CN103509377A

CN103509377A - 一种碱回收白泥精制的碳酸钙颜料及其制备方法

Info

Publication number: CN103509377A
Application number: CN201310370174.2A
Authority: CN
Inventors: 杜艳芬; 刘金刚
Original assignee: PAPER MANUFACTURING INDUSTRY PRODUCTIVITY PROMOTION CENTER
Current assignee: China pulp and Paper Research Institute Co., Ltd.
Priority date: 2013-08-23
Filing date: 2013-08-23
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2033-08-23
Also published as: CN103509377B

Abstract

本发明涉及造纸技术领域，具体地说是一种碱回收白泥精制的碳酸钙颜料及其制备方法。其特征在于：将制浆碱回收白泥、碳酸钙粉末、水、分散剂混合均匀后，用砂磨机或剥片机进行超细研磨，得到适合涂布纸涂料用的白泥混合碳酸钙颜料。白泥的配比为1％～50％，碳酸钙的配比为50％～99％，混合分散液的固含量为40％～80％，球料比为(2～10)∶1；研磨后混合颜料的粒度为：小于2μm的粒子含量超过50％，优选为超过90％；亮度超过90％。本发明提供了一种制浆碱回收白泥高值资源化利用的新途径，既可减少白泥废弃物对环境的污染，也有助于降低涂布纸的生产成本、节省矿山资源的开采。

Description

一种碱回收白泥精制的碳酸钙颜料及其制备方法

技术领域

本发明涉及造纸技术领域，尤其是涉及一种制浆造纸碱回收白泥与碳酸钙混合研磨精制涂布纸涂料用的颜料以及该颜料的制备方法。

背景技术

制浆碱回收过程中，绿液与石灰发生苛化反应生成氢氧化钠的同时，会产生大量的白泥副产物，其成分包括碳酸钙、氢氧化钙、残碱、酸不溶物等，具有碱性强、杂质多、治理难度大等特点，是制浆造纸行业的主要污染物之一。采用简单堆放或填埋的方式来处理白泥，不但污染土壤和水资源，也会造成矿物资源的浪费。

将白泥进行筛选、解絮、碳化等处理后替代商品轻质碳酸钙用于造纸湿部加填，是目前碱回收白泥资源化利用最常见的途径，有多项专利涉及其制备方法：

1、专利CN1349861(申请号01144535.1)提及一种白泥回收工艺，其工序包括：配料、过筛除杂、清洗、加入CO₂气体进行碳酸化处理、过筛除杂、初级储存、研磨和过筛除杂，最终产品的粒径为4μm～15μm，可以直接作为造纸填料使用。

2、专利CN1441117(申请号02113979.2)公开了一种白泥回收精制填料碳酸钙的新工艺，包括熔解、绿液澄清、苛化、白液澄清、白泥精制等过程，产品的白度超过88％。

3、专利CN101003383(申请号200710034312.4)也提出一种白泥精制填料碳酸钙新工艺，包括备料、澄清洗涤、粗筛、均整解絮和碳化、精筛和成品储存，碳酸钙产品的粒径D50为3.0μm～7.0μm，平均粒径为5.5μm～8.5μm，可用于高速纸机上配抄高档文化纸。

4、专利CN1598130(申请号200410046619.2)涉及一种碱法制浆白泥回收高白度造纸填料轻质碳酸钙的工艺：采用先洗后筛，二段洗涤，三级净化流程，对白泥进行深度净化，提高白泥的纯度和白度，产品的白度达到90％ISO以上。

上述专利提出的处理碱回收白泥的方法，最终产品的粒度一般在数微米，适用于纸机湿部加填。但是用于涂布纸涂料的颜料(如碳酸钙、高岭土等)的粒度要小很多，平均粒径小于2微米，粒子中小于2微米的百分含量至少达到50％，用于面涂涂料时要求达到90％或更高；而对于碱回收白泥能否精制为涂布纸颜料及具体的方法，上述这些专利均没有涉及。

