JP2009179520A - Method for producing calcium carbonate - Google Patents

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Junji Kitatani
純治 北谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for obtaining high-whiteness calcium carbonate usable as a pigment for coated paper from lime sludge produced when quicklime or a slaking liquid obtained by reacting quicklime with a sodium hydroxide-containing liquid is added to green liquor obtained in a pulp making process by the kraft process to causticize the green liquor. <P>SOLUTION: In a method for producing calcium carbonate from lime sludge produced by causticizing green liquor obtained in a pulp making process by the kraft process with quicklime or a slaking liquid prepared by reacting quicklime with a sodium hydroxide-containing liquid, the lime sludge is passed through a flash drier using high-temperature hot air after passing through a white liquor recovery step, the resulting dried lime sludge is mixed with hydrous lime sludge at a filter outfall, and the mixture is dry-ground. The high-temperature hot air used is preferably hot air utilizing exhaust heat from a kiln rear end. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、クラフト法によるパルプ製造工程で得られる緑液に、生石灰または生石灰を水酸化ナトリウム含有液と反応させて得た消和液を添加してこれを苛性化した際に生成する石灰スラッジから、塗被紙用顔料として使用可能で、スラリー分散性の良い、ハンドリングしやすく、経済的に安価な高白色度の炭酸カルシウムを製造する方法に関する。   The present invention is a lime sludge produced when adding caustic liquid obtained by reacting quick lime or quick lime with a sodium hydroxide-containing liquid to the green liquor obtained in the pulp manufacturing process by the kraft method and causticizing it. The present invention relates to a method for producing high-whiteness calcium carbonate which can be used as a pigment for coated paper, has good slurry dispersibility, is easy to handle and is economically inexpensive.

炭酸カルシウムは、塗被紙用顔料として、あるいは製紙用填料として、従前から広く使用されているが、この種の炭酸カルシウムは、化学的に合成して得られる軽質炭酸カルシウムと、天然より産出する石灰石を湿式粉砕した重質炭酸カルシウムとに大別することができる。軽質炭酸カルシウムは、炭酸ガス法によって製造するのが一般的であり、反応条件を変化させることによって、粒子径や形状をコントロールできる利点があるものの、重質炭酸カルシウムに比較して高価である。一方、重質炭酸カルシウムは、軽質炭酸カルシウムより安価であるばかりでなく、塗被組成物に高配合してもその塗工作業に支障をきたさないため、塗被紙用顔料として多用されている。   Calcium carbonate has been widely used as a pigment for coated paper or as a filler for papermaking. This type of calcium carbonate is produced from light calcium carbonate obtained by chemical synthesis and from nature. It can be roughly classified into heavy calcium carbonate obtained by wet pulverization of limestone. Light calcium carbonate is generally produced by the carbon dioxide method, and has the advantage that the particle diameter and shape can be controlled by changing the reaction conditions, but it is more expensive than heavy calcium carbonate. On the other hand, heavy calcium carbonate is not only cheaper than light calcium carbonate, but it is frequently used as a pigment for coated paper because it does not hinder the coating operation even if it is highly blended in the coating composition. .

ところで、炭酸ガス法を代表例とする合成法や天然鉱物に頼らない炭酸カルシウム源としては、クラフト法によるパルプ製造工程で副生される緑液を、生石灰にて苛性化した際に生成する石灰スラッジがある。この石灰スラッジは、不定形の炭酸カルシウム粒子が凝集した塊状物であり、その主成分は炭酸カルシウムであるので、夾雑物を全く含まないまたはほとんど含まない石灰スラッジとして精製させることができれば、これを適宜粉砕することにより、製紙用填料として、あるいは高濃度で粉砕することにより塗被紙用顔料として使用可能な高白色度の炭酸カルシウムを得ることができる。   By the way, as a calcium carbonate source that does not rely on synthetic methods and natural minerals, such as the carbon dioxide method as a representative example, lime produced when causticized green liquor by-produced in the pulp manufacturing process by the kraft method is calcined with quick lime. There is sludge. This lime sludge is a lump of agglomerated amorphous calcium carbonate particles, and its main component is calcium carbonate. Therefore, if it can be purified as lime sludge containing little or no impurities, it can be purified. By appropriately pulverizing, high whiteness calcium carbonate that can be used as a papermaking filler or as a pigment for coated paper can be obtained by pulverizing at a high concentration.

緑液を生石灰で苛性化した際に生成する石灰スラッジに、夾雑物を持ち込まないようにする従来技術としては、緑液の苛性化に先立ち、当該緑液中に空気を吹き込み、夾雑する遊離カーボンなどの黒色浮遊物を凝集させて緑液を清澄化させる方法が、既に提案されている(特許文献1参照)。しかし、空気吹込みによって凝集させ得る成分は、緑液中の夾雑物の一部でしかないので、この方法では、高品質の炭酸カルシウムを回収する上で一定の限界がある。   Prior art to prevent contaminants from being introduced into the lime sludge produced when causticized green liquor with quick lime is free carbon that is contaminated by blowing air into the green liquor prior to causticization of the green liquor. A method for clarifying the green liquor by aggregating black suspended matters such as the above has already been proposed (see Patent Document 1). However, since the components that can be agglomerated by blowing air are only a part of the contaminants in the green liquor, this method has certain limitations in recovering high-quality calcium carbonate.

