Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Макулатуре длительное время как серьезному источнику сырья в нашем хозяйстве не уделялось достаточного внимания.

Несколько десятилетий назад, когда объемы производства картона и бумаги были значительно ниже и перед человечеством еще не стоял вопрос экологического и энергетического кризисов, термин "макулатура" ассоциировался с чем-то неприятным, присущим всем отбросам. Считалось, что ресурсы древесного сырья неисчерпаемы, поскольку постоянно и в огромных количествах воспроизводятся природой. Поэтому целлюлозно-бумажная промышленность надежно обеспечена волокнистыми полуфабрикатами из свежей древесины. Макулатуре длительное время как серьезному источнику сырья в нашем хозяйстве не уделялось достаточного внимания.

Глава 1. ВОССТАНОВЛЕННАЯ БУМАГА: ПРОБЛЕМЫ И ПУТИ ИХ

РЕШЕНИЯ

1.1 Макулатура. Перспективы

В мировой экономике интерес к широкому использованию вторичных волокнистых материалов для получения полноценной продукции широкого назначения возник давно, но особенно обострился, когда в начале 70-х годов она ощутила отрицательные последствия многократного повышения цен на нефть и другие энергоносители. Многие развитые страны мира со скромными лесными ресурсами начали резко повышать долю вторичного волокна в композиции картона и бумаги. В 1970 г. потребление макулатуры в мире составило 31 млн т, что соответствовало 24% в общем балансе волокнистого сырья, в 1988 г. эти показатели составили соответственно 72 млн т, или 32%. В настоящее время тенденция роста использования макулатуры не ослабевает. По мере того как растет давление защитников окружающей среды, растет и значение вторичного волокна для бумажной промышленности. Девяностым годам суждено стать свидетелям расширения номенклатуры макулатурных видов в большинстве секторов бумажной промышленности, не только в газетном, но и в более высококачественном секторе печатных видов бумаги.

Резкое увеличение использования макулатуры в композиции почти всех видов бумаги и возникновение крупного стратегически важного макулатурного бизнеса открыли для бумажной промышленности широкий источник новых сырьевых материалов. Доля вторичного волокна в мировой бумажной композиции возросла с 24,8% в 1980 г. до 30,6% в 1990 г.

В ближайшие 3 года темпы роста использования макулатуры в ЦБП США будут вдвое выше темпов роста использования природных волокнистых полуфабрикатов. Североамериканские фирмы-изготовители газетной бумаги планируют до 1995 г. вложить 1,1 млрд долл. в создание на своих предприятиях мощностей по облагораживанию типографской макулатуры. Потребление старых газет к 1995 г. в этом секторе промышленности должно возрасти более чем на 1 млн т. Сбор бывшей в употреблении гофротары возрастет с 12,4 млн т в 1988 г. до 18,8 млн т в 1995 г. и приблизится к предельно достижимому уровню (60-65%). Сбор высококачественного вторичного сырья - заменителей целлюлозы (обрезков и других отходов от производства бумажно-картонных изделий) - возрастет с 3,5 до 4 млн т (100%), а сбор высококачественной печатной макулатуры увеличится с 2,6 млн т в 1988 г. до 4,4 млн т в 1995 г. (50% имеющихся резервов).

Для столь резкого повышения потребления макулатуры необходимы мощные рычаги увеличения ее сбора. Естественно, основным рычагом является экономический. В США, например, удельные капиталовложения в строительство линий по производству обесцвеченной макулатурной массы (ОММ) дешевле на 25%, расходы на эксплуатацию ниже на 15--20%, чем на производство ХТММ. При этом необходимо учитывать большой экологический эффект при замене свежего волокна вторичным. Рыночная цена беленой целлюлозы 700 долл./т, а ОММ - 350. Фабрика мощностью 200 т/сут экономит до 70 тыс. долл. в сутки, а ее окупаемость составляет 2 года.

Рост потребления макулатуры опирается прежде всего на экономические основы. Например, в ряде штатов установлено, что издательства обязаны довести долю потребляемой газетной бумаги из ОММ к 2000 г. до 90%. За выполнение этого предписания предоставляется беспроцентный кредит в сумме 56 долл. за 1 т закупаемой бумаги из макулатуры, за невыполнение -- различные суммы штрафов.

В Японии макулатура закупается и поступает на склады вторичного сырья из супермаркетов, магазинов, предприятий, выпускающих продукцию из бумаги и картона (обрезки, отходы производства тары и т.д.), домашних хозяйств (часть в обмен на мыло, туалетную бумагу и другие товары), затем макулатура поступает на целлюлозно-бумажные предприятия. Сбор и транспортировку макулатуры осуществляют и организуют специализированные пункты. К сбору привлекаются различные общественные организации.

Таким образом, расширяется рынок сбыта бумаги из макулатуры в силу чисто экономических факторов, стимулирующих ее производство, а следовательно, и сбор макулатуры. Аналогичная тенденция наблюдается в Европе и Азии. Сейчас в Германии 70% газетной бумаги вырабатывается с добавкой до 60% ОММ, в Швейцарии - 50, в Японии - 55%.

Макулатура, пригодная для повторного использования, состоит из различных видов продукции бумажного и картонного производства, кроме сортов для "разового" потребителя (санитарно-гигиеническая, сигаретная бумага, обои). Книги и документы обычно редко включаются в повторный цикл переработки. Наилучшие виды продукции для рециркуляции: телефонные справочники, газеты, журналы, печатные рекламные материалы, картон и гофротара. Самое ценное вторичное сырье -отходы печатного производства. Почти 100% этих отходов пригодны для повторного использования, в то время как свыше 15% бытовой макулатуры, как правило, не пригодны для этих целей. Макулатуру обычно сортируют, а цены на нее устанавливаются в зависимости от качества. К макулатуре высшего качества относятся обрезки белой бумаги, газеты и журналы, самое низкое качество у макулатуры из небеленого (бурого) картона и несортированной. Неочищенная (несортированная) макулатура традиционно используется в производстве низкосортной бумаги и картона, главным образом предназначенного для получения упаковочных и строительных материалов. Сортированная или облагороженная макулатура идет на выработку газетной, печатно-писчей, санитарно-гигиенической, упаковочной бумаги, сплошного и гофрированного картона.

