CN115821627A - 一种利用石灰石矿山废石制备造纸填料的方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用石灰石矿山废石制备造纸填料的方法，包括如下步骤：将矿山废石粉碎过筛得到石粉，然后缓慢加入混有分散剂的溶液中制成填料悬浮液，再加入研磨介质和助磨剂研磨至目标粒径，得到该填料；分散剂由40‑60％的聚氧乙烯壬基酚磷酸酯和40‑60％的聚丙烯酸钠组成，助磨剂为丙烯酸‑苯乙烯共聚物。本发明采用特定组分复配而成的分散剂，配合助磨剂用于矿山废石制备造纸填料，应用于瓦楞纸、纱管纸的制备，可以大幅提高保留率和纸张强度，与常用重钙填料相当，不仅能降低生产成本，同时有效提升矿山废石的综合利用，有利于环境保护。
Description
技术领域
本发明涉及造纸填料技术领域，尤其涉及低成本填料的制备方法及其在瓦楞纸、纱管纸中的应用。
背景技术
随着石灰石矿山的不断开采，大量剥离废石料的堆弃不仅占用宝贵的土地资源，还会带来山体滑坡，泥石流等灾害，严重威胁人民安全.实现矿山废石的合理开发利用，是解决当前矿山问题的首要难点。目前，废石利用无外乎以下几种，1、应用于混凝土中，代替部分砂石料用于建筑或修路，但是要求有一定的强度；强度低的废料无法应用；2、废石场暂存后，闭坑时回填，由于成本的原因，这个很多矿山做不到；3、废石场永久堆砌，成型后在表面覆土、恢复植被，过程较长，历时较久。采矿废石综合利用，有利于矿山的均衡开采，减少压矿，减少占用开采境界，延长矿山开采使用年限，减少尾矿库的建设与投人，于企业有利；采矿废石综合利用，响应国家资源综合利用政策，减少对环境(地下，地表水，周边土地)污染，减少对农田，土地的占用，于国家，社会有益。
因此，开发石灰石矿山废石的综合利用仍然是矿山开采领域的热点及难点。现有技术中未见采用石灰石矿山废石作为原料制备低沉本造纸填料的报道。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种利用石灰石矿山废石制备造纸填料的方法及其应用，以解决现有技术存在的上述技术问题。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种利用石灰石矿山废石制备造纸填料的方法，包括如下步骤：将矿山废石粉碎过筛得到石粉，然后缓慢加入混有分散剂的溶液中制成填料悬浮液，再加入研磨介质和助磨剂研磨至目标粒径，得到所述填料；所述分散剂由如下重量百分比的组分组成：40-60％的聚氧乙烯壬基酚磷酸酯(CAS：51811-79-1)、40-60％的聚丙烯酸钠(CAS：9003-04-7)；所述助磨剂为丙烯酸-苯乙烯共聚物。
所述矿山废石是指矿山选做轻钙生产原料后的废弃矿石。其与轻钙原料相比，具有白度低、钙含量低、结晶颗粒不稳定即有重结晶等缺陷，轻钙原料一般要求氧化钙含量大于50％，而废石含量一般都达不到。
优选的，分散剂、水和石粉的重量之比为分散剂：水：石粉＝2～4:300～600:1000；更优选的，分散剂、水和石粉的重量之比为分散剂：水：石粉＝2.5～3.5:300～400:1000；更佳的，分散剂、水和石粉的质量之比为分散剂：水：石粉＝2.8～3.2:300～350:1000。作为一个优选实施例，分散剂、水和石粉的重量之比为分散剂：水：石粉＝3:333:1000。
优选的，研磨介质和填料悬浮液的重量之比为2.0～2.5:1。
所述丙烯酸-苯乙烯共聚物具体是由如下重量份的单体共聚而成的：丙烯酸20-30份、苯乙烯30-40份、甲基丙烯磺酸钠5-10份、丙烯酰胺7-15份。
进一步地，所述丙烯酸-苯乙烯共聚物可以采用本领域常规的自由基共聚反应合成，例如采用如下方法制备：将引发剂溶于水并加热至60～85℃；将丙烯酸、苯乙烯、甲基丙烯磺酸钠、丙烯酰胺同时滴加入上述引发剂水溶液中；全部加料完成后升温至80～95℃，保温30～120分钟，获得所述丙烯酸-苯乙烯共聚物。引发剂可以采用本领域常用引发剂，例如但不限于：过硫酸氨、过硫酸钠、过硫酸钾、过氧化氢、过氧化氢丁基、过氧化二特丁基、过氧化二甲酰、偶氮二异丁腈。
