、废气、废渣和毒性物，易对环境造成污染，尤以水污染最为严重，约占总污染的30％。而废纸循环再用具有重大意义。据了解，回收1吨废纸可以再造纸800多公斤，可节约4立方米木材，相当于少砍17棵大树，节约1.2吨煤、600度电、100立方米水、300公斤化工原料，并减少35％的水污染，从而节约大量的环境治理费用。

由于环境的要求，世界各国都非常重视废纸的再利用，以节约能源，减少污染，弥补木浆短缺，给废纸的回用产生巨大的推动力。1995年全球废纸利用量和利用率分别达到51.15亿吨和41.4％，而2005年就增加到1.88亿吨和48.1％。欧美发达国家对废纸不仅有严格的质量标准，而且对回收利用还制定了相应的法律、法规，甚至还给予一定的财政补贴。

目前我国纸品的消费需求以惊人的速度增长，据有关部门预测，2010年我国纸与纸板消费量将达到6000万至7000万吨，而目前国内产量仅为3000万吨左右，扣除部分进口纸量，纸产量的缺口很大，因此不仅要求扩大原浆产量，还要求增加废纸资源化再利用，这就为废纸回用和脱墨新技术的使用提供了广阔的市场。

废纸在我国造纸工业现有的条件下是很好的原料，因为废纸比起用木材造纸，更具有明显的综合效益，可提供造纸价廉的纤维资源，其成本远远低于原木造纸。废纸的回收利用对我国显得更为重要，因为我国的森林覆盖率很低，只有世界平均水平的10％，远不能提供足够的木材作造纸原料，每年还需从国外进口纸浆和纸品。而我国纸品质量的提高又需要增加木浆比例。我国废纸回用率还远远落后于欧洲一些发达国家水平。

因此从长远利益和环保角度来看，废纸脱墨资源化再利用在我国具有很大的发展潜力。

废纸长期以来作为造纸业的原材料之一。废纸包含多种杂质，如油墨、颜料和胶粘物等。浮选法和洗涤法是目前主要的脱墨工艺。前者是通过从纸上脱离的油墨优先吸附在气泡来分离，后者是通过水与纤维相对流动从纤维来分离小颗粒。两者都需要加大量的化学药剂，如，氢氧化钠、硅酸钠、螯合剂、过氧化氢、表面活性剂、捕收剂、凝聚剂、分散剂等。无疑，如此复杂大量高碱的化学药品加入，将会产生不良后果，引起严重的环境处理问题，易产生二次污染。

废纸在碎浆过程中油墨会产生碎化和不规则状，油墨粒度分布很宽。对于每一种脱墨方法都有合适的粒径范围。一般认为油墨在20～600μm能有效浮选，而粒度小于20μm的油墨因粒度细，惯性小，浮选时被捕获的几率下降。洗涤法合适的粒度范围是1～40μm。基于对脱墨浆特殊洁净的要求，要做多种脱墨方法的联合以适用能遇到的颗粒范围。但有些药剂的相反特性又在工艺联合上产生困难。

随着印刷、包装等行业的快速发展，废纸的数量和种类越来越多，废纸中油墨和杂质成分越来越复杂，加上我国废纸分类做得不够完善，脱除的难度越来越大，给造纸生产过程及产品质量都带来很多不良影响，例如废纸中胶粘物问题一直是影响废纸脱墨回用的主要障碍之一，胶粘物的去除也成为废纸制浆脱墨的共性技术难题。又如有些油墨碎浆后形状不规则，如办公废纸的激光打印和复印废纸，是含有热塑性树脂的非接触印刷油墨，碎浆后分散成薄片状结构且粒度较大，用常规废纸脱墨方法较难处理的，既不易洗涤或浮选(粒度偏大或不规则)，也不便于用除渣器或筛选设备处理(粒度太小)。当用常规脱墨方法(如浮选法和洗涤法)处理此类油墨时，存在以下的缺点：纤维损失高(20-25％)；固体废弃物量大；成本高；脱墨效率低。

