Переработка отходов картонного производства

Размещено на http://www.allbest.ru/

Глава 1. Особенности производства и свойства коробочного картона

Коробочный картон - это не просто толстая бумага, как думают многие. Постараемся дать более точное определение этому материалу, используемому для изготовления одного из наиболее распространенных видов потребительской тары - картонных коробок

Основная область применения коробочного картона - изготовление потребительской упаковки. В отличие от бумаги он должен обладать достаточным уровнем жесткости, чтобы тара сохраняла свою форму при транспортировке продукции от изготовителя до потребителя. Для этого картон должен иметь определенную толщину. Однако изготавливать картон целиком из дорогостоящих целлюлозных волокон экономически невыгодно, поэтому, как правило, коробочный картон имеет многослойную структуру: внутренние слои производят из более дешевых материалов по сравнению с покровным и нижним слоями. При этом снижение массы квадратного метра картона при неизменной толщине делает его производство и переработку экономически более выгодными. Таким образом, на практике целесообразно изготовлять менее плотный картон.

SBS - картон, который чаще всего используется для изготовления парфюмерной и сигаретной упаковки, а также для производства рекламной продукции.

GC, GT - картон для производства кондитерских и фармацевтических упаковок.

GD - картон для потребительской тары массового производства.

GK - картон для производства упаковки и изделий без нанесения печати.

Анализ технологии производства многослойных видов картона показывает, что в настоящее время существуют следующие способы их изготовления:

· раздельное формирование элементарных слоев с последующим их соединением во влажном состоянии;

· предварительное формирование одного из слоев во влажном состоянии с последующим нанесением остальных слоев в виде волокнистой суспензии;

· формирование многослойного полотна путем одновременного обезвоживания потоков волокнистой суспензии каждого слоя;

· комбинация вышеперечисленных способов.

Такое разнообразие технологий производства картона оказывает существенное влияние на формирование его структуры и на его основные физико-механические характеристики. Главную роль в процессе формирования картона играет количество влаги, прошедшее через его структуру при обезвоживании в "мокрой" секции картоноделательной машины (КДМ). Указанные выше способы производства картона приведены в порядке роста количества удаляемой влаги, что способствует увеличению количества межволоконных и межслоевых связей. Поэтому наилучшими с точки зрения получения максимально прочной структуры являются последние два способа.

Сейчас наметилась тенденция к увеличению использования макулатуры в композиции коробочного картона, что приводит к снижению его основных прочностных характеристик: жесткости при статическом изгибе, прочности при расслаивании и др. Наряду с этим увеличивается плотность материала, однако прочность межволоконных связей падает, поскольку в процессе вторичной переработки уменьшается внешняя и внутренняя поверхность волокна, доступная для воды. Это, в свою очередь, снижает способность волокон к набуханию во время размола и уменьшает количество активных центров, способных к образованию межволоконных связей. Для компенсации снижения качества картона, изготавливаемого из макулатуры, разработаны специальные технологические приемы.

Коробочный картон испытывает в процессе его производства и переработки различного рода нагрузки и деформации, наибольшая концентрация которых приходится на поверхность его покровных слоев. Таким образом, устранение дефектов структуры, то есть уменьшение количества микротрещин и размеров пор, приводит к улучшению его физико-механических свойств. При этом значительно возрастает равномерность эксплуатационных свойств картона по двум направлениям. Это в первую очередь отражается на упруго-релаксационных и деформационных характеристиках, а также на изменении модуля упругости и, следовательно, на структурной жесткости картона.

Пористая структура картона в то же время предполагает наличие в ней воздуха. Поэтому улучшение структуры за счет устранения дефектов в виде полостей и уменьшения показателя светопреломления приводит к изменению оптических характеристик картона. В частности, уменьшается его белизна за счет снижения коэффициента светорассеивания покровного слоя. Следовательно, наряду с повышением структурно-механических свойств необходимо улучшение оптических характеристик макулатурного картона.

Основным свойством картона, определяющим прочность коробки при сжатии, является его жесткость при статическом изгибе. Рассмотрим физическую сущность понятия жесткости многослойного коробочного картона. В отличие от прочности, определяемой силой или напряжением, необходимым для разрушения материала или конструкции, жесткость характеризует устойчивость конструкции к деформации. При изгибе картона его выпуклая сторона оказывается растянутой, а вогнутая - сжатой при ненапряженной нейтральной оси в средних слоях. Жесткость многослойного картона описывается уравнением Luey:

,

где В - постоянная, которая зависит от направления расположения волокон в картоне;

n - число слоев картона;

Ei - модуль упругости i-того слоя;

di - толщина i-того слоя;

xi - расстояние от нейтральной линии картона до оси симметрии i-того слоя.

