naturaleza y depuración de fibras recicladas

NATURALEZA Y DEPURACION DE LAS FIBRAS RECICLADAS

RENE HURTADO MINOTAFEBRERO 2013

rene.hurtado@hotmail.com

FIBRAS SECUNDARIAS O RECICLADAS

NATURALEZA Y DEPURACION DE FIBRAS SECUNDARIAS O

RECICLADAS

• Generalidades del Reciclaje• Definición de Fibra Secundaria y su

Clasificación• Reciclado vs Pulpa• Contaminantes de las fibras Secundarias

FIBRAS SECUNDARIAS O RECICLADAS

• Depuración Gruesa de Fibra Secundaria-Corrugados y Afines.

• Depuración Fina del Corrugado y Afines• Dispersión• Productos Fabricados con Fibras

Secundarias.

GENERALIDADES DEL RECICLAJE

HISTORIA DEL RECICLAJE

• En el año 200 A.C. Los chinos usaban fibra reciclada proveniente de las redes de pescar para hacer papel y aproximadamente en los siguientes 2000 años se siguieron reciclando los trapos para emplearlo en la producción de papel

BENEFICIOS DEL RECICLAJE

• Ahorro de Recursos Naturales.• Permite establecer compromiso ciudadano con el

medio ambiente.• Ahorro de Energía.• Disminuye la Contaminación.• Generar puestos de Trabajo.• Prolongar la vida de los rellenos sanitarios.• Ahorra transporte y disposición de basura.• Suministrar materias primas que sustituyen

importaciones.

FIBRAS SECUNDARIAS

FIBRAS SECUNDARIAS O RECICLADAS

Cualquier material fibroso que haya sido sometido a un proceso de fabricación y se recicla como materia prima para un nuevo proceso de producción.

RAZONES PARA USAR FIBRAS SECUNDARIAS

1.Menor costo respecto a las fibras vírgenes.

2.Menor utilización de agua y energía en su conversión a producto terminado-Papel o Cartón.

3.Exigencias gubernamentales tendiente a incorporar fibra recicladas en los papeles utilizados en sus dependencias.

4.Presiones de los grupos ambientalistas para disminuir la utilización de madera, reducir el volumen de desechos y reducir las emisiones contaminantes.

5.Generación de puestos de trabajo.6.Descongestionar los rellenos sanitarios.

CONT….RAZONES PARA USAR FIBRAS SECUNDARIAS

FUENTES DE FIBRAS SECUNDARIAS

• Sobrantes de la fabricación primaria de Papel: Se refiere a materiales provenientes de Roturas o Reventones o Rollos de papel que no cumplen con las especificaciones de calidad.

• Preconsumer: Desperdicios que provienen de las plantas de conversión, donde están en forma de recortes, saldos de rollos, excedentes y productos que no cumplen con la calidad especificada: Son generalmente limpio y están bien clasificados.

• Post consumer: Las típicas fuentes son los hogares, supermercados y oficinas. En ellas el desperdicio debe ser recogido, clasificado y embalados. Generalmente tienen bastantes contaminantes.

CLASIFICACIÓN DE FIBRAS SECUNDARIAS

• De acuerdo al Departamento de Comercio de USA se identifican las siguientes calidades:

– Mixto: Está compuesto de varias calidades que incluyen archivo, plegadiza y papel para envoltura. Aunque cada una de esta representa una calidad , si se entregan por separado.

– Papel periódico utilizado.– Cartón Corrugado usado o post consumer (OCC).– Cartón Corrugado - DKL– Plegadizas o Boxboard cartons. Incluye material

limpio de fabricas y el usados– Sacos Kraft limpio y sucios

CORRUGADOS

DKL CORRUGADO BODEGA

PLEGADIZAS

PLEGADIZAS TETRAPACK

ARCHIVO

INDUSTRIA 30%

OFICINAS, HOGAR OTROS 20%

LA INDUSTRIA PAPELERA CONSUMÍO EN EL 2009 727OOO TONS - RECICLADAS

FUENTE : ANDI 2009

PROCEDENCIA DEL RECICLADO EN COLOMBIA

Fuente: ANDI 2009

PARÁMETROS DE CALIDAD DE LA FIBRA RECICLADA

� Humedad: En términos generales se compran al 10% de humedad

� Limpieza: Se toma como referencia los acuerdos y las normas existentes Ej: (No debe tener material con alquitrán)

� Tipo de Material: Correspondencia con el tipo de materia prima pactado.

PRECIO DE LA FIBRA SECUNDARIA

Está gobernado por la oferta y la demanda; se comporta cíclicamente, mostrando un alto grado de inestabilidad.

