[發(fā)明專利]一種對(duì)纖維原位合成硅酸鈣進(jìn)行洗滌脫堿的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610199526.6
• 申請(qǐng)日: 2016-03-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105753001B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐鵬;王成海;魏曉芬;陳楊;何路東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大唐國(guó)際發(fā)電股份有限公司高鋁煤炭資源開(kāi)發(fā)利用研發(fā)中心
• 主分類號(hào): C01B33/24
• 分類號(hào): C01B33/24;D21H17/68
• 代理公司: 北京同立鈞成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11205
• 代理人: 黃健,陶敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種對(duì)纖維原位合成硅酸鈣進(jìn)行洗滌脫堿的方法，屬于造紙技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

礦物填料在改善成紙性能、降低生產(chǎn)成本與能耗方面的優(yōu)勢(shì)使其廣泛應(yīng)用于造紙工業(yè)中。傳統(tǒng)的礦物填料有沉淀碳酸鈣(Precipitated Calcium Carbonate，PCC)和研磨碳酸鈣(Ground Calcium Carbonate，GCC)等，但傳統(tǒng)的礦物填料因密度大、比表面積小、不易與纖維結(jié)合等因素，在填料中加填比例一般不超過(guò)30％。

近年來(lái)，以固體廢棄物為主要原料，制備環(huán)境友好且成本低的造紙?zhí)盍弦呀?jīng)成為了制漿造紙領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。粉煤灰作為火力發(fā)電廠的固體廢棄物，排放量很大，例如在我國(guó)，預(yù)計(jì)到2020年，粉煤灰產(chǎn)排量將達(dá)5.0億噸左右，綜合利用率低，對(duì)環(huán)境與人類健康造成了嚴(yán)重危害。因此，提高粉煤灰資源化利用率，對(duì)我國(guó)乃至世界而言仍是一項(xiàng)重要的任務(wù)。

在造紙工業(yè)中，粉煤灰可以作為一種潛在的造紙?zhí)盍希浒锥鹊停酱蟮奶攸c(diǎn)使其應(yīng)用受到限制。2014年陜西科技大學(xué)的宋順喜所做的博士論文——“多孔硅酸鈣填料的造紙?zhí)匦约捌浼犹罴埥Y(jié)構(gòu)與性能的研究”，以高鋁粉煤灰提取氧化鋁過(guò)程中產(chǎn)生的非晶態(tài)氧化硅，制備出一種多孔硅酸鈣(Fly Ash based Calcium Silicate，F(xiàn)ACS)作為造紙?zhí)盍稀４送鈠hang M，Song S，Wang J等發(fā)表在《Bioresources》,2013,8(2):2768-2779中的Using a novel fly ash based calcium silicate a potential paper filler，表明使用該類多孔硅酸鈣填料按照傳統(tǒng)的加填方式與纖維進(jìn)行簡(jiǎn)單的物理混合攪拌，可以將填料的加填比例提高至40％以上。

對(duì)FACS填料的物化特性、化學(xué)組成、表面形貌、成紙性能和印刷適性等方面進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，該FACS填料與普通填料GCC和PCC相比，具有粒徑大、比表面積高、堆積密度低，白度高的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)有利于改善成紙松厚度與光學(xué)性能，但會(huì)導(dǎo)致成紙的施膠性能較差；此外，該FACS填料游離水和結(jié)合水含量較高，與纖維表面和纖維分絲交織的空間網(wǎng)絡(luò)中占位結(jié)合能力有限，大量多孔硅酸鈣游離于纖維間隙和表面，分散不均勻，結(jié)合力較差，降低了成紙強(qiáng)度，也制約了填料的加填比例；此外多孔硅酸鈣直接加填進(jìn)入紙漿后，使得紙張抄紙過(guò)程中化學(xué)品的消耗量比較大，且漿料脫水困難造成紙張干燥時(shí)能耗較高，這就增加了紙張的生產(chǎn)成本。另外，此類多孔硅酸鈣產(chǎn)品含水率高達(dá)70％左右，運(yùn)輸?shù)皆旒垙S的運(yùn)輸成本較高。

基于上述原因，作為多孔硅酸鈣的改進(jìn)，有進(jìn)一步研究利用粉煤灰處理后得到粉煤灰脫硅液，在植物纖維的細(xì)胞腔和細(xì)胞壁上原位合成硅酸鈣的相關(guān)報(bào)道，由于此方法合成硅酸鈣的體系中使用了植物纖維，合成的硅酸鈣也稱“纖維原位合成硅酸鈣”。

按照上述方法合成的纖維原位合成硅酸鈣，作為造紙?zhí)盍希鉀Q了現(xiàn)有技術(shù)中多孔硅酸鈣加填到紙漿中存在的分散不均勻、易絮聚、化學(xué)品消耗量大、高加填后紙張強(qiáng)度性能下降及填料運(yùn)輸時(shí)高成本的技術(shù)問(wèn)題。

但是由于現(xiàn)有的原位合成硅酸鈣過(guò)程中，硅酸鈣細(xì)小顆粒分布極為廣泛，存在于纖維腔壁內(nèi)和分絲帚化形成的網(wǎng)絡(luò)空間內(nèi)的硅酸鈣所附著的堿較難通過(guò)簡(jiǎn)單的熱水淋洗等方法去除，因此實(shí)現(xiàn)纖維原位合成硅酸鈣的漿料中殘存堿的有效脫除也是影響應(yīng)用效果的重要因素。

進(jìn)一步地，現(xiàn)有的原位合成硅酸鈣過(guò)程中脫堿的洗滌方法主要使用熱水的逆向洗滌方法(使?jié){料與洗滌水的逆流接觸，實(shí)現(xiàn)對(duì)漿料的洗滌)，但這種熱水的逆向洗滌方法的缺點(diǎn)之一是用水量較大：循環(huán)用水的用水量大約是洗滌漿料的6倍水量以上，且脫堿效果較差，只能將硅酸鈣的漿料中所附著的堿降低到2～3％，就無(wú)法再繼續(xù)降低；其二有效脫堿效率低：合成體系形成的氫氧化鈉由于與漿料具有較好的結(jié)合性，與漿料結(jié)合后較難脫除，尤其使用熱水洗滌的時(shí)候不能完全淋洗到漿料各個(gè)部位，大量附堿的存在對(duì)后續(xù)紙張的抄造過(guò)程中的化學(xué)品體系和白水循環(huán)體系有較大影響，甚至造成紙張抄造循環(huán)系統(tǒng)的離子垃圾中毒現(xiàn)象。

因此如何對(duì)纖維原位合成硅酸鈣進(jìn)行有效的脫堿處理，是推廣應(yīng)用纖維原位合成硅酸鈣所面臨的重大問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容