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CN1050871C - 将纸纤维和塑料从混合的废料中分离出来的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种将纸纤维从含有一种或多种纸纤维的混合废料中分离出来的方法和设备，它是为了获得相当纯的能够再次应用到高级产品用途的纸纤维。另外，分选带或不带金属的塑料的工艺和设备，以便获得相当纯的能够再次应用到高级产品用途的塑料。

Description

将纸纤维和塑料从混合的废料中分离出来的方法和设备
本申请是1992年5月15日美国专利申请No.07/883,175的部分继续申请。
本发明涉及从混合废料中分离纸纤维的方法和设备。这些混合废料中包括一种或多种含纸纤维原料，如：纸板、报纸、杂志、卡片和饮料盒等。所获得的很纯净的纸纤维能再次利用到高级的最终产品中，例如用于具有高光泽低杂质的纸板，这种高光泽低杂质是相对于低级最终产品，如薄纸而言的。
从混合废料中分离纸纤维和塑料和/或塑料/金属混合物的方法和设备已有不少。这些混合废料中包括一种或多种含有塑料和/或塑料/金属混合物的原料，如：牛奶盒、山形盖顶纸盒、清洁巾等。所获得的相当纯的塑料能容易地再次利用到高级的称之为塑料的最终产品中，这些塑料产品能被吹气成形或挤压成薄膜，这是相对于低级最终产品，如塑料杂物而言的。和/或所获得的金属含量很高的塑料/金属混合物适合用来经济地回收纯金属。很纯的塑料最好能再次利用到高级最终产品，如层压纸板产品中。
塑料和/或塑料/金属混合物的原料中也可以包括且常常包括一定量的纸纤维。有许多用于回收这种纯纸纤维的方法和设备，其目的在于提供一种额外的能重复利用的纸纤维，最好将其应用到高级最终产品、如层压纸板产品中。
如Brooks的美国专利3,741,863公开了一种从废料中将纤维素纤维分离出来并重复利用的方法，该方法包括给纤维素材料加热和碾磨，然后将含在纤维素内的树脂软化。被分离的纤维与树脂结合形成垫层，然后将垫层压缩成板。
Laundrie的美国专利3,814,240公开了一种从热塑性塑料薄膜中分离废纸的方法。该方法利用热蒸汽使塑料收缩并容易用机械方法除去这些塑料颗粒。
Marsh的美国专利3,925,150公开了一种把废瓦楞纸分成部分中性的亚硫酸盐化学纸浆和短纤维组成物的方法。通过两台带有液体分尘器的碎浆机来处理这些废瓦楞纸。并在处理过程中进行筛选。
Tr的美国专利4,017,033提出从部分释出的纤维材料中将重的和轻的杂质分离出来的问题。通过离心式分离机所产生的高速旋转，将重的杂质当作残渣去掉，通过另外的分离装置将轻的杂质去掉。
Ortner等人的美国专利4,231,526公开了将废纸中的轻重两种杂质除去的处理方法。将轻杂质送到水力旋流器，从水力旋流器将回收的纤维送到贮藏装置中。
EsPenmiller的美国专利4,272,315公开了一种通过连续除去塑料和重量轻的杂质的工艺从废纸中回收纤维的方法。该碎浆机上设有不同尺寸的排出孔，使分离工作更简单。
Heinbockel等人的美国专利4,283,275公开了一种辅助循环系统，该系统包括一座式碎浆机，它设有一转子和两个具有不同尺寸的筛子，以便将杂质从原料的悬浮液中除去。还包括将原料的悬浮液引入造纸机中的装置和用来除去杂质和象塑料金属薄片这样的杂物的辅助循环装置。
Cerroni的美国专利4,314,674公开了一种分离城市中的纸和塑料混合垃圾的方法。先将这种垃圾分离，然后将纸和塑料膜的混合物碾碎，这样在不影响塑料膜的体积的情况下减少了纸的体积。
Zentgraf等人的美国专利4,570,861公开了一种分离纸和塑料的方法。该方法首先是粉碎这些混合物，然后使粉碎后的混合物摩擦带电，最后使该混合物通过自由下落的分离装置，从而这两种组成物分离。当然也可以选用任何其它的静电分离方法作为第二静电分离步骤。
