南京林业大学本科毕业设计论文

　南京林业大学

　本科毕业设计（论文）

　 题目：

　短流程办公室废纸脱墨生产

　 线—筛选设备选型及工艺设计

　 学

　院：

　轻工科学与工程学院

　 专

　业：

　轻化工程（制浆造纸工艺）

　学

　号：

　 学生姓名：

　彭

　宇

　指导教师：

　秦 昀 昌

　职

　称：

　教

　授

　 二 二 O 一一 年 五 月 二十九 日

　摘 要

　随着世界范围内对环境保护的重视以及造纸原生资源的匮乏，人们越来越重视废纸再生资源的充分利用，废纸二次纤维己经成为制浆造纸的主要原料之一。

　本文对短流程办公室废纸脱墨生产线的工艺进行了探究，对办公室废纸油墨的特性进行了分析，对目前工厂常用的脱墨工艺：洗涤法、浮选法、洗涤浮选法、酶脱墨法、超声波脱墨法、凝聚法、蒸汽爆破脱墨法、溶剂脱墨法、中性脱墨法等进行分析比较，并对各种脱墨过程中用到的设备进行了综合的分析。通过凝聚法脱墨的油墨特性为：（1）立体型、（2）小部分油墨比重<1.0、（3）浆中含少量胶粘物，针对该脱墨法的油墨特性，对缩短工艺流程的可行性进行了分析。最终发现办公室废纸用凝聚法脱墨可缩短工艺流程，同时脱墨效果也满足要求，但可减少设备的使用和工厂的投资，对现实的生产有着积极的意义。同时本文也对工艺流程中使用的各种设备尤其是筛选设备的选型做了研究。

　最后在工艺流程和选型设备的基础上进行了浆水平衡计算，并绘制出流程工艺图。

　 关键词：办公室废纸

　脱墨

　短流程

　筛选设备

　选型

　Abstract

　 With worldwide attention to environmental protection and the lack of native resources paper, there is growing emphasis on renewable resources, make full use of waste paper, waste paper pulp and secondary fiber has become one of the main raw material for papermaking.

　In this paper, office waste paper deinking short process technology of the production line of inquiry, of the office waste paper analyzes the characteristics of ink on the current de-inking plant commonly used in process: washing, flotation, flotation washing, enzyme de- Mexico, ultrasonic deinking method, condensation method, steam explosion deinking method, solvent de-inking method, such as neutral deinking method were analyzed and compared, and a variety of de-inking equipment used in the process of a comprehensive analysis. Found that the ink through the coagulation characteristics of deinking are: (1) three-dimensional, (2) small part of the ink weight <1.0, (3) plasma containing a small amount of adhesive material, for the deinking method of the ink properties, to shorten the process analyzed the feasibility of the process. Finally found the office waste paper deinking can be shortened with the coagulation process, while deinking effect is also to meet the requirements, but can reduce the use of equipment and plant investment, the production of reality has a positive meaning. Meanwhile the paper also used a variety of process equipment, particularly the selection of screening equipmentto do the research.

　 Finally, in the process and selection of equipment based on the serofluid balance calculation, and process technology to map out plans.

　 Keywords: office paper deinking process of screening a short selection of equipment

　 目 录

　摘 要 ..................................................................................................................................... 错误! 未定义书签。

　1 文献综述 ............................................................................................................................ 错误! 未定义书签。

　1.1 设计背景 ................................................................................................................. 错误! 未定义书签。

　1.1.1 废纸回收与造纸工业的可持续发展 ......................................................... 错误! 未定义书签。

　1.1.2 世界废纸回收利用概况 .............................................................................. 错误! 未定义书签。

　1.1.3 我国废纸回收利用概况 ............................................................................. 错误! 未定义书签。

　1.2 办公室废纸特性 ..................................................................................................... 错误! 未定义书签。

　1.2.1 油墨类型 ...................................................................................................... 错误! 未定义书签。

　1.2.2 办公室印刷特性 .......................................................................................... 错误! 未定义书签。

　1．3 混合办公废纸脱墨新技术的进展 ...................................................................... 错误! 未定义书签。

　1．3．1 酶法脱墨 ................................................................................................ 错误! 未定义书签。

　1．3．2 溶剂法脱墨 ............................................................................................ 错误! 未定义书签。

　1.4 论文目的 ................................................................................................................. 错误! 未定义书签。

　2.设备特性与选型 ................................................................................................................ 错误! 未定义书签。

　2.1 水力碎浆机 ............................................................................................................. 错误! 未定义书签。

　2.1.1 低浓碎浆 ...................................................................................................... 错误! 未定义书签。

　2.1.2 中浓和高浓碎浆 .......................................................................................... 错误! 未定义书签。

　2.1.3 高浓水平鼓式碎浆 ...................................................................................... 错误! 未定义书签。

　2.2 除杂质机 ................................................................................................................. 错误! 未定义书签。

　2.3 圆筒筛 ..................................................................................................................... 错误! 未定义书签。

　2.4 高浓除渣器 ............................................................................................................. 错误! 未定义书签。

　2.5 筛选设备 ................................................................................................................. 错误! 未定义书签。

　2.5.1 筛板和筛框 .................................................................................................. 错误! 未定义书签。

　2.5.2 转子 .............................................................................................................. 错误! 未定义书签。

　2.6 浮选脱墨 ................................................................................................................. 错误! 未定义书签。

　2.7 低浓除渣器 ............................................................................................................. 错误! 未定义书签。

　2.8 圆网浓缩机 ............................................................................................................. 错误! 未定义书签。

