废纸的综合利用.docx
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废纸的综合利用
废纸的综合利用与工程案例
废纸的综合利用与工程案例
摘要：
随着时代的发展，废纸的循环利用小再局限于生产再生纸与纸板，还可以有十分广泛的应用。
本文详细介绍了废纸的多种循环利用途径，包括废纸用于再生纸及纸板的生产、作为燃料燃烧回收能量和用于园艺及改善农牧业生产、生产乳酸或葡萄糖、制造建筑材料和出油材料等。
关键词：
废纸，综合利用，现状，方法，缺陷
1前言
随着社会经济的发展和人民生活水平的日益提高，全球纸制品的消费量不断增加，废纸的生产量更是居高不下。
为充分利用这些废纸资源，防止其对环境造成污染，各国都十分重视废纸的综合利用，积极探索废纸利用的新途径。
据估算，回收1吨办公类废纸，可生产0.8吨再生纸，可节约木材4立方米。
如果把今天世界上所用的办公纸张的一半加以利用，就满足新纸需求量的75%，相当于800万公顷森林免遭砍伐。
对于造纸原料缺乏的国家，特别是我国，废纸可以作为“第二森林”补充原料的不足。
总而言之，废纸的回收和利用具有良好的经济效益及社会效益，对环境保护和资源利用都具有十分重要的意义。
2废纸回收利用的现状
2.1国外现状
2007年时，世界废纸的平均回收率达到47.3%左右，回收率最高的五个国家及地区依次为中国香港、德国、韩国、日本和中国台湾；中国香港和德国废纸回收率分别高达88.2%和71%。
废纸利用率最高的国家和地区是墨西哥、中国台湾和韩国，墨西哥的造纸业比较依赖于废纸原料。
2.2国内现状
我国废纸回收率与世界发达国家相比差距显著。
目前，我国废纸年产生量约1亿吨左右，回收利用率仅为43%，还有很大一部分中小城市尤其是广大农村地区的废纸没有得到充分的回收、利用，造成了资源浪费。
有关废纸回收情况见表1。
且我国废纸回收尚处于民间自发、小规模经营阶段，无论在质量、品种、货源、回收方式、处理技术等各方面都与进口废纸相比难以具有竞争优势等，导致我国较严重依赖进口废纸。
据中国造纸工业2011年年报，2011年全国纸浆生产总量为7723万吨，其中废纸制浆5660万吨，占纸浆生产总量的73%。
废纸浆中，进口废纸制浆2182万吨，国内废纸制浆3478万吨，分别占全国纸浆生产总量的28%和45%。
与此对应，进口废纸使用量为2728万吨，国内废纸使用量为4348万吨，国内废纸为进口废纸的1.6倍。
由此可见，加强国内废纸的回收和综合利用意义重大，加回收力度势在必行。
3废纸的综合利用
3.1废纸造纸
废纸作为造纸原料，也可称为二次纤维，指用过的纸类经处理再用作造纸原料的旧纸。
在此种意义上讲，由造纸行业来大量回收利用废纸，是真正的保护环境，并可以减少焚化或掩埋废纸所消耗的社会成本。
废纸制浆可以用来生产纸板、纸袋纸、文化用纸、生活用纸、新闻纸。
如果处理得当，废纸回收制浆后还可以用以制造其它许多纸种，这应是造纸工作者的一项重要任务。
废纸来造纸的工艺流程有：
制浆、筛选、除渣、洗涤和浓缩、分散与揉搓、浮选、漂白和脱墨等。
3.1.1制浆
3.1.1.1制浆的方法
制浆的方法有：
Recoupe蒸汽爆炸脱墨法、用蒸汽爆炸法与磁性脱墨配合运用去除激光、静电、印刷油墨，氧碱法（又称NACO法）处理旧瓦楞箱纸板等。
其中NACO法的工艺流程图可如下所示：
3.1.1.2制浆的设备
制浆的设备有水力碎浆机和水力碎浆制备系统。
水力碎浆机根据需要可分为间歇式砷浆和连续式碎浆两种。
间歇式碎浆大多用于废纸的疏解，特别适用于废纸脱墨、旧箱纸板、旧挂面牛皮卡的疏解。
间歇式碎浆要求纤维100％疏解并给予加入化学品或加热的充裕时间，加料时应控制料重和加入水量以保证所要求的疏解浓度，直至充分混合，疏解完毕，化学反应完成一次性放料。
