專利名稱：造紙?zhí)盍霞捌漕A處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于造紙生產(chǎn)工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種造紙?zhí)盍霞捌漕A處理方法。
背景技術(shù)：
目前常規(guī)的造紙生產(chǎn)領(lǐng)域，以文化用紙為例，是以大量的植物纖維紙漿為主作為紙張骨架，通過紙機高位箱向植物纖維中再添加約79Γ20%不等的碳酸鈣或滑石粉等傳統(tǒng)礦物填料和少量的化學助劑完成造紙。這種紙張具有較高的印刷性能和書寫性能及其它的使用性能，為人類的文化發(fā)展和文明傳承起到了功不可沒的作用。造紙工業(yè)中使用填料是為了提高紙張均勻度、不透明度和降低成本，原料主要為廣泛易得且價格低廉的無機礦物質(zhì)，目前主要使用的有輕質(zhì)碳酸鈣、重質(zhì)碳酸鈣、滑石粉等。造紙工業(yè)對填料有如下要求粒徑均勻、粒徑適宜、較高的白度和化學穩(wěn)定性、不易發(fā)生氧化或還原反應、不溶解或不易溶解于水、有較大的遮蓋率、折射率和散射系數(shù)、資源豐富、 價格低廉等。但目前常規(guī)的造紙?zhí)盍?如輕質(zhì)碳酸鈣、重質(zhì)碳酸鈣、滑石粉等)及其預處理過程存在以下技術(shù)問題
1、填料多為含水率較低(10%以下)的無機礦物質(zhì)，多呈粉末狀存在，在溶解的過程中， 由于粉末顆粒較細，容易出現(xiàn)結(jié)團并浮在液面的現(xiàn)象，很難充分溶解，不僅影響溶解時間， 降低生產(chǎn)效率，還增加能耗；
2、現(xiàn)有填料不含活性官能基團，因此填料沒有化學活性，預處理過程中，無法通過溶解升溫和攪拌分散等手段得以激發(fā)，因而使用恒溫恒速攪拌的落后溶解技術(shù)；
3、目前造紙領(lǐng)域使用的常規(guī)填料普遍密度較大，在預處理溶解過程中，需要快速攪拌以防止填料沉降分層，因此攪拌能耗較大。隨著地球環(huán)境的日益惡化，伴隨著植物制漿過程所帶來的環(huán)境污染和植物原料、 水及能源的大量消耗，傳統(tǒng)造紙工藝及原料的使用的局限性日益顯現(xiàn)。從降低紙漿纖維用量的同時保持紙張本身特性的角度出發(fā)，需要改變傳統(tǒng)造紙?zhí)盍霞捌漕A處理方法，提高填料的分散性和表面活性，從而以高性能造紙?zhí)盍陷^大程度地取代植物纖維，生產(chǎn)高填料紙張。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提供一種造紙?zhí)盍?，該填料原料來源廣泛、成本低廉，填料溶解時間短、能耗低，填料活性高，符合高填料造紙的要求。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為 本發(fā)明的造紙?zhí)盍希撎盍蠟榛钚怨杷徕}。進一步，所述活性硅酸鈣為塊狀，其含水率為209Γ70%。進一步，所述活性硅酸鈣的真密度為1. 2^1. 5g/cm3,堆積密度為0. 15^0. 30g/cm3。進一步，所述活性硅酸鈣的粒徑為5 30μπι，比表面積為5(Tl50m7g，白度為
389 95%，pH值為8 11。進一步，所述活性硅酸鈣由粉煤灰為原料制成。本發(fā)明的目的之二在于提供一種造紙?zhí)盍系念A處理方法，該預處理方法流程簡單，使填料充分分散和活化，經(jīng)過預處理后的填料能與植物纖維充分混合均勻，增加填料與纖維的內(nèi)部結(jié)合力，從而提高紙張性能。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為