В настоящее время объем экспортируемой макулатуры превышает 8 млн т. Почти половину этого количества вывозят США. Главные районы импорта макулатуры в мире -- Азия (более 3 млн т) и Западная Европа (3 млн т).

В мировой практике все чаще применяется термин "восстановленная" вместо "макулатурная", потому что макулатурная ассоциируется с плохой бумагой, а восстановленная нет. Хорошим источником международной статистики по тенденции использования восстановленной бумаги является ежегодный обзор, опубликованный журналом "Международная целлюлоза и бумага", в котором приведены данные по мировому использованию восстановленной бумаги в бумажной промышленности. В 1990 г. было использовано 83,5 млн т восстановленной бумаги.

Ожидается, что к 2000 г. в большинстве стран коэффициент восстанавливаемости превысит 30%.

Для решения задач по расширению использования макулатуры в передовых зарубежных странах большие ассигнования выделены на проведение научно-исследовательских работ. Например, Институт бумаги США имеет программу стоимостью 4 млн долл. Такой же объем исследований выполняет Национальная ассоциация предпринимателей ЦБП.

1.2 Использование и структура переработки макулатуры в нашей

стране

До 1987 г. объемы переработки макулатуры в отрасли незначительно увеличивались в основном за счет волевого повышения норм ее расхода. Это привело к ухудшению качества продукции, поскольку никакой модернизации действующих линий по подготовке макулатурной массы не проводилось. Установлено, например, что около 25% основного оборудования полностью изношено морально и физически. Сюда входят главным образом гидроразбиватели, сортировки, очистители, т.е. агрегаты, имеющие решающее значение при подготовке массы. Технологические схемы упрощены до неразумных пределов и доведены дотами. Кратность увеличения сбора в различных странах почти полностью соответствует кратности душевого потребления в России. Ресурсы макулатуры, доступные для заготовки, определяются исключительно уровнем потребления картона и бумаги на душу населения.

Таким образом, наша страна, занимая место в четвертой десятке стран по производству и потреблению бумаги на душу населения в настоящее время, учитывая падение производства, обладает незначительными возможностями по увеличению сбора макулатуры. Однако в условиях роста производства, внедрения рыночной экономики эта ситуация должна существенно меняться. Для строительства новых предприятий необходимо увеличить сбор макулатуры в основном у населения. Население России на 1 января 1992 г. - 148,8 млн чел. (городское -109,7 млн, сельское - 39,0 млн).

Нетрудно подсчитать, что, даже учитывая наши весьма скромные потребности, резервы будут, и немалые, однако следует учесть громадный разброс компактных источников образования макулатуры на огромной территории нашей страны (1057 городов, 1857 районов, 2164 поселка городского типа), что осложняет ее заготовку и транспортировку к местам переработки. По данным экономистов США, перевозка макулатуры на расстояние свыше 600 км делает ее использование убыточным, несмотря на значительную разницу стоимости свежих и вторичных полуфабрикатов.

И крайне примитивного состояния в процессе эксплуатации, т.к. многие узлы (пульсационные мельницы, очистители, сортировки) выходят из строя из-за недостаточной надежности и неправильной эксплуатации и выключены из потока. По оценкам специалистов, уровень техники и технологии подготовки макулатурной массы на большинстве предприятий отрасли отстает от мирового на 30 и более лет.

В нашей стране вообще никогда не рассматривался вопрос о самостоятельной программе научных исследований по переработке макулатуры. Ежегодные затраты на науку просто мизерны, например в ценах 1990 г. выделялось 300 - 500 тыс. руб. на отраслевой институт, включающий примерно 60 специалистов, работающих в этой области. Фундаментальные исследования вообще не проводились.

В настоящее время по Российской государственной научно-технической программе "Комплексное использование и воспроизводство древесного сырья" (1992 г. - 140 млн руб.) объем научных исследований, проводимых разрозненно коллективами трех институтов (ЦНИИБ, СПТИ, ЦБП, УЛТИ), также крайне мал и составляет менее 1% от общего финансирования программы.

Таков закономерный итог недостаточного внимания к вопросам развития научных исследований в нашей стране. Только в условиях крайнего дефицита целлюлозно-бумажной продукции, особенно бумаги, предприятия пока без труда находят рынок сбыта своей продукции, в композицию которой входит макулатурное волокно.

Вопрос о возможности резкого увеличения сбора макулатуры в стране в результате применения экономических или принудительно-правовых рычагов иногда дискутируется специалистами.

Некоторые ресурсы, доступные для увеличения сбора, еще существуют и в настоящее время. Модернизация действующих потоков подготовки макулатурной массы позволит резко улучшить качество продукции и расширить ее ассортимент. А это весьма важно в условиях зарождающейся рыночной экономики и возможности выхода на внешний рынок.

Страны СНГ являются единственными в мире, где число марок макулатуры лишь 12. В различных странах собирают макулатуру по 15--40 маркам, т.е. тщательно сортируют еще на приемном пункте. При ограниченном числе марок рассортировать макулатуру для использования при выработке квалифицированных видов бумаги практически невозможно.

Широкое применение макулатуры в целлюлозно-бумажной промышленности требует, несомненно, капиталовложений, необходимых для обеспечения сбора, сортировки и главным образом облагораживания макулатуры. Однако эти капиталовложения будут примерно в три раза меньшими, чем на эквивалентное развитие лесозаготовок, а эффект применения в несколько раз выше.

Используя материалы публикаций отечественных специалистов, попытаемся выделить некоторые узловые вопросы, проблемы переработки макулатуры, пути их решения и перспективы практической реализации.