上述方法中未提到当试图加工混合废料以获得适合重新应用到高级最终产品，如必须满足一定的光泽和杂质含量的要求的层压纸板中的纸纤维和/或塑料时所出现的相当重要的问题。其中塑料膜层压在纸板上。为了获得适合用于层压产品(也包括一层金属薄片)的纸纤维和/或塑料，而对含有金属薄片的废料进行处理时将使这些问题变得更为复杂。
层压纸板有许多形式，对于重复利用的纸纤维和塑料它代表了一种高级产品用途。这是由于这种纸板中的几种组合物有相当严格的质量要求。
层压纸板用作包装材料，特别是用来制作硬纸盒，用来贮存象桔子汁和牛奶那样的饮料。一般具有能重新封闭上端的硬纸盒是典型的层压产品，它是由纸纤维制作成的，在纸纤维两侧压有一层象聚乙烯那样的塑料。通常，这种山形盖顶硬纸盒在贮藏和销售时要冷藏，特别是在使用过程中也要冷藏。一种典型结构是由三层叠层，它们依次为：聚乙烯/纤维/聚乙烯。
想要有较长的贮存寿命的是无菌硬纸盒。在无菌的条件下将一种无菌硬纸盒装满液体，因此液体完全充满硬纸盒中，并且在液体上面不存在空气或气体，在无菌条件下装入硬纸盒中的东西贮存期限长。这种包装还包括一隔离层，以防止该液体物质发生氧化。在这种硬纸盒上还有一区域，该区域可以戳通把吸管插进去。该吸管留在戳通的孔中，直到将其中的东西吸完为止。最普通使用的无菌硬纸盒是一种独特的液体容器，它通常被叫作“液体盒”。无菌盒是层压产品，它包括纸纤维层和塑料层，还有一层金属薄片，如铝箔。典型结构包括多层聚乙烯，在多层聚乙烯中分别夹入纸纤维和铝箔，形成一个五层叠层产品，该五层依次为：聚乙烯/纸板/聚乙烯/箔/聚乙烯。
制作山形盖顶纸板和无菌包装盒的层压纸板必须满足严格的要求。在此之前，这些要求已经限定了或排除了，使用再生纸纤维和/或再生料制造这种层压物。
在这些层压纸板中所使用的纸纤维一般需要具有高光泽和低杂质。杂质含量增多在粘土胶膜板的过程中会出现品质不均的问题，并且从现在的观点看是不能接受的。另外，在这些层压纸板中使用的纸纤维还必须具有足够的光泽，以致在最终的纸板的光泽方面不会有任何问题。否则，最终的纸板将接受不了印刷的要求和/或不具有美感。这种纸板还必须满足一定的物理特性，如硬性等。
在这些层压纸板中使用的塑料一般也要求杂质非常少。要求在这些层压纸板中使用的塑料具备的性能之一就是能挤压成薄膜。塑料中的杂质，如剩余的纸纤维和/或剩余的金属和/或增加的湿气(这可能部分由于剩余纸纤维吸收的湿气造成的)将影响塑料形成薄膜的能力。
随着层压纸板工业的连续增长，特别是用于消费品包装的增长，将混合的废料进行处理以获得再生纸纤维和/或再生塑料的方法需求增大，这些再生纸纤维和/或再生塑料能够应用到层压纸板中。
另外，由于象山形盖顶和无菌纸板这样的层压纸板包含有塑料和/或塑料/金属混合物，因此它们都不是可生物降解的。随着人们对环境愈来愈重视，从而日益迫切寻找一种能将层压纸板的组成部分，特别是纸纤维和塑料部分分离开并回收的方法。处理这些混合废料的最好的方法就是允许再生纸纤维和/或再生塑料重新使用在相同或相似的产品中，它是从这些产品中得来的，即所谓的“纸盒到纸盒”的再循环。
参考文件FR-A-2,171,292公开了一种从混合废料中分离出纸纤维的方法和系统。
所公开的从城市废物中回收可重用造纸纤维的方法使用一种装置，它包括有一个桶，其中设有回转器使废料受到液压和机械压力以减小废料颗粒的尺寸。从桶出来的浆液通过一个旋流器，再通过一个过滤器以及通过一个精细过滤器。浆液然后通过两个离心过滤器。在其中重杂质或高密度杂质被清除并随后通过废渣处理管排出该装置。上面提到的精细过滤器并不是一个缝筛。所述的两个离心过滤器或分离器都是用于清除重杂质。很明显，从分离器清除出来并供入到废渣处理管的废物材料是从分离器的底部排出的。在该文件中并不存在从纤维浓缩流中清除轻杂质的叙述。