优选的，所述助磨剂的添加量为石粉重量的3‰～6‰。
本发明制得的填料粒度为小于2μm的粒子含量达到50-60％。
本发明还提供上述造纸填料在瓦楞纸、纱管纸中的应用。
具体的，其应用方法包括如下步骤：
S1、根据生产纸种工艺复配浆料，纸张定量100-360g/m2；
S2、将填料加水稀释5-10倍后，加入网前箱中，填料用量20-100公斤/吨纸；
S3、将步骤S2制备好的浆料上机抄纸。
发明人意外地发现，采用特定组分复配而成的分散剂，配合助磨剂用于矿山废石制备造纸填料，应用于瓦楞纸、纱管纸的制备，出乎意料地大幅提高保留率和纸张强度，与常用重钙填料相当，从而不仅能降低生产成本，同时对矿山废石的综合利用提出了新的途径，有利于环境保护。发明人基于上述发现，完成本发明。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，但不用来限制本发明的范围，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
本发明中的仪器或原料未注明生产厂商的，均为常规商业化仪器或原料。
实施例中使用的分散剂，由45％的聚氧乙烯壬基酚磷酸酯和55％的聚丙烯酸钠组成。助磨剂丙烯酸-苯乙烯共聚物采用如下方法制备：
将引发剂过硫酸钾4份溶于200份水中并加热至80℃；将丙烯酸30份、苯乙烯30份、甲基丙烯磺酸钠8份、丙烯酰胺10份同时滴加入上述引发剂水溶液中；全部加料完成后升温至95℃，保温100分钟，出料获得丙烯酸-苯乙烯共聚物。
本发明实施例中涉及的检测指标如未提及，均采用本领域常规检测方法进行检测。其中粒度采用激光光散射粒度仪检测。
实施例1
将矿山废石用鄂式破碎机粉碎，至粉碎成直径约2cm大小的碎石，然后用雷蒙磨研磨并过40～120目筛网后使用。按照预分散添加分散剂3‰(湿/干以分散剂固含量42％计)，制备固含量75％的石粉悬浮液，按比例加入2.2倍于悬浮液重量的研磨介质研磨，研磨过程滴加助磨剂，用量3‰(分散剂原液/石粉)，粒径达55级浆料要求，停机出料。
实施例2
将矿山废石用鄂式破碎机粉碎，至粉碎成直径约2cm大小的碎石，然后用雷蒙磨研磨并过40～120目筛网后后使用。按照预分散添加分散剂3‰(湿/干以分散剂固含量42％计)，制备固含量75％的石粉悬浮液，按比例加入2.2倍于悬浮液重量的研磨介质研磨，研磨过程滴加助磨剂，用量4‰(分散剂原液/石粉)，粒径达65级浆料要求，停机出料。
实施例3
将矿山废石用鄂式破碎机粉碎，至粉碎成直径约2cm大小的碎石，然后用雷蒙磨研磨并过40～120目筛网后使用。按照预分散添加分散剂3‰(湿/干以分散剂固含量42％计)，制备固含量60％的石粉悬浮液，按比例加入2.2倍于悬浮液重量的研磨介质研磨，研磨过程滴加助磨剂，用量3‰(分散剂原液/石粉)，粒径达65级浆料要求，停机出料。
对比例1
分散剂采用单一的聚丙烯酸钠，其他同实施例1。
对比例2
不添加助磨剂，其他同实施例1。
对比例3
普通65级填料GCC。
应用实施例1
填料在瓦楞纸中的应用：
将实施例1、对比例1和对比例2的填料样品按照如下工艺配制：浆料95％浆+5％填料。
设计定量100g/m2瓦楞纸，称取适量瓦楞纸浆料，依次加入填料、助留、助滤剂；搅拌均匀后抄片成型，经压榨、烘干、平衡水份后检测纸张性能。具体实验数据如表1所示：
表1瓦楞纸纸样性能指标
本发明低成本填料应用于瓦楞纸，其纸样保留率与对比例相当，其成本远低于对比例，且充分利用矿山资源，有利于环保建设和生态平衡。
应用实施例2
低成本填料在纱管纸中的应用：