また、下記の特許文献2には、製紙用填料に使用できる炭酸カルシウムを、上記の石灰スラッジから製造する方法として、石灰スラッジに夾雑するシリカ及び不溶解物質含有量を所定量以下とし、シリカや不溶解物質の少ない石灰スラッジを粉砕することが開示されている。そして、シリカや不溶解物質の少ない石灰スラッジを取得する方法として、静置又はろ過手段による緑液の清澄化が記載されている。しかしながら、この公知文献は、緑液の清澄化をどの程度進めれば、着色夾雑物が少ない高品質の炭酸カルシウムからなる石灰スラッジが得られるかを、具体的に教示していない。   In addition, in Patent Document 2 below, as a method for producing calcium carbonate that can be used as a filler for papermaking from the above lime sludge, the content of silica and insoluble substances in the lime sludge is set to a predetermined amount or less. It is disclosed to grind lime sludge with low insoluble material. And as a method of acquiring lime sludge with few silica and insoluble substances, clarification of green liquor by standing or filtering means is described. However, this known document does not specifically teach how much clarification of the green liquor can be achieved to obtain lime sludge composed of high-quality calcium carbonate with little colored impurities.

さらにパルプ製造工程で得られる緑液を、緑液200gを孔径1μmのガラス繊維製ろ紙に通過させ、ろ紙上に残るろ過残渣乾燥物を分光白色度測色計で測定した明度が50以上に保持されるよう、清澄化処理する工程と小粒子化された石灰スラッジのスラリーを、アルカリ成分の除去を目的とする水洗工程に供給し、排出されるろ液のpHが11.0以下になるまで洗浄し、かつ脱水する工程を組み合わせ、塗被紙用顔料を精製しようとする方法が提案されているが、苛性化工程は複雑であり、以降の工程からも不純分は混入するため、この方法によっても塗被紙用顔料として必要とされる白色度に到達することは困難である(特許文献3参照)。   Furthermore, the green liquor obtained in the pulp production process is passed through 200 g of green liquor through a glass fiber filter paper having a pore diameter of 1 μm, and the lightness of the filtered residue remaining on the filter paper measured by a spectral whiteness colorimeter is maintained at 50 or more. The clarification treatment step and the pulverized lime sludge slurry are supplied to a water washing step for the purpose of removing alkali components until the pH of the discharged filtrate becomes 11.0 or less. A method for purifying coated paper pigments by combining washing and dehydration processes has been proposed, but the causticizing process is complicated and impure components are mixed in from the subsequent processes. Therefore, it is difficult to reach the whiteness required as a pigment for coated paper (see Patent Document 3).

さらに、下記の特許文献4には、緑液を65℃以上の温度でろ過して緑液に含まれる固形不純物を予め除去した後、ろ液に相当する緑液に生石灰を加えて消和を行って未反応物質を除去し、しかる後、液中の炭酸カルシウムを粉砕または粉砕することなく回収し、これを80℃以上の温水で洗浄した後、粉砕処理と酸化剤による漂白処理を施すことからなる炭酸カルシウムの回収方法が記載されている。しかし、この方法は、回収する炭酸カルシウムの粒度が微細すぎて、苛性化本来の目的つまり白液製造に大きな難点が生じてしまうという欠点がある。このようなことから、その実用化は困難である。   Further, in Patent Document 4 below, the green liquor is filtered at a temperature of 65 ° C. or higher to remove solid impurities contained in the green liquor in advance, and then quick lime is added to the green liquor corresponding to the filtrate to eliminate the liquid. To remove unreacted substances, and then recover the calcium carbonate in the liquid without crushing or crushing, washing it with warm water of 80 ° C or higher, and then crushing and bleaching with an oxidizing agent A method for recovering calcium carbonate is described. However, this method has a drawback that the particle size of the calcium carbonate to be recovered is too fine, and the main purpose of causticization, that is, the production of white liquor, is very difficult. For this reason, its practical use is difficult.

さらに、下記の特許文献5には、クラフト蒸解パルプの製造に際して、苛性化工程から得られる塊状の石灰スラッジを水中に分散し、濃度20〜70質量%となるように調整後、湿式粉砕処理する記載がなされているが、水中に分散し、20〜70質量%の濃度にしてしまうと、濃度が低すぎて、塗工用に用いることは難しくなり、後工程として、脱水、乾燥工程を付加するとなると、経済的に大きな負担を要するものであった。   Furthermore, in the following Patent Document 5, in the production of kraft digested pulp, massive lime sludge obtained from the causticizing step is dispersed in water, adjusted to a concentration of 20 to 70% by mass, and then wet pulverized. Although described, if dispersed in water to a concentration of 20 to 70% by mass, the concentration is too low to be used for coating, and dehydration and drying steps are added as post-processes. Then, it was an economic burden.

さらに、工程中の消和、苛性化反応の部分で、再利用のための別ラインを形成し、反応を制御して微細な炭酸カルシウムを得て、これを填料用などに用いる記載がなされているが、苛性化工程から別ラインを作るという大きな設備投資が必要となると同時に、塗工層用の顔料として用いる場合には、その濃度を高くする必要があるために、後工程として、脱水、乾燥工程を付加する必要があり、工業的には具体性を欠いた方法であった(特許文献6〜8参照)。   In addition, in the part of the soothing and causticizing reaction in the process, a separate line for reuse is formed, and the reaction is controlled to obtain fine calcium carbonate, which is used for filler etc. However, it requires a large capital investment to make another line from the causticizing process, and at the same time, when used as a pigment for the coating layer, it is necessary to increase its concentration, so dehydration, It was necessary to add a drying step, and this was an industrially lacking method (see Patent Documents 6 to 8).

