活性硅酸鈣的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種活性硅酸鈣的制備方法。該方法包括：將石灰乳、粉煤灰脫硅液以及粒徑控制劑混合進(jìn)行反應(yīng)，獲得活性硅酸鈣漿液，所述粒徑控制劑為焦磷酸鹽、偏磷酸鹽、多聚磷酸鹽、聚丙烯酸酯和聚丙烯酸鹽中的一種；其中，所述焦磷酸鹽、偏磷酸鹽或多聚磷酸鹽的加入量為所述粉煤灰脫硅液和石灰乳干重的0.2-2.5％，所述聚丙烯酸酯或聚丙烯酸鹽的加入量為所述粉煤灰脫硅液和石灰乳干重的0.05-0.5％。本發(fā)明提供的制備方法能夠有效減少活性硅酸鈣中的大顆粒，減少對造紙過程及紙張產(chǎn)品品質(zhì)的影響。
【專利說明】活性硅酸鈣的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種活性硅酸鈣的制備方法，屬于非金屬礦物加工及應(yīng)用領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 活性硅酸鈣具有孔隙率高、吸附性強(qiáng)的優(yōu)勢，是一種優(yōu)良的造紙?jiān)?，可作為紙?功能性填料、助留劑及增厚劑等用于紙張生產(chǎn)。
[0003] 研究表明，活性硅酸鈣具有這種特性的主要原因是這種粉體顆粒是由納米片狀體 相互結(jié)合組成的呈蜂窩狀的微米級顆粒。然而納米片狀體邊緣表現(xiàn)出很強(qiáng)的納米特性，相 互間會產(chǎn)生吸附作用，易于團(tuán)聚，產(chǎn)生絮聚體大顆粒。對于造紙?bào)w系來說，活性硅酸鈣顆粒 團(tuán)聚所產(chǎn)生的絮聚體大顆粒會造成生產(chǎn)過程中過篩困難，同時(shí)活性硅酸鈣中的絮聚體大顆 粒進(jìn)入紙張中易于導(dǎo)致紙張掉粉現(xiàn)象，印刷過程中容易發(fā)生糊版。因此，為了使活性硅酸鈣 更好發(fā)揮其功能特性，必須要對其粒徑進(jìn)行控制，盡可能降低或消除活性硅酸鈣中產(chǎn)生的 絮聚體大顆粒，同時(shí)降低活性硅酸鈣粒子的粒徑。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種活性硅酸鈣的制備方法，解決了活性硅酸鈣中絮聚所導(dǎo) 致的大顆粒含量高的問題，能夠有效減少活性硅酸鈣中的大顆粒，并降低活性硅酸鈣粒子 的平均粒徑，減少對造紙過程及紙張產(chǎn)品品質(zhì)的影響。
[0005] 本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
[0006] 本發(fā)明提供一種活性硅酸鈣的制備方法，包括：將石灰乳、粉煤灰脫硅液以及粒徑 控制劑混合進(jìn)行反應(yīng)，將反應(yīng)所得的產(chǎn)物漿液干燥后獲得活性硅酸鈣，所述粒徑控制劑為 焦磷酸鹽、偏磷酸鹽、多聚磷酸鹽、聚丙烯酸酯和聚丙烯酸鹽中的一種，
[0007] 其中，所述焦磷酸鹽、偏磷酸鹽、多聚磷酸鹽的加入量為所述粉煤灰脫硅液和石灰 乳干重的〇. 2-2. 5%，所述聚丙烯酸酯和聚丙烯酸鹽的加入量為所述粉煤灰脫硅液和石灰 乳干重的〇· 05-0. 5%。
[0008] 本發(fā)明在活性硅酸鈣合成過程中，按照工藝技術(shù)要求向反應(yīng)罐中加入滿足使用要 求的石灰乳和粉煤灰脫硅液，通常石灰乳和粉煤灰脫硅液中鈣和硅的摩爾比通常可以為 0. 7-1. 3:1。該粉煤灰脫硅液為從粉煤灰中提取，并加入上述物質(zhì)作為粒徑控制劑，攪拌均 勻并進(jìn)行反應(yīng)，能夠有效抑制生成的活性硅酸鈣粒子發(fā)生絮聚，從而控制活性硅酸鈣粒徑。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明提供的方法，所述粒徑控制劑通?？