Способ переработки целлюлозосодержащих отходов

 

Предназначен для использования в целлюлозно-бумажной промышленности при утилизации целлюлозосодержащих отходов - щепы, сборных древесных отходов, бумажных гильз, ламинированных и влагопрочных видов бумаги и картона. Предварительную обработку указанных исходных отходов проводят в аппарате ножевого типа при скорости движения валов 28-40 об/мин. Затем осуществляют сепарацию предварительно обработанных отходов через сито. После этого проводят измельчение отходов в воздушной среде в молотковой мельнице, снабженной молотками с двусторонним скосом рабочей поверхности при окружной скорости молоткового ротора 1000-3000 об/мин и скорости движения воздушно-материального потока 8-25 м/с. Удаление готового измельченного продукта ведут через камеру с разрежением воздуха 90-130 мм водяного столба. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области целлюлозно-бумажного производства и касается способа переработки целлюлозосодержащих отходов в воздушной среде для утилизации щепы, сборных древесных отходов, бумажных гильз, ламинированных и влагопрочных видов бумаги и картона, т.е. твердых отходов целлюлозно-бумажной промышленности, не подлежащих переработке традиционным способом - роспуском в водной среде.

Известен способ переработки отходов бумаги с одно- или двухсторонним пленочным покрытием. Сущность способа состоит в предварительной механической обработке отходов путем одновременного воздействия колющего и разрывающего усилия и пропарки и измельчении путем одновременного воздействия усилий сжатия и сдвига с последующей промывкой и сортированием (см. RU 2019607 C1, D 21 B 1/00, 1/02, опубл. 15.09.1994).

Недостаток способа - ограниченная область применения. Этот способ целесообразно применять только при переработке ламинированных целлюлозосодержащих материалов, поскольку предварительная обработка отходов производится с целью их расслоения и снижения адгезии между бумагой-основой и полиэтиленом.

Кроме того, измельчению подвергаются по сути три разных материала: бумага-основа, полиэтиленовая пленка и ламинированный материал, не расслоившийся на предварительной стадии обработки. В результате измельчения образуется неоднородная, соответственно трехкомпонентная масса.

Известно измельчение целлюлозосодержащих материалов в молотковой мельнице, принцип действия которой основан на свободном ударе молотка и разрушении наиболее слабых мест в структуре материала, в случае целлюлозного материала - межволоконных контактов.

Известны разные модификации молотковых мельниц-дробилок, применяемых для измельчения твердых материалов, в том числе дробилка с молотками, рабочая поверхность которых имеет односторонний скос (см. SU 1338886 А1, B 02 C 13/02, опубл. 23.09.1987).

Авторами этого изобретения установлено, что наличие скоса на рабочей поверхности молотков повышает интенсивность их ударного воздействия на измельчаемые частицы и увеличивает равномерность измельчения.

Однако наличие одностороннего скоса не обеспечивает требуемую степень измельчения целлюлозосодержащего материала.

Известно измельчение с использованием молотковой мельницы для измельчения щепы в водной среде при концентрации 4%, оснащенной щелевыми соплами. (SU 870542, D 21 D 1/32, опубл. 07.10.1981). Получаемый на ней готовый измельченный продукт представляет собой суспензию, не подлежащую транспортировке и пригодную для применения в условиях предприятия-изготовителя.

Известно также измельчение волокнистого целлюлозосодержащего материала с использованием молотковой мельницы, включающей корпус с приемной горловиной, установленный в корпусе молотковый ротор, сито, разделяющее рабочую зону и приемную камеру, а также аэродинамический элемент, создающий разницу между окружной скоростью молотков и скоростью воздушно-материального потока в зоне измельчения (см. SU 1087589 А, D 21 D 1/32, опубл. 23.04.1984).

Авторами этого изобретения установлено, что за счет изменения скорости воздушно-материального потока относительно скорости молотков достигается повышение эффективности процесса измельчения частиц волокнистого целлюлозосодержащего материала. Устройство используется для измельчения в воздушной среде газетной макулатуры и сульфатной целлюлозы - "мягких" целлюлозосодержащих материалов, не содержащих в своем составе водостойких связующих и полиолефинов (полиэтилена, полипропилена).

Известен способ получения волокнообразной массы из древесной щепы и тому подобных некрупных отходов древесины. Исходные древесные отходы предварительно пропаривают или обрабатывают щелочным раствором, затем измельчают в молотковой дробилке с последующим сортированием в сепараторе. Рабочий агрегат включает две дробилки, работающие параллельно или последовательно. Способ является энергоемким и создает экономические проблемы, связанные с удалением отработанного щелочного раствора из технологического цикла (см. SU 36161 A1, D 21 D 01/32, опубл. 30.04.1934).

