CÔNG NGHỆ TÁI CHẾ GIẤY TỪ GIẤY VỤN THẢI BỎ

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI TIỂU LUẬN MÔN HỌC TÁI SỬ DỤNG CHẤT THẢI ĐỀ TÀI CÔNG NGHỆ TÁI CHẾ GIẤY TỪ GIẤY VỤN THẢI BỎ GVHD TS tháng 05 năm 2022 MỤC LỤC PHẦN 1 MỞ ĐẦU 4 1 1 Tình hình sản xuất giấy trên thế giới 4 1 2 Tình hình sản xuất giấy ở Việt Nam 5 PHẦN 2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GIẤY 7 2 1 Sơ lược về công nghệ sản xuất giấy 7 2 2 Sơ đồ công nghệ sản xuất giấy 7 2 2 1 Khâu chế.

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

TIỂU LUẬN MÔN HỌC

TÁI SỬ DỤNG CHẤT THẢI

ĐỀ TÀI:

CÔNG NGHỆ TÁI CHẾ GIẤY

TỪ GIẤY VỤN THẢI BỎ

GVHD: TS Nguyễn Hoài Nam

Học viên: Đỗ Thanh Thanh Huyền

Mã học viên: 211800159

Lớp: 29KTMT

Hà Nội, tháng 05 năm 2022

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH VẼ

CHUYÊN ĐỀ 1 PHẦN 1 MỞ ĐẦU

1.1 Tình hình sản xuất giấy trên thế giới

Sự sụt giảm trong xuất khẩu mặt hàng giấy các loại trong năm 2019 và 2020 đã kéo tốc

độ tăng trưởng nhập khẩu bình quân giai đoạn 2016 - 2020 giảm 3,6%/năm

Trong đó: Sản xuất - tiêu dùng giấy chủ yếu tập trung ở các khu vực có quy mô kinh tế lớn, dân số đông như châu Âu, châu Á, Bắc Mỹ; trong đó khu vực châu Á đang là trọng tâm

về sản xuất - tiêu dùng của thế giới hiện tại và tương lai còn đối với khu vực Bắc Mỹ và khối

EU có xu hướng ổn định sản xuất trong tương lai Khu vực Châu Âu và Bắc Mỹ đang là nơi xuất khẩu giấy của thế giới, trong khi đó khu vực Châu Á và Mỹ Latin đang là nơi nhập khẩu giấy nhiều nhất trên thế giới

Bột giấy được sản xuất chủ yếu ở khu vực Bắc Mỹ, Châu Âu, Mỹ Latin và có tính ổn định cao; trong khi đó khu vực Châu Á có nhu cầu tiêu dùng bột giấy nhiều nhất chiếm tỷ trọng 34,7% của thế giới, nhưng sản xuất chỉ đáp ứng được 62% nhu cầu của khu vực Bắc

Mỹ và Mỹ Latin là hai khu vực xuất khẩu bột giấy của thế giới, Bắc Mỹ thừa cung 10,2 triệu tấn/ năm, Mỹ Latin thừa cung 18,2 triệu tấn/năm, Châu Á thiếu cung 23,7 triệu tấn/năm, khối

EU thiếu cung 4,2 triệu tấn/năm, khu vực còn lại thiếu cung 0,5 triệu tấn/năm Bột giấy sử dụng trong sản xuất các loại giấy chiếm tỷ trọng 41%, sử dụng trong sản xuất giấy bao bì chiếm tỷ trọng 23% Bột tái chế sử dụng trong sản xuất các loại giấy chiếm tỷ trọng 59%, sử dụng trong sản xuất giấy bao bì chiếm tỷ trọng 77%

Giấy tái chể (giấy thu hồi) là nguyên liệu đóng vai trò rất quan trọng trong ngành công nghiệp giấy của các nước phát triển nhờ tỷ lệ thu gom nội địa cao Tỷ lệ thu gom tại Bắc Mỹ đạt tỷ lệ 70%, khối EU đạt tỷ lệ 73%, Nhật Bản đạt tỷ lệ 81,3%; trong khi đó khu vực châu Á

tỷ lệ thu gom chỉ đạt 52,5%, dưới cả mức trung bình của thế giới 59% Xuất khẩu giấy tái chế (giấy thu hồi) chủ yếu đến từ Bắc Mỹ, EU, Nhật Bản

