JP5351222B2 - Regenerated particle aggregate - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a recycled particle aggregate having characteristics required as a filler for papermaking or a pigment for coating. <P>SOLUTION: A recycled particle aggregate is obtained through dehydration, drying, burning and grinding operations of a raw material 10 comprising deinked floss as a main raw material separated from a pulp fiber in a deinking process of wastepaper treatment facilities for producing a wastepaper pulp. The recycled particle aggregate is obtained through at least two stages of burning steps including a first burning step 14 of drying and oxidation burning at a burning temperature of 500 to 650&deg;C so that the rate of an unburnt matter in a burnt substance is 2 to 20 mass%, and a second burning step 32 of reburning at a burning temperature of 550 to 750&deg;C for a burning time of 10 to 60 minutes. The recycled particle aggregate has a total content of hard substances, Ca<SB POS="POST">2</SB>Al<SB POS="POST">2</SB>SiO<SB POS="POST">7</SB>and CaAl<SB POS="POST">2</SB>Si<SB POS="POST">2</SB>O<SB POS="POST">8</SB>, of 2.0 mass% or less and brightness of 70% or more. <P>COPYRIGHT: (C)2012,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、脱墨フロスを主原料として得られる再生粒子凝集体に関するものである。   The present invention relates to a regenerated particle aggregate obtained using deinked floss as a main raw material.

紙パルプ工場の各種工程から排出される製紙スラッジは、無機充填剤及び無機顔料粒子をかなりの割合で含み、これらの製紙スラッジは、回収され、流動床炉、多段燃焼炉やストーカー炉などの焼却炉で製紙スラッジ中の有機物を燃焼して製紙スラッジの減容化を図るとともに、エネルギーとして回収されている。
しかしながら、製紙スラッジには、多量の無機物が含有されているため、燃焼しても多量の焼却灰(無機物)が残り、減容化にも限度がある。そこで、この焼却灰をセメント原料の助剤として活用することや、土壌改良剤として活用すること等の努力もなされている。しかし、これらセメント原料や土壌改良剤の助剤としての焼却灰の使用量はわずかなものであり、結局、大部分の焼却灰は埋立て処分されているのが実情である。
そこで、焼却によって熱エネルギーとして回収するだけでなく、製紙スラッジ中の無機物を製紙用填料、顔料、プラスチック用充填剤等として再利用することは、製紙業界において古紙利用率の向上とともに環境問題に関わる重要な改善課題である。
しかしながら、製紙スラッジの焼却灰には燃焼されずに残った有機物がカーボンとして含まれるため白色度が低く、あるいは、無機物の焼結が進み、粒子径が不揃いで大きくなっており、そのままの状態では製紙用の填料や塗工用顔料、プラスチック用の充填剤等として使用するのに適さない。
Paper sludge discharged from various processes in a pulp and paper mill contains a large proportion of inorganic fillers and inorganic pigment particles. These paper sludge is recovered and incinerated in fluidized bed furnaces, multistage combustion furnaces, stalker furnaces, etc. The organic substances in the papermaking sludge are burned in a furnace to reduce the volume of the papermaking sludge and are recovered as energy.
However, since papermaking sludge contains a large amount of inorganic substances, a large amount of incinerated ash (inorganic substances) remains even after combustion, and there is a limit to volume reduction. Therefore, efforts have been made to use this incinerated ash as an auxiliary agent for cement raw materials and as a soil conditioner. However, the amount of incineration ash used as an auxiliary to these cement raw materials and soil conditioners is very small, and in the end, most of the incineration ash is landfilled.
Therefore, not only recovering as thermal energy by incineration, but also reusing inorganic substances in paper sludge as paper fillers, pigments, plastic fillers, etc. is related to environmental problems as well as improving the waste paper utilization rate in the paper industry. This is an important improvement issue.
However, the incineration ash of papermaking sludge contains organic substances that remain without being burned as carbon, so the whiteness is low, or the sintering of inorganic substances progresses, the particle sizes are uneven and large, and in that state It is not suitable for use as a filler for papermaking, a pigment for coating, or a filler for plastics.

そこで、特許文献1は焼却灰を再燃焼し、白色度を向上させてから使用する方法を開示している。
しかしながら、特許文献1の焼却灰を再燃焼する方法の場合、未燃焼カーボンを完全に燃焼させるため再燃焼温度を500〜900℃に設定する必要があり、焼却灰の白色度は50%程度にまでしか向上せず、製紙用の填料や塗工用顔料として使用するに適するものとはならないことが知見された。また、再燃焼温度を900℃超に設定すると、焼却灰(無機物)が焼結、溶融し、極めて硬くなることが知見された。また、再焼却灰を填料として使用すると、この再焼却灰は非常に硬い性質をもつため、抄紙ワイヤーの摩耗進行が早く、抄紙ワイヤーの寿命が非常に短くなるため、実操業には使用できるものではなかった。また、この再焼却灰を塗工用顔料として使用すると、再焼却灰が非常に硬い性質であるため、摩耗による塗工設備の毀損が生じると共に、カレンダー処理を行ってもその塗工層表面の平滑性が劣るという問題が生じる。
この点、再焼却灰を粉砕し、その粒子径を小さくして、摩耗の低減、平滑性の向上を図ることも考えられるが、内添填料として使用する場合には、抄紙時における歩留りが低いものになり、焼却灰自体がきわめて硬いため、粉砕のためのエネルギーコストが極めて高いものとなる。
Therefore, Patent Document 1 discloses a method of using after incineration ash is reburned to improve whiteness.
However, in the method of recombusting the incinerated ash of Patent Document 1, it is necessary to set the recombustion temperature to 500 to 900 ° C. in order to completely burn the unburned carbon, and the whiteness of the incinerated ash is about 50%. It has been found that it is not suitable for use as a filler for papermaking or as a pigment for coating. It was also found that when the re-combustion temperature was set to over 900 ° C., the incineration ash (inorganic material) was sintered and melted and became extremely hard. In addition, when reincinerated ash is used as a filler, this reincinerated ash has very hard properties, so the progress of wear of the papermaking wire is fast and the life of the papermaking wire is very short. It wasn't. In addition, when this re-incinerated ash is used as a coating pigment, the re-incinerated ash is very hard, which causes damage to the coating equipment due to wear. There arises a problem that the smoothness is inferior.
In this regard, it may be possible to pulverize the re-incinerated ash and reduce its particle size to reduce wear and improve smoothness. However, when used as an internal filler, the yield during papermaking is low. Since the incinerated ash itself is extremely hard, the energy cost for pulverization becomes extremely high.

特許文献2では、製紙スラッジを、酸素含有ガスを注入した反応器内に供給し、250〜300℃、3000psig程度の加温加圧下で0.25〜5時間酸化して、製紙スラッジ中の無機物を製紙用の顔料として再生化する方法が提案されている。
しかし、この方法は、製紙スラッジを液相のままで湿式空気酸化処理によるものであるため、有機物除去が十分でなく、また、得られた顔料の白色度が低く、粒子径も不揃いで、製紙用の填料や顔料として使用するには不適であり、しかも反応操作が複雑でコストが高いという問題がある。
In Patent Document 2, papermaking sludge is supplied into a reactor into which an oxygen-containing gas has been injected, and is oxidized at 250 to 300 ° C. under a heating and pressurization of about 3000 psig for 0.25 to 5 hours. Has been proposed to recycle as a pigment for papermaking.
However, since this method is based on wet air oxidation treatment with the paper sludge remaining in the liquid phase, organic matter removal is not sufficient, and the resulting pigment has low whiteness and uneven particle size, making papermaking This is unsuitable for use as a filler or pigment, and has a problem that the reaction operation is complicated and expensive.

一方、特許文献3には、製紙スラッジをいぶし焼きしてPS炭とした後、さらにこれを内熱キルン炉で焼却して製紙用原料となる白土を生成させる方法が提案されている。しかし、この方法は製紙スラッジをいぶし焼きするため、製紙スラッジからエネルギーを有効に取り出すことができないばかりか、逆に投入エネルギーが必要になるという大きなデメリットがある。また、いぶし焼きにより、揮発分が除去され有機物が燃焼(酸化)し難い所謂「残カーボン」とよばれる状態となり、後工程での燃焼が困難になるとともに、残カーボンのために長い燃焼時間を掛けなければ高い白色度を得がたく、さらに、生成した白土も粒子径が不揃いで大きくなっており、又、内熱キルンで使用される重油バーナーからのカーボンやイオウ酸化物による汚染が生じ、製紙用顔料としては使用できないという問題がある。   On the other hand, Patent Document 3 proposes a method in which after making papermaking sludge into PS charcoal, it is further incinerated in an internal heat kiln furnace to produce white clay as a papermaking raw material. However, this method has a great demerit that not only energy cannot be effectively extracted from the papermaking sludge but also input energy is required because the papermaking sludge is fried. In addition, by smoldering, the volatile matter is removed and the organic matter is difficult to burn (oxidize), so-called “residual carbon”, which makes it difficult to burn in the post-process and has a long combustion time due to residual carbon It is difficult to obtain high whiteness unless it is applied, and the generated clay is also large due to uneven particle size, and contamination from carbon and sulfur oxides from heavy oil burners used in internal heat kilns occurs. There is a problem that it cannot be used as a papermaking pigment.

特許文献4のように、排水処理汚泥をロータリーキルン炉内で連続して乾燥・炭化・燃焼する方法が知られている。この方法において使用される排水処理汚泥は、種々の発生源を有する汚泥で構成されているため、発生源や発生量の変動により、得られる造粒・成形物質においても変動が生じる問題を有し、当該特許文献においては、燃焼に先立って、造粒・成形するのは、燃焼を均一に行うためであると考えられるものの、実施の形態に記載されている固形分濃度40〜60%(換言すれば水分率60〜40%)の状態でロータリーキルン炉内で連続して乾燥・炭化・燃焼する場合、汚泥の乾燥状態、炭化状態のいかんに係らず、キルン炉の回転によって汚泥粒子は強制的に処理が進行してしまう。従って、乾燥が不十分であると粒子内部に未燃分が多く残留しその結果燃焼が不完全となって白色度の低下を生じ、逆に過乾燥になると燃焼は完全となるが過燃焼を招き、得られた再生粒子凝集体の硬度が高くなり、この再生粒子凝集体を使用すると抄紙機でのワイヤー摩耗や紙を断裁する場合のカッター刃摩耗が生じやすくなるという問題を引き起こす。   As disclosed in Patent Document 4, a method is known in which wastewater treatment sludge is continuously dried, carbonized, and burned in a rotary kiln furnace. Since the wastewater treatment sludge used in this method is composed of sludge having various sources, there is a problem that the resulting granulated / molded material also fluctuates due to fluctuations in the source and amount generated. In this patent document, granulation and shaping prior to combustion are considered to be performed for uniform combustion, but the solid content concentration described in the embodiment is 40 to 60% (in other words, If the moisture content is 60-40% in the rotary kiln, the sludge particles are forced by the rotation of the kiln regardless of whether the sludge is dry or carbonized. The process will continue. Therefore, if the drying is insufficient, a large amount of unburned matter remains inside the particles, resulting in incomplete combustion and a decrease in whiteness.On the other hand, overdrying results in complete combustion but overburning. As a result, the hardness of the obtained regenerated particle aggregate increases, and when this regenerated particle aggregate is used, there is a problem that wire wear in a paper machine and cutter blade wear when cutting paper are likely to occur.

先行する特許文献1〜4に記載の製紙スラッジを原料とする場合における最も大きな問題点は、原料とする製紙スラッジが、抄紙工程でワイヤーを通過して流出したもの、パルプ化工程での洗浄過程で発生した固形分を含む排水から回収したもの、排水処理工程において、沈殿あるいは浮上などを利用した固形分分離装置によりその固形分を分離、回収したもの、古紙処理工程での混入異物除去したもの等の各種スラッジが混在している点である。
これらの製紙スラッジのうち、例えば、抄紙工程でワイヤーを通過して流出したものは、紙力剤等が混入しており、また、抄紙工程における抄造物の変更によって品質に変動が生じる。また、排水処理工程から回収した製紙スラッジには凝集剤が混入する他、工場全体の抄造物、生産量の変動、あるいは生産設備の工程内洗浄などにより大きな変動が生じる。
パルプ化工程での洗浄過程から生じる製紙スラッジにおいては、チップ水分やパルプ製造条件で変動が生じる他、さまざまな填料、顔料とすることができない物質が混入し、品質変動が生じる。従って、全ての製紙スラッジを無選別に用いようとすると、製紙用の填料や塗工用顔料としての品質が大きく低下し、しかも品質の変動が極めて大きく、不安定なものとなる。
すなわち、従来公知の方法で得られる再生粒子は、製紙用の填料や塗工用顔料、プラスチック用等の充填剤として使用するには品質が適さず、品質安定性に欠けるものであった。
The biggest problem when using papermaking sludge described in the preceding Patent Documents 1 to 4 as a raw material is that the papermaking sludge used as a raw material flows out through the wire in the papermaking process, and the washing process in the pulping process Collected from wastewater containing solids generated in wastewater, separated and recovered by solids separation equipment using precipitation or flotation, etc., in wastewater treatment process, removed foreign matter in wastepaper treatment process It is a point where various sludges such as are mixed.
Among these papermaking sludges, for example, those that flow out through the wire in the papermaking process are mixed with a paper strength agent and the quality varies due to changes in the papermaking product in the papermaking process. In addition, the papermaking sludge collected from the wastewater treatment process is mixed with a flocculant, and a large fluctuation occurs due to papermaking products in the whole factory, fluctuations in production volume, or in-process washing of production facilities.
In the papermaking sludge generated from the washing process in the pulping process, fluctuations occur in chip moisture and pulp production conditions, and various fillers and substances that cannot be made into pigments are mixed, resulting in quality fluctuations. Therefore, if all the papermaking sludge is used without selection, the quality as a papermaking filler or coating pigment is greatly reduced, and the quality fluctuation is extremely large and unstable.
That is, the regenerated particles obtained by a conventionally known method are not suitable for use as fillers for papermaking, pigments for coating, plastics, etc., and lack quality stability.

特開平11−310732号公報JP-A-11-310732 特公昭56−27638号公報Japanese Examined Patent Publication No. 56-27638 特開昭54−14367号公報Japanese Patent Laid-Open No. 54-14367 登録3812900号公報Registration No. 3812900

本発明が解決しようとする主たる課題は、特に製紙用の填料又は塗工用顔料として必要な特性を備えた再生粒子凝集体を提供することにある。   The main problem to be solved by the present invention is to provide an aggregate of regenerated particles having characteristics necessary particularly as a filler for paper manufacture or a pigment for coating.

