梗簽廢料中可用煙絲回收工藝優化

蔡艷，孫常榮，張榮亞 *，王丁，楊志強，曾敏東

1. 四川中煙工業有限責任公司成都卷煙廠（成都 610066）；2. 四川中煙工業有限責任公司技術中心（成都 610066）

在煙草加工生產過程中，卷煙機卷制及制絲工序都會產生梗簽剔除廢料[1-3]*。其中，切絲過程等各種原因造成部分煙絲沒有充分舒展松散，擠壓粘連成形狀如梗簽樣的物料，該部分物料相對密度遠大于正常松散煙絲，俗稱粘連煙絲[4]*。卷煙機組自帶梗簽與煙絲分離的剔梗裝置，剔梗裝置梗簽剔除率過低會導致卷煙梗簽含量過高，造成煙支刺破、質量標偏過大等質量缺陷。梗簽剔除率過高則會導致剔除梗簽中的煙絲含量較高，造成煙絲浪費，增大卷煙成本[5-7]*。粘連煙絲在制絲風選和卷煙機剔梗過程中由于密度與梗簽相近，會被當作梗簽剔除出生產線作廢料處理，造成嚴重浪費，卷煙廠通常將梗簽剔除物集中回收后作為煙草薄片原料，有些卷煙廠則將梗簽剔除物直接作為煙草廢棄物進行處理[8]*。資源化處理煙草生產廢棄物能夠有效減少環境污染，與我國的綠色可持續發展戰略相符合，并且能夠推進煙草產業各環節廢棄物減量化、資源化，挖掘提升煙草資源利用價值[9-12]*。現有卷煙機在線梗簽二次分離回收煙絲裝置受限于場地大小，在線分離手段有限，采用的仍是風分原理[13-15]*。由于粘連煙絲并未充分松散，在線分離裝置分離效果不佳，試驗利用利舊設備組建一條生產線，應用篩分、滾筒潤絲、蒸汽膨脹、烘絲、風選、結構篩分提取卷煙機剔除廢料中所含煙絲，旨在解決結團煙絲、粘連煙絲被風選設備和剔梗設備誤剔造成的煙絲原料浪費問題，提高梗簽中可用煙絲回收率和純凈度，并實現廢棄設備資源化再利用。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

AS 200 CONTROL振動篩分儀（德國RETSCH）；ACS高精度電子計數秤（東莞市怡雪電子有限公司）；多功能絲含梗/梗含絲檢測儀（韓國煙草儀器公司KARDIEN-SST-2S）；滾筒式葉絲回潮機（秦皇島煙草機械有限責任公司WQ3212）；隧道式葉絲回潮機（昆明船舶設備集團有限公司WQ726）；烘絲機（昆明船舶設備集團有限公司SHA66）；就地風選機（徐州眾凱機電設備制造有限公司FS212）；水分儀（英國NDC-TM710）。

1.2 方法

式中：y為提取率，%；m1為提取煙絲標準質量，kg；m2為投料梗簽標準質量，kg。

式中：物料質量均以12%水分折算為標準質量，kg；m標為物料標準質量，kg；m為物料稱量質量，kg；xi為物料實際含水率，%。

梗含絲率、絲含梗率按照YC/T 428—2012《卷煙機剔除梗簽物中含絲量的測定》測試。

2 結果與分析

2.1 梗絲風選設備直接風選

利用梗絲風選設備直接風選，投料梗簽質量43.1 kg，風選煙絲量1 kg，提取率2.3%。所得煙絲量少且煙絲依舊粘連沒有松散展開，即使重新加入煙絲也可能被卷煙機在剔梗過程中再次剔除出生產線。