Khối EU thừa cung giấy tái chế 8,6 triệu tấn/năm, Bắc Mỹ thừa cung 20,5 triệu tấn/năm; châu Á thiếu cung 31 triệu tấn/năm, Mỹ Latin thiếu cung 0,8 triệu tấn/năm Theo thống kê của Trung tâm Thương mại Quốc tế (ITC), nhu cầu nhập khẩu mặt hàng giấy các loại (HS 48, 53) của thế giới là rất lớn Trong giai đoạn 2016 – 2020, nhu cầu nhập khẩu mặt hàng này của thế giới trung bình đạt 168 tỷ USD/năm; trong năm 2020 đạt 162 tỷ USD giảm 7,46% so với năm 2019 nhưng tăng 2,69% so với năm 2016 Trong cơ cấu thị trường xuất khẩu giấy các loại thế giới, Việt Nam đang đứng ở vị trí thứ 26, mặc dù kim ngạch xuất khẩu liên tục được cải thiện, nhưng xuất khẩu mặt hàng giấy các loại của Việt Nam vào thị trường

thế giới chỉ chiếm một tỷ trọng rất nhỏ Năm 2016, xuất khẩu giấy các loại của Việt Nam vào thị trường thế giới đạt 555 triệu USD thì năm 2020 đạt 1,42 tỷ USD chiếm thị phần 0,88% trong tổng kim ngạch thương mại mặt hàng giấy các loại của thế giới

Giấy thu hồi có vai trò rất quan trọng là nguyên liệu không thể thay thế trong sản xuất giấy của Việt Nam Tỷ lệ sử dụng giấy thu hồi làm nguyên liệu sản xuất giấy các loại đạt tỷ lệ 87%, sử dụng trong sản xuất giấy bao bì đạt tỷ lệ 98% Hoạt động thu gom giấy thu hồi đã phát triển mạnh và đạt được tỷ lệ 43% Tuy nhiên tăng trưởng mạnh về sản xuất trong 2 năm gần đây, đặc biệt là giấy bao bì dẫn đến tỷ lệ thu gom trong nước không theo kịp Kết hợp với

đó là hoạt động thu gom mang tính tự phát, manh mún, lạc hậu nên chưa mang lại hiệu quả cao

1.2 Tình hình sản xuất giấy ở Việt Nam

Năm 2021 là năm rất đặc biệt đối với hoạt động sản xuất kinh doanh của Ngành giấy Việt Nam Trong bối cảnh diễn biến phức tạp của dịch Covid-19, nhằm thực hiện công tác vừa phòng chống dịch vừa đảm bảo sản xuất, phù hợp với nhu cầu của thị trường và điều kiện kinh doanh mới, nhiều doanh nghiệp đã phải chuyển đổi sản xuất giấy truyền thống của mình sang loại giấy khác như: Tổng công ty Giấy Việt Nam chuyển một phần dây chuyền giấy in, viết sang giấy kraft, Nhà máy Giấy Xương Giang (Công ty Xuất Nhập khẩu Bắc Giang) cũng chuyển đổi giấy in, viết sang giấy kraft, Công ty Cổ phần Giấy Hải Dương (Tấn Hưng) chuyển đổi sản xuất kết hợp giữa giấy in, viết và giấy kraft…

Theo số liệu thống kê của Hiệp hội Giấy và Bột giấy Việt Nam, năm 2021 tổng sản lượng giấy các loại đạt 5,45 triệu tấn, tăng trưởng 8,0%, tương ứng với lượng tăng 0,47 triệu tấn so với năm 2020 (đạt sản lượng 4,98 triệu tấn)

