Способ подготовки наполнителя для производства бумаги
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТРРСКРМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических республик
Опубликовано 300481, Бюллетень ¹ 16 Дата опубликования описания 300481 (51)М. Кл З 0 21 Н 3/бб Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий (53) НЖ 676. 2 (088. 8) (72) Авторы изобретения В. В. Лапин, Д.A. Данилова, Л. В. Лвец и 3.И. Ермолаева О:. А ума гй Центральный научно-исследовательский (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ИАПОЛБИТБЛИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА БУМАГИ Изобретение относится к способу ,подготовки наполнителя бумажной мас. сы и может быть использовано при получении высококачественных видов бумаги и картона. Известны способы подготовки наполнителя, в частности, каолина, наиболее широко применяемого в производстве бумаги, и картона, путем обработки его водной суспензии минеральными кислотами или минеральными кислотами в присутствии восстановителей, например гидросульфата натрия или цинка, с целью повышения его белизны (1). Такое химическое отбеливание направлено на частичное удаление из каолина соединений железа, являющихся в нем основными хромофорамк, и со-. провождается восстановлением 3-х 20 валентного железа в 2-х валентиое с последующим удалением растворенных соединений железа иэ каолина. Однако при введении в суспенэию каолина минеральных кислот происходит не только растворение загрязняющих его окислов железа, но и частичное разрушение самих кристаллов каолинита, вследствие чего изменяются его по.верхностные свойства. B зависимости 30 от степени разрушения структуры по верхности каолинита могут изменяться и технологические свойства каолина, как наполнитеФтя и пигмента для производства бумаги. Введение такого наполнителя в бумажную массу может привести к бол е эначнтельному (по сравнению с исходным каолином) понижению механической прочности бумаги, ухудшению удержания каолина при формовании бумажного полотна. Поэтому процесс подготовки наполнителя бумажной массы необходимо по воэможности проводить таким образом, чтобы при достижении глубокой степени обезжелезивания каолина и высокой степени его белизны максимально сохранить те ценные технологические свойства, которыми обладает природный каолин. Наиболее .близким к предлагаемому является способ подготовки каолина путем обработки его водной суспенэии серной кислотой и гидросульфитом натрия в присутствии сернокислого алюминия при рН 3 и весовом соотношении серной кислоты и сернокислого алюминия 1:1 ° Присутствие в реакционной смеси сернокислого алюминия способствует сохранению поверхностной ак3 825759 . 4 тивности каолинита, .предотвращая переход A8gOg из каолинита в раствор в соответствии с законом действия масс (2) . Однако растворение некоторых загрязняющих каолин примесей железа происходит при более низком рН. Ввиду неполного удаления из.каолина легкорастворимых соединений железа белизна каолина, достигаемая согласно этому способу, недостаточно высока, 1Î Конечная белизна наполнителя будет зависеть от исходной белизны природчого каолина, минералогического состава содержащихся в нем соединений железа и количественного соотношении между ними. Цель изобретения — повышение белизны наполнителя и бумаги при сохранении механической прочности бумаги. Поставленная цель достигается тем, 20 что в способе подготовки наполнителя для производства бумажной массы путем обработки водной суспензии каолина серной кислотой или смесью серной кислоты с,гидросульфитом натрия в э5 присутствии сернокислого натрия жри повышенной температуре, обработку водной суспензии каолина проводят при рН 1,0-2,0 и соотношении серной кислоты к cepнокислому алюминию равном 1:2-10. Проведение процесса подготовки наполнителя бумажной массы при более низком рН (по сравнению с известным) способстьует более полному удалению иэ каолина легкорастворимых соединений железа, ввиду чего возрастает его белизна. Б то же время понижение рН в процессе подготовки иаиолнителя приводит к изменению его коллоидно-химических свойств вследствие 40 Разрушения структуры поверхности каолинита. Поэтому повышение белизны каолина в процессе обработки сопровождается ухудшением е о технологических свойств, что проявляется в снижении степени удержания его в бумаге и ухудшении показателей механиЧеской прочности бумаги. Сохранить технологические свойства исходного каолина в процессе его подготовки .оказывается возможным путем уменьшения весового соотношения серной кислоты и сернокислого алюминия, в при- сутствии которого переход АЗОВО иэ кристаллической решетки каолинита в раствор замедляется. Предлагаемый способ осуществляЮт следующим образом. К водной суспензии каолина при перемешивании добавляют серную кислоту и сернокислый алюминий при высо- 40 ком соотношении между ними от 1г2 до. 1:100. Серная кислота и сернокислый алюминий вводятся в суспенэию ко лина .