摘要
叙述了OCC废纸制浆废渣的组成，详细介绍了废渣处理中压榨脱水、破碎、铁性金属分离、非铁性金属分离、震动分离及近红外分选等操作工序，对水力碎浆机绞绳处理、转鼓碎浆浆渣处理及轻渣处理流程进行了分析介绍，讨论了最终分选废渣的末端资源化处理方法。
近十几年来我国造纸行业高速发展，其中包装纸产量及消费量伴随着电子商务及快递物流行业的发展壮大更是增长迅
早先国内制浆造纸企业对于上述废渣的处理模式相对简单，经人工简单分拣其中可回收的金属后作为垃圾填埋处理，或将绞绳及轻渣整体当作废塑料或废金属出售以解决大量废渣的堆存及占地问题。随着环保政策的日益严格，未经处理的潮湿废纸制浆废渣很难运出厂区，同时废纸制浆废渣中未经处理的废塑料、废金属也变得难以销售，加之低密度、潮湿废渣高昂的运输成本以及日益上涨的能源成本，在厂区内实现废渣的资源化分解利用越来越受到造纸企业的重视；另一方面，水力碎浆机绞绳、转鼓碎浆机排渣、轻渣中还含有部分纤维、可利用的废旧金属及塑料，同时废渣本身也是一种高热值的能源资源。近年来越来越多的国内造纸企业在解决废纸制浆废渣堆积问题的同时，已开始发掘制浆废渣的附加价值，具体方法为废纸制浆废渣处理系统与制浆生产线同步建设亦或对现有生产线进行增加及改造。相信未来废纸制浆废渣处理系统及资源化利用将成为制浆造纸企业的主流选择。本文对现今国内外OCC废纸制浆废渣处理系统及资源化利用情况予以简要介绍。
OCC废纸制浆过程中产生的废渣根据生产工序及位置的不同主要分为
| 设备部位 | 废渣包含物 | 废渣量 /kg· |
|---|---|---|
| 碎浆机 | 包装铁丝、包装胶带、塑料片 | 20 |
| 高浓除渣器 | 铁、玻璃、砂石 | 10 |
| 粗筛（含浮选） | 塑料、油墨 | 20 |
| 精筛、低浓除砂 |
砂石、塑料片、热溶胶、 轻质垃圾、泡沫颗粒 | 10 |
高浓除渣器排渣主要为砂石、玻璃等重渣，由提渣机从收集槽中分离提出，而精筛及低浓除砂系统排出的废渣，主要富含细小的砂石、塑料、泡沫及胶黏物，这些都属于浆料净化过程中必须要排出系统的物质，再利用的价值低。因此本文中所描述的OCC废纸制浆中可资源化利用的废渣主要针对水力碎浆机绞绳、转鼓碎浆机排渣及圆筒筛轻渣。具体地：绞绳中主要包括35%~40%铁，35%~40%塑料（其中25%为聚烯烃），20%~30%纤维；轻渣中主要包括45%~50%塑料（其中35%为聚乙烯/聚丙烯），35%~40%纤维，10%~20%的织物、木块、金
OCC废纸制浆渣处理系统主要包括传送带输送、压榨脱水、破碎、铁性金属分离、非铁性金属分离、震动分离、近红外分选及最终分选废渣打包输送等处理方法及操作单元。
在废纸制浆过程中，除从水力碎浆机出来的绞绳干度略微较高外，其余设备排出的废渣都非常潮湿。转鼓碎浆机端部排出的废渣、圆筒筛轻渣及粗筛尾渣的干度大约在15%，并且排出的废渣十分蓬松不便于后续处理工序。废渣经过压榨脱水后体积显著缩小，一方面有利于传送带输送，另一方面干度进一步提升可避免潮湿废渣黏结在传送带及后续处理设备上。螺旋压榨通常用于废渣的进一步脱水，其主要原理是依靠旋转的螺旋将废渣从进料端输送到出料端，在输送到出料端的过程中螺旋叶片的节距渐渐缩小，废渣被逐步挤压，废渣中水分在受压过程中排出。
从水力碎浆机出来的绞绳长度可达数米，最大直径可达700~800 mm，必须对绞绳进行进一步破碎后才能进入后续处理工序。目前较为常见的设备为剪切式破碎机，其作用原理是通过安装在轴上相互啮合的特殊合金刀具的相向旋转实现对物料的剪切、挤压和撕扯等动作，从而将物料破碎成小尺寸，同时可对物料尺寸进行规格均一化处理。对于绞绳的破碎通常分为粗破碎和细破碎两部分。粗破碎通常使用双轴剪切破碎机，其破碎速度较慢；细破碎使用剪切尺寸规格缩小的双轴剪切破碎机，破碎速度较快，可将物料进一步破碎至小于40 mm的细块，同时对细块物料进行疏解松散以便后续处理。