　2.9 螺旋挤浆机 ............................................................................................................. 错误! 未定义书签。

　2.10 高浓漂白塔 ........................................................................................................... 错误!未 未 定义书签。

　2.11 流化鼓式洗浆机 ................................................................................................... 错误! 未定义书签。

　2.12 表设备选型论证结果表 ....................................................................................... 错误! 未定义书签。

　3. 工艺流程设计及浆水平衡计算 ...................................................................................... 错误! 未定义书签。

　3.1 工艺流程设计 ........................................................................................................ 错误! 未定义书签。

　3.2.1 浆水平衡计算 ............................................................................................. 错误! 未定义书签。

　3.2.2 浆水平衡明细表 ......................................................................................... 错误! 未定义书签。

　4. 设备选型 ......................................................................................................................... 错误! 未定义书签。

　4.1 设备选型计算要求 ................................................................................................ 错误! 未定义书签。

　4.2 设备的选型与计算 ................................................................................................. 错误! 未定义书签。

　5. 小

　结 ............................................................................................................................. 错误! 未定义书签。

　6.

　致

　 谢 ......................................................................................................................... 错误! 未定义书签。

　7.参考文献：

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　1 文献综述 1.1 设计背景 造纸工业是国民经济的支柱之一，现代造纸工业是继世界电信制造业和汽车制造业之后的第三大制造业。上个世纪80年代以后，全球化的信息革命不仅没有减少纸张的消费量，反而刺激了纸品的消费。我国在实施改革开发之后，经济持续快速发展，市场对纸品的需求也快速增长。据统计， 2001年我国纸浆产量是1757万吨，据世界第七位，我国的纸和纸板的产量为3200万吨，消费量为3758.1万吨，比2000年都有较大幅度的增长，均居世界第一位。到2004年我国纸和纸板的产量己经达到4950万吨，根据有关的预测，到2015年我国纸和纸板的年需求量将达到7500--8000万吨。与巨大的市场需求相矛盾的是在世界范围内资源贫乏的问题越来越严重，在1990年--2000年期间世界范围森林面积平均每年下降900K㎡，而我国又是一个森林资源缺乏的国家，森林覆盖率仅为世界平均水平的1/3左右，人均森林面积仅为世界平均水平的15.2%。因此在人类环保意识日益增强的今天，利用废纸脱墨再生作为新的纸浆来源在我国更显示出其重要的地位和作用。造纸工业的水污染非常严重，据中国环境保护总局1997年统计:造纸工业年排放废水量占全国工业废水总量的10%-12%,在废水中COD (化学需氧量)占总量的38%-45%，而1998年度造纸废水排放量为31.5亿吨，占全国的16%,其中达标排放仅8.1亿吨;废水中COD369万吨，占全国的46%。造纸废水污染问题己经成为我国环境保护所面临的一个重要问题。造纸环保难以解决与我国造纸原料结构不合理有关,2001年我国木浆占原料总量的23%，比前几年有所提高，而世界造纸业木材用量占到93%以上。合理利用各种纤维原料是我国解决造纸污染问题的关键。特别需要大力加强废纸的回收利用，尤其是混合办公废纸这样的高档废纸。据统计，有效的利用回收废纸作为二次纤维，可以节约能源60%-70%，节省投资2/3,减少环境中大气污染60%-70%。

　我国的废纸脱墨再生工业是在20世纪80年代才开始出现，随着我国经济的持续快速发展，废纸再生浆的年产量也迅速的提高，到2004年，我国造纸行业再生浆占总纸浆产量的比例己达到35%o，在浙江省这个比例更是达到78%，位居世界先进水平。新闻纸是造纸工业中的一个大品种，作为一种普通的纸张产品而言，其利润率低，因此国外新闻纸生产企业一向都是选用最低成本的纸浆原料在高速纸机上生产，在大生产中求得经济效益。新闻纸的生产水平大体反映了一个国家造纸工业发展的状况。

　随着人们对环境保护、节约资源的认识的加深，大力回收废纸，提高废纸利用率也在逐渐发展。作为废纸主要回收来源的新闻纸，在回收利用中占据了很大的比重。在废纸回

　收率较高的国家，新闻废纸的回收量通常占到整个废纸回收量的l/4以上。随着办公自动化程度的提高，办公废纸占废纸总量的比例越来越高，因此，新闻废纸、办公废纸的脱墨和脱墨浆的应用已经成为一个很有实际意义的研究方向。

　1.1.1 废纸回收与造纸工业的可持续发展 可持续发展是1978 年由世界环境与发展委员会正式提出的川，是既能够满足当代人的需求，又不危及后代人需求的一种发展模式。它包括生态持续、经济持续和社会持续，生态持续是基础，经济持续是条件，社会持续是目的。实践证明，采用先污染后治理的方式来改善环境是行不通的。于是，人们提出了清洁生产的概念，公认为它是工业经济实施可持续发展的正确途径。清洁生产不仅指在生产过程中尽量采用无毒、低害的原材料，尽量少排或不排污染物，而且更重要的是产品对环境的不良影响达到最小。将人类的废弃物减量化、无害化和资源化将成为可持续发展的主要目标。与常规的制浆过程相比，废纸制浆排放的废水量和污染负荷较少，处理也较容易。因此废纸的回收应用符合可持续发展的战略要求。当然，废纸回用本身也存在清洁生产的问题，应该不断地开发废纸脱墨与漂白的清洁工艺，实现废水的”零排放”。废纸回用既可以节约植物资源与能源，又解决了废纸累积造成的污染，实现了经济发展与环境保护的对立与统一，是造纸工业实现可持续发展的有效途径之一。

