多孔硅酸鈣的分散處理方法及其產品和在造紙中的應用的制作方法
【專利摘要】本發明公開了多孔硅酸鈣的分散處理方法及其產品和在造紙中的應用。為解決多孔硅酸鈣填料易團聚，難于分散且分散濃度低的問題，本發明將從粉煤灰中提取的多孔硅酸鈣與水混合充分攪拌分散成漿液，漿液過篩，收集過篩后的產品獲得良好分散性能的多孔硅酸鈣。本發明進一步將分散處理的多孔硅酸鈣漿液應用于紙張抄造，包括：將多孔硅酸鈣漿液與紙漿混合，充分攪拌；添加造紙助劑，用于紙張抄造。采用本發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，改善紙張勻度及強度性能，降低生產成本。
【專利說明】多孔硅酸鈣的分散處理方法及其產品和在造紙中的應用
【技術領域】
[0001]本發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品作為造紙填料在紙張抄造中的應用，屬于多孔硅酸鈣在造紙中的應用領域。
【背景技術】
[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，同時可大幅降低生產成本，傳統造紙填料主要有輕質碳酸鈣、重質碳酸鈣、滑石粉等。目前，造紙行業每年礦物填料消耗量約為900萬噸左右，對礦物填料的大量開采會嚴重破壞生態環境，隨著人們環保意識的增強，這種發展模式越來越受到質疑，造紙行業急需一種環保型的填料替代品。
[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，采用多孔硅酸鈣作為造紙填料，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，其大規模推廣應用可有效降低原生木漿用量，有力推進造紙產業節能減排及優化升級。
[0004]本發明人在實驗室研究及生產過程中發現，多孔硅酸鈣填料易團聚，難于分散且分散濃度低。若團聚粒子不能有效分散，不僅影響后續填料的過篩導致紙張強度降低，而且還可能會導致紙張掉粉，影響后續紙張印刷。因此，為進一步完善多孔硅酸鈣造紙工藝技術，推進多孔硅酸鈣填料的大規模應用，改善使用效果，需要對多孔硅酸鈣進行分散處理以解決其作為造紙填料時存在易團聚，難于分散的問題。
[0005]此外，前期研究表明，多孔硅酸鈣分子結構中含有結晶水，在紙張中可與纖維形成氫鍵結合，有利于改善紙張強度，提高在紙張中的加填量。而傳統造紙過程中，在紙頁成型之前，填料與纖維接觸時間短，不能充分有效的發生作用，不利于紙張強度的提高。因此，針對多孔硅酸鈣特性，需采用新的加填方法。

【發明內容】

[0006]本發明的目的之一是將多孔硅酸鈣進行分散處理獲得具有良好分散性的多孔硅酸鈣漿液；
[0007]本發明的目的之二是將多孔硅酸鈣，尤其是經過分散處理的多孔硅酸鈣漿液作為造紙填料應用于紙張抄造。
[0008]本發明的上述目的是通過以下技術方案來實現的:
[0009]本發明針對從粉煤灰中提取的多孔硅酸鈣填料在造紙生產過程中難以分散及紙張強度差的問題，對多孔硅酸鈣進行分散處理，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攪拌分散成漿液，漿液過篩，收集過篩后的產品，即得。
[0011]優選的，將從粉煤灰中提取的多孔硅酸鈣與水按照5-25:75-95的質量比例混合在一起后在分散機中進行分散；其中，所述的分散時間優選為5_20min,分散機葉片線速度控制在8-20m/s。
[0012]其中，所述的過篩是過目數為60-300目的篩網。
[0013]本發明進一步將經過分散處理的多孔硅酸鈣漿液作為造紙填料應用于紙張抄造，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，充分攪拌；添加造紙助劑，用于紙張抄造；或將經過分散處理的多孔硅酸鈣漿液與紙漿混合，充分攪拌；添加造紙助劑，用于紙張抄造。
[0014]其中，為了達到更好的技術效果，本發明中多孔硅酸鈣與紙漿混合液的質量濃度控制在1%_8% (具體指所配制的造紙漿料的質量濃度控制在1%_8%，即多孔硅酸鈣和紙漿的質量總和在造紙漿料中占1_8%，其它部分均為水);其中，所述的混合時間優選為10-60min。
[0015]本發明中所述的從粉煤灰中提取的多孔硅酸鈣(即未經過分散處理的多孔硅酸鈣)的各項性能如下: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%固含量下測試)。