梢赃x擇聚丙烯酸酯，或者為焦磷 酸、偏磷酸、多聚磷酸和聚丙烯酸的鉀鹽或鈉鹽等，其具體選擇例如為二聚磷酸鈉、三聚磷 酸鈉、偏磷酸鈉、焦磷酸鈉和聚丙烯酸鈉中的一種。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明提供的方法，所述焦磷酸鹽、偏磷酸鹽、多聚磷酸鹽的加入量為所述粉 煤灰脫娃液和石灰乳干重的1. 5-2. 5%。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明提供的方法，所述聚丙烯酸酯和聚丙烯酸鹽的加入量為所述粉煤灰脫 娃液和石灰乳干重的〇. 3-0. 5%。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明提供的方法，所述反應(yīng)的溫度為85-95°C，反應(yīng)時(shí)間為40-60min。采用 上述反應(yīng)溫度和時(shí)間，有利于更高效節(jié)能地進(jìn)行反應(yīng)，同時(shí)獲得較高質(zhì)量的活性硅酸鈣。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明提供的方法，為了是制備的活性硅酸鈣更適于用在造紙工藝中，例如 可選擇生產(chǎn)該石灰乳采用的生石灰中，氧化鈣含量> 52wt%，氧化鎂< 1.5Wt%，氧化硅 < 1. 5wt%，酸不溶物< 3. Owt%。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明提供的方法，還包括將所述產(chǎn)物漿液經(jīng)過篩處理，篩網(wǎng)目數(shù)60-150 目。將反應(yīng)獲得的產(chǎn)物漿液進(jìn)行過篩，然后再進(jìn)行干燥處理，有利于除去其中的雜質(zhì)顆粒以 及未分散開的絮聚體大顆粒，有利于獲得的粒徑的均一性更佳的活性硅酸鈣。還可以對獲 得的活性硅酸鈣采用60°C以上的清水進(jìn)行多次洗滌，以除去殘堿，進(jìn)一步提升其品質(zhì)。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明提供的方法，所述粉煤灰脫硅液的固含量為50-70g/L，所述石灰乳的 固含量為150_180g/L。采用上述反應(yīng)物固含量有利于反應(yīng)物反應(yīng)完全的同時(shí)，使反應(yīng)高效 快速地進(jìn)行。
[0016] 采用本發(fā)明方法，能夠獲得性能優(yōu)良的活性硅酸鈣，通常其平均粒徑為10-40 μ m， 比表面積為100-300m2/g，吸油值150-300g/100g，真密度為1. 2-1. 5g/cm3,堆積密度為 0. 15-0. 30g/cm3, pH值為8-10 (20%固含量下測試），更有利于滿足造紙生產(chǎn)工藝的使用要 求。
[0017] 本發(fā)明方案的實(shí)施，至少具有以下優(yōu)勢：
[0018] 1、本發(fā)明提供的制備方法解決了活性硅酸鈣中大顆粒含量高的問題，同時(shí)降低活 性硅酸鈣粒子的粒徑，提高了活性硅酸鈣的產(chǎn)品質(zhì)量，使其滿足造紙生產(chǎn)使用要求。采用本 發(fā)明提供的方法，活性硅酸鈣顆粒的最大粒徑可由原來的100 μ m以上降低至60 μ m以下， 粒徑在45 μ m(325目）以上的顆粒含量也大幅降低，完全滿足造紙使用要求，并消除了活性 硅酸鈣漿液過篩困難以及紙張易于掉粉的潛在風(fēng)險(xiǎn)；
[0019] 2、本發(fā)明提供的制備方法操作簡單、靈活，在現(xiàn)有活性硅酸鈣合成工藝的基礎(chǔ)上 無需額外增加大型設(shè)備，可操作性較強(qiáng)，易于產(chǎn)業(yè)化推廣采用。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 以下參照本發(fā)明實(shí)施例來更充分地描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明可以許多不同形式 來體現(xiàn)，不應(yīng)理解為限于本文陳述的實(shí)施例。
