SU834296A1 - Способ подготовки наполнител дл пОлучЕНи буМАги - Google Patents

Description

1

И1эобретение относитс  к способам приготовлени  наполнител  бумажной массы и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности при изготовлении высококачественных белых вид бумаги.

Известны снос обы подготовки наполнител , в частности каолина, наиболее широко пр мен емого в бумажном производстве, путем обработки его водной суспензии минеральными кислотами с цел:ыо повышени  белизны наполнител  и бумаги с его использованием fl.

-При такой химической обработке, направленной на частичное удаление соединений железа,  вл ющихс  основными хромофорами в каолине, часто дополнительно используют натриевые или цинковые соли сернистой кислоты с целью восстановлени  нерастворимых окислов железа и перевода их в растворимые в кислой воде соединени  двухвалентного железа, В результате более полного удалени  соединений железа из каолина

возрастает его белизна и улучшаютс  оптические свойства наполненной им бумаги . .

.л Однако в таких способах не обеспе-.

чиваетс  достаточно высока  белизна каолюш, достигаема  при обработке его кислыми растворами восстановителей, поскольку технически и экономически деле- сообраз на  химическа  обработка позвол ет лишь частично удалить из каолира загр зн ющие его соединени  железа.

При. осуществлени  таких способов :подготовки наполнител  бумажной массы возникает необходимость фильтращй или декантации его суспензии с последующей промывкой. Это обусловлено тем, что указанные способы подготовки наполнител  осуществл ют при рН суспец§ии наполнител  ниже 3, тогда как процессы подготовки бумажной массы и отлива бумажного полотна протекают при рН выше 4,5.

Кроме того, введение такой суспензии каолина в бумажную массу способствует коррозии оборудовани .

Хороша  промывка необходима и дл  удалени  перешедших из каолина в раствор соединений железа, так как при альнейшем использовании наполнител  в производстве бумаги возможно вторичное окисление двухвалентного железа, что снижает белизну бумаги и оказывает отрицательное вли ние на эффективность оптического отбеливани  бумаги.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ подготовки каолина путем обработки его водной суспензии минеральными .кислотами (серной и ортофосфорной) и гидросульфитом натри  с последующей нейтрализацией суспензии каолина кальцинированной содой 2J.

При таком способе подготовки наполнител  стадии фильтрации обработанной суспензии и последующей промывки исключаютс , и суспензи  каолина после ее подго±овки может быть сразу введена в бумажную массу.

Однако и в этом случае при использовании , например, низкосортного трудноотбеливаемого каолина белизна наполнител , вводимого в бумажную массу, недостаточно высока.

Достигаемый уровень белизны наполнител  зависит от исходной белизны природного каолина, подвергнутого обработке , количества и минералогического состава содержащихс  в нем соединений железа.

Используемые дл  обработки каолина реагенты и в этом случае тер ютс , причем образующиес  в процессе подготовки наполнител  растворимые соединени  при введении его в бумажную массу и последующем отливе бумаги переход т в сточные оборотные воды, увеличива  их засоленность.

Кроме того, этот способ не исключает возможность повторного окислени  двухвалентного железа, извлеченного из каолинaj в. трехвалентное, .что приводит к снюкению белизны каолина. Поэтому дл  . стабилизации достигнутой белизны используют дорогосто щий и дефицитный поливиниловый спирт, который после .введени  наполнител  в бумажную массу полностью не удерживаетс  и переходит в сточные воды, увеличива  их биологическое потребление кислорода.

Использование ортофосфорной кислоуы, выполн ющей в этом способе подготовки

наполнител  роль комплексообразовател  по отношению к двухвалентному железу, также не лишено недостатков, так как ввдение фосфатов в бумажную массу стимулирует рост микрофлоры (биологичес кие обрастани ).

Цель изобретени  - повьшение белизны наполнител  и бумаги, а также снижение загр знени  вод в процессе изготовлени  бумаги.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе подготовки наполнител  дл  получени  бума.ги путем обработки водной суспензии каолина серной кислотой или смесью серной кислоты с гидросульфитом натри  при повь1щенной температуре с последующей нейтрализацией суспензии до рН 4-7 нейтрализацию провод т гидроокисью щелочноземельного металла, карбонатом, щелочноземельного мзталла, силикатом щелочного металла или смесью указанных реагентов.

Обработку каолина серной кислотой можно проводить в присутствии сернокислого глинозема.

В процессе нейтрализации суспензии каолина гидроокис ми щелочноземельных металлов происходит образование нераствримых бель1Х пигментов, обладающих высокой степенью белизны (сульфата бари , сульфата кальци ). Частицы каолина модифицируютс  осаждающимис  пигментами и конечна  белизна получаемого наполнител  возрастает.

Ввиду некоторого различи  показател  преломлени ,формы и размера частиц као лш1а, образующихс  пигментов и модифицированных частиц каолина возрастает . рассеивающа  способность получаемого по предлагаемому способу наполнител , что обеспечивает более высокую оптическую эффективность наполнител  в бумаге .

