CN115748283B - 一种纤维再生及胶粘物资源化及利用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种纤维再生及胶粘物资源化及利用方法，属于废纸再利用技术领域。去除回收废纸中的杂质，之后对废纸分类、破碎、分选出原生胶粘物破碎作为再生粘结剂；对废纸屑进行制浆、加压分离，产生的良浆进行进一步的脱墨脱胶，沉淀的组分产生二次胶粘物；加压分离产生的良浆在复合流场中将油墨、蜡类、胶黏剂与纤维高效分离，分离完成后在对分离出的浆液进行浮选；将浮选设备顶部通过泡沫排出的浆液进行浓缩作为二次胶粘物，将浮选设备底部排出的纸浆原料用于纸浆再生，原生胶粘物再次粉碎，二次胶粘物浓缩，混合后形成可利用的胶粘物。其步骤简单，使用方便，具有显著的经济意义与社会意义。
Description
技术领域
本发明涉及一种纤维再生及胶粘物资源化及利用方法，具体属于废纸再利用技术领域。
背景技术
近年我国大力推进废纸再利用，废纸回收利用不同于原生纤维原料，它是一种低消耗、低污染的再生资源，有利于循环经济、节约资源、保护环境的生产方式，有利于提高经济增长的质量和效益，有利于建设节约型社会，也有利于缓解造纸工业原料供应不足、水资源短缺、污水排放严重的重大举措，是关系到我国造纸工业可持续发展的必然选择。
在废纸制浆造纸废水循环利用过程中，前序工艺引入的胶黏物难以彻底去除，进入系统并不断富集，导致再生纸出现斑点、孔洞等现象，影响成纸性能。因此，胶黏物的积累成为困扰废纸制浆造纸废水循环利用的最大障碍之一。另外，某些造纸助剂的使用间接增加了胶黏物的来源，加大了胶黏物成分的复杂程度。废纸浆中的胶粘物，主要来源于化学助剂的填加，浆内施胶，涂布粘合剂，印刷复膜粘合剂、胶粘剂等几十种胶脂。
胶黏物本身具有黏性，常与无机填料，细小纤维等黏附在一起，而它们的柔软和形变形使得不易筛除，造成沉积障碍，影响造纸生产过程和产品质量。胶黏物的凝聚沉积，与其物理化学性质和在降水体系中的存在形式及行为有着密切的关系，因此了解它们的特性，可以针对不同的胶黏物，选择合适的控制方法，使用胶黏物的特性以避免胶黏物凝聚沉积。随着制浆造纸白水循环系统封闭程度的增加，以及废纸回收利用率的提高，纸浆中的胶黏物的去除和控制已经成为一个越来越重要的问题。
原生胶粘物是纸张应用时或加工时用的胶黏物，通过撕碎变成粒度较大的粒子可通过粗筛和精筛除去；假如粒子已经很细，难以用筛选的方法除去，可以通过在浆料中均匀分散，通过浮选等方式除去。废纸回收产生的胶粘物经过分解处理后粘度降低，缺乏再利用的有效途径，而将再生的胶粘物作为型煤粘结剂属于一种新的方式，不仅可以实现废物利用，还开发经济、高效的型煤粘结剂。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种纤维再生及胶粘物资源化及利用方法。
