CN100572662C

CN100572662C - 一种复合碳酸钙及其制备方法

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Publication number: CN100572662C
Application number: CNB2007101728463A
Authority: CN
Inventors: 施晓旦; 王彦华
Original assignee: Shanghai Dongsheng New Material Co Ltd
Current assignee: Shanghai Dongsheng New Material Co Ltd
Priority date: 2007-12-24
Filing date: 2007-12-24
Publication date: 2009-12-23
Anticipated expiration: 2027-12-24
Also published as: CN101209569A

Abstract

本发明提供了一种复合碳酸钙及其制备方法，包括如下步骤：(1)将重质碳酸钙粉与水搅拌混合，配成重质碳酸钙的含量为35～75%的重质碳酸钙浆料，然后采用湿式超细剥片机对重质碳酸钙进行超细磨，制得重质碳酸钙浆料；然后向浆料中加入对当于重质碳酸钙干粉重量0.2～2.0%的酸溶液，搅拌0.5～1.0小时，过滤脱水制成滤饼，加水制成浆料，向浆料中加入铵盐溶液，搅拌，得到活化的重钙浆料；(2)往活化后的重钙浆料中加入氢氧化钙浆料，再往重钙浆料中通二氧化碳气体，碳化至pH值为6-7时，得到重钙和轻钙复合的碳酸钙浆料。本发明制备的复合碳酸钙具有重质碳酸钙和轻质碳酸钙各自的优点。

Description

一种复合碳酸钙及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种碳酸钙及其制备方法。

背景技术

造纸中加入填料可以提高纸张的不透明度和亮度，改进纸张的平滑度和均匀状态，增加纸张的柔软性，降低纸张的吸湿性和变形程度，同时还有利于降低生产成本。钛白粉有高的折光率和散射系数，是很好的造纸填料，但由于其价格昂贵，一般只用于高档薄页印刷纸，以提高纸张的不透明度。

而碳酸钙由于其价格低廉，且同样能提高纸张的不透明度、增加纸张的吸油墨性能，作为造纸填料具有一定的成本优势。

随着酸性造纸向中性造纸转变，碳酸钙日益成为中国造纸工业提高纸张质量、降低造纸成本的重要原材料。重钙与轻钙在纸张中的应用效果有较大的差别：轻钙与重钙所抄纸样白度相差不大，两者的白度均较高；但在不透明度方面，轻钙所抄纸样的不透明度较高，加入轻钙后可以提高纸页的不透明度。用轻钙所抄纸样其松厚度明显高于重钙；轻钙的平均粒径较重钙小，相应地具有更大的比表面积，对AKD施胶剂的吸附作用比重钙强，因而AKD施胶剂的用量比重钙大。在相同填料用量时，轻钙比重钙的灰分高，主要是由于重钙的粒径小，在纸页脱水成形时，纤维对细小颗粒截留差；而轻钙的粒径虽然也很小，但轻钙容易团聚成较大的颗粒，对纸张纤维有很好的架桥作用，故在灰分保留方面轻钙优于重钙；此外，重质碳酸钙粒径小、且大多呈立方体状结构，相对轻质碳酸钙来说，对网的磨损要比轻质碳酸钙严重。但重质碳酸钙的pH值的稳定性比轻质碳酸钙高；重质碳酸钙价格便宜，加工过程中能源消耗低，而轻质碳酸钙价格高，加工过程中能源消耗大，生产过程中消耗大量的无烟煤。所以重质碳酸钙与轻质碳酸钙在造纸中的应用各有优缺点，如何将二者的优点结合在一起是解决问题的关键。