Trong đó, giấy bao bì (testliner và medium) được sản xuất chủ yếu từ nguyên liệu giấy thu hồi, đạt sản lượng 4,728 triệu tấn, tăng 11%, tương ứng 0,482 triệu tấn so với năm 2020 (xem hình 1) Sản lượng tăng này chủ yếu là của một số dây chuyền lớn, được đưa vào hoạt động từ 2019-2020 và đã ổn định 100% công suất thiết kế như Công ty Giấy Thuận An (280.000 tấn/năm), Công ty Giấy Cheng Loong (300.000 tấn/năm), Công ty Đông Hải Bến Tre (180.000 tấn/năm), Công ty Giấy Rạng Đông và Công ty Giấy Chánh Dương Cùng với

đó là một số Công ty lớn đã đưa vào sản xuất cuối 2020 và đầu 2021 như Công ty Cổ phần Giấy Marubeni, Công ty Cổ phần Giấy Khôi Nguyên, Công ty Cổ phần Giấy Toàn Cầu, Công

ty Cổ phần Giấy Phát Đạt, Công ty Cổ phần Giấy Tân Huy Kiệt, Công ty Cổ phần Miza,

Công ty Cổ phần Giấy Hưng Hà, Công ty Cổ phần Giấy Việt Trì, Công ty Mỹ Hương (Việt Cường)…

CHUYÊN ĐỀ 2 PHẦN 2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GIẤY

1 Sơ lược về công nghệ sản xuất giấy

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên tắc sản xuất giấy

Trong đó:

* Nguyên liệu giấy vụn và giấy đã qua sử dụng

** Nhiên liệu cho công đoạn tẩy mực

*** Phụ gia cho công đoạn tạo tờ

I Khâu chế biến nguyên liệu

II Gia công nguyên liệu sau chế biến III Hệ thống máy tạo tờ giấy

IV Gia công giấy sau tạo tờ

Các loại nguyên liệu sẽ được đem gia công chế biến ở I Sau đó nguyên liệu được đem đến khu gia công nguyên liệu ở II Tại II nguyên liệu sẽ được ngâm trong một bể lớn, hóa chất sẽ được sử dụng để tách mực và sử dụng thiết bị nghiền thủy lực để làm mịn giấy khi bột giấy đã được nghiền mịn, bột giấy sẽ được làm đặc sệt (có sử dụng hóa chất) Sau đó bột giấy sẽ được đem đến hệ thống tạo tờ ở III, đây là công đoạn xeo giấy để tạo tờ, tùy thuộc loại giấy và chất lượng giấy theo yêu cầu mà giấy sẽ được xeo khác nhau Giấy sau xeo sẽ được đem đến công đoạn gia công giấy ở IV, tại đây giấy được cắt xén theo yêu cầu, giấy được đóng gói và được xuất ra thị trường Kết thúc một vòng sản xuất giấy tái chế

2.1 Sơ đồ công nghệ sản xuất giấy

Hình 2.2 Sơ đồ công nghệ

2.1.1 Khâu chế biến nguyên liệu

Như ta đã biết nguyên liệu cho sản xuất giấy tái chế là giấy đã qua sử dụng Nguyên liệu sẽ được thu gom và tập kết, sau đó được đem đến cơ sở chế biến Tại cơ sở chế biến, nguyên liệu được đem sàng để loại bỏ bông, vải và cả giấy không thể tái chế có lẫn trong đó Mọi công việc này được làm bằng tay, sau đó giấy sẽ được cho vào bể để ngâm cho bã ra Tại đây ta cũng loại được đất, cát có lẫn trong giấy Bông vải và giấy đã loại ở trên sẽ được đem chôn lấp hoặc đem đốt làm nhiên liệu cho công đoạn tạo hơi nước phục vụ cho công đoạn tiếp theo

2.1.2 Quá trình rửa và đánh tơi

Ban đầu nguyên liệu được đánh tơi, sau đó đưa tới 4 máy lọc chân không Tại đây nguyên liệu được rửa sạch, dịch hoá chất thu hồi có nồng độ 13%, loại dịch này được đưa

Tiếng ồn Bụi Kim loại Hơi dung môi

Nguyên liệu (Vỏ gió, bìa carton, giấy loại, báo loại,…)

Đánh tơi

Hơi hóa chất

(NaO, Javen)

Nước thải Khí Cl2 Tẩy trắng (khử mực in)

