Переработка вторичного волокна из макулатуры в товарную бумагу и картон
Опубликовано Редактор 20-02-2004 (1942 прочтений)Оценивая общее состояние проблемы, следует отметить, что 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 150 млн. т, а к 2005 году прогнозируется увеличение сбора до 190 млн. т. При этом средний мировой уровень потребления составит 48%. На этом фоне показатели по России более чем скромные. Суммарные ресурсы макулатуры составляют около 2 млн. т. Объем ее заготовки уменьшен по сравнению с 1980 годом с 1,6 до 1,2 млн. т.
Объем образующихся отходов в России составляет по данным НИЦПУРО (Научно–исследовательский центр по проблемам ресурсосбережения и отходам) 3,4 млрд. т в год. Доля макулатуры в промотходах по данным на 2000 год составляет 0,9%, в ТБО доля макулатуры обычно составляет около 30%. Последние 10 лет снижалась роль государства в организации сбора и переработки отходов.
На фоне этих негативных тенденций в России, развитые страны мира за эти 10 лет, наоборот, наращивали степень государственного регулирования в этой области. С целью снижения себестоимости продукции с использованием отходов были введены налоговые льготы. Для привлечения инвесторов в эту сферу создана система льготных кредитов, в ряде стран накладываются ограничения на потребление продукции, изготовляемой без использования отходов и так далее. Европейский парламент принял рассчитанную на 5 лет программу улучшения использования вторичных ресурсов: в частности бумага и картон до 55%.
Для Российской Федерации, стремящейся к интеграции с мировой экономической системой и готовящейся к вступлению в ЕС, отношение ко вторичному сырью должно быть однозначным – необходимо воссоздать систему заготовки и переработки вторичного сырья под законодательной и распорядительной опекой государства и правительства. Но это должна быть принципиально новая система вторичных ресурсов, способная работать в рыночных условиях хозяйствования, то есть без выделения средств из Федерального бюджета на эти цели. По экономическим условиям функционирования, такая система должна быть аналогична национальным системам, созданным в последние годы в странах ЕС, но с учетом специфических условий России.
Макулатура считается основным сырьем бумажной промышленности XXI века.
Развитие технологий производства макулатурной массы должно осуществляться по экономически обоснованному принципу с совершенствованием всех циклов процесса сбора и переработки макулатуры.
По мнению некоторых экспертов промышленно развитых стран, в настоящее время, с точки зрения экономики, целесообразно перерабатывать до 56% макулатурного сырья от общего количества макулатуры. В России может собираться около 35% этого сырья, тогда как остальная макулатура в основном в виде бытового мусора попадает на свалку, в связи с чем необходимо совершенствовать систему ее сбора и заготовки.
Современные технологии и оборудование для переработки макулатурной массы позволяют применять ее не только для выработки низкокачественной, но и высококачественной продукции. Получение высококачественной продукции предполагает наличие дополнительного оборудования и введение химических вспомогательных веществ для облагораживания массы. Эта тенденция ясно просматривается в описаниях зарубежных технологических линий.
Крупнейшими переработчиками макулатуры в России являются ОАО "Санкт–Петербургский КПК", ЗАО "Набережно–Челнинский КБК", ООО "Ступинский КПК", перерабатывающие более 100 тыс. т макулатуры в год каждый, от 20–50 т в год могут перерабатывать Балахнинский ЦКК, Пермский ЦБК, Светогорский ЦБК, ОАО "Белые Берега", ОАО "Караваево". Остальные переработчики имеют мощности 20 тыс. т в год и менее.
В 2002 году в России произведено более 40% картона для плоских слоев и бумаги для гофрирования и 10% остальных видов картона от общего объема изготовленной бумажной продукции, выпущенной из макулатуры.
Производство гофрированного картона является самым крупным потребителем макулатуры и основным ее компонентом являются старые картонные ящики и коробки.
Одним из решающих условий улучшения качества готовой продукции, в том числе прочностных показателей, является улучшение качества сырья: сортирование макулатуры по маркам и улучшение ее очистки 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.
ОАО "ЦНИИБ" приступил к разработке современной технологии производства газетной легкомелованной бумаги с использованием макулатурной массы.
Исследования проводятся по широкому спектру проблем, таких как предварительный роспуск макулатуры, грубая и тонкая очистка, фракционирование, термодисперсионная обработка, бесхлорная отбелка в 1–2 ступени.