出版物《荻苇浆苛化白泥加工涂料CaCO₃的特性研究》(中国造纸学报.1988，3：90-105)提出，以荻苇浆碱回收的白泥作原料，采用浓缩、除渣、洗涤、碳酸化、除硅、微细加工和脱水等工艺对其进行处理后，得到白度>85％、小于2微米的粒子含量>90％的产品。但论文该未提及或者教导具体的精制工艺，更未提及或者揭示碱回收白泥与碳酸钙粉末的共研磨、以及进一步获得给定粒度分布的共研磨白泥和碳酸钙的可能性，而这是本发明的主要目的。

专利CN101050610(申请号200710013677.9)公开了一种造纸用添加瓷土的浆状重质碳酸钙及其制备方法：用重质碳酸钙、分散剂、瓷土和水为原料，经过调浆、缓冲、多道研磨和筛选分离后制得，在最后一道研磨工序时加入瓷土一同进行研磨。专利CN101282909(申请号200680037567.X)提供了一种生产包含重质碳酸钙(GCC)和轻质碳酸钙(PCC)的碳酸钙材料的方法：对GCC和PCC共研磨，有可能与至少另一种矿物材料(如滑石粉、粘土、氧化铝、二氧化钛或其混合物)共研磨；所得的产品中细度小于1μm的微粒的分数大于80％，可用于造纸、涂料和塑料行业。但是，上述专利中提到的主要原料，如重质碳酸钙、瓷土(或粘土)、轻质碳酸钙、滑石粉、氧化铝、二氧化钛等，是涂布纸加工过程中通常使用的颜料，均有商品级别，而且在涂布纸实际生产中也经常将其中两种或多种颜料混合起来配制涂料。

本发明提出一种制浆造纸碱回收白泥与碳酸钙粉末混合研磨精制涂布纸涂料用的颜料以及该颜料的制备方法，由此获得的颜料分散体或者悬浮液可用于涂布纸涂料中、替代商品重质碳酸钙颜料，这种碱回收白泥高附加值资源化应用新技术既可减轻制浆造纸行业的固体废弃物污染，又可降低涂布纸的涂料成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种涂布纸用的颜料，该颜料由制浆碱回收白泥与碳酸钙混合精制而成，具有粒径小、固含量高、亮度高、流变性好的特点，适应高速涂布机的要求。

本发明还提供了一种以碱回收白泥与碳酸钙为主要原料，精制后用作涂布纸颜料的技术，该技术操作简便，所得产品具有粒径小、固含量和亮度高、流变性好的特点，适应高速涂布机的要求。

本发明提供了一种制浆碱回收白泥高值资源化利用的新途径，不仅可减少白泥废弃物对环境的污染，也有助于降低涂布纸的生产成本、节省矿山资源的开采。

本发明的技术方案为：

(1)预分散原料

将碱回收白泥、碳酸钙粉末、分散剂(或称助磨剂)、水加入到分散桶中，高速搅拌一段时间。所用白泥为填料级白泥成品，或者已碳化但未解絮的白泥；存在形式为分散液或悬浮液(固含量10％～30％)或者经过干燥的固体粉末。碳酸钙粉末为已经粉碎、过筛的石灰石、大理石或者白垩，所过筛网的目数为325目或更高；所用分散剂为聚丙烯酸盐类分散剂。

碱回收白泥的配比为1％～50％(对总颜料质量计，下同)，碳酸钙粉末的配比为50％～99％，分散剂的用量为0.1％～1.0％。混合分散液体系的固含量为40％～80％，研磨机的转速为500r／min～1500r／min，分散时间为10min～60min。

(2)研磨

采用砂磨机或者剥片机对预分散好的原料进行超细研磨，研磨介质为氧化锆珠、硅酸锆珠或者刚玉球，球料比为(2～10)∶1，磨珠的直径为1.0mm～1.5mm、1.5mm～2.0mm或2.0mm～2.5mm，采用上述任意一种直径的磨珠，或者两种或三种直径磨珠的混合。