这种砷浆机直径从0.6m至6.7m，最大的—次可装料14.5t。
连续式碎浆大部分用于产量高的工厂，它不要求纤维的完全疏解。
纤维疏解在—定程度即通过转子下的孔板被抽出作进—步的处理。
转子叶片的设计保证叶孔板不会堵塞，扁平向下的叶片强化浆流从孔板通过，而齐后缘的叶片则将任何残留于底板礼内未疏解的纸浆或污染物从孔内脱出。
3.1.2筛选
筛选的目的是为了将大量纤维的杂质除去。
任一种筛均应具备如下—些功能：
（1）有一个开孔或开缝的筛板，在通过纤维的同时限制条质的通过；
（2）小量纤维在脱水时会在筛板开口处形成纤维网，因此需要定期地回洗以除去纤维闷。
回洗的力量必须大于通过筛板开口的压降才能奏效，而压降是驱动纤维和水通过筛板开口的动力，压降的数值可小到0.5kPa（如靠重力进料的振动筛），大到压力筛内的70kPa；（3）必须有良浆和粗渣的分流通道，浆流和粗渣流可以是连续的或间断的，有压力的或无压力的，视筛的具体设计而定。
3.1.2.1筛选的设备
筛选的设备有浮选净化器、C.H.卧式离心筛、ADS筛、Diabolo粗渣筛选机、Ultra-Disc压力筛、Ultra-v压力筛、SPH压力筛、HF筛、MZ压力筛、Delta压力筛、ModusrceenF、Gard筛选系统。
3.1.2.2筛选系统
筛选系统有常规的筛选系统、一、二段筛良浆汇合的筛选系统、去除不规则形状杂质的筛选系统（中浓和低浓）。
可如下图所示：
图一：
常规的筛选系统图二：
一、二段筛良浆汇合的筛选系统
图三：
去除不规则形状杂质的筛选系统（中浓和低浓）
3.1.3除渣
3.1.3.1除渣的类别
除渣的类别有正向除渣器、逆向除渣器、通流式除渣器和轻重杂质除渣器。
它们具体形状可如下图所示：
图一：
正向除渣器图二：
逆向除渣器图三：
通流式除渣器
3.1.3.2除渣系统
—个除渣系统需要配置的段数视其生产量、所要求的纸浆清洁程度以及允许的纤维流失大小而定。
通常采用四段至五段。
第一段应考虑到最大生产能力的需要。
进浆浓度在不影响净化效率的前提下尽可能提高，以减少除渣个数和投资、动耗费用。
依次，二、三、四段每段进浆浓度均应比上一段低。
除渣系统有标准的四段阶梯式除渣系统和两道一段除渣的四段除渣系统等。
它们流程可如下图所示：
图一：
标准的四段阶梯式除渣系统
图二：
两道一段除渣的四段除渣系统
3.1.4洗涤和浓缩
3.1.4.1洗涤设备和流程
洗涤设备根据其洗浆浓缩范围大致分为三类：
（1）低浓洗浆机，出浆浓度最高至8％，诸如斜筛、圆网浓缩机等。
（2）中浓洗浆机．出浆浓度8％一15％，诸如斜螺旋浓缩机、真空过滤机等。
（3）高浓洗浆机，出浆浓度超过15％，诸如螺旋挤浆饥、双网洗浆机等。
洗涤系统通常采用逆流洗涤，三段逆流洗涤等，其中三段逆流洗涤流程可如下图所示：
3.1.4.2当代各种新型的洗涤浓缩设备
各种浓缩设备有螺旋挤浆机、喷淋式圆盘过滤机、微型喷淋式圆盘过滤机、流化鼓式挤浆机、DNT洗浆机、VarioSplit洗浆机、纸浆滚动洗浆机和多盘浓缩机。
3.1.5分散与揉搓
分散与搓揉指的是在废纸处理过程中用机械方法使油墨和废纸分离或分离后将油墨和其他杂质进—步碎解成肉眼看不见的大小并使其均匀地分布于废纸浆中从而改善纸成品外观质量的一道工序。
3.1.5.1分散系统
分散系统有冷分散系统和热分散系统两种。
冷分散系统在日本几家制造薄纸的工厂中应用，他们认为：
回收纤维的无压常温冷分散处理，加上浮选和洗涤，能有效地除去无压印刷、紫外光固和静电印刷的油墨，其结果是油墨颗粒的减少和纸浆强度的改善。
当今世界绝大部分采用的是热分散系统。