この課題を解決した本発明は、次のとおりである。
〔請求項1記載の発明〕
古紙パルプを製造する古紙処理設備の脱墨工程においてパルプ繊維から分離された脱墨フロスを主原料とする原料を、脱水、乾燥、燃焼及び粉砕して得られる再生粒子凝集体であって、
燃焼温度500〜650℃、滞留時間30〜90分で燃焼物の未燃率が2〜20質量%となるように本体が横置きで中心軸周りに回転する内熱キルン炉で乾燥及び酸化燃焼する第1燃焼工程と、この第1燃焼工程での燃焼温度よりも高温の燃焼温度550〜750℃、燃焼時間10〜60分で再度燃焼する第2燃焼工程とを含む、少なくとも2段階の燃焼工程を経て得られ、
前記内熱キルン炉に供給する原料は、水分率が25〜50%、平均粒子径が3〜40mm、粒子径50mm以下の割合が70重量%以上と成るように調整され、
前記再生粒子凝集体は、25℃から800℃における示差熱熱重量分析において重量減量割合が5%(TG)以上で、下記硬質物質の合計含有量が2.0質量%以下で、かつ白色度が70%以上である、
ことを特徴とする再生粒子凝集体。
硬質物質:Ca2Al2SiO7、CaAl2Si28
The present invention that has solved this problem is as follows.
[Invention of Claim 1]
A recycled particle aggregate obtained by dehydrating, drying, burning, and pulverizing a raw material mainly made of deinked floss separated from pulp fibers in a deinking process of a used paper processing facility for producing used paper pulp,
Drying and oxidative combustion in an internal heat kiln furnace in which the main body is placed horizontally and rotates around the central axis so that the unburned rate of the combustion product becomes 2 to 20% by mass at a combustion temperature of 500 to 650 ° C. and a residence time of 30 to 90 minutes A first combustion process, and a second combustion process in which combustion is performed again at a combustion temperature of 550 to 750 ° C. and a combustion time of 10 to 60 minutes higher than the combustion temperature in the first combustion process. Obtained through the process,
The raw material supplied to the internal heat kiln furnace is adjusted so that the moisture content is 25 to 50%, the average particle diameter is 3 to 40 mm, and the ratio of the particle diameter is 50 mm or less is 70% by weight or more,
The regenerated particle aggregate has a weight loss ratio of 5% (TG) or more, a total content of the following hard substances of 2.0% by mass or less, and whiteness in a differential thermothermal gravimetric analysis at 25 ° C. to 800 ° C. Is 70% or more,
A regenerated particle aggregate characterized by that.
Hard materials: Ca 2 Al 2 SiO 7 , CaAl 2 Si 2 O 8

〔請求項記載の発明〕
再生粒子凝集体の表面にシリカが被覆されており、
カルシウム、ケイ素及びアルミニウムの質量割合がX線マイクロアナライザーを用いた元素分析にて酸化物換算で、前記シリカの被覆がされていない状態において30〜82:9〜35:9〜35、前記シリカの被覆がされた状態において30〜62:29〜55:9〜35である、
請求項1記載の再生粒子凝集体。
[Invention of Claim 2 ]
The surface of the regenerated particle aggregate is coated with silica,
The mass ratios of calcium, silicon, and aluminum are converted to oxides by elemental analysis using an X-ray microanalyzer, and 30 to 82: 9 to 35: 9 to 35 in the state where the silica is not coated. 30-62: 29-55: 9-35 in the coated state,
1 Symbol mounting playback particle aggregate claims.

本発明によれば、特に製紙用の填料又は塗工用顔料として必要な特性を備えた再生粒子凝集体となる。   According to the present invention, a regenerated particle agglomerate having characteristics necessary particularly as a filler for paper manufacture or a pigment for coating is obtained.

製造設備の概要図である。It is a schematic diagram of a manufacturing facility.

次に、本発明の実施の形態の説明に先立ち、本発明の位置づけについて説明する。
たとえば、製紙用スラッジを燃焼する場合、(1)特開2003−119695号公報記載の発明では、乾燥物を炉内の酸素濃度が0.1体積%以下となる実質的に酸素が存在しない貧酸素状態で、具体的には間接加熱炉(外熱燃焼炉)によって乾燥及び炭化処理する。次に炭化物に含まれる有機物由来の炭素を酸化させて脱炭素する、具体的には間接加熱炉によって白化処理する方法が提案されている。また、同発明は、後者の白化処理については内熱ロータリーキルン炉を使用することも教示している。
他方、本出願人は、(2)特開2002−275785号として、炭化後に再燃焼のためにロータリーキルン炉を使用することも教示している。
さらに、本出願人は、(3)特許3808852号として、「原料スラッジとして脱墨スラッジを用い、これを乾燥させる乾燥工程と、前記乾燥させた脱墨スラッジをサイクロン型燃焼炉の炉上部から炉内に供給し、旋回下降させつつ燃焼させ未燃分を含む一次燃焼物を得る一次燃焼工程と、前記サイクロン型燃焼炉に連通し、その下端からの未燃分を含む一次燃焼物を受けて、機械的な攪拌により酸素との接触を促進させながら、前記一次燃焼工程の燃焼熱を利用して所定の白色度となるまで燃焼させる二次燃焼工程とを含む、ことを特徴とする脱墨スラッジからの白色顔料又は白色填料の製造方法。」を提案した。
また、(4)特開2004−176208号においては、「塗工紙製造工程の排水処理汚泥」から填料を製造するに際し、成形汚泥を「一つのロータリーキルン炉内で乾燥、炭化、燃焼」を行うことを提案している。
Next, prior to the description of the embodiments of the present invention, the positioning of the present invention will be described.
For example, when papermaking sludge is combusted, (1) in the invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-119695, the dried product is poor in that oxygen is not substantially present so that the oxygen concentration in the furnace is 0.1% by volume or less. In an oxygen state, specifically, drying and carbonization are performed by an indirect heating furnace (external heat combustion furnace). Next, a method has been proposed in which carbon derived from an organic substance contained in a carbide is oxidized and decarbonized, specifically, a whitening treatment is performed using an indirect heating furnace. The invention also teaches the use of an internal heat rotary kiln furnace for the latter whitening treatment.
On the other hand, the present applicant also teaches (2) JP 2002-275785 to use a rotary kiln furnace for recombustion after carbonization.
Further, the present applicant, as (3) Patent No. 3808852, “Deinking sludge is used as raw material sludge and dried, and the dried deinking sludge is removed from the upper part of the cyclone combustion furnace. A primary combustion step of obtaining a primary combustion product containing unburned content by being supplied to the inside and burning while swirling down, and receiving the primary combustion product containing unburned content from the lower end thereof in communication with the cyclone type combustion furnace And a secondary combustion step of burning until a predetermined whiteness is obtained using the heat of combustion of the primary combustion step while promoting contact with oxygen by mechanical stirring. A method for producing a white pigment or a white filler from sludge "was proposed.
In addition, in (4) Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-176208, when the filler is produced from “the wastewater treatment sludge in the coated paper manufacturing process”, the formed sludge is “dried, carbonized and burned in one rotary kiln furnace”. Propose that.

上記(1)(2)及び(4)は、古紙パルプを製造する古紙処理設備の脱墨工程においてパルプ繊維から分離された脱墨フロスを主原料とするものではなく、前述の製紙スラッジを主原料とするものである。そして、得られる再生粒子は、本発明のような、再生粒子「凝集体」とは異なるものと考えられる。
一方、(3)の方法によれば、本発明によって得られるものと同様な再生粒子凝集体を得ることができる。しかし、同方法ではサイクロン型燃焼炉を使用し、乾燥物を燃焼し、次いで二次燃焼を行っている。
しかし、これでは、乾燥と燃焼を別の装置で行っており、設備費が嵩むばかりでなく、サイクロン型燃焼炉自体の形式に由来するものと考えられるが、サイクロン式は数十〜数千ミクロンの原料と空気を旋廻流として供給口から供給し、空気の旋廻作用により空気と効果的に混合されながら燃焼させるため、原料に含有される微粒子が、排ガスとともに系外に排出され製品歩留りが低下する問題、主原料である脱墨フロスの燃焼時間(加熱時間)が短時間であることにより未燃焼分が生じやすい問題、最終的に得られる燃焼物の品質(特に形状)が一定でなく、燃焼物の白色度もバラツキが生じる場合があること、内熱燃焼により、再生粒子表面が過度に燃焼され硬質物質の生成が避けられない問題が知見された。
The above (1), (2) and (4) do not use deinking floss separated from pulp fibers in the deinking process of the used paper processing equipment for producing used paper pulp, but mainly use the above-mentioned papermaking sludge. It is a raw material. The obtained regenerated particles are considered to be different from the regenerated particles “aggregates” as in the present invention.
On the other hand, according to the method (3), regenerated particle aggregates similar to those obtained by the present invention can be obtained. However, in this method, a cyclone type combustion furnace is used to burn dry matter and then perform secondary combustion.
However, in this case, drying and combustion are performed in separate devices, which not only increases the equipment cost, but is thought to be derived from the form of the cyclone type combustion furnace itself, but the cyclone type is tens to thousands of microns. Since the raw material and air are supplied from the supply port as a swirling flow and burned while being effectively mixed with air by the swirling action of the air, the fine particles contained in the raw material are discharged out of the system together with the exhaust gas, reducing the product yield. The problem is that the combustion time (heating time) of the deinking floss that is the main raw material is short, the unburned matter is likely to occur, the quality (particularly the shape) of the final combustion product is not constant, It has been found that the whiteness of the combustion product may vary, and that the surface of the regenerated particles is excessively burned due to internal heat combustion, and the generation of hard substances cannot be avoided.

そこで、本発明は、脱水後の原料の乾燥と燃焼が好適には一連で行われ、第1燃焼炉における燃焼時間(滞留時間)が30分を超える第1燃焼炉を用い、好ましくは本体が横置きで中心軸周りに回転する内熱(直接加熱)キルン炉により、前記脱水後の原料の乾燥及び燃焼を行い、次に、第1燃焼炉から得られる燃焼物を再度燃焼する燃焼時間(滞留時間)が10分以上の第2燃焼炉を用い、好ましくは本体が横置きで中心軸周りに回転する外熱(間接加熱)キルン炉、特に燃焼温度を容易に調整可能な外熱電気キルン炉により、燃焼する方法を採用し得られるものである。
以下においては、第1燃焼炉を内熱キルン炉、第2燃焼炉を外熱キルン炉を選択した場合について詳説するが、好適には先の第1燃焼炉を内熱で行い、後の第2燃焼炉を外熱で行う少なくとも2段階の燃焼炉であれば公知の燃焼炉を使用できる。更に先に述べたように、第1燃焼炉における燃焼時間(滞留時間)が30分以上の内熱燃焼炉、第2燃焼炉における燃焼時間(滞留時間)が10分を超える外熱燃焼炉であればより好適であり、内熱燃焼炉として流動床焼却炉、多段燃焼炉、外熱燃焼炉として重油等を熱源にした間接加熱方式の燃焼炉等の公知の燃焼方法を採用し得ることができる。
第1燃焼炉として好適に用いられる内熱キルン炉によれば、乾燥及び燃焼を一つの炉で行うことができ、供給口から排出口に至るまで、緩やかに安定的に乾燥及び燃焼が進行し、かつ燃焼物の微粉化が抑制される。また、第2燃焼炉として好適に用いられる外熱キルン炉により燃焼すると、その端部から燃焼物を一定の滞留時間をもって、他端部の排出口から排出でき、さらに外熱により燃焼物に均一な熱が加わるので、燃焼が均一なものとなり、硬質物質の生成が抑制されるとともに、燃焼のバラツキを生じさせないものとなる。さらに、キルン炉内壁の回転による摩擦によって燃焼物が緩やかに攪拌されるため、微粉化を生じにくい。その結果、最終的な燃焼物の品質及び形状が安定したものとなるのである。
上記のとおり、乾燥、燃焼の操作を、先の第1燃焼炉と後の第2燃焼炉にて行う、好適には内熱キルン炉と外熱キルン炉にて、少なくとも2段階の燃焼炉により行うことで、均一で安定的な再生粒子凝集体が得られる。
好適な燃焼炉として用いられる内熱又は外熱キルン炉は、内部耐火物を円周状でなく、六角形や八角形とすることで燃焼物を滑らす事無く持ち上げて攪拌することができ、燃焼物攪拌用のリフターを設けないことで、粉塵の発生を抑制し排ガスへの粉塵混入を抑えることができ、製品歩留りを向上させることができる。
Therefore, the present invention uses a first combustion furnace in which drying and combustion of the raw material after dehydration are preferably performed in a series, and the combustion time (residence time) in the first combustion furnace exceeds 30 minutes. The internal heat (direct heating) kiln furnace that is horizontally placed and rotates around the central axis performs drying and combustion of the raw material after dehydration, and then burns again the combustion product obtained from the first combustion furnace ( A second combustion furnace having a residence time of 10 minutes or more, preferably an external heat (indirect heating) kiln furnace in which the main body is placed horizontally and rotates around the central axis, particularly an external heat electric kiln in which the combustion temperature can be easily adjusted A method of burning with a furnace can be adopted.
In the following, the case where an internal heat kiln furnace is selected as the first combustion furnace and an external heat kiln furnace is selected as the second combustion furnace will be described in detail. A known combustion furnace can be used as long as it is an at least two-stage combustion furnace that performs two-combustion furnace with external heat. Further, as described above, the internal combustion furnace in which the combustion time (residence time) in the first combustion furnace is 30 minutes or more, and the external heat combustion furnace in which the combustion time (residence time) in the second combustion furnace exceeds 10 minutes. It is more preferable if a known combustion method such as a fluidized bed incinerator, a multistage combustion furnace as an internal heat combustion furnace, an indirect heating type combustion furnace using heavy oil as a heat source as an external heat combustion furnace, etc. it can.
According to the internal heat kiln furnace suitably used as the first combustion furnace, drying and combustion can be performed in one furnace, and the drying and combustion proceed slowly and stably from the supply port to the discharge port. And the pulverization of the combustion product is suppressed. Moreover, when combusted in an external heat kiln furnace that is suitably used as the second combustion furnace, the combusted material can be discharged from the end of the combusted material with a constant residence time through the discharge port of the other end, and further uniformed by the external heat. Since the heat is applied, the combustion becomes uniform, the generation of hard substances is suppressed, and the variation in combustion is not caused. Furthermore, the combustion product is gently agitated by friction caused by the rotation of the inner wall of the kiln furnace, so that it is difficult to produce fine powder. As a result, the quality and shape of the final combustion product become stable.
As described above, the drying and combustion operations are performed in the first combustion furnace and the second combustion furnace, preferably in the internal heat kiln furnace and the external heat kiln furnace, using at least two stages of combustion furnaces. By carrying out, uniform and stable regenerated particle aggregates can be obtained.
The internal heat or external heat kiln furnace used as a suitable combustion furnace can lift and agitate the combusted material without slipping by making the internal refractory into a hexagonal or octagonal shape instead of a circumferential shape. By not providing a lifter for stirring a product, generation of dust can be suppressed, dust can be prevented from being mixed into exhaust gas, and product yield can be improved.

