Технология переработки макулатуры: новая жизнь отходов бумаги и картона

Переработка макулатуры снижает необходимость в вырубке лесов для производства различных видов бумаги и картона.

Ведь бумага и картон – это спрессованная и высушенная масса, состоящая из древесной целлюлозы (нерастворимого в воде вещества, главного компонента клеточных оболочек наземных растений) и клея, соединяющего волокна в одно целое.

Во время переработки с макулатурой делают следующее:

• удаляют клей, соединяющий волокна целлюлозы в одно целое;
• очищают от загрязнений;
• превращают в чистую массу, пригодную для производства бумаги и картона или любого другого применения (облагораживают).

Далее рассмотрим, как перерабатывают макулатуру:

• старые газеты,
• журналы,
• бумажные пакеты,
• картонные коробки и прочее.

Их превращают сначала в целлюлозную массу, а затем и в готовые изделия.

Способы переработки

Переработку макулатуры в бумагу, картон и другую продукцию производят в несколько этапов.

Количество и назначение этих этапов зависит от:

• типа макулатуры;
• дальнейшего использования очищенной массы.

Поэтому можно условно разделить переработку на два этапа.

Первый этап

Первый этап включает в себя следующие действия:

• сортировку;
• измельчение;
• первичный роспуск;
• очистку от примесей.

Бумагу разбивают на фрагменты размером 1–5 см, пригодные для дальнейшей переработки.

Для этой операции применяют мельницы и дробилки, причем не обязательно предназначенные для макулатуры. Можно использовать и дробилки для пластика или древесной щепы.

Попытка проведения первичного роспуска макулатурной массы без дробления исходного сырья приведет к перерасходу электроэнергии, ведь крупные фрагменты сложней превратить в водный раствор.

Этот процесс нередко исключают из технологической цепочки при переработке малых объемов макулатуры из-за больших расходов на покупку мельницы. В этом случае используют более мощные гидроразбиватели с установленным вертикально ротором.

Описанный выше этап позволяет получать из макулатуры вещество, пригодное для производства картона и упаковки для яиц.

Второй этап

Чтобы получить сырье для производства бумаги, необходим второй этап, который включает в себя:

• вторичный роспуск;
• тонкую очистку;
• дополнительную обработку.

Вторичный роспуск и тонкая очистка проводятся одинаково вне зависимости от исходного сырья и конечного продукта.

Различия в этих операциях начинаются во время дополнительной обработки, когда применяют не только механическое воздействие, но и химические реагенты.

Состав реагентов и технология обработки зависят от как марки макулатуры, так и от назначения целлюлозной массы.

После завершения второго этапа получается очищенный водный раствор, из которого делают бумагу различных сортов.

Иногда этот водный раствор смешивают с непереработанной целлюлозой. Во время этой операции из любой макулатуры делают сырье, пригодное для изготовления качественной бумаги.

Сортировка макулатуры

Переработка начинается с сортировки, во время которой макулатуру разделяют по условным группам качества. Благодаря такому делению в переработку пускают лишь ту макулатуру, которая соответствует технологической цепочке конкретного устройства или завода.

Вся бумага различается по:

• цвету;
• длине волокон целлюлозы;
• степени загрязненности;
• влажности.

Для каждого сорта бумаги необходима собственная технология превращения в целлюлозу и очистки.

На территории России действует ГОСТ 10700-97, согласно которому вся макулатура делится на три основные группы:

1. Отходы производства белой немелованной и небеленой сульфатной бумаги, включая невлагопрочные бумажные мешки.
2. Полиграфическая продукция без переплета (за исключением газет), а также обычный и гофрированный картон и бумага черного или коричневого цвета.
3. Газеты, бумага и картон с пропиткой, цветная бумага (кроме черной и коричневой), а также бумажное и картонное литье.

Макулатуру сортируют вручную, однако не прекращаются попытки автоматизации этого процесса, для чего разрабатывают новое современное оборудование и программное обеспечение. Чтобы механизировать этот процесс, необходимо «научить» компьютер по внешнему виду различать группы и марки бумаги, что на нынешнем уровне развития микроэлектроники сделать очень сложно.

Первичный роспуск на волокна

Целью этой операции является растворение клея, связывающего отдельные волокна в целостную структуру и освобождение волокон.

Для этого макулатуру:

• помещают в гидроразбиватели;
• заливают водой;
• перемешивают.

Гидроразбиватель состоит из:

• статора;
• ротора (барабан или крыльчатка);
• ванны;
• электромотора.

Гидроразбиватели работают по принципу стиральной машины – барабан (на некоторых моделях его роль исполнят крыльчатка) создает завихрение, которое увлекает за собой воду и макулатуру.

