專利名稱：一種硫酸鈣晶須造紙涂布顏料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種硫酸鈣晶須造紙涂布顔料的制備方法，屬于造紙技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
硫酸鈣晶須(又稱石膏晶須，石膏纖維)，是國(guó)內(nèi)外近年來(lái)從脫硫石膏、磷石膏等エ業(yè)石膏廢渣或金屬冶煉廢渣中提取的ー種新型無(wú)機(jī)材料。硫酸鈣晶須具有低磨耗、耐高溫、耐酸堿、尺寸穩(wěn)定等諸多優(yōu)良理化性能，但由于應(yīng)用技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用領(lǐng)域的局限，目前硫酸鈣晶須除在塑料、橡膠行業(yè)中用作少量添加劑外，其他行業(yè)中沒(méi)有得到大規(guī)模エ業(yè)化應(yīng)用。而造紙エ業(yè)生產(chǎn)中，為了提高紙張質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，通常在紙張表面涂覆一定的涂料，該涂料中70%以上的組分為碳酸鈣、瓷土等白色無(wú)機(jī)顏料。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)毎年用作造紙涂布 顔料的無(wú)機(jī)礦物質(zhì)用量約600萬(wàn)噸左右，其中95%以上為碳酸鈣和瓷土。盡管我國(guó)碳酸鈣和瓷土資源比較豐富，但碳酸鈣和瓷土礦源為不可再生資源，目前許多儲(chǔ)量豐富的礦山經(jīng)過(guò)百年的開采已經(jīng)面臨枯竭，并且由于盲目開采，對(duì)礦區(qū)植被及自然環(huán)境帶來(lái)了嚴(yán)重的破壞。如果能夠利用這種可再生的資源豐富的硫酸鈣晶須作為造紙涂布顏料，取代或部分代替不可再生的碳酸鈣或瓷土礦物顔料，對(duì)于保護(hù)天然礦產(chǎn)資源、節(jié)約植物纖維，有效解決固廢污染等具有十分重要的意義。然而硫酸鈣晶須用作造紙涂布顔料存在許多關(guān)鍵的問(wèn)題需要解決，如(I)硫酸鈣晶須存在多種結(jié)晶水形態(tài)，并且結(jié)晶水形態(tài)在不同的溫度和濕度下會(huì)相互轉(zhuǎn)化，不同結(jié)晶水形態(tài)的硫酸鈣晶須在水中的穩(wěn)定性差異非常大，必須對(duì)硫酸鈣晶須的結(jié)晶形態(tài)及水中的穩(wěn)定性問(wèn)題進(jìn)行研究解決；(2)由于硫酸鈣晶須的層間結(jié)構(gòu)及化學(xué)鍵的聯(lián)接與碳酸鈣及瓷土具有明顯差異，導(dǎo)致高固含量硫酸鈣晶須懸浮液的制備非常困難，在不加分散劑的情況下，很難制備超過(guò)30%固含量的顏料懸浮液，難以滿足造紙涂料的高濃低粘的要求；而常規(guī)的聚丙烯酸鹽、聚磷酸鹽等分散劑無(wú)法滿足硫酸鈣晶須分散和研磨的要求，因此必須對(duì)硫酸鈣晶須的分散性能進(jìn)行研究；(3)硫酸鈣晶須原料具有純度高、磨耗低、白度高等優(yōu)越性能，其用作造紙涂布顔料的基本性能指標(biāo)不盡同于碳酸鈣、瓷土顔料，必須研究適合硫酸鈣晶須的顔料性能。綜上所述，只有合理解決以上存在的諸多問(wèn)題，才能夠?qū)⒘蛩徕}晶須有效的用作造紙涂布顔料，替代碳酸鈣、瓷土顔料，有效解決エ業(yè)石膏廢渣的環(huán)境污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種用可循環(huán)再生的資源豐富的硫酸鈣晶須為原料，制備出高白度、低磨耗、低溶解度的滿足造紙エ業(yè)應(yīng)用的涂布顏料的方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是ー種硫酸鈣晶須造紙涂布顔料的制備方法，其特征在于包括如下步驟