さらに、石灰スラッジを、白液回収工程を経た後、高温熱風を使用したフラッシュドライヤーを通すことによって乾燥させ、この乾燥したものを使用することも考えられるが、この方法では、乾燥したスラッジは、凝集力が通常の乾燥前の含水スラッジよりも強いため、スラリーでの分散性が悪いこと、200℃以上の高温のため、輸送や乾式粉砕処理等のハンドリングの際、ハンドリング可能な温度まで冷却する必要があり、冷却設備が必要になること、乾粉のため粉塵の飛散量が多大で、原料倉庫への直置き等ができず、貯蔵用のサイロやタンクが必要なこと等の欠点があった。
特開昭61−53112号公報 特開昭61−179398号公報 特開2004−26639号公報 特開昭61−183120号公報 特開2001−98482号公報 特開平10−226517号公報 特開平10−226974号公報 特開平10−292283号公報
Furthermore, after passing through the white liquor recovery step, the lime sludge is dried by passing it through a flash dryer using high-temperature hot air, and it is conceivable to use this dried one. Because the cohesive force is stronger than normal water-containing sludge before drying, the dispersibility in the slurry is poor, and because it is at a high temperature of 200 ° C or higher, it is cooled to a temperature that can be handled during handling such as transportation and dry grinding. There are disadvantages such as the necessity of cooling equipment, the amount of dust scattering due to dry powder, direct placement in the raw material warehouse, etc., and the need for storage silos and tanks .
JP 61-53112 A JP-A 61-179398 JP 2004-26639 A JP 61-183120 A JP 2001-98482 A Japanese Patent Laid-Open No. 10-226517 Japanese Patent Laid-Open No. 10-226974 JP-A-10-292283

本発明の課題は、上記した従来技術の問題点を考慮すると共に、乾式粉砕処理を施す際、スラリー分散性の良い、ハンドリングしやすく、経済的に安価である、塗被紙用顔料として使用可能な、高白色度の炭酸カルシウムを容易に製造できる方法を提供することにある。   The object of the present invention is to consider the above-mentioned problems of the prior art, and can be used as a pigment for coated paper, which has good slurry dispersibility, is easy to handle, and is economically inexpensive when dry pulverization is performed. Another object of the present invention is to provide a method capable of easily producing high whiteness calcium carbonate.

クラフト法における緑液に生石灰または消和液を加えて生成される石灰スラッジは、通常、パルプ製造工程に使用される白液(水酸化ナトリウム、硫化ナトリウム、炭酸ナトリウム等を主成分として含む)から分離され、次いで弱液(アルカリ成分)の回収を目的として、1段の希釈脱水洗浄工程に付されるのが通常である。これまで提案されている苛性化工程から副生する石灰スラッジの精選方法は希釈、あるいは置換洗浄方法にのみによっているが、未然カーボンなどの不純分は本来不溶性であり、上記の方法では紙用填料、顔料として使用する高白色度の炭酸カルシウムは精製できない。   The lime sludge produced by adding quick lime or slaked liquid to the green liquor in the kraft method is usually from white liquor (sodium hydroxide, sodium sulfide, sodium carbonate, etc. as the main component) used in the pulp manufacturing process. It is usually separated and then subjected to a one-stage dilution dehydration washing step for the purpose of recovering a weak liquid (alkali component). So far, the lime sludge by-product from the causticization process that has been proposed so far depends only on the dilution or replacement cleaning method. However, impurities such as carbon are essentially insoluble. High whiteness calcium carbonate used as a pigment cannot be purified.

本発明の炭酸カルシウムの製造方法は、これらクラフト法によるパルプ製造工程で得られる緑液を、消和生石灰液にて苛性化し、生成する石灰スラッジを固液分離して炭酸カルシウムを製造する方法において、石灰スラッジを、白液回収工程とアルカリ成分の回収工程を経た後、キルン釜尻からの排熱を利用したフラッシュドライヤーによって乾燥した石灰スラッジと、フィルター落ち口での含水の石灰スラッジを混合し、これを乾式で粉砕することを特徴とする。   In the method for producing calcium carbonate of the present invention, the green liquor obtained in the pulp production process by these kraft methods is causticized with slaked quick lime liquor, and the produced lime sludge is solid-liquid separated to produce calcium carbonate. After the white liquor recovery process and the alkali component recovery process, the lime sludge is dried by a flash dryer using exhaust heat from the kiln kettle bottom, and the lime sludge containing water at the filter outlet is mixed. This is characterized in that it is pulverized dry.

苛性化工程で副生する石灰スラッジから、キルン釜尻の排熱を利用したフラッシュドライヤーを通すことより、石灰スラッジを乾燥させると共に、フラッシュドライヤーを通すことによって得られる乾燥した石灰スラッジと、フィルター落ち口での含水の石灰スラッジを混合することで、ハンドリングや経済性の観点から優位な、高品質の炭酸カルシウムを得、次いで乾式にて粉砕することにより高能率の塗工を可能にする高濃度塗工用顔料として利用することができる。   The lime sludge produced as a by-product in the causticization process is dried by passing it through a flash dryer using the exhaust heat from the kiln kettle bottom. High concentration that enables high-efficiency coating by obtaining high-quality calcium carbonate, which is superior in terms of handling and economy, by mixing hydrated lime sludge in the mouth, and then grinding it dry It can be used as a coating pigment.