1.3 Ресурсы макулатуры и объемы ее переработки

Ресурсы макулатуры зависят, как уже отмечалось, от объема производства и потребления в стране бумаги и картона (с учетом их импорта и экспорта), уровня техники и технологии промышленности, потребляющей бумагу и картон. К 1990 г. ее ресурсы ориентировочно составили 1968,1 тыс. т. Наибольшая доля ресурсов находится в Центральном регионе. На его долю приходится 27,8% всех ресурсов. Наименьшие ресурсы в Северном (4,6%), Восточно-Сибирском (4,6%), Дальневосточном (4,5%) регионах, что объясняется удаленностью их от центральной части, трудностью сбора, малой численностью населения. Наиболее массовыми марками макулатуры по всем районам являются МС-3, МС-6, МС-7, МС-10, МС-11. По Северному региону на долю этих марок приходится 3,8%, Центральному - 19,9%.

Потребление макулатуры в отдельных регионах страны зависит от размещения предприятий, перерабатывающих макулатуру. Часто объемы образования ресурсов и переработки макулатуры в регионе сильно отличаются, что влечет за собой дальние межрегиональные перевозки. Из общего количества перерабатываемой макулатуры 80% используется в производстве картона и только 20% в производстве бумаги.

Крупнейшими предприятиями, перерабатывающими свыше 100 тыс. т макулатуры, являются Санкт-Петербургская КФ, Алексинская КФ, Светлогорский ЦБК, Ступинская КФ; более 50 тыс. т перерабатывают Жидачовский ЦКЗ и Суоярвская КФ. Балахнинский ЦКК, Пермский ЦБК и др. перерабатывают от 20 до 50 тыс. т макулатуры, остальные предприятия имеют мощности по переработке макулатуры до 20 тыс. т. Переработкой макулатуры и отходов собственного производства занято примерно 65 предприятий. Доля макулатуры в композиции сырья, используемого для производства бумаги и картона, составляет в нашей стране всего 17,7%, в то время как в ряде зарубежных стран она превышает 30% и продолжает расти.

Важнейшей на сегодня причиной недостаточного использования макулатуры является не столько низкое развитие целлюлозно-бумажной промышленности, сколько крайне примитивный технический уровень применяемого оборудования. Комплексное обследование 55 предприятий, перерабатывающих макулатуру, показало, что 30 из них перерабатывают 90% макулатуры, а остальные только 10%.

Основные стадии переработки макулатуры это, как известно, измельчение, очистка, облагораживание, промывка и отбеливание. Размол макулатуры происходит при концентрации массы 12-15% и представляет собой лучший компромисс между бережной обработкой волокна и хорошей степенью провара. Инородные частицы, содержащиеся в макулатуре, задерживаются в сеточной сортировке гидроразбивателя и вымываются, а хорошая масса накапливается в бассейне. Флотация служит для удаления печатной краски. При использовании обесцвеченной макулатурной массы применяется диспергирование для размола и распределения остатков печатной краски, приставших к волокну и не поддающихся флотации, так, чтобы полотно стало оптически гомогенным. Другая, еще более важная причина применения размола - это диспергирование и мельчайшее распределение клеевых частиц, которые могут привести к образованию отложений на сетках, сукнах и поверхностях валов машины и к образованию отверстий в бумаге, что вызывает обрыв полотна.

По технологии применения макулатуры в композиции санитарно-бытовых видов бумаги уже имеется достаточный отечественный опыт. В 1989-1990 гг. ЦНИИБ совместно с ПО "Светогорск" освоил технологию производства крепированной бумаги массой 32 г/м и изделий на ее основе (рулончиков туалетной бумаги) из отходов сортирования целлюлозных производств названного предприятия (40-60%) и макулатуры (60-40%). Подготовка макулатурной массы в производстве туалетной бумаги в ПО "Светогорск" (рис. 1) предусматривает ее роспуск, размол, сортирование и очистку от грубых и мелких включений в аппаратах различных типов, термодисперсионную обработку в щелочной среде (РН - 8-9) при повышенной температуре (60-90° С) и концентрации (12-15%).

1.4 Технико-экономические показатели использования макулатуры

В нашей стране на целлюлозно-бумажных предприятиях выпускается 48 видов марок бумаги и картона, содержащих в композиции от 10 до 100% макулатурного волокна. В основном это упаковочные виды бумаги и картона, на производство которых используется более 78% общего количества перерабатываемой макулатуры. Наибольший удельный вес в общем объеме потребления макулатуры занимает картон коробочный всех марок (42%), тарный для гладких слоев гофрокартона (19%), оберточная бумага всех видов (19%) и бумага пачечная двухслойная для упаковки папирос и сигарет. Если рассматривать использование макулатуры в композиции продукции, то наибольший удельный вес она занимает при производстве кровельного и чемоданного картона (77%), коробочного (74%), тарного (53%) При производстве бумаги наибольшая доля макулатуры в композиции волокна бумаги для контрольно-кассовых аппаратов (80%) и оберточных видов бумаги.

Цена на макулатуру и изделий из нее

Общий принцип построения цен как суммы себестоимости и прибыли применяется при построении цен на макулатуру и продукцию из нее. Так, у населения и предприятий вне зависимости от качества макулатура покупается по 1000 руб./т, затем продается заготовительным предприятиям на 30-50% дороже, проходит там сортировку и первичную обработку и продается потребителям в 1,5 - 5 раз дороже в зависимости от марки.

Необходимо отметить, что показатели цен и затрат по всем стадиям переработки и потребления макулатуры различаются в зависимости от расстояния транспортировки макулатуры от пунктов сбора до заготовительных организаций и от них до бумажных фабрик, а также от марки макулатуры.

В целом экономическая ситуация с заготовкой и обработкой макулатуры вполне благоприятна. Тем не менее, за последние годы цены на макулатуру выросли в 50 раз, и это не предел. Рост цен на макулатуру не может не вызвать дальнейшее повышение цен на бумагу и картон, а значит, на конечный продукт . книги и другие товары.