发明人曾提出了磁选脱墨的专利(名称：办公废纸脱墨方法，专利申请号：200510117585.6)，它是采用的磁选脱墨方法处理办公废纸。因为办公室废纸中部分墨粉中有磁性，墨粉的磁化率根据墨粉粒子中氧化铁含量从弱顺磁性到铁磁性变化。当将油墨聚团时，且其有足够的磁性(至少是顺磁性)，再将浆料经过磁场进行磁选脱墨。

磁选是根据颗粒磁性差异进行分离的成熟工艺，已经在选矿工业中应用许多年。特别是，高梯度磁选机的开发成功，不仅使其应用于回收矿物，而且可以应用于处理弱磁性的亚微细颗粒，磁选无疑能在废纸脱墨中得到应用。

由于许多废纸上的油墨没有磁性，加上我国废纸基本未作分类，即使油墨凝聚恐难以达到磁选的要求。因此需要改进先前所提出的磁选脱墨方法，以实现脱除混合废纸中非磁性和磁性油墨以及其它非磁性污物如胶粘物的目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种凝聚磁选脱墨方法，其可以脱除混合废纸中非磁性和磁性油墨以及其它非磁性污物如胶粘物，显著提高废纸的纸浆白度，实现几乎完全脱墨。

为实现上述目的，本发明的凝聚磁选脱墨方法通过以下步骤实现：(1)废纸碎浆，将纸浆加水稀释到0.3～3.0wt％；(2)加凝聚剂和磁铁矿至纸浆中，该凝聚剂选自C12～20烷基醇、非离子型表面活性剂和C12～30链烷，搅拌；(3)将纸浆经过磁选设备以除去油墨聚团。

本发明的上述凝聚磁选脱墨方法，其中纸浆的浓度优选为1.0～3.0wt％。

本发明的上述凝聚磁选脱墨方法，其中凝聚剂的浓度优选为0.1～1wt％。

本发明的上述凝聚磁选脱墨方法，其中非离子型表面活性剂可以为聚丙烯酰胺类非离子型表面活性剂。

本发明的上述凝聚磁选脱墨方法，其中磁铁矿的浓度优选为0～0.05wt％。

本发明的上述凝聚磁选脱墨方法，其中在凝聚步骤中，在加入凝聚剂和磁铁矿后，将纸浆加温至25℃～70℃，pH值7.0～11.0，时间为10～30分钟，搅拌速度为200～800rpm。

本发明的上述凝聚磁选脱墨方法，其中凝聚步骤中的加热温度优选为60～70℃。

本发明的上述凝聚磁选脱墨方法，其中磁选设备可选自高梯度磁选机、永磁强磁选机和电磁强磁选机。

本发明的上述凝聚磁选脱墨方法，其中磁选步骤中的磁场强度为4000～20000高斯。

本发明的上述凝聚磁选脱墨方法，其中在磁选步骤前还可包括浮选步骤。

本发明通过凝聚步骤，将纸浆中的非磁性颗粒，如非磁性油墨或非磁性污物，与磁铁矿黏附在一起，能够有效地进行磁选分离。其优点是：低纤维损失；低固体废弃物；低成本(所需设备较少)；高脱墨效率；高纤维处理量。更重要的是，此工艺用于高质量产品生产极其清洁和亮度纸浆。

本发明的方法使废纸再生利用不仅充分利用二次纤维资源，节约原材料和能源，减少污染，对环境更友好，可大幅度减少化学品用量，减少废水处理投资，保护森林资源和生态环境，是一项有益的措施，符合我国可持续发展战略的要求，而且提高再生纸品的质量，增加经济效益，减少纸的进口，极大地有利于国民经济的发展。

具体实施方式

本发明的实施方案中在磁选脱墨步骤前采用了凝聚的预处理步骤。虽然油墨和磁铁矿两者同为疏水，能相互吸引，但是发生的吸引力不足以强至抵抗碎浆时机械搅拌。加入凝聚剂能促进油墨颗粒间和油墨与磁铁矿之间的凝聚。在温度升高时，油墨颗粒也变软和粘，它有助于凝聚。当温度降低时，形成的凝聚团变硬、具刚性；当凝聚团中含有一些磁铁矿，它们能通过磁选有效除去。同样地，其它杂质如胶粘物由于与磁性物质的凝聚也能被磁体吸引而除去。因此，本发明步骤二中的加热温度优选为25℃～70℃，更优选为60～70℃。

