本发明涉及重质碳酸钙制备工艺，尤其涉及一种用于造纸的改性复合重质碳酸钙的制备工艺。
背景技术：
随着我国造纸工业的迅速发展，造纸工业的技术和装备水平不断进步，高速涂布纸机获得广泛应用。在涂布颜料的选择上，造纸企业越来越多的选择成本比较低廉的碳酸钙，从制造方法上来分碳酸钙分为重质碳酸钙(重钙)和轻质碳酸钙(轻钙)，由于重钙成本低于轻钙，所以用于造纸涂布的碳酸钙以重钙为主。但重钙的白度、颗粒的分布以及涂布之后纸张的松厚度都低于轻钙，因此有必要建立一种既可以降低成本，又能得到性能较好且适用于造纸涂布的改性碳酸钙的制备工艺。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种白度高、颗粒分布均匀、松厚度高的改性复合重质碳酸钙。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种用于造纸的改性复合重质碳酸钙的制备工艺，所述制备工艺包括以下步骤：
(1)备料：挑选碳酸钙矿石，经过水洗、干燥、粉碎、风选得到400-700 目碳酸钙粉；
(2)泡浆：取步骤(1)的碳酸钙粉，与水、分散剂A、膨润土充分混匀，得到的浆料置入缓冲容器中，搅拌一段时间后，备用；
(3)四级湿法研磨：一级研磨时控制浆料流速为6.5-7t/h，并在研磨过程中加入分散剂B，研磨温度为25-29℃，研磨时间为20-30min；二级研磨时控制浆料流速为6.5-7t/h，并在研磨过程中加入分散剂B，研磨温度为35-40℃，研磨时间为40-60min；三级研磨时控制浆料流速为6.5-7t/h，并在研磨过程中加入分散剂C,研磨温度为60-65℃，研磨时间为30-40min；四级研磨时控制浆料流速为6.5-7t/h，并在研磨过程中分别加入分散剂C和轻钙,研磨温度为85-90℃，研磨时间为30-60min；
(4)浆料筛选：将步骤(3)中经过四级湿法研磨得到的浆料，过滤，收集的浆料置入缓冲容器中进行搅拌，再经过离心分离，得到浆状改性重质碳酸钙。
作为一种优选的技术方案，步骤(2)中碳酸钙粉、水、分散剂A和膨润土的重量比为720-850:260-370:3.5-4.5:5-10。
作为一种改进的技术方案，步骤(2)中所述分散剂A为聚丙烯酸钠、聚丙烯酸铵或聚甲基丙烯酸钠。
作为一种优选的技术方案，步骤(2)中所述分散剂A为聚甲基丙烯酸钠。
作为一种改进的技术方案，步骤(3)中一级研磨和二级研磨时分散剂B的用量分别为2.6-3.5份，三级研磨和四级研磨时分散剂C的用量分别为3.2-4.5 份。
作为一种改进的技术方案，步骤(3)中分散剂B为HY-1010A、HY-1010C 或HY-1030D中至少一种，分散剂C为马来酸-丙烯酸共聚物钠盐。
作为一种优选的技术方案，步骤(3)中四级研磨时轻钙的加入量为180-300 份。
采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：
(1)本发明选择在泡浆和研磨这两个阶段分别加入不同种类，不同用量的分散剂，泡浆时加入分散剂A(聚丙烯酸钠、聚丙烯酸胺或聚甲基丙烯酸钠), 可以得到粘度较低的碳酸钙混悬液，便于浆料输送；四级湿法研磨过程中，一级研磨，二级研磨时分别加入分散剂B(HY-1010A、HY-1010C或HY-1030D中至少一种)，由于分散剂B为一种阴离子分散剂，在研磨时分散剂B会吸附在碳酸钙粒子的表面，使碳酸钙粒子表面形成双分子层结构,外层分散剂极性端与水有较强亲合力,增加了固体粒子被水润湿的程度，固体颗粒之间因静电斥力而远离；再进入三级、四级研磨，加入分散剂剂C(马来酸-丙烯酸共聚物钠盐)，由于马来酸-丙烯酸共聚物钠盐为一种高分子型分散剂，在研磨时马来酸-丙烯酸共聚物钠盐会在碳酸钙颗粒的表面形成一层高分子吸附层，会有效阻挡粒子的相互吸附；本发明通过在四级湿法研磨的不同阶段分别加入适宜用量的阴离子分散剂和高分子型分散剂，并且控制每个研磨阶段的研磨温度和研磨时间，得到的改性浆状重质碳酸钙，具有颗粒小(2微米以下颗粒含量可达到99％以上，1微米以下含量达到85％以上)、粒径分布均匀、白度高、固含量高(≥76％)、光泽度高、粘度低、流变性好、产品稳定性好、环保等特点。