为实现上述目的，本发明一种纤维再生及胶粘物资源化方法，首先去除回收废纸中的杂质，之后对不同品级的废纸进行分类，针对不同分类的废纸进行破碎，并通过不同的分选方式从废纸屑中分离出原生胶粘物破碎作为再生粘结剂；对废纸屑进行制浆，制浆后进行加压分离，产生的良浆进行进一步的脱墨脱胶，沉淀的组分产生二次胶粘物；加压分离产生的良浆在复合流场中将油墨、蜡类、胶粘物与纤维高效分离，胶粘物包括树脂浸渍物、合成树脂、热熔物、胶黏剂，分离完成后在对分离出的浆液进行浮选；将浮选设备顶部通过泡沫排出的浆液进行浓缩作为二次胶粘物，将浮选设备底部排出的纸浆原料用于纸浆再生，原生胶粘物再次粉碎，二次胶粘物浓缩，混合后形成可利用的胶粘物。
具体步骤如下：
a.废纸回收后，通过磁选、筛选的方式分离回收废纸中混杂的杂质，杂质包括金属、塑料、木屑和大块砂石；
b.对废纸进行两段粉碎，然后进行分选作业：
c.将通过两段粉碎与分选脱除原生胶粘物的废纸碎片进行水力制浆，然后对浆液加压实现良浆与二次胶粘物的分离，将分离出的二次胶粘物收集起来作为回收粘结剂原料进行收集；加压分离后的良浆在复合流场中进行预分离实现胶粘物分散、蜡溶解、油墨与纤维高效预分离；预分离过程中，通过流态化、亚临界、超声、蒸汽瞬爆几种手段耦合的处理设备使良浆中的纤维有效地脱除杂质实现预分离，经过预分离后的纤维表面附着少量的胶粘物和油墨，剩余的浆液为溶解了油墨、胶粘物、蜡的水；进一步分解出混合在良浆中的黏结胶粘物，有助于后续进一步通过浮选与洗涤脱除胶粘物与油墨杂质；
d.经过预分离后，大部分胶粘物、蜡及部分油墨粒子变成粒径＜30μm的部分溶解于水中成为浆液，＞180μm的油墨等颗粒悬浮于浆液中，经过对浆液冷却、浓缩、干燥至水分小于35％后，收集胶粘物与油墨作为粘结剂原料；经过对浆液冷却、浓缩、干燥至水分小于35％后，收集胶粘物与油墨作为粘结剂原料；对粒径30-180μm的油墨、胶粘物与纤维连生，经过预分离后的纤维进行浮选，从而脱除依然粘附在纤维表面的胶粘物与油墨，可产生高品质再生纤维：
浮选过程选用流态化浮选装置保证良好的流场作用脱除油墨与胶粘物，利用浮选过程中纤维与油墨、胶粘物的亲疏水特性实现组分分离，油墨与胶粘物粘附在浮选气泡表面随着水流上浮并最终被流态化浮选装置刮板刮出；
e.收集被流态化浮选装置刮板刮出的胶粘物、油墨浓缩脱水至水分低于50％后收集形成胶粘混合物；
将分离出来的大颗粒的原生胶粘物、细颗粒胶粘物、浮选产生的胶粘混合物以及入总质量1-3％的分散剂共同投入物料预分离装置加热至60-80℃，通过300r/min的速度搅拌与混合，对胶粘物调浆并乳化后获得再生胶粘剂。
进一步，分离回收废纸中混杂的杂质的具体过程为：利用工业相机对运输带上传送的脱除杂质后的废纸，进行拍照，拍照得到的图片经预处理后传输至形貌采集与分析神经网络，通过高色域待分拣区域识别定位系统将废纸区分为装订成册的立体类或者未经装订的平面类，并利用抓取设备和末端移动平台将根据其判断的类别进行分拣，之后对分拣出的平面类单页废纸，利用CNN网络进行纸张颜色统计与分析，根据像素平均数值进行进一步分级，最终对视野范围内纸张完成检测分级，将需要脱除油墨的废纸与未经印刷的废纸分类，分级结果传输至自动抓取控制系统，实现智能分拣。
进一步，对废纸进行两段粉碎并分选的具体过程为：将通过分类后的立体类废纸进行一段破碎至粒径15mm后，通过风选方式将通过粉碎从废纸中剥离出较重的杂物与较轻的纸张分离出来，其中杂物包括装订过程中的原生胶粘物、砂石、金属；经过一段粉碎后的废纸进行二段粉碎，使破碎后的废纸碎片的粒径达到2mm后，再次利用风选脱除废纸中粉碎剥离出的细颗粒胶粘物以及金属；将一段粉碎与二段粉碎后分选出的杂物通过磁选、风选过程的耦合，从而将原生胶粘物、细颗粒胶粘物、金属及砂石分离出来，将大颗粒的原生胶粘物与细颗粒胶粘物收集一起作为可回收粘结剂的原料。
