白泥碳酸钙加填AKD施胶问题的研究
The Research of Alkyl Ketene Dimer Sizing Problem on Causticized Calcium Carbonate Filled Paper
造纸白泥是碱法制浆碱回收阶段的一种副产物,木浆白泥可实现资源化利用,非木浆白泥因较高的硅含量常作为固体废弃物堆存或掩埋.近年来,白泥精制碳酸钙加填技术逐渐成为非木浆白泥资源化利用最有效的方式.然而,实践应用中AKD施胶障碍问题却尤为严重.本论文以非木浆白泥为原料,探究了碳化工艺对白泥加填施胶障碍的影响;采用研磨离心除硅和预絮聚的处理方式对白泥进行预处理;采用了丁苯胶乳对白泥进行表面改性,探究改性后白泥加填施胶性能及其它性能的变化.首先,研究了碳化工艺对白泥加填AKD施胶效率的影响.结果发现,白泥经碳化处理后施胶度急剧变差.通过对比分析两种白泥的成分及微观结构发现,在碳化过程中白泥体系中的水化硅酸钙(C-S-H)已经转化成了硅酸凝胶.而硅酸凝胶的生成极大地增加了白泥的比表面积和孔隙率,造成加填中的施胶障碍问题.并通过研究碳化终点pH值的影响发现,控制碳化过程的pH终点在8.5左右,能够避免硅酸凝胶的生成,并较好地除去白泥中的过量灰,使白泥的加填施胶性能维持在一个较好的水平.其次,探究了研磨离心除硅和预絮聚两种白泥预处理的方法对改善白泥施胶性能的影响.结果发现,影响除硅效率的因素由大到小依次是:研磨粒径,离心转速和离心时间.控制白泥至较小的粒径下,在较高的转速和一定的离心时间下能够除去白泥中的一部分硅物质,除硅后白泥加填的施胶性能有了较好的改善.而预絮聚的实验中发现,采用CPAM比阳离子聚胺具有更好的加填施胶性能,预絮聚后白泥的比表面积较低,Zeta电位明显升高,导致其对AKD的吸附量大幅降低,因而AKD的施胶效率显著提高.此外,采用丁苯胶乳对成品白泥试样进行表面改性.实验结果表明,胶乳改性白泥后加填施胶性能有所改善,较未改性白泥而言,Cobb值降低了近50%.但随着胶乳用量的增加,施胶性能改善的幅度不大.另外,改性后白泥加填纸张光学性能变化不大,抗张强度提高明显,可由原白泥的35.9 N·m/g提高到44.0 N·m/g,提高了22.6%,并远远优于PCC.留着率有所提高,相比于原白泥提高近9.51%.最后,采用以上实验中得出的改善白泥加填施胶性能的优化方案对方源白泥进行优化.在实验室中对方源原白泥进行洗涤、研磨、碳化,并控制碳化终点的pH值在8.5左右,用得到的成品白泥进行CPAM预絮聚,预絮聚后的白泥和原白泥加填做对比,发现其施胶性能明显提高,甚至在高加填的情况下,优化白泥的施胶性能要优于原白泥.此外,优化白泥加填纸张的抗张强度有所提高,白度变化不大,不透明度略有所下降.
- 作者：
- 张亚增
- 学位授予单位：
- 中国制浆造纸研究院
- 专业名称：
- 制浆造纸工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2018年
- 导师姓名：
- 刘金刚；苏艳群
- 中图分类号：
- TS753.9
- 关键词：
- 白泥碳酸钙；加填；碳化；除硅；AKD施胶；固体废弃物
- causticizing calcium carbonate; filling; carbonization; silicon removal; AKD sizing; solid waste;