还有，现有技术的方法并没有涉及从泥浆中提取水和塑料以及大量纸纤维部分的叙述。
考虑到上述方法和装置的现状，仍然存在需要提供一种处理前述混合废料的方法。
因此，本发明的目的在提供一种从含有一种或多种纸纤维原料的混合废料中分离纸纤维的方法和设备，以便获得相当纯的纸纤维。这种纸纤维最好适合重新用到层压纸板产品中。
一种将纸纤维从混合废料中分离出来和进行回收的方法，混合废料包括各种纸纤维、带或不带金属的塑料，所述方法包括在水力碎浆机中有水的情况下对混合废料进行搅拌，形成由纸纤维部分和塑料、金属部分组成的液浆，其特征在于，将水和塑料及任何金属和大量的纸纤维从液浆中排出水力碎浆机，从而形成液流；通过将该液流依次送入一粗过滤器和一缝筛使塑料和任何金属从该液流中分离出来，从而使该液流形成一纸纤维浓缩流；之后紧接着从这种纸纤维浓缩流中除去轻杂质，以形成一基本清洁的纸纤维浓缩流，并从该纸纤维浓缩流中除去油墨，从而获得湿的纸纤维。
从包含有纸纤维部分和非纸纤维固体部分的混合废料中分离出和回收纸纤维的设备系统，该系统包括一个容器，它在有水的情况下用来搅拌混合废料，使之形成一个由纸纤维部分和一个非纸纤维固体部分组成的液浆；将大量的纸纤维从该液浆中分离出来形成纸纤维浓缩流的排出板装置；将所述液流从排出板装置输送到一个将油墨从纸纤维中去除的塔中；在所述塔和所述将所述液流中的纸纤维和塑料、金属组分分开的排出板装置之间的过滤装置；所述过滤装置和所述塔之间的第一离心式分离器，它用来将纸纤维浓缩流中的重杂质除去，其特征在于，还有在第一离心式分离器和所述塔之间的第二离心式分离器，它用来将纸纤维浓缩流中的轻杂质除去，从而形成一基本清洁的纸纤维浓缩流。
本发明最宽的范围之一的方法包括：
(a)在有水的情况下，搅拌含有纸和带有金属或不带金属的塑料的混合废料，形成一包括纸纤维和塑料金属的泥浆；
(b)将大部分纸纤维从泥浆中分离出来，并从泥浆中除去塑料和金属，形成一纸纤维浓缩流；
(c)随后将杂质从纸纤维浓缩流中除去，形成一干净的纸纤维浓缩流；并是任选地；
(d)在一定条件下通过浮选对从(c)步骤中所得到干净的纸纤维浓缩流进行处理。将轻的杂质从纤维浓缩流中除去，从而获得湿的纸纤维。
本发明还包括一种用于从含有一种或多种塑料和/或塑料/金属混合物的混合废料中分离出塑料和/或塑料/金属的方法和设备，其目的在于获得相当纯净的塑料，和/或具有高金属含量的塑料/金属混合物，它适合金属的经济回收。范围最宽之一的塑料和金属回收工艺包括：
(a)将混合废料、最好是从纸纤维回收工艺中剩下的部分泥浆捣碎，以便增加混合废料暴露的面积。
(b)将被捣碎的混合废料冲洗一段时间，并在一定条件下足以将大量的象纸纤维那样的重杂质除去；
(c)在除去剩余的重杂质的情况下分离这些已洗过的混合废料，从而得到(1)塑料流，或(2)塑料/金属合成物流，如果(1)存在就进行任选步骤(e)，如果(2)存在就进行(d)步骤；
(d)分离塑料和塑料/金属混合物，得到部分塑料和部分塑料/金属混合物，并且是任选地
(e)在除去剩余塑料/金属混合物的情况下，对部分塑料再进行分离，以便得到塑料浓缩部分；并且是任选地
(f)在除去剩余塑料的情况下对塑料/金属混合物再进行一次分离，从而得到塑料/金属混合物浓缩部分。
该工艺还包括将塑料浓缩部分进行干燥和制成小球，以获得相当纯的塑料，它适合用来吹气成型，并最好用在成膜上。该工艺还包括将塑料/金属混合物浓缩部分进行干燥，并用到金属回收中。
本发明还包括用于实施上述回收能重复使用的纸纤维的本发明的各个步骤设备和用有效的方式回收塑料的设备。
根据本发明的最佳实施例，将层压纸板材料中的每种成分(包括纸纤维、塑料和塑料/金属混合物)分离开并将其回收。将所回收的材料用来制造原来的物品，如山形盖顶纸板和无菌纸盒。或者使用高温分解从回收的材料中回收金属。
