CS210668B2 - Manugacturing process of filler for paper industry - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu výroby plniva pro papírenský průmysl, při němž se z uhličitanu vápenatého, obsahujícího popřípadě nečistoty, vyrábí nanejvýše 75% vodní suspenze.

Pod pojmem plniva se v tomto popise rozumí plniva přidávaná do papírenské hmoty.

Při výrobě papíru je již dlouho známo, že drahé a poměrně nesnadno získatelné vláknité látky se nahrazují plnivy minerálního původu. Obsah plniva se v různých druzích papíru pohybuje mezi 10 a 30 %. Další předností používání plniv ve výrobě papíru je, že jemně rozdělená plniva vyplňují prostory mezi jednotlivými vlákny, čímž se vytváří papír s rovnějším a hladším povrchem a zmenšuje se průsvitnost papíru, což je jedním ze základních požadavků u druhů papíru určených pro tisk a psaní. Naproti tomu nedostatkem v tomto případě je, že zvětšením množstvím plniva se zhoršuje zaklížení papíru, popřípadě je třeba více pryskyřic к dosažení stejného zaklížení, dále, že se zmenšuje tržná délka papíru.

Plniva se dělí na základě jejich chemického složení na křemičitany, sírany, uhličitany a kysličníky. V papírenském průmyslu se nejvíce používá kaolinu patřícího do skupiny křemičitanů. Hlavním důvodem rozšíření kaolinu je jeho poměrně příznivá cena a 60 až 70% retence. Hodnota retence ukazuje, kolik plniva vmíchaného do papírenské hmoty zůstane v konečném výrobku.

Použití křídy, patřící do skupiny uhličitanů, je omezeno, i přes její v technologickém ohledu příznivé vlastnosti, hodnotou retence, která je ve srovnání s kaolinem asi 50 až 55%. Křída používaná jako plnivo se vyrábí z pozůstatků mikroskopicky jemných řas, které se v přírodě často vyskytují, a to plavením nebo vysrážením z roztoku chloridu vápenatého sodou nebo z roztoku hydroxidu vápenatého kysličníkem uhličitým. Posléze uváděný uhličitan vápenatý je takzvaný precipitovaný nebo srážený.

Kromě velmi špatné retence má přírodní nebo srážený uhličitan vápenatý další technologikou nevýhodu, a to, že je velmi citlivý na síran hlinitý používaný к vysrážení klihovitých látek.

V průběhu chemické regenerace prováděné v továrnách na sulfátovou celulózu vzniká velké množství takzvaného kaustifikovaného vápenatého kalu, znečištěného mimo jiné ionty vápníku, sodíku, hořčíku, hydroxylovými ionty, sirníkovými a křemičitanovými ionty a obsahujícího z převážné části uhličitan vápenatý. Tento kal je modrozelený, má neodstranitelný zápach a zásaditou reakci. Možnosti využití nebo regenerace kaustifikovaného vápenného kalu jsou malé. Silně znečištěný kaustifikovaný vápenný kal s vysokým obsahem vody se proto ve většině továren na celulózu vyváží na haldu.

Odklizovací haldy vyžadují však jednak velmi značnou plochu, jednak mají za následek značné znečišťování okolí.

Jiným vedlejším produktem při výrobě celulózy, který znečišťuje okolí, je rovněž zbytek nebo· usazenina chlornanu vápenatého používaného při bělení celulózy, jehož množství jakož i ztráty chloru vznikajícího při jeho výrobě nelze technickými opatřeními uskutečňovanými při výrobě papíru buď vůbec zmenšit nebo jen ztěží.

Úkolem vynálezu je především vypracovat postup, při němž se vedlejší produkty papírenského průmyslu zužitkovávají jako plniva.

Při postupu podle vynálezu je tento úkol řešen tak, že se odpadní louh vzniklý při výrobě celulózy ze slámy spálí a kaustifikuje, ze vzniklého vápenného kalu se vyrobí 75% vodní suspenze, načež se pH suspenze upraví stupňovitě organickými a/nebo anorganickými kyselinami na hodnotu mezi pH 5 a 12.

Hodnota pH se nastavuje účelně ve dvou stupních dvěmi rozdílnými kyselinami. Hodnota pH suspenze se však může upravit též stejnou kyselinou ve více stupních.

К suspenzi se popřípadě přimíchá kal chlornanu vápenatého, a to s výhodou tak, že se množství vápníku přidaného do suspenze s kaustifikovaným vápenným kalem, tvořícím 100 hmotnostních dílů, doplní nahejvýše 25 hmotnostními díly vápníku obsaženého v kalu chlornanu vápenatého.

Při jiném výhodném provedení způsobu podle vynálezu se před přidáním kyseliny do suspenze přidá nanejvýše 10 % vodního skla.

Způsob podle vynálezu je podrobněji objasněn na dále uvedených příkladech konkrétního provedení.

Příklad 1

Z kaustifikovaného vápenného kalu se připraví suspenze s obsahem sušiny 50 g/1. Hodnota pH suspenze se upraví nejprve pomocí kyseliny chlorovodíkové na 10 a potom pomocí kyseliny fluorovodíkové na 5.