中国专利CN 1217007涂覆沉淀碳酸钙的颜料粉粒及其制备方法，介绍了将高岭土、天然碳酸钙或二氧化钛用水制成浆料，然后浆料的pH值调到6-11，向浆料中加入颗粒粒径为30-100nm的轻质碳酸钙浆料，使轻质碳酸钙颗粒通过吸附涂覆在高岭土、天然碳酸钙或二氧化钛表面，得到涂覆沉淀碳酸钙颜料，可以用于造纸填料及造纸颜料。中国专利CN 1335874经处理的新型纸张填料或颜料或矿物质、特别是含有天然碳酸钙的颜料、其制造方法及其组合物与应用，介绍了将大理石、方解石、白垩或含有白云石的碳酸盐制备成水悬浮液，向水悬浮液中加入硫酸、盐酸、磷酸或草酸，然后向水悬浮液中通入二氧化碳，得到含有天然碳酸钙的颜料，这种颜料能够降低表面积恒定的纸张重量。

但是，上述的技术所存在的一个缺陷是所生成的轻钙不能与重钙很好地结合，轻钙与重钙结合率不高，大多数轻钙游离在重钙颗粒间，所以其应用效果与轻钙和重钙混合使用有差别，但差别不大。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合碳酸钙及其制备方法，以克服现有技术存在的上述缺陷。

本发明的方法包括如下步骤：

(1)将100～600目重质碳酸钙粉与水搅拌混合，配成重质碳酸钙的含量为35～75％的重质碳酸钙浆料，然后采用湿式超细剥片机对重质碳酸钙进行超细磨，制得重质碳酸钙浆料，其中，颗粒小于2μm的重质碳酸钙的重量含量为20～60％；

所说的湿式超细剥片机为本领域通用的设备，如双叶精细化工机械有限公司公司生产的牌号为BP系列的湿式超细剥片机；

然后向浆料中加入对当于重质碳酸钙干粉重量0.2～2.0％的酸溶液，搅拌0.5～1.0小时，过滤脱水制成滤饼，然后将水加入滤饼，制成重量浓度为25～40％的浆料，向浆料中加入对当于重质碳酸钙干粉重量0.1～2.0％的铵盐溶液，再搅拌0.5～1.0小时，得到活化的重钙浆料；

(2)往活化后的重钙浆料中加入氢氧化钙浆料，再往重钙浆料中通体积浓度为10～100％二氧化碳气体，碳化至pH值为6-7时，碳化结束，得到重钙和轻钙复合的碳酸钙浆料。碳化温度对结果没有影响，例如可以在常温下进行碳化。

所述的酸溶液选自盐酸、硝酸或醋酸中的一种或两种以上，酸溶液的重量浓度为10---30％；

所述的铵盐溶液选自氯化铵、硝酸铵、碳酸铵或碳酸氢铵中的一种或两种以上，铵盐溶液的重量浓度为5---20％；

所述的氢氧化钙浆料，其加入量为活化重钙重量的10-80％，加入量均以干基为准，所说的干基指的是绝干重量，氢氧化钙浆料浓度为5-40％。

上述方法制备的复合的碳酸钙浆料，可以直接用作造纸填料，也可进一步脱水制成滤饼，滤饼可以用作造纸填料；也可以将滤饼干燥、粉碎制成复合的碳酸钙粉末，用作造纸填料。

本发明向重质碳酸钙浆料中加入盐酸、硝酸或醋酸，盐酸、硝酸或醋酸与重质碳酸钙颗粒表面进行反应，去掉重质碳酸钙颗粒表面不活泼的最外层，使新鲜的活性高的里层表面显露出来。然后向重质碳酸钙浆料中加入氯化铵、硝酸铵、碳酸铵或碳酸氢铵溶液，氯化铵、硝酸铵、碳酸铵或碳酸氢铵溶液中的铵离子带有正电荷，很容易吸附到带负电荷的重质碳酸钙颗粒表面，使重质碳酸钙颗粒表面带上部分的正电荷。然后向重质碳酸钙浆料中加入氢氧化钙浆料，再通含二氧化碳气体，二氧化碳与氢氧化钙反应生成细小的碳酸钙颗粒，因细小的碳酸钙颗粒带负电荷，很容易吸附到重质碳酸钙颗粒表面带正电荷的部分上，从而以此为晶核不断生长。所以本技术制备的复合碳酸钙具有重质碳酸钙和轻质碳酸钙各自的优点。