利用本发明的方法和设备，能够基本上完全将纸纤维从混合废料中的纸纤维原料中分解出来。而且，这种纸纤维相当纯，基本上不含有轻的和重的杂质，这种纸纤维在杂质含量和光泽方面都得很大的改善，比迄今所能获得的纸纤维都要好。
本发明最佳实施例示于所述附图中，其中
图1为本发明一个实施例的示意图，它表示从混合废料中把纸纤维分离出来并且回收相当纯的纸纤维；和
图2为本发明的另一个实施例的示意图，在该实施例中，加工处理塑料和塑料/金属混合物，以便回收塑料(带或不带金属)和纸纤维。
含有一种或多种纸纤维原料的混合废料包括报纸、杂志、纸板、饮料盒、如牛奶盒和/或无菌包装，或者是它们的组合。
用来制造山形盖顶纸板和无菌纸板盒的层压纸板包括一层纸纤维，它被夹在两层象聚乙烯那样的塑料之间。如果有铝箔，那么它一般是处在无菌纸板盒的情况下，该铝箔也被夹在两层塑料之间，如聚乙烯塑料。
通常，从包括层压纸板的废料中(或从包括象塑料/金属混合物一样的其它塑料如装酸奶酪的容器的各种废料中)回收的纸纤维会出现一些特殊的问题，在这些问题中，纸纤维受到塑料和/或金属颗粒的污染。
参照图1，它表示从塑料和/或塑料/金属混合物中分离纸纤维的分离系统2 。将一种含有纸、带或不带金属的塑料，也可以包括层压纸板做的容器的混合废料送入水力碎浆机4中，在有水的情况下搅拌形成泥浆。这种供料有选择地进行预处理(如除去臭气、细菌等)。预处理还可以包括先将供料捣碎，然后将其沉淀在水中，以便将有气味的材料除去并使供料软化。之后，在进入水力碎浆机4之前，可以将已软化的供料打成包和/或用漂白剂进行处理。水力碎浆机4包括一搅拌器6，该搅拌器6使废料与水扰动性地混合，从而使纸分解，并且使层压纸板脱层，故有利于纸纤维从塑料和/或塑料/金属混合物中分离出来。
在水力碎浆机4的处理过程中，可以加化学剂(如：氢氧化钠和/或次氯酸钠)，以便稳定其pH值、除臭、消毒、漂白和/或改进废料的处理特性。
这种水力碎浆工艺最好在约为35℃-75℃的温度下实施，最好在约50℃-65℃停留5至45分钟，最好停留15-30分钟。低段停留时间(例如：5至15分钟)用于主要包括报纸和杂志的混合废料；中段停留时间(如：15-30分钟)是用于主要包括卡片盒和混合垃圾的混合废料；高段停留时间(如：30-45分钟)主要是用于包括层压纸板(如：山形盖顶纸)的混合废料。该水力碎浆工艺还要在pH值约为8.0至10.0的范围实施。
经水力碎浆机4的处理，得到一种与各种杂质、包括悬浮的塑料颗粒和金属颗粒混在一起的纸纤维。象塑料和较大金属颗粒团聚在一起的成分，由于它们的体积和重量，将很容易从泥浆中分离出来。泥浆通过水力碎浆机4底部的排出板7进入排出管道8。而在水力碎浆机4中剩下较大的塑料、金属和其它颗粒，并用任何合适的技术将它们除去。水力碎浆机4还可以包括一大的排出孔5，该孔有一个可拆除的盖板，以便在泥浆放完之后，将较重的组成物从水力碎浆机冲入排除管道11中。
泥浆通过管道8穿入液力旋流器13中，然后经过粗过滤器9，再经过缝筛10(如型号为12pH/PS压力筛)，它将纸纤维从剩下组成物，如塑料和/或塑料/金属颗粒中分离出来，最后进入纸纤维流和剩余流中。液力旋流器能防止可以穿过排出板7的任何大块金属、石头或其它硬的东西进入粗过滤器9。筛子10的缝的尺寸可以调节，以便在允许纸纤维进入下一步工序的同时将杂质除去。该缝的尺寸最好约为0.1至0.25毫米(0.004英寸至0.010英寸)，最佳尺寸约为0.15毫米(0.006英寸)。从粗滤器9和缝筛10过来剩余的流体从过滤器穿入管道12，同时纸纤维穿过过滤器流入管道14。