PORQUÉ EL RECICLADO ES DIFERENTE A LA PULPA?

� Por tener amplia variedad de tipos de Fibras y condiciones de procesamiento( ph, temperatura, químicos), aún en la misma categoría de suministro .

� Por la presencia de amplio rango de Contaminación

� Contaminación de Basura

� Contaminantes Abrasivos

� Contaminantes Pesados y Livianos

� Tintas, rellenos, recubrimientos, etc.

� Stickies- Sustancias Pegajosas

� Por tener menores resistencia física que la fibra que prevalece.

GRADO DE RECICLO

• Con cada reciclo se presentan pérdidas significativas en las propiedades de las fibras y en su cantidad.

• Algunos investigadores sugieren que una fibra solamente se debe reciclar cuatro veces, antes que la pérdida de calidad sea tan grande que impida su reuso efectivo.

DEPURACION DE LA FIBRA SECUNDARIA

Pulpa al Molino

ESQUEMA DE PROCESAMIENTO DEL CORRUGADO Y OTROS

REMOCIÓN DE CONTAMINANTES

• Un objetivo primario al procesar reciclados es remover la mayor parte de los contaminantes directamente en la fuente de recolección, de manera que las fibras sean adecuadas para fabricar productos que cumplan las especificaciones de calidad.

• Todos los materiales extraños presente en las fibras recicladas, son considerados contaminantes, incluyendo : mugre, piedras, arenas, metales, tintas, esmalte, plásticos etc.

PULPEO O DESFIBRAMIENTO DE LA FIBRA SECUNDARIA

• Las pacas después de romperles los alambres que la sujetan, son alimentadas al pulper, el cual se encarga de desintegrarla, formando con el agua una mezcla que contiene las fibras y algunos contaminantes, que tienen que ser separado antes de la formación del papel.

• Los equipos que realizan esta función se denominan pulper; tiene un rotor con alabes y cuchillas con el fin de crear una fuerte recirculación de la fibra y la desintegración de la misma al entrar en contacto con el rotor. También tienen bafles en el fondo que ayuda a este proceso y algunas veces tamiz.

CONSISTENCIA

• Es una medida del porcentaje de fibra y sólidos presente en una mezcla de pasta y agua.

• Es una de las variables más importante a controlar en el área de preparación de pasta.

PULPER CONVENCIONAL PARA LA DESINTENGRACIÓN DE LA FIBRA

.The Black Clawson Hydrapulper is a vertical pulper equipped with under-rotor extraction through a perforated plate. Depending of defibering requirements, the perforations may be as small as 1/8 inch.

PULPER EN OPERACIÓN( Observar Vortice)

PULPER HELICO

TRABAJA A ALTA CONSISTENCIA( HASTA 18%) EN OPERACIONES BATCHES O DISCONTINUAS, PERMITIENDO UNA ALTA FRICCION ENTRE LAS FIBRAS, RESULTANDO EN UNA ALTA VELOCIDAD DE DESFIBRAMIENTO. EN EL DESTINTADO AYUDA AL DESPRENDIMIENTO DE LA TINTA Y POR SU BAJA VELOCIDAD MINIMIZA EL FRACCIONAMIENTO DE LOS CONTAMINANTE Y EL DETERIORO DE LA PROPIEDADES DE LAS FIBRAS.

PULPER HELICO EN OPERACIÓN

PULPER DE TAMBORTRABAJA EN UNA BASE CONTINUA A ALTA

CONSISTENCIA

SISTEMA INTEGRADO DE LIMPIEZA ALRREDERO DEL PULPER

Fuente: TAPPI

RAGGER O PESCADOR

• Remueve impurezas durante la desintegración o desfibramiento del desperdicio, tales como alambre, plásticos, textiles, cuerdas etc., que se enredan en los alambres que forman la cola de este equipo.

• Dispone de un relay para ajustar el tiempo de trabajo.

• Fácil operación .

PULPER CON CLASIFICADOR PARA ELIMINAR LA BASURA

(DETRASHING SCREEN)

• Impide la acumulación de residuos y basuras en pulper continuos.

• Remueve residuos y basuras durante la descarga de pulpers que trabajan por batches.

• Ayuda en el despastillamiento de las fibras.

• Algunas veces se le menciona como un pulper secundario.

EFECTO DEL SISTEMA DEPURADOR LIGADO AL PULPER

DEPURACIONY

CLASIFICACIÓN GRUESA

OBJETIVOS DE LA LIMPIEZA Y CLASIFICACIÓN GRUESA

• Remoción de Contaminantes gruesos y de gran tamaño.

