多孔硅酸鈣的分散處理方法及其產(chǎn)品和在造紙中的應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了多孔硅酸鈣的分散處理方法及其產(chǎn)品和在造紙中的應(yīng)用。為解決多孔硅酸鈣填料易團(tuán)聚，難于分散且分散濃度低的問題，本發(fā)明將從粉煤灰中提取的多孔硅酸鈣與水混合充分?jǐn)嚢璺稚⒊蓾{液，漿液過篩，收集過篩后的產(chǎn)品獲得良好分散性能的多孔硅酸鈣。本發(fā)明進(jìn)一步將分散處理的多孔硅酸鈣漿液應(yīng)用于紙張抄造，包括：將多孔硅酸鈣漿液與紙漿混合，充分?jǐn)嚢?；添加造紙助劑，用于紙張抄造。采用本發(fā)明分散處理的多孔硅酸鈣漿液用于紙張加填，可顯著提高紙張灰分含量，改善紙張勻度及強(qiáng)度性能，降低生產(chǎn)成本。
【專利說明】多孔硅酸鈣的分散處理方法及其產(chǎn)品和在造紙中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及多孔硅酸鈣的一種新用途，尤其涉及多孔硅酸鈣的分散處理方法，以及通過分散處理得到的產(chǎn)品作為造紙?zhí)盍显诩垙埑熘械膽?yīng)用，屬于多孔硅酸鈣在造紙中的應(yīng)用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]礦物填料不僅可改善紙張性能，如提高紙張不透明度、改善印刷適性，同時(shí)可大幅降低生產(chǎn)成本，傳統(tǒng)造紙?zhí)盍现饕休p質(zhì)碳酸鈣、重質(zhì)碳酸鈣、滑石粉等。目前，造紙行業(yè)每年礦物填料消耗量約為900萬噸左右，對(duì)礦物填料的大量開采會(huì)嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境，隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，這種發(fā)展模式越來越受到質(zhì)疑，造紙行業(yè)急需一種環(huán)保型的填料替代品。
[0003]從粉煤灰中提取的多孔硅酸鈣具有孔隙率高、比表面積大、堆積密度小及磨耗值低等特點(diǎn)，采用多孔硅酸鈣作為造紙?zhí)盍?，不僅明顯提高紙張不透明度和松厚度，將紙張中的礦物填料含量提高15%以上，而且由于多孔硅酸鈣的高吸附特性對(duì)造紙白水具有良好的凈化吸附效果，可明顯改善白水潔凈度，其大規(guī)模推廣應(yīng)用可有效降低原生木漿用量，有力推進(jìn)造紙產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排及優(yōu)化升級(jí)。
[0004]本發(fā)明人在實(shí)驗(yàn)室研究及生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，多孔硅酸鈣填料易團(tuán)聚，難于分散且分散濃度低。若團(tuán)聚粒子不能有效分散，不僅影響后續(xù)填料的過篩導(dǎo)致紙張強(qiáng)度降低，而且還可能會(huì)導(dǎo)致紙張掉粉，影響后續(xù)紙張印刷。因此，為進(jìn)一步完善多孔硅酸鈣造紙工藝技術(shù)，推進(jìn)多孔硅酸鈣填料的大規(guī)模應(yīng)用，改善使用效果，需要對(duì)多孔硅酸鈣進(jìn)行分散處理以解決其作為造紙?zhí)盍蠒r(shí)存在易團(tuán)聚，難于分散的問題。
[0005]此外，前期研究表明，多孔硅酸鈣分子結(jié)構(gòu)中含有結(jié)晶水，在紙張中可與纖維形成氫鍵結(jié)合，有利于改善紙張強(qiáng)度，提高在紙張中的加填量。而傳統(tǒng)造紙過程中，在紙頁(yè)成型之前，填料與纖維接觸時(shí)間短，不能充分有效的發(fā)生作用，不利于紙張強(qiáng)度的提高。因此，針對(duì)多孔硅酸鈣特性，需采用新的加填方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的之一是將多孔硅酸鈣進(jìn)行分散處理獲得具有良好分散性的多孔硅酸鈣漿液；
[0007]本發(fā)明的目的之二是將多孔硅酸鈣，尤其是經(jīng)過分散處理的多孔硅酸鈣漿液作為造紙?zhí)盍蠎?yīng)用于紙張抄造。
[0008]本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