再参照图1，纸纤维流(含99％以上的水)从缝筛10通过管道14被送到分离系统16的一部分。该分离系统包括第一和第二离心式分离器18、20。分离器18、20是过滤装置，它将纸纤维流分成高低密度部分，其中高密度部分从底部排除，同时低密度部分从顶端取出。这种纸纤维浓缩流通过使用两种不同型式的分离器进行分离，从而实现了交替分离的目的。一种离心式分离器(也叫作“高密度”过滤器或“向前”过滤器)适合将重的杂质从纸纤维浓缩流中除去。另一种离心式分离器(也称为“反向”过滤器)将轻的杂质从纸纤维浓缩流中除去。每类分离至少使用一个分离器(即：至少一重杂质分离器和至少一轻杂质分离器)。“反向”过滤器紧跟“向前”过滤器。根据图1所示的实施例，纸纤维流从第一离心分离器18，如其上部和从第二离心分离器20，如底部排除。
特别要说明的是，包括大量纸纤维和少量杂物的纸纤维流流进第一离心分离器18(例如：127毫米即5英寸超克隆分离器)。较重的杂质通过管道22从分离器18的底部排出。分离器18的上端有大量的纸纤维和少量的主要由留下的塑料和油墨构成的轻杂质(主要是从重杂质上脱离下来的)。上端的纸纤维浓缩流通过管道24排出，送到第二离心分离器20中。
将纸纤维浓缩流中的纸纤维从第一分离器18送到第二分离器20的驱动力是来自管道14和通向分离器20的管道24之间的压力差造成的。其压力差维持在约68.9至206.7千帕(10至30psi即每平方英寸上的磅数)，最佳压力差约为20psi。
之后纸纤维浓缩流进入第二分离器20(例如：76.2毫米即3英寸X克隆通流过滤器或螺旋式过滤器即76.2毫米即3英寸X-Clone Through FlowCleaner或Gyrocleaner)。该分离器为水平布置的旋转轻杂质过滤器。在分离器的那一边也存在约为(68.9至137.8千帕(10-20psi)压力差，最佳值约103.4千帕(15psi)。上端带有的轻杂质(如单独的塑料或与油墨之混合物)通过管道26除去，并且排出或作进一步处理。通过管道28将相当干净的纸纤维浓缩流从分离器20的底部排出。
根据纸纤维的产品用途，如果需要可以在分离系统16中对纸纤维浓缩流进行多次处理。如果纸纤维存在油墨印记，那么在水未从干净的纸纤维浓缩流中脱去以前，可以利用脱墨工艺将这部分油墨去掉，如使用脱墨工艺时最好包括三个步骤。
如图1所示，通过管道28将干净的纸纤维浓缩流送到浮选塔30中。通过管道32向浮选塔30中送入压缩空气，产生泡沫。在浮选塔30中把油墨从纸纤维中除去。由于油墨较纸纤维轻，它象泡沫一样浮在干净纸纤维浓缩流的上面，然后通过管道34将它从塔30中除去。脱去油墨，将干净的纸纤维浓缩流用水冲洗，并在稠化器36中进行浓缩。之后在解胶器38中进行处理，使油墨颗粒变小，然后将这些油墨分解成很小很小。
通过管道40将已脱去油墨、干净的纸纤维浓缩流直接送到造纸厂中，或者将其压入压缩容器42中，将大部分水(30-50％的水)脱去，然后打包装运到造纸厂。
最后得到的纸纤维非常干净并且具有很高的光泽。用这种纸纤维来制造新的层压纸板产品，如山形盖顶和无菌硬纸盒。而且，在新纸板生产中，这种质量的最终纸纤维允许使用大量的再生纸纤维。在新纸板中，可以加入用本发明的工艺生产的质量相当高的纸纤维至少15％的再生纸纤维，较好不少于20％，更好不少于25％，最好不少于30％。与用所有的原始纤维制造的纸板相比，这种纸板光泽好，杂质少。
在纸板产品中测量污物含量的测量法是TAPPI(美国制浆造纸技术协会)污物含量检测法。这种TAPPI污物检测是检测所给定大小的纸板上的含污物的面积。TAPPI污物含量愈高，对应的板上污物就愈多。对于使用30％的本发明的方法生产的再生纸纤维纸板产品中，其TAPPI污物含量(mm2/m2)一般小于100，小于80，小于40，最好的小于20。对于含有10％的用本发明的方法生产的再生纸纤维的纸板产品中，其TAPPI污物含量一般低于40，有的低于30，有的低于20，最好的低于10。