• Protección de los Equipos–Mecánicos –Procesos

• Control de la consistencia entre 3-5%.

LIMPIADOR DE ALTA DENSIDAD Y RECHAZOS

Pulpa

limpia

RECHAZOS

CONDICIONES DE OPERACIÓN DE LOS LIMPIADORES DE ALTA DENSIDAD

Parámetros Operacionales Remover BasuraRemover

Arena

Diámetro 12-24 pulgadas 7-14 pulgadas

Consistencia Alimentación 2,5- 6 % 1,5-2 %

Diferencial de Presión 25-35 psig 14-35 psig

Capacidad por Limpiador1000-2000 US

gpm800-1500 US

gpm

CEDAZOS O CLASIFICADORES

Agua de dilución

Bomba

CLASIFICACIÓN (TAMIZADO) DE LAS FIBRAS

CEDAZOS PRESURIZADOS• Son equipos utilizados en el área de preparación de pasta

o stock, que tienen como finalidad remover los contaminantes por su tamaño; ayudan a eliminar pecas , sustancias pegajosas, impurezas grandes, desbaratar flóculos, proteger los equipos de la máquina y fraccionar la fibra en larga y corta.

• También se utilizan en cabecera de máquina para retener piezas metálicas y para ayudar a la etapa f inal de limpieza.

• Operan a consistencias entre 1,0 y 4,5% ; están provisto de canastillas de agujeros o ranuras y de foil que facilitan su funcionamiento.

TAMAÑO RELATIVO DE LOS CONTAMINANTES

FUENTE: TAPPI

COMO FUNCIONAN LOS CEDAZOS O CLASIFICADORES

PRINCIPIOS DE OPERACIÓN DE LOS CEDAZOS O CLASIFICADORES

MODELO BARRERA

MODELO AL AZAR

ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO DE UN CEDAZO PRESURIZADO

FUENTE: KADANT

Fuente: TAPPI

EFECTO DE LOS FOIL EN LOS CEDAZOS

Huecos

Ranura

CAMIZAS DE HUECOS VS RANURA

TAMIZADO DEL STOCK GRUESO

DESPASTILLADOR

ALIMENTCIÓNDESCARGA

CEDAZO VIBRATORIO PLANO

• SON UTILIZADOS PARA RECUPERAR LAS FIBRAS PROVENIENTES DE LOS RECHAZOS DE LOS CEDAZOS PRESURIZADOS, PREVIO PASO POR LOS DESPASTILLADORES O DEFLAKER.

• GENERALMENTE EL DIAMETRO DE LOS ORIFICIOS DE LA PLACA DE FILTRACIÓN SON DE MENOR TAMAÑO QUE LOS DEL TAMIZ DEL PULPER.

• ALGUNOS DISPONEN DE DUCHAS DE AGUA BLANCA PARA AYUDAR A RETIRAR LAS FIBRAS DE LOS RECHAZOS .

CEDAZO VIBRATORIO PLANO

SISTEMA INTEGRADO SIMPLE PARA PROCESAMIENTO DE FIBRA SECUNDARIA

Simplified conventional pulping system for recycled fiber (Lodding, div. Thermo Electron)

VARIABLES EN LA OPERACIÓN DE LOS CEDAZOS O CLASIFICADORES

• Variables de Control– Rata de rechazo– Consistencia en la alimentación– Dilución

• Variables Estáticas– Canastilla– Organización de Tubería– Rotors

TAZA DE RECHAZOBAJA ALTA

EFECTO DE LA TAZA DE RECHAZO EN UN CEDAZO

MAYOR ES MAS EFICIENTE

FUENTE : TAPPI

PROBLEMAS OPERATIVOS DE LOS CEDAZOS

• Taponamiento

• Tacos en los agujeros

• Operacionales

TAPONAMIENTO

• Ocurre cuando el lado de la alimentación de la canastilla se tapa con pulpa espesa.

• Causas potenciales de este problema :– Bajo flujo de rechazo.– Taponamiento de la línea de

rechazo.– Bajo flujo de dilución– Alta consistencia en la alimentación

TACOS EN LOS AGUJEROS DE LA CANASTILLA

• Ocurre cuando un agregado o penacho de fibras se atasca en la ranura o huecos de la

canastilla.

• Causas potenciales de este problema :– Canastilla tapada durante largo tiempo

– Pulsos del rotor débiles, para vencer el alto flujo de aceptados; usualmente a baja consistencia.

– Problemas con los agujeros de la canastillas( rugosidad, profundidad de la ranura).

