一種利用螺杆機擠出廢紙製漿的方法與流程
2023-04-23 07:45:21
本發明涉及廢紙回收領域，具體涉及一種利用螺杆機擠出廢紙製漿的方法。
背景技術：
廢紙是重要的可再生資源，目前我國造紙工業正面臨原料短缺、能源緊張和汙染嚴重等三大主要問題，廢紙的回收利用為解決我國造紙工業面臨的三大主要問題提供了有效途徑。具有關資料介紹，回收利用廢紙與採用原生資源相比，可節約用水50%，節約能源60%到70%。如果利用木材原料，需4m³到5m³原木生產1噸化學漿，而利用廢紙原料，1.25噸廢紙就可生產1噸再生紙漿，不需蒸煮化學品或減少了化學藥品用量，從而可減少大氣汙染60%到70%，生化耗氧量減少40%，汙水中懸浮物減少25%，且回收利用廢紙可大大減少項目投資，降低運行成本，提高經濟效益和競爭能力。
近年來，全世界各國都高度關注廢紙資源的回收和利用，廢紙的回收率和利用率逐年快速增長，處理廢紙的方法和技術也在快速的改進和完善。2005年全世界的廢紙利用量和利用率分別為16490萬噸和54.4%，預計到2025年的廢紙利用量和利用率將分別達到28780萬噸和64.1%。我國的廢紙利用量也在迅速上升。2012年我國廢紙漿的用量是2220萬噸，佔造紙用漿總量的47%，預計到2020年，廢紙漿用量的比重將超過55%。
雖然廢紙回收利用的技術已經成熟，但是在廢紙回收利用中仍然有很多問題需要我們去解決。由於纖維的二次回用，纖維的強度、結合能力下降、濾水性能不佳，都給紙機的運行和成品質量造成很大的影響；同時在廢紙的回收過程中，雜質和膠粘物的存在也給生產和產品質量帶來較多的麻煩。
專利cn201310504684.4公布了一種利用clo2處理高溼強度廢紙的製漿工藝，雖然從一定程度改善了高溼強度廢紙的製漿性能，提高了纖維資源的利用率，但並未從根本上解決高溼強度廢紙纖維疏解分解效果差、纖維回收利用率低的問題，而且clo2會增加排放汙水中氯仿、四氯乙烷等可吸附有機滷化物的負荷。
專利cn201610070083.0和cn201610070422.5分別公布了一種溼強廢紙化學機械製漿方法和溼強廢紙回收利用製漿系統，解決了在中性或鹼性條件下再製漿過程中，大部分溼強樹脂未被氧化的問題，但是製漿工藝太複雜、設備價格太昂貴，且效率不高、對纖維有害的缺點。
技術實現要素：
為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種螺杆機擠出廢紙製漿的方法，其顯著的特點是可規模化、封閉化、穩定化生產廢紙漿料。
本發明是通過以下技術方案實現的：
一種螺杆機擠出廢紙製漿的方法，製漿過程包括以下步驟：
（1）將廢紙、水、複合酶、化學助劑加入到混料機中，調節ph值為5~10，邊加熱邊攪拌，加熱至45~65℃，恆溫10~20min，得到混合漿料；
（2）將步驟（1）得到的漿料泵入螺杆機加料口中，在螺杆機入料口處設置旋轉輸送力場，設置溫度為50~70℃，轉速為70~100rpm，在旋轉輸送過程將漿料中的填料、油墨與纖維分離，油墨、膠黏助劑在螺杆機的頂部連續分離出；填料、金屬等雜質由螺杆機底部回收；在螺杆機的出料口設置旋轉壓縮力場，設置溫度為70~85℃，轉速為50~80rpm，將紙漿進行壓縮過濾、高溫熱分散，得到高濃度的廢紙漿；所述的旋轉輸送設置為輸送螺紋，輸送螺紋表面焊接有錐形刺，在旋轉輸送過程中將廢紙連續撕裂；所述的旋轉壓縮力場設置為壓縮螺紋，起壓縮過濾、高溫熱分散紙漿的作用。
