節(jié)能回收OCC 廢紙?zhí)岣咴偕浒寮垙?qiáng)度性能的技術(shù)

本發(fā)明公開了一種預(yù)處理和碎解OCC 廢紙?zhí)岣咴偕浒寮垙?qiáng)度性能的方法，其特征在于經(jīng)過清水、堿液預(yù)處理或者未處理過的OCC 廢舊紙箱在堿性條件下碎解成漿。 新方法改善了再生纖維的造紙性能，同時(shí)具有處理成本低廉、降低碎解能耗、提高碎解機(jī)生產(chǎn)效率、處理方式靈活多樣，且易于與現(xiàn)有造紙流程結(jié)合等優(yōu)點(diǎn)。堿液浸泡處理還有助于在篩選時(shí)通過過濾除去廢紙中的膠黏物。本發(fā)明適用于以O(shè)CC 廢舊紙箱為原料生產(chǎn)箱板紙、箱紙板、瓦楞紙、白紙板等再生紙張的生產(chǎn)線，也適用于以O(shè)CC 為原料生產(chǎn)再生纖維的工廠。

權(quán)利要求書

1.一種預(yù)處理和碎解OCC 廢舊紙箱提高箱板紙等再生紙張強(qiáng)度性能的技術(shù)， 其特征在于OCC 廢紙?jiān)趬A性條件下碎解成漿，廢紙碎解前在一定溫度下用一定量的NaOH、氧化鎂等堿性化學(xué)品水溶液噴淋或者浸泡處理。

2.按照權(quán)利要求1 所述的廢紙碎解方法，OCC 廢紙?jiān)趬A性條件比在傳統(tǒng)中性清水條件下碎解節(jié)省了至少20%的碎解時(shí)間，從而大大提高了碎解機(jī)生產(chǎn)效率。

3.按照權(quán)利要求1 所述的廢紙?zhí)幚矸椒?，其特征在于堿液浸泡有助于在篩選時(shí)過濾除去廢紙中的膠黏物。 在相同碎解條件下， 堿性碎解同時(shí)降低了殘留的廢紙粗渣率。

4.按照權(quán)利要求1 所述的廢紙?zhí)幚矸椒?，其特征在于制備的再生紙漿交織黏合性能得到了改善，利用預(yù)處理OCC 紙漿抄造的再生箱板紙強(qiáng)度性能得到明顯提高。

5.按照權(quán)利要求1 所述的廢紙?zhí)幚矸椒?，其特征在于OCC 在堿性條件下碎解后，能夠通過傳統(tǒng)的以O(shè)CC 為原料抄造紙張的工藝流程， 經(jīng)過篩選、凈化、洗滌分散等過程后輸送到漿料準(zhǔn)備系統(tǒng)，單獨(dú)或者與其他漿料混合抄造各種紙張，如高強(qiáng)箱板紙、瓦楞原紙、白紙板等。

6.根據(jù)權(quán)利要求1 所述的廢紙?zhí)幚矸椒?，其特征在于：OCC 廢紙可以在加入一定量氫氧化鈉的堿性水溶液中浸泡處理后含堿液碎解； 可以撈出濾除堿液后加清水碎解； 可以經(jīng)過清水或者堿液噴淋處理后碎解； 也可以經(jīng)過一定時(shí)間的清水浸泡或者未經(jīng)浸泡在堿性條件下碎解。 工廠能夠靈活選擇合適的處理方式。

7.權(quán)利要求1 所述的處理技術(shù)適用于以O(shè)CC 廢紙為原料制備再生纖維，或者抄造箱板紙、瓦楞紙、白紙板等多種再生紙張。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于廢紙回收再利用領(lǐng)域， 涉及節(jié)能碎解OCC 廢紙、提高再生纖維造紙性能，用于生產(chǎn)箱板紙、瓦楞紙、白紙板等多種再生紙張。

背景技術(shù)

隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)， 現(xiàn)代造紙工業(yè)正在逐步由傳統(tǒng)高污染行業(yè)轉(zhuǎn)型為以回收廢紙為主要原料再造紙的具有典型循環(huán)經(jīng)濟(jì)特征的綠色產(chǎn)業(yè)。

舊瓦楞紙箱 (old corrugated containers，OCC)是一類回收量很大且含有大量硫酸鹽針葉木漿(尤其是來自北美的OCC) 的重要優(yōu)質(zhì)再生纖維資源。 目前，OCC 的回用還主要是簡單的重復(fù)利用， 即將舊瓦楞箱紙板經(jīng)過清水碎解、篩選、凈化、洗滌分散后得到的紙漿輸送到漿料準(zhǔn)備系統(tǒng)， 單獨(dú)或者與其他漿料混合抄造各種紙張，如箱板紙、瓦楞原紙、白紙板等。