Ближайшим аналогом описываемого изобретения является способ переработки целлюлозосодержащих отходов, включающий предварительную механическую обработку исходных отходов, измельчение отработанных отходов ударным воздействием, сепарацию через сито и удаление измельченных отходов из рабочей зоны (SU 1227746 А1, МПК D 21 В 1/32, опубл. 30.04.1986).

Согласно этому способу предварительную механическую обработку проводят путем механического сдвига слоев бумаги-основы и пленки с последующим нанесением на их поверхность равномерной насечки с шагом 15 мм и глубиной 20-30% от толщины ламинирующего слоя.

Измельчение осуществляют ударным воздействием при скорости 30-35 м/с.

Удаление целлюлозного измельченного готового продукта из рабочей зоны ведут путем пневмосепарации.

Такой способ пригоден лишь для переработки ламинированных бумажных отходов.

Кроме того, этот способ является многостадийным, трудоемким, низкопроизводительным и обеспечивает недостаточную экологическую чистоту.

Новым техническим результатом от использования описываемого изобретения является расширение ассортимента перерабатываемых отходов целлюлозно-бумажного производства, а также областей применения готовых измельченных продуктов.

Кроме того, предложенный способ позволяет уменьшить количество стадий технологического процесса, сделать его более компактным и менее трудоемким, высокопроизводительным и экологически чистым.

Наряду с этим предлагаемый способ позволит повысить качество и однородность фракционного состава готового измельченного продукта.

Указанный новый технический результат достигается тем, что в способе переработки целлюлозосодержащих отходов, включающем предварительную механическую обработку исходных отходов, измельчение отработанных отходов ударным воздействием, сепарацию через сито и удаление измельченного готового продукта, согласно изобретению предварительную механическую обработку исходных отходов проводят в аппарате ножевого типа при скорости движения валов 28-40 оборотов в минуту, измельчение предварительно обработанных отходов ударным воздействием осуществляют в воздушной среде в молотковой дробилке, снабженной молотками с двухсторонним скосом рабочей поверхности и пневмоустройством, при окружной скорости молоткового ротора 1000-3000 оборотов в минуту и скорости движения воздушно-материального потока 8-25 м/с, и удаление измельченных отходов ведут через камеру с разрежением воздуха 90-130 мм водяного столба.

В качестве исходных целлюлозосодержащих отходов используют щепу, сборные древесные отходы, бумажные гильзы, ламинированные и влагопрочные бумагу и картон.

Авторами настоящего изобретения было установлено, что оснащение молотковой дробилки молотками с двухсторонним скосом рабочей поверхности приводит к усилению ударного воздействия молотка на измельчаемый материал. Вследствие этого увеличивается интенсивность измельчения и однородность фракционного состава измельченных частиц.

Кроме того, установлено, что регулирование скорости воздушно-материального потока с помощью пневмоустройства позволяет создать разницу между указанным параметром и окружной скоростью молотков.

За счет разницы скоростей происходит повышение эффективности измельчающего воздействия на материал и, как следствие, увеличение производительности процесса в целом.

Разрежение воздуха в отводящей камере, создаваемое пневмоустройством, обеспечивает соответствие скоростей движения материально-воздушного потока в молотковой дробилке и удаления из нее готового измельченного продукта.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами его осуществления.

Пример 1.

Исходные отходы - бумажные гильзы - подвергают предварительной механической обработке в аппарате ножевого типа при скорости движения валов 28 оборотов в минуту до размера кусков 5х5 см. Затем предварительно обработанные отходы измельчают в молотковой дробилке, снабженной молотками с двухсторонним скосом рабочей поверхности. Процесс ведут при окружной скорости молоткового ротора 3000 оборотов в минуту и скорости движения воздушно-материального потока 15 м/с. Затем измельченные частицы сепарируют через комбинированное сито с диаметром отверстий 10 мм.

После этого измельченный готовый продукт удаляют из рабочей зоны через камеру с разрежением воздуха 110 мм водяного столба.

Готовый измельченный продукт (ГИП) используют для изготовления теплоизоляционной засыпки, применяемой в домостроении.

Состав, размер частиц (ГИП), а также содержание в составе теплоизоляционной засыпки и ее основные потребительские свойства приведены в таблице.

Пример 2.

Способ осуществляют аналогично примеру 1, но в качестве исходных целлюлозосодержащих отходов используют ламинированную бумагу. Предварительную механическую обработку проводят в аппарате ножевого типа при скорости движения валов 40 оборотов в минуту.