最初に、木材チップから紙の素材となるパルプ繊維を製造するプロセスを概説する。クラフト法によるパルプ製造プロセスでは、苛性ソーダと硫化ソーダを主成分とする蒸解薬液を収めた蒸解釜中で、木材チップが高温・高圧下にて蒸煮される。この蒸煮によって、木材に含まれるリグニンなどの成分は蒸解薬液に溶出され、目的物であるパルプ繊維は、この薬液に分散した状態で蒸解釜から取り出されるので、これを固液分離することにより、紙の素材となるパルプ繊維が取得される。そして、固液分離によりパルプ繊維から分離されたパルプ廃液(黒液と呼ばれる)は、薬品回収及び熱回収の目的で、多重効用缶などで濃縮され、黒液回収ボイラーで燃焼せしめられる。   First, an overview of the process for producing pulp fibers, which are used as paper materials, from wood chips will be given. In the kraft pulp production process, wood chips are cooked at high temperature and pressure in a digester that contains a cooking chemical mainly composed of caustic soda and sodium sulfide. By this cooking, components such as lignin contained in the wood are eluted in the cooking chemical, and the target pulp fiber is taken out from the cooking kettle in a state dispersed in this chemical, so by separating it into solid and liquid, Pulp fibers that are the raw material of the paper are acquired. Then, the pulp waste liquid (referred to as black liquor) separated from the pulp fiber by solid-liquid separation is concentrated in a multi-effect can etc. for the purpose of chemical recovery and heat recovery, and burned in a black liquor recovery boiler.

濃縮黒液の燃焼で生成するスメルト(炭酸ナトリウム及び硫化ナトリウムを主成分とする無機溶融物)を、後述する弱液に溶解させたものがいわゆる緑液であって、通常のパルプ製造プロセスでは、この緑液に含まれるドレッグス(不溶性夾雑物)を沈降分離し、ドレッグスが分離除去された緑液は、これに生石灰を投入する苛性化工程に供され、当該工程で生起する消和反応と苛性化反応により、石灰スラッジが生成される。通常の工程ではこの消和反応と苛性化反応は同時に行われる。   Smelt produced by burning concentrated black liquor (inorganic melt mainly composed of sodium carbonate and sodium sulfide) dissolved in a weak liquid described later is a so-called green liquor, and in a normal pulp manufacturing process, The green liquor from which the dregs (insoluble impurities) contained in this green liquor are settled and separated, and the dregs are separated and removed is subjected to a causticizing step in which quick lime is added to the green liquor. Lime sludge is produced by the chemical reaction. In a normal process, the soothing reaction and the causticizing reaction are performed simultaneously.

次にこの石灰スラッジを含むスラリーを固液分離し、その液状成分に含まれる水酸化ナトリウム及び硫化ナトリウムは、白液として木材チップの蒸解に再利用される。一方、液状成分から分離された石灰スラッジは、ロータリーキルン、カルサイナーなどで焼成されて生石灰に転化し、その生石灰は緑液の苛性化工程に循環使用される。分離されたドレッグスや石灰スラッジを洗浄した際に得られる液状成分は弱液として、上記したスメルトの溶解に使用される。   Next, the slurry containing the lime sludge is subjected to solid-liquid separation, and sodium hydroxide and sodium sulfide contained in the liquid component are reused as a white liquor for cooking wood chips. On the other hand, the lime sludge separated from the liquid component is baked by a rotary kiln, a calsiner or the like and converted into quick lime, and the quick lime is circulated and used in the causticizing process of the green liquor. The liquid component obtained when the separated dregs or lime sludge is washed is used as a weak solution for dissolving the above-described smelt.

連続操業されている通常のパルプ製造プロセスでは、蒸解工程で消失するナトリウム分及び硫黄分を補う目的で、例えば、硫酸ナトリウムを添加することと、緑液の苛性化に使用する生石灰が不足している場合には、これを系外から補充することを除いて、蒸解に必要な薬品は、緑液の苛性化工程で回収される白液で賄い、緑液の苛性化に必要な生石灰は、当該苛性化工程で生成される石灰スラッジの焼成物で賄うのが一般的である。   In the normal pulp production process that is operated continuously, for example, sodium sulfate is added to compensate for sodium and sulfur lost in the cooking process, and there is not enough quick lime to causticize the green liquor. In this case, the chemicals required for cooking are covered with white liquor collected during the causticization process of the green liquor, and the quicklime required for causticization of the green liquor, Generally, it is covered with a calcined product of lime sludge produced in the causticizing step.

しかし、パルプ製造プロセスで副生される石灰スラッジを、炭酸カルシウムの供給源として考えた場合、特に紙用の填料、顔料として使用されるに必要な白色度が高い炭酸カルシウムの供給源として考えた場合には、ドレッグス成分にかなり含まれる有色の未燃カーボンや金属塩が炭酸カルシウムの白色度に大きく影響することから、石灰スラッジに含まれるドレッグス成分の多寡が極めて重要である。石灰スラッジよりこのドレッグス成分を洗浄などの方法により分離精選して炭酸カルシウムとして再生する提案がなされているがドレッグス成分は基本的に不溶性であり、希釈洗浄あるいは置換洗浄などの方法はドレッグス成分の分離精選には無力である。   However, when lime sludge produced as a by-product in the pulp manufacturing process is considered as a source of calcium carbonate, it is considered as a source of calcium carbonate having a high whiteness necessary for use as a filler and pigment for paper. In some cases, the color of unburnt carbon and metal salts that are considerably contained in the dregs component greatly affects the whiteness of the calcium carbonate, so the amount of the dregs component contained in the lime sludge is extremely important. It has been proposed to separate and select this dregs component from lime sludge by a method such as washing and regenerate it as calcium carbonate. However, the dregs component is basically insoluble, and methods such as dilution washing and displacement washing are used to separate the dregs component. It is powerless for careful selection.

