СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ БУМАЖНЫХ ОТХОДОВ Российский патент 1994 года по МПК D21B1/00 D21B1/02 

Изобретение относится к переработке вторичного сырья и может использоваться в целлюлозно-бумажной промышленности при переработке отходов, преимущественно отходов с односторонним и двусторонним полимерным пленочным покрытием, а также отходов бумаги, содержащей ценные вещества, например, отходов фотобумаги.

Известен способ переработки бумажных отходов с пленочным покрытием путем их роспуска в воде, грубого и тонкого сортирования (Смоляницкий Б.З., Переработка макулатуры. М.: Лесная промышленность, 1980, с. 5).

Этот известный способ малоэффективен, не позволяет с достаточной полнотой отделить пленку от бумажной массы.

Известен также способ переработки бумажных отходов (бытовых и промышленных) с пленочным покрытием, включающий сухое измельчение, пневмосепарацию, просеивание, увлажнение смеси частиц бумаги и пленки и повторную сепарацию (патент Франции N 2263821, кл. B 03 B 9/06, D 21 B 1/32, 1975).

При обработке отходов по этому способу в процессе их сухого измельчения происходит значительное повреждение волокна, но не происходит полного отслоения пленочного покрытия от бумаги-основы, что в конечном итоге ухудшает качество волокна и не позволяет с достаточной полнотой разделить пленку и волокно.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности является способ переработки бумажных отходов с пленочным покрытием, включающий предварительную механическую обработку, измельчение и сортирование. При этом предварительную механическую обработку проводят путем сдвига слоев бумаги-основы и пленочного покрытия и последующего нанесения на поверхность равномерной насечки на глубину 20-30% от толщины пленки, а измельчение проводят ударным воздействием.

При осуществлении этого способа механическое воздействие на бумагу приводит к сокращению длины волокон, ухудшению их свойств. Переработка этим способом отходов бумаг с пленочным покрытием не позволяет достаточно полно разделить пленку и волокно. Отходы ламинированных бумаг при воздействии механического сдвига недостаточно полно расслаиваются, о чем свидетельствует и значительный остаток нерасслоенного материала, не прошедшего через сито. Возвращение нерасслоившихся фрагментов на стадию обработки путем механического сдвига не приводит к желаемому результату, так как расслоить фрагменты значительно труднее, чем исходные отходы.

В процессе измельчения отходов, обработанных вышеуказанным образом, образуется значительное количество мелких фракций пленки и волокна, затрудняющее их дальнейшее разделение. Кроме того, для обеспечения условий механического сдвига слоев одна из сторон должна обладать большим коэффициентом трения, чем другая. При двустороннем пленочном покрытии коэффициенты трения обеих сторон практически равны. Поэтому описанным способом невозможно переработать бумагу с двусторонним пленочным покрытием. Необходимость направления полученных фрагментов бумаги на дальнейшую переработку для превращения бумаги в волокно не позволяет отделять содержащиеcя первоначально в отходах ценные вещества с достаточной полнотой.

Техническим результатом изобретения является уменьшение повреждения волокна, а также повышение полноты разделения волокна и пленки при переработке бумажных отходов с одно- и двусторонним пленочным покрытием. Кроме того, появляется возможность более полного извлечения ценных веществ при переработке отходов, их содержащих.

Технический результат достигают тем, что в способе переработки бумажных отходов с пленочным покрытием, включающем предварительную механическую обработку, измельчение и сортирование, механическую обработку проводят путем одновременного воздействия на исходные бумажные отходы колющего и разрывающего усилия, перед измельчением предварительно обработанные бумажные отходы нагревают паром до 60-100^оС, а измельчение осуществляют путем одновременного воздействия усилий сжатия и сдвига.

В предлагаемом способе одновременное воздействие колющего и разрывающего усилий позволяет нарушить целостность поверхности пленки и бумаги-основы с одновременным частичным расслоением пленки и бумаги-основы и их разделением на фрагменты. Одновременно разрыхляется структура бумаги-основы, что позволяет волокнам набухать при последующей обработке паром и значительно снизить адгезионные силы волокон бумаги и поверхности пленки.

Обработка паром приводит к размягчению пленочного покрытия и облегчению его снятия с бумаги-основы при последующей обработке с использованием усилий сжатия и сдвига. При одновременном воздействии усилий сжатия и сдвига происходит скольжение размягченной пленки относительно влажных волокон и разделение слоев пленки и бумаги-основы, которая в данном случае одновременно подвергается разволокнению без повреждения волокон. В результате воздействия усилий сжатия и сдвига получается сравнительно однородная масса, содержащая волокна и пучки волокон с частицами пленки.

При такой переработке бумажных отходов не происходит повреждения волокон (укорочения).