ここで、本件発明者等が好適な再生粒子凝集体を得るに当り、最も注力した燃焼炉の選択について説明する。
従来から慣用的に用いられてきた燃焼炉は、ストーカー炉(固定床)、流動床炉、サイクロン炉、キルン炉の4種に大別でき、本発明者等は、それぞれの焼却炉で再生粒子凝集体を得るための製造方法の検討を重ねたところ、
(1)ストーカー炉(固定床)については、脱墨フロスの燃焼度合い調整が困難であり、燃焼物が不均一である上に、灰分の多い脱墨フロスの燃焼では火格子間のクリアランスから落塵を生じるため適さない。火格子を通し燃焼物の下に空気を吹上げ燃焼させるため、炭酸カルシウムなどが飛灰となり排ガスとともに排ガス設備へ送られるため、歩留の低下が問題となる。燃焼炉のストーカ(階段状)を、所定幅で、燃焼物が通過しながら燃焼するため灰の攪拌が不十分で幅方向で燃焼にバラツキが発生する。
(2)流動床炉については、炉内の流動媒体に珪砂のような粒子状の流動媒体を使用するため、珪砂が再生填料へ混入し品質の低下を招く問題を有する。均一な攪拌ができない。硅砂を流動層混合して燃焼させた後、硅砂と燃焼物を分離し、硅砂は燃焼炉へ戻し燃焼物のみを取り出すが、燃焼物も硅砂と同程度の粒径が生じるため分離できない。硅砂と浮遊した状態で燃焼させているため、燃焼の度合い調整が困難であり、品質のばらつきが発生する又、硬度の高い珪砂との摩擦、衝突により燃焼物が微粉化され飛灰となって系外へ排出され歩留りが低下する。
(3)サイクロン炉については、炉内を一瞬で通過するため燃焼物中の固定炭素を十分に燃焼できず白色度の低下に繋がる、更に、風送により細かい粒子はサイクロンで分離されず排ガスと一緒に排ガス処理工程に回るため歩留が低下する。
前記諸問題について鋭意検討を重ねた結果、燃焼炉としてはキルン炉にて燃焼させることが最も好適な燃焼手段として選択され、更に以下の理由から先の第1燃焼炉を内熱キルン、後の第2燃焼炉を外熱キルンとすることが好適であることを見出している。
外熱キルン炉は、キルン炉の外側に加熱設備を設けた構成となるため、キルン炉の構造が複雑になるとともに、燃焼物を間接的に乾燥、燃焼させるゆえに多量の熱源が必要になるため、本発明に係る、脱水後の水分率が高い原料の乾燥、燃焼処理に外熱キルン炉を先の第1燃焼炉として使用した場合には、乾燥・燃焼効率が低くなり、生産性が悪く、温度の制御が困難になるとともに多大なエネルギーコストを必要とし、費用対効果が極めて低くなる。
又、内熱キルン炉を第2燃焼炉に使用した場合には、残カーボンを燃焼するにおいて、炉内温度の調整に多量の希釈空気が必要であり、多量の空気を投入しないと燃焼熱を内熱キルン炉内に均一に伝えることが困難であり、更に炉内温度の変動を抑えることが困難であるため、燃焼物の過燃焼による硬質物質の生成や燃焼ムラが生じやすい問題を有する。
更に、通常加熱に使用される重油バーナーからの重油燃焼残カーボンやイオウ酸化物等による汚染が発生し、製品段階で白色度の低下やバラツキが生じ、得られる燃焼物の品質の均一化が困難な問題が生じる。
発明者等は、前記問題を知見し、問題を解決する手段について鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成させたものである。
Here, the selection of the combustion furnace most focused on when the present inventors obtain a suitable regenerated particle aggregate will be described.
Conventionally used combustion furnaces can be broadly classified into four types: stalker furnaces (fixed bed), fluidized bed furnaces, cyclone furnaces, and kiln furnaces. After studying the production method to obtain the aggregate,
(1) For the stalker furnace (fixed bed), it is difficult to adjust the degree of combustion of the deinking floss, and the combustion products are not uniform. Is not suitable. Since air is blown up and burned under the combustion material through the grate, calcium carbonate or the like becomes fly ash and is sent to the exhaust gas facility together with the exhaust gas. Since the combustion furnace is burned while passing through the stoker (stepped shape) of the combustion furnace with a predetermined width, the ash is not sufficiently stirred and the combustion varies in the width direction.
(2) Since the fluidized bed furnace uses a particulate fluid medium such as silica sand as the fluid medium in the furnace, there is a problem that the silica sand is mixed into the reclaimed filler and the quality is deteriorated. Uniform stirring is not possible. After the cinnabar sand is mixed in a fluidized bed and combusted, the cinnabar sand and the burned material are separated, and the cinnabar sand is returned to the combustion furnace, and only the burned material is taken out. It is difficult to adjust the degree of combustion because it is burned in a floating state with dredged sand, resulting in variations in quality. Combustion products are pulverized and become fly ash due to friction and collision with hard silica sand. It is discharged out of the system and the yield decreases.
(3) As for the cyclone furnace, the fixed carbon in the combusted material cannot be burned sufficiently because it passes through the furnace in an instant, leading to a decrease in whiteness. Further, fine particles are not separated by the cyclone and discharged from the exhaust gas. The yield decreases because it goes to the exhaust gas treatment process together.
As a result of intensive studies on the above problems, the combustion furnace is selected as the most suitable combustion means for combustion in the kiln furnace. Further, the first combustion furnace is the internal heat kiln, and the subsequent combustion furnace for the following reasons. It has been found that the second combustion furnace is preferably an external heat kiln.
Since the external heat kiln furnace has a configuration in which heating equipment is provided outside the kiln furnace, the structure of the kiln furnace is complicated, and the combustion product is indirectly dried and burned, so a large amount of heat source is required. When the external heat kiln furnace is used as the first combustion furnace for the drying and combustion treatment of the raw material having a high water content after dehydration according to the present invention, the drying / combustion efficiency is lowered and the productivity is poor. The temperature control becomes difficult and requires a large energy cost, and the cost effectiveness is extremely low.
In addition, when the internal heat kiln furnace is used for the second combustion furnace, a large amount of diluted air is required to adjust the temperature in the furnace when the remaining carbon is combusted. Since it is difficult to transmit uniformly to the internal heat kiln furnace, and furthermore, it is difficult to suppress fluctuations in the temperature in the furnace, there is a problem that hard substances are generated and combustion unevenness is likely to occur due to overcombustion of combustion products.
In addition, heavy oil combustion residual carbon and sulfur oxides from heavy oil burners used for normal heating cause contamination, resulting in a decrease in whiteness and variability at the product stage, making it difficult to equalize the quality of the resulting combustion products. Problems arise.
The inventors have completed the present invention as a result of finding out the above problems and intensively studying means for solving the problems.

次に、本発明の製造設備の実施の形態の一例を、図面を参照しながら説明する。
〔概要〕
本発明の再生粒子凝集体を得ることができる製造設備フローには、脱水工程、乾燥・燃焼工程、粉砕工程を有するが、更に、脱墨フロスの凝集工程又は造粒工程や、各工程間に分級工程等を設けてもよい。
図1に、再生粒子凝集体の製造設備フローの一部構成例(乾燥・燃焼工程、及び燃焼工程を含む設備例)を示した。本設備には、各種センサーが備わっており、被燃焼物や設備の状態、処理速度のコントロール等を行っている。
図示しない、古紙パルプを製造する脱墨工程においてパルプ繊維から分離された脱墨フロスは、種々の操作を経て、同じく図示しない脱水設備により脱水される。脱水後の原料は、水分率が50%未満、特に25〜45%とすることが望ましい。
かかる脱水後の原料10は、望ましくは、粉砕機(又は解砕機)により40mm以下の粒子径に粉砕しておく。かかる原料10が貯槽12から切り出されて、第1燃焼炉14の一方側から装入機15により装入される。第1燃焼炉14の一方側には、排ガスチャンバー16が、他方側には排出チャンバー18が設けられている。排出チャンバー18を貫通して、熱風が第1燃焼炉14の他方側から吹き込まれ、前記一方側から装入され、第1燃焼炉14の回転に伴って前記他方側に順次移送される原料の乾燥及び燃焼を行うようになっている。
Next, an example of an embodiment of the production facility of the present invention will be described with reference to the drawings.
〔Overview〕
The production equipment flow capable of obtaining the regenerated particle aggregate of the present invention includes a dehydration process, a drying / combustion process, and a pulverization process. Further, the deinking floss aggregation process or granulation process, and between each process, A classification step or the like may be provided.
FIG. 1 shows a partial configuration example (an example of equipment including a drying / combustion process and a combustion process) of a production facility flow of regenerated particle aggregates. This equipment is equipped with various sensors, and controls the state of combustibles, equipment, and processing speed.
The deinking floss separated from the pulp fiber in the deinking process for producing waste paper pulp (not shown) is dehydrated by a dehydration facility (not shown) through various operations. The material after dehydration preferably has a moisture content of less than 50%, particularly 25 to 45%.
The material 10 after such dehydration is desirably pulverized to a particle size of 40 mm or less by a pulverizer (or pulverizer). The raw material 10 is cut out from the storage tank 12 and charged by a charging machine 15 from one side of the first combustion furnace 14. An exhaust gas chamber 16 is provided on one side of the first combustion furnace 14, and an exhaust chamber 18 is provided on the other side. Hot air is blown from the other side of the first combustion furnace 14 through the discharge chamber 18, charged from the one side, and sequentially transferred to the other side as the first combustion furnace 14 rotates. It is designed to dry and burn.

ここで、第1燃焼炉14内に吹き込む熱風は、酸素濃度が0.2〜20%となるようにするのが望ましい。温度としては、500℃〜650℃が望ましい。熱風は、バーナー20Aを備える熱風発生炉20から吹き込まれる。
排ガスチャンバー16からは、乾燥・燃焼に供した排ガスが再燃焼室22に送り込まれる。排ガス中に含まれる燃焼物の微粉末は、排ガスチャンバー16の下部から排出され、再利用される。排ガスは、再燃焼室22でバーナーにより再燃焼が行われ、予冷器24により予冷された後、熱交換器26を通し、誘引ファン28により煙突30から排出される。ここで、熱交換器26は外気を昇温した後に、熱風発生炉20に送られ、第1燃焼炉14から吹き込まれる熱風の用に供せられ、排ガスチャンバー16からの排ガスの熱を回収するようにしてある。排ガスの処理は、排ガス中に含まれる有害物質の除去に有効である。
第1燃焼炉14において乾燥及び燃焼処理を経た燃焼物は、第2燃焼炉32に装入される。この装入される燃焼物の粒径としては、20mm以下が好適である。第2燃焼炉32での熱源としては、第2燃焼炉32内の温度コントロールが容易で長手方向の温度制御が容易な電気による調整が好適であり、したがって、電気ヒータにより間接的に第1燃焼炉から得られる燃焼物を再び燃焼させる外熱式の第2燃焼炉32であることが望ましい。
Here, it is desirable that the hot air blown into the first combustion furnace 14 has an oxygen concentration of 0.2 to 20%. As temperature, 500 to 650 degreeC is desirable. Hot air is blown from a hot air generating furnace 20 provided with a burner 20A.
From the exhaust gas chamber 16, exhaust gas subjected to drying and combustion is sent into the recombustion chamber 22. The fine powder of the combustion material contained in the exhaust gas is discharged from the lower part of the exhaust gas chamber 16 and reused. The exhaust gas is recombusted by the burner in the recombustion chamber 22, precooled by the precooler 24, passed through the heat exchanger 26, and discharged from the chimney 30 by the induction fan 28. Here, after raising the temperature of the outside air, the heat exchanger 26 is sent to the hot air generating furnace 20 and used for the hot air blown from the first combustion furnace 14 to recover the heat of the exhaust gas from the exhaust gas chamber 16. It is like that. The treatment of exhaust gas is effective for removing harmful substances contained in the exhaust gas.
Combustion products that have been dried and burned in the first combustion furnace 14 are charged into the second combustion furnace 32. The particle size of the combusted material to be charged is preferably 20 mm or less. As a heat source in the second combustion furnace 32, it is preferable to adjust by electric power so that temperature control in the second combustion furnace 32 is easy and temperature control in the longitudinal direction is easy. Therefore, the first combustion is indirectly performed by an electric heater. It is desirable that the second combustion furnace 32 be of an external heating type in which the combustion product obtained from the furnace is burned again.

第2燃焼炉32においては、酸素濃度が5〜20%となるように燃焼するのが望ましい。温度としては、550℃〜750℃が望ましい。また、第2燃焼炉内での滞留時間は10分〜60分が、残カーボンを完全に燃焼させるに望ましい。
燃焼が終了した再生粒子凝集体は、冷却機34により冷却された後、振動篩機などの粒径選別機36により選別され、湿式粉砕機等を用いた粉砕工程で目的の粒子径に調整された燃焼物が燃焼品サイロ38に一時貯留され、顔料や填料の用途先に仕向けられる。
なお、脱墨フロスを原料として用いた場合を例示したが、脱墨フロスを主原料に、抄紙工程における製紙スラッジ等の他製紙スラッジを適宜混入させたものを原料とした燃焼物であってもよい。
In the second combustion furnace 32, it is desirable to burn so that the oxygen concentration is 5 to 20%. As temperature, 550 degreeC-750 degreeC are desirable. Further, the residence time in the second combustion furnace is preferably 10 minutes to 60 minutes in order to completely burn the remaining carbon.
The regenerated particle aggregate after the completion of combustion is cooled by a cooler 34, and then sorted by a particle size sorter 36 such as a vibration sieve, and adjusted to a target particle size in a pulverization process using a wet pulverizer or the like. The burned product is temporarily stored in the combustion product silo 38 and is sent to the application destination of the pigment and filler.
In addition, although the case where deinking floss was used as a raw material was illustrated, even if it is a combustion thing which used as a raw material what mixed other papermaking sludges, such as papermaking sludge in a papermaking process, with deinking floss as a main raw material Good.