上述方案中，所述的螺杆機為單螺杆擠出機，螺杆長徑比大於120:1；從螺杆擠出機入料口頂端處開始，在長徑比為5~20:1的位置處間隔至少設置一個空氣通風口；從螺杆擠出機入料口頂端處開始，在長徑比為40~80:1的位置處設置一個液體物質回收口，用以回收油墨、膠黏助劑等；從螺杆擠出機入料口低端處開始，在長徑比為50~100:1的位置處設置一個沉降池，所述的沉降池用於回收填料、金屬等雜質。
上述方案中，所述的螺杆機內至少有一組串聯設置的加熱冷凝裝置，所述的加熱冷凝裝置的數量不超過螺杆擠出機組上的空氣通風口的數量。
上述方案中，所述的複合酶為纖維素酶、澱粉酶、脂肪酶、木聚糖酶的組合，添加量為廢紙重量的0.05~1%。
上述方案中，所述的複合酶按重量組成，纖維素酶12~35%、澱粉酶10~25%、脂肪酶15~43%、木聚糖酶20~44%。
上述方案中，所述的複合酶的活性為，纖維素酶1500~2000u/g、澱粉酶3000~4000u/g、脂肪酶90000~100000u/g、木聚糖酶40000~60000u/g。
上述方案中，所述的化學助劑為聚醚、表面活性劑、丙二醇、氧化劑的組合物，添加量為廢紙重量的0.03~2%。
上述方案中，所述的化學助劑按重量組成，聚醚10~20%、表面活性劑35~50%、10-20%丙二醇、10~25%氧化劑。
上述方案中，所述的表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉、六偏磷酸鈉、三聚磷酸鈉中的一種。
上述方案中，所述的氧化劑包括雙氧水。
一種螺杆機擠出廢紙製漿的方法，通過將廢紙與水、助劑等浸泡後送入螺杆機，螺杆機的前端螺紋為輸送螺紋，且螺紋面布滿錐形刺，在旋轉輸送過程中將廢紙連續撕裂，其中的填料、油墨與纖維分離，油墨、膠黏助劑等由螺杆機的上部連續分離出，填料、金屬等雜質由螺杆機下部設置的沉降池回收；在螺杆機後端，螺紋設置為壓縮螺紋，隨著輸送紙漿被壓縮過濾、高溫熱分散，得到高濃度廢紙紙漿，紙漿品質高、白度高。其顯著的特點實現了規模化、封閉化、連續化、穩定化生產廢紙漿料。其中，螺杆機頂部分離的油墨、膠黏助分層分離、底部沉降的填料金屬、雜質等沉澱分離，所有分離、壓濾出的液體回收重複使用，大幅降低廢水的產生。
本發明的有益效果是：
（1）螺杆機的連續撕裂分散及高速擠出，削弱了廢紙纖維之間的機械力作用，削弱了紙纖維自身的自交聯以及膠黏助劑與纖維之間共交聯作用，有利於廢紙原料中雜質、油墨、膠黏助劑的去除，提高了機械力造紙漿的效率，降低了能耗。
（2）通過複合酶和化學助劑的浸漬作用，使得廢紙中油墨和膠黏助劑易於分離去除，且起到了對廢紙漿的漂白淨化作用；
（3）本發明改善了廢紙製漿的工藝，提高了廢紙漿中纖維的再利用性能，提高了纖維的回收利用率，不但提高了廢紙造紙漿的效率，提升了廢紙漿品質，而且大幅降低廢水的產生，得到質量濃度為30~35%的高濃度紙漿，解決了困擾我國造紙工業發展中的資源和環境問題。
具體實施方式
以下通過具體實施方式對本發明作進一步的詳細說明，但不應將此理解為本發明的範圍僅限於以下的實例。在不脫離本發明上述方法思想的情況下,根據本領域普通技術知識和慣用手段做出的各種替換或變更,均應包含在本發明的範圍內。
實施例1
（1）將10kg廢紙、過量的水、0.05kg的複合酶、0.1kg的化學助劑加入到混料機中，調節ph值為8，邊加熱邊攪拌，加熱至45~65℃，恆溫10min，得到混合漿料；
所述的複合酶按重量組成，纖維素酶30%、澱粉酶25%、脂肪酶25%、木聚糖酶20%。