Анализ формулы показывает, что жесткость картона определяют прежде всего его наружные слои. Поэтому производство картона с высокой жесткостью возможно путем увеличения толщины и изготовления наружных слоев из более прочного волокнистого сырья.

Наиболее простым и экономичным путем в производстве картона является достижение заданной толщины за счет увеличения толщины средних слоев, в композиции которых обычно используются более дешевые виды волокнистых материалов. При неизменной толщине картона можно варьировать прочность внешних слоев, например, путем изменения их композиционного состава.

Одним из важнейших показателей качества многослойных видов картона является величина их межслоевой прочности. При этом в процессе переработки такие материалы не должны расслаиваться при печати, вырубке и склейке. Однако в последнее время дефект такого рода стал одним из самых распространенных, особенно при переработке картона, изготовленного из макулатуры низкой степени очистки и переработки.

Расслаивание может возникать как в процессе изготовления тары, так и под действием эксплуатационных нагрузок. Конструктивные особенности, например отверстия и сопряжения в коробках и пачках, также могут служить источником снижения прочности в результате появления дефектов отслоения и расслаивания.

Расслаивание картона может также происходить вследствие его изгиба вокруг поверхности валиков с небольшим диаметром в процессе проводки полотна через печатную машину. Встречается этот дефект и при намотке картона в рулоны на гильзу малого диаметра - 75 мм. Поэтому, чем толще картон, тем больший диаметр должна иметь гильза для его намотки (150 или 300 мм). Основной причиной расслаивания картона при его изгибе являются возникающие сдвиговые напряжения. Эти напряжения достигают максимального значения, приближаясь к средней линии картона по толщине, и возрастают с уменьшением радиуса изгиба и с увеличением толщины и жесткости.

Другим характерным видом разрушения картона является выщипывание волокон с поверхности покровного слоя в процессе печати, которое часто переходит в расслаивание, то есть в отслаивание этого слоя или его части от остальной массы картона. В данном случае причиной расслаивания картона является не столько его низкая межслоевая прочность, сколько низкая прочность самого слоя, поэтому для устранения такого дефекта в первую очередь необходимо упрочнение покровного слоя.

Межслоевая прочность коробочного картона определяется в основном количеством межволоконных связей между его элементарными слоями. Микроскопические исследования поверхности расслоившегося картона показывают, что количество разорванных волокон в зоне разрушения минимально, а расслоение происходит главным образом по межволоконным связям соединяемых слоев.

Наиболее эффективным и распространенным способом повышения межслоевой прочности наряду с обычными технологическими приемами в настоящее время является использование различных упрочняющих веществ. К ним относятся природные полимеры, синтетические полимеры и их волокна, различные синтетические и минеральные связующие.

Известно несколько способов введения химических вспомогательных веществ с целью повышения сопротивления расслаиванию картона:

· дозировка в композицию слоев перед отливом;

· впрыскивание между элементарными слоями картона перед их соединением;

· поверхностная обработка картона растворами или дисперсиями в процессе производства картона.

Таким образом, современная технология производства картона позволяет регулировать и улучшать два основных свойства картона: жесткость и прочность к расслаиванию, что в конечном счете обеспечивает высокое качество потребительской тары.

Глава 2. Переработка бумаги и картона

По данным Abercade Consulting в производственной таре бумага и картон составляют 73,9 % от общего объема потребления, в потребительской таре -- 15,1 %. Однако, как в отечественной литературе все развивалось на основе пушкинских сочинений, так и в упаковке картон -- один из немногих материалов, хорошо поддающихся вторичной переработке. В основном из него изготавливают макулатурный картон, который на сегодня считается во всем мире самым перспективным вторичным упаковочным материалом ближайшего времени.

Спрос на него уже сейчас растет опережающими темпами в сравнении со всеми остальными продуктами переработки упаковки. Связано это, в первую очередь, с сокращением мировых запасов первичной целлюлозы и ужесточением экологических стандартов в развитых странах. Неслучайно макулатурный картон выделяется в отдельную строку в статистике мирового производства картона, и его доля в ней постепенно увеличивается. Кроме макулатурного картона из вторсырья также изготавливаются различные волокнистые плиты, бугорчатые прокладки и другие строительные материалы.