进一步，对良浆液进行流态化、亚临界、超声、蒸汽瞬爆耦合的处理设备包括：预分离装置包括多能量场耦合的物料预分离装置、连续汽爆装置、流态化反应系统。
进一步，浮选药剂为添加剂、起泡剂、捕收剂三类组成的混合药剂，添加剂主要包括硅酸钠、硅酸钙、腐殖酸钠、腐殖酸钙、滑石粉等物质中的一种或几种复合使用，用于吸附与絮凝小粒径胶粘物。捕收剂主要选用碳链长度为8-15的烷烃、芳香烃、脂类、芳香酸类、脂肪酸类中的两种及两种以上复合的捕收剂。起泡剂选用常见的仲辛醇、松醇油、甲基异丁基甲醇中的一种或几种复合使用。浮选过程中纤维添加量不超过水质量的5％，添加剂的添加量小于纤维质量的1％，捕收剂添加量为纤维总质量的1-5％，起泡剂添加量为纤维总质量的2-8％。
进一步，所述分散剂为羧甲基纤维素盐、硅酸钠、六偏磷酸钠中的一种或几种混合构成。
一种纤维再生及胶粘物资源化方法中再生胶粘剂的应用。
一种纤维再生及胶粘物资源化方法中产生的高品质再生纤维的应用。
一种纤维再生及胶粘物资源化方法中获得的再生胶粘剂用以制备成型燃料的方法，按照质量比为：原煤30-60％、塑料10-30％、生物质10-60％混合制备燃料原料，按照燃料原料质量的1-5％的比例添加以K/Ca/Mg/Na体系复配催化剂；之后再向添加了催化剂的燃料原料按照总质量5-15％的比例混合再生胶黏剂，成型后即可制备成型燃料。
有益效果
1)本方法基于原生胶粘物与二次胶粘物分段筛选去除提高了分离效率，改善了废纸再生过程中由于胶粘物等杂质去除率不高影响再生制浆品质的难题；
2)实现了基于复合流场中强化杂质脱除与胶粘物分散的效果，实现胶粘物分散、蜡溶解、油墨与纤维高效分离，降低了能耗，提高了分离效率；
3)基于油墨、胶粘物、填料等物质的疏水特性与荷电特性，定向开发高效浮选药剂与选用高效浮选装置，强适配性的药剂可以提高油墨、胶粘物等物质的脱除率，降低药耗成本，提高生产效率；
4)将分选得到的原生胶粘物粉碎、二次胶粘物浓缩后，通过再粉碎并调浆乳化制备型煤粘结剂，较强的分散性使得与煤等原料混合过程中均匀度好，有助于高效成型，粘结剂较强的疏水性可以提高型煤产品的防水性能；
5)将废纸中的胶粘物回收用于制备型煤粘结剂，不仅能有效解决废纸回收胶粘物、油墨等难以回收的难题，还能为型煤产业提供一种新的粘结剂来源，成本低廉，性能好；
附图说明
图1是本发明一种纤维再生及胶粘物资源化及利用方法综合流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例作进一步说明：
如图1所示，本发明的一种纤维再生及胶粘物资源化方法，首先去除回收废纸中的杂质，之后对不同品级的废纸进行分类，针对不同分类的废纸进行破碎，并通过不同的分选方式从废纸屑中分离出原生胶粘物破碎作为再生粘结剂；对废纸屑进行制浆，制浆后进行加压分离，产生的良浆进行进一步的脱墨脱胶，沉淀的组分产生二次胶粘物；加压分离产生的良浆在复合流场中将油墨、蜡类、胶粘物与纤维高效分离，胶粘物包括树脂浸渍物、合成树脂、热熔物、胶黏剂，分离完成后在对分离出的浆液进行浮选；将浮选设备顶部通过泡沫排出的浆液进行浓缩作为二次胶粘物，将浮选设备底部排出的纸浆原料用于纸浆再生，原生胶粘物再次粉碎，二次胶粘物浓缩，混合后形成可利用的胶粘物。