在本发明方法的步骤中，废纸的纸浆的浓度为0.3～3.0wt％。废纸的纸浆浓度减小，可以明显改善分选效果，这是由于浓度对纸浆的分散起着决定性的影响，当浓度较稀时，纸浆中的纤维能很好的分散，创造有利的浮选环境，纤维中墨粒的夹带减少，随着纸浆浓度的增加，浆料的分散性和流动性都变差，开始出现纤维聚团，易夹带造成纤维流失或导致白度下降。但是，浓度太稀，指标提高的幅度不大，但大大降低单位干纸处理量。因此，纸浆浓度在0.3～3.0wt％时是适合磁选的。

以下结合实施例对本发明方法作进一步的说明，将有助于对本发明及其优点作进一步的了解，本发明的保护范围不受这些实施例的限制，本发明的范围由权利要求来决定。

实施例1

原料为废报纸和杂志纸。在Formax 450H碎浆机中，以15wt％浓度、45℃对混合废纸碎浆20分。碎浆后稀释至3.0wt％，加入0.8wt％的NaOH、磁铁矿(产地海南)和凝聚剂(十六烷)，磁铁矿和凝聚剂的加入量如表1中所示，加热至70℃开始凝聚，搅拌速度为500rpm，加热20分钟后，冷却至室温。处理后的纸浆通过XCSQ-50×70电磁强磁选机(室温、磁选时间10分)进行磁选脱墨。磁选机的磁场强度为6000高斯，磁性部分(聚团)和非磁性部分(脱墨浆)分别被收集。浆产品用抄纸机机制成纸片以分析油墨，用白度仪和带图象分析系统的扫描软件进行纸片和油墨的测定，以评价脱墨效果。结果如表1所示。

表1

[注]表中，脱墨率＝100×(1-处理后残余油墨量/处理前残余油墨量)。

实施例2

操作方法和设备基本同实施例1，加入0.05wt％磁铁矿和0.5wt％十六醇，以不同的磁选条件(温度、pH和纸浆浓度，条件如表2中所示)进行磁选脱墨，采用与实施例1相同的方法评价脱墨效果，结果列于表2。

表2

[注]表中，脱墨率＝100×(1-处理后残余油墨量/处理前残余油墨量)。

Claims (10)

1.一种凝聚磁选脱墨方法，其特征在于包括以下步骤：

一、废纸碎浆，将纸浆加水稀释到0.3～3.0wt％；

二、加凝聚剂和磁铁矿至纸浆中，所述凝聚剂选自C12～20烷基醇、非离子型表面活性剂和C12～30链烷，搅拌；

三、将纸浆经过磁选设备以除去油墨聚团。

2.根据权利要求1所述的凝聚磁选脱墨方法，其特征在于所述纸浆的浓度为1.0～3.0wt％。

3.根据权利要求1所述的凝聚磁选脱墨方法，其特征在于所述凝聚剂的浓度为0.1～1wt％。

4.根据权利要求1所述的凝聚磁选脱墨方法，其特征在于所述非离子型表面活性剂为聚丙烯酰胺类非离子型表面活性剂。

5.根据权利要求1所述的凝聚磁选脱墨方法，其特征在于所述磁铁矿的浓度为0～0.05wt％。

6.根据权利要求1所述的凝聚磁选脱墨方法，其特征在于所述步骤二中在加入凝聚剂和磁铁矿后，将纸浆加温至25℃～70℃，pH值7.0～11.0，时间为10～30分钟，搅拌速度为200～800rpm。

7.根据权利要求5所述的凝聚磁选脱墨方法，其特征在于所述步骤二中的加热温度为60～70℃。

8.根据权利要求1所述的凝聚磁选脱墨方法，其特征在于所述磁选设备选自高梯度磁选机、永磁强磁选机和电磁强磁选机。

9.根据权利要求1所述的凝聚磁选脱墨方法，其特征在于所述步骤三中的磁场强度为4000～20000高斯。

10.根据权利要求1所述的凝聚磁选脱墨方法，其特征在于所述步骤三之前还包括浮选步骤。