Подход к определению цен на макулатуру как вторичное сырье требует существенных изменений. Эти цены должны стимулировать сдатчиков, заготовителей и потребителей макулатуры. Кроме того, цены на макулатуру должны быть гибкими и отражать как спрос на нее, так и предложения, существующие в конкретный момент времени По-видимому, на дефицитные марки макулатуры (МС-4, МС-5, МС - 6) заготовительные организации должны иметь право устанавливать более высокие цены. Таким образом, договорные цены позволят учесть конкретные особенности предприятий-потребителей и предприятий-поставщиков При этом варьирование цен не должно повышать среднюю цену тонны макулатуры Такая система позволит создать экономическую заинтересованность всех организаций, участвующих в сборе, заготовке и переработке макулатуры.

Эффективность использования макулатуры

Общий эффект от использования вторичного сырья представляет собой сумму экономического эффекта, образующегося у предприятий-изготовителей продукции из макулатуры, и предотвращенного ущерба, получаемого от снижения вредного воздействия газовых выбросов, твердых отходов и сточных вод на природную среду. Методика оценки этого эффекта разработана ВНИПИЗИлеспромом.

Расчеты эффективности использования макулатуры по конечной продукции доказали, что ее применение характеризуется более высокими экономическими показателями, чем использование для этих же целей первичного древесного сырья почти для всех видов продукции. Увеличение удельного потребления макулатуры до нормативного уровня без изменения качественных параметров конечной продукции снижает затраты на производство тарного картона на 12,6%, а бумаги санитарно-гигиенического назначения на 43,3%. Каждая тонна макулатуры, использованная в композиции тех видов бумажно-картонной продукции, где ее применение технологически целесообразно, приносила прибыль в размере от 52 до 350 руб. (в ценах 1990 г.) в зависимости от вида продукции.

Экологические аспекты использования макулатуры

В настоящее время на передний план выступают проблемы экологии. В США стоимость складирования отходов выросла на порядок за последнее десятилетие и стремительно продолжает увеличиваться. Для захоронения 1т отходов требуется 8-12м 2 площади. Парламенты вынуждены издавать законы о принудительном сборе макулатуры и других отходов.

Экологические мотивы выбора способа производства или исходного сырья более важны, чем экономические. Если экономический фактор является относительным, временным, действующим в данный непродолжительный период и не всегда отражает объективно действительную ценность продукта, на которой основываются расчеты эффективности создаваемого производства, то фактор экологический, по существу, является абсолютным. Так, если диоксин отрицательно действует на организм, то это действие, не зависит ни от экономических, ни от других причин и его влияние не меняется во времени. Поэтому при выборе технологии для производства продукции с одинаковыми свойствами предпочтение должно отдаваться более экологически безопасному процессу, а не экономически выгодному.

Производство целлюлозы всегда опаснее для водоемов, чем производство макулатурной массы. Стоки от производства макулатурной массы также содержат специфические загрязнения. Особенно экологически неблагоприятен сток от установок флотационного облагороженной макулатуры, что обусловлено загрязнениями исходных бумаги и картона, в которых содержатся остатки смол, а также поверхностно-активных веществ и других химикатов, используемых для проклейки в массе и на поверхности, повышения удержания волокна и каолина и других целей, связанных с приданием продукции необходимых потребительских свойств. Удаление из макулатуры типографской краски связано, так же как и при отбелке ТММ или ХТММ, с попаданием в стоки остатков различных химикатов, имеющих высокие ПДК. Из анализа специфики выбросов в атмосферу видно, что производство целлюлозы экологически более опасно, чем производство механической или макулатурной массы. В процессе обесцвечивания макулатуры дополнительно образуется 80-85 кг/т шлама, содержащего остатки типографской краски, мелкое волокно и наполнитель. Причем флотационные шламы содержат тяжелые металлы, которые при определенных концентрациях делают эти отходы высокотоксичными.

Таким образом, при выборе способа использования макулатуры необходим тщательный анализ всех факторов, характерных для данного региона, процесса или вида продукции, учитывая интересы производителя, потребителя и народного хозяйства в целом. Окончательное решение должно базироваться только на объективных всесторонних расчетах.

По потреблению свежей воды целлюлозно-бумажное производство занимает 6-е место среди отраслей промышленности Удельное потребление на 1 т продукции (суммарно - целлюлозы, древесной массы, бумаги и картона) составляет 163 м 3, из которых значительная доля приходится на производство волокнистых полуфабрикатов. Заметный вклад в снижение водопотребления и загрязнения сточных вод вносит использование макулатуры. Уже в настоящее время на Суоярвской и Ступинской КФ удельное потребление свежей воды составляет от 5 до 18 м 3/т. Перспективна возможность перевода ряда макулатуроперерабатывающих предприятий на замкнутую систему водопользования и утилизации твердых отходов. В настоящее время прототипом такого предприятия может служить Суоярвская картонная фабрика, которая вырабатывает коробочный картон при удельном водопотреблении около 5м 3/т. В процессе переработки макулатуры и при очистке сточных вод образуется значительно меньшее количество осадков, требующих дальнейшей утилизации, чем при использовании первичного сырья.

Так, удельный экономический эффект от снижения количества осадков составит 5,1 руб/т (в ценах 1990 г), а при пересчете на весь объем перерабатываемой макулатуры -16 млн руб. Общее количество потерь при переработке макулатуры составляет 15-17%, из них около 5% (крупные отходы - проволока, металлические предметы, камни, резина и т.д.) из гидроразбивателей вывозится в отвал, а остальное (скоп -- мелкое волокно вместе с наполнителем) может и должно быть использовано, так как его общее количество при условии захоронения составляет около 300 тыс. т. Поэтому практически на каждом перерабатывающем макулатуру предприятии должны быть запроектированы цехи по выработке продукции (плит) из скопа.

Существуют также технологические решения по удержанию мелкого волокна на формирующих цилиндрах, что позволит сократить образование скопа на 30-40%. Величина общего экономического эффекта использования макулатуры в народном хозяйстве в 1990 г. составила 211,5 млн руб. (в ценах 1990 г.).