具体步骤如下：
a.废纸回收后，通过磁选、筛选的方式分离回收废纸中混杂的杂质，杂质包括金属、塑料、木屑和大块砂石；利用工业相机对运输带上传送的脱除杂质后的废纸，进行拍照，拍照得到的图片经预处理后传输至形貌采集与分析神经网络，通过高色域待分拣区域识别定位系统将废纸区分为装订成册的立体类或者未经装订的平面类，并利用抓取设备和末端移动平台将根据其判断的类别进行分拣，之后对分拣出的平面类单页废纸，利用CNN网络进行纸张颜色统计与分析，根据像素平均数值进行进一步分级，最终对视野范围内纸张完成检测分级，将需要脱除油墨的废纸与未经印刷的废纸分类，分级结果传输至自动抓取控制系统，实现智能分拣。
b.对废纸进行两段粉碎，然后进行分选作业：将通过分类后的立体类废纸进行一段破碎至粒径15mm后，通过风选方式将通过粉碎从废纸中剥离出较重的杂物与较轻的纸张分离出来，其中杂物包括装订过程中的原生胶粘物、砂石、金属；经过一段粉碎后的废纸进行二段粉碎，使破碎后的废纸碎片的粒径达到2mm后，再次利用风选脱除废纸中粉碎剥离出的细颗粒胶粘物以及金属；将一段粉碎与二段粉碎后分选出的杂物通过磁选、风选过程的耦合，从而将原生胶粘物、细颗粒胶粘物、金属及砂石分离出来，将大颗粒的原生胶粘物与细颗粒胶粘物收集一起作为可回收粘结剂的原料。
c.将通过两段粉碎与分选脱除原生胶粘物的废纸碎片进行水力制浆，然后对浆液加压实现良浆与二次胶粘物的分离，将分离出的二次胶粘物收集起来作为回收粘结剂原料进行收集；加压分离后的良浆在复合流场中进行预分离实现胶粘物分散、蜡溶解、油墨与纤维高效预分离；预分离过程中，通过流态化、亚临界、超声、蒸汽瞬爆几种手段耦合的处理设备使良浆中的纤维有效地脱除杂质实现预分离，处理设备包括预分离装置包括发明人研发的“一种多能量场耦合的物料预分离装置”，专利号：202221823657.4)；“一种工业级自动化连续汽爆装置”，专利号：201921888159.6；“一种生物质组分高效分离的流态化反应系统”，专利号：202122116698.1；经过预分离后的纤维表面附着少量的胶粘物和油墨，剩余的浆液为溶解了油墨、胶粘物、蜡的水；进一步分解出混合在良浆中的黏结胶粘物，有助于后续进一步通过浮选与洗涤脱除胶粘物与油墨杂质；
d.经过预分离后，大部分胶粘物、蜡及部分油墨粒子变成粒径＜30μm的部分溶解于水中成为浆液，＞180μm的油墨等颗粒悬浮于浆液中，经过对浆液冷却、浓缩、干燥至水分小于35％后，收集胶粘物与油墨作为粘结剂原料；粒径30-180μm的油墨、胶粘物与纤维连生，对经过预分离后的纤维进行浮选，从而脱除依然粘附在纤维表面的胶粘物与油墨，可产生高品质再生纤维：
对经过预分离后的纤维进行浮选，从而脱除依然粘附在纤维表面的胶粘物与油墨，可产生高品质再生纤维：