利用废渣中各种物质的磁性差异，可在非均匀磁场中利用磁选设备将废渣中的磁性物质（主要为铁性金属）与非磁性物质进行分离。在制浆废渣处理系统中常见的磁选设备包括磁力滚筒与悬挂带式永磁分离机两种。磁力滚筒通常作为运输皮带的传动滚筒，当物料在运输带上经过磁力滚筒时，磁性物料移动到滚筒顶部时即被吸引，转到底部时自动脱落并被收集，而非磁性物料沿水平抛物线轨迹直接落下。悬挂带式永磁分离机通常布置在输送物料的输送带上方，当物料通过时，通过磁力吸引能够有效地分离出物料层中的磁性金属物，再由皮带拖离磁场，在废金属收集槽上方脱离磁场而落下，如与永磁输送皮带配合使用，物料中的磁性金属物分离效果更佳。
涡电流分选（Eddy Current Separation，ECS）器则用于非铁性金属的分离。当含有非磁性金属（如铝、铜等物质）的碎物料以一定的速度通过一个非均匀磁场时，这些非磁性金属中会产生感应涡流，由于物料流与磁场有一个相对运动的速度，从而对产生涡流的金属片、块有一个推力，利用此原理可使一些非磁性金属从混合物料流中分离出来。利用涡电流分选器可将废渣物料分成3种组分——铁性金属、非铁性金属及非金属物质，如
图1 涡电流分选原理
震动分离器最初用在固体废弃物及城市垃圾处理领域，其原理是基于物料不同的抛物运动曲线及弹跳特性将物料分离，主要部件为1块震动并可调节角度的倾斜筛板。具体应用在制浆废渣处理领域中，轻质和扁平的废料（如纸张、塑料片和纤维织物）向上运动并汇集到轻组分区；重质和圆形或方形的物料（如石头、砖块和其他重质物料）向下运动并汇集到重渣出口；细小组分则通过筛板后汇合收集，其原理如
图2 震动分离原理
废塑料燃烧时会释放出多种有毒化学气体，特别是未加分选处理的塑料燃烧会造成严重的环境污染。其燃烧过程中产生的环境污染物如多氯代多环芳烃、多氯代二苯并二
英等都会对环境造成危害，对于废渣中不便直接燃烧的含氯高分子材料（如聚氯乙烯（PVC））必须从中分选出来。近红外分选（Near Infrared，NIR）可实现对不同类型塑料的分选，目前近红外分选设备可实现对聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、PVC、聚苯乙烯（PS）等塑料的分选。物料通过传送带进入分选设备，探测器安装在传送带上方，在原料通过探测器时，物料被近红外探测器探测，如果被探测识定的物体材质与预先设定的分选物体参数相符，检测信号传送至分选单元，分选单元指示空气阀释放压缩空气将识定的物体分离开来，其分选原理如
图3 近红外分选原理示意图
在OCC废纸制浆线中，废渣的产生主要集中在碎浆工段以及水力清渣、粗筛工段，碎浆工段碎浆机处产生的废渣占总排渣量的大部分，具体又可分为水力碎浆机绞绳以及转鼓碎浆机排渣两种形式。对于水力碎浆机绞绳及转鼓碎浆机排渣的处理流程多种多样，但均是由上述的操作单元组合而成，究其本质并没有太大的差别。目前市场上所见的绞绳处理流程均包含破碎及铁性金属分离等工序，辅助操作有螺旋压榨脱水、涡电流分选等。绞绳通过机械抓手或者输送带进入粗破碎机进行破碎，破碎后的物料经输送带输出并在输送带上方通过悬吊磁铁器进行第一次铁性金属分离，之后再经细破碎及第二次铁性金属分离后进入涡电流分选器分离出非铁性金属得到最终废渣。某纸业公司绞绳处理系统流程如