Экономико-организационные аспекты заготовки и использования макулатуры.

Переработка бумаги и картона, сделанных из макулатуры вместо аналогичной продукции из свежего волокна, все еще связана с дополнительными издержками потребителя. Например, при печати на бумаге, содержащей макулатуру, может снижаться скорость печатных машин из-за ее повышенной пылимости или пониженной прочности.

Использование макулатурного коробочного картона приводит к увеличению отбраковки при расфасовке и упаковке продуктов на автоматах и снижению их производительности. Производство гофрированной тары из картона также связано со снижением скорости перерабатывающего оборудования. Кроме того, получающийся ящик менее прочен и долговечен, что также вызывает определенные потери и сложности в процессе его использования.

При всех достоинствах макулатуры как волокнистого материала нельзя ее переоценивать. Следует учитывать своеобразный процесс "старения" макулатуры. Макулатура повторного использования резко уступает по качеству свежей макулатуре.

Каковы же экономико-организационные причины неудовлетворительного положения с использованием макулатуры в отрасли?

1. Структура использования макулатуры несовершенна, а значительные потенциальные возможности наращивания объемов ее переработки используются далеко не полностью.

2. Низкое качество макулатуры, поставляемой заготовительными организациями, ее качественная неоднородность при отсутствии адекватных экономических санкций со стороны потребителя.

3. Сезонная зависимость бытовых сборов макулатуры, высокая степень загрязненности, полимеризованности печатных красок, требующая специальной обработки.

4. Дефицит тех марок, которые необходимы для изготовления тарного картона, бумаги пачечной и оберточно-упаковочной.

5. Ограниченность возможностей потребителя по использованию продукции с максимальным содержанием макулатуры.

6. Жесткая система цен на макулатуру, не реагирующая на изменения спроса на отдельные марки макулатуры.

7. Несоответствие соотношений цен отдельных марок макулатуры между собой и видам первичного сырья.

8. Слаборазвитая сеть заготовительных пунктов, их низкая техническая оснащенность и культура обслуживания, низкие и недифференцированные закупочные цены на макулатуру.

9. Наличие посредника между крупными компактными источниками макулатуры и предприятиями-потребителями, приводящее к излишним перевозкам и возможности срыва поставок.

Если учитывать все расходы на облагораживание и подготовку макулатуры, то повторное ее использование не всегда будет значительно дешевле использования первичного волокна.

Необходимо еще раз подчеркнуть, что одна из проблем, с которой приходится сталкиваться при утилизации макулатуры, - высокие транспортные расходы. Так, оплата транспортировки макулатуры по железной дороге равна оплате перевозки полученной газетной бумаги. В связи с этим большинство фабрик, работающих на макулатурном сырье, располагаются в густонаселенных городских районах, где имеются большие количества легкодоступной макулатуры. Кроме того, необходим переход на прямые хозяйственные связи с крупными полиграфкомбинатами.

В связи с тем что в стране имеется в избытке низкокачественная макулатура и практически не используется весь объем отходов бумаги с покрытиями (ламинированной, фольгированной, битумированной, парафинированной), целесообразна переработка макулатуры в нетрадиционных направлениях: в производстве тепло- и звукоизоляционных материалов; декоративных облицовочных материалов; в производстве топлива, спирта и продуктов гидролиза макулатуры; кормовых дрожжей, листового и формованного материала для семян,, рассады; элементов упаковочной и формованной тары. Около 300 тыс. т низкокачественной макулатуры без значительных капитальных вложений может быть использовано в производстве твердых и мягких древесноволокнистых плит в количестве 15 и 30% соответственно.

Глава 2. РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ

МАКУЛАТУРЫ

В настоящее время существуют три основных вида волокнистого сырья, из которых производятся полуфабрикаты для целлюлозно-бумажной промышленности:

· древесина;

· недревесное сырье;

· вторичное волокнистое сырье ? макулатура.

Несколько десятилетий назад, когда объемы производства картона и бумаги были значительно ниже и перед человечеством еще не стояли проблемы экологического и энергетического кризисов, термин «макулатура» ассоциировался с чем-то неприятным, присущим всем отбросам и отходам. Считалось, что ресурсы древесного сырья неисчерпаемы, поскольку постоянно воспроизводятся природой. Макулатуре как источнику сырья не уделялось достаточного внимания.

Интерес к широкому использованию вторичного волокнистого сырья для получения продукции широкого назначения возник давно, но особенно повысился в начале 70-х годов в связи с многократным повышением цен на энергоносители. Большинство развитых стран мира со скромными запасами лесных ресурсов начали резко повышать долю вторичного волокна в композиции картона и бумаги. Значение вторичного волокна для бумажной промышленности возрастало и под давлением защитников окружающей среды. Девяностым годам суждено было стать свидетелями расширения номенклатуры макулатурных видов бумаги не только в газетном секторе бумажной промышленности, но и в секторе более высококачественных печатных видов бумаги.

Резкое увеличение использования макулатурной массы в композиции почти всех видов бумаги и возникновение крупного стратегически важного макулатурного бизнеса открыли для бумажной промышленности широкий источник сырьевых материалов.

В ближайшие годы инвестиционные процессы в целлюлозно-бумажной промышленности России будут связаны с разработкой и внедрением ресурсосберегающих и экологически безопасных технологий, таких как производство ТММ/ХТММ, и переработкой макулатуры с увеличением доли ее использования в композиции бумаги и картона до уровня предприятий наиболее развитых стран, т. е. до 50%.

Вторичное волокнистое сырье ? макулатура представляет собой бывшие в употреблении изделия или печатную продукцию из бумаги и картона, а также отходы их производства и переработки.

Макулатура по праву считается основным сырьем бумажной промышленности в ХХI веке. В России и других странах СНГ макулатура, в зависимости от композиционного состава, цвета, степени загрязнения и роспуска, подразделяется на марки, представленные в Международном стандарте (ГОСТ 10700?97). ГОСТ предусматривает три группы качества и 13 марок макулатуры.