[0009]本發(fā)明針對(duì)從粉煤灰中提取的多孔硅酸鈣填料在造紙生產(chǎn)過程中難以分散及紙張強(qiáng)度差的問題，對(duì)多孔硅酸鈣進(jìn)行分散處理，獲得具有良好分散性的多孔硅酸鈣漿液。
[0010]本發(fā)明首先提供了一種分散處理多孔硅酸鈣的方法，通過該方法能夠獲得具有良好分散性能的多孔硅酸鈣漿液，所述分散處理多孔硅酸鈣的方法包括:將從粉煤灰中提取的多孔硅酸鈣與水混合充分?jǐn)嚢璺稚⒊蓾{液，漿液過篩，收集過篩后的產(chǎn)品，即得。
[0011]優(yōu)選的，將從粉煤灰中提取的多孔硅酸鈣與水按照5-25:75-95的質(zhì)量比例混合在一起后在分散機(jī)中進(jìn)行分散；其中，所述的分散時(shí)間優(yōu)選為5_20min,分散機(jī)葉片線速度控制在8-20m/s。
[0012]其中，所述的過篩是過目數(shù)為60-300目的篩網(wǎng)。
[0013]本發(fā)明進(jìn)一步將經(jīng)過分散處理的多孔硅酸鈣漿液作為造紙?zhí)盍蠎?yīng)用于紙張抄造，包括:將從粉煤灰中提取的多孔硅酸鈣與水充分混合，分散成漿液；將漿液與紙漿混合，充分?jǐn)嚢?；添加造紙助劑，用于紙張抄造；或?qū)⒔?jīng)過分散處理的多孔硅酸鈣漿液與紙漿混合，充分?jǐn)嚢?；添加造紙助劑，用于紙張抄造?br> [0014]其中，為了達(dá)到更好的技術(shù)效果，本發(fā)明中多孔硅酸鈣與紙漿混合液的質(zhì)量濃度控制在1%_8% (具體指所配制的造紙漿料的質(zhì)量濃度控制在1%_8%，即多孔硅酸鈣和紙漿的質(zhì)量總和在造紙漿料中占1_8%，其它部分均為水);其中，所述的混合時(shí)間優(yōu)選為10-60min。
[0015]本發(fā)明中所述的從粉煤灰中提取的多孔硅酸鈣(即未經(jīng)過分散處理的多孔硅酸鈣)的各項(xiàng)性能如下:含水率為0-70%，平均粒徑為5-30um，比表面積為50_200m2/g，白度為80-95%，真密度為1.2-1.5g/cm3，堆積密度為0.15-0.30g/cm3，pH值為8-10 (20%固含量下測(cè)試)。
[0016]本發(fā)明的填料為從粉煤灰中提取的多孔硅酸鈣，該原料來源廣泛、成本低廉，其在造紙行業(yè)的大規(guī)模應(yīng)用，可有效促進(jìn)高鋁粉煤灰提取氧化鋁聯(lián)產(chǎn)多孔硅酸鈣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，可為大宗廢棄物粉煤灰的綜合利用作出重要貢獻(xiàn)，特別是對(duì)粉煤灰的綜合利用有效保護(hù)了生態(tài)環(huán)境和礦產(chǎn)資源，同時(shí)也為造紙行業(yè)提供了一種優(yōu)良的原材料。
[0017]本發(fā)明解決了多孔硅酸鈣填料難以分散的問題，完善了多孔硅酸鈣填料造紙應(yīng)用技術(shù)，采用分散處理后的多孔硅酸鈣用于紙張加填，可顯著提高紙張灰分含量，改善紙張勻度及強(qiáng)度性能，降低生產(chǎn)成本，符合造紙產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求。與傳統(tǒng)填料加填相比，在保持紙張強(qiáng)度不變情況下，采用本發(fā)明處理后的可提高紙張灰分，提高幅度達(dá)15%以上。因此，可節(jié)約造紙過程中的植物纖維用量，大大降低生產(chǎn)成本。
[0018]本發(fā)明操作簡(jiǎn)單，該方法操作簡(jiǎn)單、靈活，對(duì)一般紙廠無需增加額外設(shè)備。對(duì)現(xiàn)有填料分散設(shè)備、漿料流送設(shè)備及紙張成型設(shè)備改動(dòng)基本不作任何改動(dòng)，對(duì)設(shè)備要求也相對(duì)較低，可操作性較強(qiáng)，易于產(chǎn)業(yè)化推廣采用。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合具體實(shí)施方案來進(jìn)一步描述本發(fā)明，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)將會(huì)隨著描述而更為清楚。但這些實(shí)施例僅是范例性的，并不對(duì)本發(fā)明的范圍構(gòu)成任何限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍下可以對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的細(xì)節(jié)和形式進(jìn)行修改或替換，但這些修改和替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0020]實(shí)施例1多孔硅酸鈣的分散處理及其在紙張抄造中的應(yīng)用