Гидроразбиватели отличаются по:

• расположению ротора (бывают вертикальные и горизонтальные);
• производительности;
• концентрации готового раствора.

Вода наполняет волокна целлюлозы, они разбухают, разрывая клей, и бумага превращается в жидкую макулатурную массу (пульпу), пригодную для дальнейшей обработки.

Трение и удары, возникающие во время столкновения макулатуры со стенками ванны, улучшают роспуск материала. Во время первичного роспуска происходит отслаивание целлюлозы от различных пленок, что позволяет в дальнейшем отделить волокна от загрязнений.

Волокна целлюлозы состоят из фибрилл (длинных тонких нитей), образующих ламели (слои).

Во время роспуска происходят следующие процессы:

• разрывается связь между отдельными волокнами;
• волокна становятся короче;
• разрывается связь между ламелями;
• ламели становятся короче;
• из-за разрушения ламелей, волокна целлюлозы покрываются бахромой фибрилл.

После заливки водой макулатурную массу перемешивают, чтобы трение ускоряло и делало более эффективными происходящие в воде процессы, приводя к разделению:

• волокон;
• клея;
• различных загрязнений.

Завихрение, создаваемое вращающимся барабаном, прижимает раскисшую макулатурную массу к стенкам ванны, обеспечивая эффекты:

• перемешивания;
• перетирания.

Благодаря этому происходит разделение макулатурной массы на фракции, что облегчает ее очистку.

На этом этапе из макулатуры создают пульпу, которую используют для:

• производства низкосортного картона;
• мягких наполнителей (дешевый аналог пенопластовой крошки);
• упаковки для яиц;
• дальнейшей очистки и переработки.

Очистка от примесей

Некоторые модели гидроразбивателей оснащены различными улавливателями, которые убирают из макулатурной массы:

• скрепки;
• веревки;
• пленки;
• песок.

Для более качественной очистки устанавливают дополнительные улавливатели, ведь они улучшают очистку макулатурной массы и снижают расходы на электроэнергию для доочистки.

Нижняя часть ванны любого гидроразбивателя оснащена грязесборником, куда попадают крупные загрязнения, которые проскочили через улавливатели в процессе первичного роспуска.

После грязесборника и улавливателя суспензия по трубам поступает к вибрационному ситу, которое проводит дополнительную очистку.

Здесь отсеиваются все крупные загрязнения и инородные предметы, не удаленные в предыдущих очистках макулатурной массы.

В качестве дополнительного элемента, улучшающего очистку макулатурной массы, используют переливной ящик.

Жидкая суспензия легко перетекает через него, тяжелые загрязнения оседают на дно, затем их удаляют.

Полученный продукт используют для:

• получения качественного картона;
• производства кровельных материалов;
• дальнейшей переработки.

Вторичный роспуск на волокна

Вторичный роспуск происходит по тому же принципу, что и первичный, но в устройствах, которые называют:

1. Турбосепараторами.
2. Файберайзерами.
3. Энштипперами.
4. Пульсационными мельницами.

Принцип работы первых трех устройств одинаков, ведь это гидроразбиватель с особой формой ротора.

Форма зависит от:

• производительности устройства;
• объема ванны;
• концентрации суспензии;
• глубины роспуска макулатуры на волокна.

Их используют для подготовки суспензии низкого и среднего качества. Четвертое устройство (пульсационная мельница) отличается от остальных тем, что ротор и статор выполнены в виде дисков сложной формы.

Расстояние между дисками составляет 0,2–2 миллиметра, что сопоставимо с размером волокон.

Ротор не только создает завихрение, но и обеспечивает засасывание суспензии, после чего гидроудары (пульсация) и трение окончательно разрушают клеевые связи между волокнами целлюлозы. Поэтому пульсационную мельницу используют для подготовки суспензии высокого качества.

Каждое из этих устройств оснащено улавливателями грязи, поэтому одновременно с роспуском на волокна суспензию очищают от грязи.

В процессе вторичного роспуска приходится не только разрушать связи между отдельными кусочками волокон целлюлозы, но и не допускать измельчения грязи и посторонних включений, чтобы их можно было отсеять специальным оборудованием.

Для производства низкокачественного картона или целлюлозного литья в одном агрегате проводят:

• первичное разволокнение;
• очистку;
• дороспуск.

Однако использование раздельных устройств более эффективно, поэтому такой подход применяют для производства качественного материала.

Тонкая очистка

Тонкую очистку проводят различными способами, дополняющими друг друга, потому что какой-то один способ не обеспечивает необходимой чистоты макулатурной массы.

Обычно тонкая очистка проходит в такой последовательности:

• с помощью сортировочного устройства;
• с помощью термодисперсионного устройства.

