專利名稱：辦公廢紙脫墨方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬加工廢紙?zhí)貏e涉及一種辦公廢紙的磁選脫墨方法，它是將紙漿置于磁場以脫墨。
背景技術(shù)：
目前紙張的消費在迅速增長，廢紙量也隨之增加，而作為造紙的原料的樹木和其它植物日趨減少。造紙工業(yè)的特點是耗能和耗水高，造紙需大量的木材，生產(chǎn)一噸紙需要5米3木材(約50棵樹)，用水在300噸以上，還消耗能源和化學(xué)藥品，同時造紙在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的廢水、廢氣、廢渣和毒性物，易對環(huán)境造成污染，尤以水污染最為嚴(yán)重，約占總污染的30％。而廢紙循環(huán)再用具有重大意義。據(jù)了解，1噸廢紙可以再造紙800多公斤，可節(jié)約4立方米木材，相當(dāng)于少砍17棵大樹，節(jié)約1.2噸煤、600度電、100立方米水、300公斤化工原料，并減少35％的水污染，從而節(jié)約大量的環(huán)境治理費用。
由于當(dāng)今世界環(huán)境日趨惡化，人們的環(huán)境意識也日益增強(qiáng)，為了節(jié)約能源，減少污染負(fù)荷，減少森林砍伐，廢紙的回收利用已引起人們越來越大的重視，特別是廢紙利用后帶來的節(jié)省投資、降低成本等方面的好處更給廢紙的回用創(chuàng)造了巨大的推動力。廢紙回收再利用便成為全球造紙業(yè)努力推行的發(fā)展目標(biāo)。歐美發(fā)達(dá)國家對廢紙不僅有嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，而且對回收利用還制定了相應(yīng)的法律、法規(guī)，甚至還給予一定的財政補(bǔ)貼。
廢紙在我國造紙工業(yè)現(xiàn)有的條件下是很好的原料，因為廢紙比起用木材造紙，更具有明顯的綜合效益，可提供造紙價廉的纖維資源，其成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于原木造紙。為加快我國造紙工業(yè)的發(fā)展，也必須擴(kuò)大廢紙回收利用。廢紙的回收利用對我國顯得更為重要，因為我國的森林覆蓋率很低，而我國紙品質(zhì)量的提高又需要增加木漿比例。同時廢紙利用后帶來的節(jié)省投資，降低成本等方面的好處，給廢紙的回用產(chǎn)生巨大的推動力。1990年全球廢紙利用量和利用率分別達(dá)到8480萬噸和35.6％，1995年則分別增加到1.15億和41.4％。預(yù)計2005年的廢紙利用量和利用率將達(dá)到1.88億和48.1％。1997年我國廢紙耗用率也達(dá)到37.8％，但還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于歐洲一些發(fā)達(dá)國家水平。而我國人均森林擁有量匱乏，只有世界平均水平的10％，遠(yuǎn)不能提供足夠的木材作造紙原料，每年還需從國外進(jìn)口紙漿和紙品。因此，我國廢紙利用的潛力還是很大的。
因此無論從經(jīng)濟(jì)的角度還是從生態(tài)環(huán)境的角度，廢紙脫墨有很大的潛力，有很好的市場前景。
隨著辦公自動化的發(fā)展，加上復(fù)印機(jī)和激光打印機(jī)越來越快速和便宜，印刷工藝的不斷創(chuàng)新，辦公廢紙的數(shù)量越來越多，而且難脫墨成分也在不斷增加，這些難脫墨的廢紙主要是激光打印紙和靜電復(fù)印印刷廢紙，它們在辦公廢紙中的比例甚至高達(dá)70％～80％，是混合辦公廢紙油墨的主要成分。這類廢紙經(jīng)水力碎漿機(jī)處理后，油墨顆粒分散成薄片狀結(jié)構(gòu)，因此用常規(guī)廢紙脫墨方法較難將其除去，從而是影響脫墨漿質(zhì)量的關(guān)鍵。以至于尺寸太大，不能通過洗滌法或浮選法除去。如采用除渣器或篩選設(shè)備處理，則又嫌尺寸太小。當(dāng)用常規(guī)脫墨方法(如浮選法和洗滌法)處理此類油墨時，存在以下的缺點纖維損失高(20-25％)；固體廢棄物量大；成本高；脫墨效率低。