I)晶須原料獲取晶須原料為脫硫石膏、磷石膏、金屬冶煉廢渣及其他エ業(yè)石膏廢渣中提取的硫酸鈣晶須副產(chǎn)物，其中晶須純度> 99%，白度> 90%IS0，粒徑為O. 5-200 μ m，結(jié)晶形態(tài)為半水、ニ水或兩者都有，晶須形狀為片狀、針狀或菱形；2)分散將容器中加入適量水和硫酸鈣晶須用分散劑，在攪拌狀態(tài)下慢慢加入硫酸鈣晶須原料，將所有晶須全部轉(zhuǎn)化成ニ水形態(tài)，調(diào)配成以ニ水硫酸鈣計(jì)固含量為30%-60%的晶須懸浮液，并預(yù)分散10-15分鐘，使懸浮液混合均勻，并調(diào)節(jié)pH在5. 5-8之間；
3)濕法研磨將上述調(diào)配好的硫酸鈣晶須懸浮液置于砂磨機(jī)中進(jìn)行濕法研磨，研磨用介質(zhì)為耐磨陶瓷珠或錯(cuò)珠，粒徑在O. 8mm-1. 2mm,球料比為3 :1 6 :1，研磨時(shí)間60-300分鐘，得到所需要的不同粒度分布的硫酸鈣晶須顔料研磨分散液；
4)顔料性能上述經(jīng)過(guò)研磨分散后的硫酸鈣晶須顏料懸浮液固含量在30%-60%之間；粘度在150-1000mPa · s ;采用沉降法粒度測(cè)定彡2 μ m顆粒所占的比例在60%_95%，白度彡 90%IS0。所述硫酸鈣晶須用分散劑為主分散劑的單獨(dú)一種或與其他一種或兩種輔助分散劑的混合其中主分散劑為脂肪醇醚磷酸酯及酸式磷酸酯，其用量在I. 5%-8% ;輔助分散劑為萘磺酸鹽或分子量在15000-100000，取代度彡O. 8的CMC，其用量為0%_1%。 主分散劑具體類型為M0A-3P (中國(guó)桑達(dá)化工有限公司)、Lutensit A-EP (德國(guó)巴斯夫公司)或其他脂肪醇醚磷酸酯及酸式磷酸酯分散劑產(chǎn)品；輔助分散劑用萘磺酸鹽潤(rùn)濕劑為 Tamol NN 8906，Tamol NN 9104，Tamol DN (德國(guó)巴斯夫公司)。本發(fā)明制得的硫酸鈣晶須造紙涂布顔料可用于顏料整飾施膠涂布、低定量涂布紙、銅版紙及涂布白板(卡)的底涂或面涂。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)
(1)采用的硫酸鈣晶須原料來(lái)源廣、條件寬，可以有效解決多種エ業(yè)石膏廢渣或金屬?gòu)U渣帶來(lái)的固體污染，保護(hù)環(huán)境；
(2)制得的硫酸鈣晶須顔料分散液具有固含量高、粘度低、穩(wěn)定性好、水中易分散等特點(diǎn)，解決了硫酸I丐晶須難以制備聞濃低粘的穩(wěn)定顏料分散液的難題，從而可以使硫酸I丐晶須顏料能夠用于配制高濃低粘的造紙涂料，拓展了晶須應(yīng)用領(lǐng)域，提高了硫酸鈣晶須附加值；
(4)與傳統(tǒng)碳酸鈣、瓷土等造紙涂布顔料相比，制得的硫酸鈣晶須涂布顏料具有白度高、磨耗低、油墨吸收性好等特性，能夠有效替代目前的碳酸鈣或瓷土顏料，減少不可再生的碳酸鈣、瓷土等礦物的消耗。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :
將脫硫石膏中提取的純度> 99%，白度> 90%IS0,粒度范圍在20-100 μ m的硫酸鈣晶須300g，在攪拌下慢慢加入含有2% M0A-3P分散劑(分散劑用量以ニ水硫酸鈣晶須計(jì))的水分散液中，調(diào)整懸浮液濃度為40%，pH值為6. 5-7. 0，預(yù)分散10分鐘，轉(zhuǎn)移至砂磨機(jī)中；調(diào)整砂磨エ藝，研磨錯(cuò)珠直徑O. 8mm-1. 0mm,球料比采用5 :1，研磨轉(zhuǎn)速采用2000轉(zhuǎn)/分鐘,對(duì)硫酸鈣晶須進(jìn)行研磨90分鐘，放料；得到固含量40%-45%，粘度在300-500mPa. s,^2 μ m顆粒所占的比例在65%-70% (沉降法粒度測(cè)定)，白度> 90%IS0的硫酸鈣晶須顏料分散液；可以用作造紙涂布顔料，用于顏料整飾施膠涂布、銅版紙及涂布白板(卡)的底涂。實(shí)施例2:
將磷石膏廢渣中提取的純度> 99%，白度> 90%IS0，粒度范圍在5-150 μ m的硫酸鈣晶須300g，在攪拌下慢慢加入含有4% M0A-3P主分散劑和1% Tamol NN 8906輔助分散劑(分散劑用量以ニ水硫酸鈣晶須計(jì))的水分散液中，調(diào)整懸浮液濃度為45%，pH值為6. 5-7. 0，預(yù)分散10分鐘,轉(zhuǎn)移至砂磨機(jī)中；調(diào)整砂磨エ藝,研磨錯(cuò)珠直徑O. 8mm-l. Omm,球料比采用5 :1，研磨轉(zhuǎn)速采用2000轉(zhuǎn)/分鐘，對(duì)硫酸鈣晶須進(jìn)行研磨180分鐘，放料；得到固含量45%-50%，粘度在400-600mPa. s，彡2 μ m顆粒所占的比例在75%_80% (沉降法粒度測(cè)定)，白度> 90%IS0的硫酸鈣晶須顏料分散液；可以用作造紙涂布顏料，用于顏料整飾施膠涂布、銅版紙及涂布白板(卡)的底涂。實(shí)施例3:
將磷石膏廢渣中提取的純度> 99%，白度> 90%IS0，粒度范圍在5-150 μ m的硫酸鈣晶須300g，在攪拌下慢慢加入含有6%Lutensit A-EP主分散劑和1% Tamol DN輔助分散劑(分散劑用量以ニ水硫酸鈣晶須計(jì))的水分散液中，調(diào)整懸浮液濃度為50%，pH值為6. 5-7. 0，預(yù)分散10分鐘,轉(zhuǎn)移至砂磨機(jī)中；調(diào)整砂磨エ藝,研磨錯(cuò)珠直徑O. 8mm-l. Omm,球料比采用4 :1，研磨轉(zhuǎn)速采用2000轉(zhuǎn)/分鐘，對(duì)硫酸鈣晶須進(jìn)行研磨270分鐘，放料；得到固含量50%-55%，粘度在300-800mPa. s，彡2 μ m顆粒所占的比例在90%以上(沉降法粒度測(cè)定)，白度> 90%IS0的硫酸鈣晶須顏料分散液；可以用作造紙涂布顏料，用于顏料整飾施膠涂布、低定量涂布紙、銅版紙及涂布白板(卡)的面涂。實(shí)施例4:
將鎳礦冶煉廢渣中提取的純度> 99%，白度> 90%IS0，粒度范圍在5-100 μ m的硫酸鈣晶須300g，在攪拌下慢慢加入含有4% M0A-3P主分散劑和1%CMC輔助分散劑(分散劑用量以ニ水硫酸鈣晶須計(jì))的水分散液中，調(diào)整懸浮液濃度為40%，pH值為6. 5-7. 0，預(yù)分散10分鐘，轉(zhuǎn)移至砂磨機(jī)中；調(diào)整砂磨エ藝，研磨錯(cuò)珠直徑O. 8mm-l. Omm,球料比采用4 :1，研磨轉(zhuǎn)速采用2000轉(zhuǎn)/分鐘，對(duì)硫酸鈣晶須進(jìn)行研磨180分鐘，放料；得到固含量40%-45%，粘度在400-600mPa. s，彡2 μ m顆粒所占的比例在75%_80% (沉降法粒度測(cè)定)，白度彡90%IS0的硫酸鈣晶須顔料分散液；可以用作造紙涂布顔料，用于顏料整飾施膠涂布、銅版紙及涂布白板(卡)的底涂。權(quán)利要求