Осаждающиес  в процессе нейтрализации суспензии каолина пигменты адсорбируют основные малорастворимые соединени  железа или его гидроокиси. Этот процесс усиливаетс  в присутствии сернокислого алюмини , так как при нейтрализации суспензии каолина образуютс  нерастворимые объемные осадки гидроокиси алюмини , обладающие высокой адсорбционной способностью.

Таким образом, перешедшие в раствор из каолина при кислотной обработке; соединени  железа оказываютс  замаскированными образующимис  в процессе нейтрализации белыми пигментами. Это устран ет возможность отрш1ательногр воздействи  соединений железа на белизну наполнител  и изготовленной с ни бумаги. Использование сернокислого алюмин позвол ет,кроме того, проводить процесс обработки каолина в более м гких услов  х и снижает воздействие серной кислот на Структуру каолинита. Поскольку используемые в процессе подготовки наполнител  бумажной массы реагенты (серна  кислота и сернокислый ал миний) в процессе нейтрализации переход т нерастворимые соединени , уменьшаетс  их безвозвратна  потер  и значительно снижаетс  загр зненность сточных вод на целлюлозно-бумажных предпри ти х. При этом общее количество наполнител  бумажной массы, получаемого по, предлагаемому способу, в зависимоети от условий проведени  процесса може возрасти до 50% по сравнению с первоначальным количеством каолина, подвер нутого обработке. Способ осуществл етс  следующим образом. Каолиновую суспензию обрабатывают серной кислотой необходимой концентрации , преимущественно 0,6-5%-ным раствором . Процесс обработки предпочти ел но ведут при 80-90°С в течение 1060 мин.. . При проведении процесса в присутств гидросульфата натри  его ввод т в суспензию каолина в сухом виде. Оптимальный расход гидросульфата натри  выбирают в .зависимости от содержани  в каолине. легкорастворимых соединений. железа и задают гфеимущественно в количестве, в два раза превышающем содержание соединений железа, удал емьгх из каолина при кислотной обработке. При подготовке наполнител  бумажно массы .в присутствии сернокислого алюмини  его ввод т в суспензию каолина одновременно с серной кислотой в количестве , обеспечивающем рН суспен зии каолина перед нейтрализацией не выще 3. Обработанную в указанной последовательности суспензию каолина ней трализуют гидроокис ми щелочноземельных . металлов, их карбонатами, силика-. тами щелочных металлов или их смес ми до рН 4-7. Указанные реагенты можно примен ть дл  нейтрализации совместно ивводить в суспензию каолина последовательно , либо проводить нейтрализацию их смесью. Концентраци  исходной суспензии каолина выбираетс , исход  из технологических соображений. Степень белизны напол}П1тел , получаемого по Предлагаемому способу, зависит от ввда каолина, подвергнутого обработке , его исходной белизны, расхода серной кислоты и сернокислого алюмини , при- , менени  гидросульфита натри , времени . обработки и вида нейтрализующего агента . Пример. К 100 мл 20%нной водной суспензии каол1ша при перемешивании концентрированную серную кислоту до концентрации ее в суспензии 5%. Прогцесс обработки-проводит при.80 С в течении 1 ч. Затем к суспензии каолина при перемешивании добавл ют 10%-11ый раствор гвдроокиси бари  и нейтрали .- зуют суспензию до рН 7. Полученную суспензию наполнител  ввод т в бумажную массу, состо щую из сульфитной беленой целлюлозы, размолотой до 33 ШР, добавл ют глшю зем до .рН 5 и обычным способом изготавливают бумагу на лабораторном листоотливном аппарате Рапвд-Кеттен. Примера. К 10О мл 20%-ной водной суспензии каолина Глуховецкого месторолшенн  при перемешивании добавл ют серную кислоту до ко1щентрации ее в суспензии 2%, ввод т 0,6 Г гидросуль ({)ита натри  и обрабатывают ее в течение 4О мин при . Затем суспензию каолина нейтрализуют10%-ным раствором гидроокиси кальци  до рН 6. Подготовленный таким образом наполнитель ввод т в бумажную массу и получают в лабораторных услови х бумагу аналогично примеру 1. Примерз. К 10О мл:2О%-ной водной суспензии каолина Глуховецкого месторождени , подогретой до 9О С, ввод т при перемешивании концентрированную серную кислоту до концентрации ее 2 %, перемещивают в течение 10 мин и затем нейтрализуют суспензию карбонатом кальци  до рН 7. I Пол5ченный наполнитель ввод т в бумажную массу и аналогично 1фимеру, 1 получают образцы наполненной им бума- ги. П р и м е р 4. К 10О мл 20%-ной водной суспензии каолина Чалгановского месторождени , подогретой до при перемешивании ввод т серную кислоту до концентрации ее 2% и обрабатывают . суспензию каолина в течение 30 мин. Затем суспензию нейтрализуют 10%-Ht.iM раствором гидроокиси кальци до рН 4 и добавл ют О., 9 г ги дросуль(})йта натри . Суспензию перемешивают в течение 10 мин и нейтрализуют 10%-ным раствором гидроокиси кальци  до рН 7. Суспензию наполнител , приготовле ш го описанным способом, ввод т в -бумагк- кую массу и получают .бумагу аналогично примеру 1. Пример 5. К 100 мл 20%-ной суспензии каолина Чалгановского месторождени  при перемешивании добешл ют концентрированную серную кислоту до получени  0,5%-ного водного раствора и сернокислый алюминий до рН 2,4. Обработку ведутв течение 30 мин при . Далее, в суспензию, каолина ввод  10%-ный раствор гидроокиси кальци  и затем нейтрализуют до рН 4. Приготовленную суспензию наполнител  ввод т в бумагкную массу и получают бумагу аналогично примеру 1. . П р и м е р 6.К loo мл 2О%-ной водной суспензии каолина Глуховецкого месторождени , подогретой до.ЭО С, при перемешивание добавл ют концентрированную серную кислоту до концентрации ее в реакционной смеси 0,5% и сернокислый алюминий до получени  рН суспензии 2,3. Через 40 мин в суспензиЕо ввод т 7 мл 10%-ного раствора гидроокиси кальци , перемешивают и добавл ют раствор силиката на три  до рН QS. -Приготовленную суспензию наполнител  ввод т в бумажную мас и по примеру 1 в лабораторных услови-.  х изготавливают -бумагу. 968 Пример7.К 100 мл водной суспензии каолина Чалгановского месторождени , подогретой до , при перемешивании ввод т концентрированную серную кислоту до концентрации ее в суспензии 2% и провод т обработку в течение 40 мин. Затем суспензию нейтрализуют 10%-ным раствором силиката натри  до рН 6. Приготовленный наполнитель ввод т в массу и изготавливают бумагу аналогично примеру 1. П р и м. е р 8. (известный способ). К 100 мл ВОД-НОЙ суспензии каолина Глуховецкого месторождени  при перемешивании ввод т 1,5% от веса каолина ковдентрированной С(эрной кислоты, 1,5% от веса каолина ортофосфорной кислоты и добавл ют в сухом виде гидросульфит натри  в количестве 4% рот веса сухого каолина. Перемешивают в течение 20 мин, затем ввврд т раствор поливинило&ого спирта (О,3% от веса каолина.). Полученную суспензию нейтрализуют раствором кальцинированной соды до рН 6. Приготовленную суспензию наполнИтел  ввод т в бумажную массу и полз чают бумагу аналогично примеру 1. П р и м е р 9. Обрабатывают суспензию каолина Чалгановского месторожденш как в .примере . 8. Полученную суспензию наполнител  ввод т в бумадшую массу и получают бумагу аналогично примеру 1, В таблице приведены показатели белизны полученньцс наполнителей и изготовленной с ними бумаги.