所述的化學助劑按重量組成，聚醚15%、十二烷基苯磺酸鈉50%、10%丙二醇、25%氧化劑。
（2）將步驟（1）得到的漿料泵入螺杆機加料口中，所述的螺杆機為單螺杆擠出機，螺杆長徑比為150:1；從螺杆擠出機入料口頂端處開始，在長徑比為10:1的位置處間隔至少設置一個空氣通風口；從螺杆擠出機入料口頂端處開始，在長徑比為40:1的位置處設置一個液體物質回收口，用以回收油墨、膠黏助劑等；從螺杆擠出機入料口低端處開始，在長徑比為80:1的位置處設置一個沉降池，所述的沉降池用於回收填料、金屬等雜質。在螺杆機入料口處設置旋轉輸送力場，設置溫度為50~70℃，轉速為70rpm，所述的旋轉輸送設置為輸送螺紋，輸送螺紋表面焊接有錐形刺，在旋轉輸送過程將漿料中的填料、油墨與纖維分離，油墨、膠黏助劑在螺杆機的頂部連續分離出；在螺杆機的出料口設置旋轉壓縮力場，設置溫度為70~85℃，轉速為50rpm，所述的旋轉壓縮力場設置為壓縮螺紋，起壓縮過濾、高溫熱分散紙漿的作用，得到高濃度的廢紙漿。
實施例得到的廢紙漿，漿渣少，脫墨效果顯著，白度達到82.5%iso，紙漿濃度為30%。
實施例2
（1）將10kg廢紙、過量的水、0.02kg的複合酶、0.1kg的化學助劑加入到混料機中，調節ph值為10，邊加熱邊攪拌，加熱至45~65℃，恆溫15min，得到混合漿料；
所述的複合酶按重量組成，纖維素酶20%、澱粉酶20%、脂肪酶30%、木聚糖酶30%。
所述的化學助劑按重量組成，聚醚20%、六偏磷酸鈉35%、20%丙二醇、25%雙氧水。
（2）將步驟（1）得到的漿料泵入螺杆機加料口中，所述的螺杆機為單螺杆擠出機，螺杆長徑比為130:1；從螺杆擠出機入料口頂端處開始，在長徑比為20:1的位置處間隔至少設置一個空氣通風口；從螺杆擠出機入料口頂端處開始，在長徑比為80:1的位置處設置一個液體物質回收口，用以回收油墨、膠黏助劑等；從螺杆擠出機入料口低端處開始，在長徑比為100:1的位置處設置一個沉降池，所述的沉降池用於回收填料、金屬等雜質。在螺杆機入料口處設置旋轉輸送力場，設置溫度為50~70℃，轉速為100rpm，所述的旋轉輸送設置為輸送螺紋，輸送螺紋表面焊接有錐形刺，在旋轉輸送過程將漿料中的填料、油墨與纖維分離，油墨、膠黏助劑在螺杆機的頂部連續分離出；在螺杆機的出料口設置旋轉壓縮力場，設置溫度為70~85℃，轉速為80rpm，所述的旋轉壓縮力場設置為壓縮螺紋，起壓縮過濾、高溫熱分散紙漿的作用，得到高濃度的廢紙漿。
實施例得到的廢紙漿，漿渣少，脫墨效果顯著，白度達到80.5%iso，紙漿濃度為35%。
實施例3
（1）將10kg廢紙、過量的水、0.03kg的複合酶、0.15kg的化學助劑加入到混料機中，調節ph值為7，邊加熱邊攪拌，加熱至45~65℃，恆溫20min，得到混合漿料；
所述的複合酶按重量組成，纖維素酶35%、澱粉酶10%、脂肪酶25%、木聚糖酶30%。
所述的化學助劑按重量組成，聚醚20%、三聚磷酸鈉50%、10%丙二醇、15%雙氧水。