在进行热分散处理前，光将纸浆用浓缩没备浓缩到30％-40％的浓度，而后通过—水平螺旋加热管根据需要加热到80-120℃左右，最高可达150℃，通过时间约3-4min。
常压加热管很难在短时间内将纸浆加热到800℃以上，故一般都采用压力加热的方法（气压400kPa）。
必须注意，长时间的加温和温度超过120℃，会导致纤维的降解和强度损失。
3.1.5.2揉搓
揉搓是为了保证油墨和其他污染物的去除，使油墨和污染物质与纤维的有效分离，并在随后的筛选、防治、浮选、洗涤等工序中被除去．而不是单纯将油墨和其他污染杂质破碎并分散到纸浆各处。
揉搓机有单轴和双轴两种，具体的可有MDR揉搓机、Ultratwin-flyte揉搓机、Micar处理机、TL3揉搓机。
3.1.6浮选
浮选是利用物料自身具有的或经药剂处理后获得的疏水亲气（或亲油）特性，使之在水—气或水—油界面聚集，达到富集、分离和纯化。
早先，浮选只是用于选矿，后来，欧洲将浮选用于脱墨进而扩展到废纸浮选脱墨。
当今，在浮选脱墨流程中，一道浮选已逐渐变为前浮选和后浮选。
前浮选，废纸浆白度的增加值通常要超过10%ISO，而后浮选白度增值则要少于2%ISO，后浮选不加化学药剂，主要起着清洁作用，可以除去残留的油墨颗粒和类似皂之类的残留化学品。
前、后浮选另一重大的不同则是pH值的不同，前浮选pH值通常在7.5—9.5，而后浮选的pH值则是中性或酸性的。
任何有机物由于pH值从碱性到中性或酸性的变化而沉淀出胶粘性杂质时，可以通过后浮选将他们除去。
3.1.6.1浮选的设备
浮选的设备有很多，包括：
高空气通入量浮选槽、MAC复选槽、PDM压力复选槽、新型紧凑式复选槽、EeoCell浮选槽、Tekla浮选槽、GSC气体扩散旋流器、浮选柱、Spidercel浮选槽和cydercel浮选槽
3.1.7漂白
经去除轻重杂质，通过浮选、洗涤等工序去除油墨后的废纸浆，色泽一般会发黄和发暗，这主要是由于废纸中所含机械木浆以及当今世界上最普遍采用的碱性条件下脱墨等因素造成。
因此为了生产符合市场需求的再生纸，必须进行漂白。
而漂白的方法有：
氧气漂白、臭氧漂白、过氧化氢漂白和高温过氧化氢漂白。
其中氧气漂白的流程可如下图所示：
在氧气漂白中，90℃高浓度纸浆与85℃的蒸汽加热水通过稀释螺旋进入一根立管，管内浆温80-90℃，浓度10%左右。
通过一台中浓浆泵脱气并加压后，纸浆经过一化学剂混合器，氧气从此加入，其余化学药剂则加在泵前以保证低压加药系统的安全运行。
纸浆而后进入—台升流塔进行氧漂。
3.1.8脱墨
脱墨是通过脱墨化学品来破坏印刷油墨对纤维的粘附，在适当的温度和机械外力作用下，将油墨从纤维上分离下来，并从纸浆中分离出去的工艺过程。
脱墨工序有水选和浮选两种，水选所用的药剂主要是碱性清洁剂（NaOH，Na2CO3），再添加适量漂白剂分散剂和其他药剂；浮选时的pH8-9，捕收剂为油酸，有时也用硬脂酸、煤油等廉价捕收剂。
以上就是利用废纸来生产再生纸张的全程，为了更好的体现整个过程，以我国南方某一新闻纸厂利用废纸生产再生纸张的工艺流程为例，其具体步骤可如下图所示：
3.2废纸燃烧回收能量
废纸用于再生纸品的生产需要一定的要求，不是所有的废纸都适用于再生纸的生产，剩下的废纸可以采用焚烧的方式来对能量进行回收。
废纸焚烧是一个有益于健康的处置方式，不仅可以减少废纸的体积，回收的热量还可通过蒸汽或过热水用于加热、冷却和发电。
混合废纸能够很容易地在产生源或转运站从废物中分离出来，废纸相对来说是均质物质，且不含金属，易腐物和其它不可燃物，只需要做稍微的处理，就可将其转换成高密度形式的燃料，并适于直接焚烧，废纸的热能是相当高的，将废纸加工成压实燃料时，具有便于储存的优点。