Была налажена неплохая общесоюзная система по приему использованной бумаги и картона от населения, которая худо-бедно, но действовала до 1991 г.; в стране производилась агитация населения, результатом чего стал внушительный рост сбора макулатуры. С началом реформ и распадом СССР вся эта система рухнула, и до сих пор практически не работает. Впрочем, в последнее время сбор макулатуры, теперь уже в России, стал понемногу возрождаться, но на новой, рыночной основе.

Как и в любой отрасли, в этом сегменте экономики есть свои проблемы, с которыми сталкивается любой предприниматель. Для их решения не нужно изобретать велосипед, достаточно воспользоваться рекомендациями, выработанными общемировой и отечественной практикой. В данной статье мы расскажем о таких проблемах, и наметим пути их разрешения.

По подсчетам Госсанэпиднадзора, сегодня в России накоплено порядка 80 млрд т как промышленных, так и твердых бытовых отходов. Под их хранение отчуждено более 2 млн гектаров земли. При этом большинство легальных мусорохранилищ исчерпало свой объем вместимости, а оставшиеся близки к заполнению. По данным санитарного врача РФ Г. Онищенко, только в Москве и области стихийными свалками занято порядка 1,4 тыс. гектаров.

По данным НИЦПУРО (Научно-исследовательский центр по проблемам ресурсосбережения и отходам), объем образующихся отходов в России составляет 3,4 млрд т в год. Доля макулатуры в промышленных отходах по данным на 2000 год составляет 0,9 %, в ТБО доля макулатуры обычно составляет около 30 %.

Согласно данным Европейской конфедерации производителей бумаги (CEPI) с начала 90-х годов объемы переработки макулатуры в мире возросли более чем на 69 %, в Европе -- на 55 %. При общих запасах макулатурной массы, оцениваемой в 230-260 млн т, в 2000 году было собрано примерно 50 млн т картонной макулатуры, а к 2011 году прогнозируется увеличение сбора до 90 млн т. При этом средний мировой уровень потребления составит 48 %. В 2001 г. мировое производство картона из вторичного сырья составило 52018 тыс. т, в 2006 г. прогнозируется его рост до 63467 тыс. т. По оценкам Credit Lyonnais Securities, сейчас 40 % всех мощностей Европы по производству картона и бумаги работают на вторичном сырье. На этом фоне показатели по России более чем скромные. Суммарные ресурсы макулатуры составляют около 1,5 млн т. Объем ее заготовки уменьшен по сравнению с 1980 г с 1,6 до 0,5 млн т.

По данным маркетингового агентства Landell Mills Marketpower, за последние пять лет суммарное мировое производство вторичных картонов увеличивалось, в среднем, на 5,3 % за год. По прогнозам данного агентства, в последующие годы этот прирост будет составлять, в среднем, 4,1 % ежегодно. В ближайшей перспективе дефицит макулатурных картонов на мировом рынке не предвидится, но к 2011 г. эксперты прогнозируют небольшое превышение спроса над производством, которое будет постепенно увеличиваться. Более подробно об этом читайте в статье "Дефицит на ОСС" (Pakkograff, № 5, 2003).

Российский рынок макулатурного картона имеет, таким образом, огромный потенциал для роста, тем более, что в нашей стране продолжается рост производства картонов, опережающий общий подъем экономики -- объем производства картона за 2003 г. по отношению к 2002 г. составил 111 % (в т. ч. тарного картона -- 112,8 %), а такой картон и служит сырьем для производства макулатурного картона.

За границей переработка картона осуществляется уже давно. В Финляндии, например, более 20 лет осуществляется селективная сортировка бытовых упаковочных отходов, причем в последние годы их утилизируется около 80 %. В этой стране действует первый в мире завод, перерабатывающий картонные пакеты из-под молока и фруктовых соков, выпускающий из этих отходов бумагу и картон, а также алюминиевый порошок, и использующий отходящее тепло для производства электроэнергии. Финляндская фирма Corenso инвестировала 34 млн евро в производственную линию на заводе в городе Варкаус, на которой фольга, используемая при производстве упаковочных пакетов, перерабатывается в алюминиевый порошок.