　因此采取措施提高废纸回收和利用率对造纸工业发展具有十分重要的意义。废纸作为造纸的再生资源其重要性和优越性己成为大家的共识。

　（1）

　废纸回收利用可大大节约植物纤维资源，减少对森林的砍伐，保护生态环境。

　每利用1t废纸浆，可节约3--5 m3 木材。按平均4m 3 计，2005年全国废纸浆消耗总量为2810万t，等于11240万m3 木材免于砍伐，使森林得以休养生息。在美国，每年将有近40%的纸和纸板是由废纸生产的。

　（2）废纸作为废弃物，如不能很好地处理，必然会影响到城市的环境卫生。作为造纸原料被回收利用，废纸就成为再生资源，既发展了造纸工业，又带动了其它相关行业的发展，有很好的经济和社会效益。

　（3）减轻制浆污染，节约能源。用回收的废纸进行制浆与植物纤维原料制浆相比，能够大大地减少对环境造成的污染。废纸造纸由于工艺流程简单，所需能耗比较低，在当今世界能源紧张的情况下，是很有现实意义的。

　（4）废纸生产对企业来说，可以大大降低生产成本。用废纸制浆，工艺流程简单，

　投资只需同等规模工厂的20%--30%。废纸造纸各项能耗、环保处理费、折旧利息、人力成本及单位原料成本都比使用植物纤维造纸低(与以新闻纸比较，相差约300/t;与高质量的BDIP代替木浆比较，相差约500--750元/t浆) 废纸作为造纸的再生资源，世界各国政府和企业极为重视。不少国家将其列为循环经济发展战略，制定一系列的政策法规以鼓励、扩大废纸的回收和利用，社会上人们把废纸称作“城市森林”，把由废纸生产的产品称为“绿色”产品，并优先选用，作为对社会及环境保护应尽的责任。

　1.1.2 世界废纸回收利用概况 随着世界环境的日益恶化，人们对于环保意识不断加强，为了保护环境，减少城市固体废物处理负荷(其中废纸为占1/3)，减少森林原木的砍伐，废纸再生利用己经引起人们的高度重视。特别是最近的20年来，废纸处理技术不断改进和完善，废纸回收率和利用率逐年增长。表1 .1列出了1999年，世界主要工业国家在废纸回收和利用方面的数据，这表明废纸的回收利用能力在许多国家己经得到了巨大的发展。从表 1.1可以发现，在造纸纤维缺乏的地区，如亚洲的日本、韩国和中国台湾，废纸的回收和利用率都处在较高的水平，全部都达到50%以上。和上述的国家和地区相比，我国的废纸回收率和利用率都远远低于他们。我国是一个森林资源极度匾乏的国家，因此在我国大力发展二次纤维回收利用已经成为一个刻不容缓的重大举措。

　表1.1世界主要工业国废纸回收利用状况 国家和地区 废纸回收率(%) 废纸利用率(%) 美国 45.2 39.9 加拿大 41.8 24.9 法国 43.7 54.4 德国 70.7 60.8 英国 40.5 71.9 日本 54 53.4 韩国 73.8 75.3 中国台湾 57.7 89.7 中国 27 38.8 墨西哥 42.8 92.5

　1.1.3 我国废纸回收利用概况 我国是一个木材纤维资源十分匮乏的国家。世界的森林平均覆盖率为31%,而我国森林覆盖率仅为13.9%左右。废纸回用具有节省原生纤维资源、减少环境污染，降低能耗等优点，特别是在我国造纸木材资源短缺的情况下，充分合理利用废纸原料将显得更加重要，已成为我国造纸工业解决纤维原料困难的一项重要措施。

　改革开放以来，随着我国国内原料结构的调整、造纸产量的提高以及造纸工业的加速发展，废纸用量己越来越大，已从1995年的810万吨增加到2001年的1638万吨，5年翻了一番。2002年我国废纸浆用量已占造纸用浆总量的47%,然而我国国内废纸的回收率还不到33%，距世界先进国家和地区的平均水平尚有较差距。

　由于国内废纸原料非木材纤维含量较高，在纸张生产中难以提高产品质量，因此，国内不得不大量进口一些木材纤维含量较高、质量较好、利用价值高的废纸用于国内纸张生产。表1-2列举了1995--2002年来我国废纸回收、利用和进口情况。

　我国进口废纸来源主要集中在羡国、中国香港、日本、荷兰、德国、比利时等少数几个国家和地区，其中最多的来源于美国，约占全国进口总量的70%;来源于欧洲和香港地区的废纸量约占25%; 2001年以来，日本废纸也开始大量进入中国。

　表1.2 1995年--2002年我国废纸回收、使用及进口情况

　年度

　废纸浆总用量 （万t）

　废纸浆利用率 ( % ) 废纸回收量 （万 t）

　废纸回收率 ( % ) 废纸进口量 （万t）

　1995 732.6 33.80 825.0 31.13 90.10 1996 792.2 34.70 853.0 27.77 137.2 1997 830.4 37.80 876.2 26.79 161.8 1998 896.9 34.82 929.7 27.84 191.5 1999 1097 40.09 1120 31.23 251.6 2000 1140 41.02 1054 29.50 371.3 2001 1310 44.06 995.0 27.02 641.9 2002 1620 46.89 1472 32.94 687.3 2005年全球废纸主要出口国每年可供于国际贸易的废纸量已接近3000万t左右。我国是废纸进口大国，随着进口量的不断增大，近两年国内进口废纸的来源地也在不断地变化，北美地区仍是我国最大的废纸来源地之一，随着造纸产业对废纸需求量的增长，废纸资源