[0021] 實(shí)施例1
[0022] 向反應(yīng)罐中加入固含量為60g/L的粉煤灰脫娃液，固含量為160g/L的石灰乳，和 市售的偏磷酸鈉混合進(jìn)行反應(yīng)，獲得活性硅酸鈣漿液。石灰乳和粉煤灰脫硅液中鈣硅的摩 爾比為1:1，反應(yīng)溫度控制在90°C左右，反應(yīng)時(shí)間40min，攪拌速度可為300r/min。偏磷酸 鈉用量為粉煤灰脫硅液和石灰乳干重的1. 0%。反應(yīng)完成后，將獲得的產(chǎn)物漿液經(jīng)100目篩 過篩處理，然后將過篩后的漿液干燥，獲得活性硅酸鈣，并采用60°C以上的清水對活性硅酸 鈣進(jìn)行三次洗滌，以除去殘堿。
[0023] 本實(shí)施例獲得的活性硅酸鈣比表面積為100_300m2/g，吸油值150_300g/100g，真 密度為1.2-1.5 8/〇113，堆積密度為0.15-0.3(^/〇113，？!1值為8-10(20%固含量下測試）。對 本實(shí)施例獲得的活性硅酸鈣進(jìn)行粒徑測試，結(jié)果見表1。
[0024] 實(shí)施例2
[0025] 采用實(shí)施例1中的方法制備活性硅酸鈣，不同的是，偏磷酸鈉用量為粉煤灰脫硅 液和石灰乳干重的1. 5 %。
[0026] 本實(shí)施例獲得的活性硅酸鈣比表面積為100_300m2/g，吸油值150_300g/100g，真 密度為1.2-1.5 8/〇113，堆積密度為0.15-0.3(^/〇113，？!1值為8-10(20%固含量下測試）。對 本實(shí)施例獲得的活性硅酸鈣進(jìn)行粒徑測試，結(jié)果見表1。
[0027] 實(shí)施例3
[0028] 采用實(shí)施例1中的方法制備活性硅酸鈣，不同的是，偏磷酸鈉用量為粉煤灰脫硅 液和石灰乳干重的2. 0 %。
[0029] 本實(shí)施例獲得的活性硅酸鈣比表面積為100_300m2/g，吸油值150_300g/100g，真 密度為1.2-1.5 8/〇113，堆積密度為0.15-0.3(^/〇113，？!1值為8-10(20%固含量下測試）。對 本實(shí)施例獲得的活性硅酸鈣進(jìn)行粒徑測試，結(jié)果見表1。
[0030] 實(shí)施例4
[0031] 采用實(shí)施例1中的方法制備活性硅酸鈣，不同的是，偏磷酸鈉用量為粉煤灰脫硅 液和石灰乳干重的2. 5 %。
[0032] 本實(shí)施例獲得的活性硅酸鈣比表面積為100_300m2/g，吸油值150-300g/100g，真 密度為1.2-1.5 8/〇113，堆積密度為0.15-0.3(^/〇113，？!1值為8-10(20%固含量下測試）。對 本實(shí)施例獲得的活性硅酸鈣進(jìn)行粒徑測試，結(jié)果見表1。
[0033] 實(shí)施例5
[0034] 采用實(shí)施例1中的方法制備活性硅酸鈣，不同的是，粒徑控制劑采用市售的聚丙 烯酸酯，用量為粉煤灰脫硅液和石灰乳干重的0.3%。反應(yīng)完成后，對獲得的產(chǎn)物漿液經(jīng) 120目篩過篩處理，然后將過篩后的漿液干燥，獲得活性硅酸鈣，并采用60°C以上的清水對 活性硅酸鈣進(jìn)行三次洗滌，以除去殘堿。
[0035] 本實(shí)施例獲得的活性硅酸鈣比表面積為100_300m2/g，吸油值150-300g/100g，真 密度為1.2-1.5 8/〇113，堆積密度為0.15-0.3(^/〇113，？!1值為8-10(20%固含量下測試）。對 本實(shí)施例獲得的活性硅酸鈣進(jìn)行粒徑測試，結(jié)果見表1。
