粉煤灰基新型硅酸鈣填料的濕部化學(xué)行為特性研究.pdf

1、粉煤灰是燃煤在鍋爐燃燒過程中產(chǎn)生的固體顆粒物，通過協(xié)同作用與聯(lián)產(chǎn)技術(shù)利用粉煤灰制備新型硅酸鹽填料的技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)。通過這種方式制得粉煤灰基新型硅酸鈣(FACS)用作造紙?zhí)盍?，達到了節(jié)約纖維原料和高值化利用固體廢棄物的目的。
　　FACS與常規(guī)填料相比在填料性能上有很大的特殊性，因而在濕部化學(xué)行為上與常規(guī)填料有著較大差異。本文研究了FACS的物理化學(xué)性能和加入FACS后漿料的留著濾水性能、電荷特性、對濕部化學(xué)品的吸附特性及紙張的施膠性

2、能、強度和光學(xué)性能等，對FACS濕部化學(xué)行為特征的機理進行了探討，在與常規(guī)填料進行了對比研究的基礎(chǔ)上，確定FACS的濕部化學(xué)狀態(tài)控制，旨在尋求適宜于新型硅酸鈣造紙礦物填料的濕部控制技術(shù)。
　　實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在填料性能方面，F(xiàn)ACS呈多孔蜂窩狀聚集體結(jié)構(gòu)。與GCC和PCC相比，F(xiàn)ACS具有較低的密度、磨耗值，較高的325目篩余物含量、吸油值，比表面積和含水率。在電荷特性方面，與PCC和GCC相反，F(xiàn)ACS帶有較強的負電荷，并且所帶電

3、荷量是它們的近60倍。研磨性能發(fā)現(xiàn)，在研磨的前20min里，F(xiàn)ACS表面的孔隙結(jié)構(gòu)易被破壞為較小的碎片并露出實心結(jié)構(gòu)。研磨20min之后，隨著研磨時間的增加粒度降低緩慢。
　　對抄造性能的研究發(fā)現(xiàn)，填料用量的增加對FACS加填漿料的濾水不利。FACS由于有較好的吸附性能而具有凈化白水的功能。與GCC加填紙相比，F(xiàn)ACS加填紙具有更好的光學(xué)性能、留著率和松厚度，但是強度性能比GCC加填紙差。對比CPAM單元助留體系，CPAM/Ben

4、tonite雙元體系和CS單元體系發(fā)現(xiàn)，CPAM和CPAM/Bentonite體系對留著的改善最為顯著，只有CPAM-Bentonite體系對FACS加填紙的濾水性能有所改善。Zeta電位接近于0時，CPAM和CPAM/膨潤土雙元體系下（膨潤土用量0.1％），GCC加填漿料的CPAM用量約為0.04％，而FACS加填漿料的CPAM用量超過0.08％;CS單元體系下GCC加填漿料的CS用量約為1％，而FACS加填漿料的CS用量為1.5％。

5、
　　實驗研究了不同粒徑FACS在不同助留體系中的留著濾水特性以及成紙?zhí)匦?。研究結(jié)果表明，隨著填料粒徑的增大，F(xiàn)ACS加填漿料的留著率和濾水時間都呈先增大后降低的趨勢。CPAM單元和CPAM/膨潤土雙元助留體系對留著均有較大幅度的提高，但對FACS加填紙的濾水性能的改善不明顯。填料經(jīng)過研磨后，可能暴露出更多的Ca2+，導(dǎo)致漿料電導(dǎo)率和Zeta增加。隨著填料粒徑的增加，白水的陽離子需求量降低，抗張指數(shù)和撕裂指數(shù)均呈先降低后升高的趨勢

6、。總體上，粒徑越小時紙張的不透明度和白度越高，松厚度越低。
　　采用可見光光譜法考察了FACS對淀粉的吸附性能。結(jié)果表明，F(xiàn)ACS對陽離子淀粉的吸附量遠大于PCC、GCC，但對陰離子淀粉的吸附量小于PCC。粒徑越小時，F(xiàn)ACS對淀粉的吸附量越大，并且對陽離子淀粉的吸附量遠大于對陰離子淀粉的吸附量。FACS對陽離子淀粉的吸附平衡時間為30min，對陰離子淀粉的吸附平衡時間為20min。FACS對淀粉的吸附，同時受靜電作用和比表面積的

7、影響，靜電作用的影響更顯著。在FACS的生產(chǎn)實踐中，可以保留填料的多孔性帶來紙張高松厚度等優(yōu)勢，而通過降低FACS顆粒所帶的負電荷量來避免消耗過多的陽離子助劑。
　　實驗過程中采用陽離子淀粉(CS)預(yù)絮聚FACS的方法對FACS填料進行改性，研究結(jié)果表明:CS是一種較好的填料預(yù)處理助劑，與普通加填相比，預(yù)絮聚FACS加填可以較好地改善紙料的濾水性能，提高紙料留著率和成紙強度，達到相同的紙張性能時，CS用量也相對較低。預(yù)絮聚FACS

8、工藝，操作簡單，紙張性能較好，具有較強的實用性。
　　實驗研究了FACS對AKD漿內(nèi)施膠的影響。與常規(guī)PCC填料相比，F(xiàn)ACS加填紙的AKD施膠效率較低。通過設(shè)計正交實驗優(yōu)化FACS加填紙施膠工藝。實驗結(jié)果表明，影響硅酸鈣加填紙的AKD施膠效果的各因素的主次關(guān)系依次為:CS用量＞PAE用量＞PAE加入點＞CPAM用量。正交實驗的最優(yōu)水平是:CS用量為1％，PAE用量為0.1％，CPAM用量為0.04％，PAE加入點為陽離子淀粉之后