БУДУЩЕЕ ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ: РЕЦИКЛИНГ

THE FUTURE OF THE PULP AND PAPER INDUSTRY: RECYCLING

Elena Slizikova

master's student, department of machines and devices of industrial technologies, Reshetnev Siberian State University of Science and Technology,

Russia, Krasnoyarsk

Valentina Shurkina

scientific supervisor, candidate of technical sciences, department of machines and devices of industrial technologies, Reshetnev Siberian State University of Science and Technology,

Russia, Krasnoyarsk

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрен вопрос рециклинга макулатуры при производстве картона и бумаги. Также рассмотрено влияние технологических операций процесса переработки вторичного сырья на физико-химические и бумагообразующие свойства конечного продукта.

ABSTRACT

The article considers the issue of recycling of waste paper in the production of cardboard and paper. The influence of technological operations of the process of processing secondary raw materials on the physico-chemical and paper-forming properties of the final product is also considered.

Ключевые слова: макулатурная масса, переработка, вторичные волокна, бумага.

Keywords: waste paper, recycling, secondary fibers, paper.

Несмотря на современное развитие общества, создание интернета, электронных носителей человек все также потребляет большое количество бумаги. Эта проблема оказывает значительное влияние на окружающую среду, вызывая изменение климата, сокращая биологическое разнообразие, исчезают уникальные породы древесины. Однако при применении рециклинга макулатуры в бумажно-картонной промышленности можно приуменьшить данную проблему, где рециклинг - разновидность переработки отходов, связанная с повторным использованием сырья по прямому назначению. Он подразумевает возврат сырья, прошедшего обработку, в производственный цикл.

Трудность технологии производства бумаги состоит в том, что древесное волокно является достаточно пластичным и влажным, бумага из него получается прочной и мягкой. А при переработке самой бумаги волокна целлюлозы в ней высушены, поэтому бумага получается низкого качества. Это оказывает большое влияние на товары, которые получают из переработанной макулатуры. В основном из такого сырья изготавливают туалетную бумагу, упаковочный картон и салфетки. Но даже при таком ограниченном производстве товаров из переработанной макулатуры можно значительно снизить расходы древесины [1].

Преимущества, стимулирующие увеличение использования макулатурного сырья, заключается в следующем:

1. Переработка макулатуры уменьшает объемы вырубки леса: в качестве сырья одна тонна макулатуры заменяет 2–4 м³ древесины или 4–7 деревьев. Что дает возможность сократить вырубку лесов на заготовку, лесовосстановление и доставку.

2. Использование макулатуры, извлеченной из твердых бытовых отходов, приводит к снижению объемов свалок в городе и потребности в оборудовании для переработки отходов [6].

Однако расширение оборота макулатуры сдерживается не только повышением требований к качеству готового продукта, но и снижением качественных характеристик вторичного волокна.

 Процесс подготовки макулатурной массы (ММ) для производства, как показывает практика работы предприятий, включает в себя такие технологические операции как [2]:

1. разволокнение макулатуры на пучки волокон и отдельные фрагменты с удалением из массы крупных посторонних включений;
2. дополнительный роспуск фрагментов макулатуры и пучков волокон в массе на отдельные волокна, совмещенный очисткой ММ в циклонных очистителях от мелких тяжелых включений;
3. удаление частиц краски, песчинок, клейких включений и т.д. посредством грубого и тонкого сортирования и очитки;
4. в целях отделения коротковолокнистой фракции - фракционирование суспензии вторичных волокон по их размеру;
5. размол макулатурной массы для обеспечения фибриллирования, пластификации, а также набухания вторичных волокон, для обеспечения частичного восстановления бумагообразующих свойств.

В отличие от первичных волокнистых материалов, макулатурная масса, представляет собой многокомпонентную систему, которая характеризуется высокой неоднородностью и полидисперсностью. Поэтому необходимо бережно, с сохранением целостности волокон при минимальном измельчении осуществлять роспуск волокон [6].

Перечисленные выше технологические операции позволяют осуществлять подготовку ММ для получения бумажно-картонной продукции различного назначения. Однако в результате влияния технологических стадий и процессов переработки картона и бумаги, в частности сушки и размола, физическая и химическая структура волокон испытывают необратимые изменения по сравнению с первичными волокнами, что является причиной ухудшения бумагообразующих свойств вторичного волокна [3]:

• понижение прочности определенных волокон, потеря гибкости;
• ороговение поверхности, которое приводит к частичной потере способности к образованию химических связей;
• снижение способности к набуханию;
• повышенная восприимчивость к измельчению;
• наряду с целыми волокнами появляются волокнистая мелочь, разорванные, раздавленные с поперечными трещинами волокна.

В работах Алашкевича Ю.Д., Марченко Р.А. [5] было выявлено, что безножевой размол оказывает более щадящее воздействие на вторичное волокно. В СибГУ им. М.Ф.Решетнева на кафедре Машины и аппараты промышленных технологий разработана установка безножевого размола типа "Струя-преграда" (рис. 1).

1 – узел безножевого размола; 2 – трубопровод возврата; 3 – раструб; 4 – насадка; 5 – тормозное устройство; 6 – емкость; 7 – всасывающий клапан; 8 – выпускной клапан; 9 – рабочий цилиндр; 10 – приводной цилиндр; 11 – рама; 12 – тахометр.

Рисунок 1. Схема экспериментальной установки «струя–преграда».

Она доказала свою эффективность при работе с вторичным волокнистым сырьем [4]. Это подало идею выяснить, сколько циклов обработки может быть проведено на этой установки для макулатурной массы из тарного картона, прежде чем масса потеряет свои бумагообразующие свойства, что приведет к достаточно низким физико-механическим характеристикам готовой продукции.

Таким образом, макулатура является весьма перспективным волокнистым материалом для производства бумаги и картона. Однако рециклинг макулатурной массы может привести к постепенному ухудшению бумагообразующих свойств. Поэтому сейчас важно изучать и внедрять новые технологии по переработке макулатуры, которые будут способны сохранять бумагообразующие свойства конечной продукции.

Список литературы:

1. Ванчаков М.В., Кулешов А.В., Коновалова Г.Н. Технология и оборудование для переработки макулатуры. – Санкт-Петербург, 2011. – 101с.
2. Достал Д. Технология и оборудование для переработки макулатуры Текст. / Д. Достал. PAPCEL, 2004. – 102 с.
3. Кулешов А.В., Смолин А.С. Бумагообразующие свойства вторичных растительных волокон // Химия растительного сырья. – 2008. – № 2. – С. 109–112.
4. Марченко Р.А. Безножевая обработка волокнистых растительных полуфабрикатов // Решетневские чтения: материалы XXIII Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. памяти генерального конструктора ракетно-космических систем академика М.Ф. Решетнева (Красноярск, 11–15 нояб. 2019 г.) : в 2 ч. / под общ. ред. Ю.Ю. Логинова; СибГУ им. М.Ф. Решетнева. – Красноярск, 2019. – Ч. 2 – С. 100 – 102.
5. Марченко, Р.А. Интенсификация безножевого размола волокнистых полуфабрикатов в целлюлозно-бумажном производстве: дис…канд. техн. наук. –Красноярск, 2016. – 161 с.
6. Рыбин А.В. Переработка макулатуры сохранит леса России // Наука, техника и образование: науч. интернет-журн. 2014 URL: https://cyberleninka.ru/article/n/bumagoobrazuyuschie-svoystva-vtorichnyh-rastitelnyh-volokon (дата обращения: 25.09.21)