[0036] 實(shí)施例6
[0037] 采用實(shí)施例4中的方法制備活性硅酸鈣，不同的是，聚丙烯酸酯用量為粉煤灰脫 娃液和石灰乳干重的0. 5 %。
[0038] 本實(shí)施例獲得的活性硅酸鈣比表面積為100_300m2/g，吸油值150-300g/100g，真 密度為1.2-1.5 8/〇113，堆積密度為0.15-0.3(^/〇113，？!1值為8-10(20%固含量下測試）。對 本實(shí)施例獲得的活性硅酸鈣進(jìn)行粒徑測試，結(jié)果見表1。
[0039] 比較例1
[0040] 采用實(shí)施例1中的方法制備活性硅酸鈣，不同的是，不加入任何粒徑控制劑。對本 比較例獲得的活性硅酸鈣進(jìn)行粒徑測試，結(jié)果見表1。
[0041] 表 1
[0042]
【權(quán)利要求】
1. 一種活性硅酸鈣的制備方法，其包括：將石灰乳、粉煤灰脫硅液以及粒徑控制劑混 合進(jìn)行反應(yīng)，將反應(yīng)所得的產(chǎn)物漿液干燥后獲得活性硅酸鈣，所述粒徑控制劑為焦磷酸鹽、 偏磷酸鹽、多聚磷酸鹽、聚丙烯酸酯和聚丙烯酸鹽中的一種； 其中，所述焦磷酸鹽、偏磷酸鹽或多聚磷酸鹽的加入量為所述粉煤灰脫硅液和石灰乳 干重的0. 2-2. 5%，所述聚丙烯酸酯或聚丙烯酸鹽的加入量為所述粉煤灰脫硅液和石灰乳 干重的 0. 05-0. 5%。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述多聚磷酸鹽為二聚磷酸鈉或三聚磷酸鈉，所 述偏磷酸鹽為偏磷酸鈉，所述焦磷酸鹽為焦磷酸鈉，所述聚丙烯酸鹽為聚丙烯酸鈉。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述粒徑控制劑為焦磷酸鹽、偏磷酸鹽和多聚磷 酸鹽中的一種，其加入量為所述粉煤灰脫娃液和石灰乳干重的1. 50-2. 50%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述粒徑控制劑為聚丙烯酸酯和聚丙烯酸鹽中 的一種，其加入量為所述粉煤灰脫娃液和石灰乳干重的〇. 3-0. 5%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述反應(yīng)的溫度為85-95°C，反應(yīng)時(shí)間 為 40_60min。
6. 按照權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的方法，其中，生產(chǎn)該石灰乳采用的生石灰中，氧化鈣 含量> 52wt%，氧化鎂含量< 1.5wt%，氧化硅含量< 1.5wt%，酸不溶物含量< 3.0wt%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的方法，其中，還包括將所述產(chǎn)物漿液經(jīng)過篩處理，篩 網(wǎng)目數(shù)為60-150目。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述粉煤灰脫硅液的固含量為50-70g/ L，所述石灰乳的固含量為150-180g/L。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述石灰乳和粉煤灰脫硅液中鈣與硅 的摩爾比為0. 7-1. 3:1。
【文檔編號】C01B33/24GK104085896SQ201410344132
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月18日
【發(fā)明者】孫俊民, 王成海, 張戰(zhàn)軍, 陳楊, 高志軍, 魏曉芬, 徐鵬 申請人:大唐國際發(fā)電股份有限公司高鋁煤炭資源開發(fā)利用研發(fā)中心