PROBLEMAS OPERACIONALES

LA TUBERÍA DE LOS RECHAZOS DE LOS CEDAZOS O TAMIZES

Debe ser:• Corta• Recta• De un solo diámetro

CANASTILLA CON DAÑOS EN LAS RANURAS

CLASIFICACIÓN FINA

• Retirar los contaminantes que no fueron removido en el proceso de separación gruesa.

• Debido a la naturaleza flexible o dúctil de muchos contaminantes, la remoción puede requerir cambio de canastilla en los cedazos y /o de equipos centrifugos .

DEPURACIÓN CENTRÍFUGA DE LOS CONTAMINANTES DE LAS FIBRAS

• Los cedazos solos no pueden remover partículas muy pequeñas o muy dúctiles.

• Si se alinean las partículas apropiadamente, pueden pasar las aberturas del tamiz o canastilla

• Los limpiadores (Cleaner), clasifican las partículas por sus diferentes densidades y propiedades hidrodinámicas.

HIDROCICLONES Y CENTRIFUGOS

• Hidrociclones: Son fijados a la pared, donde la acción centrifuga es lograda por la introducción tangencial de la corriente de pasta al cuerpo del limpiador( Ej Limpiadores cónico de alta densidad, limpiadores cónico de baja densidad).

• Centrífugos : La acción centrifuga es establecida y mantenida por la rápida rotación de la pared del limpiador (Ej Gyroclean).

TIPO DE LIMPIADORES CÓNICOS

• Limpiadores para Pesados ( Forward): Son utilizados para remover contaminantes con gravedad especifica mayor que 1,0( Ej. arena, clips,etc.)

• Limpiadores para Livianos ( Reverse): Son utilizados para remover contaminantes con gravedad especifica menor que 1( Ej: ceras, gomas, etc.).

TIPOS DE LIMPIADORES CENTRÍFUGOS

OPERACIÓN DE LOS LIMPIADORES DIRECTO PARA REMOVER PESADO (

EJ. ARENAS)

Alimentación

Aceptados

Rechazos

PARAMETROS TÍPICOS DE OPERACIÓNDE LOS LIMPIADORES DIRECTOS (FORWARD)

Parámetros Operacionales Diámetro 3" Diámetro 6-8"

Consistencia de Entrada 0,5- 0,6 % 0,5-0,7 %

Diferencial de Presión 20-30 psig 15-25 psig

Porcentaje de Rechazos(masa) 15-20 % 10-15 %

Porcentaje de Rechazos(volumen) 10-15 % 7-15 %

Capacidad por Limpiador 15-35 Usgpm 105-150 Usgpm

Tiempo de Retención 1 seg 2 seg

Nota: capacidad basada en el flujo de aceptado

Fuente: TAPPI

BANCO DE LIMPIADORES DIRECTOS

LIMPIADORES PARA PARTÍCULAS LIVIANAS

Son los encargados de remover partículas cuya densidad es menor que uno; esto incluyen plásticos, stickies, poliuretanos, etc. Los equipos son los siguientes:

• Limpiadores invertidos (Reverse Cleaner)

• Gyroclean

ESQUEMA DE UN LIMPIADOR INVERTIDO (REVERSE)

Rechazos

Alimentación

Aceptados

GYROCLEAN�REMUEVE CONTAMINANTES PEGAJOSOS (STICKIES) , PLÁSTICOS, ICOPOR, CERAS, ETC. �EL STOCK SE INTRODUCE AL CILINDRO Y ES SOMETIDO A UN MOVIMIENTO ROTATORIO, QUE DESARROLLA UNA ALTA FUERZA CENTRIFUGA, QUE FACILITA EL MOVIMIENTO DE LOS CONTAMINANTES LIGEROS HACIA EL CENTRO POR DONDE SON EXTRAIDOS Y EL ACEPTADO SE MUEVE HACIA LOS EXTREMOS Y ES EVACUADO DEL EQUIPO.�MAS EFICIENTE QUE LOS REVERSE CLEANER, AL REMOVER CONTAMINANTES TRES VECES MÁS GRANDE, MENOS USO DE ENERGÍA, MENOR PERDIDA DE FIBRAS.

PARAMETROS OPERACIONALES DE LIMPIADORES DE BAJA DENSIDAD

SELECCIÓN DE LIMPIADOR

• Determinar tipo y cantidad de contaminante a ser removido.

• Conseguir la mayor información posible de los proveedores e instalaciones similares.