Завод перерабатывает 60 тыс. т упаковки в год и получает несколько десятков тысяч тонн бумаги и картона и 3 тыс. т алюминиевого порошка, который поставляется металлургическим фирмам Германии. Кроме того, получаемое при переработке отходов тепло обеспечивает производство 25 млн кВт/ч электроэнергии, которая используется на самом предприятии в Варкаусе и поставляется еще шести предприятиям. По мнению экспертов, новая технология переработки упаковки почти безотходна. Реализация такой технологии в России, несомненно, была бы перспективной как в экономическом, так и в экологическом смысле.

Проблемы утилизации отходов упаковки заботят всю Европу. В июле 2003 г. органы ЕС пересмотрели директиву об утилизации бытовой упаковки, которая действовала с 1994 г. Директива обязывает все страны --члены ЕС создать систему сбора, сортировки и утилизации упаковочных отходов; она установила более жесткие нормативы утилизации. Например, во Франции масса упаковочных отходов составляет 120 тыс. т в год, а перерабатывается лишь 20 тыс. т. Согласно директиве ЕС повышены в два раза нормативы минимальной утилизации, которые составляют для бумаги, картона, стекла 60 %, металлов -- 50 %, пластмассы -- 22,5 %, дерева -- 15 %. Новые нормативы вступят в силу в 2006 году. Для привлечения инвесторов в эту сферу в Европе создана система льготных кредитов, в ряде стран накладываются ограничения на потребление продукции, изготовляемой без использования отходов и так далее. Европейский парламент принял рассчитанную на пять лет программу улучшения использования вторичных ресурсов.

Крупнейшими переработчиками макулатуры в России являются ОАО "Санкт-Петербургский КПК" (входит в лесопромышленную группу ЗАО "Илим Палп Энтерпрайз", до 18 % рынка), ЗАО "Набережно-Челнинский КБК" (10,5 %), Алексинская КФ (12,1 %), ООО "Ступинский КПК" (10 %), ОАО "Картонтара" (Майкоп, 9 %), перерабатывающие более 100 тыс. т макулатуры в год каждый, от 20-50 тыс. т в год могут перерабатывать Балахнинский ЦКК, Пермский ЦБК, Светогорский ЦБК, Рязанский КРЗ, ОАО "Караваево".

Остальные переработчики имеют мощности 20 тыс. т в год и менее. В 2003 г. было сообщено, что АЦБК совместно с иностранными инвесторами запускает проект строительства нового производства тарного картона из макулатурного сырья в Центральной России. Предполагается, что реализация данного проекта строительства предприятия стоимостью более 200 млн евро и годовой мощностью 300-400 тыс. т должна начаться в конце 2004 года.

В 2002 году в России из макулатуры было произведено более 20 % картона для плоских слоев и бумаги для гофрирования и 10 % остальных видов картона от общего объема изготовленной бумажной продукции. Производство гофрированного картона является самым крупным потребителем макулатуры и основным ее компонентом являются старые картонные ящики и коробки.

На сегодня до 16 % внутреннего потребления тарного картона, который служит сырьем для производства гофрокартона, изготовлено из макулатурного сырья. Основная часть макулатуры (до 75 %) используется для производства туалетной бумаги и картона (коробочного, тарного, гофрокартона). До 20 % макулатуры используется в производстве кровельных материалов. На территории России имеются 27 предприятий, использующих макулатуру для производства бумаги и картона и 14 предприятий, применяющих макулатуру в производстве кровельных материалов. Как правило, переработчики макулатуры располагаются в промышленно развитых районах России -- местах образования основной массы макулатуры.

Объем образования отходов картонно-бумажной упаковки оценивается в 1,0-1,2 млн т, а объем использования -- около 500 тыс. т.

Наиболее эффективным путем переработки картонно-бумажных отходов является их использование в производстве тароупаковочных видов бумаги и картона, санитарно-гигиенической бумаги, в производстве мягких кровельных материалов (рубероид, пергамин), в производстве бугорчатых прокладок. Кроме того, макулатура используется в производстве волокнистых плит и теплоизоляционных материалов.

Предприятия по производству картона и бумаги, а также мягких кровельных материалов являются многотоннажными, и все они применяют мокрую технологию производства. Такие предприятия потребляют основную часть макулатуры (до 90 %). Утилизированный гофрокартон обычно применяется для производства тарного картона (до 80 % от всего объема потребления), из оставшихся 20 % половина идет на выпуск коробочных картонов и половина на изготовление прочих материалов. Макулатура является заменителем таких видов первичного сырья и полуфабрикатов, как целлюлоза, древесная масса, бумажная масса.