Первая группа ? А ? высокого качества, включает марки МС-1, МС-2, МС-3, МС-4. Это отходы производства всех видов бумаги (кроме газетной), а также использованные невлагопрочные и неармированные бумажные мешки (МС-4).

Вторая группа ? Б ? среднего качества, включает марки МС-5, МС-6, МС-7. Это отходы производства и потребления картона и бумаги (кроме электроизоляционного, кровельного и обувного картона), чистые и с печатью, а также использованная продукция полиграфической промышленности (кроме газет), изданная на белой бумаге (без переплетов, обложек и корешков).

Третья группа ? В ? низкого качества, включает марки от МС-8 до МС-13. Это отходы производства и потребления газетной бумаги, гильзы, шпули, втулки, литые изделия, бумага и картон с покрытиями и пропиткой темных цветов, а также светочуствительная и запечатанная на аппаратах множительной техники бумага.

Все указанные марки макулатуры не должны содержать посторонней примеси, а также бумагу и картон, непригодные для переработки: покрытые полимерными пленками, лаком, смолами, тканью, фольгой; пропитанные водостойкими составами; фибру; пергамент. Сорность макулатуры не должна превышать 1,5%. К сорности относят пыль, песок и другие посторонние включения, выпавшие через контрольную сетку с ячейками площадью 1 см². Влажность макулатуры всех марок не должна превышать 15%. Допускается макулатура в измельченном виде. Поставляемая макулатура должна быть запрессована и упакована по маркам в кипы массой от 200 до 600кг. В отдельных случаях допускается затаривание макулатуры в бумажные мешки или картонные коробки. На каждую кипу должна быть нанесена информационная маркировка. Макулатура транспортируется в крытых транспортных средствах. Хранение ее на складах или оборудованных площадках должно обеспечивать защиту от воздействия атмосферных осадков и почвенной влаги.

После надлежащей переработки макулатурное сырье превращается в волокнистый полуфабрикат ? макулатурную массу.

Принято относить различные виды целлюлозы и механической древесной массы к первичным или «свежим» полуфабрикатам, а макулатурную массу ? к вторичным.

Широкое использование макулатурной массы в композиции бумаги и картона обусловлено следующими обстоятельствами:

· отсутствуют крупные капитальные вложения;

· сокращается расход древесного сырья, что позволяет сохранить запасы древесины;

· значительно сокращаются расходы электроэнергии, тепла и химических реагентов на производство картонно-бумажной продукции;

· при очистке сточных вод процесса переработки макулатуры образуется меньшее количество осадков, требующих утилизации;

· решается ряд экологических проблем целлюлозно-бумажного производства, позволяющих снизить потребление производственной воды, уменьшить ее загрязненность и расходы на ее очистку;

· уменьшаются капиталовложения на строительство цехов, перерабатывающих макулатуру в сравнении с производством, на котором перерабатывается древесина;

· использование макулатуры вместо древесины позволяет уменьшить парниковый эффект в глобальном масштабе, поскольку в случае вывоза использованных изделий из бумаги и картона на свалки в атмосферу выделилось бы огромное количество метана.

Вместе с тем переработка макулатуры позволяет решить проблему уменьшения количества бытовых отходов в густонаселенных регионах и крупных городах.

Использование макулатурной массы в композиции бумаги и картона в условиях рыночной экономики позволит предприятиям России и других стран СНГ не зависеть от стоимости товарной целлюлозы, производимой предприятиями-монополистами, и от стоимости и стабильности поставок балансовой древесины и технологической щепы, используемых при производстве целлюлозы.

Данные обстоятельства позволят бумажным и картонным фабрикам малой и средней производительности, количество которых в России и других странах СНГ более 100, стабильно работать и развиваться в условиях рыночной экономики.

Объем потребления вторичного волокнистого сырья ? макулатуры ? в производстве бумаги и картона неуклонно возрастает в развитых странах и достигает 50%. По прогнозу ФАО к 2010 году доля использования макулатурной массы в композиции бумаги и картона составит свыше 50% независимо от вида вырабатываемой продукции.

По данным этой же организации во всем мире макулатурной массы используется в производстве:

· газетной бумаги ? 12%;

· контейнерного картона «тест-лайнер» и бумаги-основы для гофрирования ? 29%;

· коробочного картона ? 19%.

Применение современной технологии и высокоэффективного оборудования для переработки макулатуры обеспечивает расширение ассортимента бумаги и картона, изготовленных с использованием в композиции вторичного волокна.

Производство одной тонны вторичного волокнистого полуфабриката при переработке макулатуры на современных предприятиях позволяет сохранить более 2,5 м³ древесного сырья. По сравнению с производством первичных волокнистых полуфабрикатов достигается экономия электроэнергии ? 4000 кДж*ч/т, производственной воды ? 7,5 м³/т; сокращаются выбросы загрязняющих веществ в атмосферу на 27 кг/т.

Для обеспечения прироста производства бумаги и картона к 2010году на 150 млн т мировой ЦБП потребуются дополнительные объемы волокнистого сырья:

· древесины 170 млн м³;

· макулатуры (в пересчете на древесину) ? 240 млн м³;

· и однолетних растений (в пересчете на древесину) ? 45 млн м³.

В большинстве стран степень использования макулатуры еще не достигла максимального уровня. Дальнейшему росту данного показателя способствуют три основных фактора:

· высокая конкурентоспособность вторичного волокнистого сырья ? макулатуры ? по сравнению с древесиной;

· законодательные акты, требующие увеличения степени использования макулатуры в композиции бумаги и картона;

· повышение спроса на бумагу и картон, содержащие в композиции значительное количество макулатурной массы, так называемые «макулатурные» бумагу и картон, обусловленного пропагандой в средствах массовой информации и акциями движения «зеленых».

Вторичные волокна по своим физико-химическим и морфологическим свойствам значительно отличаются от волокон первичных полуфабрикатов, характеризуются повышенной сорностью и ороговевшим состоянием поверхности, обусловленным сушкой бумаги и картона.