图4 某纸业公司绞绳处理系统流程
图5 另一纸业公司绞绳处理系统流程
与直径粗大的绞绳相比，转鼓碎浆机排出的废渣体积较小，干度偏低，因此其处理流程与绞绳处理流程略有差异。因排出的物料松散及体积相对较小，可不经过粗破碎直接进行第一次铁性金属分离，经过震动分离去除较大体积重质废料后再经螺旋压榨脱水提高干度后进入破碎机进行破碎，之后的处理流程根据最终废渣的去处而不同。处理过程基本操作有铁性金属分离、破碎，辅助操作单元有震动分离、涡电流分选及NIR分选。国内某纸业公司转鼓排渣处理系统流程如图
图6 国内某纸业公司转鼓排渣处理系统流程
图7 国内某纸业公司转鼓排渣处理系统流程
对于同时拥有水力碎浆与转鼓碎浆的造纸企业而言，水力碎浆机排出的绞绳与转鼓碎浆机排出的废渣也可合并在一起进行处置。国内某纸业公司OCC废纸制浆渣处理系统流程如
图8 国内某纸业公司OCC废纸制浆渣处理系统流程
除碎浆工段水力碎浆机排出的废渣外，在水力清渣、粗筛净化工段中圆筒筛及粗筛尾筛排出的轻渣为OCC废纸制浆废渣的第二大来源。对于轻渣的处理，可单独进行处理也可与其他排渣合并处理。单独处理流程一般为：轻渣经螺旋压榨进一步脱水后，经铁性金属分离后进行破碎，再经第二次铁性金属分离及涡电流分选。轻渣亦可与绞绳或转鼓碎浆机排渣合并处理，其他处理流程在图
OCC废纸制浆废渣去除其中大的垃圾物料、磁选及涡电流分选出可利用金属后，最终分选废渣还可进行进一步处理，主要处理方式有造粒、裂解及作为垃圾衍生燃料燃烧。
造粒处理流程相对简单且技术成熟，其一般处理过程有：清洗、干燥、塑炼、挤出及切粒。但应注意，最终分选废渣中的废塑料在高温塑炼过程中会产生大量有毒有机废气，这些废气主要来自废塑料中高分子裂解及原塑料的部分添加剂，这部分有机废气需经过有效处理后排放。具备自备电厂的造纸企业可采取管网收集，将废气送至烟气净化室，在经过喷淋降温、分级净化、油水分离等处理措施后，再将尾气送至电站高温焚烧炉中进行焚烧，实现烟气的无害化处
最终分选废渣经进一步提升干度后送至裂解装置，加温、添加催化剂进行裂解处理得到灰渣和裂解的油气，最后将裂解油气除尘冷却处理得到产品油和油
经过近红外分选出PVC后，最终分选废渣可作为垃圾衍生燃料（Refuse Derived Fuel，RDF）供电站锅炉燃烧，这是一种较为经济的处理模式。因含氯塑料只占废渣一部分，也有未经PVC分选直接进行RDF燃烧的，经过配套的脱硫、脱氯处理，烟气排放可达到国家排放标准，二
英等污染物在燃料棒的燃烧特质及炉温的稳定控制之下排放量较少。RDF技术将处理后的制浆废渣在造粒机中最终制成直径在25～250 mm之间的固体燃料棒。在循环流化床、沸腾炉、回转窑炉等皆可燃烧RDF。RDF可单独燃烧，也可与煤、油等混和燃
以上3种处理方式的具体应用范围及特性如
| 造粒 | 裂解 | RDF燃烧 | |
|---|---|---|---|
| 应用 | 适用于少量、需要运输或长时间储存 | 适用于进料中含有大量浆渣 | 适用于燃料灵活性需求高的状况 |
| 燃料热值量 | 低/高热值燃料 | 低/高热值燃料 | 最适合低热值燃料 |
| 能源效率 | 利用回收能源进行干燥，产生可调节的高热值 | 整个系统的电能可自供自足，还有热能剩余 | 当热值调整时燃烧稳定 |
| 灰分 | 允许高灰分含量 | 可把灰分转换成有价值的产品 | 允许高灰分含量 |
| 产品 | 无气味、稳定的固体颗粒 | 铝及其他金属、碳、汽油 | 蒸汽供给涡轮发电机 |