浮选过程选用流态化浮选装置保证良好的流场作用脱除油墨与胶粘物，利用浮选过程中纤维与油墨、胶粘物的亲疏水特性实现组分分离，油墨与胶粘物粘附在浮选气泡表面随着水流上浮并最终被流态化浮选装置刮板刮出；
浮选药剂为添加剂、起泡剂、捕收剂三类组成的混合药剂，添加剂主要包括硅酸钠、硅酸钙、腐殖酸钠、腐殖酸钙、滑石粉等物质中的一种或几种复合使用，用于吸附与絮凝小粒径胶粘物。捕收剂主要选用碳链长度为8-15的烷烃、芳香烃、脂类、芳香酸类、脂肪酸类中的两种及两种以上复合的捕收剂。起泡剂选用常见的仲辛醇、松醇油、甲基异丁基甲醇中的一种或几种复合使用。浮选过程中纤维添加量不超过水质量的5％，添加剂的添加量小于纤维质量的1％，捕收剂添加量为纤维总质量的1-5％，起泡剂添加量为纤维总质量的2-8％；
e.收集被流态化浮选装置刮板刮出的胶粘物、油墨浓缩脱水至水分低于50％后收集形成胶粘混合物；
将分离出来的大颗粒的原生胶粘物、细颗粒胶粘物、浮选产生的胶粘混合物以及入总质量1-3％的分散剂共同投入物料预分离装置加热至60-80℃，通过300r/min的速度搅拌与混合，对胶粘物调浆并乳化后获得再生胶粘剂。分散剂为羧甲基纤维素盐、硅酸钠、六偏磷酸钠中的一种或几种混合构成。
一种纤维再生及胶粘物资源化方法中再生胶粘剂的应用。
一种纤维再生及胶粘物资源化方法中产生的高品质再生纤维的应用。
一种纤维再生及胶粘物资源化方法得的再生胶粘剂用以制备成型燃料的方法，按照质量比为：原煤30-60％、塑料10-30％、生物质10-60％混合制备燃料原料，按照燃料原料质量的1-5％的比例添加以K/Ca/Mg/Na体系复配催化剂；之后再向添加了催化剂的燃料原料按照总质量5-15％的比例混合再生胶黏剂，成型后即可制备成型燃料。
Claims (7)
1.一种纤维再生及胶粘物资源化方法，其特征在于步骤如下：
a. 废纸回收后，通过磁选、筛选的方式分离回收废纸中混杂的杂质，杂质包括金属、塑料、木屑和大块砂石；
b. 对废纸进行两段粉碎并分选：将通过分类后的立体类废纸进行一段破碎至粒径15mm后，通过风选方式将通过粉碎从废纸中剥离出较重的杂物与较轻的纸张分离出来，其中杂物包括装订过程中的原生胶粘物、砂石、金属；经过一段粉碎后的废纸进行二段粉碎，使破碎后的废纸碎片的粒径达到2mm后，再次利用风选脱除废纸中粉碎剥离出的原生胶粘物以及金属；将一段粉碎与二段粉碎后分选出的杂物通过磁选、风选过程的耦合，从而将原生胶粘物、金属及砂石分离出来，将原生胶粘物收集一起作为可回收粘结剂的原料；
c. 将通过两段粉碎与分选脱除原生胶粘物的废纸碎片进行水力制浆，然后对浆液加压实现良浆与二次胶粘物的分离，将分离出的二次胶粘物收集起来作为回收粘结剂原料；加压分离后的良浆在复合流场中进行预分离实现胶粘物分散、蜡溶解、油墨与纤维强化预分离；强化预分离过程中，通过流态化、亚临界、超声、蒸汽瞬爆几种手段耦合的处理设备使良浆中的纤维有效地脱除杂质实现预分离，经过预分离后的纤维表面附着少量的胶粘物和油墨，剩余的浆液为溶解了油墨、胶粘物、蜡的水；进一步分解出混合在良浆中的黏结胶粘物，有助于后续进一步通过浮选与洗涤脱除胶粘物与油墨杂质；