本發(fā)明就是采用的磁選脫墨方法來產(chǎn)生高質(zhì)量二次纖維。因為辦公室廢紙中部分墨粉中有磁性，墨粉的磁化率根據(jù)墨粉粒子中氧化鐵含量從弱順磁性到鐵磁性變化。當(dāng)然對于辦公廢紙的墨粉而言，并非都是磁性的，其中氧化鐵的量是變化的。只有通過磁性和非磁性墨粉粒子的凝聚，再磁選脫墨。如果聚團(tuán)有足夠的磁性(至少是順磁性)，且聚團(tuán)有一定的強(qiáng)度回收它們是可能的。
因此此發(fā)明的主要目標(biāo)是提供一種磁選脫墨方法，即脫除廢紙中非磁性和磁性油墨和另外的非磁性污物如膠粘物。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可以顯著提高廢紙的紙漿白度、幾乎完全脫墨的方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下步驟實現(xiàn)(1)將含有激光打印、靜電復(fù)印的辦公廢紙碎漿。(2)加凝聚劑至碎好的漿料中，將辦公廢紙漿的油墨顆粒(磁性和非磁性油墨顆粒)粘附在一起；然后用磁選設(shè)備將凝聚的油墨顆粒從紙漿中分離出來，凝聚劑為高碳醇、非離子型表面活性劑、高分子聚合物、長鏈烷中的任一種，凝聚過程中加溫至25℃～70℃，pH值7.0～11.0，時間為10～30分鐘，攪拌速度為200～800rpm，(3)磁選紙漿濃度維持在0.2-3.0wt％，將廢紙經(jīng)過磁場以除去油墨聚團(tuán)，使油墨與纖維分離，得到可用于造紙的良漿。磁場強(qiáng)度為4000-20000高斯。
雖然油墨中磁性和非磁性顆粒兩者同為疏水，能相互吸引，但是發(fā)生的吸引力不足以強(qiáng)至抵抗碎漿時機(jī)械攪拌。加入凝聚劑促進(jìn)油墨顆粒間的凝聚。在溫度高于60℃油墨顆粒也變軟和粘，它對凝聚作貢獻(xiàn)。那么在降低溫度至低于60℃，紙漿稀釋，形成的聚團(tuán)變硬、具剛性；當(dāng)聚團(tuán)中含有一些磁性材料，它們能作磁選有效除去。
在本發(fā)明方法的實施步驟(3)中，選用了磁選設(shè)備是高梯度磁選機(jī)，在磁場強(qiáng)度為4000-20000高斯。廢紙的紙漿的濃度為＜3wt％。廢紙的紙漿濃度減小，可以明顯改分選效果，這是由于紙漿有特殊性質(zhì)，濃度對紙漿的分散起著決定性的影響，當(dāng)濃度較稀時，紙漿中的纖維能很好的分散，創(chuàng)造有利的浮選環(huán)境，纖維中墨粒的夾帶減少，隨著紙漿濃度的增加，漿料的分散性和流動性都變差，開始出現(xiàn)纖維聚團(tuán)，有的纖維聚團(tuán)隨氣泡上升，造成纖維流失；有的夾帶油墨粒子，導(dǎo)致白度下降。但是，濃度太稀，指標(biāo)提高的幅度不大，但大大降低單位干紙?zhí)幚砹?。因此，磁選濃度在0.2～3wt％為最佳。
本發(fā)明提供了一種新的脫墨方法，用于含有激光、靜電復(fù)印和其它非打擊印刷色料廢紙脫墨，較之現(xiàn)有的其它脫墨方法有很有意義的優(yōu)點。此新脫墨工藝較之現(xiàn)有系統(tǒng)的主要優(yōu)點是高脫墨度、高纖維處理量、低固體廢棄物帶有低空間需求和低成本的緊湊工藝。更重要的是，此工藝用于高質(zhì)量產(chǎn)品生產(chǎn)極端清潔和亮度紙漿。
本發(fā)明的方法使廢紙再生利用不僅充分利用二次纖維資源，節(jié)約原材料和能源，減少污染，保護(hù)森林資源和生態(tài)環(huán)境，是一項有益的措施，符合我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求；而且提高再生紙品的質(zhì)量，增加經(jīng)濟(jì)效益，減少紙的進(jìn)口，極大地有利于國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。