以上、概要を説明したが、その詳細及び応用例などを以下に説明する。
〔原料〕
古紙パルプ製造工程では、安定した品質の古紙パルプを連続的に生産する目的から、使用する古紙の選定、選別を行い、一定品質の古紙を使用する。そのため、古紙パルプ製造工程に持ち込まれる無機物の種類やその比率、量が基本的に一定になる。しかも、再生粒子凝集体を得るための製造方法において、未燃物の変動要因となるビニールやフィルムなどのプラスチック類が古紙中に含まれていた場合においても、これらの異物は脱墨フロスを得る脱墨工程に至る前段階で除去することができる。従って、脱墨フロスは、工場排水工程や製紙原料調整工程等、他の工程で発生する製紙スラッジと比べ、極めて安定した品質の再生粒子凝集体を製造するための原料となる。
本発明で云う脱墨フロスとは、古紙パルプを製造する古紙処理工程において、主に、古紙に付着したインクを取り除く脱墨工程で、パルプ繊維から分離されるものをいう。
Although the outline has been described above, details and application examples thereof will be described below.
〔material〕
In the used paper pulp manufacturing process, in order to continuously produce used paper pulp of stable quality, used paper is selected and selected, and used paper of a certain quality is used. For this reason, the types, ratios, and amounts of inorganic substances brought into the used paper pulp manufacturing process are basically constant. Moreover, in the manufacturing method for obtaining regenerated particle aggregates, even when plastics such as vinyl and film, which cause fluctuations in unburned materials, are contained in the waste paper, these foreign matters obtain deinking floss. It can be removed before the deinking process. Accordingly, the deinking floss is a raw material for producing regenerated particle aggregates having extremely stable quality as compared with papermaking sludge generated in other processes such as a factory drainage process and a papermaking raw material adjustment process.
The deinking floss referred to in the present invention refers to what is separated from the pulp fiber in the deinking process for removing ink adhering to the used paper in the used paper processing process for producing the used paper pulp.

〔脱水工程〕
脱墨フロスの更なる脱水は、公知の脱水手段を適宜に使用できる。本形態における一例では、脱墨フロスは、脱水手段たる例えばスクリーンによって、脱墨フロスから水を分離して脱水する。スクリーンにおいて、水分を90%〜97%に脱水した脱墨フロスは、例えばスクリュープレスに送り、更に水分を50%以下に脱水することが好適である。
水分率が50%を超えると、第1燃焼炉における乾燥・燃焼処理温度の低下を招き、加熱のためのエネルギーロスが多大になるとともに、原料の燃焼ムラが生じやすくなり均一な燃焼を進めがたくなる。さらに、排出される排ガス中の水分が多くなり、ダイオキシン対策における再燃焼処理効率の低下と、排ガス処理設備の負荷が大きくなる問題を有する。また、原料の水分率を低くすることで、均一な燃焼を進め易くなるものの、原料の水分率を25%未満まで脱水を行うことは、脱水設備が大型化すると共に、脱水処理エネルギーが多大になる問題を有する。
以上のように、脱墨フロスの脱水を多段工程で行い急激な脱水を避けると、無機物の流出が抑制でき脱墨フロスのフロックが硬くなりすぎるおそれがない。脱水処理においては、脱墨フロスを凝集させる凝集剤等の脱水効率を向上させる助剤を添加しても良いが、凝集剤には、鉄分を含まないものを使用することが好ましい。鉄分が含有されると、鉄分の酸化により再生粒子凝集体の白色度を下げる問題を引き起こす。
脱墨フロスの脱水工程は、本発明における再生粒子凝集体の製造工程に隣接することが生産効率の面で好ましいが、予め古紙パルプ製造工程に隣接して設備を設け、脱水を行った物を搬送することも可能であり、トラックやベルトコンベア等の搬送手段によって定量供給機まで搬送し、この定量供給機から乾燥・燃焼工程に供給する。
かかる脱水後の原料10は、第1燃焼炉に供給する操作において、望ましくは、粉砕機(又は解砕機)により平均粒子径40mm以下の粒子径に揃えることが好ましく、より好ましくは平均粒子径が3〜30mm、更に好ましくは平均粒子径が5〜25mmの範囲に成るように調整することが好ましく、好適には粒子径が50mm以下の割合が、70重量%以上に成るように粉砕しておく事がより好ましい。脱墨フロス中に含まれる炭酸カルシウムの熱変化を来たさない燃焼処理を図るため、原料の粒子径は均一であることが好ましいところ、平均粒子径が3mm未満では過燃焼になりやすく、40mmを超える平均粒子径では、原料芯部まで均一に燃焼を図る事が困難な問題を有するためである。
本発明における平均粒子径と粒子径の割合は、攪拌式の分散機で充分分散させた試料溶液を用いて測定した。
各燃焼行程における粒子径は、JIS Z 8801−2:2000に基づき、金属製の板ふるいにて測定した。
[Dehydration process]
For further dehydration of the deinking floss, known dehydration means can be used as appropriate. In one example of the present embodiment, the deinking floss is dehydrated by separating water from the deinking floss by a screen serving as a dewatering unit. In the screen, it is preferable that the deinking floss dehydrated to 90% to 97% is sent to, for example, a screw press and further dehydrated to 50% or less.
If the moisture content exceeds 50%, the temperature of the drying / combustion process in the first combustion furnace is lowered, energy loss due to heating increases, and uneven combustion of the raw material is likely to occur, thereby promoting uniform combustion. I want to. Further, there are problems that the moisture in the exhaust gas to be discharged increases, the recombustion treatment efficiency is reduced in dioxin countermeasures, and the load on the exhaust gas treatment facility is increased. In addition, although lowering the moisture content of the raw material facilitates uniform combustion, dehydrating the moisture content of the raw material to less than 25% increases the size of the dehydration equipment and significantly increases the energy of dehydration treatment. Have the problem.
As described above, if the deinking floss is dehydrated in a multi-stage process and abrupt dehydration is avoided, the outflow of the inorganic substance can be suppressed and there is no possibility that the deinking floss floc becomes too hard. In the dehydration treatment, an auxiliary agent for improving the dehydration efficiency such as an aggregating agent for aggregating the deinking floss may be added, but it is preferable to use an aggregating agent that does not contain iron. When iron is contained, it causes a problem of lowering the whiteness of the regenerated particle aggregate due to oxidation of iron.
The deinking process of deinking floss is preferably adjacent to the production process of the regenerated particle aggregate in the present invention in terms of production efficiency. It can also be transported, and it is transported to a fixed amount feeder by a transport means such as a truck or a belt conveyor, and supplied to the drying / combustion process from this constant amount feeder.
In the operation of supplying the raw material 10 after dehydration to the first combustion furnace, it is desirable that the average particle size is preferably adjusted to a particle size of 40 mm or less by a pulverizer (or a pulverizer), more preferably the average particle size. It is preferable to adjust so that the average particle diameter is in the range of 3 to 30 mm, and more preferably in the range of 5 to 25 mm, and it is preferably pulverized so that the ratio of the particle diameter is 50 mm or less is 70 wt% or more. Things are more preferable. In order to achieve a combustion treatment that does not cause a heat change of the calcium carbonate contained in the deinking floss, it is preferable that the particle diameter of the raw material is uniform. However, if the average particle diameter is less than 3 mm, overcombustion tends to occur. This is because an average particle size exceeding 50 has a problem that it is difficult to uniformly burn the raw material core.
In the present invention, the ratio between the average particle size and the particle size was measured using a sample solution sufficiently dispersed by a stirring type disperser.
The particle diameter in each combustion stroke was measured with a metal plate sieve based on JIS Z8801-2: 2000.

〔第1燃焼工程〕(乾燥、燃焼工程)
かかる原料10が貯槽12から切り出されて、第1燃焼炉に供給される。第1燃焼炉は本体が横置きで中心軸周りに回転する内熱キルン炉方式からなり、内熱キルン炉14の一方側から装入機15により装入される。内熱キルン炉加熱手段は、熱風発生炉にて生成された熱風を内熱キルン炉の排出口側から、脱水物の流れと向流する様に送り込まれる。内熱キルン炉14の一方側には、排ガスチャンバー16が、他方側には排出チャンバー18が設けられている。排出チャンバー18を貫通して、熱風が内熱キルン炉14の他方側から吹き込まれ、前記一方側から装入され、内熱キルン炉14の回転に伴って前記他方側に順次移送される原料の乾燥及び燃焼を行うようになっている。
すなわち、本乾燥・燃焼工程は、脱水物を、本体が横置きで中心軸周りに回転する、内熱キルン炉という有形的な手段によって、乾燥・燃焼することにより、供給口から排出口に至るまで、緩やかに乾燥と有機分の燃焼が行え、燃焼物の微粉化が抑制され、硬い・柔らかい等さまざまな性質を有する脱水物の燃焼度合いの制御と粒揃えを安定的に行うことができる。また、乾燥を別工程に分割し吹き上げ式の乾燥機を入れることも出来る。
ここで、内熱キルン炉14内に吹き込む熱風は、酸素濃度が0.2〜20%が好ましく、より好ましくは1〜15%、最も好ましくは5〜12%となるようにするのが望ましい。
酸素濃度は、原料の燃焼(酸化)により消費されるため、燃焼の状況により酸素濃度に変動を生じる。酸素濃度が0.2%未満では、十分な燃焼を図る事が困難である。燃焼炉内の酸素は、原料の燃焼等によって消費され酸素濃度が低下するが、燃焼させるための熱風発生装置等により、空気などの酸素含有ガスを送風し、あるいは排気することで、酸素濃度を維持、調節可能であり、さらに酸素含有ガスを送風し、あるいは排気することで、燃焼炉内の温度を細かく調節可能になり、原料をムラなく万遍に燃焼することができる。
第1燃焼炉の温度としては、500℃〜650℃、より好ましくは510℃〜620℃、特に好ましくは、530℃〜600℃が望ましい。第1燃焼炉においては、容易に燃焼可能な有機物を緩やかに燃焼させ、燃焼温度500℃〜650℃の温度範囲で燃焼する事が好ましく、500℃未満では有機物の燃焼が不十分であり、650℃を超えると過燃焼が生じ、炭酸カルシウムの分解による酸化カルシウムが生成し易くなる。更に、熱風の温度が650℃を超える場合は、硬い・柔らかい等さまざまな性質を有する燃焼物の粒揃えが進行するよりも早く乾燥・燃焼が局部的に進むため、粒子表面と内部の未燃率の差を少なく均一にすることが困難になる。
熱風は、バーナー20Aを備える熱風発生炉20から吹き込まれる。
排ガスチャンバー16からは、乾燥・燃焼に供した排ガスが再燃焼室22に送り込まれる。微粉末は、排ガスチャンバー16の下部から排出され、再び原料に配合され再利用される。
排ガスは、再燃焼室22でバーナーにより再燃焼が行われ、予冷器24により予冷された後、熱交換器26を通し、誘引ファン28により煙突30から排出される。ここで、熱交換器26は外気を昇温した後に、熱風発生炉20に送られ、内熱キルン炉14から吹き込まれる熱風の用に供せられ、排ガスチャンバー16からの排ガスの熱を回収するようにしてある。
第1燃焼炉は、脱墨フロス中に含有される燃焼容易な有機物を緩慢に燃焼させ、残カーボンの生成を抑制するため、好適には前記条件で30分から90分の滞留時間で燃焼させることが好ましい。より好ましくは、40分から80分が有機物の燃焼と生産効率の面で好ましい。最も好ましくは、50分から70分の範囲が恒常的な品質を確保するために好ましい。燃焼時間が30分未満では、十分な燃焼が行われず残カーボンの割合が多くなる。燃焼時間が90分を超えると、原料の過燃焼による炭酸カルシウムの熱分解が生じ、得られる再生粒子凝集体が極めて硬くなる。
特に、次工程の第2燃焼工程内に供給する燃焼物の未燃率を、2〜20質量%に乾燥・燃焼することが好ましく、より好ましくは未燃率を、2〜15質量%、特に好ましくは未燃率を、2〜10質量%にすることが望ましい。
未燃率を、2〜20質量%にすることで、第2燃焼工程での燃焼を短時間に効率よく行うことができるとともに、外熱炉における安定した加熱により、硬度が低く白色度が80%以上、少なくとも70%以上の高白色度の燃焼物を得ることができる。未燃物が2質量%未満では、先の第1燃焼炉におけるエネルギーコストが高いものとなるとともに、燃焼物の硬度が比較的高くなっている場合があり、第2燃焼炉出口における白色度の低下等の品質低下を来たす場合がある。
[First combustion process] (Drying and combustion process)
The raw material 10 is cut out from the storage tank 12 and supplied to the first combustion furnace. The first combustion furnace has an internal heat kiln furnace system in which a main body is placed horizontally and rotates around a central axis, and is charged from one side of the internal heat kiln furnace 14 by a charging machine 15. The internal heat kiln furnace heating means feeds hot air generated in the hot air generation furnace from the discharge port side of the internal heat kiln furnace so as to counter-flow with the flow of the dehydrated product. An exhaust gas chamber 16 is provided on one side of the internal heat kiln furnace 14, and an exhaust chamber 18 is provided on the other side. Hot air is blown from the other side of the internal heat kiln furnace 14 through the discharge chamber 18, charged from the one side, and sequentially transferred to the other side as the internal heat kiln furnace 14 rotates. It is designed to dry and burn.
That is, in this drying / combustion process, the dehydrated product is dried and burned by a tangible means such as an internal heat kiln furnace in which the main body is placed horizontally and rotates around the central axis, thereby reaching the discharge port from the supply port. Until then, drying and combustion of organic components can be performed gently, pulverization of the combusted matter can be suppressed, and the degree of combustion and particle size of the dehydrated product having various properties such as hard and soft can be controlled stably. Further, the drying can be divided into separate steps and a blow-up type dryer can be inserted.
Here, the hot air blown into the internal heat kiln furnace 14 preferably has an oxygen concentration of 0.2 to 20%, more preferably 1 to 15%, and most preferably 5 to 12%.
Since the oxygen concentration is consumed by the combustion (oxidation) of the raw material, the oxygen concentration varies depending on the state of combustion. If the oxygen concentration is less than 0.2%, it is difficult to achieve sufficient combustion. Oxygen in the combustion furnace is consumed due to the combustion of raw materials and the like, and the oxygen concentration decreases.However, the oxygen concentration is reduced by blowing or exhausting oxygen-containing gas such as air by a hot air generator for combustion. Further, the temperature in the combustion furnace can be finely adjusted by blowing or exhausting the oxygen-containing gas, and the raw material can be burned uniformly without unevenness.
As temperature of a 1st combustion furnace, 500 to 650 degreeC, More preferably, 510 to 620 degreeC, Especially preferably, 530 to 600 degreeC is desirable. In the first combustion furnace, it is preferable that the easily combustible organic matter is gradually burned and burned in a temperature range of 500 ° C. to 650 ° C., and below 500 ° C., the combustion of the organic matter is insufficient. When it exceeds ° C., overcombustion occurs, and calcium oxide is easily generated due to decomposition of calcium carbonate. Further, when the temperature of the hot air exceeds 650 ° C., the drying and combustion progress locally faster than the particle alignment of the burned material having various properties such as hard and soft, so that the unburned particles on the particle surface and inside are not burned. It becomes difficult to make the difference in rate small and uniform.
Hot air is blown from a hot air generating furnace 20 provided with a burner 20A.
From the exhaust gas chamber 16, exhaust gas subjected to drying and combustion is sent into the recombustion chamber 22. The fine powder is discharged from the lower part of the exhaust gas chamber 16 and is mixed with the raw material and reused.
The exhaust gas is recombusted by the burner in the recombustion chamber 22, precooled by the precooler 24, passed through the heat exchanger 26, and discharged from the chimney 30 by the induction fan 28. Here, after raising the temperature of the outside air, the heat exchanger 26 is sent to the hot air generating furnace 20 and is used for hot air blown from the internal heat kiln furnace 14 to recover the heat of the exhaust gas from the exhaust gas chamber 16. It is like that.
The first combustion furnace preferably burns with a residence time of 30 to 90 minutes under the above conditions in order to slowly burn the easily combusted organic substances contained in the deinking floss and suppress the formation of residual carbon. Is preferred. More preferably, 40 minutes to 80 minutes is preferable in terms of combustion of organic matter and production efficiency. Most preferably, a range of 50 minutes to 70 minutes is preferred in order to ensure constant quality. If the combustion time is less than 30 minutes, sufficient combustion is not performed and the proportion of remaining carbon increases. When the burning time exceeds 90 minutes, thermal decomposition of calcium carbonate occurs due to overburning of the raw material, and the resulting regenerated particle aggregate becomes extremely hard.
In particular, it is preferable to dry and burn the unburned rate of the combustion product supplied in the second combustion step of the next step to 2 to 20% by mass, more preferably the unburned rate is set to 2 to 15% by mass. Preferably, the unburned rate is 2 to 10% by mass.
By setting the unburned rate to 2 to 20% by mass, the combustion in the second combustion step can be efficiently performed in a short time, and the hardness is low and the whiteness is 80 by stable heating in the external heating furnace. %, At least 70% or more of high whiteness combustion products can be obtained. If the unburned material is less than 2% by mass, the energy cost in the first combustion furnace is high, and the hardness of the combustion material may be relatively high. There is a case where quality deterioration such as deterioration occurs.