Цель переработки макулатуры ? получение волокнистого полуфабриката для использования в композиции бумаги и картона при максимальном замещении первичных волокнистых полуфабрикатов ? целлюлозы и механической древесной массы (МДМ).

Задача процесса переработки макулатуры ? восстановление бумагообразующих свойств вторичного волокна при удалении посторонних примесей как можно ранее по технологическому потоку.

В настоящее время ММ в значительных количествах или полностью заменила различные виды первичных полуфабрикатов в композиции бумаги-основы для гофрирования, бумаги санитарно-бытового назначения (СББ), писче-печатных видов бумаги, в т. ч. газетной. Некоторые виды бумажно-картонной продукции изготовляют из 100% ММ: газетную, СББ и упаковочные виды бумаги и картона. По этой причине к качеству и чистоте ММ предъявляются высокие требования.

Под качеством ММ понимают ее основные бумагообразующие свойства: показатели механической прочности и белизну. Понятие чистоты ММ включает оптические, химические, коллоидные, микробиологические и некоторые технологические свойства, в т. ч. наличие липких веществ.

Известно, что показатели механической прочности и свойства получаемой бумаги зависят от вида исходных волокон и способа их обработки в процессе производства. Значительное влияние на свойства волокон оказывают их размол и сушка, при которых происходят необратимые изменения: потеря эластичности, пониженная способность к набуханию, ороговение поверхности и увеличение хрупкости. Снижение основных показателей механической прочности бумаги происходит при использовании для ее изготовления ММ, содержащей минеральные наполнители, МДМ и лиственную целлюлозу.

Низкие показатели механической прочности ММ также обусловлены наличием мелких волокон и их обрывков. При сушке на БДМ между микрофибриллами возникают связи, которые не разрушаются при разволокнении бумаги в процессе переработки макулатуры. Повторно используемые волокна становятся жесткими, плохо набухают при подготовке волокнистого полуфабриката для производства бумаги, что приводит к уменьшению межволоконных сил связи и понижению показателей механической прочности бумажного полотна.

Бумагообразующие свойства ММ определяются количеством циклов переработки при повторном использовании волокнистых полуфабрикатов. Значительное ухудшение свойств ММ происходит после 4?5 циклов повторного использования. После пяти циклов использования ММ не может успешно применяться для производства бумаги и картона: значительно снижается способность к фибрилляции, прочность и средняя длина волокон.

Степень помола и водоудержание по G Jayme косвенно указывают на количество циклов повторного использования ММ: чем выше значение данных показателей, тем больше количество циклов использования полуфабриката.

Переработка макулатуры в волокнистый полуфабрикат ? сложный технологический процесс, состоящий из ряда последовательных операций: разволокнения, грубой и тонкой очистки, грубого и тонкого сортирования, дополнительного размола; а при получении высококачественной ММ ? также сгущения, диспергирования, удаления печатной краски флотацией или промывкой и отбелки. Совокупность операций диспергирования, удаления печатной краски и отбелки принято называть облагораживанием ММ, а полученный полуфабрикат ? облагороженной ММ (ОММ).

Разволокнение макулатуры и дополнительный размол ММ сопровождаются разрушением структуры волокна, при этом вторичное волокно становится более измельченным и малофибриллированным, по сравнению с первичным, а полученная бумага ? менее прочной, более рыхлой, мягкой, непрозрачной.

Большое влияние на бумагооборазующие свойства ММ оказывает фракционный состав полуфабриката. Фракционный состав ММ представляет совокупность фракций волокон различной длины. Резервом для восстановления бумагообразующих свойств ММ является фибрилляция длинных волокон и волокон средней длины. Коротковолокнистая фракция ММ состоит из обрывков ороговевших волокон, имеет высокую степень помола и низкие бумагообразующие свойства, что определяет ее отрицательное влияние на связеобразование между волокнами. Необходимость размола короткого и О-волокна представляется нецелесообразной.

Одной из основных причин более низких бумагообразующих свойств ММ по сравнению с первичными полуфабрикатами является повышение содержания зольных элементов и фракции О-волокна (менее 0,2 мм) до 30 и более%. Так называемая фракция О-волокна представляет собой ороговевшие фибриллы и мельчайшие обрывки волокон, которые по влиянию на процессы бумажного производства подобны зольным элементам.

Содержание мелких фракций в ММ до определенного значения, конкретного для каждого отдельного вида бумажно-картонной продукции, способствует повышению показателей механической прочности. Содержание зольных элементов свыше 5% в ММ, как правило, улучшает ее бумагообразующие свойства, в первую очередь показатели механической прочности. Повышение содержания зольных элементов более 12% снижает фильтрационные свойства бумажной массы вследствие уменьшения межволоконных сил связи.

По данным голландской фирмы SCA Packaging De Hoop, содержание золы и мелкого волокна в макулатурном сырье растет пропорционально кратности его повторного использования. Так, в настоящее время на европейских предприятиях содержание короткого волокна в ММ достигает 52%, а содержание зольных элементов возросло с 12% в 1980году до 25% в 2004-м, вследствие чего показатели механической прочности ММ ухудшились в 2 раза.

Для повышения показателей механической прочности ММ необходимо осуществлять технологический контроль за содержанием зольных элементов непосредственно после основных операций переработки макулатуры ? разволокнения вторичного волокнистого сырья, грубого и тонкого сортирования ММ.

Для восстановления бумагообразующих свойств вторичных волокон также необходимо увеличение внутренней фибрилляции при сохранении длины волокна. С этой целью на российских предприятиях традиционно применяется дополнительный размол ММ, неоправданно увеличивая расход энергии, что является следствием использования недостаточно продуманной технологической схемы переработки макулатуры.

В современных технологических схемах подготовки вторичного волокнистого полуфабриката обычно не предусматривают использование дополнительного размола и термодиспергирования ММ.

С целью гомогенизации ММ необходимо применять двухступенчатое сортирование: на 1 ступени с использованием сита с круглыми отверстиями, на 2-ой ? щелевые сита и/или фракционирование. На дополнительный размол следует направлять отделенные грубые длинные волокна для придания им гибкости и пластичности.