1.ー種硫酸鈣晶須造紙涂布顔料的制備方法，其特征在于包括如下步驟 1)晶須原料獲取晶須原料為脫硫石膏、磷石膏、金屬冶煉廢渣及其他エ業(yè)石膏廢渣中提取的硫酸鈣晶須副產(chǎn)物，其中純度> 99%，白度> 90%IS0，粒徑為O. 5-200 μ m，結(jié)晶形態(tài)為半水、ニ水或兩者都有，晶須形狀為片狀、針狀或菱形； 2)分散將容器中加入適量水和硫酸鈣晶須用分散劑，在攪拌狀態(tài)下慢慢加入硫酸鈣晶須原料，將所有晶須全部轉(zhuǎn)化成ニ水形態(tài)，調(diào)配成以ニ水硫酸鈣計(jì)固含量為30%-60%的晶須懸浮液，并預(yù)分散10-15分鐘，使懸浮液混合均勻，并調(diào)節(jié)pH在5. 5-8之間； 3)濕法研磨將上述調(diào)配好的硫酸鈣晶須懸浮液置于砂磨機(jī)中進(jìn)行濕法研磨，研磨用介質(zhì)為耐磨陶瓷珠或錯(cuò)珠，粒徑在O. 8mm-1. 2mm,球料比為3 :1 6 :1，研磨時(shí)間60-300分鐘，得到所需要的不同粒度分布的硫酸鈣晶須顔料研磨分散液； 4)顔料性能上述經(jīng)過(guò)研磨分散后的硫酸鈣晶須顏料懸浮液固含量在30%-60%之間；粘度在150-1000mPa · s ;采用沉降法粒度測(cè)定彡2 μ m顆粒所占的比例在60%_95%，白度≥ 90%IS0。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述硫酸鈣晶須用分散劑為主分散劑的単獨(dú)一種或與其他一種或兩種輔助分散劑的混合，其中主分散劑為脂肪醇醚磷酸酯及酸式磷酸酯，其用量在I. 5%-8% ;輔助分散劑為萘磺酸鹽或分子量在15000-100000，取代度≥O. 8的CMC，其用量為0%-1%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于制備的硫酸鈣晶須造紙涂布顔料用于顏料整飾施膠涂布、低定量涂布紙、銅版紙及涂布白板/卡的底涂或面涂。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種硫酸鈣晶須造紙涂布顏料的制備方法，其采用從工業(yè)石膏廢渣中提取的硫酸鈣晶須副產(chǎn)物為原料，經(jīng)過(guò)結(jié)晶形態(tài)轉(zhuǎn)化、預(yù)分散、研磨等步驟制備出固含量在30%-60%，≤2μm顆粒所占的比例在60%-95%，白度≥90%ISO的符合造紙應(yīng)用的涂布顏料。本發(fā)明制得的硫酸鈣晶須顏料分散液固含量高、粘度低、穩(wěn)定性好、水中易分散，解決了硫酸鈣晶須難以制備造紙用高濃低粘的穩(wěn)定顏料分散液的難題；制得的硫酸鈣晶須涂布顏料具有白度高、磨耗低、油墨吸收性好等特性，能夠有效用于顏料整飾施膠涂布、低定量涂布紙、銅版紙及涂布白板(卡)的底涂或面涂。
文檔編號(hào)C09C3/08GK102675919SQ20121013758
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月7日
發(fā)明者劉艷新, 王玉瓏, 覃盛濤 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙理工大學(xué)