一种文石型白泥碳酸钙的制备方法
【专利摘要】本发明属于造纸工业中固体废弃物——碱回收白泥的回收利用，具体涉及到一种文石型白泥碳酸钙的制备方法。从现有制备一定晶型的白泥碳酸钙的方法看，存在的一个突出问题是制备过程控制要求高、严重影响碱回收效率。本发明通过生石灰或熟石灰与部分净化绿液在温度为60～100℃条件下反应形成晶核溶液，再继续与剩余净化绿液在60～100℃下反应30～120min，保温30min后经过过滤洗涤制得文石型白泥碳酸钙。本发明制得文石型白泥碳酸钙，不仅可以提高白泥碳酸钙加填性能，而且不会对现有生产过程控制和碱回收效率产生明显影响。
【专利说明】一种文石型白泥碳酸钙的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于造纸工业中固体废弃物一碱回收白泥的回收利用，具体涉及到一种文石型白泥碳酸钙的制备方法。
【背景技术】
[0002]在传统的制浆碱回收工艺中，消化苛化是同时进行的，没有办法精确控制消化苛化过程，因此无法获得具有一定晶型、粒子形状、窄粒度分布的碳酸钙，在此基础上制备的白泥碳酸钙将很难满足造纸加填的需求。
[0003]发明专利02104836.3通过改进了传统碱回收工艺中苛化工序的关键性技术，第一步苛化时，将石灰乳液与净化的绿液在O?70°C的条件下进行苛化后进行固液分离，此时氢氧化钙的量是过量的；然后在第一步苛化后所产生的固体中加入过量绿液苛化后进行固液分离，固体即为碳酸钙，液体继续用于第一步苛化。通过控制苛化反应温度、反应物的浓度等条件可以控制苛化碳酸钙的粒度。但是该方法中的苛化温度明显低于传统苛化工艺中对苛化反应温度(90?105°C )的要求。发明专利200710042961.9给出的一种用造纸绿液苛化制备球状白泥碳酸钙是采用石灰消化与绿液苛化分开进行时添加媒晶剂硫化锌的方法。在该方法中通过控制反应速度获得颗粒微细、分布均匀的晶种，通过控制苛化反应时的石灰乳液添加速度、添加浓度等手段就可以得到满足要求的球形碳酸钙。王发明专利200910172727.7给出的一种用于碱回收白泥制备轻质碳酸钙的新方法，主要包括石灰的预处理、生石灰的消化、苛化反应和碳化反应，其中的苛化反应采用四段苛化，在第三段和第四段苛化时加入了由硫酸镁、葡萄糖酸钠和十二烷基苯磺酸钠以质量比为5: 3: 2组成的晶体控制剂，四段苛化后再加一次碳化反应获取轻质碳酸钙，碳化反应中也加入了媒晶齐U。该方法通过控制不同苛化段的苛化量、苛化温度、苛化时间以及媒晶剂的加入实现对白泥碳酸钙晶型和粒度的控制。
[0004]日本的 Yansunori 等(Yansunori N.A new process to produce high-qualityPCC bythe causticizing process in a kraft pulp mill[J].TAPPI Journal，2008(8):
19-23.)提出了一种硫酸盐浆厂生产高质量轻质碳酸钙的新工艺，通过控制反应条件可以获得各种晶型的苛化碳酸钙，如米粒状、针状、纺锤状等。根据他们的研究，影响苛化碳酸钙晶型的因素包括绿液、生石灰的活性、石灰乳液的浓度、反应温度、绿液的滴加速度和搅拌，其中影响因素最大的是消化液中碳酸根离子的浓度要尽量低。随着苛化反应温度的降低，苛化碳酸钙晶型将从针状逐渐转变成块状。该文献中还提出通过两步苛化，以改善苛化后的碳酸钙和白液的分离。通过这种尝试，虽然可以获得高质量的沉淀碳酸钙，如晶形可控、粒度分布均一等，但通过研究其技术路线不难发现:对现有碱回收系统改动较大，其中最关键的一点是不能用绿液直接消化氧化钙，只能用清水或稀白液。此外，为了改善白泥碳酸钙与白液的分离性能，还必须通过两步苛化以增大沉淀碳酸钙的粒径；为了使获得的碳酸钙适合造纸加填，还需要使用砂磨机进行研磨处理以调整二次苛化碳酸钙的粒子大小。
[0005]从现有生产一定晶型的白泥碳酸钙的方法看，存在的一个突出问题是生产过程控制要求高、严重影响碱回收效率。
【发明内容】