本發(fā)明的造紙?zhí)盍系念A處理方法，將所述活性硅酸鈣加入水溫為5(T10(TC的熱水中， 充分攪拌溶解成乳濁液狀。進一步，所述預處理方法的具體步驟為
1)在活性硅酸鈣溶解槽罐中，加入計量的水，并將水溫升溫至5(T80°C；
2)將計量的活性硅酸鈣加入到升溫后的水中，活性硅酸鈣干基在溶解液中的最終固含為 30 200g/L ；
3)在活性硅酸鈣加入的過程中開啟攪拌裝置攪拌溶解，轉(zhuǎn)速控制在5(T200r/min；
4)當計量的活性硅酸鈣全部加入以后，逐漸將水溫升溫至8(T10(TC，升溫速度低于 IO0C /min ；
5)在升溫過程中，逐漸提升攪拌裝置的轉(zhuǎn)速至20(T500r/min，提升轉(zhuǎn)速后穩(wěn)定運轉(zhuǎn) IOmin 3h。進一步，將所述活性硅酸鈣溶解得到的填料漿料通過管道導入3(Γ200目的篩網(wǎng)槽中，經(jīng)過篩網(wǎng)過濾后的填料漿液進入漿池中與植物纖維混合。本發(fā)明的有益效果在于
本發(fā)明摒棄了傳統(tǒng)的造紙?zhí)盍?，使用活性硅酸鈣作為造紙?zhí)盍稀；钚怨杷徕}又稱作高分散硅酸鈣，是一種新型硅酸鹽產(chǎn)品，分子式可表示為Ca0*mSi02TiH20，無毒無味，不溶于水、酒精和堿，能溶于酸中；該產(chǎn)品呈白色粉末狀，微觀形態(tài)為分散的顆粒狀，結(jié)構(gòu)為疏松多孔。該產(chǎn)品不僅具有白度高、真密度小、堆積密度小、不透明度高、粒度小且均勻等符合造紙?zhí)盍系奈锢硖匦?，而且因其表面存在與白炭黑相同的硅氧基和硅醇基官能團，能與植物纖維的氫鍵相結(jié)合形成較為穩(wěn)定的化學鍵。因此，該造紙?zhí)盍吓c纖維的結(jié)合兼有物理填充和化學結(jié)合的特性，不僅添加比例高，而且結(jié)合穩(wěn)定，成紙質(zhì)量較好，在高填料造紙領(lǐng)域顯示出十分優(yōu)越的應用特性和市場潛力。過去，活性硅酸鈣主要利用石灰與工業(yè)水玻璃合成，存在成本較高、難以推廣應用的問題。近來，以粉煤灰為主要原料，制取多孔狀活性硅酸鈣產(chǎn)品的工藝已經(jīng)成熟，不僅原料廣泛易得，生產(chǎn)工藝可靠，而且生產(chǎn)成本大幅度降低，因此活性硅酸鈣可以作為新型造紙?zhí)盍蠌V泛應用。因此，本發(fā)明具有以下優(yōu)點
1)本發(fā)明的造紙?zhí)盍显蟻碓磸V泛、成本較低；特別是綜合利用電廠廢棄的粉煤灰為原料生產(chǎn)該填料(粉煤灰綜合利用生產(chǎn)氧化鋁聯(lián)產(chǎn)活性硅酸鈣)，不大量節(jié)約了造紙過程中植物纖維的使用，同時避免了傳統(tǒng)造紙工藝使用不可再生的礦產(chǎn)資源作為造紙?zhí)盍?，因此有效保護了生態(tài)環(huán)境和礦產(chǎn)資源；
2)由于活性硅酸鈣密度較小，不容易沉降分層，因此填料溶解時間短、能耗低，特別是含水率為209Γ70%的塊狀活性硅酸鈣，不容易出現(xiàn)結(jié)團現(xiàn)象，更容易分散溶解；
3)填料物理結(jié)構(gòu)及化學性能優(yōu)異，填料活性高，特別是經(jīng)過攪拌狀態(tài)下水熱升溫乳化
4活化預處理，充分分散和激發(fā)活性后，其真密度與纖維相近，因而可在漿池中與其充分混合，不會出現(xiàn)分層現(xiàn)象，同時由于其在漿池中與纖維結(jié)構(gòu)充分進行物理填充和化學鍵結(jié)合， 因而其結(jié)合性能更穩(wěn)定，在造紙過程中有效避免了成紙表面填料“掉粉”的現(xiàn)象，此外由于其密度略輕于纖維，因而大量添加不會降低紙張厚度，反而會對紙張厚度有所增加；
4)本發(fā)明涉及的填料在造紙過程中的留著率較傳統(tǒng)造紙?zhí)盍?如輕質(zhì)碳酸鈣、重質(zhì)碳酸鈣及滑石粉等)的留著率提高209Γ50%，本發(fā)明的填料在紙機上網(wǎng)后的留著率一般在 609Γ80%，可將大部分填料留著于紙張當中，減少填料浪費；