OCC废纸制浆废渣含有可利用的废旧金属及塑料，同时可作为一种高热值的能源资源，适合进一步综合处理及资源化利用。借助压榨脱水、破碎、铁性金属分离、非铁性金属分离、震动分离、近红外分选等工序可对制浆过程中产生的水力碎浆机绞绳、转鼓碎浆机排渣、圆筒筛轻渣实现集中综合处理，可根据制浆废渣产出部位的不同，由各操作单元组成灵活多变的处理流程。制浆废渣在去除其中大的垃圾物料、磁选及涡电流分选出可利用金属后，其最终分选废渣可通过造粒、裂解及作为垃圾衍生燃料燃烧等资源化利用方式实现资源的最大程度回收利用。OCC废纸制浆废渣处理系统及资源化利用有效地解决了造纸厂废渣大量堆存及现场 “脏、乱、差”的生产环境，制浆废渣的资源化在保护环境的同时节约了资源，造纸企业还可从中获得一定的经济利益。
参考文献
China Paper Association . 2017 Annual Report of China's Paper Industry [J]. China Pulp & Paper, 2018, 37(5):77.
中国造纸协会 . 中国造纸工业2017年度报告[J]. 中国造纸, 2018, 37(5):77.
Mjoberg, Johan, Staffner, et al . Environmental Problems in Connection With Recycling of Fibres[J]. Paper Technology, 1993, 34(6): 26.
Gavrilescu D . Energy from Biomass in Pulp and Paper Mills[J]. Environmental Engineering and Management Journal, 2008, 7(5): 537.
YU Wei-feng, XIA Xin-xing, WANG Hong-wei . Disposal and utilization of waste twisted rope and sludge [J]. China Pulp & Paper Industry， 2017, 38(10):64.
俞伟锋, 夏新兴, 王宏伟 . 废弃物绞绳及轻渣的处置与回用[J].中华纸业, 2017, 38(10):64.
LU Li-jun . "The last glimpse" papermaking waste to achieve comprehensive utilization [N]. Hangzhou Daily, 2014-12-01(16).
陆丽君 . “最后一撮”造纸废弃物实现综合利用[N]. 杭州日报, 2014-12-01(16).
QI Xin-jun . A scheme for recycling papermaking waste: CN, 102366756A[P]. 2012-03-07.
戚新军 . 一种回收利用造纸废渣的方案: 中国， 102366756A[P]. 2012-03-07.
Huazhang Technology . Clean manufacturing [EB/OL]. http://www.hzeg.com/clean/clean.html.
华章科技 . 清洁生产[EB/OL]. http://www.hzeg.com/clean/clean.html.
Andritz . Recycling Waste to Value[EB/OL]. https://www.and-ritz.com/products-en/ group/recycling/waste-to-value-systems. CPP