[0006]本发明的目的，旨针对上述现有技术的存在的不足之处，提出一种文石型白泥碳酸钙的制备方法，采用该方法获得的文石型白泥碳酸钙，不仅可以提高白泥碳酸钙加填性能，而且不会对现有生产过程控制和碱回收效率产生明显影响。
[0007]为实现本发明目的，所采用的技术方案是:
[0008]I)生石灰或熟石灰与经过净化的部分绿液在搅拌条件下直接反应形成晶核溶液，此时绿液用量为全部反应用量的15?50%、绿液浓度为50?100g/L，以NaOH计，在此过程中添加晶型控制剂，晶型控制剂为氯化镁、磷酸氢二钠和磷酸二氢钠中的一种或多种混合，晶型控制剂的用量为O?1.5%,对全部所用绿液理论制备的碳酸I丐量计,反应时间为20?60min，反应温度为60?100°C ;生石灰和熟石灰粉末纯度大于等于80% ；
[0009]2)在晶核溶液中，连续加入剩余的净化绿液，此时绿液用量为全部反应用量的50?85%，绿液浓度为100?160g/L，以NaOH计，绿液加入速率的控制以保证绿液在30?120min内完成加入，反应温度为60?i00°C，绿液加入结束后保温30min，保温结束后经过过滤洗涤处理制得文石型白泥碳酸钙，加水制备文石型白泥碳酸钙悬浮液；
[0010]3)调节文石型白泥碳酸钙悬浮液的pH值，控制悬浮液浓度为I?45%，并向悬浮液中通入适量的弱酸溶液至悬浮液的pH值为8.5?9.5，弱酸为乙酸、柠檬酸等有机酸。
[0011]与现有技术相比，本发明的优点在于:
[0012]对现有碱回收系统的适应性强，不会明显影响碱回收效率。所制得的文石型白泥碳酸钙的晶相纯度高，控制不同的工艺条件可以获得具不同粒子形状以及窄粒度分布的碳酸钙，明显提升碱回收白泥碳酸钙的品质和应用性能，有助于造纸工业的可持续发展并实现节能减排的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1、实施例1制备的文石型白泥碳酸钙的扫描电镜(SEM)照片。
[0014]图2、实施例2制备的文石型白泥碳酸钙的扫描电镜(SEM)照片。
[0015]图3、实施例3制备的文石型白泥碳酸钙的扫描电镜(SEM)照片。
[0016]图4、实施例4制备的文石型白泥碳酸钙的扫描电镜(SEM)照片。
[0017]图5、实施例1?5制备的文石型白泥碳酸钙的XRD图。
[0018]实施方式
[0019]下面结合实施例对本发明作进一步的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0020]实施例1
[0021]I)在2.0L的反应容器中，加入400mL浓度为70g/L的净化绿液，以NaOH计，然后加入磷酸氢二钠1.65g，在开动搅拌条件下一次加入135.9g的熟石灰，熟石灰的纯度为89.8%,即有效氢氧化|丐含量为89.8%。控制反应温度为80°C,反应30min后形成晶核溶液。
[0022]2)在晶核溶液中，连续加入I10mL浓度为124.5g/L的净化绿液，以NaOH计，绿液加入速率为0.15mL/min/g氢氧化钙，反应温度为80°C，绿液加入结束后保温30min，保温结束后经过过滤洗涤处理制得文石型白泥碳酸钙，加水制成浓度为20%的文石型白泥碳酸钙悬浮液；
[0023]3)在搅拌条件下，向浓度为20%悬浮液中通入浓度为10%的乙酸溶液至悬浮液的PH值为8.5，继续搅拌5min后即制得可用于纸张加填的文石型白泥碳酸钙。
[0024]实施例2
[0025]I)在2.0L的反应容器中，加入400mL浓度为70g/L的净化绿液，以NaOH计，然后加入磷酸氢二钠1.65g，在开动搅拌条件下一次加入146.06g的熟石灰，熟石灰的纯度为83.55%，即有效氢氧化钙含量为83.55%。控制反应温度为80°C，反应30min后形成晶核溶液。
[0026]2)在晶核溶液中，连续加入I10mL浓度为124.5g/L的净化绿液，以NaOH计，绿液加入速率为0.16mL/min/g氢氧化钙，反应温度为80°C，绿液加入结束后保温30min，保温结束后经过过滤洗涤处理制得文石型白泥碳酸钙，加水制成浓度为18%的文石型白泥碳酸钙悬浮液；