Измельчение проводят при окружной скорости молоткового ротора 1000 оборотов в минуту и скорости движения воздушно-материального потока 12 м/с. Удаление готового измельченного продукта - через отводящую камеру с разрежением воздуха 100 мм водяного столба.

Готовый измельченный продукт (ГИП) используют для изготовления плиточного материала для внутренних конструкций в домостроении.

Состав, размер частиц ГИП, а также содержание его в композиции плиточного материала и его основные потребительские свойства приведены в таблице.

Пример 3.

Способ осуществляют аналогично примеру 1, но в качестве исходных целлюлозосодержащих отходов используют влагопрочный картон с содержанием водостойких химических добавок 5%. Отходы подвергают предварительной механической обработке в аппарате ножевого типа при скорости движения валов 35 об/мин. Измельчение проводят при окружной скорости молотков 1500 об/мин и скорости движения воздушно-материального потока 25 м/с. Готовый измельченный продукт удаляют из рабочей зоны через отводную камеру с разрежением воздуха 130 мм вод. ст.

Готовый измельченный продукт (ГИП) используют в качестве гидрофобного олефильного волокнистого целлюлозного материала для удаления нефти и масла с поверхности воды (волокнистый сорбент).

Состав, размер частиц и основные свойства полученного волокнистого сорбента приведены в таблице.

Пример 4.

Способ осуществляют аналогично примеру 1, но в качестве целлюлозосодержащих отходов используют щепу. Предварительную механическую обработку проводят в аппарате ножевого типа при скорости движения валов 37 об/мин.

Измельчение проводят при окружной скорости молоткового ротора 2500 об/мин и скорости движения воздушно-материального потока 8 м/с. Удаление готового измельченного продукта - через отводящую камеру с разрежением воздуха 90 мм.

Готовый измельченный продукт (ТИП) используют для изготовления древесноволокнистых плит.

Состав, размер частиц ГИП, а также содержание его в композиции плит и их основные потребительские свойства приведены в таблице.

Пример 5.

Способ осуществляют аналогично примеру 1, но в качестве целлюлозосодержащих отходов используют сборные древесные отходы. Предварительную обработку проводят в аппарате ножевого типа при скорости движения валов 40 об/мин.

Измельчение проводят при окружной скорости молоткового ротора 2000 об/мин, скорости движения воздушно-материального потока 10 м/с, удаление готового измельченного продукта - через отводящую камеру с разрежением воздуха 95 мм.

Готовый измельченный продукт (ГИП) используют для изготовления строительного материала для конструкции мебели, облицовочных плит.

Состав, размер частиц ГИП, а также содержание его в композиции строительного материала и его основные потребительские свойства приведены в таблице.

Из таблицы видно, что предлагаемый способ по сравнению с прототипом обеспечивает более высокое качество готового измельченного продукта, в частности выше однородность фракционного состава и меньше размер измельченных частиц. Предлагаемый способ в отличие от прототипа позволяет обрабатывать кроме ламинированной бумаги многие другие виды отходов целлюлозно-бумажного производства (гильзы, влагопрочный картон, щепу, сборные древесные отходы), а также регулировать режим измельчения в широких пределах. Полученный предлагаемым способом готовый измельченный продукт имеет широкую область полезного использования (получение нефтемаслосорбента, теплоизоляционной засыпки, плиточного материала для домостроения, конструкционного для мебели, древесноволокнистых плит).

Кроме того, при переработке отходов по предлагаемому способу отсутствуют вредные газовые и пылесодержащие выбросы в атмосферу и сброс сточных вод в водоемы.

Таким образом, предложенный способ является универсальным для переработки отходов целлюлозно-бумажного производства и обеспечивает их комплексную утилизацию в рамках одного современного промышленного комплекса и экологическую безопасность производства в целом.

Формула изобретения

1. Способ переработки целлюлозосодержащих отходов, включающий предварительную механическую обработку исходных отходов, измельчение предварительно обработанных отходов ударным воздействием, сепарацию через сито и удаление измельченного готового продукта, отличающийся тем, что предварительную механическую обработку исходных отходов проводят в аппарате ножевого типа при скорости движения валов 28-40 об./мин и измельчение предварительно обработанных отходов осуществляют в воздушной среде в молотковой дробилке, снабженной молотками с двусторонним скосом рабочей поверхности при окружной скорости молоткового ротора 1000-3000 об./мин и скорости движения воздушно-материального потока 8-25 м/с, а удаление готового измельченного продукта ведут через камеру с разрежением воздуха 90-130 мм вод.ст.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве исходных целлюлозосодержащих отходов используют щепу, сборные древесные отходы, бумажные гильзы, ламинированные и влагопрочные бумагу и картон.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4