〔第2燃焼工程〕
内熱キルン炉14において乾燥及び燃焼処理を経た燃焼物は、移送流路を通して、本体が横置きで中心軸周りに回転する外熱ジャケット31を有する第2燃焼炉にあたる外熱キルン炉32に装入される。
この燃焼炉では、燃焼物を、外熱で加温しながらキルン炉内壁の回転による摩擦によって緩やかに攪拌させることで粒子の微細化を抑制し、また、更に均一に、硬質物質の生成を抑制しながら未燃分を燃焼する。
第2燃焼炉における燃焼においては、第1燃焼炉で燃焼しきれなかった残留有機物、例えば残カーボンを燃焼させるため、第1燃焼炉において供給される原料の粒子径よりも小さい粒子径に調整された燃焼物を用いることが好ましい。乾燥・燃焼工程後の燃焼物の粒揃えは、平均粒子径が2〜30mmとなるように調整するのが好ましく、更に好適には平均粒子径2〜18mmとなるように燃焼凝集させる調整がより好ましく、平均粒子径を3〜15mmとなるように燃焼凝集させるのが特に好ましい。
第2燃焼炉入り口での平均粒子径が2mm未満では、過燃焼の危惧があり、平均粒子径が30mmを超える粒子径では、残カーボンの燃焼が困難であり、芯部まで燃焼が進まず得られる再生粒子凝集体の白色度が低下する問題を引き起こす。第2燃焼炉での安定生産を確保するためには、粒子径が1〜30mmの燃焼物が70%以上に成るように粒子径を調整することが好ましい。従って、得られる再生粒子凝集体の品質を均一にするという観点における実用化可能性に、有益である。更に、本形態のように、分級を乾燥後とすると、小径な粒子の燃焼物を確実に除去することができ、また、処理効率も向上する。
外熱キルン炉32での外熱源としては、外熱キルン炉32内の温度コントロールが容易で長手方向の温度制御が容易な電気加熱方式の電気キルン炉が好適であり、原料中に含有する有機物の過燃焼、再生粒子構成物質の溶融による硬質物質の生成を抑制することができる。したがって、電気ヒータによる外熱キルン炉32であることが最も望ましい。
外熱に電気を使用することにより、温度の調整を細かくかつ内部の温度を均一にコントロール可能になり、硬い・柔らかい等さまざまな性質を有する脱水物の燃焼度合いの制御と粒揃えを安定的に行うことができる。
さらに電気キルン炉は、電気ヒータを炉の流れ方向に複数設けることで、任意に温度勾配を設ける事が可能であると共に、燃焼物の温度を一定時間、一定温度保持することが可能であり、第1燃焼炉を経た燃焼物中の残留有機分、特に残カーボンを第2燃焼炉で炭酸カルシウムの分解を来たすことなく未燃分を限りなくゼロに近づけることができ、低いワイヤー摩耗度で、高白色度の再生粒子凝集体を得ることができる。
外熱キルン炉32においては、酸素濃度が5〜21%、より好ましくは10〜21%、最も好ましくは、15〜21%となるようにするのが望ましい。
外熱キルン炉内の酸素濃度が、5%未満では、燃焼困難な残カーボンの燃焼が進まない問題を生じる。
燃焼温度としては、550℃〜750℃、より好ましくは600℃〜725℃、特に好ましくは650〜710℃が望ましい。
第2燃焼炉は先に述べたように、第1燃焼炉で燃焼しきれなかった残留有機物、特に残カーボンを燃焼させる必要があるため、第1燃焼炉よりも高温で燃焼させることが好ましく、燃焼温度が550℃未満では、十分に残留有機物の燃焼を図ることが困難であり、燃焼温度が750℃を超える場合は、燃焼物中の炭酸カルシウムの酸化が進行し、粒子が硬くなる問題が生じる。
また、滞留時間は10〜60分、より好ましくは15〜45分、特に好ましくは20〜40分が望ましい。特に残カーボンの燃焼は炭酸カルシウムの分解を出来る限り生じさせない高温で、緩慢に燃焼させる必要があり、滞留時間が10分未満では、残カーボンの燃焼には短時間で不十分であり、60分を超えると、炭酸カルシウムが分解する問題が生じる。
更に、燃焼物の安定生産を行うにおいて滞留時間を10分以上、過燃焼の防止、生産性の確保のため60分以下で燃焼させることが好適である。
この外熱キルン炉32から排出される燃焼物の粒子径としては、20mm以下、より望ましくは平均粒子径が5〜18mm以下、最も好ましくは平均粒子径が8〜15mmに調整することが好適であり、20mm以下の粒子径の割合を65%以上にすることが、後工手である粉砕工程の不可低減に効果的である。
燃焼が終了した再生粒子凝集体は、冷却機34により冷却された後、振動篩機などの粒径選別機36により目的の粒子径のものが燃焼品サイロ38に一時貯留され、顔料や填料の用途先に仕向けられる。
なお、脱墨フロスを原料として用いた場合を例示したが、脱墨フロスを主原料に、抄紙工程における製紙スラッジ等の他製紙スラッジを適宜混入させたものの燃焼品であってもよい。
[Second combustion process]
Combustion products that have undergone drying and combustion treatment in the internal heat kiln furnace 14 are loaded into an external heat kiln furnace 32 that corresponds to a second combustion furnace having an external heat jacket 31 that rotates horizontally about the central axis through a transfer channel. Entered.
In this combustion furnace, the combustibles are heated with external heat and gently agitated by friction caused by rotation of the inner wall of the kiln furnace, thereby suppressing particle refinement and more uniformly suppressing the generation of hard substances. While burning the unburned matter.
In the combustion in the second combustion furnace, the residual organic matter that could not be combusted in the first combustion furnace, such as residual carbon, is burned, so that the particle diameter is adjusted to be smaller than the particle diameter of the raw material supplied in the first combustion furnace. It is preferable to use a combustion product. It is preferable to adjust the particle size of the burned product after the drying / combustion step so that the average particle size is 2 to 30 mm, and more preferably, the adjustment is performed so that the average particle size is 2 to 18 mm. It is particularly preferable to perform combustion aggregation so that the average particle diameter is 3 to 15 mm.
If the average particle diameter at the entrance of the second combustion furnace is less than 2 mm, there is a risk of overcombustion, and if the average particle diameter exceeds 30 mm, it is difficult to burn the remaining carbon and combustion does not proceed to the core. This causes a problem that the whiteness of the regenerated particle aggregate is reduced. In order to ensure stable production in the second combustion furnace, it is preferable to adjust the particle size so that the combustion product having a particle size of 1 to 30 mm is 70% or more. Therefore, it is beneficial to the possibility of practical use in terms of making the quality of the regenerated particle aggregate obtained uniform. Furthermore, when the classification is performed after drying as in this embodiment, the combustion product of small-diameter particles can be surely removed, and the processing efficiency is improved.
As an external heat source in the external heat kiln furnace 32, an electric heating type electric kiln furnace in which the temperature control in the external heat kiln furnace 32 is easy and the temperature control in the longitudinal direction is easy is suitable, and the organic matter contained in the raw material It is possible to suppress the generation of hard substances due to overburning of the particles and melting of the regenerated particle constituent substances. Therefore, it is most desirable that the external heat kiln furnace 32 is an electric heater.
By using electricity for external heat, the temperature can be finely adjusted and the internal temperature can be controlled uniformly, and the control of the degree of burning of dehydrated products with various properties, such as hard and soft, and stable particle alignment are possible. It can be carried out.
Furthermore, in the electric kiln furnace, by providing a plurality of electric heaters in the flow direction of the furnace, it is possible to arbitrarily provide a temperature gradient, and it is possible to maintain the temperature of the combustion product for a certain period of time, Residual organic content in the combustion product that has passed through the first combustion furnace, especially residual carbon, can be brought to zero as much as possible without causing uncombusted carbon dioxide decomposition in the second combustion furnace. High whiteness regenerated particle aggregates can be obtained.
In the external heat kiln furnace 32, it is desirable that the oxygen concentration be 5 to 21%, more preferably 10 to 21%, and most preferably 15 to 21%.
When the oxygen concentration in the external heat kiln furnace is less than 5%, there arises a problem that the remaining carbon that is difficult to burn does not burn.
The combustion temperature is preferably 550 to 750 ° C, more preferably 600 to 725 ° C, and particularly preferably 650 to 710 ° C.
As described above, the second combustion furnace is preferably burnt at a higher temperature than the first combustion furnace because it is necessary to burn residual organic matter, particularly residual carbon, that could not be burned in the first combustion furnace. When the combustion temperature is less than 550 ° C., it is difficult to sufficiently burn the residual organic matter, and when the combustion temperature exceeds 750 ° C., the oxidation of calcium carbonate in the combustion product proceeds and the particles become hard. Arise.
The residence time is 10 to 60 minutes, more preferably 15 to 45 minutes, and particularly preferably 20 to 40 minutes. In particular, the remaining carbon must be burnt slowly at a high temperature that does not cause decomposition of calcium carbonate as much as possible. If the residence time is less than 10 minutes, the remaining carbon is burned in a short time and 60 minutes. If it exceeds 1, the problem of decomposition of calcium carbonate occurs.
Furthermore, it is preferable that combustion be performed in a residence time of 10 minutes or more in order to prevent overcombustion and secure productivity in order to ensure stable production of combusted materials.
The particle size of the combustion product discharged from the external heat kiln furnace 32 is preferably adjusted to 20 mm or less, more preferably the average particle size is 5 to 18 mm or less, and most preferably the average particle size is 8 to 15 mm. In addition, setting the ratio of the particle diameter of 20 mm or less to 65% or more is effective for impossibility of reducing the pulverization process as a post-worker.
The regenerated particle agglomerated after the combustion is cooled by the cooler 34, and then a particle having a target particle size is temporarily stored in the combustion product silo 38 by a particle size sorter 36 such as a vibration sieve, so that the pigment and filler It is sent to the use destination.
In addition, although the case where deinking froth was used as a raw material was illustrated, it may be a combustible product obtained by appropriately mixing other papermaking sludge such as papermaking sludge in the papermaking process with deinking floss as the main raw material.