Дальнейшее сортирование массы, например, на центробежных сортировках позволяет разделить волокнистую фракцию и пленку. При этом получается как волокнистая фракция, практически не содержащая пленки, так и отходы пленочного покрытия, не содержащие целлюлозных волокон.

При переработке бумажных отходов, содержащих ценные вещества (например, отходов фотобумаги, содержащей соли серебра, бария, двуокись титана и др.), эти вещества переходят в жидкую фазу, отбираемую как при отжиме массы после воздействия усилий сжатия и сдвига, так и при ее дальнейшем сортировании.

Способ осуществляют следующим образом.

Бумажные отходы подвергают предварительной механической обработке путем одновременного воздействия колющего и разрывающего усилия, например, в колковом разрывателе. После этого отходы бумаги обрабатывают паром до 60-100^оС. При этом отходы увлажняются за счет конденсации пара на поверхности бумаги. Нагретые и увлажненные фрагменты бумаги подают на обработку в двушнековый аппарат, где отходы подвергаются усилиям сжатия и сдвига. По выходе из двушнекового аппарата полученную однородную массу направляют на промывку и сортирование (например, на центробежные сортировки, для разделения волокна и пленки).

При переработке бумажных отходов, содержащих ценные вещества, массу, полученную после измельчения отходов, можно подавать на отжимное устройство для отделения экстракта, содержащего соли серебра и другие ценные вещества. После отжимного устройства масса поступает на промывку и сортирование.

П р и м е р 1. Переработке подвергают отходы баритованной фотобумаги. Отходы пропускают через колковый разрыватель (скорость вращения ротора - 500 об/мин) до образования фрагментов размером 30-40 мм, нагревают острым паром до 60-70^оС. В процессе паровой обработки происходит размягчение желатинового слоя и увлажнение бумаги до 65-75% содержания влаги. Обработанные таким образом отходы пропускают через двушнековый аппарат со шнеками, вращающимися навстречу друг другу с разными скоростями и изменяющимся зазором между витками. После двушнекового аппарата однородную массу направляют на отжимное устройство, затем на промывку и центробежную сортировку.

П р и м е р ы 2, 3. Перерабатывают отходы фотобумаги с полиэтиленовым одно- (пример 2) и двусторонним (пример 3) покрытием. Переработку осуществляют аналогично примеру 1. Отличие заключается в том, что нагрев острым паром ведут до 100^оС (температура размягчения полиэтиленового покрытия). При этом получается готовый к дальнейшей переработке волокнистый полуфабрикат и отходы пленочного покрытия, практически без присутствия волокон.

Содержание нерасслоившегося материала незначительно.

П р и м е р ы 4, 5 (прототип). Переработке подвергают те же отходы, что в примере 2, 3. Отходы подвергают механическому сдвигу с напряжением 30 Н/см (пропускают между валами, вращающимися с разной скоростью), затем насечке на рифленых валах, измельчению в молотковой дробилке с шарнирно подвешенными молотками и пневмосепарации.

При этом определяют состав материалопотоков после переработки отходов, т.е. содержание пленки в волокнистой фракции и волокон в пленочной фракции, а также содержание в них нерасслоившихся частиц.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Как видно из данных, приведенных в таблице, предлагаемый способ по сравнению со способом по прототипу позволяет более полно разделить пленку и волокно, как в случае переработки отходов с односторонним, так и в случае переработки отходов с двусторонним покрытием.

Предлагаемый способ позволяет избежать повреждения волокон за счет мягкого механического воздействия на перерабатываемый материал во влажной среде. Известно, что механическая обработка волокон в сухом виде приводит к их укорочению за счет разрывов, так как силы сцепления между волокнами, между волокнами и пленкой превышают прочность самого волокна. Нагревание отходов с одновременным увлажнением позволяет снизить силы сцепления между составляющими бумажного листа, при этом на разделение волокон требуется значительно меньше усилий, чем в сухом виде. Кроме того, обработка нагретых и увлажненных отходов в двушнековом аппарате специальной конструкции позволяет разделить волокна относительно одно другого и волокна относительно пленки без их механического повреждения.

Сущность изобретения: бумажные отходы с одно- и двусторонним пленочным покрытием подвергают механической обработке путем одновременного воздействия колющего и разрывающего усилия. Затем осуществляют нагрев отходов паром до 60 - 100°С. Обработанные паром отходы измельчают путем одновременного воздействия усилий сжатия и сдвига. 1 табл.

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ БУМАЖНЫХ ОТХОДОВ, преимущественно отходов с пленочным покрытием, включающий предварительную механическую обработку, измельчение и сортирование, отличающийся тем, что предварительную механическую обработку проводят путем одновременного воздействия на исходные бумажные отходы колющего и разрывающего усилий, перед измельчением предварительно обработанные бумажные отходы нагревают паром до 60 - 100^oС, а измельчение осуществляют путем одновременного воздействия усилиями сжатия и сдвига.