纸种为420g/m2纱管纸，将实施例1-3及对比例3制备的填料加水稀释8倍后，加入点抄前箱，填料用量50公斤/吨纸(干/干)；将制备好的浆料上机抄纸，车速1690m/min，幅宽5560mm。取生产的纸样在105℃烘箱中熟化10～30分钟，检测其纸张性能。具体实验数据如表2所示：
表2纱管纸纸样性能指标
本发明低成本填料应用于纱管纸，产品各项性能指标均满足生产要求，且能合理利用石灰石矿山废弃的黄石，不仅生产成本低，而且处理了矿山废石，保护环境。
本领域的技术人员应理解，上述实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。
Claims (10)
1.一种利用石灰石矿山废石制备造纸填料的方法，其特征在于，包括如下步骤：将矿山废石粉碎过筛得到石粉，然后缓慢加入混有分散剂的溶液中制成填料悬浮液，再加入研磨介质和助磨剂研磨至目标粒径，得到所述填料；所述分散剂由如下重量百分比的组分组成：40-60％的聚氧乙烯壬基酚磷酸酯和40-60％的聚丙烯酸钠；所述助磨剂为丙烯酸-苯乙烯共聚物。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，分散剂、水和石粉的重量之比为分散剂：水：石粉＝2～4:300～600:1000。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，分散剂、水和石粉的质量之比为分散剂：水：石粉＝2.8～3.2:300～350:1000。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，研磨介质和填料悬浮液的重量之比为2.0～2.5:1。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，丙烯酸-苯乙烯共聚物具体是由如下重量份的单体共聚而成的：丙烯酸20-30份、苯乙烯30-40份、甲基丙烯磺酸钠5-10份、丙烯酰胺7-15份。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述丙烯酸-苯乙烯共聚物采用如下方法制备：将引发剂溶于水并加热至60～85℃；将丙烯酸、苯乙烯、甲基丙烯磺酸钠、丙烯酰胺同时滴加入上述引发剂水溶液中；全部加料完成后升温至80～95℃，保温30～120分钟，获得所述丙烯酸-苯乙烯共聚物。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述助磨剂的添加量为石粉重量的3‰～6‰。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，制得的填料粒度为小于2μm的粒子含量达到50-60％。
9.权利要求1-8任一项所述方法制备的造纸填料在瓦楞纸、纱管纸中的应用。
10.如权利要求9所述的应用，其特征在于，包括如下步骤：
S1、根据生产纸种工艺复配浆料，纸张定量100-360g/m2；
S2、将填料加水稀释5-10倍后，加入网前箱中，填料用量20-100公斤/吨纸；
S3、将步骤S2制备好的浆料上机抄纸。
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| CN112592090A (zh) * | 2021-01-16 | 2021-04-02 | 张家界恒亮新材料科技有限公司 | 一种利用石材尾矿制备瓷砖胶重钙填料的方法 |
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2022
- 2022-12-27 CN CN202211681214.0A patent/CN115821627B/zh active Active
Patent Citations (7)
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