　总量供应是趋势。20066年我国废纸进口的主要特点有:①一般贸易进口占8成以上。2006年我国一般贸易进口废纸1581 万t，同比增长13.7%，占废纸进口总量的80.6%。加工贸易进口380万t，同比增长22%。②美国、欧盟为主要的废纸来源地，20006年我国分别自美国、欧盟进口废纸856万t和549万t，同比增长14.6%和20.5%，合计占进口总量的71.5%。此外，自日本进口324万t，同比增长5.9%。③外商投资企业进口占主导地位，私营企业进口快速增长.2006年外商投资企业进口废纸940万t，同比增长19.9%，占进口总量的58.1%:私营企业进口340万t，同比增长30.9%;国有企业进口30万t，同比下降8.5%。

　我国的箱板纸、瓦楞纸回收率较高，旧报纸、旧杂志纸、混合办公废纸回收率相对较低。我国废纸回收率低，除了回收体系不完善以外，主要还是回收技术比较落后。废纸回收利用不仅可以减少木材的砍伐、保护森林资源，而且可以节能、降耗、减污、增效，提高废纸的回收利用率是我国造纸工业实现可持续发展的措施之一。但在废纸回收过程中也必须采用无废或低废方案防治污染，降低对环境的污染负荷，减轻污染治理的难度，最终使废纸回用本身实现清洁生产。

　废纸利用后带来的节省投资、降低成本等方面的好处，更给废纸的回收利用创造了巨大的推动力。中国造纸工业”十五”计划提出，要求废纸利用比重从2000年的41%提高到2010年48%, 2015年达到55%，其中国产废纸利用比重2015年达到43%。预计到2015年，我国纸和纸板生产量将达6000万吨至6500万吨，其年耗纸浆总量为5460万吨至5920万吨。届时，木浆产量为1780万吨，占30%，而废纸浆产量将达3140万吨，占53%。这意味着在今后10年中，废纸浆的产量将翻一番。

　我国对废纸的利用和处理，在上世纪70年代是通过简单的蒸煮、疏解、打浆、洗涤后用于抄造或配抄卫生纸和低档箱纸板。到20世纪80年代废纸的回收率己达25%左右，少数厂家亦能生产脱墨浆。进入20世纪90年代后，一些大、中型造纸企业，先后从国外引进了包括生产线在内的脱墨设备和技术，并对废纸脱墨剂和废纸脱墨设备进行了针对性改进与创新，使我国废纸利用处理技术和设备装配水平得以全面发展。近年来，国内造纸机械机构对废纸处理设备的开发研究做了大量工作。我们已开发生产了国产的浮选机、高浓水力碎浆机及相关的废纸处理设备和系列废纸脱墨剂，所生产的纸张品种也从低档纸转向新闻纸等中高档的纸种。2000-2002年，我国从美国KBC,奥地利Andritz等国外公司引进40多套废纸处理生产线，年处理量超过5的万t。目前废纸处理流程的设置已从单回路增加到双回路、三回路，浮选与热分散都已增加到两道，漂白从一段变为两段，力求达到用低级废纸生产高档纸和纸板的需求。

　废纸的回收利用，提高二次纤维的品质是一个解决造纸纤维原料国际性的重大课题，

　是当今世界造纸工业发展的总趋势。目前的种种情况表明，废纸回收利用在我国是势在必行和举足轻重的，将会越来越受到重视。针对我国的实际情况，我们需要增强意识，加强措施，提高国内废纸回收率，促进国内各地废纸回收利用平衡，深入研究废纸脱墨技术，开发出具有实用新型的废纸脱墨设备及脱墨剂。所以，对于今后废纸的利用不仅在数量上要有大幅度增长，而且在质量、品种和处理技术上也要有一个新的提高，才能满足造纸工业发展的需求。

　1.2 办公室废纸特性 1.2.1 油墨类型 印刷油墨类型与废纸脱墨息息相关，由于印刷油墨种类不同，可能会导致该类废纸与其它废纸的脱墨过程有很大不同。

　喷墨印刷配方中所用的颜料和醇添加物是水溶性的，在碱性碎浆过程中被碎解成十分细小的油墨颗粒，很难被浮选除去。静电复印纸和激光打印纸的油墨是合成树脂基油墨(国外称Toner)，这些热塑性树脂主要是苯乙烯与丙烯酸之类树脂的共聚物，不溶于水，不为废纸碎解时的碱所反应，也很难被碎解转子的剪切力碎化。因此，传统的化学试剂、机械作用等方法难以奏效。

　在废纸离解或碎浆过程中，碎解后的油墨粒子分布范围太广等是造成脱墨困难的另一个原因。无印印刷(例如静电、激光印刷)废纸经碎浆后油墨颗粒分布在40～400微米的范围内，大小不等、厚薄不均，其独特的扁平形状使浮选时难以被气泡吸附，而筛选时又能通过筛缝。长久以来，混合办公废纸只能用来生产低档的纸制品。混合办公废纸含有的几种常见难处理油墨：

　(1)UV固化油墨 紫外光固化油墨主要由固化连接料、颜料、光敏剂、辅剂组成，连接料多为不饱和树脂。在紫外线作用下，线性分子和交联剂发生游离基光聚合反应和光电交联反应，固成立体网状树脂，从而使颜料一起固化在纸面上。该类树脂属于热固性树脂，不易被碱皂化。由于油墨本身的韧性，它们很难被水力碎浆机碎解，只能通过纤维的润涨疏解作用使油墨片状剥落，且剥落后密度大、直径大。这些油墨片在疏解后其密度达到1．25～1．35g／m3，而且可在改变几何形状的情况下通过筛孔或筛缝，这使得它们既难以被除渣器除去又难以被筛子分选，并且韧性的表面使得它们难以被收集剂所附着，因此油墨去除率很低。

