一種提高粉煤灰白度的改性方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及造紙領(lǐng)域，具體涉及一種提高粉煤灰白度的改性方法。
【背景技術(shù)】
[0002]煤炭就成為人類社會(huì)生產(chǎn)獲得能源不可缺少的一種化石資源，燃燒過(guò)程中除了會(huì)產(chǎn)生為大家所熟知的二氧化碳等氣體外，還會(huì)大量產(chǎn)生一種固體粉煤灰，也即行業(yè)中俗稱的爐渣。如何實(shí)現(xiàn)對(duì)煤炭燃燒產(chǎn)物的高效多元化利用，響應(yīng)低碳環(huán)保的口號(hào)，成為當(dāng)今社會(huì)面臨的亟待解決的問(wèn)題。眾所周知，粉煤灰是火力發(fā)電廠把粉碎的煤炭通過(guò)燃燒產(chǎn)生的，因此它是一種工業(yè)副產(chǎn)品。如果不能實(shí)現(xiàn)其資源化利用，是一種公認(rèn)的環(huán)境污染物。粉煤灰是由各種復(fù)雜無(wú)機(jī)和有機(jī)成分組成的原料煤在1200-1700°C燃燒生成的，因?yàn)橛写笠?guī)模的復(fù)雜組分，粉煤灰可被表征為最復(fù)雜的人工材料之一。例如，在不同種類的粉煤灰中，已確定了大約316單體礦物質(zhì)和188種礦物集合體。由于中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)，近10年煤炭消耗量增加了 50%。全球范圍內(nèi)，年粉煤灰產(chǎn)量由原來(lái)的5億噸增長(zhǎng)到7.5億噸。目前美國(guó)粉煤灰的利用率約39%，在歐洲為47%，全球平均估計(jì)為接近25%。因此很清楚，每一年有很大比例的粉煤灰必須進(jìn)行處理。粉煤灰的大量堆積不但占用田地，而且對(duì)地下水及周圍環(huán)境構(gòu)成一定的威脅。目前的預(yù)測(cè)顯示，在未來(lái)二十年將看到相當(dāng)于整個(gè)20世紀(jì)總發(fā)電容量的電機(jī)被安裝。這其中部分增長(zhǎng)的須求，很可能被可再生能源替代，然而，在能量密集且消耗量大的國(guó)家，如我國(guó)和印度，煤炭很可能仍然是發(fā)電的主導(dǎo)燃料。粉煤灰的主要成分是氧化硅，氧化鋁，鐵氧化物，氧化鈣及一定量的未燃燒的炭。但是粉煤灰因?yàn)楹形慈紵奶亢丸F的化合物，導(dǎo)致其白度約19-32% IS0，嚴(yán)重制約其作為造紙?zhí)盍系膽?yīng)用。無(wú)機(jī)組分組成的非晶體和晶體礦物質(zhì)；有機(jī)組份的炭等有機(jī)質(zhì)；流體組分包括液體，氣體和氣體-液體包裹體。
[0003]目前，關(guān)于粉煤灰在造紙上的應(yīng)用研究已有一些進(jìn)步，如以粉煤灰為原料，生產(chǎn)的硅酸鈣可作為填料在紙張中應(yīng)用，與傳統(tǒng)的碳酸鈣填料相比，硅酸鈣加紙具有更高的物理強(qiáng)度和高的松厚度。對(duì)于白度要求不高的彩色層壓原紙板等特種紙，粉煤灰是一個(gè)很好的填料。但是由于粉煤灰極低的白度，制約著粉煤灰作為填料在塑料，橡膠，造紙，涂料等領(lǐng)域的應(yīng)用。如今只有解決了白度問(wèn)題，才能為粉煤灰的高值化利用開(kāi)辟一條全新的道路。本研究獲得了提高粉煤灰白度的工藝條件，從而很好解決了粉煤灰作為填料在造紙工業(yè)中的局限性，很好的利用粉煤灰這一廢棄物，帶來(lái)了不可估量的社會(huì)效益和生態(tài)效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種提高粉煤灰白度的改性方法，通過(guò)該改性工藝制備改性粉煤灰，能夠大大提高其白度，可作為造紙?zhí)盍蠎?yīng)用于對(duì)一些白度要求較高的紙張中。
[0005]本發(fā)明技術(shù)方案如下。
[0006]—種提高粉煤灰白度的改性方法，包括如下步驟:
[0007]1)將粉煤灰進(jìn)行篩分處理，得到經(jīng)篩分處理的粉煤灰；
[0008]2)將經(jīng)篩分處理的粉煤灰進(jìn)行高溫除炭處理，得到經(jīng)除炭處理的粉煤灰；
[0009]3)將經(jīng)除炭處理的粉煤灰進(jìn)行包覆處理。
[0010]上述方法中，步驟1)中，所述經(jīng)篩分處理的粉煤灰為250-325網(wǎng)目，粒徑40-50 μ m ;所述粉煤灰主要成分為Si02，，A1203和Fe 203;所述S1 2，A1203和Fe 203的質(zhì)量占粉煤灰總質(zhì)量的72% -78% ;所述Si02在粉煤灰中的質(zhì)量含量為35.6% -57.2%,A1 203在粉煤灰中的質(zhì)量含量為18.8% _55%，F(xiàn)e203在粉煤灰中的質(zhì)量含量為2.3% -19.3%。
[0011]上述方法中，步驟2)中，所述除炭處理的具體參數(shù)為:煅燒溫度為500-1000°C，保溫時(shí)間為60-100min。
[0012]上述方法中，步驟3)的具體步驟為:將將工業(yè)淀粉和填料進(jìn)行共混處理，得到混合物溶液，升溫到70-95°C進(jìn)行蒸煮，蒸煮時(shí)間40-60min后再加入所述經(jīng)除炭處理的粉煤灰，在80-98 °C下進(jìn)彳丁 30-60min反應(yīng)，最后進(jìn)彳丁降溫處理。
[0013]上述方法中，所述工業(yè)淀粉為工業(yè)淀粉，包括玉米淀粉、工業(yè)級(jí)馬鈴薯淀粉、工業(yè)級(jí)木薯淀粉或工業(yè)級(jí)甘薯淀粉中一種以上。
[0014]上述方法中，所述填料為造紙?zhí)盍?，包括高嶺土，碳酸鈣或滑石粉。
[0015]上述方法中，所述經(jīng)除炭處理的粉煤灰和填料的質(zhì)量比為10: (2-16)，所述淀粉用量為粉煤灰用量的5-100%。
[0016]上述方法中，所述對(duì)混合物溶液進(jìn)行降溫處理的具體步驟為:降溫至40_90°C，反應(yīng)攪拌速度為200-700rpm，在攪拌速度為200-700rpm的條件下進(jìn)行自然降溫。
[0017]本發(fā)明方法處理后，粉煤灰最終的白度為85% -90%。
[0018]本發(fā)明采用工業(yè)淀粉和PCC共混糊化處理的方式。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)為:
[0020]本發(fā)明的方法可以在保留部分炭和鐵的化合物的同時(shí)，獲得較高的白度，這樣可以降低煅燒階段的能耗及減少副反應(yīng)對(duì)粉煤灰成分和結(jié)構(gòu)的破壞。該工藝顯著提高了粉煤灰的白度，為粉煤灰在造紙工業(yè)的廣泛使用提供了機(jī)會(huì)。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為本發(fā)明工藝流程圖；
[0022]圖2為實(shí)施例2所得產(chǎn)品的SEM圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地具體詳細(xì)描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此，對(duì)于未特別注明的工藝參數(shù)，可參照常規(guī)技術(shù)進(jìn)行。
[0024]實(shí)施例1
[0025]按照?qǐng)D1所示的流程。首先，將8g的粒徑為45-49 μm范圍段的粉煤灰，白度約為30% IS0，進(jìn)行除炭處理，在700°C下進(jìn)行高溫煅燒，保溫50min。之后自然降溫，再測(cè)量其白度。將除炭處理的粉煤灰進(jìn)行PCC包覆處理，具體為將7.6g玉米淀粉和4.8g PCC(沉淀碳酸鈣)配成懸浮液共混處理，然后在300rpm攪拌速度下逐漸升溫加熱至90°C，在90°C保溫糊化50min，之后加入除