Переработка макулатуры для использования в производстве бумаги и картона осуществляется по мокрой технологии и включает следующие операции:

1) роспуск макулатуры;

2) очистку макулатурной массы от посторонних примесей;

3) дороспуск макулатурной массы;

4) тонкую очистку макулатурной массы.

Роспуск макулатуры на волокна осуществляется в воде в гидроразбивателях при концентрации 4-6 %. Под воздействием потоков воды происходит процесс измельчения макулатуры на кусочки и разделение на волокна. Гидроразбиватели оснащены ситом с отверстиями (10-12 мм). Получившаяся суспензия макулатурной массы проходит через отверстия сита и поступает на следующую операцию. Кроме того, в гидроразбивателях происходит и отделение грубых включений из макулатуры -- тяжелые удаляются из специального грязесборника, а легкие -- в виде текстиля и полимерных пленок -- удаляются либо в виде жгута постоянно, либо периодически. Макулатурная масса после гидроразбивателя содержит как волокна, так и нераспустившиеся кусочки макулатуры.

Далее по технологическому процессу макулатурная масса очищается от тяжелых и легких примесей. Очистка от тяжелых примесей -- песка, стекла, скрепок и т. д. осуществляется в очистителях макулатуры (циклон). Тяжелые примеси осаждаются в грязе-сборнике и периодически удаляются.

Легкие примеси в виде полимерных пленок и кусочков макулатуры удаляются на вибросортировках с отверстием щелевого типа. Прошедшая сито макулатурная масса направляется на дальнейшую перегруппировку.

Очищенная макулатурная масса, содержащая как растительные волокна, так и пучки волокон и кусочки макулатуры, проходит стадию дороспуска на специальном оборудовании -- энтиштиперах различной конструкции (типа конических или дисковых мельниц). Условием, необходимым для нормальной работы энтиштиперов, является тщательная предварительная очистка массы от тяжелых и легких примесей. Статор и ротор энтиштипера оснащены специальной размалывающей гарнитурой, зазор между которыми составляет 0,5-2 мм.

В результате пульсации и трения массы внутри турбулентного потока происходит разделение кусочков макулатуры и пучков волокон на отдельные волокна. Дороспуск макулатурной массы осуществляется на различного вида центробежных сортировках, сортировках давления с круглыми или щелевыми отверстиями. Особенностями конструкции центробежных сортировок является неподвижно расположенное в корпусе цилиндрическое сито, внутри которого вращается лопастной ротор.

Несортированная масса макулатурного сырья подается в центральную часть сортировки, где она подхватывается лопастями ротора и отбрасывается на внутреннюю поверхность сита. Прошедшие через сито волокна направляются на дальнейшую переработку. Неразволокненные пучки волокон и примеси продвигаются вперед и отводятся через патрубок для удаления отходов. Для снижения потерь макулатурной массы во всех типах очистительного оборудования, как правило, подается вода.

Сортировки в зависимости от конструкции и назначения работают как при низкой (0,2 до 1,5 %), так и при средней (до 2-3 %) и высокой (4-5 %) концентрации массы.

Для окончательной очистки макулатурной массы от узелков и мелких точечных вкраплений широко применяются вихревые конические очистители, которые обычно устанавливаются в три ступени. Оптимальная концентрация массы для эффективной очистки составляет 0,5 %.

Кроме этого, одним из способов сортирования макулатурной массы с целью ее более рационального использования является фракционирование. Целью его является отделение длинноволокнистой фракции макулатурной массы. Как правило, длинноволокнистая фракция обогащена волокнами хвойной целлюлозы, имеющими большую длину, чем волокна древесной массы.Многие виды картона (как и бумаги) имеют сложный состав, включающий битум, воск, парафин, клей и другие вещества.

Указанные вещества при переработке загрязняют оборудование, забивают сетки и сукна бумагоделательных и картоноделательных машин, налипают на поверхность сушильных цилиндров и т. д. Такие картоны подвергаются термомеханической обработке, которая осуществляется после очистки макулатурной массы при концентрации 25-35 %. Целью термомеханической обработки является диспергирование примесей до размеров, при которых их отрицательное действие на процесс дальнейшей переработки не сказывается. Применяется два способа термомеханической обработки -- холодный и горячий. При холодном способе диспергирование проводится при атмосферном давлении и температуре до 95° С, а при горячем -- при повышенном давлении до 0,3-0,5 МПа и температуре 130-150° С.

