团聚浮选在废纸脱墨中的应用.pdf

2 0 0 6 年第 5 期 有 色 金属 选矿部分 2 5 团聚浮选在废纸脱墨中的应用 于传兵 ， 张立诚 北京矿冶研究总院， 北京 1 0 0 0 4 4 摘要 废旧杂志纸越来越多， 如何充分地利用这些废纸， 是当今世界的热门 话题之一。在碎浆的过程中， 油墨会 产生碎化， 而这些碎化的油墨粒度小， 易沉积在纸纤维上， 用常规的脱墨方法难以脱除， 在油墨碎解时加入少量的油酸 作为成桥液， 疏水亲油的油酸优先润湿油墨表面， 油墨颗粒之间通过油桥而团聚， 然后浮选脱除， 试验获得白 度 8 1 ．9 0 ％、 纸纤维回收率 9 2 ． 6 8 ％的指标。 关键词 杂志废纸； 脱墨； 油团聚； 油桥 中图分类号 T D 9 2 3 _ 3 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 0 6 0 5 0 0 2 5 0 3 旧杂志纸在疏解的过程中，印刷油墨会产生碎 化， 而这些碎化的油墨粒度小、 活性大， 易沉积在纤 维上和进入纤维孑 L 隙中，用目前常规的脱墨方法难 以脱除， 产生不可逆沉积 ， 而影响脱墨浆的质量。如 果加入少量的成桥液，在共分散的疏水性油墨颗粒 和亲水的纸纤维的分散体系内，疏水亲油的成桥液 优先润湿油墨表面，油墨颗粒之间通过成桥液而黏 附， 在机械挤压和捏合作用下， 覆盖油的颗粒互相黏 附并形成球团， 当有充分数量的成桥液存在时， 使过 程连续直到粒子絮凝长大， 并有一定强度和密度， 足 以克服疏解时强搅拌产生的分离力，而纤维仍呈分 散状态， 从热力学的观点， 是降低系统表面自由能的 自发过程 。 C 克里斯琴 t] 利用适当的桥液使目的颗粒黏附 在塑料载体表面上， 使油墨颗粒从多相混合矿物中 分离出来。大木达也f 2] 采用煤油异相团聚后用磁分 离法脱除办公用废纸油墨。张厚 。 ] 研究发现有几 种化学品如 1 一 十八醇、 高油脂肪酸和硬脂酸可以改 油墨 颗粒 ＼ 图 1 非极性油环 的黏着力分析 F i g 1 T h e a d h e s i o n f o r c e b e t we e n t wo i n k p a r t i c l e s 收稿 日期 2 0 0 6 0 4 2 0 作者简介 于传兵 1 9 7 3 一 ， 男 ， 安徽宿州人， 硕士。 变熔融色料的表面性质， 使之从纤维上分离。 在高温 下进行机械搅拌， 促使色料颗粒发生凝聚。 文飚 ]用 化学凝聚的方法， 使油墨粒子聚集成球状的颗粒， 然 后通过筛分脱除。 非极性油在疏水颗粒之间的黏附可形成油环， 提高了疏水聚团的强度， 使团聚尺寸明显增 。 根 据舒伯特、 朗夫 S c h u b e r t 、 R u m p f 的论 ， 油环的 附着力由两部分构成， 即表面力引起的附着力 及 油环曲面引起的毛细作用力 ， 见图 1 。 一 2 “ a Rl s i n s i n p 0 1 J 式中R 一 颗粒半径； 一 油环对颗粒的黏着角； 一 油， 颗粒的接触角； 对于疏水性很强的表 面，可以视为零； r油水界面张力。 F e 一 叮 r 尺 h 1 1 c s i n 2 2 式中 。 、 尺 厂 油环的两个特征曲率半径， m。 油环的总黏合力 3 1 试验 1 ． 1 准备原料 收集了 2 0 k g旧杂志，撕成 2 5 m m x 2 5 m m的碎 片， 混合均匀后装入塑料袋中均衡水分，测定水分后 备用。 1 ． 2 试验设备 电热恒温 水浴锅 ； F o r m a x 4 5 0 H型碎浆机 ； H G 1 8 L浮选槽； J Y 一 8 2 接触角测定仪 ， Z Q J 1 B纸样抄 片器；Y Q z 一 4 8 A数字白度仪；A u t o s p e c 纸张油墨粒 子大小及分布图像分析软件。 维普资讯 2 6 有色金属 选矿部分 2 0 0 6 年第 5 期 1 ． 3 试验方法 碎浆条件如下 1 碎浆时间 1 5 m i n， 碎浆浓度 1 2 ％，碎浆温 度 4 5 ℃， 碎浆机容积 1 8 L ， 转子转速 4 3 5 r ／ m in 。 2 药剂用量 N a O H 2 ．0 ％，N a 2 S i O 3 2 ．0 ％， 脱墨 剂 S D A -- 4 0 5 1 ．0 ％， p H值 1 0 ． 5 。 成桥液分别采用煤油和油酸，其用量为，煤油 1 ． 0 ％， 油酸 1 ． 0 ％。 1 ． 4 浮选操作 浮选浓度 1 ．0 ％，碎浆温度 4 5 ℃，浮选机容积 1 8 L ，浮选时间 1 0 m i n 。 