改性輕質(zhì)碳酸鈣造紙工業(yè)論文

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1改性輕質(zhì)碳酸鈣在造紙工業(yè)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

紙漿纖維表面對(duì)輕質(zhì)碳酸鈣的吸附量有一定局限性，且隨加填量的增加，其留著率降低，以及如何改善成紙的施膠度、抗張強(qiáng)度及表面強(qiáng)度等等。因此，人們通過(guò)粉末改性技術(shù)對(duì)填料進(jìn)行改性處理，以改變粉體表面物理、化學(xué)性能，如表面晶體結(jié)構(gòu)、官能團(tuán)、表面能、電荷性、吸附性等，能提高填料的留著率，并改善紙張的強(qiáng)度性能，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)具有非常重要的意義?？v觀分析近年來(lái)，國(guó)內(nèi)學(xué)者圍繞改性輕質(zhì)碳酸鈣在造紙工業(yè)中的應(yīng)用技術(shù)研究，主要取得了以下進(jìn)展：陳均志等用自制的陽(yáng)離子型鋁-鋯有機(jī)金屬絡(luò)合物偶聯(lián)劑（用量為1%）來(lái)改善輕質(zhì)碳酸鈣表面性能使其與纖維之間產(chǎn)生較強(qiáng)的結(jié)合力，填料的留著率增加，但紙張性能下降；韓晨采用淀粉膠對(duì)PCC漿料顆粒進(jìn)行包覆的預(yù)絮聚處理技術(shù)，使PCC顆粒表面生成一層淀粉沉積膜，間接保證紙漿纖維與填料顆粒的良好結(jié)合。相比灰分提高2.7%，紙張的不透明度略有下降；沈靜將羧甲基纖維素和硫酸鋁用于沉淀碳酸鈣填料的有機(jī)包覆改性研究，發(fā)現(xiàn)羧甲基纖維素和硫酸鋁對(duì)沉淀碳酸鈣的包覆改性效果與硫酸鋁用量密切相關(guān)，使填料留著率、紙張白度、不透明度提高了，但紙張強(qiáng)度性能下降了；羅松琴制備了兩種復(fù)配改性劑改性輕質(zhì)碳酸鈣，硬脂酸與淀粉復(fù)配改性劑、油酸鈉+月桂酸鈉與淀粉復(fù)配改性劑，能顯著增加紙張纖維與纖維、纖維與填料的結(jié)合強(qiáng)度；但改性填料的紙張的白度與不透明度卻要低；莫虎明采用磷酸化殼聚糖改性PCC，改性PCC填料在紙頁(yè)中的留著率平均提高而加填紙的白度平均降低，磷酸化殼聚糖改性后的PCC在造紙濕部環(huán)境中與紙漿纖維具有有效的結(jié)合。輕質(zhì)碳酸鈣粒徑與形態(tài)控制技術(shù)的發(fā)展使其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，促使碳酸鈣產(chǎn)品的產(chǎn)量、品種、質(zhì)量和檔次有了一定的進(jìn)步，尤其是造紙技術(shù)由酸性向中、堿性抄紙方向發(fā)展，改性輕鈣在造紙?zhí)盍现械膽?yīng)用比例得以不斷提高。我國(guó)與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比較，雖然是碳酸鈣生產(chǎn)大國(guó)，而不是生產(chǎn)質(zhì)量強(qiáng)國(guó)，每年高端碳酸鈣產(chǎn)品進(jìn)口量居高不下，美國(guó)、日本這方面的技術(shù)發(fā)展更為成熟。例如，美國(guó)特礦公司是一家專門(mén)生產(chǎn)碳酸鈣的大型非礦深加工企業(yè)，年產(chǎn)量超過(guò)百萬(wàn)噸，市場(chǎng)上應(yīng)用的品種已有兩百多種，涉及造紙、塑料、油漆、涂料及皮革、化妝品、水處理、藥業(yè)等20多個(gè)領(lǐng)域，其中提供造紙業(yè)用流體碳酸鈣占公司銷售的30%。筆者走訪該公司，發(fā)現(xiàn)其為了降低高檔超細(xì)PCC的生產(chǎn)成本,最成功的經(jīng)驗(yàn)是將大型紙廠與紙用輕鈣生產(chǎn)廠集中建設(shè)為互為一體式的衛(wèi)星工廠，并且已開(kāi)發(fā)出菊花聚集狀像偏三角形PCC和菱形六面體填料級(jí)PCC系列產(chǎn)品，能賦予紙張更好的白度、不透明度和松厚度，公司的生產(chǎn)規(guī)模與效益國(guó)際領(lǐng)先。

