[发明专利]活性硅酸钙的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种活性硅酸钙的制备方法，属于非金属矿物加工及应用领域。

背景技术

活性硅酸钙具有孔隙率高、吸附性强的优势，是一种优良的造纸原料，可作为纸张功能性填料、助留剂及增厚剂等用于纸张生产。

研究表明，活性硅酸钙具有这种特性的主要原因是这种粉体颗粒是由纳米片状体相互结合组成的呈蜂窝状的微米级颗粒。然而纳米片状体边缘表现出很强的纳米特性，相互间会产生吸附作用，易于团聚，产生絮聚体大颗粒。对于造纸体系来说，活性硅酸钙颗粒团聚所产生的絮聚体大颗粒会造成生产过程中过筛困难，同时活性硅酸钙中的絮聚体大颗粒进入纸张中易于导致纸张掉粉现象，印刷过程中容易发生糊版。因此，为了使活性硅酸钙更好发挥其功能特性，必须要对其粒径进行控制，尽可能降低或消除活性硅酸钙中产生的絮聚体大颗粒，同时降低活性硅酸钙粒子的粒径。

发明内容

本发明的目的是提供一种活性硅酸钙的制备方法，解决了活性硅酸钙中絮聚所导致的大颗粒含量高的问题，能够有效减少活性硅酸钙中的大颗粒，并降低活性硅酸钙粒子的平均粒径，减少对造纸过程及纸张产品品质的影响。

本发明的上述目的是通过以下技术方案来实现：

本发明提供一种活性硅酸钙的制备方法，包括：将石灰乳、粉煤灰脱硅液以及粒径控制剂混合进行反应，将反应所得的产物浆液干燥后获得活性硅酸钙，所述粒径控制剂为焦磷酸盐、偏磷酸盐、多聚磷酸盐、聚丙烯酸酯和聚丙烯酸盐中的一种，

其中，所述焦磷酸盐、偏磷酸盐、多聚磷酸盐的加入量为所述粉煤灰脱硅液和石灰乳干重的0.2-2.5％，所述聚丙烯酸酯和聚丙烯酸盐的加入量为所述粉煤灰脱硅液和石灰乳干重的0.05-0.5％。

本发明在活性硅酸钙合成过程中，按照工艺技术要求向反应罐中加入满足使用要求的石灰乳和粉煤灰脱硅液，通常石灰乳和粉煤灰脱硅液中钙和硅的摩尔比通常可以为0.7-1.3:1。该粉煤灰脱硅液为从粉煤灰中提取，并加入上述物质作为粒径控制剂，搅拌均匀并进行反应，能够有效抑制生成的活性硅酸钙粒子发生絮聚，从而控制活性硅酸钙粒径。

根据本发明提供的方法，所述粒径控制剂通常可以选择聚丙烯酸酯，或者为焦磷酸、偏磷酸、多聚磷酸和聚丙烯酸的钾盐或钠盐等，其具体选择例如为二聚磷酸钠、三聚磷酸钠、偏磷酸钠、焦磷酸钠和聚丙烯酸钠中的一种。

根据本发明提供的方法，所述焦磷酸盐、偏磷酸盐、多聚磷酸盐的加入量为所述粉煤灰脱硅液和石灰乳干重的1.5-2.5％。

根据本发明提供的方法，所述聚丙烯酸酯和聚丙烯酸盐的加入量为所述粉煤灰脱硅液和石灰乳干重的0.3-0.5％。

根据本发明提供的方法，所述反应的温度为85-95℃，反应时间为40-60min。采用上述反应温度和时间，有利于更高效节能地进行反应，同时获得较高质量的活性硅酸钙。

根据本发明提供的方法，为了是制备的活性硅酸钙更适于用在造纸工艺中，例如可选择生产该石灰乳采用的生石灰中，氧化钙含量≥52wt％，氧化镁≤1.5wt％，氧化硅≤1.5wt％，酸不溶物≤3.0wt％。

根据本发明提供的方法，还包括将所述产物浆液经过筛处理，筛网目数60-150目。将反应获得的产物浆液进行过筛，然后再进行干燥处理，有利于除去其中的杂质颗粒以及未分散开的絮聚体大颗粒，有利于获得的粒径的均一性更佳的活性硅酸钙。还可以对获得的活性硅酸钙采用60℃以上的清水进行多次洗涤，以除去残碱，进一步提升其品质。

根据本发明提供的方法，所述粉煤灰脱硅液的固含量为50-70g/L，所述石灰乳的固含量为150-180g/L。采用上述反应物固含量有利于反应物反应完全的同时，使反应高效快速地进行。

采用本发明方法，能够获得性能优良的活性硅酸钙，通常其平均粒径为10-40μm，比表面积为100-300m²/g，吸油值150-300g/100g，真密度为1.2-1.5g/cm³，堆积密度为0.15-0.30g/cm³，pH值为8-10(20％固含量下测试)，更有利于满足造纸生产工艺的使用要求。

本发明方案的实施，至少具有以下优势：