（2）將步驟（1）得到的漿料泵入螺杆機加料口中，所述的螺杆機為單螺杆擠出機，螺杆長徑比為135:1；從螺杆擠出機入料口頂端處開始，在長徑比為20:1的位置處間隔至少設置一個空氣通風口；從螺杆擠出機入料口頂端處開始，在長徑比為50:1的位置處設置一個液體物質回收口，用以回收油墨、膠黏助劑等；從螺杆擠出機入料口低端處開始，在長徑比為100:1的位置處設置一個沉降池，所述的沉降池用於回收填料、金屬等雜質。在螺杆機入料口處設置旋轉輸送力場，設置溫度為50~70℃，轉速為80rpm，所述的旋轉輸送設置為輸送螺紋，輸送螺紋表面焊接有錐形刺，在旋轉輸送過程將漿料中的填料、油墨與纖維分離，油墨、膠黏助劑在螺杆機的頂部連續分離出；在螺杆機的出料口設置旋轉壓縮力場，設置溫度為70~85℃，轉速為80rpm，所述的旋轉壓縮力場設置為壓縮螺紋，起壓縮過濾、高溫熱分散紙漿的作用，得到高濃度的廢紙漿。
實施例得到的廢紙漿，漿渣少，脫墨效果顯著，白度達到82%iso，紙漿濃度為30%。
實施例4
（1）將10kg廢紙、過量的水、0.05kg的複合酶、0.1kg的化學助劑加入到混料機中，調節ph值為10，邊加熱邊攪拌，加熱至45~65℃，恆溫20min，得到混合漿料；
所述的複合酶按重量組成，纖維素酶15%、澱粉酶20%、脂肪酶25%、木聚糖酶40%。
所述的化學助劑按重量組成，聚醚20%、六偏磷酸鈉40%、10%丙二醇、30%雙氧水。
（2）將步驟（1）得到的漿料泵入螺杆機加料口中，所述的螺杆機為單螺杆擠出機，螺杆長徑比為140:1；從螺杆擠出機入料口頂端處開始，在長徑比為15:1的位置處間隔至少設置一個空氣通風口；從螺杆擠出機入料口頂端處開始，在長徑比為60:1的位置處設置一個液體物質回收口，用以回收油墨、膠黏助劑等；從螺杆擠出機入料口低端處開始，在長徑比為50~100:1的位置處設置一個沉降池，所述的沉降池用於回收填料、金屬等雜質。在螺杆機入料口處設置旋轉輸送力場，設置溫度為50~70℃，轉速為70rpm，所述的旋轉輸送設置為輸送螺紋，輸送螺紋表面焊接錐形刺，在旋轉輸送過程將漿料中的填料、油墨與纖維分離，油墨、膠黏助劑在螺杆機的頂部連續分離出；在螺杆機的出料口設置旋轉壓縮力場，設置溫度為70~85℃，轉速為50rpm，所述的旋轉壓縮力場設置為壓縮螺紋，起壓縮過濾、高溫熱分散紙漿的作用，得到高濃度的廢紙漿。
實施例得到的廢紙漿，漿渣少，脫墨效果顯著，白度達到83%iso，紙漿濃度為35%。
實施例5
（1）將10kg廢紙、過量的水、0.05kg的複合酶、0.1kg的化學助劑加入到混料機中，調節ph值為5，邊加熱邊攪拌，加熱至45~65℃，恆溫20min，得到混合漿料；
所述的複合酶按重量組成，纖維素酶35%、澱粉酶25%、脂肪酶15%、木聚糖酶25%。
所述的化學助劑按重量組成，聚醚20%、表面活性劑35%、20%丙二醇、25%雙氧水。
（2）將步驟（1）得到的漿料泵入螺杆機加料口中，所述的螺杆機為單螺杆擠出機，螺杆長徑比為160:1；從螺杆擠出機入料口頂端處開始，在長徑比為20:1的位置處間隔至少設置一個空氣通風口；從螺杆擠出機入料口頂端處開始，在長徑比為80:1的位置處設置一個液體物質回收口，用以回收油墨、膠黏助劑等；從螺杆擠出機入料口低端處開始，在長徑比為100:1的位置處設置一個沉降池，所述的沉降池用於回收填料、金屬等雜質。在螺杆機入料口處設置旋轉輸送力場，設置溫度為50~70℃，轉速為100rpm，所述的旋轉輸送設置為輸送螺紋，輸送螺紋表面焊接有錐形刺，在旋轉輸送過程將漿料中的填料、油墨與纖維分離，油墨、膠黏助劑在螺杆機的頂部連續分離出；在螺杆機的出料口設置旋轉壓縮力場，設置溫度為70~85℃，轉速為50rpm，所述的旋轉壓縮力場設置為壓縮螺紋，起壓縮過濾、高溫熱分散紙漿的作用，得到高濃度的廢紙漿。
實施例得到的廢紙漿，漿渣少，脫墨效果顯著，白度達到84.2%iso，紙漿濃度為30%。