Hơi hóa chất Nước thải Nghiền

Hơi hóa chất Nhuộm

Nước thải Bột rơi vãi Xeo

Nước thải Bột rơi vãi Gia keo

Sản phẩm

đến hệ thống chưng lọc Sau đó được đưa qua hệ thống sàng gồm 2 áp lực: 1 sàng thô và 3 giai đoạn lọc cái Các phần không cần thiết thì được loại bỏ ra ngoài

2.1.3 Quá trình khử mực in

Phương pháp khử mực in giấy loại ngày nay được sử dụng phổ biến rộng rãi trên thế giới thông qua phương pháp tuyển nổi với mục đích chính nhằm loại bỏ các hạt mực cũng như các chất phụ gia khác như chất độc, các hạt mang màu trong quá trình tráng phủ ra khỏi thành phần sơ xợi Phương pháp tuyển nổi thích hợp với các hạt mực và phụ gia có kích thước tư 10×10-6 đến 250×10-6m

Phương pháp tuyển nổi sử dụng nguyên lý bám dính của các hạt vật chất vào bong bóng khí để loại bỏ mực in và các chất phụ gia của giấy loại như chất độc, các hạt mang màu… Có thể chia ra các công đoạn chính trong quá trình tuyển nổi như sau:

2.1.3.1 Quá trình tách mực in ra khỏi xơ sợi

Mực được in vào bề mặt của xơ xợi bằng nhiều phương pháp khác nhau và trong giai đoạn đầu tiên của phương pháp khử mực, người ta phải tách các hạt mực in này cùng với các hạt phụ gia ra khỏi bề mặt của sơ xợi Giai đoạn này trong sản xuất được thực hiện ở máy nghiền thủy lực với sự hỗ trợ của một số chất khử mực như NaOH, Na2CO3, H2O2, các chất hoạt tính bề mặt…Dưới tác dụng của các hóa chất khử mực, mối liên kết giữa mực in và sơ xợi bị lỏng đi, trở nên kém bền vững đồng thời các hạt mực cũng trở nên kỵ nước, bị xé nhỏ

và tách ra khỏi sơ xợi dưới tác dụng của các dao trong quá trình nghiền thủy lực

2.1.3.2 Giai đoạn loại bỏ mực ra khỏi xơ sợi trong quá trình

tuyển nổi

Sau khi mực và các hạt phụ gia được tách ra khỏi bề mặt sơ xợi, chúng ta sẽ phải loại

bỏ chúng để thu được sơ xợi “sạch” để sản xuất giấy Như đã trình bày ở trên, phương pháp tuyển nổi dùng các bọt khí để loại bỏ các hạt mực và các hạt phụ gia Về lý thuyết có thể ứng dụng với các hạt chất rắn có kích thước từ 10×10-6 đến 500×10-6m nhưng hiệu quả nhất với tuyển nổi giấy tái chế là từ 10×10-6 đến 250×10-6m Do tác dụng của hóa chất (các chất lựa chọn) và đặc biệt là sự có mặt của các ion canxi mang điện dương 2+ trong nước, các phân tử của xà phòng kết hợp với các ion Canxi này tạo ra các hạt vật chất nhỏ điện tích mang điện dương, qua đó dễ dàng đính với các hạt mực (điện âm) Bởi vì các chất lựa chọn như soap là một chuỗi hydrocacbon gồm cả phần kỵ nước và háo nước (ví dụ như stearic acid) nên các hạt mực được đính kèm với các hạt vật chất nhỏ mang điện dương (sản phẩm của soap collector và calcium có trong nước), rồi qua đó tiếp tục đính với các hạt mực khác (cũng đã được đính với các hạt mang điện dương) và tạo thành các cụm mực nhỏ và các cụm mực nhỏ

này tiếp tục được đính vào các bong bóng khí nhờ tính kỵ nước và háo nước của soap collector

2.1.4 Giai đoạn gia công nguyên liệu sau chế biến:

Như ta đã biết nguyên liệu sau công đoạn trên đã được ngâm trong bể Trong công đoạn này hơi nước được sử dụng, bằng cách sục hơi nước từ đáy bể để đẩy mực ra khỏi nhờ áp lực của dòng hơi nước sục từ đáy bể Có thể coi đây là công đoạn làm sạch bột, vì hơi nước không thể đẩy hết mực trong giấy nên hóa chất cũng sẽ được sử dụng trong công đoạn này Hóa chất sử dụng thường là:

1-Dung dịch nước Javen (NaCl + NaOCl ):

2-Dung dịch nước Clo (Cl2 ):

3-Dung dịch xút NaOH:

Trong 3 hóa chất trên thì loại được ưu tiên sử dụng là nước Javen vì do dung dịch nước Javen đễ sản xuất (chỉ cần điện phân dung dịch không màng ngăn muối ăn loại hóa chất trên, đa phần các hộ gia đình hay nhiều cơ sở sản xuất thường sử dụng NaCl) Nếu sử dụng dung dịch nước Clo thì phải kết hợp cả dung dịch NaOH để trung hòa lượng Clo dư trước khi nước thải được thải ra môi trường

Sau khi đã được tách mực, bột giấy sẽ được đem đi nghiền thủy lực, mục đích là tạo

độ mịn cho bột, sau đó bột sẽ được trộn thêm phụ gia và sau đó được đem đi tách nước, mục đích là tạo cho bột có độ đặc sệt đáp ứng yêu cầu cho công đoạn tiếp theo Nước thải trong công đoạn tách mực sẽ được đem đi xử lý trước khi thải ra môi trường

Bột giấy trước khi đem xeo cần bổ sung một vài phụ gia khác nhau tùy thuộc loại giấy Phụ gia thường sử dụng là: Cao lanh (CaO.SiO2), thạch cao CaSO4.Al2O3) hoặc bột nhũ (CaCO3) Do sản phẩm giấy tái chế của Việt Nam đa phần là giấy vệ sinh và giấy vàng mã, giấy ăn nên phụ gia sử dụng chủ yếu là bột nhũ (CaCO3), do nguồn nhiên liệu rất dễ tạo được (dung dịch nước vôi trong dược sục khí CO ) và lượng tạp chất có trong đó ít Mục đích cho thêm phụ gia vào thường tạo độ kết dính

2.1.5 Quá trình nghiền gia keo và nhuộm

Nghiền: Bột giấy được đưa qua hệ thống nghiền để làm tăng diện tích tiếp xúc, tăng

khả năng liên kết giữa các thớ sợi với nhau, tạo điều kiện cho khả năng kiên kết giữa các thớ sợi với nhau, tạo điều kiện cho khả năng hình thành tờ giấy tốt hơn Làm cho các sợi được hidrat hóa, tăng sự dẻo dai và tăng bề mặt hoạt tính của các vi sơ Việc đánh tơi và

nghiền sợi giúp giải phóng gốc hidro oxi Quá trình nghiền tiến hành với nồng độ giấy trong dung dịch 2% đến 8%

Gia keo: Nhằm tạo cho giấy một số tính chất đặc biệt như không thấm nước, không

bị nhòe khi in, viết Bột được pha trộn với các hóa chất dùng để gia keo: nhựa thông, phèn chua trong bể chứa Công đoạn này thường chỉ có ở các nhà máy giấy quy mô vừa phát triển dùng cho giấy tốt, để in hoặc viết pH tốt cho quá trình gia keo 4,5 đến 5.5, thường tỷ

lệ nhựa thông/phèn chua: 3/1

Nhuộm: Gia keo và nhuộm có thể tiến hành chung trong bể nghiền Công đoạn

nhuộm sử dụng các hóa chất tạo màu nghiền cùng bột giấy

2.1.6 Hệ thống tạo tờ giấy

Bột giấy sau khi được làm trắng và làm đặc sẽ được đem đi xeo Tùy từng loại giấy và công nghệ sản xuất mà người ta có phương pháp xeo giấy khác nhau Có thể xeo giấy bằng tay (ví dụ như giấy dó) hoặc xeo bằng máy như giấy vệ sinh, giấy vàng mã và giấy ăn Một hệ thống máy xeo thường có dạng:

Hình 2.3 Máy xeo giấy

Bột giấy sẽ được phun đều trên phên băng tải, sau đó được đem sấy, vừa sấy vừa ép cho

có độ mỏng theo yêu cầu Tiếp đó đưa qua hệ thống hút chân không để làm khô giấy

Giấy sau sấy sẽ được cuộn thành cuộn lớn tùy thuộc chất lượng của giấy theo yêu cầu

mà giấy được xeo khác nhau ( một mặt hay cả hai mặt ) Sau khi qua hệ thống hút chân không lượng nước thải còn lại trong bột sẽ được đem đi xử lý

2.1.7 Bộ phận ép

Ép có nghĩa là tờ giấy được nén bằng cơ học để đạt trên bão hoà ở phần này nước cũng tách được càng nhiều ra khỏi tờ giấy càng tốt Sau công đoạn hình thành, tờ giấy còn khoảng 80% nước (độ khô = 20 %) ở công đoạn ép độ khô sẽ tăng lên từ 20 ÷ 40 %

Nhiệm vụ chính của bộ phận ép là tách nước ra khỏi tờ giấy, tăng độ bền và độ nhẵn của

tờ giấy đồng thời bộ phận ép còn có nhiệm vụ dẫn tờ giấy đến bộ phận sấy

Bộ phận ép có số lượng cặp ép và cấu trúc khác nhau Một cặp ép bao gồm giá đỡ và 2 hoặc 3 lô Lô dưới thường được lắp trên một ổ đỡ cố định và lô dẫn động Sự ép xảy ra ở khoảng giữa lô trong khe ép và tờ giấy được chăn dẫn qua khe ép

Tờ giấy ướt được chuyển trực tiếp từ lưới tới trục ép chân không được lọc chặn của tổ

ép 1 Chức năng quan trọng của lưới ép là chống tạo vết trên tờ giấy.Từ tổ ép 1 tờ giấy được chuyển tới bộ phận ép lưới ở tổ 2.Tổ 2 gồm một lưới nhựa giữa chăn ép và một trục ép phía dưới nhằm giảm áp suất thuỷ tĩnh trong tuyến ép.Từ chăn 2 tờ giấy được chuyển tới tổ ép nhẵn 3 qua một khoảng cách kéo hở Tổ ép này không có chăn nên không có nhiệm vụ tách nước mà chỉ có làm cho tổ giấy nhẵn và phẳng hơn

2.1.8 Bộ phận sấy

Khi tờ giấy ra khỏi bộ phận ép, có độ khô khoảng 40 % và nhiệt độ từ 25÷ 30° C Trong bộ phận sấy, lượng nước còn lại sẽ được tách ra bằng cách bốc hơi Sấy là cách vận chuyển nhiệt và nước, trong đó nhiệt độ được chuyển qua vùng bay hơi và hơi nước bốc lên

đi qua bề mặt của tờ giấy vào luồng khí thông gió Các biện pháp sấy được sử dụng là

• Sấy trực tiếp: tờ giấy tiếp xúc với lô sấy máy

• Sâý đối lưu: nhiệt độ được cung cấp bởi không khí trong một chụp xung quanh lò sấy

• Sấy tự do: sấy trong khoảng không có sức căng hoặc giữa các lô sấy ở giai đoạn này, tờ giấy được sấy khô tới 94% Sau đó, tờ giấy đi qua bộ phận ép gia nhựa(ép keo) ở đây, nước cùng hoá chất được tờ giấy hấp thụ và lượng nước này được làm bay hơi ở bộ phận sấy thứ 2 (bộ phận sấy nhựa)

Bộ phận sấy bao gồm 34 lô sấy (24 lô ở bộ phận sấy chính và 10 lô ở bộ phận sấy nhựa) Giấy đã sấy khô được làm nguội trên 2 lô làm lạnh.Tất cả các lô đều có đường kính là

1500 mm, chiều dài của giấy có thay đổi trong quá trình sấy Sau các lô ép tờ giấy được căng

ra Trong suốt quá trình nó được gia nhiệt ở cả 2 quá trình sấy chính và sấy nhựa (ép keo) Điều đó thường gây ra sự cố của tờ giấy Để khắc phục những sự cố và những biến đổi của tờ