紙パ産業ではロングロータリーキルンに対し一般的に設備設置負荷の低いショートロータリーキルンが設置される。このショートロータリーキルンではその排ガス温度は300〜450℃の高温に達する。熱経済の上からもロングロータリーキルンと同様に排ガス温度を低下させ熱能率を上げると共にロータリーキルンの焼成能力を増加させる目的でフラッシュドライヤーが釜尻に設置される。水分35〜40質量%の石灰スラッジケーキをコンベアーにてダブルパドルミキサーに送り、この中でフラッシュドライヤーより送られる水分0〜2質量%の乾燥石灰と共に十分に混合撹拌され、水分10〜13質量%に減湿される。こうして減湿された石灰スラッジはデバイダーにて振り分けられ、一部はスクリューコンベアーにてキルンに供給焼成され、残りはケージミルに送られる。   In the paper and paper industry, a short rotary kiln having a low equipment installation load is generally installed for a long rotary kiln. In this short rotary kiln, the exhaust gas temperature reaches a high temperature of 300 to 450 ° C. From the viewpoint of thermal economy, a flash dryer is installed at the bottom of the kettle for the purpose of lowering the exhaust gas temperature and increasing the thermal efficiency as well as the long rotary kiln and increasing the firing capacity of the rotary kiln. A lime sludge cake having a moisture content of 35 to 40% by mass is fed to a double paddle mixer by a conveyor, and is thoroughly mixed and stirred together with dry lime having a moisture content of 0 to 2% by mass sent from a flash dryer. To be dehumidified. The lime sludge dehumidified in this way is distributed by a divider, a part is supplied and fired to a kiln by a screw conveyor, and the rest is sent to a cage mill.

ケージミルは回転翼列を有する一種の破砕機で、ケージミルに送られた石灰スラッジは細かい粒子に破砕されると同時にキルンからの高温排気ガス(300〜450℃)と十分撹拌され石灰の水分は急激に除去される。この石灰は水蒸気及びガスと共にミル内より乾燥管を通りフラッシュドライヤーにて水蒸気及びガスが捕集分離される。フラッシュドライヤーにて捕集された石灰はエアーロックフィーダーを経てミキサーに帰る。フラッシュドライヤーよりの排ガスは排風機及び集塵機を通って大気へ放出される。集塵機にて回収されたダストは石灰スラッジとして再び石灰スラッジ洗浄槽に戻す。   The cage mill is a kind of crusher with a rotating cascade. The lime sludge sent to the cage mill is crushed into fine particles and at the same time sufficiently stirred with the high-temperature exhaust gas (300-450 ° C) from the kiln, and the lime moisture rapidly increases. Removed. This lime passes through the drying tube from the inside of the mill together with water vapor and gas, and water vapor and gas are collected and separated by a flash dryer. The lime collected by the flash dryer returns to the mixer through the air lock feeder. The exhaust gas from the flash dryer is discharged to the atmosphere through the exhaust fan and the dust collector. The dust collected by the dust collector is returned again to the lime sludge washing tank as lime sludge.

本発明は、キルン釜尻からの排熱を利用して運転するフラッシュドライヤーを通過することによって、石灰スラッジを乾燥させると共に、そのスラッジに含まれる未燃カーボンなどの不純物を分離、清浄化し、かつスラリー分散性の良い、ハンドリングしやすく、経済的に安価な、炭酸カルシウムの製造方法を提供することを要件とする。   The present invention allows the lime sludge to be dried by passing through a flash dryer operated using exhaust heat from the kiln kettle bottom, and separates and cleans impurities such as unburned carbon contained in the sludge, and It is a requirement to provide a method for producing calcium carbonate that has good slurry dispersibility, is easy to handle, and is economically inexpensive.

本発明でいうフラッシュドライヤーとは、いわゆる遠心力を利用した気流式サイクロン分離装置を備えた排熱回収装置のことである。本発明で用いられるフラッシュドライヤーの最大の特徴は、キルン釜尻で発生した排熱を利用し、石灰スラッジを乾燥しつつ、不純物を除去できることであるため、通常のサイクロンで、熱風を使用して、石灰スラッジを乾燥しつつ、分級を行えるサイクロンであれば、一般に使用されるものを問題なく使用できる。   The flash dryer referred to in the present invention is an exhaust heat recovery apparatus provided with an airflow type cyclone separator utilizing a so-called centrifugal force. The biggest feature of the flash dryer used in the present invention is that it is possible to remove impurities while drying lime sludge using the exhaust heat generated in the kiln kettle bottom, so hot air is used in a normal cyclone. Any cyclone that can be classified while drying lime sludge can be used without problems.