具体实施方式

实施例1

将3.0吨200目重质碳酸钙粉加入到5.0吨去离子水中，搅拌制成浆料，充分搅拌，使浆料获得良好的流动性。然后用泵将浆料送入一台300升剥片机，用剥片机对重质碳酸钙进行研磨，制得重质碳酸钙浆料，其中小于2μm含量40％。然后向制得重质碳酸钙浆料中加入12kg重量浓度为10％的盐酸溶液，搅拌1小时，用板框压滤机对浆料进行过滤脱水，制成重质碳酸钙滤饼，然后将滤饼加入5.0吨去离子水搅拌制成浆料，向浆料中加入10kg重量浓度为10％的氯化铵溶液，再搅拌0.5小时，得到活化的重钙浆料。往活化后的重钙浆料中加入5吨重量浓度10％的氢氧化钙浆料，再往重钙浆料中通入体积25％二氧化碳混合气体，碳化至pH值为6.8时，碳化结束，得到浓度为20％复合碳酸钙浆料17.2吨。

实施例2

将3.0吨200目重质碳酸钙粉加入到3.0吨去离子水中，搅拌制成浆料，充分搅拌，使浆料获得良好的流动性。然后用泵将浆料送入一台300升剥片机，用剥片机对重质碳酸钙进行研磨，制得重质碳酸钙浆料，其中小于2μm含量30％。然后向制得重质碳酸钙浆料中加入35kg重量浓度为30％的硝酸溶液，搅拌40分钟，用板框压滤机对浆料进行过滤脱水，制成重质碳酸钙滤饼，然后将滤饼加入3.0吨去离子水搅拌制成浆料，向浆料中加入24kg重量浓度为5％的碳酸铵溶液，再搅拌1小时，得到活化的重钙浆料。往活化后的重钙浆料中加入10吨重量浓度12％的氢氧化钙浆料，再往重钙浆料中通入体积浓度27％二氧化碳混合气体，碳化至pH值为6.5时，碳化结束，得到浓度为24％复合碳酸钙浆料19.1吨。

实施例3

将3.0吨500目重质碳酸钙粉加入到2.0吨去离子水中，搅拌制成浆料，充分搅拌，使浆料获得良好的流动性。然后用泵将浆料送入一台300升剥片机，用剥片机对重质碳酸钙进行研磨，制得重质碳酸钙浆料，其中小于2μm含量20％。然后向制得重质碳酸钙浆料中加入28kg重量浓度为20％的醋酸溶液，搅拌40分钟，用板框压滤机对浆料进行过滤脱水，制成重质碳酸钙滤饼，然后将滤饼加入1.5吨去离子水搅拌制成浆料，向浆料中加入20kg重量浓度为10％的硝酸铵溶液，再搅拌45分钟，得到活化的重钙浆料。往活化后的重钙浆料中加入8吨重量浓度22％的氢氧化钙浆料，再往重钙浆料中通入体积浓度31％二氧化碳混合气体，碳化至pH值为7.5时，碳化结束，得到浓度为32％复合碳酸钙浆料14.4吨，将复合碳酸钙浆料用板框压滤机过滤脱水，得到含量为56％的复合碳酸钙滤饼8.2吨。

实施例4

将3.0吨100目重质碳酸钙粉加入到1.5吨去离子水中，搅拌制成浆料，充分搅拌，使浆料获得良好的流动性。然后用泵将浆料送入一台300升剥片机，用剥片机对重质碳酸钙进行研磨，制得重质碳酸钙浆料，其中小于2μm含量60％。然后向制得重质碳酸钙浆料中加入15kg重量浓度为320％的醋酸溶液，搅拌35分钟，用板框压滤机对浆料进行过滤脱水，制成重质碳酸钙滤饼，然后将滤饼加入3.5吨去离子水搅拌制成浆料，向浆料中加入42kg重量浓度为18％的碳酸氢铵溶液，再搅拌55分钟，得到活化的重钙浆料。往活化后的重钙浆料中加入15吨重量浓度15％的氢氧化钙浆料，再往重钙浆料中通入体积浓度95％二氧化碳气体，碳化至pH值为7.1时，碳化结束，得到浓度为22％复合碳酸钙浆料22.8吨，将复合碳酸钙浆料用板框压滤机过滤脱水，得到含量为58％的复合碳酸钙滤饼8.7吨。

