CN101736635B - 废纸的磁选脱墨方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种废纸的磁选脱墨方法，其步骤如下：(1)将废纸和磁种加入碎浆机中，加水、硅酸钠和NaOH进行碎浆，碎浆条件(绝干纸)：磁种用量为0.05～0.2wt％；硅酸钠2～10wt％；用NaOH调pH至7～10；纸浆浓度10～15wt％；(2)废纸碎浆后加水稀释至纸浆浓度为0.5～4wt％，在上述碎浆后的纸浆中加入干纸量0.01～0.1wt％的凝聚剂进行磁种凝聚，使脱落的油墨颗粒与磁种粘附在一起，pH值7.0～11.0，时间为10～30分钟，搅拌速度为200～1000rpm；(3)将磁种凝聚后浆料用脱墨设备将凝聚的油墨颗粒从纸浆中分离出来。本发明的方法显著提高废纸的纸浆白度及纤维得率，可生产高白度、高脱墨率的脱墨浆并且少量纸纤维损失。

Description

废纸的磁选脱墨方法
技术领域
本发明涉及一种废纸的脱墨方法，特别涉及一种废纸的磁选脱墨方法，它是将纸浆含有的油墨经磁种凝聚后再磁选脱墨。
背景技术
随着经济的发展，生活水平的提高，人们对纸的需求迅速增长，废纸量也增加。我国每年丢弃的废纸达600万吨之多，使本来就深受垃圾困扰的市政部门更加不堪重负。目前，对废纸的处理方法除了部分回收外，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。
造纸的特点是耗能和耗水高，需要大量的木材，产生大量的“三废”和毒性物。由于当今环境日趋恶化，人们的环境意识也日益增强，为了节约能源，减少污染负荷，减少森林砍伐，各国都非常重视废纸的再利用。处理1吨废纸可节约3m3木材、1.2吨煤、600度电、100吨水，少排放2吨有毒废物、节约大量的环境治理费用。因此废纸资源化再利用可保护森林资源，节约能源，减少污染。
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，其投资和成本远远低于原木造纸。另外废纸品质改善，附加值提高，更能体现废纸再利用的效益。这些都给废纸的回用产生巨大的推动力。1990年全球废纸利用量和利用率分别达到8480万吨和35.6％，1995年则分别增加到1.15亿和41.4％。2005年的废纸利用量和利用率将达到1.88亿和48.1％。我国目前废纸耗用率只有37.8％，落后于欧洲一些发达国家水平。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，人均森林拥有量匮乏，只有世界平均水平的10％，作为造纸的原料的树木和其它植物日趋减少，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。因此，我国废纸利用的潜力还是很大的。
因此无论从经济的角度还是从生态环境的角度，废纸脱墨有很大的潜力，有很好的市场前景。
浮选法和洗涤法是目前主要的脱墨工艺。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，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。同时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，碎浆后为片状且粒度较大，它较难处理的，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)。
废纸中不可避免地包含多种杂质，如油墨、颜料、萤光漂白剂和胶粘物(包括粘合剂、粘着剂、塑胶膜层、涂覆物等)等。二次纤维在许多种类的纸制品中越来越多的应用，使造纸厂必须处理低等级的废纸和未经分类的废纸。随着印刷、包装等行业的快速发展，废纸中油墨和污物的成分越来越复杂，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，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。
由于印刷技术的革新、油墨种类的增多，脱墨难度也增大，若用传统的脱墨方法难以达到理想的效果。