d. 经过预分离后，大部分胶粘物、蜡及部分油墨粒子变成粒径＜30μm的部分溶解于水中成为浆液，＞180μm的油墨颗粒悬浮于浆液中，经过对浆液冷却、浓缩、干燥至水分小于35%后，收集胶粘物与油墨作为粘结剂原料；粒径30-180μm的油墨、胶粘物与纤维连生，对经过预分离后的纤维进行多段浮选，从而脱除依然粘附在纤维表面的胶粘物与油墨，产生高品质再生纤维，将浮选设备底部排出的纸浆原料用于纸浆再生：
多段浮选过程选用流态化浮选装置保证良好的流场作用脱除油墨与胶粘物，利用浮选过程中纤维与油墨、胶粘物的亲疏水特性实现组分分离，油墨与胶粘物粘附在浮选气泡表面随着水流上浮并最终被流态化浮选装置刮板刮出；
e. 收集被流态化浮选装置作为浮选精矿从刮板刮出的胶粘物、油墨浓缩脱水至水分低于50%后收集形成胶粘混合物；
将分离出来的原生胶粘物、浮选产生的胶粘混合物、二次胶粘物以及总质量1-3%的分散剂共同投入物料预分离装置加热至60-80℃，通过300r/min的速度搅拌与混合，对胶粘物调浆并乳化后获得再生胶粘剂。
2.根据权利要求1所述的一种纤维再生及胶粘物资源化方法，其特征在于，分离回收废纸中混杂的杂质的具体过程为：利用工业相机对运输带上传送的脱除杂质后的废纸，进行拍照，拍照得到的图片经预处理后传输至形貌采集与分析神经网络，通过高色域待分拣区域识别定位系统将废纸区分为装订成册的立体类或者未经装订的平面类，并利用抓取设备和末端移动平台将根据其判断的类别进行分拣，之后对分拣出的平面类单页废纸，利用CNN网络进行纸张颜色统计与分析，根据像素平均数值进行进一步分级，最终对视野范围内纸张完成检测分级，将需要脱除油墨的废纸与未经印刷的废纸分类，分级结果传输至自动抓取控制系统，实现智能分拣。
3.根据权利要求1所述的一种纤维再生及胶粘物资源化方法，其特征在于，浮选药剂为添加剂、起泡剂、捕收剂三类组成的混合药剂，添加剂主要包括硅酸钠、硅酸钙、腐殖酸钠、腐殖酸钙、滑石粉物质中的一种或几种复合使用，用于吸附与絮凝小粒径胶粘物；捕收剂主要选用碳链长度为8-15的烷烃、芳香烃、脂类、芳香酸类、脂肪酸类中的两种及两种以上复合的捕收剂；起泡剂选用常见的仲辛醇、松醇油、甲基异丁基甲醇中的一种或几种复合使用；浮选过程中纤维添加量不超过水质量的5%，添加剂的添加量小于纤维质量的1%，捕收剂添加量为纤维总质量的1-5%，起泡剂添加量为纤维总质量的2-8%。
4.根据权利要求2所述的一种纤维再生及胶粘物资源化方法，其特征在于：所述分散剂为羧甲基纤维素盐、硅酸钠、六偏磷酸钠中的一种或几种混合构成。
5.一种使用权利要求1-4中任意一项权利要求所述的一种纤维再生及胶粘物资源化方法中再生胶粘剂的应用。
6.一种使用权利要求1-4中任意一项权利要求所述的一种纤维再生及胶粘物资源化方法中产生的高品质再生纤维的应用。
7.一种使用权利要求1-4中任意一项权利要求所述的纤维再生及胶粘物资源化方法得到的再生胶粘剂用以制备成型燃料的方法，其特征在于：按照质量比为：原煤30-60%、塑料10-30%、生物质10-60%混合制备燃料原料，按照燃料原料质量的1-5%的比例添加以K/Ca/Mg/Na体系复配催化剂；之后再向添加了催化剂的燃料原料按照总质量5-15%的比例混合再生胶粘剂，成型后即可制备成型燃料。
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