含有15％的用本发明生产的再生纸纤维的纸板的光泽一般高于80，有时高于80.5，最好的是高于81。用本发明所获得的再生纸纤维的光泽一般高于78，最好是等于或大于80。
如果本发明的工艺的主要目的在于回收纸纤维的话，那么能很容易地将最初废料中的非纸混合物，包括塑料和金属物，从水力碎浆机4中排掉，和通过管道12从粗过滤器9和缝筛10中排出。但是，除了回收纸纤维之外，本发明的工艺允许回收和再次使用塑料。
参照图2，通过管道11将来自水力碎浆机4中的含有塑料/箔/纤维(和其它重的东西)组成的液流送到碾磨机52中。碾磨机52使留在液流中的颗粒物变得更小，最好在20毫米×20毫米到10毫米×10毫米或者更小。该碾磨机是现有的设备。
通过管道54将已碾磨过的剩余的液流送入机械搅拌器56中，它将剩余的纸纤维从剩余液流中的重颗粒和塑料和/或塑料/金属混合物中分离出来。该搅拌器56可以是和水力碎浆机4相类似的水力碎浆机，或者是浮选塔和旋流分离器的组合。分离工作最好用以1000-15000转/每分钟旋转的叶轮式水洗器和带有约2-5毫米孔的篮式过滤筛来进行。使剩下的纤维流体通过，而将剩下的(如果任何)重杂质和塑料和/或塑料/金属组合物挡住。从而得到含水99％的剩余纸纤维流体。通过管道58将剩余的纸纤维流体进入过滤组件60中，它可以将剩下的重杂质除去，并将含水量减到约90％。将回收的纤维加到纸纤维浓缩工艺中，例如通过管道24(图1)。以便进一步将塑料杂质清除掉，或者不经过处理就可以使用。
已冲洗过的包含残留杂质的塑料和/或塑料/金属组合物的剩余流体通过含有自由的塑料以及小量塑料/金属混合物及象纸纤维一样的其它可能的剩余物。它们仍然留在装置56中。将装置56中的剩余流体以水流的方式通过管道62进入一个或多个沉淀塔64中。如果已冲洗过的剩余流体中基本上没有其它的重杂质，则一个沉淀塔是可以从塑料/金属组合物中分离出自由的塑料。但是，实际上使用一组塔，如两个沉淀塔64是有益的。将第一个沉淀塔用来除去留在已冲洗剩余流体中的几乎所有的重杂质(除塑料/金属组合物外)。这导致存在第一沉淀塔中的流体基本上只有自由的塑料和塑料/金属组合物混合物。这样使用第二个沉淀塔将自由的塑料(低密度)从塑料/金属组合物(高密度)中分离出来。其结果，由于下述的工艺，再生的自由的塑料适用于成膜，并且再生的塑料/金属组合物有足够高的金属含量(例如：就铝来说就含20％)，这样使回收金属经济可行。
在第一个沉淀塔中(如果使用两个塔)，流体比在第二个沉淀塔中扰动的更激烈。这是由于利用较重杂质的密度(约为1.5千克/立方米)与塑料(对于低密度聚乙烯塑料为0.92千克/立方米)和塑料/金属组合物〔对于聚乙烯塑料/铝箔金属层的组合物约为1.06-1.09(理论计算值)〕的密度相比差别很大的缘故。普通专业人员可根据密度差别而不是由于经验来确定适当的流动以影响分离。
如果使用两个沉淀塔，那么进入第二个沉淀塔64的流体将产生层流，以致低密度自由的塑料从较重的塑料/金属组合物中分离出来。使用层流沉淀塔64，或者单独使用或者作为第二沉淀塔，与没有使用沉淀塔的工艺所得到的回收塑料相比，它允许二倍以上的再生塑料与原始塑料结合。
来自沉淀塔64的溢出物含有大量的自由的塑料和少量的塑料/金属组合物，并通过管道66将其输送到与第一台离心式分离器18相类似的离心式分离器68中。
在工作过程中，分离器68产生了一个低密度部分和一个高密级部分。低密度部分主要由自由的塑料组成并含有极少的塑料/金属组合物。高密度部分几乎全部是塑料/金属组合物，将这些组合物经管道70从分离器68的底部排出。这些组合物还可以进一步加工处理以回收其中的金属和/或塑料。
实际上，送入层流沉淀塔的塑料和塑料/金属组合物包括约94.6％的聚乙烯塑料和5.4％的铝。塑料和塑料/金属组合物将产生一沉淀物和一外流部分。沉淀物(铝碎片)由80.5％的聚乙烯和19.5％的铝组成。外流部分(聚乙烯碎片)由95.9％的聚乙烯和4.1％的铝组成。