因此，提供一种脱墨效率高，纤维损失低的脱墨方法就成为本技术领域急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种脱墨效率高，纤维损失低的废纸的脱墨方法。
本发明的上述目的是通过以下技术方案达到的：
一种废纸的磁选脱墨方法，其步骤如下：
(1)将废纸和磁种加入碎浆机中，加水、硅酸钠和NaOH进行碎浆，碎浆条件(绝干纸)：磁种用量为0.03～0.2wt％，硅酸钠2～10wt％，用NaOH调pH至7～10；纸浆浓度10～15wt％；
(2)废纸碎浆后加水稀释至纸浆浓度为0.5～4wt％，在上述碎浆后的纸浆中加入干纸量0.01～0.1wt％的凝聚剂进行磁种凝聚，使脱落的油墨颗粒与磁种粘附在一起，时间为10～30分钟，搅拌速度为200～1000rpm；
(3)将磁种凝聚后浆料用脱墨设备将凝聚的油墨颗粒从纸浆中分离出来。
一种优选技术方案，其特征在于：所述步骤(1)中，所述磁种为以下强磁性物中的任一种：磁铁矿、硅铁、人造铁氧体微粒或磁流体。
一种优选技术方案，其特征在于：所述步骤(2)中，所述凝聚剂为由聚丙烯酰胺经季铵化改性而成，分子量为500万至2000万。
一种优选技术方案，其特征在于：所述步骤(3)中，脱墨设备采用高梯度磁选机或强磁磁选机。
一种优选技术方案，其特征在于：所述步骤(3)之后再加一段浮选。
本发明的优点及有益效果是：
本发明是采用磁种凝聚磁选脱墨方法来产生高质量二次纤维。因为在含有油墨、胶粘物等杂质的废纸浆中加入磁种，在凝聚剂的作用下使油墨与磁种凝聚成团，使聚团有足够的磁性，再用磁选加以分离，得到洁净的脱墨浆，磁选脱墨能获得很好的技术指标。
本发明的磁种凝聚磁选脱墨方法，其优点在于：脱墨效率高，纤维损失低；所用的磁种可循环使用，药剂易得且成本低；脱墨适用的粒径范围较宽，可在较高的纸浆浓度下操作，从而提高处理量；大大降低化学品的加入，减轻废水处理量，废渣含水低，便于焚烧处理或再生利用，减少二次污染，可做到环境友好和清洁生产，应用前景广阔，具有重要的经济和环境意义。
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，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。
本发明的方法显著提高废纸的纸浆白度及纤维得率，可生产高白度、高脱墨率的脱墨浆并且少量纸纤维损失。
下面通过附图和具体实施方式对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。
附图说明
图1为本发明方法的工艺流程图。
具体实施方式
如图1所示，在碎浆机A中加入废纸1和磁种2，并加入水、氢氧化钠和硅酸钠一起碎浆，将碎浆后的纸浆转入凝聚槽B中，加入凝聚剂3进行磁种凝聚，使脱落的油墨颗粒与磁种粘附在一起，形成磁性聚团。将磁种凝聚后浆料用脱墨设备(如高梯度磁选机C)进行油墨分离，得到含油墨聚团4和脱墨浆5。
实施例1
废纸原料为废复印纸，磁种为磁铁矿，凝聚剂为改性聚丙烯酰胺，由聚丙烯酰胺经季铵化改性而成，分子量500万至2000万。先将聚丙烯酰胺配成一定质量分数的分散溶液，加温后并保持恒温，加入由甲醛与二甲胺配成的胺醛反应液，搅拌，反应，再冷却，加入溴乙烷季铵化试剂，进行改性，最后用丙酮沉淀所得的反应产物，即所用的凝聚剂。
将废纸和0.2wt％的磁铁矿磁种加入碎浆机中，再加水、硅酸钠和NaOH进行碎浆，其中加水使纸浆浓度为10wt％，硅酸钠用量10wt％，用NaOH调pH至7。废纸碎浆后加水稀释至纸浆浓度为4wt％，加入干纸量0.1wt％凝聚剂进行磁种凝聚，将从废纸上脱落的油墨颗粒与磁种粘附在一起，凝聚试验条件为pH值7.0，时间为30分钟，搅拌速度为200rpm。将凝聚好的浆料，稀释至1wt％浓度连续经过磁场，通过XCSQ-50×70电磁强磁选机进行磁选，磁选机的磁场强度是可调的，磁性部分(墨渣)和非磁性部分(良浆)分别被收集，取样、分析。
浆产品(良浆)用抄纸机机制成纸片，再用白度仪和带图象分析系统的扫描软件进行纸片白度和油墨量的测定，并用磁选前后残余油墨量的比值确定脱墨率，即脱墨率＝(1-处理后残余油墨量/处理前残余油墨量)×100％。试验结果列于表1。
表1、磁种凝聚磁选脱墨结果
 