　(2)激光印刷油墨

　激光印刷油墨属热固化油墨，主要由优质炭黑、热塑性树脂、电磁性材料氧化铁等组成，其中热塑性树脂在墨粉配方中占很大比例，常用的有聚苯乙烯、硝基纤维素、聚氯乙烯、聚酰胺树脂及聚酯等。激光印刷油墨含有坚固的胶粘剂，难碎解且不易被碱皂化，只能通过纤维的润涨疏解作用使油墨呈块状剥落，难以将其从废纸浆中除去。

　(3)静电印刷油墨 静电印刷油墨分为静电复印油墨液和油墨干粉，其中以干粉为主。其主要成份组成如下：热塑性塑胶(苯乙烯与丙烯酸酯类共聚物树脂)80％～90％，碳烃或其他颜料5％～10％，电荷控制剂、流动化剂、填充剂等5％～10％。静电复印油墨具有水不溶性，也不易被碱皂化，在废纸碎浆过程中难以与纤维分离，且剥离下来的油墨粒子呈较大的片状(40～400 μ m)，不易被碎化为适合浮选或洗涤的尺寸。因此，在静电复印废纸的回收利用中，要达到完全彻底的脱墨比较困难。

　(4)水性印刷油墨 水性印刷油墨由颜料、水、丙烯酸聚合物、胺、去泡剂等组成，通常用丙烯酸／丙烯酸盐共聚物作为粘接剂。经水力碎解后油墨颗粒的粒径较小，约0．2～1．0μ m，具有亲水性，很难被浮选脱除。

　(5)光泽漆 光泽漆主要是由酚醛树脂、改性醇酸树脂和聚氨酯等组成，经过紫外光固化或交联后在纤维上面形成了一层坚固不易渗透的薄膜。光泽漆不易受水力碎浆机及碱性条件的影响，在疏解过程中成片脱落，呈薄膜状、易变形、难断裂，会堵塞除渣器的排渣口和压力晒的筛孔/缝，影响生产。

　1.2.2 办公室印刷特性 通常来说，随着印刷方式的改变，印刷油墨的表面物理和化学性质也会发生相应改变，同时导致脱墨时油墨粒子与纤维的粘附情况发生改变，对脱墨效率(尤其是浮选脱墨效率)影响很大。

　混合办公废纸大部分采用无压印刷和喷墨印刷的数字印刷技术。数字印刷就是利用印前系统将图文信息直接通过网络传输到数字印刷机上，印刷出黑白或彩色印品的一种新型印刷技术。数字印刷主要分两大类：一是无压印刷，采用调色剂印刷油墨，诸如静电印刷、激光印刷、红外印刷等。二是喷墨印刷，以小滴墨水(约50～60μm)滴在纸上，组合成像，藉喷墨头的精确移动，墨滴每L，寸可高达1000点以上。在无压印刷中，油墨以各自的方

　式附着到承印材料上，其印刷方式主要有两种：

　(1)使用细粉状固体油墨的影印(静电复印) 静电复印技术是利用光导材料的光敏特性和静电电荷库仑力作用的原理对图文信息的原稿进行复印的技术，又称电摄影。由于其可以迅速方便地把图书、资料、文件复印下来，是现代办公自动化的主要组成部分。在复印定影区，粒径8～15Pm的墨粉在150～200℃的高温下熔化，浸入纸中，形成牢固的字迹。因为静电复印是通过墨粉中的树脂受热受压后与纸张结合的(即树脂在高温下熔化，冷却后固化在纤维上)，所以复印后的墨膜多为连续片状形态。

　(2)激光印刷 激光印刷的印刷原理与影印基本相似，激光束在有电荷的硒鼓上，在无图像部分上中和电荷而形成潜像，色料粒子到硒鼓上后粘附在有电荷的图像部分上并形成可见的图像，该图像再转移到纸上，色料粒子熔融在纸的表面。打印后，墨粉靠静电作用力吸附在打印纸上，但这种结合很不牢固，需经过定影加热加压，墨粉中的树脂受热熔化，在压力作用下树脂包裹着炭黑结合在纸上，冷却后在纸张表面形成较厚的成片墨膜。

　1．3 混合办公废纸脱墨新技术的进展 随着办公自动化的发展，混合办公废纸(M0W)的数量越来越多。办公废纸主要有喷墨打印、激光打印、静电复印纸等组成，这些均由较高质量的化学木浆抄造，不仅白度高，而且强度好，因而再生利用价值非常高。废纸回收利用的关键问题之一是脱墨，脱墨就是将碎浆过程中被打散并从纤维表面剥离的油墨点和纤维分开、去除。传统废纸的脱墨工艺分为洗涤法和浮选法两大类。洗涤法设备简单，投资少，用水量大，环境污染负荷大；浮选法首先进行碎浆，尽可能地将原先交织成纸页的纤维分散为单根，并在脱墨化学品的作用下与印刷油墨分离。现代大型脱墨生产线通常采用浮选法为主，洗涤法为辅的工艺。