(2)本发明在泡浆阶段加入膨润土，膨润土的加入一方面可以降低分散剂的用量，另一方面可使产品在应用过程中留着率提高，和纤维结合程度好，提高纸张表面强度，减少掉毛掉粉。
(3)本发明在湿法研磨的最后一个研磨阶段加入轻钙，经过研磨，可使粒径分布更均匀，白度更高，应用后纸张的松厚度高，遮盖率高。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种用于造纸的改性复合重质碳酸钙的制备工艺，包括以下步骤：
(1)备料：挑选碳酸钙矿石，经过水洗、干燥、粉碎、风选得到450目碳酸钙粉；
(2)泡浆：取步骤(1)的碳酸钙粉、水、分散剂A(聚丙烯酸钠)、膨润土按照重量比为720:260:3.5:2的比例充分混匀，得到的浆料置入缓冲容器中，搅拌一段时间后，备用；
(3)四级湿法研磨：一级研磨时控制浆料流速为6.5t/h，并在研磨过程中加入2.6份分散剂B(HY-1010A)，研磨温度为25℃，研磨时间为20min；二级研磨时控制浆料流速为6.5t/h，并在研磨过程中加入2.8份分散剂B，研磨温度为35℃，研磨时间为40min；三级研磨时控制浆料流速为6.5t/h，并在研磨过程中加入3.2份分散剂C(马来酸-丙烯酸共聚物钠盐),研磨温度为60℃，研磨时间为30min；四级研磨时控制浆料流速为6.5t/h，并在研磨过程中分别加入3.5份分散剂C和轻钙180份,研磨温度为85℃，研磨时间为30min；
(4)浆料筛选：将步骤(3)中经过四级湿法研磨得到的浆料，过滤，收集的浆料置入缓冲容器中进行搅拌，再经过离心分离，得到改性复合重质碳酸钙。
实施例2
一种用于造纸的改性复合重质碳酸钙的制备工艺，包括以下步骤：
(1)备料：挑选碳酸钙矿石，经过水洗、干燥、粉碎、风选得到500目碳酸钙粉；
(2)泡浆：取步骤(1)的碳酸钙粉、水、分散剂A(聚丙烯酸胺)、膨润土按照重量比为750:280:3.7:5的比例充分混匀，得到的浆料置入缓冲容器中，搅拌一段时间后，备用；
(3)四级湿法研磨：一级研磨时控制浆料流速为6.7t/h，并在研磨过程中加入2.8份分散剂B(HY-1010A和HY-1010C按照1:1的比例)，研磨温度为27℃，研磨时间为22min；二级研磨时控制浆料流速为6.7t/h，并在研磨过程中加入 2.8份分散剂B，研磨温度为37℃，研磨时间为45min；三级研磨时控制浆料流速为6.7t/h，并在研磨过程中加入3.5份分散剂C(马来酸-丙烯酸共聚物钠盐), 研磨温度为62℃，研磨时间为35min；四级研磨时控制浆料流速为6.7t/h，并在研磨过程中分别加入3.7份分散剂C和轻钙200份,研磨温度为87℃，研磨时间为40min；
(4)浆料筛选：将步骤(3)中经过四级湿法研磨得到的浆料，过滤，收集的浆料置入缓冲容器中进行搅拌，再经过离心分离，得到改性复合重质碳酸钙。
实施例3
一种用于造纸的改性复合重质碳酸钙的制备工艺，包括以下步骤：
(1)备料：挑选碳酸钙矿石，经过水洗、干燥、粉碎、风选得到680目碳酸钙粉；
(2)泡浆：取步骤(1)的碳酸钙粉、水、分散剂A(聚甲基丙烯酸钠)、膨润土按照重量比为820:350:4.2:4的比例充分混匀，得到的浆料置入缓冲容器中，搅拌一段时间后，备用；