緑液の苛性化には、パルプ製造プロセスで常用されている反応条件を採用することができ、この苛性化により石灰スラッジが生成する。ここで得られた石灰スラッジの分散液(石灰乳)は、白液を回収する目的で固液分離され、次いでアルカリ成分の回収を目的として、固液分離された石灰スラッジを水に再分散して脱水し、ここで得られたろ液は弱液として再使用される。このための脱水機には、ベルトフィルター、ドラムフィルター、ディスクフィルター、フィルタープレス、シリンダープレス、デカンター、またはこれらを加圧条件下で行う装置が挙げられる。これら脱水機から適宜選択された装置の一種を単段で用いることにより、目的とする白液とアルカリ成分の回収を行うのが従来の慣行である。   For causticization of green liquor, reaction conditions commonly used in the pulp manufacturing process can be adopted, and this causticization produces lime sludge. The lime sludge dispersion (lime milk) obtained here is solid-liquid separated for the purpose of recovering white liquor, and then the solid-liquid separated lime sludge is re-dispersed in water for the purpose of recovering alkali components. The filtrate obtained here is reused as a weak liquid. Examples of the dehydrator for this purpose include a belt filter, a drum filter, a disk filter, a filter press, a cylinder press, a decanter, or an apparatus that performs these under pressurized conditions. The conventional practice is to recover the target white liquor and alkali components by using one kind of apparatus appropriately selected from these dehydrators in a single stage.

白液を分離し、清水で洗浄した苛性化処理後の石灰スラッジは通常80質量%以上の濃度を有する。清水で洗浄した苛性化処理後の石灰スラッジは、ドラムフィルターなどの減圧ろ過装置などで脱水され、80質量%以上の濃度まで濃縮されるが、塗被紙用炭酸カルシウムとして使用することを考えると、不純物の除去を行う工程で希釈する必要性があり、そうしたとすると、ある程度の濃度まで、再度濃縮しなくてはいけない。   The lime sludge after causticizing treatment which separated white liquor and washed with fresh water usually has a concentration of 80% by mass or more. The causticized lime sludge washed with fresh water is dehydrated with a vacuum filtration device such as a drum filter and concentrated to a concentration of 80% by mass or more, but it is considered to be used as calcium carbonate for coated paper. There is a need to dilute in the process of removing impurities, and if so, it must be concentrated again to a certain concentration.

このような観点から、一度乾燥させ、その後、不純物を分離することが、その後の工程に有利であるが、清水などで洗浄した苛性化処理後の石灰スラッジは通常20質量%前後の水分を有しているため、十分に乾燥するにはかなりのエネルギーコストが必要になり、好ましくない。   From this point of view, it is advantageous for the subsequent steps to dry once and then separate impurities, but the lime sludge after causticizing treatment washed with fresh water or the like usually has a moisture of about 20% by mass. Therefore, a considerable energy cost is required for sufficient drying, which is not preferable.

本発明では、このようなエネルギーコストを低減させるために、キルン釜尻から生じる排熱を利用したフラッシュドライヤーを用いることにより、石灰スラッジの乾燥を行うと共に、乾燥後の冷却のため、含水の石灰スラッジを混合することで、所定のハンドリングしやすい温度まで低減できる。また混合することにより、スラリーでの分散性が大幅に改善され、分散剤添加量の低減も図れる。この点については、フラッシュドライヤーを通すことによって得られる乾燥した石灰スラッジの場合、高温での乾燥の際、粒子表面にぼう硝等が生成して固くなっており、凝集性が強まり分散性が悪い。この乾燥した石灰スラッジに、含水の石灰スラッジを混合することで、相乗効果で著しくスラリー分散性が向上するものと推定される。さらに混合により、乾粉状の乾燥石灰スラッジがほとんど吸着され、粉塵の飛散がなくなり、原料倉庫での直置き等、取り扱いがしやすくなる。   In the present invention, in order to reduce such energy costs, the lime sludge is dried by using a flash dryer using exhaust heat generated from the kiln kettle bottom, and water-containing lime is used for cooling after drying. By mixing the sludge, the temperature can be reduced to a predetermined easy-to-handle temperature. Also, by mixing, the dispersibility in the slurry is greatly improved, and the amount of dispersant added can be reduced. In this regard, in the case of dried lime sludge obtained by passing through a flash dryer, when dried at a high temperature, powdery nitric acid is generated and hardened on the particle surface, and the cohesiveness is increased and the dispersibility is poor. . It is presumed that the slurry dispersibility is remarkably improved by a synergistic effect by mixing the hydrated lime sludge with the dried lime sludge. Furthermore, by mixing, dry lime sludge in the form of dry powder is almost adsorbed, dust scattering is eliminated, and handling such as direct placement in a raw material warehouse becomes easy.

混合後の水分は、高めでも対応は可能であるが、その後のハンドリングや経済性を考慮すると、既出の課題を解決できる範囲内で低めの方が効率が良く、混合後の水分1質量%以内が、好ましい。   Even if the water content after mixing is high, it is possible to cope with it, but considering the subsequent handling and economy, the lower one is more efficient within the range that can solve the existing problems, and the water content after mixing is within 1% by mass. Is preferred.

キルン釜尻からの排熱の温度は、特に制限はないが、あまりに高温すぎると炭酸カルシウムが脱炭酸反応を生じ、酸化カルシウムに分解されてしまうので好ましくなく、逆に低温すぎても未乾燥となるし、上記のような白色度を低下させる無機化合物の分解が促進されないので好ましくない。フラッシュドライヤーで用いられるキルン釜尻の排熱の温度としては、150〜300℃の範囲が好ましい。   The temperature of exhaust heat from the kiln kettle bottom is not particularly limited, but if it is too high, it is not preferable because calcium carbonate undergoes a decarboxylation reaction and decomposes into calcium oxide. However, the decomposition of the inorganic compound that lowers the whiteness as described above is not promoted, which is not preferable. The temperature of exhaust heat from the kiln pot bottom used in the flash dryer is preferably in the range of 150 to 300 ° C.