　但是混合办公废纸不同于传统印刷废纸，它采用无压印刷和喷墨印刷的数字印刷技术，使用的是UV固化油墨、激光印刷油墨、静电印刷油墨等油墨，传统方法不能有效的处理这类废纸。近年来，国内外造纸工作者对混合办公废纸脱墨进行了大量深入的研究，考察了碎浆条件、温度、脱墨剂、脱墨设备等对脱墨效果的影响，这些研究主要集中在传统的浮选脱墨和洗涤脱墨工艺上，脱墨效果虽有一定改善，但并不显著。在发展废纸脱墨新技术方面，国内外也进行了大量尝试，并取得了不同程度的进展，例如蒸汽爆破脱墨技术、洗涤一浮选联合脱墨技术、电场法、低温蒸煮脱墨技术、高温高浓碎解和低浓碎解和中性脱墨技术等。这些脱墨技术有些已经取得工业化，但大多还处于中试研究阶段。针对混合

　办公废纸而发展的脱墨新技术还包括酶法脱墨、超声波脱墨、溶剂法脱墨和磁性法脱墨，具有很大的发展潜力。

　1．3．1 酶法脱墨 生物酶法是比较有效的脱墨技术，用于办公废纸酶法脱墨的生物酶主要有纤维素酶(cellulase)、半纤维素酶(Hemicellulase)、脂肪酶(Lipase)、漆酶(Laccase)和淀粉酶(Amylase)等。尤其是纤维素酶，有助于油墨从纤维上被脱除，己被广泛用于混合办公废纸的脱墨。生物酶的加入可以明显改善混合办公废纸的脱墨效果，在较低的酶用量下就可以使脱墨浆的残余油墨含量大大下降。混合办公废纸常用淀粉作为表面施胶剂或湿部添加剂，因此将纤维素酶与淀粉酶混合，可以取得较好的脱墨效果。实验结果表明，淀粉酶辅助脱墨可使脱墨率提高25％～30％。

　关于酶的脱墨机理，Eriks—Son认为油墨与纤维问的结合点具有较大的应力，酶优先作用于这些区域，使油墨和纤维间的连接变得松弛，使油墨与纤维易于分离；而Zeyer等人则认为，由于机械剪切力的作用，使油墨在纤维上突起，然后酶作用于这些突起部位，使油墨与纤维分离。此外，酶作用于纤维表面的细纤维，使纤维表面变得光滑，在机械力作用下油墨易于分离。

　与传统的生产工艺技术相比，生物酶脱墨技术具有以下特点：(1)化学药品用量少；(2)工艺简单；(3)成纸性能好，滤水性好，泡沫少，有利纸张抄造，而且抗张强度、白度增加；(4)能耗低，提高纸浆得率；(5)对环境无污染。

　1．3．2 溶剂法脱墨 混合办公废纸(MOW)主要由激光打印纸和静电复印纸等组成，这两类废纸所用油墨是合成树脂基油墨(国外称调色剂油墨)，它不同于油基油墨——以矿物油或植物油作为颜料粒子的粘结剂，而是以合成树脂为颜料粒子的粘结剂。这种树脂油墨在印刷时像”锚”一样溶解入纤维中，在脱墨过程中树脂不能皂化，也很难为碎解转子的剪切力碎化，所以脱墨困难。而溶剂法脱墨技术对办公废纸有很好的脱墨效果，它是利用溶剂代替水将废纸中的油墨、石蜡、树脂及其污染杂质溶解除去，该技术只用溶剂不用水，或用少量水。

　20世纪80年代末，美国的河滨纸业公司(River-side)利用此法成功地从纸杯原纸及石蜡加工纸中除去了石蜡和聚乙烯树脂。但是此法不能除去所有的污染物，只能除去一些清漆及在常规脱墨方法中难除去的污染物。目前发现可用的溶剂有丙酮、三氯乙烯、四氯乙

　烯、苯、甲苯、二甲苯、四氯化碳等。

　1995年加拿大安大略省Mauvin公司发明了一种新的溶剂脱墨法，这一方法用的是丁氧基乙醇(Butoxyethan01)的水溶液。其作用原理基于丁氧基乙醇的水溶液在pH=11时是良好的脱脂剂，它能将废纸中的静电印刷油墨、激光印刷油墨、涂塑油墨和胶粘剂等从废纸中分离出去。当丁氧基乙醇水溶液加热到49℃以上时，溶液分为相对密度为0．94的上层和O．99的下层两层。相对密度小于0．94的塑料和胶粘剂等物质浮在水溶液的表面，相对密度在0．94～0．99之间的油墨、塑料和碳黑则留存于两层界面之处，相对密度大于0．99的纤维则沉降到底端。实验结果表明，这一方法可用于旧报纸、旧杂志纸、混合办公废纸、饮料盒、牛奶盒、照相纸等的脱墨。

　1.4 论文目的 目前的废纸脱墨工艺主要有洗涤法、浮选法、浮选—洗涤联合法、蒸汽爆破脱墨法、溶剂法等，凝聚法脱墨是一种可行的节约成本的脱墨方法，。再脱墨工艺流程中，筛选是非常重要的一部分。本文通过对办公室废纸的特性，如办公室废纸的印刷特性、油墨特性等的分析并对常用的废纸脱墨工艺流程进行研究，针对凝聚法脱墨工艺所产生的油墨特性：①立体型，②小部分油墨比重<1.0，③浆中含少量胶粘物设计出较为合理的筛选工艺，对各厂设备构造及性能进行分析。依油墨特性，在合理的设备投入，搞清洁度，及低纤维损失三个指标下，设计出 100T/D 的脱墨线的筛选系统，进行设备选型及浆水平衡计算与分析等工作，尝试得到最合理的设计目的。