Se suspenzí se přivede do hmoty dřevitého strojně hlazeného tiskacího papíru 20 % upraveného vápenného kalu, vztaženo na vláknitou hmotu.

Papírová hmota se srovná a na laboratorním zařízení se vytvářejí listy papíru. U získaného, příslušně srovnaného papíru získají se tyto hodnoty:

Tržná délka 3200 m

Stupeň bělosti 63 %

Obsah plniva 13,0 %

U srovnávacího vzorku získaného ze stejné papírové hmoty s 20 % kaolinu za stejných podmínek má příslušně srovnaný papír tyto hodnoty:

Tržná délka 2920 m

Stupeň bělosti 62 ;%

Obsah plniva 10,4 %

Příklad 2

Z kaustifikovaného vápenného kalu se připraví suspenze s obsahem sušiny 50' g/1. Hodnota suspenze se v prvním stupni nastaví pomocí kyseliny sulfaminové na 10 a v druhém stupni pomocí kyseliny sírové na 9.

Se suspenzí se přivede do hmoty dřevitého strojově hlazeného tiskacího papíru 20' % upraveného vápenného kalu, vztaženo na hmotu vláken.

Papírová hmota se srovná a na laboratorním zařízení se připraví listy papíru. U takto získaného, příslušně srovnaného papíru se získají tyto hodnoty:

Tržná délka 3150 m

Stupeň bělosti 63 %

Obsah plniva 10,6 %

U srovnávacího vzorku připraveného ze stejné papírové hmoty s 20 % kaolinu za stejných podmínek má příslušně srovnaný papír tyto hodnoty:

Tržná délka 2900 m

Stupeň bělosti 62 %

Obsah plniva 10,6 %

Příklad 3

Z kaustifikovaného vápenného kalu se připraví suspenze s obsahem sušiny 200 g/1, načež se к ní přidá tolik chlornanového kalu, že na 10)0 hmotnostních dílů vápníku, přidaného v podobě kaustikovaného vápenného kalu do suspenze, připadá 1 hmotnostní díl vápníku přidaného s chlornanovým kalem. Hodnota pH suspenze se nastaví po míchání trvajícím 15 minut v prvém stupni pomocí kyseliny octové na 9,5 a ve druhém stupni pomocí kyseliny fosforečné na 8.

Se suspenzí se přivede do hmoty polodřevitého kancelářského papíru 20 % vápenného kalu, vztaženo na hmotu vláken.

Papírová hmota se srovná a na laboratorním zařízení se vyrobí listy papíru. U získaného, příslušně srovnaného papíru získají se tyto hodnoty:

Průměrná tržná rána 3710 m

Stupeň bělosti 72 %

Obsah plniva 11,9 %

U srovnávacího vzorku připraveného ze stejné papírové hmoty s 20 % kaolinu za stejných podmínek má příslušně srovnaný papír tyto hodnoty:

Průměrná tržná délka 3440 m

Stupeň bělosti 73 %

Obsah plniva 10,7 ^Ό/ο

Příklad 4

Z kaustifikovaného vápenného- kalu se připraví suspenze s obsahem sušiny 350 - g/1. Potom se k ní přidá tolik chlornanového - kalu, že na 100' hmotnostních dílů vápníku, přidaného -s kaustifikovaným vápenným - kalem do suspenze, připadá 25 hmotnostních dílů vápníku přidaného s chlornanovým . kalem. Po 30rninutovém míchání se hodnota pH suspenze nastaví v prvním stupni pomocí kyseliny sírové na 12,5 a potom ve druhém stupni pomocí kyseliny fosforečné na 12.

Se suspenzí se do hmoty nedřevitého strojově hlazeného- papíru pro knižní tisk přivede 25 % upraveného vápenného kalu, vztaženo na vláknitou hmotu. Papírenská hmota se srovná a na papírenském stroji širokém 420 cm se při rychlost 320 m/min. vyrobí listy.

U vyrobeného, příslušně srovnaného- papíru se získají tyto hodnoty:

Průměrná tržná délka 3210- m

Stupeň bělosti 82 ’%

Obsah plniva 17,8 %

U srovnávacího vzorku připraveného ze stejné papírové hmoty s 25 °/o kaolinu za stejných podmínek má příslušně srovnaný papír -tyto- hodnoty:

Průměrná tržná délka 2960- m

Stupeň bělosti 82 %

Obsah plniva 15,6 %

Příklad 5

Z kaustifikovaného vápenného kalu se připraví suspenze s obsahem sušiny 350 - g/1. Potom se k ní přidá tolik chlornanového kalu, že na 100 hmotnostních dílů vápníku, přidaného -s kaustifikovaným vápenným kalem do suspenze, připadalo 10 hmotnostních dílů vápníku přidaného s chlornanovým kalem. Hodnota pH suspenze se po 25 minutovém míchání upraví v prvním stupni kyselinou sírovou na 8,5 - a potom ve druhém stupni kyselinou fosforečnou na 7.