研磨机的转速控制在1000r／min～4000r／min，研磨时间为20min～150min；研磨过程中缓慢补加分散剂，加入量为0.1％～1.5％(相对于总颜料质量)。经研磨后得到白泥混合碳酸钙颜料的粒度为：小于2μm的粒子含量超过50％，优选为超过90％，更优选为超过95％；固含量为40％～80％，优选为50％～80％，更优选为65％～75％；亮度超过90％。

具体实施方式

现结合实施例对本发明作进一步描述，但是不以实施例为限。

实例1

首先预分散碱回收白泥和碳酸钙粉末。称取一定量的填料级白泥成品(固含量14％)加入到分散桶中，开始搅拌，转速为500rpm；加入0.5％的聚丙烯酸盐分散剂；缓慢加入碳酸钙粉末(通过400目筛)，白泥和碳酸钙的绝干质量比为6∶94，混合体系的固含量为73％，分散时间30min。

向分散桶中加入直径1.5mm～2.0mm的氧化锆珠，球料比为3∶1；研磨机转速提高至1300rpm，缓慢滴加0.5％的分散剂；研磨60min后，D50粒度为1.9μm、小于2μm的粒子含量为52％，亮度为94.1％。

实例2

称取一定量的填料级白泥成品(固含量14％)和水加入到分散桶中，开始搅拌，转速为400rpm；加入0.4％的聚丙烯酸盐分散剂；缓慢加入碳酸钙粉末(通过600目筛)，白泥和碳酸钙的绝干质量比为15∶85，混合体系的固含量为45％，分散时间20min。

向分散桶中加入直径2.0mm～2.5mm的氧化锆珠，球料比为7∶1；研磨机转速提高至2500rpm，缓慢滴加0.5％的分散剂；研磨45min后，D50粒度为1.8μm、小于2μm的粒子含量为55％，亮度为93.5％。

实例3

在分散桶中加入一定量的水和分散剂(0.6％，相对于总绝干颜料重)，开始搅拌，转速为900rpm；缓慢加入干燥后的填料级白泥和碳酸钙粉末(通过800目筛)，白泥和碳酸钙的绝干质量比为25∶75，分散体系的固含量为70％，分散时间40min。

向分散桶中加入直径1.0mm～1.5mm和直径1.5mm～2.0mm的硅酸锆珠，两种磨珠的质量比为6∶4，球料比为5∶1；研磨机转速调至2200rpm，缓慢补加0.7％的分散剂∶研磨115min后，D50粒度为0.7μm、小于2μm的粒子含量为95％，亮度为92.9％，低剪切粘度为95cps(25℃，60rpm)。

实例4

在分散桶中加入水和分散剂(0.7％，相对于总绝干颜料重)，开始搅拌，转速为1000rpm；缓慢加入干燥后的碳化未解絮白泥和碳酸钙粉末(通过800目筛)，白泥和碳酸钙的绝干质量比为40∶60，分散液体系的固含量为72％，分散时间45min。

向分散桶中加入直径1.0mm～1.5mm的刚玉磨珠，球料比为6∶1；研磨机转速调至2200rpm，缓慢补加0.8％的分散剂；研磨90min后，D50粒度为0.9μm、小于2μm的粒子含量为90％，亮度为92.4％，低剪切粘度为89cps(25℃，60rpm)。

实例5

在分散桶中加入水和分散剂(0.8％，相对于总绝干颜料重)，开始搅拌，转速为1100rpm；缓慢加入干燥后的碳化未解絮白泥和碳酸钙粉末(通过800目筛)，白泥和碳酸钙的绝干质量比为50∶50，分散液体系的固含量为74％，分散时间55min。