　2.设备特性与选型 2.1 水力碎浆机 碎浆是整个废纸处理流程（包括脱墨流程在内）中的第一个操作单元，它的目的是为了疏解回收废纸的纤维和打散废纸中的碎纸片（至一定程度），促进油墨和其他污染物与纤维的分离，使油墨颗粒能分裂成理想的颗粒大小以便于为下一道工序所除去。与此同时，污染物颗粒应可能保持原状（保持原颗粒的大小）以便于在随后的筛选和除渣中除去。碎浆时还应同时加有化学药剂，如氢氧化钠、硅酸钠、过氧化氢、表面活性剂等等。因此碎浆可以说是一个化学家机械的作用过程，其目的是为了将油墨除去。

　碎浆主要有三种型式：

　2.1.1 低浓碎浆 在废纸回收中，连续运行的立式低浓碎浆机一般用来疏解比较清洁含杂质少的废纸，如在生产包装纸和纸板的流程中应用。低浓碎浆机的碎浆浓度一般不超过 6%。

　2.1.2 中浓和高浓碎浆 中浓和高浓碎浆所用转子的设计减少了对纤维的剪切力，其运行一般是间歇的。间歇碎浆所需进料和放料的时间大约要占去 1/3 是其缺点，但其温和疏解作用和废杂质破碎率低，碎浆能耗低是其优点。中浓碎浆机在 8%～12%浓度下运行，其运行模式与冲击式碎浆不同，不要求那么剧烈，以避免易于分散的油墨过度的碎解。

　在废纸脱墨流程中，碎浆通常在中浓到高浓的范畴中进行。浓度越高，碎浆的效果越好，也即较快的纤维分解，较高程度的油墨去除率，较少杂质的降解率。高浓间歇式水力碎浆机使用的螺旋形也即三线锥行转子，它的运动模型是引导浆流从浆槽的底部向上直到浆槽的周边而后反落到转子的附近。Holik 采用流体动力学的原理分析了碎浆时作用于纤维的各种力，他认为加速度所产生的力是碎浆中最重要的一种力，在转子和纸浆进到转子周边之间必须保持一个大的速度差。这些力存在于纤维与悬浮液之间，相互移动的纤维与纤维之间，以及转子和纤维之间。高浓碎浆浓度最高到 18%，转子的尖端速度一般为 8～15m/s，浆料停留时间为 5～15min，耗用动能为 0.05～0.09MJ/kg。

　2.1.3 高浓水平鼓式碎浆 从外型、内外结构、作用原理等多方面来看，这种高浓水平鼓式碎浆的方法和前面提到的低浓连续式碎浆，中浓、高浓间歇式碎浆这两种碎浆方法显然是有很大的不同的。由于这种碎浆设备对废杂质的作用比间歇式高浓碎浆设备还要温和，世界上不少大、中型的废纸处理厂用鼓式碎浆机代替了原有的高浓间歇式碎浆机。鼓式碎浆机的碎浆浓度可达20%～26%，同时转鼓本身兼有除杂质机的功能，但其疏解时间较长，有可能造成油墨颗粒的再沉降，占地面积大，初期投资大是缺点，只适合大、中性的废纸脱墨企业。

　高浓水力碎浆机是废纸脱墨制浆中不可缺少的设备之一，它的作用除把废纸碎解为纸浆外，还有使纸浆纤维在转子转动中产生激烈的摩擦力，使印刷油墨通过化学药 品的作用从纤维表面脱落下来，从而达到再生利用纸浆的目的。ZGSⅡ20 本机转子为多头螺旋叶片转子，具有强大的碎解作用，工作浓度为 15％－18％，运转时能产生强大的自上而下的浆流和沿槽体旋转的浆流。纸浆质量优良，均匀度高。本机具有设计新颖、合理、碎解浓度高、节能等优点，是优良的碎解设备。

　2.2 除杂质机 目前，除杂质机在碎浆系统去除废杂物方面起着重要的作用，安装在水力碎浆机后面的除杂质机可以连续地或间歇地除去水力碎浆机未能去除的轻、重杂质。在去除重杂质的应用中，一些设计的实践证明是成功的。例如：转子必须掠过孔板的整个表面；刀片的外形应是后掠的以防止在端部产生剪切的作用；每一个刀片的底面设计应能使在孔板上面的脉冲作用最大化。孔板孔的大小会影响卸废料的周期。一般来说，孔越小，卸废料的周期越长，但去除的废料也越多。考虑到转子和孔板的磨蚀环境，可采用如 410 或 17-4ph 不锈钢一类的硬质材料，洛氏硬度要求在 35 以上。

　中国 80 年代初期研制生产 FU061 型纤维杂质分离机由于受结构等方面的限制，主要存在三方面的问题。

　（1）原料在给棉罗拉与给棉板处喂入困难；（2）经开松除杂后的纤维，由于受尘笼内负压气流的影响，往往不能被剥棉罗拉从尘笼上剥离；而造成纤维输出困难；（3）内藏式双叶轮风机，其叶轮轴穿过整个车肚。

　复式纤维分离机 复式纤维分离机是消化吸收日本进 口的 aikawa 复式纤维分离机机型设计的。主要用于分离废纸浆中的轻重杂物，并对来自水力碎浆机的浆料进行二次碎解。与本机的配用时，水力碎浆机底部筛 板筛孔可适当增大，提高了其生产能力。集碎解、除杂、筛选功能于一体，左半部分为碎解系统，右半部分为筛选系统，结构紧凑，效率高，可大大简化了废纸处理 流程，

　降低了能耗。

　单式纤维分离机 单式纤维分离机是一种造纸制浆过程中碎解、分离和筛选纤维的现代化设备，装置纤维分离机的碎浆流程，可以提高现有水力碎浆机的生产能力，减少原料的预处理，可以节约 10-20%的单位能量消耗，可以获得优质的浆料，纤维损耗少。