2碳酸鈣在池州地區(qū)應(yīng)用現(xiàn)狀與展望

池州市非金屬礦資源十分豐富，在我國(guó)非金屬礦行業(yè)中有“全國(guó)資源看華東，華東資源看池州”之說(shuō)。其中“方解石、石灰石、白云石”三石資源不僅儲(chǔ)量豐，品質(zhì)優(yōu)，且分布集中、開(kāi)采方便，在全國(guó)占有重要的地位。為此，池州市委、市政府強(qiáng)力實(shí)施“工業(yè)強(qiáng)市”戰(zhàn)略，先后創(chuàng)建了池州非金屬礦工業(yè)發(fā)展研究院、國(guó)家非金屬礦深加工產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，實(shí)施以資源配項(xiàng)目、以項(xiàng)目促產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略，旨在努力把池州打造成為全國(guó)非金屬礦產(chǎn)業(yè)及科研基地，這些年取得了一定的基礎(chǔ)和成效。全市規(guī)模以上非金屬礦工業(yè)產(chǎn)值平均增速持續(xù)達(dá)到10%以上，碳酸鈣生產(chǎn)企業(yè)已成為池州市工業(yè)經(jīng)濟(jì)主打產(chǎn)業(yè)。但是當(dāng)前開(kāi)發(fā)利用中存在的問(wèn)題仍然嚴(yán)重：小型加工企業(yè)多、能耗高。大型深加工企業(yè)少，80%的企業(yè)是以生產(chǎn)超細(xì)粉為主，輕質(zhì)及改性等附加值較高產(chǎn)品少，利用超細(xì)粉為主輔料的新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢，方解石終端產(chǎn)品應(yīng)用企業(yè)幾乎空白；產(chǎn)業(yè)集聚度、企業(yè)關(guān)聯(lián)度不高，缺乏產(chǎn)業(yè)集聚的共性平臺(tái)；絕大部分非金屬礦企業(yè)技術(shù)裝備差，生產(chǎn)工藝落后，無(wú)自主創(chuàng)新能力；資源利用率低，資源利用與環(huán)境保護(hù)之間的矛盾突出。因此，尚無(wú)法滿足我市及周邊地區(qū)需要碳酸鈣下游產(chǎn)品的高新技術(shù)和新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。池州學(xué)院作為一所以服務(wù)地方為天職的應(yīng)用型本科高校，近年來(lái)非金屬材料研究中心以池州非金屬礦工業(yè)發(fā)展研究院為平臺(tái)，有效構(gòu)建了“政府-高校-企業(yè)”三位一體的協(xié)同創(chuàng)新體系，緊緊圍繞碳酸鈣類非金屬礦深加工新材料研究，現(xiàn)已獲得了3項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利授權(quán)。新近針對(duì)池州有青陽(yáng)九鼎環(huán)保紙業(yè)、貴池市唐田造紙廠、池州秋浦紙業(yè)有限責(zé)任公司、石臺(tái)縣安平造紙廠、東至縣紙品綜合廠等30多家小型造紙業(yè)，還有安慶、蕪湖、銅陵等沿江一帶像安徽華泰林槳紙業(yè)有限公司這樣一批大、中型紙業(yè)，目前都需要用高價(jià)從江蘇、浙江、廣州等外地購(gòu)買(mǎi)改性優(yōu)質(zhì)碳酸鈣槳料的現(xiàn)狀，筆者所帶領(lǐng)課題組通過(guò)對(duì)外科技合作聯(lián)合攻關(guān)，在紙用高固含量高穩(wěn)定性碳酸鈣流體的制備及其關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用研究中，初步取得可喜地進(jìn)展。尋找到聚羧酸鈉鹽類A520等改性劑和相關(guān)流體動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定技術(shù)，制備出供用所需55-65wt%改性輕鈣流體，65-75wt%改性重鈣流體，經(jīng)華泰集團(tuán)上市公司安徽華泰林槳紙有限公司的初步試用，基本上達(dá)到了各項(xiàng)應(yīng)用指標(biāo)，研究工作現(xiàn)已得到了當(dāng)?shù)囟嗉姨妓徕}生產(chǎn)企業(yè)的關(guān)注和青睞，有望進(jìn)一步深入研究，優(yōu)化配方和工藝流程，早日投入實(shí)際生產(chǎn)和應(yīng)用。

3結(jié)語(yǔ)

綜所上述，碳酸鈣應(yīng)用領(lǐng)域十分廣闊，在造紙業(yè)中的應(yīng)用前景更加難以估量。有關(guān)輕質(zhì)碳酸鈣改性應(yīng)用研究，任重道遠(yuǎn)。今后我校立足地方，進(jìn)一步加強(qiáng)碳酸鈣類非金屬礦深加工應(yīng)用研究，這對(duì)碳酸鈣資源豐富的池州地區(qū)顯得尤其需要。如果我們能夠吸收國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，整合池州小型紙廠，再在大型紙廠附近建立一個(gè)大型碳酸鈣生產(chǎn)企業(yè)，能直接為其提供紙用優(yōu)質(zhì)碳酸鈣改性槳料，這不僅可以大大降低本地及相鄰地區(qū)紙廠的運(yùn)輸成本，也大大提高了碳酸鈣生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品附加值，從而真正地發(fā)揮出我市得天獨(dú)厚的資源優(yōu)勢(shì)，做到節(jié)能減排。并對(duì)促進(jìn)我市加速產(chǎn)業(yè)聚集、碳酸鈣產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，促進(jìn)我?？蒲谐晒D(zhuǎn)化，加快池州工業(yè)經(jīng)濟(jì)騰飛和生態(tài)環(huán)境保護(hù)，無(wú)疑均具有其積極而又更加重要的社會(huì)意義和實(shí)際推廣應(yīng)用價(jià)值。

作者：楊小紅 李敏 單位：池州學(xué)院