〔粉砕工程〕
本発明に基づく再生粒子凝集体は、必要に応じ、更に公知の分散・粉砕工程を設け、適宜必要な粒子径に微細粒化することで塗工用の顔料、内添用の填料として使用できる。
本発明においては、硬質物質の含有量を2.0質量%以下、好適には1.0%以下、より好ましくは、0.8%以下に抑えた再生粒子凝集体を得ることができるため、粉砕負荷の低減、エネルギーコストの低廉化を図れるメリットもある。一例では、燃焼後、得られた粒子は、ジェットミルや高速回転式ミル等の乾式粉砕機、あるいは、アトライター、サンドグラインダー、ボールミル等の湿式粉砕機を用いて粉砕する。填料、顔料用途等への最適な粒子径については、本形態の再生粒子凝集体は、平均粒子径0.1〜10μmであるのが好ましい。
粉砕工程後における再生粒子凝集体の粒子径は、粒径分布測定装置(レーザー方式のマイクロトラック粒径分析計:日機装製)により体積平均粒子径を測定した。
[Crushing process]
The regenerated particle aggregate according to the present invention can be used as a pigment for coating and a filler for internal addition by providing a known dispersion / pulverization step as necessary and finely granulating to a necessary particle size as necessary. .
In the present invention, it is possible to obtain a regenerated particle aggregate in which the content of the hard substance is 2.0% by mass or less, preferably 1.0% or less, and more preferably 0.8% or less. There are also merits that the grinding load can be reduced and the energy cost can be reduced. In one example, after combustion, the obtained particles are pulverized using a dry pulverizer such as a jet mill or a high-speed rotary mill, or a wet pulverizer such as an attritor, a sand grinder, or a ball mill. Regarding the optimum particle size for fillers, pigment applications, etc., the regenerated particle aggregate of this embodiment preferably has an average particle size of 0.1 to 10 μm.
The particle diameter of the regenerated particle aggregate after the pulverization step was measured by a volume average particle diameter using a particle size distribution measuring device (laser type microtrack particle size analyzer: manufactured by Nikkiso).

〔付帯工程〕
本発明の再生粒子凝集体を得るために使用する設備において、より品質の安定化を求めるためには、再生粒子凝集体の粒子径を、各工程で均一に揃えるための分級を行うことが好ましく、粗大や微小粒子を前工程にフィードバックすることでより品質の安定化を図ることができる。
また、乾燥工程の前段階において、脱水処理を行った脱墨フロスを造粒することが好ましく、更には、造粒物の粒子径を均一に揃えるための分級を行うことがより好ましく、粗大や微小の造粒粒子を前工程にフィードバックすることでより品質の安定化を図ることができる。造粒においては、公知の造粒設備を使用でき、回転式、攪拌式、押し出し式等の設備が好適である。
本発明の再生粒子凝集体の原料としては、再生粒子凝集体の原料と成り得るもの以外は予め除去しておくことが好ましく、例えば古紙パルプ製造工程の脱墨工程に至る前段階のパルパーやスクリーン、クリーナー等で砂、プラスチック異物、金属等を除去することが、除去効率の面で好ましい。特に鉄分の混入は、鉄分が酸化により微粒子の白色度低下の起因物質になるため、鉄分の混入を避け、選択的に取り除くことが推奨され、各工程を鉄以外の素材で設計又はライニングし、摩滅等により鉄分が系内に混入することを防止するとともに、更に、乾燥・分級設備内等に磁石等の高磁性体を設置し選択的に鉄分を除去することが好ましい。
このように、古紙パルプの製造工程から排出される脱墨フロスを主原料とし、該主原料を脱水工程、乾燥工程、焼成工程及び粉砕工程に供することにより再生粒子凝集体が得られるが、本願発明においては、該再生粒子凝集体として、前記のごとき工程を経て得られた粒子の表面をさらにシリカで被覆した、シリカ被覆再生粒子凝集体を特に好適に用いることができる。
[Attached process]
In the equipment used to obtain the regenerated particle aggregate of the present invention, it is preferable to classify the particle diameter of the regenerated particle aggregate uniformly in each step in order to obtain more stable quality. The quality can be further stabilized by feeding back coarse particles and fine particles to the previous process.
In addition, it is preferable to granulate the deinked floss that has been subjected to dehydration in the previous stage of the drying process, and it is more preferable to classify the granulated product to make the particle diameter uniform, and the The quality can be further stabilized by feeding back the fine granulated particles to the previous process. In granulation, a known granulation facility can be used, and facilities such as a rotary type, a stirring type and an extrusion type are suitable.
As the raw material of the regenerated particle aggregate of the present invention, it is preferable to remove in advance other than the raw material of the regenerated particle aggregate. For example, a pulper or screen in the previous stage leading to the deinking process of the used paper pulp manufacturing process It is preferable in terms of removal efficiency to remove sand, plastic foreign matter, metal, etc. with a cleaner or the like. In particular, iron contamination is a substance that reduces the whiteness of fine particles due to oxidation, so it is recommended to avoid iron contamination and selectively remove it. Design or lining each process with materials other than iron, It is preferable to prevent iron from being mixed into the system due to abrasion or the like, and to further remove iron selectively by installing a high magnetic material such as a magnet in the drying / classifying equipment.
Thus, deinked floss discharged from the waste paper pulp manufacturing process is used as a main raw material, and the regenerated particle aggregate is obtained by subjecting the main raw material to a dehydration process, a drying process, a baking process, and a pulverization process. In the invention, as the regenerated particle aggregate, a silica-coated regenerated particle aggregate in which the surface of the particles obtained through the above-described steps is further coated with silica can be particularly preferably used.

前記再生粒子凝集体の表面にさらにシリカを析出させ、シリカ被覆再生粒子凝集体とすることで、循環使用における古紙処理工程において、水酸化ナトリウムと反応させて、緩衝剤や漂白助剤として製紙用原料、無機粒子の循環使用に寄与させることができる。
なお、本願発明に用いられる、古紙処理工程から排出される脱墨フロスは、近年の中性抄紙化に伴い、炭酸カルシウムの含有量が増加傾向にあり、得られる再生粒子凝集体中のカルシウムの割合も高くなる傾向がある。このようにカルシウムの割合が高い再生粒子凝集体をパルプに内添すると、紙の不透明度がやや低下する場合があるが、表面にシリカを析出させたシリカ被覆再生粒子凝集体は、製紙用途の再生粒子凝集体としての機能が非常に高く、該シリカ被覆再生粒子凝集体をパルプに内添して得られる壁紙用裏打ち紙の不透明度は向上する。
再生粒子凝集体の表面を被覆するシリカについては、天然に産出するシリカではなく、何らかの化学反応による合成シリカであれば特に制限なく使用することが可能である。具体的には、例えばコロイダルシリカ、シリカゲル、無水シリカ等があげられる。これらの合成シリカは、高比表面積、ガス吸着能の高さ、微細性、細孔への浸透力や吸着力の大きさ、付着性の高さ、高吸油性等の優れた特性を活かして、幅広い分野で利用されているものである。これらのうち、コロイダルシリカは、ケイ酸化合物から不純分を除去して無水ケイ酸ゾルとし、pH及び濃度を調整してゾルを安定化させた、球状、連鎖状、不定形等の形状を有する非晶質シリカである。シリカゲルは、ケイ酸ナトリウムを無機酸で分解することによって得られる含水ケイ酸である。また無水シリカは、四塩化ケイ素の加水分解によって得られるものである。
Silica is further precipitated on the surface of the regenerated particle aggregate to form a silica-coated regenerated particle agglomerate, which is used for paper making as a buffering agent or a bleaching aid by reacting with sodium hydroxide in the used paper processing step in circulation use. This can contribute to the recycling of raw materials and inorganic particles.
In addition, the deinking floss discharged from the used paper processing step used in the present invention has a tendency to increase the content of calcium carbonate with the recent neutral paper making, and the amount of calcium in the regenerated particle aggregate obtained is increased. The ratio also tends to be high. Thus, when the regenerated particle aggregate having a high calcium ratio is internally added to the pulp, the opacity of the paper may be slightly lowered. However, the silica-coated regenerated particle aggregate having silica deposited on the surface is used for papermaking. The function as a regenerated particle aggregate is very high, and the opacity of the backing paper for wallpaper obtained by internally adding the silica-coated regenerated particle aggregate to pulp is improved.
The silica covering the surface of the regenerated particle aggregate can be used without particular limitation as long as it is not naturally produced silica but synthetic silica by some chemical reaction. Specific examples include colloidal silica, silica gel, and anhydrous silica. These synthetic silicas make use of excellent properties such as high specific surface area, high gas adsorbing capacity, fineness, permeability to pores and large adsorbing power, high adhesion, and high oil absorption. It is used in a wide range of fields. Among these, colloidal silica has a shape such as a spherical shape, a chain shape, and an amorphous shape, in which impurities are removed from a silicic acid compound to form an anhydrous silicic acid sol, and the sol is stabilized by adjusting pH and concentration. Amorphous silica. Silica gel is hydrous silicic acid obtained by decomposing sodium silicate with an inorganic acid. Anhydrous silica is obtained by hydrolysis of silicon tetrachloride.

再生粒子凝集体の表面にシリカを析出させ、シリカ被覆再生粒子凝集体を得る方法には特に限定がないが、例えば以下の方法を好適に採用することができる。まず、再生粒子凝集体をケイ酸アルカリ溶液に添加、分散させ、スラリーを調製した後に加熱攪拌しながら、液温を70〜100℃程度に保持して酸を添加し、シリカゾルを生成させる。次いで最終反応液のpHを8〜11の範囲に調整することにより、再生粒子凝集体の表面にシリカを析出させることができる。このようにして再生粒子凝集体の表面に析出されるシリカは、ケイ酸アルカリ(例えばケイ酸ナトリウム:水ガラス)を原料として、硫酸、塩酸、硝酸等の鉱酸の希釈液と高温下で反応し、加水分解反応とケイ酸の重合化により得られる、粒子径が10〜20nm程度のシリカゾル粒子である。
また、ケイ酸ナトリウム溶液等のケイ酸アルカリ溶液に希硫酸等の酸を添加することによって生成する、粒子径が数nm程度のシリカゾル微粒子を、再生粒子凝集体の多孔性を有する表面全体を被覆するように付着させ、このシリカゾル微粒子の結晶成長に伴う、無機微粒子表面上のシリカゾル微粒子と再生粒子凝集体に包含されるケイ素やカルシウム、アルミニウムとの間で生じる結合により、再生粒子凝集体の表面にシリカを析出させることもできる。この場合、ケイ酸アルカリ溶液に酸を添加する際のpHは、中性〜弱アルカリ性の範囲とし、好ましくはpHを8〜11の範囲に調整する。これは、pHが7未満の酸性条件になるまで酸を添加してしまうと、シリカゾル粒子ではなくホワイトカーボンが生成する恐れが生じるからである。
なお、前記ケイ酸アルカリ溶液の種類には特に限定がないが、入手が容易である点からケイ酸ナトリウム溶液(3号水ガラス)が特に望ましい。このケイ酸アルカリ溶液の濃度としては、再生粒子凝集体中のシリカ成分が低下し、再生粒子凝集体の表面にシリカが析出し難くならないようにするには、溶液中のケイ酸分(SiO2換算)が3質量%以上であることが好ましく、再生粒子凝集体の表面に析出されるシリカが、シリカゾルの形態からホワイトカーボンになり、再生粒子凝集体の多孔性が阻害され、不透明度の向上効果が不充分になる恐れをなくすには、該ケイ酸分(SiO2換算)が10質量%以下であることが好ましい。
There is no particular limitation on the method for obtaining silica-coated regenerated particle aggregates by precipitating silica on the surface of the regenerated particle aggregates. For example, the following methods can be suitably employed. First, regenerated particle aggregates are added and dispersed in an alkali silicate solution, and after preparing a slurry, while heating and stirring, an acid is added while maintaining the liquid temperature at about 70 to 100 ° C. to produce a silica sol. Subsequently, silica can be deposited on the surface of the regenerated particle aggregate by adjusting the pH of the final reaction solution to a range of 8-11. Silica deposited on the surface of the regenerated particle aggregate in this way reacts at a high temperature with a dilute solution of mineral acid such as sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, etc., using alkali silicate (eg, sodium silicate: water glass) as a raw material. And silica sol particles having a particle size of about 10 to 20 nm, which are obtained by hydrolysis reaction and polymerization of silicic acid.
In addition, silica sol fine particles with a particle size of several nanometers, which are generated by adding an acid such as dilute sulfuric acid to an alkali silicate solution such as sodium silicate solution, cover the entire porous surface of the regenerated particle aggregate. The surface of the regenerated particle aggregate is caused by the bond between the silica sol fine particle on the surface of the inorganic fine particle and the silicon, calcium, or aluminum included in the regenerated particle aggregate accompanying the crystal growth of the silica sol fine particle. Silica can be deposited on the substrate. In this case, the pH when adding the acid to the alkali silicate solution is in a neutral to weakly alkaline range, and the pH is preferably adjusted in the range of 8-11. This is because if the acid is added until the pH reaches an acidic condition of less than 7, white carbon may be generated instead of silica sol particles.
The type of the alkali silicate solution is not particularly limited, but a sodium silicate solution (No. 3 water glass) is particularly desirable from the viewpoint of easy availability. The concentration of the alkali silicate solution is such that the silica component in the regenerated particle aggregate decreases and the silica content (SiO 2) in the solution does not become difficult to precipitate on the surface of the regenerated particle aggregate. (Converted) is preferably 3% by mass or more, and the silica deposited on the surface of the regenerated particle aggregate becomes white carbon from the form of the silica sol, which impairs the porosity of the regenerated particle aggregate and improves opacity. In order to eliminate the possibility that the effect is insufficient, the silicic acid content (in terms of SiO 2 ) is preferably 10% by mass or less.