このようにして得た乾燥石灰スラッジには従来の湿った石灰スラッジにはない塗被紙用顔料として利用する上で好適な性質が種々あることは上記した。しかし、このまま利用するとその利用範囲は填料用途などに限られる。なぜならこのような石灰スラッジを詳細に観察すると粒子が苛性化反応の結果形成される多孔体粒子であること、さらには石灰スラッジ中に微量に水酸化カルシウムが含まれていることなどにより水性でスラリー化しようとする場合その液の性状が悪く、つまり粘度が高くスラリー化時の希釈液を多く要し、近年、紙塗工で主流の調整水の少ない高濃度塗工用の顔料としては利用できない。   As described above, the dried lime sludge thus obtained has various properties suitable for use as a pigment for coated paper, which is not found in conventional wet lime sludge. However, if it is used as it is, its range of use is limited to filler applications. This is because, when such lime sludge is observed in detail, the particles are porous particles formed as a result of the causticization reaction, and further, a small amount of calcium hydroxide is contained in the lime sludge. If the liquid is to be made into a liquid, the properties of the liquid are poor, that is, the viscosity is high and a large amount of diluting liquid is required at the time of slurrying. .

このことを以下の様にして解消した。石灰スラッジは2μmほどの小粒子が凝集した結果30μmほどの多孔体粒子となっている。この2次凝集した石灰スラッジを2〜3μmの1次粒子に粉砕することは容易で、強い粉砕力を与えずして可能である。このようにして粉砕することによりこれをスラリー化した場合、容易に75質量%程の濃度で分散が可能になる。この濃度で分散が可能であることは紙用塗被液の高濃度化を可能にする。この粉砕に要する手段としてジェットミル、アトライター、ロールミルなど乾式で運用する既往の粉砕機により目的達成が可能である。   This was solved as follows. The lime sludge becomes porous particles of about 30 μm as a result of aggregation of small particles of about 2 μm. It is easy to pulverize this secondary agglomerated lime sludge into primary particles of 2 to 3 μm, and it is possible without applying a strong pulverizing force. When this is pulverized in this way to make a slurry, it can be easily dispersed at a concentration of about 75% by mass. The ability to disperse at this concentration makes it possible to increase the concentration of the paper coating solution. As a means required for the pulverization, the object can be achieved by a conventional pulverizer such as a jet mill, an attritor, and a roll mill which are operated in a dry manner.

以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、これら実施例は本発明の技術的範囲を限定するものではない。なお、例中の%表示は白色度の数値以外は質量%を示す。   EXAMPLES The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. However, these examples do not limit the technical scope of the present invention. In addition,% display in an example shows the mass% except the numerical value of whiteness.

実施例1
パルプ製造プロセスにおいて、濃縮黒液の燃焼によって得られるスメルトを弱液に溶解させて緑液を調製し、ステンレスビーカーに収め、オイルバス中で104℃まで加温した。次いで生石灰を緑液1リットル当り70gの割合で緑液に混合し、104℃で2時間、消和・苛性化反応を行って石灰乳を得た。白液回収を目的として、この石灰乳をポリプロピレン製ろ布にて吸引ろ過し、ケーキ固形分濃度が80%の石灰スラッジを得た。
Example 1
In the pulp manufacturing process, smelt obtained by burning concentrated black liquor was dissolved in weak liquor to prepare green liquor, placed in a stainless beaker, and heated to 104 ° C. in an oil bath. Subsequently, quicklime was mixed with the green liquor at a rate of 70 g per liter of green liquor, and a lime milk was obtained by performing a soaking and causticizing reaction at 104 ° C. for 2 hours. For the purpose of recovering the white liquor, this lime milk was suction filtered with a polypropylene filter cloth to obtain a lime sludge having a cake solid content concentration of 80%.

次に得られた石灰スラッジを小型のラボ用気流式フラッシュドライヤーに通した。フラッシュドライヤーの処理は分離される不純分の固形分が投入した全量の2.5%が廃棄されるように実施し、この時の熱風の温度は200℃で行った。この乾燥した石灰スラッジと乾燥前の石灰スラッジを所定の水分になるように混合し、供試原料とした。   The resulting lime sludge was then passed through a small laboratory airflow flash dryer. The treatment of the flash dryer was performed so that 2.5% of the total amount of impure solids to be separated was discarded, and the temperature of the hot air at this time was 200 ° C. This dried lime sludge and the lime sludge before drying were mixed so that it might become predetermined | prescribed moisture, and it was set as the test raw material.

