一种基于粉煤灰脱硅液进行纤维疏解打浆的方法技术

本发明专利技术提供一种基于粉煤灰脱硅液进行纤维疏解打浆的方法，所述方法包括：将粉煤灰加入氢氧化钠溶液中进行脱硅反应，制得脱硅液；将纸浆纤维加入到所述脱硅液中进行疏解打浆处理，打浆至纸浆的游离度为160～450CSF。本发明专利技术提供的基于粉煤灰脱硅液进行纤维打浆的方法解决了现有技术中硅酸盐作为造纸填料加填到浆料中存在的分散不均匀、易絮聚、化学品消耗量大、高加填后纸张强度性能下降及合成的硅酸盐填料运输时高成本的技术问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种造纸领域，特别涉及一种基于粉煤灰脱硅液进行纤维疏解打浆的方法。
技术介绍
我国是世界第一燃煤大国，燃煤电厂产生的粉煤灰随着电力工业迅速发展，粉煤灰的年排放量急剧增加，预计到2020年，粉煤灰产排量将达5.0亿吨左右，这给我国的国民经济及环境保护造成了巨大压力。目前，相关试验研究表明将粉煤灰中非晶态SiO2化学提取转化成超细轻质多孔的硅酸盐矿物填料时，可以在纸张中的填加量可达40％～50％，然而合成硅酸盐产品含水率高达70％左右，作为填料运输到造纸厂的成本较高，而且合成的硅酸盐产品作为填料加填到浆料中时，存在硅酸盐分散不均匀、易絮聚、化学品消耗量大以及高加填后纸张强度性能下降等技术问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于粉煤灰脱硅液进行纤维疏解打浆的方法，解决了现有技术中硅酸盐加填到浆料中存在的分散不均匀、易絮聚、化学品消耗量大、高加填后纸张强度性能下降及合成的硅酸盐填料运输时高成本的技术问题。本专利技术提供的基于粉煤灰脱硅液进行纤维疏解打浆的方法，所述方法包括：将粉煤灰加入氢氧化钠溶液中进行脱硅反应，制得脱硅液；将纸浆纤维加入到所述脱硅液中进行疏解打浆处理，打浆至纸浆的游离度为160～450CSF。本专利技术中，选取粉煤灰为原料，粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收集下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物，随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加，大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气及水系，本专利技术利用被废弃的粉煤灰中含有SiO2氧化物的特性，将粉煤灰与氢氧化钠进行脱硅反应，得到含Si的脱硅液，即该脱硅液提供硅质原料，然后以脱硅液代替水作为纤维润浸疏解的分散介质，将纸浆纤维与脱硅液混合并进行打浆处理，打浆过程中，纸浆纤维分丝帚化，脱硅液渗入纤维腔壁内部、分丝表面及网络空间结构，这样为纤维在多方位和结构内进行水热合成硅酸钙创造了有利条件，同时使得硅酸钙填料的原位反应更为均匀和稳定。本专利技术中，当纸浆纤维与脱硅液打浆处理后，脱硅液中的硅质原料均匀地分布在以纤维腔壁、分丝交织网络空间和纤维表面上，这样在造纸时生成的硅酸盐填料在浆料中也均匀分布，避免了直接将合成的硅酸钙加填到纸浆中易引起絮聚现象，本专利技术中，纸浆纤维在脱硅液中进行打浆处理时，打浆的程度通过纸浆的游离度来表征，当打浆过程中，纸浆的游离度为160～450CSF时，则停止继续打浆。本专利技术是通过先将粉煤灰与氢氧化钠溶液进行脱硅反应，制得脱硅液，该脱硅液中还有硅质原料，然后将纸浆纤维置于脱硅液中进行打浆，这样一方面充分利用了废弃的粉煤灰，另一方面，用脱硅液代替水作为纸浆纤维的分散介质，使得脱硅液中的硅质原料能充分均匀地分布在纤维中的各个空间中，这样为后续合成的硅酸盐填料均匀分布在浆料中创造了有利的条件，本专利技术提供的基于粉煤灰脱硅液进行纤维打浆的方法大幅提高了填料与纤维的结合强度、分散效果和加填比例。本专利技术一个具体方案中，由于本专利技术中是利用粉煤灰中的二氧化硅合成硅酸钙，若粉煤灰中二氧化硅的含量较低时，进行脱硅反应时，会造成生产成本的增高，因此，本专利技术中，选取粉煤灰时，选取二氧化硅含量为35％～45％的粉煤灰，例如可以选取二氧化硅含量为38％的粉煤灰，或者也可以选取二氧化硅含量为40％的粉煤灰，然后将二氧化硅含量为35％～45％的粉煤灰加入到浓度为12％-16％的氢氧化钠溶液中，氢氧化钠溶液的浓度为氢氧化钠溶液中氢氧化钠的质量与氢氧化钠溶液质量之比，进行脱硅反应时，需控制反应温度为100～140℃，脱硅反应时长为1～3h，举例来说，例如可以脱硅1h、2h或3h等，达到反应时间后，将脱硅反应后的浆液进行固液分离，固液分离后得到的液体为脱硅液粗液，将固液分离后得到的脱硅液粗液进行过滤，具体可以使用叶滤机进行过滤，过滤得到的液体为精制脱硅液。