实施例5

将3.0吨300目重质碳酸钙粉加入到2.5吨去离子水中，搅拌制成浆料，充分搅拌，使浆料获得良好的流动性。然后用泵将浆料送入一台300升剥片机，用剥片机对重质碳酸钙进行研磨，制得重质碳酸钙浆料，其中小于2μm含量50％。然后向制得重质碳酸钙浆料中加入70kg重量浓度为18％的醋酸溶液，搅拌40分钟，用板框压滤机对浆料进行过滤脱水，制成重质碳酸钙滤饼，然后将滤饼加入2.5吨去离子水搅拌制成浆料，向浆料中加入80kg重量浓度为19％的氯化铵溶液，再搅拌50分钟，得到活化的重钙浆料。往活化后的重钙浆料中加入18吨重量浓度16％的氢氧化钙浆料，再往重钙浆料中通入体积浓度28％二氧化碳混合气体，碳化至pH值为7.5时，碳化结束，得到浓度为22％复合碳酸钙浆料25.7吨。

实施例6

用1880长网多缸文化纸机，以复合碳酸钙代替普通重钙和普通轻钙用于双胶纸生产，考察对造纸抄造过程的影响，白水浓度、网下白水浓度、首程保留率、松厚度、不透明度的变化。

实验条件：

纸机类型，1880长网多缸文化纸机；

生产纸种，70g/m²双胶纸；

填料，复合碳酸钙；普通重钙；普通轻钙；

结果见下表：

通过以上对比试验可以看出：在定量相同的情况下，本发明所得产品与普通重钙相比，首程留着率、填料保留率、松厚度、不透明度明显增加；而白水浓度、网下白水浓度明显降低。

在定量相同的情况下，本发明所得产品与普通轻钙相比，松厚度基本相同；不透明度、首程留着率、填料保留率有一定的提高，白水浓度、网下白水也有一定的降低。所以本发明所得产品克服了轻钙和重钙缺点，兼有轻钙和重钙的优点。

Claims

1.一种复合碳酸钙的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将重质碳酸钙粉与水搅拌混合，配成重质碳酸钙的重量含量为35～75％的重质碳酸钙浆料，然后采用湿式超细剥片机对重质碳酸钙进行超细磨，制得重质碳酸钙浆料；

然后向浆料中加入相当于重质碳酸钙干粉重量0.2～2.0％的酸溶液，搅拌0.5～1.0小时，过滤脱水制成滤饼，然后将水加入滤饼制成浆料，向浆料中加入相当于重质碳酸钙干粉重量0.1～2.0％的铵盐溶液，再搅拌0.5～1.0小时，得到活化的重钙浆料；

(2)往活化后的重钙浆料中加入氢氧化钙浆料，再往重钙浆料中通体积浓度为10～100％二氧化碳气体，碳化至pH值为6-7时，碳化结束，得到重钙和轻钙复合的碳酸钙浆料。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，重质碳酸钙粉的粒度为100～600目。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)制得重质碳酸钙浆料，其中，颗粒小于2μm的重质碳酸钙的重量含量为20～60％。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的酸溶液选自盐酸、硝酸或醋酸中的一种或两和以上；所述的铵盐溶液选自氯化铵、硝酸铵、碳酸铵或碳酸氢铵中的一种或两种以上；所述的氢氧化钙浆料，其加入量为活化的重钙料浆重量的10-80％，加入量均以干基为准。

5.根据权利要求1～4任一项所述的方法制备的复合碳酸钙。

6.根据权利要求5所述的复合碳酸钙的应用，其特征在于，用作造纸填料。