但是， 纖維再生過程中作用在廢紙表面的機(jī)械力不僅可能導(dǎo)致再生纖維長度和強(qiáng)度降低， 而且每一次抄紙過程中的脫水干燥也使得木漿纖維角質(zhì)化，導(dǎo)致再生纖維的潤脹能力下降、損失部分交織黏合性能， 從而使得再生紙板的力學(xué)強(qiáng)度低于原木漿紙張。

幾十年來， 國內(nèi)外許多科學(xué)家不斷探索提高再生纖維交織黏合性能的方法。 結(jié)果證明鈉堿浸泡和生物酶處理紙漿都能夠在一定程度上提高再生紙張的力學(xué)性能。 但是， 這些已經(jīng)發(fā)表的化學(xué)或者生物酶處理方法都是處理經(jīng)過碎解后得到的紙漿。 這些處理方法不但費(fèi)用昂貴， 而且需要改變常規(guī)抄紙流程(例如增加在廢紙碎解后化學(xué)或者酶處理漿料的工藝)，使得造紙廠很難在生產(chǎn)過程中采用。

本發(fā)明提供一種在碎解前預(yù)處理OCC 廢紙并在堿性條件下碎解的方法， 以提高再生纖維的潤脹和交織粘合能力。 新方法不但能夠在不改變常規(guī)造紙流程的條件下提高以O(shè)CC 為原料生產(chǎn)的各種再生紙張（如箱板紙）的強(qiáng)度性能，而且有利于分離膠黏物，同時(shí)降低碎解廢紙的能耗，提高碎解機(jī)生產(chǎn)效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種節(jié)能回收OCC 廢紙?zhí)岣咴偕w維造紙性能的預(yù)處理和碎解技術(shù)。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：（1）OCC 廢紙經(jīng)一定濃度的NaOH 水溶液處理一定時(shí)間后，廢紙更容易被碎解成紙漿；（2）采用預(yù)處理再生纖維抄造的紙張，其強(qiáng)度性能包括抗張強(qiáng)度、裂斷長、耐破指數(shù)、環(huán)壓指數(shù)等均優(yōu)于沒有預(yù)處理的紙漿；（3）廢紙經(jīng)清水或者堿液噴淋浸泡，在堿性條件下碎解，能在很大程度上降低碎解能耗，提高再生纖維的潤脹與黏合性能；（4）堿液浸泡有助于在篩選時(shí)過濾除去廢紙中的一些膠黏物。

廢紙?jiān)趬A性條件下更容易碎解成紙漿的主要原因是，NaOH 處理增加了木漿纖維的潤脹程度，從而破壞了廢紙中纖維之間的交織黏合。同樣道理，由于鈉堿溶液處理使再生纖維具有更好的潤脹性能，這也提高了纖維之間在形成紙頁時(shí)的交織黏合能力，從而提高了再生紙張的物理強(qiáng)度。

本發(fā)明的具體內(nèi)容包括：

（1）OCC 廢紙的浸泡預(yù)處理技術(shù)

將OCC 廢紙浸泡在加入一定量NaOH 和清水的廢紙預(yù)處理池中。 NaOH 用量一般在廢紙絕干量的0～5%范圍，最佳用量為0.5%～2%。浸泡時(shí)間一般不超過24 h，最佳浸泡處理時(shí)間依賴于溫度、漿濃和鈉堿用量，通常為0.5～2 h。 對(duì)廢紙直接噴淋堿液或者清水也有一定的改善作用。

（2）OCC 廢紙的碎解技術(shù)

處理后的OCC 廢紙用碎漿機(jī)在堿性條件下碎解。最佳碎解時(shí)間依賴于碎解機(jī)類型、漿濃和預(yù)處理?xiàng)l件，特別是碎解時(shí)的含堿量和浸泡時(shí)間。 OCC 廢紙可以從預(yù)處理池中直接輸送到碎解裝置中碎解(含處理液碎解)， 也可以把預(yù)處理后的廢紙撈出后濾除堿液， 然后投放到添加了新鮮清水的碎解機(jī)中碎解。堿液或者清水噴淋、清水浸泡或者未浸泡過的廢紙，在碎解時(shí)加入一定量的NaOH，也能夠在一定程度上降低碎解時(shí)間， 從而大大提高碎解機(jī)的生產(chǎn)效率。