Очистка с помощью

Дальнейшую очистку можно производить при помощи различного дополнительно оборудования, которое мы подробно рассмотрим ниже.

Сортировочного устройства

Очищенную на предыдущем этапе пульпу подают на сортировочное устройство, которое:

• дополнительно очищает от тяжелых и твердых загрязнений;
• разделяет массу по размеру волокон.

Сортировочное устройство – это вибрационное сито с маленькими ячейками, поэтому слишком мелкие волокна и грязь проходят через отверстия в грязеприемник.

Очень короткие волокна непригодны для производства бумаги, поэтому их либо утилизируют в соответствии с принятыми в России стандартами, либо пускают на дополнительную переработку.

К примеру, их смешивают с пульпой, полученной в результате первичного роспуска. Из этой массы делают низкокачественный картон, упаковку для яиц или различные стройматериалы. Прошедшую через сортировочное устройство пульпу используют для изготовления бумаги и картона среднего качества.

Термодисперсионного устройства

Следующий этап очистки – обработка на термодисперсионном устройстве, которое удаляет из пульпы:

• производные нефти;
• жиры;
• смолы;
• различные пленки.

Термодисперсионные устройства разделяют пульпу на водорастворимые и водонерастворимые компоненты с помощью нагрева. Затем все водонерастворимые компоненты отфильтровывают и собирают в мусороприемник.

В процессе переработки пульпу еще раз перетирают аналогично тому, как это происходит в гидроразбивателе или пульсационной мельнице.

После этапа тонкой очистки макулатурная масса (пульпа) пригодна для:

• изготовления бумаги среднего качества;
• дальнейшей переработки.

Все собранные в процессе роспуска или очистки загрязнения пускают в дальнейшую переработку на соответствующих предприятиях или утилизируют согласно принятым в России нормам.

Дополнительная обработка

Макулатурную массу избавляют от красителей и повышают бумагообразующие свойства материала.

При необходимости в макулатурную массу добавляют древесную целлюлозу, чтобы повысить качество конечного продукта.

Волокна древесной целлюлозы очень длинные, благодаря чему успешно связывают короткие волокна, полученные из макулатуры.

Для обесцвечивания и отбеливания макулатурной массы используют:

• механическое воздействие;
• нагрев;
• химические реагенты, состав которых зависит от цвета и марки исходного сырья, а также от типа готовой продукции.

Для изготовления качественной бумаги необходимо использовать пульпу с определенными характеристиками, к которым относят:

• размер и структуру волокон целлюлозы;
• количество дополнительных примесей;
• цвет;
• микробиологический состав;
• химический состав.

Размер и структура волокон влияют на прочность бумаги и расход клея. Чем длинней волокна и чем больше на них бахромы из фиброзных тканей, тем выше бумагообразующие свойства пульпы, то есть тем крепче будет полученная из них бумага.

Волокна длиной меньше 0,2 миллиметра непригодны для производства бумаги, однако густая бахрома фибрилл позволяет использовать их для литья или производства картона.

Если же вся пульпа состоит из коротких волокон, то ее разбавляют древесной целлюлозой, повышая бумагообразующие свойства. При необходимости пульпу отбеливают или придают нужный цвет, очищают от запахов и бактерий. Это придает пульпе необходимые качества и подготавливает ее для производства любых товаров.

Переработка ламинированного картона

Ламинированный картон — массовый сегмент бумажных отходов.

Это упаковки Пюр Пак и Тетра пак, в которых реализуется множество видов продукции — соки, молоко и т.п.

Комплексная переработка отходов ламинированного картона позволяет получить на выходе:

• высококачественную целлюлозу различных сортов и цветов;
• вторичный полиэтилен;
• полиалюминий.

Из-за технической сложности полного разделения ламинированного картона на составные части такая переработка мало где производится.

Переработка бумаги в домашних условиях

Переработать бумажные отходы можно и дома. Но без специального оборудования, при наличии только подручных средств, можно сделать разве что самодельную бумагу. Такой способ пригодится дизайнерам и хендмейдерам.

Производство бумаги дома:

1. Ненужную бумагу (не глянцевую и не ламинированную) нужно мелко порвать или нарезать.
2. Засыпать бумажную массу в блендер, добавить воды и измельчить до состояния кашицы.
3. Полученную массу выложить на сито или раму с марлей, разровнять и оставить под прессом.

После высыхания бумага готова. Плотная и шероховатая, она может пригодиться хендмейдерам для создания своих шедевров.

Оборудование для переработки макулатуры

Современная промышленность предлагает большое количество разнообразной техники для переработки макулатуры, среди которых:

• отдельные установки для каждой операции;
• комбинированные установки для нескольких операций (мини-заводы);
• заводы, выполняющие всю технологическую цепочку.