Технология переработки макулатуры значительно сложнее, чем подготовка бумажной массы из первичных полуфабрикатов, т. к. макулатура как вторичное волокнистое сырье представляет собой смесь различных волокнистых полуфабрикатов, которые содержат некоторое количество примесей, загрязнений и других нежелательных составляющих:

· различные добавки, используемые в процессе производства бумаги, такие как наполнители, красители, компоненты покрытий и другие функциональные и технологические вещества;

· вещества, используемые при переработке бумажно-картонной продукции, такие как краски, покрытия, ламинаты, проклеивающие вещества и т. д.;

· материалы, попадающие в бумажно-картонную продукцию при ее использовании и в процессе сбора вторичного сырья: проволока, веревки, пленки, песок, камни, скрепки, зажимы и т. д.

Удаление примесей неволокнистого характера в значительной степени зависит от их количества, размера, формы, деформируемости и плотности частиц, а также свойств их поверхности, определяющих их способность к флотации (табл. 1).

Методы удаления частиц примесей из ММ применяются в зависимости от их свойств:

· очистка: плотность, размер частиц и их форма;

· сортирование: размер частиц, их форма и деформируемость;

· промывка: размер частиц и их форма;

· флотация: поверхностные свойства и размер частиц.

Эффективность использования данных методов удаления примесей зависит от концентрации волокнистой суспензии и от содержания их в исходном макулатурном сырье.

Высокая эффективность очистки ММ достигается при отличии плотности частиц примесей от плотности воды и волокон. При сортировании ММ удаляются крупные частицы кубической формы, но при этом небольшие, плоские или деформируемые частицы примесей трудно поддаются отделению. Эффективность промывки зависит от концентрации ММ, при этом удаляются частицы примесей размером до 30 мкм. При флотации ММ удаляются гидрофобные частицы размером до 250 мкм.

Основные операции технологической схемы переработки макулатуры и их назначение:

· разволокнение макулатуры для получения волокнистой суспензии при одновременном отделении крупных частиц примесей;

· очистка ММ от тяжелых включений;

· сортирование ММ с целью отделения примесей органического и неорганического характера;

· фракционирование для разделения ММ по длине волокон;

· дополнительный размол для улучшения бумагообразующих свойств ММ;

· диспергирование ММ для отделения частиц печатной краски от поверхности волокон, снижения количества агломератов липких веществ, смешивания массы с отбеливающими реагентами;

· сгущение для проведения ряда технологических операций: диспергирования, отбелки или хранения ММ при более высокой концентрации;

· удаление печатной краски при флотации и промывке ММ;

· отбелка для повышения белизны и обесцвечивания ММ.

Важными критериями оценки экономической эффективности технологической ступени являются удельный расход энергии (УРЭ) и концентрация массы. Как видно из данных, представленных в табл. 2, значения этих величин различны, что объясняется особенностями применяемой технологии переработки макулатуры и зависит от марки макулатуры. Кроме того, УРЭ в значительной степени зависит от расхода энергии на разволокнение макулатуры и удаление примесей при сортировании, очистке, флотации и/или промывке ММ. В табл. 2 не включены расходы энергии на транспортировку волокнистой суспензии при выполнении операций технологического процесса переработки макулатуры.

До настоящего времени отсутствует четкое различие между низкой (LС), средней (МС) и высокой (НС) концентрацией: определение концентрации зависит от операции технологического процесса (табл. 3).

Развитие, формирование и восстановление бумагообразующих свойств ММ должно осуществляться за счет разработки новых и совершенствования существующих технологий с использованием вновь создаваемого оборудования, при снижении расхода свежей воды и энергии, уменьшении потерь волокна и утилизации отходов.

Не существует оптимальной технологической схемы переработки макулатуры. При выборе и проектировании технологической схемы переработки макулатуры следует руководствоваться следующим:

· маркой перерабатываемой макулатуры и требуемым качеством волокнистого полуфабриката;

· высокой гибкостью ? флексибильностью технологического процесса;

· готовностью предприятия к капитальным затратам и эксплуатационным расходам;

· степенью допускаемого финансового риска.

Таким образом, процесс переработки макулатуры ? это совокупность технологических операций для восстановления бумагообразующих свойств вторичных волокон при максимальном удалении нежелательных посторонних примесей органического и неорганического характера.

Глава 3. ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ

Процесс переработки макулатуры можно условно разделить на четыре стадии:

1 стадия ? разволокнение (роспуск) макулатуры, грубая очистка, грубое сортирование и дополнительное разволокнение ММ.

Данная стадия позволяет в определенной степени развить бумагообразующие свойства волокон макулатуры и получить волокнистый полуфабрикат для производства картона для плоских слоев (тест-лайнер ? testliner) и бумаги-основы для гофрирования (флютинг ? fluting).

2 стадия ? тонкая очистка, сортирование, промывка, фракционирование, дополнительный размол и/или диспергирование ММ.

Волокна ММ, полученной после 2-ой стадии, имеют определенные бумагообразующие свойства, что позволяет использовать их при производстве картона с нанесением печати на его поверхность и бумаги-основы для гофрирования более высокого качества.

Следует отметить, что использование в качестве исходного материала высококачественной макулатуры дает возможность получения в две стадии волокнистого полуфабриката, который может быть использован в композиции тетрадной, обойной, санитарно-бытовой и других видов бумаги. Например, переработка макулатуры из упаковки для пищевых продуктов типа Теtrapak, изготовленных из сульфатной беленой целлюлозы, позволяет полученную после двух стадий переработки ММ использовать в белом покровном слое картона типа топ-лайнер. При этом следует учитывать, что около 30% такой макулатуры составляют полиэтиленовая пленка и другие липкие загрязнения, которые необходимо отделить и направить на переработку.

3 стадия ? удаление из ММ частиц печатной краски путем флотации и/или промывки ? носит название деинкинг (deinking).