В зависимости от качества макулатуры и вида производимой картонно-бумажной продукции некоторые из указанных операций на практике могут быть исключены.

В заключение заметим, что мокрая технология переработки макулатуры характеризуется высокой энергоемкостью производства и высоким удельным расходом воды (до нескольких десятков метров кубических на тонну продукции), а также большим объемом сточных вод, что является ее отрицательной стороной. Мощность указанных предприятий со-ставляет от нескольких десятков тысяч тонн до 200 тыс. т в год.

Одним из решающих условий улучшения качества готовой продукции является улучшение качества сырья: сортирование макулатуры по маркам и ее очистка от различных загрязнений. Возрастающая степень загрязненности вторичного сырья отрицательно влияет на качество продукции. Для повышения эффективности использования макулатуры необходимо соответствие ее качества виду выпускаемой продукции. Так, тарный картон, бумага для гофрирования должны вырабатываться с применением макулатуры преимущественно марок МС-4А, МС-5Б и МС-6Б по ГОСТ 10700, обеспечивающих достижение высоких показателей продукции. Создаваемый при этом резерв прочности обуславливает возможность дальнейшего увеличения содержания макулатуры в композиции при обеспечении физико-механических показателей на требуемом уровне.

Применение вторичного волокна взамен свежих древесных полуфабрикатов связано с определенными трудностями вследствие нестабильности состава макулатурной массы. Вторичная масса и составляющие ее фракции различаются между собой, в основном, средней длиной волокна и способностью образовывать связи между волокнами в бумаге.

В этой связи следует отметить одну негативную тенденцию в области переработки макулатуры -- это медленное понижение ее качества. Как отмечают все эксперты, данный процесс будет продолжаться и впредь. Систематический многократный возврат макулатурного волокна в производство делает этот процесс практически неизбежным, ведь макулатурные волокна по своим физико-химическим и морфологическим свойствам значительно отличаются от первичных целлюлозных волокон. Наряду с целыми волокнами имеются разорванные, раздавленные с поперечными трещинами, присутствует волокнистая мелочь.

В ряде случаев при переработке происходит расщепление волокон вдоль оси. Вторичные волокна проходят как минимум один цикл переработки, включающий процессы измельчения и сушки. Химическая и физическая структура волокон претерпевает необратимые изменения: большая часть пор и капилляров разрушается, поверхность волокна сжимается и ороговевает, что препятствует прониканию воды внутрь волокна и его последующему набуханию. Процессы ороговения приводят к уменьшению удельной поверхности волокна, а это сопровождается частичной потерей способности к образованию химических связей, что является основной причиной ухудшения физических качеств волокон из макулатуры.

Другая негативная сторона процесса роспуска и размола -- разрушение волокнистой структуры. Подвергшиеся сушке волокна макулатурной массы из-за ороговения во время этих процессов оказываются по сравнению с первичными полуфабрикатами значительно измельченными и слабо фибриллированными, а получаемая бумага -- менее прочной, более рыхлой, мягкой и непрозрачной. Следовательно, наличие мелких волокон и их обрывков, так называемого мельштофа -- одна из основных отрицательных характеристик макулатурной массы.

Присутствие мелкой фракции обуславливает не только увеличение степени помола и ухудшение обезвоживания бумажной массы на сетке бумагоделательной машины, но и не позволяет нормализировать процесс размола для максимального восстановления бумагообразующих свойств вторичных волокон. Кроме того, мелкие обрывки имеют слабую способность к образованию межмолекулярных связей, при формировании листа бумаги уменьшают механическое сцепление волокон, что в целом приводит к снижению прочностных характеристик готовой продукции. Вообще же, по своему составу макулатурная масса представляет собой полидисперсную систему с повышенным содержанием мелких волокон, и именно поэтому роспуск волокон должен осуществляться бережно, с сохранением целостности волокон при минимальном размельчении загрязнений.

Кроме макулатурного картона, из использованной картонной упаковки изготавливают бугорчатые прокладки (используются, например, для упаковки яиц) и плиты (используются в строительстве). Процесс производства бугорчатых прокладок заключается в роспуске макулатуры в воде (концентрация -- до 4 %), разбавлении массы водой до концентрации 1-2 %, формовании прокладок на вакуумформующем устройстве и сушке прокладок. Операции загрузки макулатуры и удаления сырых изделий выполняют вручную. На аналогичных установках сырые изделия помещают на поддоны или полки-этажерки, которые затем подают в сушильную камеру. Производство бугорчатых прокладок часто применяется как санитарное производство при птицефабрике (или группы птицефабрик) для переработки собственного брака прокладок, картонной тары и макулатуры.