[0016]本發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，其在造紙行業的大規模應用，可有效促進高鋁粉煤灰提取氧化鋁聯產多孔硅酸鈣產業的發展，可為大宗廢棄物粉煤灰的綜合利用作出重要貢獻，特別是對粉煤灰的綜合利用有效保護了生態環境和礦產資源，同時也為造紙行業提供了一種優良的原材料。
[0017]本發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用技術，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，改善紙張勻度及強度性能，降低生產成本，符合造紙產業的發展需求。與傳統填料加填相比，在保持紙張強度不變情況下，采用本發明處理后的可提高紙張灰分，提高幅度達15%以上。因此，可節約造紙過程中的植物纖維用量，大大降低生產成本。
[0018]本發明操作簡單，該方法操作簡單、靈活，對一般紙廠無需增加額外設備。對現有填料分散設備、漿料流送設備及紙張成型設備改動基本不作任何改動，對設備要求也相對較低，可操作性較強，易于產業化推廣采用。
【具體實施方式】
[0019]下面結合具體實施方案來進一步描述本發明，本發明的優點和特點將會隨著描述而更為清楚。但這些實施例僅是范例性的，并不對本發明的范圍構成任何限制。本領域技術人員應該理解的是，在不偏離本發明的精神和范圍下可以對本發明技術方案的細節和形式進行修改或替換，但這些修改和替換均落入本發明的保護范圍內。
[0020]實施例1多孔硅酸鈣的分散處理及其在紙張抄造中的應用
[0021]1、實驗材料: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，將1.73t含水率為70%的膏狀多孔硅酸鈣通過螺旋輸送機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,加料完畢后穩定運轉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目的振動篩，過篩后的多孔硅酸鈣漿液泵送至填料緩沖槽，備用。經激光粒度儀測定，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用
[0028]將上述分散處理的漿液泵送至槽式打漿機，與紙漿纖維充分混合，混合濃度2%，混合時間30min，達到混合時間后，添加各種造紙助劑用于紙張抄造，紙張測試結果見表1。
[0029]由紙張測試結果可見，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，紙張強度性能大幅提高，例如，抗張指數由原來的24.5N.m/g提高至29.8N.m/go
[0030]表1紙張強度檢測結果
【權利要求】
1.多孔硅酸鈣作為造紙填料在紙張抄造中的應用。
2.按照權利要求1所述的應用，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.按照權利要求1或2所述的應用，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.按照權利要求1或2所述的應用，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，充分攪拌；添加造紙助劑，用于紙張抄造。
5.一種用于造紙填料的多孔硅酸鈣，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攪拌分散成漿液，漿液經過篩處理，收集過篩后的產品，即得。
6.按照權利要求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的質量比例混合在一起后在分散機中進行分散。
7.按照權利要求6所述的多孔硅酸鈣，其特征在于:所述的分散時間為5-20min，分散機葉片線速度控制在8-20m/s。
8.按照權利要求5所述的多孔硅酸鈣，其特征在于:所述的過篩是過目數60-300目的篩網。
9.權利要求5-8所述的多孔硅酸鈣在紙張抄造中的應用，包括:將所述的多孔硅酸鈣與紙漿混合，充分攪拌；添加造紙助劑，用于紙張抄造。
10.按照權利要求9所述的應用，其特征在于:多孔硅酸鈣與紙漿混合液的質量濃度為1%-8% ;其中，所述的混合時間為10-60min。
【文檔編號】D21H17/68GK103541268SQ201310542702
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年11月5日 優先權日:2013年11月5日
【發明者】王成海, 孫俊民, 張戰軍, 陳楊, 魏曉芬, 徐鵬, 高志軍 申請人:大唐國際發電股份有限公司高鋁煤炭資源開發利用研發中心