圖1為本發(fā)明方法的工藝流程框圖。
具體實施例方式
以下用實施例對本發(fā)明方法作進(jìn)一步的說明，將有助于對本發(fā)明及其優(yōu)點作進(jìn)一步的了解，本發(fā)明的保護(hù)范圍不受這些實施例的限制，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求來決定。
實施例1原料為辦公室廢紙(50％激光打印廢紙和50％靜電復(fù)印廢紙)。廢紙碎漿后稀釋，加入凝聚劑開始凝聚。漿料溫度為室溫至70℃，凝聚試驗進(jìn)行10～30分鐘。
將凝聚好的漿料，以1％濃度連續(xù)經(jīng)過磁場進(jìn)行磁選，磁選機(jī)的磁場強(qiáng)度是可調(diào)的，磁性部分(墨渣)和非磁性部分(良漿)分別被收集，取樣、分析。以高碳醇為凝聚劑在不同的磁場強(qiáng)度下進(jìn)行磁選脫墨的試驗結(jié)果列于表1。
表1 磁場強(qiáng)度對脫墨效率的影響

實施例2其操作方法和設(shè)備基本同實施例1，唯不同的是凝聚劑種類的變化，得到的結(jié)果列于表2中。
表2 不同凝聚劑的結(jié)果

注磁選時磁場強(qiáng)度為6000高斯實施例3其操作方法和設(shè)備基本同實施例1，唯不同的是凝聚濃度的變化。試驗結(jié)果和觀察的現(xiàn)象表明，凝聚濃度的較高時脫墨效率較高，即3％濃度的試驗的凝聚比1％濃度好。但是若濃度太高，使纖維-纖維剪切增強(qiáng)強(qiáng)以致打碎正在形成的凝聚，可能難以使?jié){料的有效混和，影響凝聚劑液滴與墨粉顆粒接觸以及墨粉之間相互接觸。
實例4其操作方法和設(shè)備基本同實施例1，唯不同的是攪拌強(qiáng)度的變化。試驗的凝聚劑為長鏈烷。攪拌強(qiáng)度對液橋凝聚有著重要作用，表3示出了凝聚時攪拌強(qiáng)度對脫墨效果的影響?？梢姳仨毐３州^高的攪拌速度，從而達(dá)到完全的凝聚。
表3 攪拌強(qiáng)度對脫墨效果的影響

注磁選磁場強(qiáng)度為6000高斯實例5其操作方法和設(shè)備基本同實施例4，唯不同的是凝聚時間的變化。
一般來說，凝聚發(fā)生在加入凝聚劑的前幾分鐘。有好幾個試驗都進(jìn)行較長時間(甚至2小時)，以觀察進(jìn)一步的變化，試驗觀察發(fā)現(xiàn)，在經(jīng)過15～30min凝聚后，沒有太多凝聚過程的變化。將不同凝聚時間得到的漿料進(jìn)行磁選，試驗結(jié)果如表3所示?？梢钥闯觯３忠欢ǖ哪蹠r間是必要的，以使顆粒與顆粒之間的接觸并形成聚團(tuán)，但是時間過長，也未見脫墨效果的改善，反而由于長時間的攪拌，使聚團(tuán)分離。同時因為加入的凝聚劑(長鏈烷)，是通過強(qiáng)攪拌分散得到數(shù)微米的液滴，但是任何方式得到的分散都是不穩(wěn)定的，從這一點來說，也不宜長時間的凝聚。
表3 凝聚時間對脫墨效率的影響

注磁選時磁場強(qiáng)度為6000高斯
權(quán)利要求
1.一種辦公廢紙脫墨方法，其特征在于將含有激光打印、靜電復(fù)印的辦公廢紙碎漿后，加入凝聚劑，將辦公廢紙漿的油墨顆粒(磁性和非磁性油墨顆粒)粘附在一起，然后用磁選設(shè)備將凝聚的油墨顆粒從紙漿中分離出來，凝聚劑從以下化學(xué)品中選擇一種長鏈烷和高碳醇，凝聚過程中加溫至25℃～70℃，pH值7.0～11.0，時間為10～30分鐘，攪拌速度為200～800rpm，磁選紙漿濃度為0.2～3.0wt％，磁場強(qiáng)度為4000～20000高斯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫墨方法，其特征在于磁選設(shè)備是高梯度磁選機(jī)。
全文摘要
一種含有激光打印、復(fù)印油墨辦公廢紙的磁選脫墨方法，其步驟包括加入凝聚劑，將辦公廢紙漿的油墨顆粒(磁性和非磁性油墨顆粒)粘附在一起，再用磁選除去油墨聚團(tuán)，更適當(dāng)說，是在室溫或高溫下(25～70℃)、中性至堿性(pH＝7.0～11.0)以及一定紙漿濃度(0.2～3.0wt％)和磁場強(qiáng)度(4000～20000高斯)下進(jìn)行凝聚磁選處理。經(jīng)磁選后可提供近乎完全的油墨脫除。本發(fā)明的方法顯著提高廢紙的紙漿白度及纖維得率，可生產(chǎn)高質(zhì)量(高白度、少量或無塵埃)脫墨漿并且少量或無纖維損失。
文檔編號D21C9/00GK1963016SQ20051011758
公開日2007年5月16日 申請日期2005年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月8日
發(fā)明者鄭其, 阮仁滿, 宋永勝, 溫建康 申請人:北京有色金屬研究總院