[发明专利]纸张脱墨厂残渣中无机填料的回收

说明书

本发明涉及纸张脱墨厂残渣中无机填料的回收。这样的填料一般是由混合颜料(粘土、碳酸钙、二氧化钛等)、水、纤维素、墨、调色剂、粘合剂等组成的废料的复杂混合物的一部分。一般来说，或者焚烧这些废料的有机组分的可燃物，或者把它们埋在坑中。本发明描述使这些无机填料变得适合于用作通过使石灰乳(Ca(OH)₂)与二氧化碳气体反应生产沉淀碳酸钙(PCC)过程中的原料和基质的方法。

废纸的回收一般包括通过以适合于脱墨厂的任何方式进行的一系列步骤把可用的纸浆纤维从纸张的其它组分(如无机填料、印刷油墨、激光调色剂颗粒和粘合剂等)中分离出来。无论采用哪种特定的回收方法，总会产生两种物料：(1)纸浆纤维，叫做“再生”纤维，可以卖给造纸厂，重新作为造纸原料，(2)复合废料，包括作为脱墨过程的一部分除去的组分的混合物。这种复合废料叫做脱墨残渣(DIR)。

产生的DIR的量将随着进料的废纸质量和回收方法的种类而变化。典型地，按干基计算，DIR的比例是脱墨前的原始废纸重量的15～40％。由于DIR是以湿的状态生产的，在废料离开脱墨过程之前，应该尽可能多地除去水以降低处理和运输成本。一般来说，把废料压到约含有50％的固体。因此，对应每100吨处理的废纸，将产生30～80吨湿的DIR，其中一半是水。到1996年底，北美的脱墨厂将回收350万吨以上的废纸，因此，将产生100万吨以上的湿残渣。

在脱墨厂与造纸厂结合在一起操作的情况下，通常在造纸厂的白液回收锅炉中焚烧DIR的可燃组分。但是由于其含水量高，DIR是低级的、无效率的燃料。在非整体的脱墨厂中，所说的残渣最常见的命运是填地。填地是不受欢迎的，因为其成本高而且对环境有害。因此，需要通过再利用残渣混合物中存在的无机填料和/或其它组分以减少在脱墨厂产生的废料的体积。

许多级别的纸张中含有功能性的无机颜料，如高岭土、碳酸钙、二氧化钛、硅酸盐等，它们是在造纸时掺入的。还没有实用的方法把无机颜料从废料的有机组分中分离出来，以便使所说的无机颜料可以在产品或造纸过程中再利用。

以前，造纸或回收废纸产生的废料被焚烧，焚烧后的残渣堆放在堆坑中或用于生产一般用于建筑结构中的骨料。这种残留的灰分一般构成DIR原始重量的15～20％。

在美国专利No.4,932,336中，湿的脱水后收集到的固体产物主要由纤维素质物质组成(木质和纤维素质纤维)，残渣主要由在回收之前从废纸中分离的塑料碎片组成，分别回收所说的固体产物和残渣。把所收集的产物干燥到残余含水量不大于产物的25wt％，连续地层化使其形成连续前进的层。把一层残渣沉积在产物层上形成连续前进的双层的床，在从底部鼓入含有空气的气体时，所说的双层的床燃烧。在该过程中，破坏了产物和残渣，产生了燃烧的气体，回收到熔渣。在该过程中产生的飞灰可以加入到熔渣中以免其释放到环境中，或者把所说的熔渣堆放在坑中，或用作结构材料。燃烧气体产生的热量也可以用作热源，尤其是用于产生蒸汽。

美国专利No.5,018,459提出了一种用于回收作为纸张、纸板以及相应的材料制造过程中的废料产生的纸浆残渣的方法和设备。把纸浆残渣连续地喂入800～3500°F的回转窑。如果温度保持在2400°F以上，将会破坏掉在焚烧过程中产生的危险物质，如二噁类化合物。混合催化剂，一般为酪蛋白或大豆蛋白，和木质纸浆纤维与所说的纸浆残渣一起燃烧。所得的焚烧产物基本由碳酸盐颗粒组成，可以用作制造沥青、沥青涂层、密封胶、陶瓷、混凝土、水泥管、粘土管、结构砌块和砖的无机填料结合剂，或者用作泄漏的油的吸附剂。在美国专利No.5,054,406中，把纸浆残渣的焚烧产物的15～25wt％与粘土混合形成阻水材料，可以用作覆盖和密封堆放坑。

美国专利No.4,769,149提出了一种从废料和残渣回收能量的方法，包括废料的细菌分解，然后进行焚烧，其中，在细菌分解过程中产生的甲烷气用于加热所说的焚烧炉。然后燃烧释放的热量可以用于需要热量的工业过程中。

欧洲专利申请No.0 604 095提出了一种处理颗粒废料的水基稀悬浮液的方法，如造纸厂污水中发现的物质。用高岭土作为典型的废料的实例。该过程包括使所说的颗粒物料的水基悬浮液中碱土金属碳酸盐沉淀，如碳酸钙，使得在过程开始时存在的颗粒物料掺入碱土金属碳酸盐沉淀中。EPA0604 095的图1表示了在沉淀的碳酸钙颗粒聚集体中混杂的扁平的“板状”高岭土颗粒的扫描电子显微照片。所得的碳酸钙和混杂的粘土颗粒的聚集体可以用作纸张填料或颜料。