5)本發(fā)明的預處理方法的工藝流程簡單，對現(xiàn)有填料預處理設(shè)備改動較小，對設(shè)備要求也相對較低，可操作性較強，因而本發(fā)明易于產(chǎn)業(yè)化推廣。
具體實施例方式以下將對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。實施例1
本實施例的造紙?zhí)盍蠟榛钚怨杷徕}，所述活性硅酸鈣的真密度為1. 2g/cm3，堆積密度為0. 15g/cm3，粒徑為5 30 μ m，比表面積為150m2/g，白度為89%，pH值為8 ；所述活性硅酸鈣由粉煤灰為原料制成，填料生產(chǎn)過程中不完全干燥，而是用板框壓濾后保持其含水率為 70%，使其成塊狀。本發(fā)明中，含水率是指塊狀活性硅酸鈣中水的重量百分含量。將上述造紙?zhí)盍线M行如下預處理
1)在活性硅酸鈣溶解槽罐中，加入Im3水，并通過蒸汽將水溫升溫至50°C；
2)將107.5kg含水率為70%的塊狀活性硅酸鈣加入到升溫后的水中，活性硅酸鈣干基在溶解液中的最終固含為30g/L ；
3)在活性硅酸鈣加入的過程中開啟攪拌裝置攪拌溶解，轉(zhuǎn)速控制在50r/min；
4)當活性硅酸鈣全部加入以后，逐漸將水溫升溫至80°C，升溫速度為6°C/min ；
5)在升溫過程中，逐漸提升攪拌裝置的轉(zhuǎn)速至200r/min后，穩(wěn)定運轉(zhuǎn)IOmin；在此過程中活性硅酸鈣被充分分散和溶解成乳濁液狀，分散后的顆粒表面功能基團充分得到活化；
6)將所述活性硅酸鈣溶解得到的填料漿料通過管道導入200目的篩網(wǎng)槽中，經(jīng)過篩網(wǎng)過濾后的填料漿液進入漿池中與植物纖維混合。實施例2
本實施例的造紙?zhí)盍蠟榛钚怨杷徕}，所述活性硅酸鈣的真密度為1. 3g/cm3，堆積密度為0. 20g/cm3，粒徑為5 30 μ m，比表面積為112m2/g，白度為90%，pH值為10 ；所述活性硅酸鈣由粉煤灰為原料制成，填料生產(chǎn)過程中不完全干燥，而是用板框壓濾后保持其含水率為 50%，使其成塊狀。本發(fā)明中，含水率是指塊狀活性硅酸鈣中水的重量百分含量。將上述造紙?zhí)盍线M行如下預處理
1)在活性硅酸鈣溶解槽罐中，加入Im3水，并通過蒸汽將水溫升溫至60°C；
2)將222.2kg含水率為50%的塊狀活性硅酸鈣加入到升溫后的水中，活性硅酸鈣干基在溶解液中的最終固含為100g/L ；
3)在活性硅酸鈣加入的過程中開啟攪拌裝置攪拌溶解，轉(zhuǎn)速控制在lOOr/min；
4)當活性硅酸鈣全部加入以后，逐漸將水溫升溫至90°C，升溫速度為5°C/min ；
5)在升溫過程中，逐漸提升攪拌裝置的轉(zhuǎn)速至300r/min后，穩(wěn)定運轉(zhuǎn)30min；在此過程
5中活性硅酸鈣被充分分散和溶解成乳濁液狀，分散后的顆粒表面功能基團充分得到活化；
6)將所述活性硅酸鈣溶解得到的填料漿料通過管道導入100目的篩網(wǎng)槽中，經(jīng)過篩網(wǎng)過濾后的填料漿液進入漿池中與植物纖維混合。
實施例3
本實施例的造紙?zhí)盍蠟榛钚怨杷徕}，所述活性硅酸鈣的真密度為1. 4g/cm3，堆積密度為0. 25g/cm3,粒徑為5 30 μ m,比表面積為105m2/g，白度為92%，pH值為10 ；所述活性硅酸鈣由粉煤灰為原料制成，填料生產(chǎn)過程中不完全干燥，而是用板框壓濾后保持其含水率為60%，使其成塊狀。本發(fā)明中，含水率是指塊狀活性硅酸鈣中水的重量百分含量。將上述造紙?zhí)盍线M行如下預處理
1)在活性硅酸鈣溶解槽罐中，加入Im3水，并通過蒸汽將水溫升溫至70°C；