（3）碎解后紙漿的篩分與凈化

碎解后的紙漿按照常規(guī)造紙流程篩選凈化，除去殘留漿渣。良漿可以單獨(dú)輸送到漿料準(zhǔn)備系統(tǒng)，或者與其他漿料混合抄造箱紙板等產(chǎn)品， 也可以經(jīng)過漂白后取代原木漿抄造高檔紙張。 特別需要注意的是， 在堿液浸泡處理過的廢紙篩出的粗渣中有大塊的白色膠黏物。 NaOH 浸泡處理使一些膠黏物硬化結(jié)塊， 說明堿液浸泡處理有助于在篩選時(shí)通過過濾去除再生纖維中的膠黏物。

本發(fā)明的有益效果和顯著優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明采用化學(xué)方法在碎解前處理廢紙以降低碎解能耗，提高再生纖維的造紙性能。新發(fā)明的設(shè)備投資少，堿液能夠連續(xù)使用，易于在常見的利用廢紙?jiān)僭旒埖纳a(chǎn)流程中采用。

本發(fā)明提出的處理技術(shù)具有如下顯著優(yōu)點(diǎn)：（1）處理費(fèi)用低，預(yù)計(jì)每噸漿的處理費(fèi)用為15 元(按濾除堿液碎解時(shí)耗堿0.5%， 每噸堿的價(jià)格為3 000 元估算)；(2)降低了廢紙制漿的能耗，使碎解機(jī)生產(chǎn)效率提高20%以上；(3) 在同等能耗條件下，可降低殘留粗渣組分，提高得漿率；(4)大大改善再生纖維的潤脹與黏合性能， 提高再生纖維的附加價(jià)值。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

將韓國進(jìn)口OCC 廢紙(包括箱紙板面紙和瓦楞芯紙)撕成規(guī)格為30 mm×30 mm 的碎片，放入密封袋中平衡24 h 后測定水分。 稱取一定量(一般50 g)的絕干碎紙片放入燒杯中， 加入一定量的清水和NaOH(0～5%絕干漿)后，在10%漿濃、室溫條件下浸泡預(yù)處理一定時(shí)間(0～16 h)。

預(yù)處理后的OCC 廢紙?jiān)诟邼馑λ闈{機(jī)中碎解一定時(shí)間(5～45 min)。 碎解漿濃為10%，頻率為30 Hz，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為671 r/min，溫度為室溫。 碎解后的再生纖維用篩縫為0.25 mm 的縫篩篩漿機(jī)進(jìn)行篩分， 分別收集粗渣和良漿。 粗渣在高溫烘箱中105 ℃恒溫干燥6 h 后稱重，計(jì)算粗渣率。 良漿經(jīng)一定量清水洗滌后平衡水分。 稱取部分樣品測定水分，計(jì)算良漿率。 洗滌時(shí)沒有水循環(huán)系統(tǒng)，部分細(xì)小纖維、纖維碎片、廢紙中的其他添加物和堿溶出物可能在洗滌時(shí)流失， 利用粗渣率和良漿率計(jì)算流失率。

在上述實(shí)驗(yàn)條件下，發(fā)現(xiàn)直接碎解(沒有浸泡過的)OCC 廢紙阻力太大，不能準(zhǔn)確確定碎解時(shí)間。 為了定量表征預(yù)處理對(duì)碎解能耗和紙張物理性能的改進(jìn)作用，選擇了清水浸泡2 h 的樣品作為參考樣品。此外， 進(jìn)一步假設(shè)：(a) 廢紙碎解能耗正比于碎解時(shí)間；(b)95%以上的廢紙碎解成紙漿(即粗渣率小于5%)時(shí)碎解完成。

如表1 所示：對(duì)于用2%堿液浸泡處理2 h 的廢紙，15 min 基本上完成碎解；廢紙用2%堿液浸泡處理2 h 后濾除堿液， 再加入清水， 碎解需要20 min完成；而清水浸泡2 h 的廢紙，需要25 min 才能夠完全碎解。 和清水浸泡的廢紙比較，2% NaOH 溶液處理的廢紙節(jié)省了20%以上的碎解時(shí)間或者能耗，同時(shí)提高了碎解機(jī)生產(chǎn)效率， 降低了再生纖維的制造成本。

表1 不同處理?xiàng)l件時(shí)的廢紙碎解耗時(shí)(粗渣率小于5%)