燃烧废纸的能量可以有很多用途以提高其利用率，其中最有效的是用于补充环流供热，其次是发电供给当地应用，最后是用于制冷。
由于燃烧废纸是不同种类的废纸混合而成，因此不同的组成成分的混合废纸能量也不同。
一定程度上，混合废纸可提供的能量超过了褐煤和木头，为其作为燃料提供能量提出了依据。
废纸进行处理可以转换成各种的燃料，包括乙醇、甲烷或是固体燃烧材料。
丹麦诺维信公司与生物燃料制造商Fiberight公司合作，采用废纸和废纸板生产出生物燃料乙醇，并将其加工成E85乙醇汽油，进行了汽车运行实验。
固体废纸燃料的使用，虽然会使锅炉的热效率略微降低，但它所放出的硫氧化物比燃煤少10%，对环境保护有益。
目前，位于伦敦北郊的埃德蒙顿废纸焚烧厂，是欧洲从废物中回收热能的最大的工厂，每年焚化40万吨废物，回收热能发电价值高达400多万英磅，还将给伦敦地区供热。
3.3废纸用于园艺及改善农牧业生产
3.3.1废纸改善上壤结构
废纸具有吸水性，将其切成条状，用于家禽业场地铺地，用后再用作堆肥，既有利于清洁，又能改善牧场土壤，对上地不产生任何副作用。
3.3.2生产动物饲料
澳大利亚和美英等国，都开发出将废纸加工成牛羊饲料的好方法。
澳大利亚科学家则将废纸粉碎后，掺入适量的亚麻油和蜂蜜，制成颗粒饲料喂牛羊，可使牛羊长得膘肥体壮。
美国伊利大学动物营养学家拉里.伯格的方法是将旧报纸切碎，加入水和2%的盐酸，然后煮沸2小时，使其在高温和酸的作用下，纤维素发生分解断裂，再添加进饲料中喂牛羊，添加的比例为20%一40%。
英国的养牛场和养羊场，把废纸稍加处理后，切成细长条或揉成小纸团，再添加少量的营养物，在绿色灯光的照射下造成“一片绿色”即可用来喂牛羊，牛羊吃后可比吃普通饲料增加体重30%。
3.3.3用作牲畜栏内铺垫物
以前牲畜栏内的铺垫物大多数是用干草、锯末。
英国的养牛场、养猪场和养鸡场，用废纸屑作栏内铺垫物后，证明效果良好。
与传统的铺垫物干草、锯末相比，废纸屑比较卫生，不像锯末那样有单宁类的杂物，也没有像稻草中常见杀虫剂的残留物。
故没有致病源，有利于饲养牲畜的健康。
同时，废纸屑内水汽含量低，隔热性能比其它材料好，尤其适合雏鸡和新生幼息的生长发育。
3.4废纸生产乳酸或葡萄糖
日本马斯生物开发研究所开发出利用废纸生产葡萄糖的新技术（专利）。
这项技术的关键点是用高浓度的磷酸来分解纤维素纤维（其基环单体就是葡萄糖）。
研究人员首先将切碎的废纸放入磷酸溶液内，进行纤维素纤维的分解。
接着，再添加生物酶进行加水分解。
然后，用活性炭或离子交换树脂进行过滤，生产出结晶葡萄糖。
该公司己利用旧报纸试生产出了结晶葡萄糖。
经日本食品分析中心采用色谱分析，新技术生产的葡萄糖纯度高达97.4%，与用玉米和马铃薯生产的葡萄糖几乎没有区别。
3.5废纸制造建筑材料
美国一家纸业公司把废纸粉碎，加入高分子树脂和玻璃纤维，然后将其压制成不同大小、厚薄和规格的板材。
经测试，这种纸粉、树脂、玻璃纤维“三合体”的板材，其抗压强度为每平方厘米1.4kg，并能耐100℃的高温，具备防水、防蛀、防火等功能，是一种十分理想的新型材料。
试验表明，一间38m2的房间只需用200kg纸质建筑板材。
日本《读者新闻》和两家公司合作，利用旧报纸制造新型建筑和装饰材料。
其制作过程是：
先将旧报纸与废木材一同粉碎成粉末，再加入由农用膜等原料制造的特殊树脂并加工成型。
将成型后的材料表面磨光，并印刷上各种木纹后，外型就和真木材一模一样了。
3.6生产除油材料
在水中将废纸分离成纤维，加入硫酸铝，经过碎解、干燥等处理后，将其作为除油材料，可移走固体或水表面的油。
3.7废纸生产酚醛树脂
日本王子造纸公司研究成功了生产酚醛树脂的新技术。