• Evaluar los candidatos más probables.• Los diámetros pequeños son mejores para

mugres pesados( arenas, clips, etc)• Los diámetros más grande son mejores para

separación hidrodinámica(limpiadores de alta densidad)

DISPERSIÓN

• TIENE POR OBJETIVO ELIMINAR LAS GOMAS CALIENTES( HOT MELT), LATEX, CERAS Y STICKIES (SUSTANCIAS PEGAJOSAS); HACIENDOLOS INVISIBLES (POR DEBAJO DEL TAMAÑO DE 40 A 50 MICRONES), ELIMINANDO SU CAPACIDAD DE AGLOMERARSE Y PEGARSE A MALLAS Y FIELTROS.

• SE REALIZA A ALTA CONSISTENCIA(30%) Y A TEMPERATURA HASTA 120 º C.

VENTAJAS DE LA DISPERSIÓN

• REDUCE EL TAMAÑO DE LOS CONTAMINANTES, LOS DESLOCALIZA DE LAS FIBRAS Y LOS ESTABILIZA.

• TRATAMIENTO SUAVE DE REFINAMIENTO: MENOR CAIDA DE FRENESS,MENOR CORTE DE FIBRA, BUEN DESARROLLO DE RESISTENCIA, EFICIENTE USO DE LA ENERGIA.

• EXCELENTE CONDICIÓN PARA EL BLANQUEO DE FIBRAS OSCURAS Y OBVIAMENTE LOS CONTAMINANTE.

• EFECTIVAMENTE REDUCE LAS BACTERIAS FORMADORAS DE ESPORAS Y LOS MOHOS.

• MEJOR PROCESABILIDAD EN LA MÁQUINA DE PRODUCCION DE PAPEL.

EFECTOS DEL SISTEMA DE DISPERSIÓN KRIMA

Fuente: Cellwood Machinery

COMPONENTES DEL SISTEMA DE DISPERSIÓN KRIMA

• ZONA DE REMOCIÓN DE AGUA, QUE LLEVA LA CONSISTENCIA DESDE 3 % A 30%.

• ZONA DE CALENTAMIENTO QUE LLEVA LA TEMPERATURA HASTA 120 º C.

• ZONA DE DISPERSIÓN.

SISTEMA DE DISPERSIÓN KRIMA

Entrada

Salida

Dilución

Fuente: Cellwood Machinery

DESTINTADO

ASPECTOS CLAVE DE LA MATERIA PRIMA PARA EL DESTINTADO

• La producción mundial de papel periódico asciende a 36 millones de toneladas.

• El 1-2 % de papel periódico , lo constituye la tinta

• La materia prima para el destintado es el periódico usado y archivo.

PROCESO DE DESTINTADO

• Pulper._ La acción del pulper hélico trabajando alta consistencia y los aditivos químicos que se agregan durante el desfibramiento de la materia prima ayudan al desprendimiento de la tinta.

• Para separar la tinta desprendida en el pulper se emplean los siguientes procesos:– Flotación– Lavado– Algunas plantas adicional la Dispersión

• Blanqueo para mejorar la blancura de los papeles que lo requieran

PROCESO DE FLOTACIÓN

• Celda de flotación • El aire en pequeñas burbujas se mezcla con la pasta al 1% de consistencia y atrapa las partícula de tintas que suben a la superficie donde son removida

• En flotación los parámetros críticos son el tamaño de la burbuja y que las partículas de tinta tenga el tamaño apropiado

Fuente: TAPPI

PROCESO DE LAVADO

• Los químicos que se agregan en el pulper emulsificán la tinta , haciéndola soluble y permitiendo su lavado en un espesador.

• Este proceso requiere varias lavada o etapa y el agua resultante debe ser clarificada para reciclarla.

• Para pulpa para Tissue, este proceso es muy importante porque ayuda a remover los aditivos que no contribuyen a la resistencia de la fibra.y

BLANQUEO DE FIBRA RECICLADA

• Los papeles de archivo después del destintado son sometido al blanqueo para mejorar su blancura y habilitarlos para uso en papeles de alta blancura.

• El proceso de blanqueo se realiza con oxigeno y peróxido de hidrogeno.

• La eficiencia total del proceso de destintado puede estar en 70% o menos.

PRODUCTOS QUE PROVIENDEN DE FIBRAS SECUNDARIAS

PRODUCTOS FABRICADOS CON FIBRAS SECUNDARIAS

• Papeles para Empaques Corrugados: Liner y Corrugado medio

• Cartulinas para Cajas plegadizas

• Tubos o Cores de Cartón

• Papel Toilette y Afines

• Papel Especiales para Escritura

• Agregados para obras Civiles

MUCHAS GRACIAS

RENE HURTADO MINOTArene.hurtado@hotmail.com