2.2 隧道式葉絲回潮+烘絲+一次風選

隧道式葉絲回潮機通過蒸汽膨脹，利用高壓蒸汽滲透于已增濕卷煙生產廢料中的粘連煙絲縫隙之間，通過高溫高濕的環境實現煙絲結構蓬松、松散，有利于后續烘干、風選處理以提取煙絲。物料以1 000 kg/h的流量經過隧道式葉絲回潮機，隧道式葉絲回潮機將粘連煙絲展開后進入烘梗絲及風選工序，但風選后煙絲造碎高，成品煙絲含沫高，含末率為60%，不利于煙絲的回收使用。原因是雖然粘連煙絲在高溫高濕條件下可松散打開，隧道式葉絲回潮機可提供高溫條件，但隧道式葉絲回潮機加水能力有限，不能滿足高濕條件，導致進入烘梗絲筒的煙絲水分較小，進而出口煙絲水分小，風選后造碎大。

2.3 加水裝置+隧道式葉絲回潮+烘絲+一次風選

在隧道式葉絲回潮機前引入加水裝置對投料梗簽加水（加水比例約9%），物料以1 000 kg/h的流量經過加水裝置、隧道式葉絲回潮機后進入烘梗絲及風選工序。投料量54 kg，風選煙絲量11.45 kg，風選后煙絲水分14.7%，折算標準質量后風選提取率為20.55%、絲含梗率0.81%、梗含絲率5.2%。引入加水裝置后，粘連煙絲在高溫高濕條件下成功松散，減少低水分煙絲的烘絲及風選造碎。雖然提高煙絲回收率，但是梗含絲率為5.2%，梗含絲率較高，說明煙絲仍有進一步回收空間。

2.4 加水裝置+隧道式葉絲回潮+一次風選

為進一步降低梗含絲率，考慮到經加水膨脹后，未烘干前梗絲與煙絲的密度差＞烘干后梗絲與煙絲的密度差，對取消烘絲工序直接風選進一步驗證。物料以1 000 kg/h的流量經過加水裝置、隧道式葉絲回潮機后煙絲松散膨脹，不經烘干直接進入風選工序，提高梗簽的凈剔除率，降低煙絲的誤剔率，以提高可用煙絲的回收率。投料量50 kg時，風選煙絲量為12.09 kg，風選后煙絲水分為20.36%，折算標準質量后風選提取率由20.55%提高到21.88%、絲含梗率0.78%、梗含絲率由5.2%降低到4.4%。

為進一步驗證試驗效果，在生產過程中采用批次投料，投料量為1 505和1 752 kg，試驗數據如表1所示（試驗編號2.4.1和2.4.2）。增大投料量后，為進一步提高煙絲提取率、降低梗含絲率，試驗過程中通過增大風門開度，降低梗含絲率。風選后煙絲經感官評吸表明煙絲無異味，可從烘絲機入口作為回收煙絲摻配進入生產線使用。但該部分煙絲的絲含梗率較高，煙絲純凈度不高，并且風選后水分波動較大（17.5%～19.8%），不利于生產過程水分穩定性控制。

表1 生產過程各級煙絲質量及結構數據

2.5 滾筒式葉絲回潮+隧道式葉絲回潮+烘絲+一次風選

雖然采用加水裝置+隧道式葉絲回潮機+烘絲+一次風選后提高煙絲回收率，但是在隧道式葉絲回潮機前采用噴水裝置加水后煙絲立即進入隧道式葉絲回潮機及烘絲機，加水裝置所加水分停留在煙絲表面，這為表水，表水不利于煙絲完全松散膨脹。此外，加水量無反饋控制，導致進入隧道式葉絲回潮機及烘絲機的煙絲水分不穩定，進而風選后煙絲水分不穩定。另外，風選后煙絲水分14.7%，不符合成品煙絲水分要求。而不經烘絲只經風選，風選后煙絲水分＞17%，僅能在切絲振槽處反摻回生產線。因煙絲水分較大且波動范圍大，不利于煙絲貯存及生產線烘前煙絲水分穩定性的控制。為提高煙絲加水的均勻性及潤透性，在隧道式葉絲回潮機之前增加滾筒增溫增濕工序，煙絲在滾筒式葉絲回潮機中通過補償蒸汽、霧化水進行回潮潤透，加水比例由出口水分儀檢測并反饋控制，保證進入隧道式葉絲回潮機的煙絲水分在20%～22%之間。經滾筒式葉絲回潮機處理后，由滾筒式葉絲回潮+隧道式葉絲回潮+烘絲+一次風選處理工藝測試數據可以看出（表1試驗編號2.5），煙絲提取率提高到20.73%，廢料中梗含絲率降低（由18%降低到13.92%），煙絲純凈度提高，絲含梗率為2.85%。