项目 白度％ISO 残余油墨量mm2/kg     脱墨率％     纤维得率％      
原浆 88.58 48412 / /
脱墨浆 92.85 2438 94.96 96.20
实施例2～5
废纸原料为废杂志纸，操作方法、设备和产品检测同实施例1，凝聚剂同实施例1，为改性聚丙烯酰胺，具体实验条件及实验结果列于表2。
表2、实施例2-5的实验条件
 
实验条件 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
磁种 0.05wt％磁铁矿   0.03wt％磁铁矿   0.2wt％硅铁    0.1wt％人造铁氧体微粒 
硅酸钠 2wt％ 5wt％ 8wt％ 10wt％
碎浆用NaOH调pH至 7 9 10 8.5
碎浆后加水稀释至纸浆浓度为 0.5wt％ 2.0wt％ 3.5wt％ 4.0wt％
凝聚剂，wt％(干纸量) 0.01 0.025 0.05 0.1
磁种凝聚时间(分钟) 20 10 30 15
搅拌速度(rpm) 500 1000 200 800
表3、实施例2-5的实验结果
 
原浆 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
白度，％ISO 81.33 91.52 92.86 92.09 93.00
残余油墨量，mm2/kg 51067 4485 2249 1580 1532
脱墨率，％ / 91.2 95.6 96.9 97.0

Claims (5)

1.一种废纸的磁选脱墨方法，其步骤如下：
(1)将废纸和磁种加入碎浆机中，加水、硅酸钠和NaOH进行碎浆，碎浆条件以绝干纸计：磁种用量为0.03～0.2wt％；硅酸钠2～10wt％；用NaOH调pH至7～10；纸浆浓度10～15wt％；
(2)废纸碎浆后加水稀释至纸浆浓度为0.5～4wt％，在上述碎浆后的纸浆中加入干纸量0.01～0.1wt％的凝聚剂进行磁种凝聚，使脱落的油墨颗粒与磁种粘附在一起，时间为10～30分钟，搅拌速度为200～1000rpm；
(3)将磁种凝聚后浆料用脱墨设备将凝聚的油墨颗粒从纸浆中分离出来。
2.根据权利要求1所述的废纸的磁选脱墨方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所述磁种为从以下强磁性物选择一种：磁铁矿、硅铁、人造铁氧体微粒或磁流体。
3.根据权利要求2所述的废纸的磁选脱墨方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所述凝聚剂为由聚丙烯酰胺经季铵化改性而成，分子量500万至2000万。
4.根据权利要求3所述的废纸的磁选脱墨方法，其特征在于：所述步骤(3)中，脱墨设备采用高梯度磁选机或强磁磁选机。
5.一种废纸的磁选脱墨方法，其步骤如下：
(1)将废纸和磁种加入碎浆机中，加水、硅酸钠和NaOH进行碎浆，碎浆条件以绝干纸计：磁种用量为0.03～0.2wt％；硅酸钠2～10wt％；用NaOH调pH至7～10；纸浆浓度10～15wt％；
(2)废纸碎浆后加水稀释至纸浆浓度为0.5～4wt％，在上述碎浆后的纸浆中加入干纸量0.01～0.1wt％的凝聚剂进行磁种凝聚，使脱落的油墨颗粒与磁种粘附在一起，时间为10～30分钟，搅拌速度为200～1000rpm；
(3)将磁种凝聚后浆料用脱墨设备将凝聚的油墨颗粒从纸浆中分离出来；
(4)再加一段浮选。
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