Технология производства плитного материала из макулатуры заключается в роспуске макулатуры в воде на волокна при концентрации около 4 %, отливе ковра, прессовании и сушке. Оборотная вода при отливе ковра заново используется в производстве. Плитный материал из макулатуры применяется для внутренней облицовки производственных и жилых помещений. При его изготовлении не используются вредные вещества. Производство волокнистых плит можно рекомендовать к внедрению на предприятиях, имеющих собственные отходы бумаги и картона и обладающих дешевыми источниками тепла.

Относительно новой является технология, разработанная Научно-исследовательским центром по проблемам ресурсосбережения и отходам (НИЦПУРО). Она позволяет перерабатывать отходы ламинированной и других видов влагопрочной бумаги (картона) в материал строительного назначения. Такой картон обычно очень трудно поддается переработке в силу своих физико-химических свойств.

Новизна технологии в том, что плиту изготавливают из смеси отходов влагопрочной бумаги и картона (ламинированной бумаги или отходов парафинированной бумаги), и отходов термопластичных полимеров. В качестве последних наибольшее распространение имеет полиэтилен, хотя могут быть использованы и другие термопласты, например, полистирол, полипропилен, поливинилхлорид, пластик АВС, одноразовые шприцы, отходы оплетки кабеля, полимеросодержащие отходы переработки макулатуры (легкие отходы гидроразбивателя, отходы вибросортировок) и другие. Технология включает измельчение отходов, смешивание, прессование плит и их обрезку. Отходы обрезки и брак плит снова используют в производстве. Достоинством технологии является нечувствительность к загрязнениям отходов, возможность переработки смеси отходов полимеров. Полученные плиты используются для обшивки стен, потолков, перегородок жилых, производственных и складских помещений, дач, гаражей и т. п., изготовления деталей мебели и тары.

Глава 3. Переработка отходов картонно-бумажных производств в ценные продукты

В Украине насчитывается более 30 предприятий, производящих картонно-бумажную продукцию. Основным сырьем для ее выпуска в связи с отсутствием целлюлозных заводов является бумажная макулатура в количестве, превышающем 500 тыс. т в год. ОАО "Киевский картонно-бумажный комбинат" (ОАО "Киевский КБК") перерабатывает наибольшее количество всей поступающей на предприятия Украины макулатуры - не менее трети.

Макулатура как вторичное сырье в своем составе имеет много посторонних включений, попадание которых в картонно-бумажную продукцию недопустимо.

Переработка макулатуры является сложным технологическим процессом, позволяющим отделить волокнистую массу для размола и отлива на картонно-бумажном оборудовании. В результате переработки макулатурного сырья образуется около 20% вторичных отходов (скоп), требующих утилизации. На ОАО "Киевский КБК" ежегодно образуется до 30 тыс. т вторичных отходов по абсолютно сухому веществу (а.с.в.). В настоящее время ОАО "Украинский научно-исследовательский институт бумаги" (ОАО "УкрНИИБ") и ОАО "Киевский КБК" проводят работы по экологически чистой утилизации отходов картонно-бумажного производства комбината. В 2003 г. в секции локальных очистных сооружений предприятия были установлены и пущены в работу три технологические линии, состоящие из шести шнековых прессов ROTAMAT RoS 3. м (по два пресса на каждую технологическую линию) производительностью 72 т/сут. (по а.с.в.). На переработку скопа картонного производства задействованы четыре линии, бумажного производства - две линии. После обезвоживания в шнековых прессах скоп представляет собой осадок с массовой долей сухого вещества 35 - 40%, имеет серый цвет с запахом влажной бумаги. При производстве скопа вредные выбросы в атмосферу отсутствуют. Для исследования возможностей использования скопа в народном хозяйстве было проведено исследование химического и элементного состава образцов волокнистого скопа.

Методом атомно-адсорбционного анализа исследовано содержание ионов тяжелых металлов. Ионы меди, хрома и никеля не обнаружены, содержание свинца - 5,2 мг/кг, цинка - 14,2 мг/кг, что не превышает значений предельно допустимых концентраций (ПДК) по санитарно-гигиеническим показателям качества и безопасности.