フラッシュドライヤー処理前後の白色度と水分値、平均粒子径は、以下の方法にて測定した。
[白色度]:
得られた炭酸カルシウム粉末を真ちゅう製の型枠に入れ、鏡面処理を施した平板を型枠の上に置き、70kgf/cm2で30秒間プレスしてペレット状とし、分光白色度測色計(SC−10WN、スガ試験機社製)を用いて鏡面にあたっていた側のペレットの白色度を測定した。なお、白色度の測定に際しては、D65光源、10度視野の条件を用いた。
[水分値]:
得られた炭酸カルシウム10gを100℃の乾燥機で30分乾燥させ、乾燥前後の質量差から、炭酸カルシウムの水分値を測定した。
[平均粒子径]:
粒度はマイクロトラック社製MT3000にて50%平均粒子径を計測した。
The whiteness, moisture value, and average particle size before and after the flash dryer treatment were measured by the following methods.
[Whiteness]:
The obtained calcium carbonate powder is put into a brass mold, a mirror-finished flat plate is placed on the mold, pressed at 70 kgf / cm 2 for 30 seconds to form a pellet, and a spectral whiteness colorimeter ( SC-10WN, manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd.) was used to measure the whiteness of the pellet on the side that was in the mirror surface. In measuring the whiteness, the conditions of a D65 light source and a 10 degree field of view were used.
[Moisture value]:
10 g of the obtained calcium carbonate was dried with a dryer at 100 ° C. for 30 minutes, and the moisture value of calcium carbonate was measured from the mass difference before and after drying.
[Average particle size]:
The particle size was 50% average particle size measured with MT3000 manufactured by Microtrac.

次にこの乾燥石灰スラッジをジェットミルにて、4μmの平均粒子径に粉砕した。この石灰スラッジを200g採取し、一方、分散剤(アロンT40)0.16%加えた上で、全体が75%濃度となるように調節した水媒体にこの石灰スラッジを投入し、これを攪拌機にて撹拌分散後B型粘度計にて粘度を計測した。この結果粘度は190cpsであった。   Next, this dried lime sludge was pulverized to an average particle size of 4 μm by a jet mill. 200 g of this lime sludge was sampled. On the other hand, after adding 0.16% of a dispersant (Aron T40), this lime sludge was put into an aqueous medium adjusted to a total concentration of 75%, and this was put into a stirrer. After stirring and dispersing, the viscosity was measured with a B-type viscometer. As a result, the viscosity was 190 cps.

実施例2
ジェットミルによる粉砕で平均粒子径を10μmにしたこと以外は、実施例1と同様に行った。この結果分散後の粘度は250cpsとなった。
Example 2
The same operation as in Example 1 was performed except that the average particle size was changed to 10 μm by pulverization with a jet mill. As a result, the viscosity after dispersion was 250 cps.

実施例3
原料水分を1%にしたこと以外は、実施例1と同様に行った。この結果分散後の粘度は150cpsとなった。
Example 3
The same procedure as in Example 1 was performed except that the raw material moisture was 1%. As a result, the viscosity after dispersion was 150 cps.

比較例1
原料として、乾燥した石灰スラッジのみを使用したこと以外は、実施例1と同様に行った。この結果分散後の粘度は380cpsとなった。
Comparative Example 1
The same procedure as in Example 1 was performed except that only dried lime sludge was used as a raw material. As a result, the viscosity after dispersion was 380 cps.

上記した各実施例並びに比較例において、得られた石灰スラッジの白色度、水分、これを乾式にて粉砕した後の平均粒子径、それを分散する時の石灰スラッジ濃度、分散後の粘度をまとめて表1に示す。   In each of the above examples and comparative examples, the whiteness of the obtained lime sludge, moisture, the average particle diameter after pulverizing this dry, the lime sludge concentration when dispersing it, and the viscosity after dispersion are summarized. Table 1 shows.

Figure 2009179520
Figure 2009179520

本発明の方法は苛性化工程で副生する石灰スラッジを、キルン釜尻の排熱を利用したフラッシュドライヤーに通すことにより、石灰スラッジを乾燥させると共に、ハンドリングや経済性の観点から優位な高品質の炭酸カルシウムを得、次いで乾式にて粉砕することにより高能率の塗工を可能にする高濃度塗工用顔料として利用できる。   In the method of the present invention, the lime sludge produced as a by-product in the causticizing process is passed through a flash dryer using exhaust heat from the kiln kettle bottom so that the lime sludge is dried and high quality superior from the viewpoint of handling and economy. Can be used as a high-concentration coating pigment that enables high-efficiency coating.

Claims (2)

クラフト法によるパルプ製造工程で得られる緑液を、生石灰または生石灰を水酸化ナトリウム含有液と反応させて得た消和液にて苛性化し生成する石灰スラッジから炭酸カルシウムを製造する方法において、石灰スラッジを、白液回収工程を経た後、高温熱風を使用したフラッシュドライヤーを通すことによって得られる乾燥した石灰スラッジと、フィルター落ち口での含水の石灰スラッジを混合し、これを乾式粉砕することを特徴とする炭酸カルシウムの製造方法。   In the method of producing calcium carbonate from lime sludge that is formed by causticizing and producing green liquor obtained in the pulp manufacturing process by the kraft method, with caustic liquid obtained by reacting quick lime or quick lime with sodium hydroxide-containing liquid, lime sludge After passing through the white liquor recovery process, dry lime sludge obtained by passing through a flash dryer using high-temperature hot air and hydrated lime sludge at the filter outlet are mixed and dry-ground. A method for producing calcium carbonate. 乾燥した石灰スラッジと、フィルター落ち口での含水の石灰スラッジを、混合後の水分1質量%以内の条件で混合することを特徴とする請求項1記載の炭酸カルシウムの製造方法。   2. The method for producing calcium carbonate according to claim 1, wherein the dried lime sludge and the hydrated lime sludge at the filter outlet are mixed under a condition within 1% by mass of water after mixing.
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