Проведение процесса облагораживания макулатурной массы с использованием современного аппаратурного оформления позволит приступить к введению высококачественного макулатурного волокна в композицию газетной бумаги. При этом планируемое снижение себестоимости продукции составит 40% за счет использования в композиции макулатуры, улучшения прочностных свойств газетной бумаги вследствие применения новых технических решений, использования современных высокоэффективных химических вспомогательных средств.
Таким образом, введение в композицию газетной бумаги в перспективе до59% макулатурной массы взамен первичного волокна позволит:
- улучшить экологическую обстановку путем возврата в технологический поток макулатурного сырья;
- снизить процесс оттока высококачественного макулатурного сырья из Центрального региона;
- снизить себестоимость готовой продукции без ухудшения ее качественных показателей.
Оборудование для размольно–подготовительного отдела по приготовлению волокнистой массы в основном может поставить ОАО "Петрозаводскмаш". При формировании идеологии нового проекта целлюлозно–бумажного производства в условиях Центрального региона можно использовать две базовые технологии:
- древесно–массное производство;
- производство вторичного волокна из макулатуры.
По мнению специалистов института блок–схема интегрированного производства в сочетании с действующим может выглядеть следующим образом (объем производства 100 тыс. т/год по бумаге):
В результате поэтапного ввода и кооперации нового и существующего предприятия можно начать выпуск увеличенного, например, на 30–50% объема гофрированного картона марок Т–23, Т–24.
Для подготовки реализации такого проекта необходимо провести ряд исследований, важнейшими из которых являются:
- определить какой процент приемлемости для дальнейшей переработки волокна содержится в макулатуры;
- какое природное волокно целесообразнее комбинировать со вторичным;
- насколько замена повлияет на качество и технологическую стабильность, ее экономическая эффективность;
- потребует ли переход к массовому использованию вторичного сырья работы в нейтральной среде;
- какой процент необратимых отходов будет при этом образовываться т сто с ними делать.
Удельные капитальные затраты по созданию новых мощностей по переработке макулатуры составляют 250–350 тыс. долларов/1 тонну суточной мощности против400–500 тыс. долларов/суточная тонна для предприятий, работающих например на сульфатной целлюлозе. Макулатурные предприятия являются безусловно прибыльными, особенно если они входят в интегрированную систему ЦБК, если только цена на макулатуру искусственно не поднимается до небес.
В общем случае быстрый рост использования макулатуры обусловлен следующими факторами:
- конкурентоспособностью производства бумаги и картона из макулатурного сырья;
- относительно высокой стоимостью древесного сырья, особенно с учетом транспортировки;
- относительно низкой капиталоемкостью проектов новых предприятий, работающих на макулатуре, по сравнению с предприятиями, использующими первичное волокнистое сырье;
- простотой создания новых небольших предприятий;
- повышенным спросом на бумагу и картон из вторичного волокна из–за более низкой стоимости;
- правительственными законодательными актами (будущими).
Следует отметить еще одну тенденцию в области переработки макулатуры – это медленное понижение ее качества. Например, качество австрийского тарного картона непрерывно снижается. В период с 1980 по 1995 годы жесткость его среднего слоя на изгиб снизился в среднем на 13%. Систематический многократный возврат волокна в производство делает этот процесс практически неизбежным.
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 происходит расщепление волокон вдоль оси волокна. Вторичные волокна проходят как минимум один цикл переработки, включающий процессы измельчения и сушки. Химическая и физическая структура волокон претерпевает необратимые изменения: большая част пор и капилляров разрушается, поверхность волокна сжимается и ороговевает, это препятствует прониканию воды внутрь волокна, а значит его набуханию. Процессы ороговения приводят к уменьшению удельной поверхности волокна, сопровождающейся частичной потерей способности к образованию химических связей, что является основной причиной ухудшения способности волокон из макулатуры.
Проведение роспуска и размола сопровождается разрушением 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.
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 стабилизировать 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. По своему составу макулатурная масса представляет собой полидисперсную систему с повышенным содержанием мелких волокон. Поэтому роспуск волокон должен осуществляться бережно с сохранением целостности волокон при минимальном размельчении загрязнений.
Изменение свойств макулатурной массы является объективным фактом, с ним надо умело и систематически бороться, используя все доступные организационные и технические методы.
Тюрин Е.Т., к.э.н., генеральный директор ОАО «ЦНИИБ»
Волков В.А., к.т.н., первый заместитель генерального директора по научной работе ОАО "ЦНИИБ"