本专利技术一个具体方案中，为了使得粉煤灰与氢氧化钠溶液充分进行脱硅反应，本专利技术中，所述粉煤灰与所述氢氧化钠溶液中氢氧化钠的干基质量比为0.45～0.7：1，即粉煤灰与氢氧化钠的干基质量比为0.45～0.7：1，举例来说，当选取粉煤灰的干基质量为0.45kg时，则需选取氢氧化钠的干基质量为1kg，将选取的氢氧化钠配置成所需浓度的氢氧化钠溶液并与选取的粉煤灰进行混合并发生脱硅反应，本专利技术中，粉煤灰与氢氧化钠的干基质量比例如可以为0.5：1，还可以为0.6：1。本专利技术一个具体方案中，将纸浆纤维加入到所述脱硅液中进行打浆处理，包括：首先将纸浆纤维与所述脱硅液进行混合并润浸2～4h，控制润浸时混合液中纸浆浓度为13～18％，其中纸浆浓度指纸浆纤维质量与纸浆纤维和脱硅液质量和之比，本专利技术中，纸浆纤维可以选取植物纤维，例如针叶木浆纤维，麦草浆纤维，阔叶木纤维，芦苇浆纤维，还可以选取其他类再生浆纤维，其中，纸浆纤维与脱硅液混合润浸过程中，纸浆纤维在脱硅液中扩散，脱硅液中的硅质原料大量进入纤维腔壁内部和分丝表面及网络空间结构中，为了更充分地分散纤维，将润浸后的纸浆浓度调整为2～5％，并进行疏解；将疏解后的纸浆溶液的纸浆浓度调整为10％，并进行打浆处理，其中打浆处理是使得纤维分丝帚化，增大纤维与脱硅液的接触面积，从而提高了脱硅液中的硅质原料在纤维中的分布量，打浆过程中，控制纸浆的游离度为160～450CSF，打浆后制得的纸浆溶液可以作为纤维原位合成硅酸钙的硅质原料。在本专利技术具体方案中，脱硅液与纸浆纤维混合制备纸浆溶液时，控制脱硅液中二氧化硅的浓度为70～80g/L。本专利技术利用通常作为废弃物的粉煤灰为原料制备脱硅液，避免了传统工艺使用石英砂、硅藻土等不可再生的矿产资源作为初始原料，原料来源广泛、成本低廉；将制备的脱硅液与纸浆纤维混合进行打浆处理，打浆后得到的纸浆溶液可以作为纤维原位合成硅酸钙的硅质原料，而且，本专利技术中，脱硅液代替传统工艺中以水作为纤维润浸疏解的分散介质，制得的纸浆溶液中硅质原料均匀、大量地分布在纤维的各个空间中，为后续纤维在多方位和结构内进行硅酸钙水热合成创造了有利条件，即由于浆料中硅质原料均匀地分布在纸浆纤维中，这样后续利用硅质原料生成的硅酸盐填料也能均匀分布在纸浆纤维中，而且在合成过程中完成加填工艺，避免了现有技术中先制备硅酸钙，然后将制备而成的硅酸钙再加填在浆料中所出现的填料分散不均匀、易絮聚、化学品消耗量大、高加填后纸张强度性能下降以及运输合成的硅酸钙高成本问题，因此，本专利技术提供的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于粉煤灰脱硅液进行纤维疏解打浆的方法，其特征在于，所述方法包括：将粉煤灰加入氢氧化钠溶液中进行脱硅反应，制得脱硅液；将纸浆纤维加入到所述脱硅液中进行疏解打浆处理，打浆至纸浆的游离度为160～450CSF。

【技术特征摘要】
1.一种基于粉煤灰脱硅液进行纤维疏解打浆的方法，其特征在于，所述
方法包括：
将粉煤灰加入氢氧化钠溶液中进行脱硅反应，制得脱硅液；
将纸浆纤维加入到所述脱硅液中进行疏解打浆处理，打浆至纸浆的游离
度为160～450CSF。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将粉煤灰加入氢氧化
钠溶液中进行脱硅反应，制得脱硅液，包括：
将二氧化硅含量为35％～45％的粉煤灰加入到浓度为12％-16％的氢氧化
钠溶液中，并控制反应温度为100～140℃，脱硅反应时长为1～3h；
将脱硅反应后的浆液进行固液分离，将固液分离后的液体进行过滤，过
滤得到的液体为所述脱硅液。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述粉煤灰与所述氢
氧化钠溶液中氢...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐鹏，孙俊民，张战军，王成海，陈杨，
申请(专利权)人：大唐国际发电股份有限公司高铝煤炭资源开发利用研发中心，
类型：发明
国别省市：内蒙古;15