CN1793503A - 一种助留助滤微粒的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及以膨润土为原料的一种助留助滤微粒产品的生产工艺。工艺流程包括：膨润土原料的切碎、球磨，水洗剥片后的旋流分离，在旋流器中加入一定比例的钠盐，将方英石溶解为可溶性硅盐，用硅物质或铝盐柱撑，以及在程序控温仪的调控下分级干燥。本发明在漩流工艺中加入钠盐与部分末分离的方英石生成可溶性硅酸物质，达到利用和完全去除方英石的目的；以在造纸生产中本来就有助留作用硅和铝为柱化剂，不会在产品中引入杂质元素；在干燥程序中使用程序控温干燥技术，保证了产品的质量。本发明的最终产品具有适合于造纸用的小粒径和高比表面积助留助滤要求，极大地提升了膨润土矿的产值，使膨润土资源能得以最好的利用。

Description

一种助留助滤微粒的生产工艺

技术领域

本发明属于化工领域，涉及造纸技术辅料的生产工艺，具体为以膨润土为主要成分的一种助留微粒的生产工艺。

背景技术

在20世纪80年代初期，微粒助留技术在造纸中得到了开发和利用，应用于造纸湿部后通过微粒与聚合物之间的协同作用，能够提高细小组分的留着和增加纸页的滤水性能，同时纸页的成形也得到了改善。与传统的一元或者二元聚合物助留体系相比较，微粒助留系统具有明显的优势，这些微粒有助于形成更小、更紧密、强度更大的絮聚物，并强烈地吸附在配料组分上，进而获得更好的留着和纸页的成形。而且在高干扰物质存在下仍可以显示出较好的助留助滤效果。

另外，微粒助留系统在网部和白水中具有再絮聚的能力，并且能抵抗高湍流下的高剪切力。这种再絮聚作用将提高纸机清洁水系统的效率，也赋予湿纸幅更高的孔隙率，使之更易于压榨和干燥。根据所用微粒的种类，当前的微粒助留系统可分为胶体二氧化硅类、聚铝类和微聚合物类，其组合方式如下表：

系统	先加入	后加入
			胶体二氧化硅	阳离子淀粉或阳离子聚丙烯酰胺	胶体二氧化硅
微聚合物	阳离子聚丙烯酰胺	阴离子微聚合物
			聚铝	阳离子淀粉	胶体氢氧化铝
膨润土微粒	阳离子聚丙烯酰胺	膨润土微粒

膨润土微粒应用于助留助滤系统仅有少量报道，国内尚未有企业生产同类产品，现有技术不能生产适合造纸生产要求的膨润土微粒。在国外，已经有膨润土微粒产品运用于造纸行业，由于其优良的性能被广泛接受，每年用量在数万吨以上，虽然国内现尚无厂家规模生产，但实验室论证和国外产品已很好地证明了膨润土微粒的应用潜力，国内造纸生产企业对此产品都不陌生。由于其良好的市场前景，急需研制出符合国内生产条件的膨润土微粒生产工艺，

本发明就是提供一种以膨润土为主要成分助留微粒的生产工艺。

发明内容

本发明的助留助滤微粒的生产工艺包括如下步骤：

(1)以膨润土为原料，经切碎、球磨后，按原料重量计加入20倍量水，水洗剥片后进入旋流器；

(2)按膨润土原料重量计在旋流器中加入钠盐，所述钠盐可以是0.2～1％的六偏磷酸钠或焦磷酸钠；

(3)去除旋流器中分离出的沉淀物，在收集的可溶性浆料中按膨润土原料重量计加入2～10％的碳酸钠或碳酸氢钠或氟化钠，充分搅拌1～2小时后进入柱撑反应器；

(4)按膨润土原料重量计在柱撑反应器的可溶性浆料中加入2～5％的硅溶胶或硅酸钠，50～70℃条件下充分搅拌2～3小时后进入蒸发锅浓缩；

(5)上述步骤(4)中加入的物质也可改换为按膨润土原料重量计2～5％的氯化铝或氢氧化铝，50～70℃条件下充分搅拌2～3小时后进入蒸发锅浓缩；

(6)浓缩后的物料进入干燥器，在程序控温仪的控制调节下分级干燥；

(7)干燥的物料球磨为粉末状微粒产品。

按以上步骤所得粉末状微粒产品为本发明的产品。

按以上步骤所得粉末状微粒产品作为助留助滤剂应用于造纸工艺。

具体实施方式

例1：

一吨膨润土矿原料，经切碎、球磨后加入20吨水(膨润土含量为5％)，充分水洗剥片，进入旋流器，分离出沙石杂质，在浆料中加入2～10公斤六偏磷酸钠，充分混旋反应2～3小时，直至浆料中完全消除方石英。沙石等沉淀物质回收用作建筑材料。旋流器中的可溶性浆料加入20～100公斤碳酸钠，或碳酸氢钠，充分搅拌1～2小时进行钠化处理；经浓缩后，浆料进入柱撑反应器，用20～50公斤硅溶胶或硅酸钠加入柱撑反应器，反应温度50～70℃，时间2～3小时，充分搅拌、分散。柱撑后的浆料进蒸发锅70～100℃蒸发浓缩，至外观呈粘结状，物料进入干燥器，在程序控温仪的调控下，按水份含量比例的降低逐级下降调控温度，最终在60℃左右完成物料干燥，干燥后的物料颗粒经球磨，为420～850公斤粉末状助留助滤微粒产品。