かくして得られる再生粒子凝集体は、その粒子構成成分として、カルシウム、ケイ素及びアルミニウムを含有しており、粒子中でこれらカルシウム、ケイ素及びアルミニウムが複合体を形成している。再生粒子凝集体中のこれらカルシウム、ケイ素及びアルミニウムの質量割合(カルシウム:ケイ素:アルミニウム)は、X線マイクロアナライザー(型番:E−MAX・S−2150、(株)日立製作所/(株)堀場製作所製)を用いた元素分析にて、酸化物換算で、30〜82:9〜35:9〜35、好ましくは40〜82:9〜30:9〜30、特に好ましくは60〜82:9〜20:9〜20である。なお、特に再生粒子凝集体がシリカ被覆再生粒子凝集体である場合には、これらカルシウム、ケイ素及びアルミニウムの質量割合(カルシウム:ケイ素:アルミニウム)は、前記X線マイクロアナライザーを用いた元素分析にて、酸化物換算で、30〜62:29〜55:9〜35、好ましくは30〜50:35〜55:15〜30である。また同時に、前記粒子構成成分中の、これらカルシウム、ケイ素及びアルミニウムの合計含有割合は、前記と同様の元素分析にて、酸化物換算で、90質量%以上、好ましくは94質量%以上である。
また、シリカ被覆再生粒子の場合は、カルシウム、ケイ素及びアルミニウムを、酸化物換算で10〜80:10〜80:5〜29の質量割合とすることで、シリカ被覆効果による吸油性、不透明性を向上させることができる。
このように、再生粒子凝集体がその粒子構成成分として、カルシウム、ケイ素及びアルミニウムを、酸化物換算で、前記質量割合で含有しているので、その比重が軽く、過度の水溶液吸収が抑制され、脱水工程における脱水性が良好であり、乾燥工程における水分調整が容易であるだけでなく、焼成工程における未燃物の割合が減少し、焼結による過度の硬さを生じる恐れを低減することができる。
再生粒子凝集体中のカルシウム、ケイ素及びアルミニウムの質量割合を、酸化物換算で例えば前記範囲内に調整するには、本来、脱墨フロスにおける原料構成を調整することが好ましいが、乾燥工程や焼成工程、さらには必要に応じて分級工程において、由来が明確な塗工フロスや調整工程フロスをスプレー等で含有させる方法や、焼却炉スクラバー石灰を含有させる方法を採用することも可能である。
例えば、再生粒子凝集体中のカルシウムの含有割合を調整するには、中性抄紙系の排水スラッジや、塗工紙製造工程の排水スラッジを、ケイ素の含有割合を調整するには、不透明度向上剤として多量添加されている新聞用紙製造系の排水スラッジを、アルミニウムの含有割合を調整するには、酸性抄紙系等の硫酸バンドが使用された抄紙系の排水スラッジや、クレーの使用量が多い上質紙抄造工程の排水スラッジを、各々適宜用いることができる。
The regenerated particle aggregate thus obtained contains calcium, silicon and aluminum as particle constituents, and these calcium, silicon and aluminum form a composite in the particles. The mass ratio of these calcium, silicon and aluminum in the regenerated particle aggregate (calcium: silicon: aluminum) is determined by X-ray microanalyzer (model number: E-MAX S-2150, Hitachi, Ltd./Horiba, Ltd.). In the elemental analysis using the product, 30 to 82: 9 to 35: 9 to 35, preferably 40 to 82: 9 to 30: 9 to 30, particularly preferably 60 to 82: 9 to 30 in terms of oxide. 20: 9-20. In particular, when the regenerated particle aggregate is a silica-coated regenerated particle aggregate, the mass ratio of calcium, silicon, and aluminum (calcium: silicon: aluminum) is determined by elemental analysis using the X-ray microanalyzer. In terms of oxide, it is 30 to 62:29 to 55: 9 to 35, preferably 30 to 50:35 to 55:15 to 30. At the same time, the total content of calcium, silicon and aluminum in the particle constituents is 90% by mass or more, preferably 94% by mass or more in terms of oxides in the same elemental analysis as described above.
In the case of silica-coated regenerated particles, calcium, silicon, and aluminum are made to have a mass ratio of 10 to 80:10 to 80: 5 to 29 in terms of oxides, so that oil absorption and opacity due to the silica coating effect can be obtained. Can be improved.
Thus, since the regenerated particle aggregate contains calcium, silicon, and aluminum as the particle constituents in terms of oxides in the mass ratio, the specific gravity is light and excessive aqueous solution absorption is suppressed, Dehydration in the dehydration process is good and moisture adjustment in the drying process is easy, as well as reducing the proportion of unburned material in the firing process and reducing the risk of excessive hardness due to sintering. it can.
In order to adjust the mass ratio of calcium, silicon and aluminum in the regenerated particle aggregate within the above range in terms of oxide, for example, it is originally preferable to adjust the raw material composition in the deinking floss, but the drying process or firing In the process, and further in the classification process as necessary, it is also possible to adopt a method of containing a coating floss having a clear origin or an adjustment process floss by spraying or a method of containing incinerator scrubber lime.
For example, to adjust the calcium content in recycled particle aggregates, neutral papermaking wastewater sludge and wastewater sludge from the coated paper manufacturing process, to adjust the silicon content, increase opacity. To adjust the aluminum content of newsprint manufacturing wastewater sludge, which is added in large quantities as an additive, a large amount of papermaking wastewater sludge using acid band such as acid papermaking and clay is used. The drainage sludge from the fine paper making process can be used as appropriate.

脱墨フロス中には、製紙用に供される填料や顔料としての、炭酸カルシウム、カオリン、タルク、抄紙助剤として硫酸アルミニウム等の無機物を多く含み、示差熱熱重量分析(エスアイアイ・ナノテクノロジー社製「TG/DTA6200」により測定したものである。以下同様。)とX線回折(理学電気社製「RAD2X」にて測定したものである。以下同様。)による、燃焼後の再生粒子の分析から、脱墨フロスを燃焼させる際に、例えば、炭酸カルシウム(CaCO3)は、600〜750℃にて重量減少し、硬質かつ水溶性の酸化カルシウム(CaO)に変化し、クレー(Al2Si25(OH)4)については、500℃前後で脱水により重量減少を生じ、メタカオリンとなり、1000℃前後の高温では硬質なムライト(Al2Si213)に変化する。また、タルク(Mg3Si410(OH)2)は、900℃前後で重量減少しエンスタタイト(MgSiO3)に変化した。
さらにX線回折による燃焼後の再生粒子の分析から、再生粒子中には、Ca2Al2SiO7(ゲーレナイト)、CaAl2Si28(アノーサイト)の存在が確認され、製紙用に供される填料や顔料と比べ、Ca2Al2SiO7(ゲーレナイト)、CaAl2Si28(アノーサイト)は極めて硬質(硬質物質)であり、微量の生成で、製紙用具の摩耗・毀損や、抄紙系内の汚れが生じ、塗工用顔料として使用した場合は、ドクター等の塗工設備の摩耗・毀損、ストリークの発生要因となる根源であることが知見された。
The deinking floss contains a large amount of inorganic materials such as calcium carbonate, kaolin, talc, and aluminum sulfate as a papermaking aid as fillers and pigments used for papermaking, and differential thermal thermogravimetric analysis (SII Nanotechnology) Measured by “TG / DTA6200” manufactured by the same company. The same shall apply hereinafter) and X-ray diffraction (measured by “RAD2X” manufactured by Rigaku Corporation. The same shall apply hereinafter). From the analysis, when burning the deinking floss, for example, calcium carbonate (CaCO 3 ) loses weight at 600 to 750 ° C. and changes to hard and water-soluble calcium oxide (CaO), and clay (Al 2 For Si 2 O 5 (OH) 4 ), dehydration occurs at around 500 ° C., resulting in a weight reduction, metakaolin, and hard mullite (Al 2 Si 2 O 13 ). Further, talc (Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2 ) decreased in weight around 900 ° C. and changed to enstatite (MgSiO 3 ).
Furthermore, the analysis of the regenerated particles after combustion by X-ray diffraction confirmed the presence of Ca 2 Al 2 SiO 7 (Gelenite) and CaAl 2 Si 2 O 8 (anosite) in the regenerated particles, which were used for papermaking. compared with fillers and pigments, Ca 2 Al 2 SiO 7 (gehlenite), CaAl 2 Si 2 O 8 ( anorthite) is extremely hard (hard material), in the generation of trace amounts, Ya wear and damage to the papermaking equipment It has been found that, when the papermaking system is contaminated and used as a coating pigment, it is a source of wear, damage and streak of coating equipment such as doctors.

従来、Ca2Al2SiO7(ゲーレナイト)、CaAl2Si28(アノーサイト)は、900℃を超える高温において生成されるものと予想されていたが、本発明者等の検討において、Ca2Al2SiO7(ゲーレナイト)、CaAl2Si28(アノーサイト)の生成は燃焼温度が500℃前後から生じ、温度の上昇に応じて生成量が増大することを見出している。
更に、脱墨フロス中の酸化物換算におけるカルシウムの含有量が増えるとCaAl2Si28(アノーサイト)は減少し、Ca2Al2SiO7(ゲーレナイト)は増える傾向を示すことも知見している。
Conventionally, Ca 2 Al 2 SiO 7 (Gerlenite) and CaAl 2 Si 2 O 8 (anocite) were expected to be produced at a high temperature exceeding 900 ° C. It has been found that the production of 2 Al 2 SiO 7 (gerenite) and CaAl 2 Si 2 O 8 (anocite) occurs at a combustion temperature of around 500 ° C., and the production amount increases as the temperature rises.
Furthermore, it was also found that CaAl 2 Si 2 O 8 (anocite) decreases and Ca 2 Al 2 SiO 7 (Gerlenite) tends to increase as the calcium content in oxide conversion in the deinking floss increases. ing.

本発明の原料となる古紙は、近年の中性抄紙化、ビジュアル化の進展に伴ない、印刷見栄えの良い塗工紙使用量の増加に伴ない填料・顔料としての炭酸カルシウムの使用量増により、脱墨フロス中の炭酸カルシウムの含有量増につながり、結果としてCaAl2Si28(アノーサイト)、Ca2Al2SiO7(ゲーレナイト)の生成量増に繋がるため、再生粒子に含有されるCaAl2Si28(アノーサイト)、Ca2Al2SiO7(ゲーレナイト)、所謂硬質物質の含有量をできる限り減少させることが必要である。
硬質物質の生成を減少させるには、脱水後の脱水原料を乾燥及び燃焼を例えば一連で行う先の第1燃焼炉と、第1燃焼炉にて燃焼された燃焼原料を再度燃焼する、後の第2燃焼炉とを有する設備における、少なくとも2段階の燃焼操作が必要であり、温度、酸素濃度、時間等を本発明に基づき実施することで達成できる。
特にCaAl2Si28(アノーサイト)は、酸化カルシウムとカオリンの混合燃焼により生じやすく、脱墨フロス中に含有される炭酸カルシウムの過燃焼により生じる酸化カルシウムと同様に脱墨フロス中に含有されるカオリンとの反応生成により容易にアノーサイト物質を生じるため、本発明おける好適な燃焼手段により、再生粒子凝集体の、25℃から800℃における示差熱熱重量分析において、重量減量割合が5%(TG)以上となるように燃焼させること、所謂酸化カルシウムの生成をできる限り抑えることが必要である。特に酸化カルシウムより水酸化カルシウムの存在がCaAl2Si28(アノーサイト)の生成を生じやすい傾向を示すため、原料の脱水度合い(水分)、燃焼炉中の酸素濃度を適切に調整する必要がある。
The used paper used as a raw material of the present invention is due to an increase in the amount of calcium carbonate used as a filler / pigment with the increase in the amount of coated paper with good printing appearance as the neutral papermaking and visualization progress in recent years. , Leading to an increase in the content of calcium carbonate in the deinking floss, resulting in an increase in the production of CaAl 2 Si 2 O 8 (anosite) and Ca 2 Al 2 SiO 7 (gerenite) It is necessary to reduce as much as possible the content of CaAl 2 Si 2 O 8 (anosite), Ca 2 Al 2 SiO 7 (gerenite), so-called hard substances.
In order to reduce the production of hard substances, the dehydrated raw material after dehydration is dried and burned, for example, in a series of first combustion furnaces, and the combustion raw materials burned in the first combustion furnace are again burned. In the facility having the second combustion furnace, at least two stages of combustion operations are required, and the temperature, oxygen concentration, time, and the like can be achieved by carrying out the present invention based on the present invention.
In particular, CaAl 2 Si 2 O 8 (anocite) is likely to be generated by the mixed combustion of calcium oxide and kaolin, and is contained in the deinking floss in the same manner as calcium oxide generated by the overcombustion of calcium carbonate contained in the deinking floss. Since the anorthic substance is easily generated by reaction with kaolin, the weight loss ratio is 5 in the differential thermothermal gravimetric analysis of the regenerated particle aggregate from 25 ° C. to 800 ° C. by the suitable combustion means in the present invention. It is necessary to suppress the generation of so-called calcium oxide as much as possible. In particular, the presence of calcium hydroxide is more likely to generate CaAl 2 Si 2 O 8 (anosite) than calcium oxide, so it is necessary to appropriately adjust the degree of dehydration (moisture) of the raw material and the oxygen concentration in the combustion furnace. There is.

また、脱墨フロス中に含有されるシリカ分の存在が、CaAl2Si28(アノーサイト)やCa2Al2SiO7(ゲーレナイト)の生成を助長することを本発明者等は知見している。極力シリカ分含有量を低減させること、例えば新聞古紙や新聞抄紙系の白水使用を抑えることで、比較的低融点のCaAl2Si28(アノーサイト)やCa2Al2SiO7(ゲーレナイト)の生成を抑えることができ、好適には、再生粒子凝集体を形成後に本発明に基づくシリカ被覆を行うことが、効果的である。
本発明における好適な再生粒子凝集体の形成においては、凝集体の形成に低融点鉱物たるCaAl2Si28(アノーサイト)やCa2Al2SiO7(ゲーレナイト)が、明瞭ではないものの膠的な効果を有しているとも考えられる。
Further, the present inventors have found that the presence of silica contained in the deinking floss promotes the formation of CaAl 2 Si 2 O 8 (anocite) and Ca 2 Al 2 SiO 7 (gerenite). ing. Reducing the silica content as much as possible, for example, suppressing the use of white paper used in newspapers and paper making, relatively low melting points such as CaAl 2 Si 2 O 8 (anosite) and Ca 2 Al 2 SiO 7 (gerenite) It is effective to perform silica coating according to the present invention after forming the regenerated particle aggregate.
In the formation of the preferred regenerated particle aggregate in the present invention, the low melting point minerals CaAl 2 Si 2 O 8 (anosite) and Ca 2 Al 2 SiO 7 (gerenite) are not clearly used in the formation of the aggregate. It is also considered to have a positive effect.