1 ． 5 试验结果与讨论 表 1 废杂志纸脱墨浆白度和残余油墨浓度的测定 T a b 1 T h e e x p e ri me n t r e s u l t o f a g g l o me r a t i o n - fl o t a t i o n 表 2 各试验结果尘埃度 T a b 2 T h e d i r t c o u n t o f e a c h e x p e r i me n t 从表 1看出， 加入油酸或煤油后， 纸浆的四个 指标都有较大幅度的提高，并且加入油酸的指标较 煤油好。 从表 2 看出加入成桥液残余油墨浓度降低， 表 3 油酸用量对脱墨效率的影响 T a b 3 Th e i n f l u e n c e o f O l e i c a c i d d o s e a g e b y w e i g h t o n d e i n k i n g 白度／ I S O ％ 残余油墨浓度／ 11 1 1 1 1 2 k g - 脱墨效率／ ％ 回收率／ ％ 寇 攥 成桥液用量／ ％ 图 2 油酸用量对残余油墨浓度的影响 F i g 2 T h e i n f l u e n c e of Ol e i c a c i d d o s e a g e o n r e s i d u a l i n k 图 3 油酸用量与白度、 脱墨效率、 回收率的关系 F i g 3 T h e i n fl u e n c e o f o l e i c a c i d d o s e a g e b y w e i g h t o n d e i n k i n g 1 一 脱墨效率 ， ％； 2 一 回收率， ％； 3 - 白度， I S O ％ 并且各尘埃范围的油墨颗粒大大降低。 结果表明， 团 聚的结果较好， 油墨颗粒可以通过加入油酸形成絮 团，对难浮选的微细颗粒效果更明显。 1 ． 6 药剂最佳用量试验 探讨油酸用量对试验指标的影响，分别加入 0 ． 5 ％、 1 殇 、 1 ．5 ％、 2 D ％、 2 ． 5 ％的油酸 ， ．菌 果贼3 。 1 ． 7 接触角的测定 熔化油墨， 测得油墨颗粒与油酸接触角为 1 8 ．2 。 。 1 ． 8 油墨颗粒间力的计算 自 化学化工物性数据手册 查得油酸的黏度和 表面张力。 表 4 直径 O ．O l m m的油墨颗粒不同间距的颗粒间 作用力 T a b 4 T h e a d h e s i o n f o r c e b e t w e e n t wo i n k p a r t i c l e s 善 i 盯 2 盯 ∞ Ⅲ 舛s { “ 维普资讯 2 0 0 6 年第 5 期 于传兵等 团聚浮选在废纸脱墨中的应用 2 7 从表 4可以看出，两颗粒间作用力 随间距 的不同变化很大。从 0 m至 4 ．O x 1 0 - Sm作用力大幅 度增加； 从 4 ．O x l O - Sm至 5 ． O x l O m迅速减小， 由黏 着力逐渐成为排斥力。 这主要是因为油桥由凹弧变 为凸弧。两颗粒之间距离很小时存在很大的黏合 力， 能够很好地团聚， 和试验现象一致。当距离较大 时， 颗粒之间存在一定的斥力， 所以， 一定强度的搅 拌是必须的。 2结 论 1 ． 加入油酸或煤油后， 脱墨纸浆的四个指标都 有较大幅度的提高， 并且加入油酸的指标较煤油好。 2 ． 加入成桥液后残余油墨浓度降低，并且细粒 级的油墨颗粒大大降低， 油墨颗粒可以通过加入油酸 絮凝剂形成絮团， 对难浮选的微细颗粒效果更明显。 3 ． 两颗粒在一定的距离内存在很大的黏合力。 当距离较大时将不能团聚， 所以， 一定强度的搅拌是 必须的。 参考文献 [ 1 ] C 克里斯琴． 利用液桥将矿物选择性黏附到塑料表面上 的矿物混合物分选法[ J ] _ 国外金属矿选矿， 2 0 0 2 2 3 0 3 3 ． [ 2 ] 大木达也． 用煤油共团聚磁选办公废纸[ J ] ． 国外金属矿 选矿 ， 2 0 0 3 3 2 5 3 7 ． [ 3 ] 张厚民． 用于生产优质纸张和商品浆的混合办公废纸的 脱墨[ J ] ． 国际造纸， 2 0 0 4 6 1 9 2 1 ． [ 4 ] 文飚．废纸中难分散油墨的脱除[ J ] ． 中华纸业， 2 0 0 5 ， 2 6 9 3 5 ． [ 5 ] C A 哈代． 选矿技术在废纸再生中的应用[ J ] ． 国外金属 矿选矿， 2 0 0 0 4 3 6 - 4 2 [ 6 ] 卢寿慈， 翁达． 