[0021]1、實(shí)驗(yàn)材料:所用多孔硅酸鈣從粉煤中提取的原料，真密度為1.3g/cm3，堆積密度為0.25g/cm3，粒徑為25um，比表面積為150m2/g，白度為90%，含水率為70%，呈膏狀。
[0022]2、多孔硅酸鈣的分散處理
[0023](I)在分散罐中加入2.27t水，；[0024](2)開啟分散攪拌機(jī)，將1.73t含水率為70%的膏狀多孔硅酸鈣通過螺旋輸送機(jī)逐漸加入到分散罐中，分散固含量為13% ；
[0025](3)分散盤線速度控制在10m/s,加料完畢后穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)IOmin,直至多孔娃酸鈣被分散成均勻漿液；
[0026](4)將分散好的多孔硅酸鈣漿液泵送至100目的振動(dòng)篩，過篩后的多孔硅酸鈣漿液泵送至填料緩沖槽，備用。經(jīng)激光粒度儀測(cè)定，分散后的漿液平均粒徑18.9 μ m。
[0027]3、分散處理后的多孔硅酸鈣的在紙張抄造中的應(yīng)用
[0028]將上述分散處理的漿液泵送至槽式打漿機(jī)，與紙漿纖維充分混合，混合濃度2%，混合時(shí)間30min，達(dá)到混合時(shí)間后，添加各種造紙助劑用于紙張抄造，紙張測(cè)試結(jié)果見表1。
[0029]由紙張測(cè)試結(jié)果可見，在紙張灰分為41%左右情況下，若多孔硅酸鈣填料與纖維充分混合30min，紙張強(qiáng)度性能大幅提高，例如，抗張指數(shù)由原來的24.5N.m/g提高至29.8N.m/go
[0030]表1紙張強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果
【權(quán)利要求】
1.多孔硅酸鈣作為造紙?zhí)盍显诩垙埑熘械膽?yīng)用。
2.按照權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于:所述的多孔硅酸鈣是從粉煤灰中提取的多孔硅酸鈣。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)用，其特征在于，所述的多孔硅酸鈣的性能如下:含水率為0-70%，平均粒徑為5-30um，比表面積為50_200m2/g，白度為80_95%，真密度為1.2-1.5g/cm3,堆積密度為 0.15-0.30g/cm3。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)用，其特征在于，包括:將多孔硅酸鈣粉體與水充分混合，分散成漿液；將漿液與紙漿混合，充分?jǐn)嚢?；添加造紙助劑，用于紙張抄造?br> 5.一種用于造紙?zhí)盍系亩嗫坠杷徕}，其特征在于，其制備方法包括: 將從粉煤灰中提取的多孔硅酸鈣與水混合充分?jǐn)嚢璺稚⒊蓾{液，漿液經(jīng)過篩處理，收集過篩后的產(chǎn)品，即得。
6.按照權(quán)利要求5所述的多孔硅酸鈣，其特征在于:將多孔硅酸鈣與水按照5-25:75-95的質(zhì)量比例混合在一起后在分散機(jī)中進(jìn)行分散。
7.按照權(quán)利要求6所述的多孔硅酸鈣，其特征在于:所述的分散時(shí)間為5-20min，分散機(jī)葉片線速度控制在8-20m/s。
8.按照權(quán)利要求5所述的多孔硅酸鈣，其特征在于:所述的過篩是過目數(shù)60-300目的篩網(wǎng)。
9.權(quán)利要求5-8所述的多孔硅酸鈣在紙張抄造中的應(yīng)用，包括:將所述的多孔硅酸鈣與紙漿混合，充分?jǐn)嚢瑁惶砑釉旒堉鷦?，用于紙張抄造?br> 10.按照權(quán)利要求9所述的應(yīng)用，其特征在于:多孔硅酸鈣與紙漿混合液的質(zhì)量濃度為1%-8% ;其中，所述的混合時(shí)間為10-60min。
【文檔編號(hào)】D21H17/68GK103541268SQ201310542702
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月5日
【發(fā)明者】王成海, 孫俊民, 張戰(zhàn)軍, 陳楊, 魏曉芬, 徐鵬, 高志軍 申請(qǐng)人:大唐國(guó)際發(fā)電股份有限公司高鋁煤炭資源開發(fā)利用研發(fā)中心