2)將483.9kg含水率為60%的塊狀活性硅酸鈣加入到升溫后的水中，活性硅酸鈣干基在溶解液中的最終固含為150g/L ；
3)在活性硅酸鈣加入的過程中開啟攪拌裝置攪拌溶解，轉(zhuǎn)速控制在lOOr/min；
4)當活性硅酸鈣全部加入以后，逐漸將水溫升溫至90°C，升溫速度為5°C/min ；
5)在升溫過程中，逐漸提升攪拌裝置的轉(zhuǎn)速至300r/min后，穩(wěn)定運轉(zhuǎn)Ih；在此過程中活性硅酸鈣被充分分散和溶解成乳濁液狀，分散后的顆粒表面功能基團充分得到活化；
6)將所述活性硅酸鈣溶解得到的填料漿料通過管道導入150目的篩網(wǎng)槽中，經(jīng)過篩網(wǎng)過濾后的填料漿液進入漿池中與植物纖維混合。實施例4
本實施例的造紙?zhí)盍蠟榛钚怨杷徕}，所述活性硅酸鈣的真密度為1. 4g/cm3，堆積密度為0. 25g/cm3,粒徑為5 30 μ m,比表面積為105m2/g，白度為92%，pH值為10 ；所述活性硅酸鈣由粉煤灰為原料制成，填料生產(chǎn)過程中不完全干燥，而是用板框壓濾后保持其含水率為30%，使其成塊狀。本發(fā)明中，含水率是指塊狀活性硅酸鈣中水的重量百分含量。將上述造紙?zhí)盍线M行如下預處理
1)在活性硅酸鈣溶解槽罐中，加入Im3水，并通過蒸汽將水溫升溫至70°C；
2)將312.5kg含水率為30%的塊狀活性硅酸鈣加入到升溫后的水中，活性硅酸鈣干基在溶解液中的最終固含為200g/L ；
3)在活性硅酸鈣加入的過程中開啟攪拌裝置攪拌溶解，轉(zhuǎn)速控制在150r/min；
4)當活性硅酸鈣全部加入以后，逐漸將水溫升溫至86°C，升溫速度為2V/min ；
5)在升溫過程中，逐漸提升攪拌裝置的轉(zhuǎn)速至400r/min后，穩(wěn)定運轉(zhuǎn)池；在此過程中活性硅酸鈣被充分分散和溶解成乳濁液狀，分散后的顆粒表面功能基團充分得到活化；
6)將所述活性硅酸鈣溶解得到的填料漿料通過管道導入50目的篩網(wǎng)槽中，經(jīng)過篩網(wǎng)過濾后的填料漿液進入漿池中與植物纖維混合。實施例5
本實施例的造紙?zhí)盍蠟榛钚怨杷徕}，所述活性硅酸鈣的真密度為1. 5g/cm3，堆積密度為0. 30g/cm3，粒徑為5 30 μ m，比表面積為50m2/g，白度為95%，pH值為11 ；所述活性硅酸鈣由粉煤灰為原料制成，填料生產(chǎn)過程中不完全干燥，而是用板框壓濾后保持其含水率為 20%，使其成塊狀。本發(fā)明中，含水率是指塊狀活性硅酸鈣中水的重量百分含量。
6
將上述造紙?zhí)盍线M行如下預處理
1)在活性硅酸鈣溶解槽罐中，加入Im3水，并通過蒸汽將水溫升溫至80°C；
2)將221.9kg含水率為20%的塊狀活性硅酸鈣加入到升溫后的水中，活性硅酸鈣干基在溶解液中的最終固含為170g/L ；
3)在活性硅酸鈣加入的過程中開啟攪拌裝置攪拌溶解，轉(zhuǎn)速控制在200r/min；
4)當活性硅酸鈣全部加入以后，逐漸將水溫升溫至100°C，升溫速度為2V/min ；
5)在升溫過程中，逐漸提升攪拌裝置的轉(zhuǎn)速至500r/min后，穩(wěn)定運轉(zhuǎn)池；在此過程中活性硅酸鈣被充分分散和溶解成乳濁液狀，分散后的顆粒表面功能基團充分得到活化；