Предлагаемый способ

1Глуховецкий 78,2

2Глуховецкий 78,2

3Глуховецкий 78,2 4.Чалгановский 74,6

5Чапгааовсккй 74,6

6Глуховецкий 78,4

834296

,3S2S2 SH ISE- i 4

Чалгановский 74,6

ГлуховеШшй 78,2

Чдлгановский 74,6

IT

Как ввдно-ИЗ данных,приведенных в таблице, предлагаемый способ подготовки наполнител  бумажной массы позвол ет повысить белизну исходного (необработанного) каолина Глуховецкого месторождени  на 3,3-5,4%, а каолина Чалгановского месторождени  - на 5,4-7,9%.,...

При обработке этих же образцов исходно каолинапо известному способу, белизна каолина Глуховецкр о месторождени  . увеличиваетс  на 2,5%, а каолина Чалгановского месторождени  - на 3,7%. Конечна  белизна наполнител , полученного по предлагаемому способу, зависит от вида каолина, подвергнутого обработке , белизны исходного каолина, расхода серно кислоты и сернокислого алюмини , применени  гидросульфита, времени обработки и вида нейтрализующего агента.

Claims (2)

1. Предлагаемый способ позвол ет такж уменьшить.безвозвратную потерю используемых реагентов и значительно сниг зить загр знение сточных вод на целлюлозно-бумажных предпри ти х. Формула изобретени 

   Способ подготовки наполнител  дл  получени  бумаги путем обработки ис10

   81,4

   8Q,O

   80,5 80,7

   78,3 78,2

   ходной водной суснензии каолина серной кислотой или смесью серной кислоты с гидросульфитом натри  при повышенной температуре с последующей нейтрализацией суспензии до рН 4-7, отличающийс  тем, что, с целью повыщени  белизны наполнител  и бумаги, а также снижени  загр знени  сточных вод при получении бумаги , нейтрализацию ведут гидроокисью щелочноземельного металла, карбонатом щелочноземельного металла, силикатом металла или их смесью .
2. 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с   тем,, что обработку исходной водной суспензии каолина ведут в присутствии сернокислого алюмини .

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   I.Bas Papier: 1977, 31, № 11, . ;S.. 468-47 5,

   2. Дымшиц М. М. Каолин, эффективь1й способ отбелки. - Бумажна  промыленность , 1970, № 2, с. 14 (проотип ) .