将废纸溶于苯酚中，使苯酚与低分子量的纤维素和半纤维素相结合，故制成的酚醛树脂强度比用苯酚和乙醛为原料所制成的产品强度高，热变形温度比以往的酚醛树脂高10oC。
这种酚醛树脂的成本低，进一步加工可以作为酚醛清漆的原料，广泛用于涂刷木器、铁器和农具等。
4国内废纸回收和综合利用存在的问题
4.1缺乏引导机制，废纸回收和综合利用率低
导致这种现状的原因主要有：
首先，我国至今没有建立统一的废纸回收分类质量标准和检测方法，加上我国长期草、木并举的原料结构，各种回收的废纸混杂在一起，一年生植物纤维和多次回收循环回用纤
维废纸混杂较多，导致国内废纸质量相对进口废纸较差，很难用于生产高档纸和纸板。
国际上不少发达国家对废纸均有统一规定的标准，如美国有51种，日本有25种，欧洲有5组57种。
因此，我国废纸回收企业务必按品种分类标准进行规范分选分拣，在交易过程中务必按品种和分类标准定价购销，这样才能使使用者按品种分类标准确定工艺，高效利用、减
少浪费和节省成本。
其次，我国废纸收购行业鲜有大型的废纸收购供应商来统筹运作废纸回收事业，一级市场通常由“拾荒大军”和“游击队”及废品收购站“垄断”，废纸回收工作处于自流散乱状
态之中，不法商贩还普遍以喷水、掺沙增重，增加了废纸使用企业的处理难度。
为此，务必进行整治，并营造出良好的市场环境，尽快培育出一批大型骨干回收企业。
再次，我国废纸行业税收政策的不断变化不利于废纸回收行业的发展。
2008年，财政部和国家税务总局联合发布了《关于再生资源增值税政策的通知》。
通知规定，从2009年1
月旧起取消增值税免征政策，废旧物资回收企业必须按17%的税率全额缴纳增值税；给予的两年“先征后退”优惠政策在2011年已到期（凡符合条件的一般纳税人2009年退税70%，
2010年退税50%}。
税收优惠政策的取消，直接导致了废纸价格的上升，加重了下游生产企业的生产成本。
同时，废纸回收本身属于劳动密集型产业，随着民工荒的到来以及人工工资
的提高，整个废纸回收行业面临招工难以及人工成本上升的冲击。
上述政策和各种因素的叠加，已出现国内部分废纸价格高于国外同类产品价格的效应，产生纸价和废纸价格倒挂的现象，不利于国内废纸回收、利用的健康发展。
4.2对外依存度高，产业风险大
由于我国木材资源缺乏，近年来被迫进口了大量的木浆和废纸。
2010年和2011年，我国分别进口废纸2435万吨和2728万吨，高达全球回收纤维贸易比例的50%，比2004年的34%有了明显增长，进口依存度相当高。
我国巨大的废纸需求量不断地推动着世界废纸市场价格上扬，加大了中国造纸企业的运作风险。
如果这一情况继续，木浆和废纸将有可能继大豆和铁矿石之后，成为中国所需、被外国垄断价格的又一资源。
4.3提高废纸回收和综合利用程度，能有效缓解我国生态环保压力
近十年来，我国造纸业获得长足发展，迅速扩充的中国造纸业也给环境和原料供给造成了巨大压力。
利用废纸造纸，不仅可以大大减少林木、水、电消耗和污染物排放，同时可以有效缓解资源供给压力。
回收1吨废纸可以少砍17裸大树，节省3立方米的垃圾填埋场空间，节约50%以上的能源，35%的水资源。
5结语
在废纸循环利用的过程中，为了提高废纸原料的利用率，不同的废纸原料应该选择最适合的利用途径，应尽量避免产生废气、废液、废渣，如废纸脱墨废液等，以减少治理污染费用，降低生产成本。
废纸收集过程以及原料应用过程未知，因此应避免带入病原体等。
废纸作为一种资源得以循环利用，既减少了废物产生量和对环境可能造成的危害，又可回收废纸资源和获得经济效益，因此我们应加大探究废纸利用的新途径，积极改变我国废纸回收利用现状，为我国实现低碳经济打下基础。
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