向分散桶中加入直径1.0mm～1.5mm、直径1.5mm～2.0mm和2.0mm～2.5mm的硅酸锆珠，球料比为8∶1，三种直径珠子的质量比为7∶2∶1；研磨机转速调至2500rpm，缓慢补加0.8％的分散剂；研磨110min后，D50粒度为0.9μm、小于2μm的粒子含量为91％，亮度为92.1％，低剪切粘度为87cps(25℃，60rpm)。

Claims

1.一种制浆造纸碱回收白泥与碳酸钙混合研磨精制涂布纸涂料用的颜料以及该颜料的制备方法，其特征在于：将碱回收白泥、碳酸钙粉末、水、分散剂混合均匀后，用砂磨机或剥片机进行超细研磨，研磨过程中再补加分散剂，研磨后可以得到适合涂布纸涂料用的白泥混合碳酸钙颜料。

2.根据权利1要求的碱回收白泥与碳酸钙混合研磨精制涂布纸涂料用的颜料的方法，其特征在于：所用原料为制浆造纸碱回收白泥和碳酸钙粉末，研磨介质为氧化锆珠、硅酸锆珠或刚玉球，分散剂(助磨剂)为聚丙烯酸盐类分散剂。

3.根据权利1和权利2要求的碱回收白泥与碳酸钙粉末混合研磨精制涂布纸涂料用的颜料的方法，其特征在于：所用制浆碱回收白泥为精制后用于造纸湿部加填的白泥或者为已经碳化、但未解絮的白泥，其固含量为10％～30％或者为已经干燥后的固体粉末。

4.根据权利1和权利2要求的碱回收白泥与碳酸钙粉末混合研磨精制涂布纸涂料用的颜料的方法，其特征在于：所用碳酸钙粉末为已经粉碎、过筛的石灰石、大理石或者白垩，通过筛网的目数为325目或更高。

5.根据权利1和权利2要求的碱回收白泥与碳酸钙粉末混合研磨精制涂布纸涂料用的颜料的方法，其特征在于：所用研磨介质球的直径为1.0mm～1.5mm、1.5mm～2.0mm或2.0mm～2.5mm，可以单独使用一种直径的磨珠，也可以同时使用两种或三种直径的磨珠。

6.根据权利1要求的碱回收白泥与碳酸钙粉末混合研磨精制涂布纸涂料用的颜料的方法，其特征在于：将碳酸钙粉末加入白泥悬浮液(分散液)中共同分散，或者将碳酸钙粉末与干燥后的固体白泥共同加入到水中进行分散。

7.根据权利1和权利6要求的碱回收白泥与碳酸钙粉末混合研磨精制涂布纸涂料用的颜料的方法，其特征在于：分散白泥和碳酸钙粉末时使用聚丙烯酸盐类分散剂，其添加的时间可以为向白泥分散液中加入碳酸钙粉末之前、之后，或者添加碳酸钙粉末的过程中；其用量为0.10％～1.0％(对总颜料质量)。

8.根据权利1、权利6和权利7要求的碱回收白泥与碳酸钙粉末混合研磨精制涂布纸涂料用的颜料的方法，其特征在于：碱回收白泥的配比为1％～50％(对总颜料质量)，碳酸钙粉末的配比为50％～99％(对总颜料质量)，混合分散液体系的固含量为40％～80％，研磨机的转速为500r／min～1500r／min，分散时间为10min～60min。

9.根据权利1要求的碱回收白泥与碳酸钙粉末混合研磨精制涂布纸涂料用的颜料的方法，其特征在于：研磨过程中研磨机的转速控制在1000r／min～4000r／min，研磨时间为20min～150min，补加分散剂0.1％～1.5％(对总颜料质量)。

10.根据权利1要求的碱回收白泥与碳酸钙粉末混合研磨精制涂布纸涂料用的颜料的方法，其特征在于：经研磨后得到白泥混合碳酸钙颜料的粒度为：小于2μm的粒子含量超过50％，优选为超过90％，更优选为超过95％；固含量为40％～80％，优选为50％～80％，更优选为65％～75％；亮度超过90％。