С применением метода ИК-спектроскопии проанализирован химический состав скопа. ИК-спектр (рисунок), полученный на спектрофотометре UR-20, характеризуется интенсивным поглощением - около 1080 см^-1 (обусловленным валентными колебаниями С-О) и относится к продуктам углеводного характера (целлюлоза, крахмал).

Рисунок. ИК-спектр скопа

Интенсивные полосы 900 см^-1 и 1400 - 1550 см^-1 характеризуют наличие в скопе значительного количества мела (каолина) СаСО₃. Имеются группы -СООН, которые отвечают за окислительную деструкцию целлюлозных волокон. Широкие полосы валентных колебаний групп -ОН (3100 см^-1 - 3650 см^-1) и деформационных колебаний группы =СН - (3020 - 3030 см^-1) свидетельствуют о небольшом количестве в составе смеси ароматических соединений, источником которых могут быть анилиновые красители. Полосы групп -NН (3250 см^-1) допускают наличие аминосоединений (белков). Исследования состава скопа подтверждают возможность его переработки в изделия промышленного назначения: кирпичи, керамзитовые и волокнистые плиты и т. д.

Производство картонной коробки (технология)

Картонная коробка начинается с гофрированной бумаги. Гофрированная бумага является базовым и основным элементом картонной упаковки она состоит из рифленого листа и одной или двух линий облицовочного картона. Рифленый лист сделан из бумаги обычно 0,01 или 0,25 мм. сложенный гармошкой

История картонной коробки. В середине 19-ого столетия, изобретателя позволил простым листам бумаги быть преобразованными в твердую, наращиваемую и смягчающую форму упаковки для хрупких товаров в пути. И уже в 20 и 21 веке, гофротару чаще всего используют для красивой и качественной упаковки товара.

Рифленая или гофрированная бумага была запатентована в Англии в 1856 и использовалась как прокладка для высоких шляп, но рифленый коробочный картон не был запатентован и не использовался как материал для перевозки грузов до 20 декабря 1871. Патент был выпущен Альберту Джонсу из Нью-Йорка. Джонс использовал гофрированную бумагу для обертывания бутылок и стеклянных фонарей.

Первая машина для того, чтобы производить большие количества гофрированной бумаги была построена в 1874 г. и в том же самом году Оливер Лонг улучшал проект Джонса, изобретая гофрированную бумагу с листами бумаги с обеих сторон. Это и было той гофрированной бумагой которую мы знаем сегодня.

Картонная коробка - первоначально использовалась для упаковки стаканов и контейнеров глиняной посуды, которые легко могли быть сломаны в пути. Позже, случайно картон стали использовать для переноски фруктов от фермы до розничного продавца без ухудшения товарного вида так как фрукты не бились, данное улучшение сделало возможным производителям отправлять товар в любые страны и резко возрос экспорт так как картонная коробка стала универсальным и самое главное не дорогим упаковочным материалом.

Промышленное производство картонной коробки.Картонную упаковку изготавливают на больших линиях машин высокой точности по имени Гофроагрегат (гофромашина), достигающий 500 линейных сжатий в минуту или быстрее.

Гофрированный картон - обычно производится из плотной бумаги 127 грамм на метр или больше все зависит от конкретных нужд заказчика. Сами коробки могут быть сформированы на том же самом заводе как и гофрированная бумага (Часто так и делается, чтобы избежать расходов по логистике. прим. Автор) или перевезены нужных размеров заказчику.

Гофрированная бумага мнется под прессом или проходит гравировку, чтобы обеспечить изгиб, которые соответствует выбранной коробки. Выбор гофрированной бумаги, размеров, комбинаций, двойного или тройного картона, цвета и оттенки все выбирается индивидуально.

Картонная коробка очень многогранна и должна быть сделана в соответствии с требованиями продукции заказчика. Закрывать коробки можно и лентой (промышленным скотчем), основными элементами, связыванием, скобками и т.д.

Переработка картона.

Старые картонные коробки - превосходный источник волокна для рециркуляции. Они могут быть сжаты использованы для повторного бумажного производства. Коробки в прессе помещены в гидропульпер, который является большим чаном теплой воды. Посторонние материалы (скотч, наклейки, веревки, лента, и т.д) удалены, и загрязнители фильтрованы и выделены. Жидкий раствор целлюлозы используется, чтобы сделать новую бумагу и продукты волокна. Рециркуляция помогает сохранению ресурсов деревьев и помогает окружающей среде.

коробочный картон утилизация макулатура

Размещено на Allbest.ru