例2：

一吨膨润土矿原料，经切碎、球磨后加入20吨水(膨润土含量为5％)，充分水洗剥片，进入旋流器，分离出沙石杂质，在浆料中加入2～10公斤焦磷酸钠，然后充分混旋反应2～3小时，直至浆料中完全消除方石英。沙石等沉淀物质回收用作建筑材料。旋流器中的可溶性浆料加入20～100公斤氟化钠，充分搅拌1～2小时对其钠化处理，经浓缩后，浆料进入柱撑反应器，用20～50公斤硅溶胶或硅酸钠加入柱撑反应器，反应温度50～70℃，时间2～3小时，充分搅拌、分散。柱撑后的浆料进蒸发锅70～100℃蒸发浓缩，至外观呈粘结状，物料进入干燥器，在程序控温仪的调控下，按水份含量比例的降低逐级下降调控温度，最终在60℃左右完成物料干燥，干燥后的物料颗粒经球磨为420～850公斤粉末状助留助滤微粒产品。

例3：

一吨膨润土矿原料，经切碎、球磨后加入20吨水(膨润土含量为5％)，充分水洗剥片，进入旋流器，分离出沙石杂质，加入2～10公斤焦磷酸钠或六偏磷酸钠，充分混旋反应2～3小时，直至浆料中完全消除方石英。沙石等沉淀物质回收用作建筑材料。旋流器中的可溶性浆料加入20～100公斤碳酸钠或碳酸氢钠或氟化钠，充分搅拌1～2小时对其钠化改性，再经浓缩后，浆料进入柱撑反应器。用20～50公斤氯化铝或氢氧化铝加入柱撑反应器，反应温度50～60℃，时间2～3小时，充分搅拌、分散。柱撑后的浆料进蒸发锅70～100℃蒸发浓缩，至外观呈粘结状，物料进入干燥器，在程序控温仪的调控下，按水份含量比例的降低逐级下降调控温度，最终在60℃左右完成物料干燥，干燥后的物料颗粒经球磨为420～850公斤粉末状助留助滤微粒产品。

按本发明工艺实施后的膨润土助留助滤微粒产品的性能指标如下表：

         表1：膨润土助留助滤微粒的技术指标

项目	指标
		外观	白色粉末
细度(Φ44um筛)，％	≥98
		水分，％	≤12
膨胀容，mL/g	≥40
		离子交换，mmol/100g样	≥80
0.044mm湿筛筛余量，％	≤0.1

上述表格中膨胀容、0.044mm湿筛筛余量体现了助留助滤微粒产品的纯度，0.044mm湿筛筛余量越小，则说明纯度越好，产品中砂石的含量小；离子交换数据间接地体现了剥片、提纯、钠化处理改性的效果。

本发明将一定浓度的碱性化学物质加入膨润土原料中，土中的部分末分离的方英石与之反应，生成可溶性的硅酸物质，从而达到在利用方英石的同时完全去除沙石的目的。

本发明方案可实现连续化生产，并保证了产品的纯度和均匀度。此外，旋流分离出来的物料含水量可降至70％以下，大大地节约了能源，也为后续的柱撑交换层间离子工艺打下了良好的基础。

以硅或铝为柱化剂，这样不会在膨润土中引入杂质元素，而硅和铝在造纸生产中本来就可以有助留作用。在提纯后的膨润土半干态时利用膨润土易于对硅和铝的吸附插层作用，加入硅和铝物质，再以剥片技术促使膨润土片层部分剥离，从而获得小颗粒、大比表面积的改性膨润土，可提高助留助滤性能。普通的烘干技术是保持同一温度至彻底干燥。因膨润土具有高粘稠性，在干燥的同时易粘结，形成不易分散的大粒子。本发明配套使用程序控温的干燥技术，保证了产品的质量。采用程序控温方式，在膨润土滤饼水含量大时，控制烘房较高的温度，随着水份的减小，温度逐渐降低至干燥时温度约为60℃。保证最终产品具有适合于造纸用的膨润土产品小粒径和高比表面积的要求。保证了产品的质量和使用效果。

本发明将膨润土从几百元的低档产品提升至5000-10000元/吨的高档产品，极大地提升了膨润土矿的附加值。使膨润土这自然资源能得以最好的利用。

Claims (4)

1、一种助留助滤微粒的生产工艺，其特征在于如下步骤：

(1)以膨润土为原料，经切碎、球磨后，按原料重量计加入20倍量水，水洗剥片后进入旋流器；

(2)按膨润土原料重量计在旋流器中加入钠盐，所述钠盐可以是0.2～1％的六偏磷酸钠或焦磷酸钠；

(3)去除旋流器中分离出的沉淀物，在收集的可溶性浆料中按膨润土原料重量计加入2～10％的碳酸钠或碳酸氢钠或氟化钠，充分搅拌1～2小时后进入柱撑反应器；

(4)按膨润土原料重量计在柱撑反应器的可溶性浆料中加入2～5％的硅溶胶或硅酸钠，50～70℃条件下充分搅拌2～3小时后进入蒸发锅浓缩；

(5)浓缩后的物料进入干燥器，在程序控温仪的控制调节下分级干燥；

(6)干燥的物料球磨为粉末状微粒产品。

2、按权利要求1所述一种助留助滤微粒的生产工艺，其特征在于：上述步骤(4)中加入的物质也可改换为按膨润土原料重量计2～5％的氯化铝或氢氧化铝，50～70℃条件下充分搅拌2～3小时后进入蒸发锅浓缩。

3、按权利要求1所述一种助留助滤微粒的生产工艺，其特征在于：一种按以上步骤所得粉末状微粒产品。

4、按权利要求1所述一种助留助滤微粒的生产工艺，其特征在于：一种按以上步骤所得粉末状微粒产品作为助留助滤剂应用于造纸工艺。