2.6 篩分+滾筒式葉絲回潮+隧道式葉絲回潮+烘絲+一次風選

采用滾筒式葉絲回潮后，雖然提高煙絲的回收率及成品煙絲水分的符合性，但是在生產過程中發現，滾筒式葉絲回潮機中有較多煙末附筒，這是由于在投料梗簽原料中含有較多煙末，導致在滾筒式葉絲回潮工序所施加水分被煙末吸收并粘附筒壁，并且造成滾筒式葉絲回潮機出口煙絲的水分波動較大，不利于水分反饋控制。為進一步提高生產過程的穩定性，在滾筒式葉絲回潮機工序前增加篩分工序，篩除投料中的細末，孔徑1.5 mm，經測試篩分比例約33%。每批次投料（2 099 kg/批）篩分工序可篩除694 kg煙末，篩除的煙末提高進入后續工序投料梗簽的純凈度，提高設備生產效率。增加篩分工序后，篩分+滾筒式葉絲回潮機+隧道式葉絲回潮機+烘絲+一次風選模式，滾筒式葉絲回潮機出口水分標偏由0.35%降低到0.28%、煙絲提取率由20.73%提高到25.67%（表1試驗編號2.6）。此外，篩分去除煙末后水分有效加入粘連煙絲中，提高煙絲提取率，降低煙絲的絲含梗率（2.85%降低到2.27%）。

2.7 篩分+滾筒式葉絲回潮+隧道式葉絲回潮+烘絲+風選+篩分

篩分+滾筒式葉絲回潮+隧道式葉絲回潮+烘絲+一次風選后，一次風選剔除煙絲中還有部分煙絲，經測試風選剔除煙絲中含絲率為15.74%，說明一級風選后剔除廢料中還有可回收煙絲。為提高煙絲提取率，在一級風選后的剔除廢料中增加二次篩分裝置，篩分孔徑為3.5 mm，以回收3.5 mm以上的可用煙絲。增加該篩分裝置后，每批次投料（2 099 kg/批）可從一級風選剔除廢料中進一步回收40.5 kg煙絲，風選煙絲提取率由25.67%提高到28.33%（表1試驗編號2.7）。此外，由篩分煙絲的結構數據表2和表3可以看出該部分煙絲純凈度較高，含絲率為97.03%，長絲率＞85.15%。

表2 生產過程各級煙絲梗含絲率及絲含梗率單位：%

表3 生產過程各級煙絲結構

2.8 經濟效益

按照梗簽煙絲投入量2 000 kg/d計算，煙絲產出量約500 kg/d，煙絲成本70元/kg，則每天可為企業節約35 000元，以250 d/年計算，可為企業節約成本875萬元/年。

3 結論

試驗創新應用篩分、滾筒潤絲、蒸汽膨脹、烘絲、風選、結構篩分提取卷煙機剔除廢料中所含的煙絲，解決結團煙絲被風選設備和剔梗設備誤剔除造成的煙絲原料浪費問題，提高梗簽煙絲回收率和純凈度，實現資源化處理煙草生產廢棄物，可為企業節約成本875萬元/年。該創新工藝作為在線二次風選的有益補充，不受場地限制，生產組織靈活且對原料適應性強，能用于提取異常生產過程及工藝實驗等造成的結團、粘連煙絲中的可用煙絲，有助于推進煙草廢棄物減量化、資源化，挖掘提升煙草資源利用價值，減少環境污染。