铝碎片穿过两台串连的分离器，将第一台分离器中的沉淀物(浓缩铝碎片)送到第二台分离器。第二台中的沉淀物含有约78.8％的聚乙烯和21.2％的铝，这足以允许经济回收铝金属。另外，分离器将产生出更高的铝含量，并且仅使用一台分离器就可满足特殊应用。
聚乙烯碎片穿过两台串连的分离器将第一台分离器中的流出物(浓缩聚乙烯碎片)送到第二台分离器。第二台分离器中的流出物由约97.8％的聚乙烯和约2.2％的铝组成。另外，使用分离器可以使铝含量减少到1％或以下，并且在某些特定的应用情况下，使用一台分离器就可满足需求。如下所述，通过挤出浓缩的聚乙烯碎片也可直接减少铝的含量。
可以采用常规的方法处理大量的塑料/金属组合物，包括分离器68中的沉淀物从而回收金属或塑料。在干燥之后所剩的水含量低于1％。例如，塑料/金属组合物在受外界控制情况下进行热解，就可得到金属箔。另外，例如让塑料/金属组合物与合适的溶剂发生反应，以便将塑料分解出来，从而回收金属和塑料。
通过管道72将塑料送到干燥系统74中。在图2所示的实施例中，干燥系统74包括一振动筛76、一螺旋压力机78和一热气干燥机80。干燥机80使大量的水份从自由的塑料中除去。在干燥之后，其剩余水的含量低于1％。
在塑料在热气干燥机80中干燥之后，可以用旋转滚筒式粉碎机82将干燥的塑料碾成粉末。该粉末经摩擦后熔化，并使其进入挤压机86。当被挤压时，该材料通过一连续筛变换器88。该变换器将大块剩下的杂质和金属除掉。筛孔的尺寸最好小于100μm。
然后，按照通常的方法将这种相当纯的塑料制成小球状，根据再生塑料与原始塑料重量之比，其比例从1∶4到2∶5，把再生塑料与原始塑料结合用来制造层压纸板产品。
根据本发明，所获得的相当纯净的塑料适合用于成膜，另外也获得塑料/金属组合物(例如：塑料/铝箔组合物)，其含有大量的金属(如：20％的铝)，这些金属适合进行回收，例如通过铝处理装置。混合废料中几乎所有的各种物质都能够再次应用到高级产品用途。例如，纸纤维和塑料能再次用到层压纸板所制造的产品中，而塑料/金属组合物能够再次用来回收金属物质。可用作层压纸板产品的一部分的再生塑料(如聚乙烯)可按其机械、化学特性和纯度进行分级。如果再生塑料中受到污染，例如纸纤维和金属，如铝，其含量超过了1％，那么将再生塑料制成小球状的挤压机中的筛选系统将很快被堵住，从而导致产量下降。另外，在生产的塑料膜中，在成膜过程中如果塑料中的纸纤维超过1％，将导致塑料的吸湿率大大提高。如果塑料中的金属含量超过1％，则成膜时将形成“花边窗帘”。因此，尽管再生塑料通常要与原始塑料混合，但所有重新使用的塑料必须相当纯(如：基本上没有纸纤维和金属，即使是1％的含量)。
本发明的回收纸纤维各步骤的组合，当整个拿来一起使用(如需要)时，能够基本上完全将纸纤维从混合废料中的纸纤维原料中分解出来。而且，这种纸纤维相当纯，它基本上不含有轻的和重的杂质如上所述，这种纸纤维在杂质含量和光泽方面都得到了很重大的改善，它比至今所能获得的纸纤维都要好。
当没有剩余的纸纤维时，如果混合废料的剩余部分仅仅包括塑料，而不包括任何塑料/金属组合物或其它重杂质的话，那么这部分塑料料将是适当清洁的，从而可再次循环使用。由于将剩余的纤维除掉了，这种塑料将不限于低级产品用途(当处在现有技术的情况下)，而且适合用于制造如塑料膜。因此，它适合重复使用到其它的层压纸板产品中。
由于本发明是借助于某些最佳实施例作出的说明和描述，因此应该认识到在不超出本发明各权利要求所述之范围内可作出各种变型和变化。

Claims (12)