Мини-заводы востребованы в тех местах, где поставки макулатуры не превышают 3–5 тонн в сутки, ведь в этом случае бессмысленно вкладываться в мощное дорогостоящее оборудование.

Отдельные установки для каждого этапа приобретают, когда ожидается средний поток макулатуры – 10–50 тонн в сутки, если же стабильные поставки макулатуры происходят в значительно больших объемах, то предпочтительней использование завода.

Ниже представлена таблица примерных цен на различное оборудование, применяемое для переработки макулатуры, чтобы вы могли более четко понимать масштаб вложений в такой вид бизнеса.

Оборудование для отдельных операций

Бумагоделательную машину можно приобрести здесь. На этом сайте представлен широкий ассортимент гидроразбивателей и другого оборудования. Также можно посмотреть эти товары на Алиэкспресс.

Дробилки можно заказать здесь. Похожие дробилки используются для переработки шин и производства небольших объемов арболита.

Интересуют  идеи прибыльного бизнеса с инвестициями в экологию? Для вас статья о том, как открыть завод по переработке пластиковых бутылок. Как заработать на переработке мусора, рассказывается здесь. Пройдя по этой ссылке, вы узнаете, как построить бизнес на отходах из древесины https://rcycle.net/drevesina/drevesnyi-biznes.

Заводы полного цикла

Это и другое оборудование также можно приобрести на Алиэкспресс.

Что еще делают из макулатуры? Альтернативные способы переработки

Кроме традиционной переработки в бумагу и картон из макулатуры изготавливают следующие материалы:

• органические утеплители (эковата);
• кровельные материалы;
• изоляционные материалы;
• одноразовые горшки для цветов;
• упаковку для яиц;
• туалетную бумагу;
• бумажные салфетки;
• одноразовую посуду;
• ткань для одежды.

Первичный этап переработки, включающий в себя получение и очищение пульпы, для всех этих технологий одинаков.

Предпринимаются попытки сухого разрушения связей между волокнами целлюлозы, но пока они далеки от коммерческого применения.

Отделочные материалы из спрессованных целлюлозных волокон по своим характеристикам аналогичны популярным листам ДВП, но дешевле их.

Эковата из макулатуры по своим характеристикам мало чем уступает базальтовой и стеклянной вате, безвредна и повторно поддается переработке.

Очень востребованы спрессованные из картона амортизирующие наполнители, которые ничем не уступают пенопластовой крошке, зато гораздо дешевле. Для их производства не требуется сложного оборудования, а станок для изготовления такой крошки не занимает много места.

Видео

На видео кратко и интересно рассказано о процессе переработки макулатуры, а также о том, почему это так важно для экологии:

Перспективы отрасли

Переработка макулатуры в различные материалы очень востребована, поэтому отрасль постоянно развивается.

Снижение объемов лесов и сокращение доступности непереработанной древесной целлюлозы является причиной бурного роста всей отрасли. Кроме того, переработка макулатуры позволяет сберечь деревья, которые нужно было бы спилить для производства бумаги.

Несмотря на необходимость крупных инвестиций, переработка макулатуры – очень прибыльный бизнес, ведь исходное сырье очень дешево, а бумага и картон пользуются спросом. Невысокая цена позволяет эффективно конкурировать с бумагой из древесины, ведь нет затрат на вырубку лесов, доставку бревен, их хранение и переработку в щепу.

На прибыль предприятия влияет доступ к следующим ресурсам:

• дешевой электроэнергии;
• дешевой воде;
• дешевому сбросу отработанной воды;
• недорогому полигону для складирования мусора и отходов.

Переработка макулатуры в бумагу – очень прибыльный бизнес, который постоянно развивается. Появляются новые технологии, которые улучшают процесс и увеличивают количество циклов переработки макулатуры. Появляются новые материалы, для которых требуется вторичная целлюлоза.

Отрасль успешно развивается, охватывая большие и маленькие города, ведь спрос на бумажную продукцию только увеличивается, а исходное сырье очень дешево.

Ведь многие до сих пор выкидывают газеты и журналы в ведро, а могут получить за макулатуру пусть и небольшую, но выплату.

В недалеком будущем появятся новые технологии, которые позволят серьезно увеличить количество циклов переработки макулатуры, благодаря чему снизится количество вырубаемых деревьев и улучшится экология.

Внедрение в ближайшем будущем раздельного сбора мусора существенно увеличит объем отходов бумаги и картона, подлежащих переработке.

Это обеспечит увеличение количества поставляемого сырья, а значит, увеличит и выпуск готовой бумаги. Развитие технологий увеличит количество циклов переработки бумаги, ведь даже очень короткие волокна можно использовать, если подмешивать к ним первичную целлюлозу.