界面分选原理及应用[ M] ．北京 冶金工 业出版社 ， 3 0 0 3 0 2 ． S T UDY OF OI L AGGLOM RATI ON FOR DE KD G YU C h u a n b i n g ,Z HANG L i c h e n g B e ij i n g Ge n e r a l Re s e a r c h I n s t i t u t e o f Mi n i n g＆ Me t a l l u r g y , B e ij i n g l O 0 0 4 4 , C h i n a ABSTRACT Wa s t e m a g a z i n e p a p e r O MG i s i n c r e a s e d c o n s i d e r a b l y i n r e c e n t y e a r s ． I t h a s b e c o me a w o r l d w i d e h o t s u b j e c t f o r h o w t o b e t t e r r e c y c l e t h e O MG ．T r a d i t i o n a l d e i n k i n g me t h o d s a r e n o t s u i t a b l e for s u c h k i n d o f w a s t e r p a p e r ．I n t h e p r o c e s s o f p u l p b r e a k i n g ，i n k p a r t i c l e s w i l l b e g e n e r a t e d w i t h v a ri o u s g r a i n s iz e s ， T h o s e e x t r e me l y fin e p a r t i c l e s a r e v e r y a c t i v e t o b 6 r e a b s o r b e d t o t h e p a p e r fi b e r s ．T r a d i t i o n al d e i n k i n g me t h o d s c a n n o t s e p a r a t e t h e m，S O t h e q u ali t y o f r e c y c l i n g p u l p wi l l b e a ffe c t e d b a d l y ．A n e w d e i n k i n g me t h o d i s p r o p o s e d b y a d d i n g c e r t a i n a mo u n t o f o l e i c a c i d i n t o p a p e r p u l p d u ri n g p u l p b r e a k i n g ．I n t h e s y s t e m o f i n k p a r t i c l e s a n d p a p e r fi b e r ，t h e o l e i c a c i d w i l l s e l e c t i v e l y t o a b s o r b o n t h e s u r f a c e o f i n k p a r t i c l e s ，a n d for m o i l b rid g e b e t w e e n i n k p a r t i c l e s ，S O t h a t o i l a g g l o me r a t i o n i s f o rm e d t o f a c i l i t a t e t o t h e i n k- fib e s e p ara t i o n ．T h e e x p e rime n t r e s u l t o f o i l a g g l o me r a t i o n fl o t a t i o n a s f o l l o ws ， b ri g h t n e s s 8 1 ． 9 0 ％ ， r e c o v e ry 9 2 ． 6 8 ％． KEY W ORDS w a s t e m a g a z i n e p a p e r ； d e i n k i n g ； o i l a g g l o m e r a ti o n ； b ri d g i n g o i l 维普资讯