[0027]3)在搅拌条件下，向浓度为18%悬浮液中通入浓度为10%的乙酸溶液至悬浮液的PH值为8.5，继续搅拌5min后即制得可用于纸张加填的文石型白泥碳酸钙。
[0028]实施例3
[0029]I)在2.0L的反应容器中，加入400mL浓度为100g/L的净化绿液，以NaOH计，然后加入磷酸氢二钠1.65g，在开动搅拌条件下一次加入135.9g的熟石灰，熟石灰的纯度为89.8%,即有效氢氧化|丐含量为89.8%。控制反应温度为80°C,反应30min后形成晶核溶液。
[0030]2)在晶核溶液中，连续加入I10mL浓度为113.6g/L的净化绿液，以NaOH计，绿液加入速率为0.15mL/min/g氢氧化钙，反应温度为80°C，绿液加入结束后保温30min，保温结束后经过过滤洗涤处理制得文石型白泥碳酸钙，加水制成浓度为20%的文石型白泥碳酸钙悬浮液；
[0031]3)在搅拌条件下，向浓度为20%悬浮液中通入浓度为10%的乙酸溶液至悬浮液的PH值为8.5，继续搅拌5min后即制得可用于纸张加填的文石型白泥碳酸钙。
[0032]实施例4
[0033]I)在2.0L的反应容器中，加入400mL浓度为70g/L的净化绿液，以NaOH计，然后加入氯化镁1.65g，在开动搅拌条件下一次加入99.96g的生石灰，生石灰的纯度为92.44%,即有效氧化I丐含量为92.44%。控制反应温度为80°C,反应30min后形成晶核溶液。
[0034]2)在晶核溶液中，连续加入I10mL浓度为124.5g/L的净化绿液，以NaOH计，绿液加入速率为0.10mL/min/g氢氧化钙，反应温度为80°C，绿液加入结束后保温30min，保温结束后经过过滤洗涤处理制得文石型白泥碳酸钙，加水制成浓度为20%的文石型白泥碳酸钙悬浮液；
[0035]3)在搅拌条件下，向浓度为20%悬浮液中通入浓度为10%的乙酸溶液至悬浮液的PH值为8.5，继续搅拌5min后即制得可用于纸张加填的文石型白泥碳酸钙。
[0036]从图1?4可看出，本发明通过控制不同工艺条件，制得的文石型白泥碳酸钙可以是针状和棒状。
【权利要求】
1.一种文石型白泥碳酸钙的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)生石灰或熟石灰与经过净化的部分绿液在搅拌条件下直接反应形成晶核溶液，此时绿液用量为全部反应用量的15?50%，绿液浓度为50?100g/L，以NaOH计，在此过程中添加晶型控制剂，晶型控制剂的用量为O?1.5%，对全部所用绿液理论制备的碳酸钙量计，反应时间为20?60min，反应温度为60?100°C ； 2)在晶核溶液中，连续加入剩余的净化绿液，此时绿液用量为全部反应用量的50?85%，绿液浓度为100?160g/L，以NaOH计，绿液加入速率的控制以保证绿液在30?120min内完成加入，反应温度为60?100°C，绿液加入结束后保温30min，保温结束后经过过滤洗涤处理制得文石型白泥碳酸钙，加水制备文石型白泥碳酸钙悬浮液； 3)调节文石型白泥碳酸I丐悬浮液的pH值,控制悬浮液浓度为I?45%,并向悬浮液中通入适量的弱酸溶液至悬浮液的pH值为8.5?9.5。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的生石灰和熟石灰纯度大于等于80%。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的晶型控制剂为晶型控制剂为氯化镁、磷酸氢二钠和磷酸二氢钠中的一种或多种混合。
【文档编号】C01F11/18GK104310451SQ201410510818
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年9月28日 优先权日:2014年9月28日
【发明者】苏艳群, 刘金刚, 孟远行, 杨扬 申请人:中国制浆造纸研究院