1.一种将纸纤维从混合废料中分离出来和进行回收的方法，混合废料包括各种纸纤维、带或不带金属的塑料，所述方法包括在水力碎浆机中有水的情况下对混合废料进行搅拌，形成由纸纤维部分和塑料、金属部分组成的液浆，其特征在于，将水和塑料及任何金属和大量的纸纤维从液浆中排出水力碎浆机，从而形成液流；通过将该液流依次送入一粗过滤器和一缝筛使塑料和任何金属从该液流中分离出来，从而使该液流形成一纸纤维浓缩流；之后紧接着从这种纸纤维浓缩流中除去轻杂质，以形成一基本清洁的纸纤维浓缩流，并从该纸纤维浓缩流中除去油墨，从而获得湿的纸纤维。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，首先将纸纤维浓缩流送到第一离心式分离器中进行处理，通过将纸纤维浓缩流从第一离心式分离器顶部排出，把重杂质从纸纤维浓缩流中除去，然后送到第二离心式分离器中进行处理，通过将纸纤维浓缩流从第二离心式分离器底部排出，把轻杂质从纸纤维浓缩流中除去。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将油墨从基本清洁的纸纤维浓缩流中除去包括在将基本清洁的纸纤维浓缩流压缩的步骤以前，将这种液流送到浮选塔中，把油墨从该液流中分离出来。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，它包括将分离出来的塑料和金属送到碾磨机中；在碾磨机中对该塑料和金属进行碾磨；碾磨之后将塑料和金属分开；对分离出的塑料进行干噪；把干燥后的塑料送入挤压机中；然后挤压出塑料成品。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述分离步骤包括把塑料和金属送到沉淀塔中，从而使大密度部分沉淀下来，并用水流将塑料部分除去。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，它包括在将干燥过的塑料送入所述挤压机之前，先把这种塑料碾成粉末。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，保持所述第一分离器和第二分离器之间有一压力差，约为68.9至206.7千帕，从而使液流从第一分离器流到第二分离器。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述缝筛上的缝宽约为0.1至0.25毫米，从该缝筛穿过的纤维浓缩流中至少含有99％的水。
9.从包含有纸纤维部分和非纸纤维固体部分的混合废料中分离出和回收纸纤维的设备系统，该系统包括一个容器，它在有水的情况下用来搅拌混合废料，使之形成一个由纸纤维部分和一个非纸纤维固体部分组成的液浆；将大量的纸纤维从该液浆中分离出来形成纸纤维浓缩流的排出板装置；将所述液流从排出板装置输送到一个将油墨从纸纤维中去除的塔中；在所述塔和所述将所述液流中的纸纤维和塑料、金属组分分开的排出板装置之间的过滤装置；所述过滤装置和所述塔之间的第一离心式分离器，它用来将纸纤维浓缩流中的重杂质除去，其特征在于，还有在第一离心式分离器和所述塔之间的第二离心式分离器，它用来将纸纤维浓缩流中的轻杂质除去，从而形成一基本清洁的纸纤维浓缩流。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，它还包括一输送装置，该装置将塑料和金属组合物从所述容器和从所述过滤装置输送到碾磨地；在碾磨地有一碾磨所述组合物的碾磨机；用于挤压这种塑料的挤压机及包括将所述组合物从所述碾磨机输送到挤压机的装置的输送装置。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，它包括在将塑料、金属组分输送到挤压机之前，将其碾成粉末的粉碎装置。
12.根据权利要求9的所述的系统，其特征在于，所述过滤装置包括一个粗过滤器和一个随后的缝筛。
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