6)將所述活性硅酸鈣溶解得到的填料漿料通過管道導入30目的篩網(wǎng)槽中，經(jīng)過篩網(wǎng)過濾后的填料漿液進入漿池中與植物纖維混合。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過參照本發(fā)明的優(yōu)選實施例已經(jīng)對本發(fā)明進行了描述，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解，可以在形式上和細節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種造紙?zhí)盍希涮卣髟谟谠撎盍蠟榛钚怨杷徕}。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙?zhí)盍希涮卣髟谟谒龌钚怨杷徕}為塊狀，其含水率為 209^70%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙?zhí)盍?，其特征在于所述活性硅酸鈣的真密度為 1. 2 1. 5g/cm3，堆積密度為 0. 15 0. 30g/cm3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙?zhí)盍希涮卣髟谟谒龌钚怨杷徕}的粒徑為5 30μπι， 比表面積為50 150m2/g，白度為89 95%，pH值為8 11。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任意一項所述的造紙?zhí)盍?，其特征在于所述活性硅酸鈣由粉煤灰為原料制成。
6.權(quán)利要求1至5任意一項所述的造紙?zhí)盍系念A處理方法，其特征在于將所述活性硅酸鈣加入水溫為5(T10(TC的熱水中，充分攪拌溶解成乳濁液狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的造紙?zhí)盍系念A處理方法，其特征在于所述預處理方法的具體步驟為1)在活性硅酸鈣溶解槽罐中，加入計量的水，并將水溫升溫至5(T80°C；2)將計量的活性硅酸鈣加入到升溫后的水中，活性硅酸鈣干基在溶解液中的最終固含為 30 200g/L ；3)在活性硅酸鈣加入的過程中開啟攪拌裝置攪拌溶解，轉(zhuǎn)速控制在5(T200r/min；4)當計量的活性硅酸鈣全部加入以后，逐漸將水溫升溫至8(T10(TC，升溫速度低于 IO0C /min ；5)在升溫過程中，逐漸提升攪拌裝置的轉(zhuǎn)速至20(T500r/min，提升轉(zhuǎn)速后穩(wěn)定運轉(zhuǎn) IOmin 3h。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的造紙?zhí)盍系念A處理方法，其特征在于將所述活性硅酸鈣溶解得到的填料漿料通過管道導入3(Γ200目的篩網(wǎng)槽中，經(jīng)過篩網(wǎng)過濾后的填料漿液進入漿池中與植物纖維混合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種造紙?zhí)盍霞捌漕A處理方法，屬于造紙工藝技術(shù)領(lǐng)域；本發(fā)明的填料為活性硅酸鈣，填料的預處理方法為將所述活性硅酸鈣加入水溫為50~100℃的熱水中，充分攪拌溶解成乳濁液狀；本發(fā)明的填料原料來源廣泛、成本低廉，特別是可綜合利用電廠廢棄的粉煤灰為原料生產(chǎn)該填料，有效保護了生態(tài)環(huán)境和礦產(chǎn)資源；填料溶解時間短、能耗低，填料活性高，符合高填料造紙的要求，并且預處理方法流程簡單，使填料充分分散和活化，經(jīng)過預處理后的填料能與植物纖維充分混合均勻，增加填料與纖維的內(nèi)部結(jié)合力，從而提高紙張性能。
文檔編號D21H17/68GK102433795SQ201110319
公開日2012年5月2日 申請日期2011年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月20日
發(fā)明者呂永利, 吳養(yǎng)育, 孫俊民, 張戰(zhàn)軍, 張曉云, 張楠, 張毅, 徐鵬, 陳剛 申請人:國能紙業(yè)有限公司