硬質物質の含有量は、X線回析分析(XRD)にて測定可能であり、本発明者等の知見では、硬質物質として、Ca2Al2SiO7(ゲーレナイト)、CaAl2Si28(アノーサイト)の含有量が2.0質量%以下、より好ましくは1.0質量%、最も好ましくは0.5質量%以下の再生粒子凝集体が好適である。Ca2Al2SiO7(ゲーレナイト)、CaAl2Si28(アノーサイト)の含有量が2.0質量%を超えると、再生粒子凝集体の製造工程においては、設備の摩耗や粉砕効率・生産性を落とす原因になり、製紙用填料や塗工用の顔料として使用した場合、製紙用具の摩耗・毀損や、抄紙系内の汚れが生じ、塗工用顔料として使用した場合は、ドクター等の塗工設備の摩耗・毀損、ストリークの発生要因となる。
また、得られた再生粒子凝集体の、25℃から800℃における示差熱熱重量分析において、重量減量割合が5%(TG)以上であることが好ましく、より好ましくは、7%以上、更に好ましくは9%以上である。重量減量割合が5%(TG)未満では、再生粒子凝集体中に含まれていた炭酸カルシウムが燃焼時分解し、硬質な酸化カルシウムに殆ど変化しており、製紙用の填料や顔料として使用するに、製紙用具の摩耗・毀損や、抄紙系内の汚れが生じ、塗工用顔料として使用した場合は、ドクター等の塗工設備の摩耗・毀損、ストリークの発生要因となる問題が生じる。
得られた再生粒子凝集体の、25℃から800℃における示差熱熱重量分析において、重量減量割合は多くとも35%(TG)程度であり、35%を超えると、残カーボン量の増大や白色度の低下を招く恐れがある。
脱墨フロス中には、炭酸カルシウム以外にケイ素やアルミニウムが含まれており、燃焼時に炭酸カルシウムが分解することによってケイ素やアルミニウムと反応し、硬度の高いケイ酸アルミニウムカルシウム等が生成する場合があるため、炭酸カルシウムが分解しない条件、例えば、500〜750℃の範囲で燃焼することが必要である。
このような条件では、有機化合物を完全燃焼させることが難しく、製紙用として有用に利用できるレベルの白色度を有する再生粒子凝集体を得るためには長時間の燃焼を必要とするが、本発明においては、脱水後の原料の水分率、酸素濃度、未燃率、粒度、平均粒子径を所定の範囲に調整することで燃焼時間を短く、且つ、25℃から800℃における示差熱熱重量分析において、重量減量割合が5%(TG)以上に調整した再生粒子凝集体を得ることができる。
25℃から800℃における示差熱熱重量分析において、重量減量割合が5%(TG)未満の場合は、脱墨フロス中に含まれるカオリン、タルク、炭酸カルシウム、二酸化チタン、シリカ、アルミナ等無機物の分解および焼結が進み、燃焼処理して得られた再生粒子凝集体を本発明において所望される粒子径まで粉砕するのに多大のエネルギーや時間を要するおそれがあるため好ましくない。
The content of the hard substance can be measured by X-ray diffraction analysis (XRD), and according to the knowledge of the present inventors, as the hard substance, Ca 2 Al 2 SiO 7 (Gelenite), CaAl 2 Si 2 O 8 are used. A regenerated particle aggregate having an (anosite) content of 2.0% by mass or less, more preferably 1.0% by mass, and most preferably 0.5% by mass or less is suitable. When the content of Ca 2 Al 2 SiO 7 (Gerlenite) and CaAl 2 Si 2 O 8 (anosite) exceeds 2.0% by mass, in the production process of the regenerated particle aggregate, the equipment wear and grinding efficiency If it is used as a paper filler or coating pigment, it may cause a drop in productivity, resulting in wear and damage of paper making tools and soiling in the papermaking system. This causes wear, damage, and streaks in coating equipment.
Further, in the differential thermothermal gravimetric analysis at 25 ° C. to 800 ° C. of the obtained regenerated particle aggregate, the weight loss ratio is preferably 5% (TG) or more, more preferably 7% or more, still more preferably. Is 9% or more. When the weight loss ratio is less than 5% (TG), the calcium carbonate contained in the regenerated particle aggregate is decomposed during combustion and almost changed to hard calcium oxide, and used as a filler or pigment for papermaking. In addition, wear and damage of papermaking tools and dirt in the papermaking system occur, and when used as a pigment for coating, there are problems that cause wear and damage of coating equipment such as doctors and streaks.
In the differential thermothermal gravimetric analysis at 25 ° C. to 800 ° C. of the obtained regenerated particle aggregate, the weight loss ratio is about 35% (TG) at most. There is a risk of lowering the degree.
The deinking floss contains silicon and aluminum in addition to calcium carbonate. When calcium carbonate decomposes during combustion, it reacts with silicon and aluminum to produce high-hardness aluminum calcium silicate, etc. Therefore, it is necessary to burn in a condition where calcium carbonate is not decomposed, for example, in the range of 500 to 750 ° C.
Under such conditions, it is difficult to completely burn the organic compound, and in order to obtain a regenerated particle aggregate having a level of whiteness that can be usefully used for papermaking, it is necessary to burn for a long time. In, the moisture content, oxygen concentration, unburnt ratio, particle size, and average particle size of the raw material after dehydration are adjusted within a predetermined range to shorten the combustion time, and differential thermogravimetric analysis at 25 ° C. to 800 ° C. Thus, a regenerated particle aggregate having a weight loss ratio adjusted to 5% (TG) or more can be obtained.
In differential thermogravimetric analysis from 25 ° C to 800 ° C, when the weight loss ratio is less than 5% (TG), the contents of kaolin, talc, calcium carbonate, titanium dioxide, silica, alumina, etc. contained in the deinking floss This is not preferable because decomposition and sintering proceed and the regenerated particle aggregate obtained by the combustion treatment may require a great deal of energy and time to pulverize to the desired particle size in the present invention.

本発明に係る再生粒子凝集体の構成成分の酸化物換算での割合に調整するための方法としては、脱墨フロスにおける原料構成を調整することが本筋ではあるが、乾燥・燃焼工程、燃焼工程において、出所が明確な塗工フロスや調整工程フロスをスプレー等で工程内に含有させる手段や、焼却炉スクラバー石灰を含有させる手段にて調整することも可能である。
例えば、脱墨フロスを主原料に、再生粒子凝集体中のカルシウムの調整には、中性抄紙系の排水スラッジや、塗工紙製造工程の排水スラッジを用い、シリカの調整には、不透明度向上剤としてホワイトカーボンが多量添加されている新聞用紙製造系の排水スラッジを、アルミニウムの調整には酸性抄紙系等の硫酸バンドの使用がある抄紙系の排水スラッジや、タルク使用の多い上質紙抄造工程における排水スラッジを用いることができる。
また、本発明で得られる再生粒子凝集体は、示差熱熱重量同時測定装置による示差熱分析において、700℃近傍で生じる炭酸カルシウムの分解(酸化カルシウムへの変化)における減量(率)が50%以上と成るように、本発明に基づいて脱墨フロスを燃焼制御することで、より正確にカルシウム成分の酸化の進行を抑制し、粒子が硬くなることを防止することができるので好ましい。
As a method for adjusting the ratio of the constituents of the regenerated particle aggregate according to the present invention in terms of oxide, the main component is to adjust the raw material composition in the deinking floss, but the drying / combustion process, the combustion process However, it is also possible to make adjustments by means of incorporating a coating floss or adjustment process floss with a clear origin into the process by spraying or the like, or a means of containing incinerator scrubber lime.
For example, using deinked floss as the main raw material, neutral papermaking drainage sludge or drainage sludge from the coated paper manufacturing process is used to adjust calcium in the recycled particle aggregate, and opacity is used to adjust silica. Newspaper production wastewater sludge with a large amount of white carbon added as an improver, papermaking wastewater sludge that uses acid bands such as acidic papermaking to adjust aluminum, and high quality papermaking that uses talc Wastewater sludge in the process can be used.
Further, the regenerated particle aggregate obtained by the present invention has a weight loss (rate) of 50% in the decomposition (change to calcium oxide) of calcium carbonate occurring at around 700 ° C. in the differential thermal analysis using the differential thermothermal gravimetric simultaneous measurement apparatus. As described above, the combustion control of the deinking floss according to the present invention is preferable because the progress of oxidation of the calcium component can be suppressed more accurately and the particles can be prevented from becoming hard.

本発明の実施例及び比較例を示す。
各種要因を変化させて、得られた再生粒子凝集体の品質を調べたところ、表1及び表2に示す結果が得られた。品質の評価は次記のように行った。
(硬質物質割合):X線回析 理学電気社製、RAD2Xを用いた。測定条件:Cu−Kα−湾曲モノクロメーター 40KV−40mA、発散スリット・1mm SS・1mm RS・0.3mm、走査速度・0.8度/分、走査範囲・2シータ=7〜85度、サンプリング・0.02度
(未燃率):電気マッフル炉を予め600℃に昇温後、ルツボに試料を入れ約3時間で完全燃焼させ、燃焼前後の重量変化から未燃分を算出した。
(ワイヤー摩耗度):プラスチックワイヤー摩耗度(日本フィルコン製 3時間)、スラリー濃度2重量%で測定した。
(生産性評価):原料の脱水効率、生産性、粉砕に必要な電力を4段階評価し、最も効率の良かった条件を◎、良かったものを〇、水効率、生産性、粉砕のいずれかに問題を見出したものを△、実操業困難なものを×とした。
(品質安定性):所定の方法で得られた微粒子の、白色度、粒子径、一定時間間隔における生産量の各項目について、変動程度を測定し、変動が少ない順にランク付けを行い、上位9位までを◎、10位から20位を〇、21位から23位を△、それ以下を×とした。
(見た目):目視で再生粒子凝集体の色を比較判断し、白色と灰色に区分した。
(示差熱分析):エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製(型式 TG/DTA6200)を用い、測定条件を (1) 昇温速度 25〜1050 ℃:20℃/min、(2) 供給ガス 空気(酸素濃度約 5vol%)、(3) 供給ガス流量 約48ml/minにて測定した。
The Example and comparative example of this invention are shown.
When the quality of the obtained regenerated particle aggregate was examined by changing various factors, the results shown in Table 1 and Table 2 were obtained. The quality was evaluated as follows.
(Rigid substance ratio): X-ray diffraction RAD2X manufactured by Rigaku Denki Co., Ltd. was used. Measurement conditions: Cu-Kα-curved monochromator 40 KV-40 mA, diverging slit 1 mm SS 1 mm RS 0.3 mm, scanning speed 0.8 ° / min, scanning range 2 theta = 7 to 85 degrees, sampling 0.02 degree (unburned rate): After heating the electric muffle furnace to 600 ° C. in advance, the sample was put into a crucible and completely burned in about 3 hours, and the unburned portion was calculated from the change in weight before and after burning.
(Wire wear degree): Measured with a plastic wire wear degree (manufactured by Nippon Filcon, 3 hours) and a slurry concentration of 2% by weight.
(Productivity evaluation): Evaluate raw material dehydration efficiency, productivity, and power required for crushing in 4 stages, ◎ for the most efficient condition, 〇 for good, water efficiency, productivity, pulverization The problem was found as △, and the actual operation difficult as x.
(Quality stability): For each item of whiteness, particle diameter, and production amount at a certain time interval of fine particles obtained by a predetermined method, the degree of fluctuation is measured and ranked in the order of the smallest fluctuation. ◎ from 10th to 20th, △ from 21st to 23rd, and x from below.
(Appearance): The color of the regenerated particle aggregate was compared and judged visually, and was classified into white and gray.
(Differential thermal analysis): SII NanoTechnology Co., Ltd. (model TG / DTA6200) was used, and the measurement conditions were as follows: (1) Heating rate 25-1050 ° C: 20 ° C / min, (2) Supply gas Air (oxygen) (Concentration: about 5 vol%) (3) Supply gas flow rate: about 48 ml / min.

Figure 0005351222
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本発明は、脱墨フロスを主原料として得られる再生粒子凝集体として適用可能である。   The present invention is applicable as a regenerated particle aggregate obtained using deinked floss as a main raw material.

10…原料、14…内熱キルン炉(第1燃焼炉)、32…外熱キルン炉(第2燃焼炉)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Raw material, 14 ... Internal heat kiln furnace (1st combustion furnace), 32 ... External heat kiln furnace (2nd combustion furnace).

Claims (2)

古紙パルプを製造する古紙処理設備の脱墨工程においてパルプ繊維から分離された脱墨フロスを主原料とする原料を、脱水、乾燥、燃焼及び粉砕して得られる再生粒子凝集体であって、
燃焼温度500〜650℃、滞留時間30〜90分で燃焼物の未燃率が2〜20質量%となるように本体が横置きで中心軸周りに回転する内熱キルン炉で乾燥及び酸化燃焼する第1燃焼工程と、この第1燃焼工程での燃焼温度よりも高温の燃焼温度550〜750℃、燃焼時間10〜60分で再度燃焼する第2燃焼工程とを含む、少なくとも2段階の燃焼工程を経て得られ、
前記内熱キルン炉に供給する原料は、水分率が25〜50%、平均粒子径が3〜40mm、粒子径50mm以下の割合が70重量%以上と成るように調整され、
前記再生粒子凝集体は、25℃から800℃における示差熱熱重量分析において重量減量割合が5%(TG)以上で、下記硬質物質の合計含有量が2.0質量%以下で、かつ白色度が70%以上である、
ことを特徴とする再生粒子凝集体。
硬質物質:Ca2Al2SiO7、CaAl2Si28
A recycled particle aggregate obtained by dehydrating, drying, burning, and pulverizing a raw material mainly made of deinked floss separated from pulp fibers in a deinking process of a used paper processing facility for producing used paper pulp,
Drying and oxidative combustion in an internal heat kiln furnace in which the main body is placed horizontally and rotates around the central axis so that the unburned rate of the combustion product becomes 2 to 20% by mass at a combustion temperature of 500 to 650 ° C. and a residence time of 30 to 90 minutes A first combustion process, and a second combustion process in which combustion is performed again at a combustion temperature of 550 to 750 ° C. and a combustion time of 10 to 60 minutes higher than the combustion temperature in the first combustion process. Obtained through the process,
The raw material supplied to the internal heat kiln furnace is adjusted so that the moisture content is 25 to 50%, the average particle diameter is 3 to 40 mm, and the ratio of the particle diameter is 50 mm or less is 70% by weight or more,
The regenerated particle aggregate has a weight loss ratio of 5% (TG) or more, a total content of the following hard substances of 2.0% by mass or less, and whiteness in a differential thermothermal gravimetric analysis at 25 ° C. to 800 ° C. Is 70% or more,
A regenerated particle aggregate characterized by that.
Hard materials: Ca 2 Al 2 SiO 7 , CaAl 2 Si 2 O 8
再生粒子凝集体の表面にシリカが被覆されており、
カルシウム、ケイ素及びアルミニウムの質量割合がX線マイクロアナライザーを用いた元素分析にて酸化物換算で、前記シリカの被覆がされていない状態において30〜82:9〜35:9〜35、前記シリカの被覆がされた状態において30〜62:29〜55:9〜35である、
請求項1記載の再生粒子凝集体。
The surface of the regenerated particle aggregate is coated with silica,
The mass ratios of calcium, silicon, and aluminum are converted to oxides by elemental analysis using an X-ray microanalyzer, and 30 to 82: 9 to 35: 9 to 35 in the state where the silica is not coated. 30-62: 29-55: 9-35 in the coated state,
1 Symbol mounting playback particle aggregate claims.
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