(3)四级湿法研磨：一级研磨时控制浆料流速为6.8t/h，并在研磨过程中加入3.2份分散剂B(1份HY-1010A、1.2份HY-1010C和1份HY-1030D)，研磨温度为28℃，研磨时间为25min；二级研磨时控制浆料流速为6.8t/h，并在研磨过程中加入3.2份分散剂B，研磨温度为39℃，研磨时间为50min；三级研磨时控制浆料流速为6.8t/h，并在研磨过程中加入4.3份分散剂C(马来酸-丙烯酸共聚物钠盐),研磨温度为63℃，研磨时间为35min；四级研磨时控制浆料流速为6.8t/h，并在研磨过程中分别加入4.3份分散剂C和轻钙(280份),研磨温度为88℃，研磨时间为55min；
(4)浆料筛选：将步骤(3)中经过四级湿法研磨得到的浆料，过滤，收集的浆料置入缓冲容器中进行搅拌，再经过离心分离，得到改性复合重质碳酸钙。
实施例4
一种用于造纸的改性复合重质碳酸钙的制备工艺，所述制备工艺包括以下步骤：
(1)备料：挑选碳酸钙矿石，经过水洗、干燥、粉碎、风选得到700目碳酸钙粉；
(2)泡浆：取步骤(1)的碳酸钙粉、水、分散剂A(聚甲基丙烯酸钠)、膨润土按照重量比为850:370:4.5:8的比例充分混匀，得到的浆料置入缓冲容器中，搅拌一段时间后，备用；
(3)四级湿法研磨：一级研磨时控制浆料流速为7t/h，并在研磨过程中加入3.5份分散剂B(2份HY-1010A和1.5份HY-1030D)，研磨温度为29℃，研磨时间为30min；二级研磨时控制浆料流速为7t/h，并在研磨过程中加入3.5 份分散剂B，研磨温度为40℃，研磨时间为60min；三级研磨时控制浆料流速为 7t/h，并在研磨过程中加入4.2份分散剂C(马来酸-丙烯酸共聚物钠盐),研磨温度为65℃，研磨时间为40min；四级研磨时控制浆料流速为7t/h，并在研磨过程中分别加入4.5份分散剂C和轻钙300份,研磨温度为90℃，研磨时间为 60min；
(4)浆料筛选：将步骤(3)中经过四级湿法研磨得到的浆料，过滤，收集的浆料置入缓冲容器中进行搅拌，再经过离心分离，得到改性复合重质碳酸钙。
利用粘度仪、白度仪以及粒径分析仪分别将实施例1-4制备的浆状改性重质碳酸钙的一些指标进行测试，详细结果见表1。
表1
为了更好的证明本发明中的改性复合重质碳酸钙具有良好的性能，将实施例 3和实施例4制备的改性复合重质碳酸钙按照现有技术中的涂料配方同比例制成涂料作为样品I和样品II，同时把从纸厂取得的某重质碳酸钙厂家生产的超细重质碳酸钙制得的涂料作为对比样品,进行大生产原纸涂布中试，分别在铜板原纸及铸涂纸上进行涂布试验，然后对涂布纸的性能指标进行检测。
涂料配方按照重量分数计包括以下组分:分散剂0.05、火碱0.048、流变改良剂0.20、胶乳9.5、抗水剂0.4、增白剂0.6、润滑剂0.5；
应用实施例1
铜板纸涂布试验：按照上述涂料配方分别配置样品I、样品II和对照品，按照常规操作及表2中的涂布量，将样品I、样品II和对照品分别涂布在原纸的一面，按照检测标准对铜版纸的性能指标进行测定，测定结果见表2。
表2
由表2测定的结果可以得出，样品I、样品II的涂布效果要优于对照品，样品I和样品II的涂布效果相近。
应用实施例2
铸涂纸涂布试验：按照上述涂料配方分别配置样品I、样品II和对照品，按照常规操作及表3中的涂布量，将样品I、样品II和对照品分别涂布在原纸的一面，经过加热烘干得到铸涂布纸；按照检测标准对铸涂布纸的性能指标进行测定，测定结果见表3。
表3
由表3测定的结果可以得出，样品I、样品II的涂布效果要优于对照品，样品I和样品II的涂布效果相近。
综上所述，将本发明制备的改性复合重质碳酸钙应用于高档涂布颜料中，可完全替代纸厂正在使用的超细浆状重质碳酸钙。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。