實(shí)施例2

在實(shí)例1 的實(shí)驗(yàn)條件下， 分別測定了廢紙?jiān)诓煌瑮l件下處理2 h 后碎解15 min 和20 min 后的粗渣率。 由表2 可知：碎解15 min 后，2%堿液浸泡的廢紙殘留粗渣率為4.90%， 濾除堿液加清水碎解的廢紙粗渣率為7.37%， 清水浸泡碎解的廢紙粗渣率則高達(dá)11.74%。 可見，在相同碎解條件下采用本方法的殘留粗渣率更低。

表2 不同處理?xiàng)l件對(duì)碎解效率(粗渣率)的影響

實(shí)施例3

在實(shí)例1 的實(shí)驗(yàn)條件下， 稱取50 g 碎紙片，浸泡2 h 后碎解20 min，制備得到再生紙漿。稱取30 g篩選洗滌、平衡水分后的絕干良漿，在標(biāo)準(zhǔn)纖維解離器中疏解15 000 轉(zhuǎn)，配制成0.3%漿濃的纖維懸浮液。在快速紙頁成型器上抄片， 手抄片定量為100 g/m2。手抄紙頁在恒溫恒濕條件下平衡水分后， 按照國家標(biāo)準(zhǔn)測定其物理性能，包括裂斷長、環(huán)壓指數(shù)、耐破指數(shù)等。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。

如表3 所示： 堿液浸泡不但提高了再生紙頁的抗張強(qiáng)度、裂斷長、和耐破指數(shù)，而且大大提高了其環(huán)壓指數(shù)。 采用新技術(shù)碎解廢紙制備的紙漿與文獻(xiàn)中堿液處理碎解后紙漿抄造的紙頁相比，強(qiáng)度性能基本相同。 新技術(shù)具有降低碎解能耗和易于與現(xiàn)有造紙流程結(jié)合的優(yōu)勢。 我們還注意到，采用濾除堿液加清水碎解的方式不但得到了較多的良漿，而且利用其纖維抄造的紙張，主要力學(xué)強(qiáng)度指標(biāo)等同甚至略高于含堿液碎解制備的紙漿抄造的紙張。 撈出廢紙濾出堿液的碎解方式降低了化學(xué)品總用量。

表3 不同處理?xiàng)l件對(duì)紙頁力學(xué)強(qiáng)度的影響

實(shí)施例4

本發(fā)明可根據(jù)工廠現(xiàn)有工藝和產(chǎn)品需要調(diào)整具體實(shí)施方式。實(shí)例4 以利用OCC 廢紙制造箱紙板或者箱板紙為例說明本發(fā)明的工藝流程。 實(shí)例4 僅僅是多種可能實(shí)施方式中的一種， 不對(duì)本發(fā)明作任何限制。

（1）廢紙預(yù)處理：把5 t 干凈的OCC 廢紙投入儲(chǔ)水50 t、溶解了100 kg NaOH 的廢紙預(yù)處理池中，浸泡2 h 后撈出，濾除堿液后投入廢紙碎解機(jī)。預(yù)處理池經(jīng)補(bǔ)充適量NaOH 和清水，處理下一批廢紙。浸泡預(yù)處理還能夠去除廢紙中的部分雜質(zhì)。 密度較小的雜物如塑料布、泡沫塑料將漂浮在液面，而密度較大的雜物如廢鐵、石塊將沉積。

（2）廢紙碎解：把浸泡過的OCC 廢紙投入含有適量清水的碎解機(jī)中，在規(guī)定的漿濃下碎解。最佳碎解時(shí)間依賴于碎解機(jī)類型、漿濃和預(yù)處理?xiàng)l件，一般以粗渣率稍低于5%為宜。

（3）篩選凈化：采用除渣器和細(xì)縫篩漿機(jī)除去未完全分離的纖維束、 膠黏物及其粘連的纖維等比重或者形狀不同于木漿纖維的雜質(zhì)。

（4）分散洗滌：分散進(jìn)一步縮小再生纖維中殘留膠黏物的尺寸，以降低在抄紙過程中沉積的危險(xiǎn)性。分散和洗漿能夠除去紙漿中直徑較小(小于10 m)的膠黏物和其他雜質(zhì)微粒。

（5）磨漿：再生纖維經(jīng)磨漿進(jìn)一步提高造紙性能。

（6）抄紙：處理后的再生纖維懸浮液與其他造紙助劑混合，在造紙機(jī)上經(jīng)流漿箱分散、脫水、壓榨、干燥等過程成紙。