　纤维分离机浆料切向进入槽体，在叶轮作用下加速，在槽体内产生涡流，涡流产生的向心力使轻杂物聚集在涡流的中心而重杂 物则被甩向槽壁。聚集在槽体中心的轻杂物从安装在前盖上的轻杂物排放管通过阀门间断的排出，甩向槽壁的重杂物与部分浆料一起连续通过重杂物排放管进入重杂 物除渣器，经除渣器除去重杂物后的浆料重新送回到进浆管。收集在除渣器杂物槽中的重杂物通过阀门定时排放。

　用于废纸浆的进一步疏解和粗大杂质 的分离，可用于主流程或处理粗筛选的尾渣。与水力碎浆机配套使用，避免了杂质的 碎解细化，从而降低了后续筛选设备的负担，同时水力碎浆机可增大筛板孔 径，提高 碎浆机的生产能力。由于采用了新型结构形式，相同动力情况下，产量能力是传统纤维分离机的 3-5 倍。浆料经槽中叶轮二次碎解后，经叶轮后部筛板进入筛浆 室。筛浆室被一个圆筒形筛鼓分成内、外二部分，在筛鼓内部有一个鼓式转子旋转清洗筛鼓筛孔以免堵塞。合格纤维通过筛鼓筛孔经良浆管排出，粗渣从尾浆管排 出。ZDF 型单式纤维分离机除没有筛选系统外，其余结构与复式纤维分离机相同。

　纤维分离机主要用于分离纸浆中的轻、重杂质，并对浆料进行二次碎解，本机结构紧凑效率高，集碎解、除杂、筛选于一体，大大简化了废纸处理流程，降低了能耗，是生产高、中档纸的必选设备。它主要由两部分组成：一是碎解部分，二是压力筛部分，具有结构紧凑、除杂质效果好、一机多能等优点。

　2.3 圆筒筛 圆筒筛是一个回转的、开孔的圆筒，内壁有一螺旋以将纸浆中的废杂质从圆筒的一端带往另一端排除。圆筒上有高压喷水管以将废杂质带有的纤维洗出，只将通过圆筒筛筛孔重新返回水力碎浆机中，而冲洗过的废杂质则通过螺旋推进器排出送废料压实机处理。

　杭州华业造纸机械有限公司的 ZSX 圆筒筛用于对废纸浆进行粗筛选，分离出废纸浆中的粗大杂质 2.4 高浓除渣器 端部直径大于 200mm 的大型除渣器是高浓除渣器，通常安装在碎浆机除杂质机的后面，以去除金属、沙砾、玻璃等重杂质。基本原理是靠离心力将废杂质与纤维进行分离。

　ZSC 系列双锥体高效高浓除渣器是它利用纤维与杂质不同，而使重杂质从纸浆中分离

　出来，达到净化纸浆的目的。该除渣器占地面积小，生产能力大，操作方便，不堵塞排渣口，净化效率高，浆料仅一次通过除渣器，不需尾浆处理设备，纤维流失为零，锥体耐磨耐压，使用寿命长。

　2.5 筛选设备 筛选是屏障分离法中的一种，就像洗涤用的是网，筛选用于分离的是筛板。在废纸回收系统中，有三种主要的废杂质筛选模型：

　1. 碎浆机筛选

　这种方法主要去处大的废杂质诸如打包钢丝、塑料片、铁、木块、空罐等。

　2. 粗筛选

　 粗筛选在碎浆和高浓除渣器后进行，主要使用孔径为 1.3～2.0mm 的孔筛，在 3%～5%浓度下运行，主要用来除去一些较大的废杂质，如碎纸片、塑料片和其他较大的碎片。

　3. 细筛选

　 细筛选所用压力筛的筛缝宽度变动于 0.15～0.70mm 之间，视所生产的纸种和设置的部位而变化。细筛选技术发展迅速，一是筛缝已变得很细，目前不少工厂已在使用缝宽为 0.10mm 的筛板，二是这些细缝筛已能在很高的浓度（3%～5%）下运行。这些细缝筛可以用来去除一些非常细小的废杂质，如胶黏物和斑点等。

　当今在制浆造纸生产线包括废纸处理流程中使用的筛选设备绝大部分为压力筛，压力筛的筛选区主要有一圆筒形筛鼓和转子组成。

　2.5.1 筛板和筛框

　孔筛的筛板孔径随着孔筛在流程中应用的不同而变动于 0.8mm 至 20mm 之间，6mm 至20mm 的孔筛，如除杂质机和作为二次碎浆机使用的纤维分离机或高频疏解机所用的孔板主要是用来作为处理大的废杂物的粗筛选用，而用来筛选短纤维的细筛孔板孔径往往会小到0.8mm 处理废纸的孔径一般在 1.2mm 至 2.0mm 之间。

　缝筛筛板的缝是铣出来的，缝筛筛缝宽度一般为 0.15～0.75mm，目前采用先进的激光加工技术可以使筛缝宽度最小达到 0.1mm 甚至更小，铣加工的缝筛板开口面积通常为 3%～7%。

　波形筛板 波形筛板根据筛浆机的用途而种类繁多，例如 KBC 公司的 UP 型波形孔板，在孔板进浆侧焊有干扰条，这种孔板的特点就是大湍流，高出力，低纤维分级能力。这种干扰条筛板的筛浆机适宜安装在抽提孔为 10～16mm 的水力碎浆机后，以处理污杂质较多的废纸浆，

　或者安置在高浓除渣器之后，作为一道粗...