Se suspenzí se do hmoty bezdřevého bankovního papíru přivede 25 % upraveného· vápníku, vztaženo na vláknitou hmotu. - Papírová hmota se srovná a na papírenském stroji s pracovní šířkou -se při -rychlosti - 320 m/min. vyrobí listy papíru.

Průměrná tržná délka 2950 m

Stupeň bělosti 81- %

Obsah plniva 19,6 °/o

U srovnávacího vzorku připraveného- ze stejné papírenské hmoty za stejných podmínek má příslušně srovnaný papír tyto hodnoty:

Průměrná tržná délka 2700 m

Stupeň bělosti 80 %

Obsah plniva 15,6 %

Příklad 6

Ze sráženého uhličitanu vápenatého se připraví suspenze s obsahem -sušiny 50- g/1 a k ní se přidá 1,5 % kyseliny sírové a 0,5 % kyseliny fosforečné, vztaženo na uhličitan vápenatý. 250- hmotnostních dílů suspenze se přimíchá k 1000 hmotnostním dílům bělené sulfátové celulózy.

Papírová hmota se srovná a na stroji Rapid-Kothen se vyrobí listy papíru.

Získaný, příslušně srovnaný papír má tyto hodnoty:

Tržná délka 6000- m

Obsah plniva 14 %

Příklad 7

Do suspenze získané podle příkladu 6 se před přidáním kyseliny přidá 5 % vodního skla, vztaženo na množství uhličatanu vápenatého. V dalším se postupuje opět podle příkladu 6 a získaný, příslušně srovnaný papír má tyto hodnoty:

Tržná délka 5600 m

Obsah plniva 16,6 %

Příklad 8

K druhům papíru připraveným podle příkladu 6 a 7 se pro srovnání připraví ze sráženého uhličitanu vápenatého suspenze s obsahem sušiny 50 g/1 a. z toho množství 250 hmot, dílů se přidá k množství 1000- hmot, dílů bělené sulfátové celulózy.

Papírenská hmota se srovná a na stroji Rapid-Kothen se vyrobí listy papíru. Získaný, příslušně srovnaný papír má tyto hodnoty:

Tržná délka 4660- m

Obsah plniva 12,0 %

Příklad 9 ______________

K druhům papíru vyrobeným podle příkladu 6 a 7 se pro srovnání přidá místo- sráženého uhličitanu vápenatého stejné množství kaolinu. Z hmoty byl podle příkladu 8 vyroben papír, který má tyto hodnoty:

U vyrobeného, příslušně srovnaného papíru se získají tyto hodnoty:

Tržná délka 4860' m

Obsah plniva 13,2 °/o

Na základě uvedených příkladů lze jednoznačně konstatovat, že citlivost kaustifikovaného vápenného kalu, popřípadě uhličitanu vápenatého, upraveného způsobem podle vynálezu, proti síranu hlinitému je ve srovnání к neupravenému nebo sráženému uhličitanu vápenatému překvapivě menší. Vzhledám к tomu dosahuje hodnota jeho retence hodnoty retence kaolinu ba ji dokonce převyšuje.

Jinou významnou předností způsobu podle vynálezu je to, že se zvýšením množství plniva se stupeň srovnání (stupeň klíživosti) a tržná délka hotového výrobku vůbec nezmenšuje anebo jen málo.

Stejně překvapivou je též ta skutečnost, že se způsobem podle vynálezu získá z kaustifikovaného- vápenného kalu, který je ve výchozím stavu zbarvený a nečistý podle podmínek původu, bílý produkt, který je dosažitelný jen při použití vysoce kvalitního kaolinu odpovídajícího normě pokud jde o stupeň znečištění.

Z hlediska ochrany okolního prostředí je předmět vynálezu zvlášť důležitý, neboť ve výrobě papíru lze zužitkovat veškerý kaustifikovaný vápenný kal.

Claims (6)

1. Způsob výrc-by plniva pro papírenský průmysl, vyznačující se tím, že se odpadní louh vzniklý při výrobě celulózy ze slámy spálí a kaustifrkuje, ze vzniklého vápenného kalu se vyrobí 75%-ní vodná suspenze, načež se pH suspenze upraví stupňovitě organickými a/nebo anorganickými kyselinami na hodnotu mezi 5 a 12.

2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se hodnota pH suspenze upraví ve dvou stupních dvěmi rozdílnými kyselinami.

3. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se hodnota pH suspenze upraví stejnou kyselinou ve více stupních.

VYNÁLEZU

4. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se к suspenzi přidává kal chlornanu vápenatého.

5. Způsob podle bodů 1 a 4, vyznačující se tím, že se množství vápníku přidaného do suspenze s kaustifikovaným vápenným kalem, tvořícím 100 hmotnostních dílů, doplní nanejvýše 25 hmotnostními díly vápníku obsaženého v kalu chlornanu vápenatého.

6. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se к suspenzi před přidáním kyseliny přidá nanejvýše 10 % vodního skla.