одновременно, например в виде смеси, или последовательно. Обработку проводят при повышенной темпера- туре, преимущественно 50-80 С, в течение 30-60 мин при рН 1,0-2,0. Процесс подготовки наполнителя предпочтительно вести в присутствии гидросульфита натрия, который добавляют в суспензию каолина .в сухом виде. Затем каолин отфильтровывают и промывают с целью удаления перешедших в раствор соединений железа. Далее каолин поступает на сушку (при централизованном способе подготовки наполнителя для всей целлюлозно-бумажной промышленности), либо сразу подается в производство для наполнения бумаги (при осуществлении. предлагаемого способа подготовки наполнителя бумажной массы непосредственно на отдельных предприятиях ЦБП). Ниже приведены примеры подготовки наполнителя по предлагаемому и известному способах. Исходная белизна каолина во всех примерах составляет 74,5%. Пример 1. К 20%-ной водной суспензии каолина при перемешивании добавляют до рН 2 10%-ный водный раствор, содержащий серную кислоту и сернокислый алюминий. Бесовое соотношение серной кислоты и сернокислого алюминия в первом опыте составляет 1:2, во втором — 1:5, в третьем и четвертом опытах соответственно 1:10 и 1:100. Процесс обработки проводят при 50 С в течение 60 мин в присутствии гидросульфита натрия, ко.торый добавляют в сухом виде из рас, чета 0,45% от веса каолина. Затем ,образцы каолина отфильтровывают, про мывают дистиллированной водой и высушивают при 105 С. Определяют белизну каолина и количество удаленных иэ каолина соединений железа в пересчете иа ГВ 0 . Полученные результаты представлены в таблице. Из полученных образцов каолина приготавливают 20%-ную водную суспенэию, которую вводят в бумажную массу, добавляют сернокислый алюминий до рН 5,0 и обычными приемами получают бумагу на лабораторном листоотливном аппарате "Ранид-.Петтон". Белизна бумаги приведена в таблице. Пример 2. К 20%-ной водной суспензии каолина при перемешивании добавляют до рН 1 необходимое количество 20%-ного водного раствора, содержащего серную кислоту и сернокислый алюминий. Весовое соотношение серной кислоты и сернокислого алюминия в каждом из опытов.соответственно составляет 1:2, 1:5, 1г10 и 1!100. Процесс подготовки наполнителя проводят при 80 С в. течение 30 мин. Затем образцы каолина отфильтровывают, промывают дистиллированной водой и вводят в бумажную массу, из которой аналогично примеру 1 получают бумагу. Результаты определения белизны 825759 Количество удаленных из каолина Соотношение серной кислоты и сернокислого алюминия Белиэ- Бели на као- на б лина, маги Пример F ò0Ç, Предлагаемый 51,7 80,9 3432 80,7 3559 8 0,6 3650 80,2 3661 1:2 0,09 77,0 76,8 76,6 76,2 52,2 52,4 51,9 1:5 0,09 0,085 0,08 0,09 0,09 0,09 1:10 1: 100 52,2 81,0 3400 80,9 3450 80,7 3490 80 5 3519 77,2 76,9 1:2 51,6 51,8 1:10 76,8 76,5 52,4 1: 100 0,08 Известный 49,8 79,8 3400 0,06 75,7 Формула изобретения полученного наполнителя, количества удаленных иэ каолина соединений железа, а также белизны изготовленной с ним бумаги представлены в таблице. Пример 3. К 20%-ной водной суспенэии каолина добавляют при перемешивании до РН 3 необходимое количество водного раствора, содержащего серную кислоту.и сернокислый алюминий при весовом соотношении 1:1. Процесс обработки ведут при 60 С в течение 30 мин в присутствии гидроКак видно иэ таблицы, проведение процесса обработки суспензии серной кислотой или серной кислотой и гидРосульфитом натРия в присутствии сер- 45 нокислого алюминия при РН 1,0-2,0 способствует, по сравнению с известным способом, более глубокому обезжелезиванию каолина и приводит к повышению его белизны. При этом возрастает белизна изготовленной с ним бумаги. Это в свою очередь позволяет снизить расход дорогостоящих оптических и отбеливающих веществ при получении высококачественных видов 55 бумаги и затраты на добелку волокнистых полуфабрикатов. Уменьшение соотношения серной кислоты и сернокислого алюминия до 1::100 при постоянном РН не оказывает решающего значения на степень обезжелезивания као- 60 лина, но в то же время позволяет сохранять поверхностную активность каолина при понижении РН до 1,0. Как видно из таблицы, несмотря на сникение РН в процессе подготовки напол- 65 сульфита натрия. Гидросульфит натрия вводят в сухом виде в количестве 0,09 г (в расчете на 20 r каолина). Образец каолина отфильтровывают, промывают дистиллированной водой и высушивают при 105 C. Результаты определения белизны наполнителя, количества удаленных иэ каолина соединений железа и белизны бумаги, изготовленной с полученным по предлагаемому способу наполнителем аналогично примеру 1, приведены в таблице. нителя, показатели механической прочности бумаги сохраняются. Степень удержания наполнителя не уменьшается. Следовательно, предлагаемый способ подготовки наполнителя бумажной Массы позволяет улучшить белизну бумаги без ухудшения других качественных показателей. Дальнейшее уменьшение соотношения серной кислоты и сернокислого алюминия целесообразно, так как при соотношении указанных реагентов 1:100 белизна наполнителя несколько ниже, чем при их соотношении 1: 2, 1: 5, 1: 10. Однако и в этом случае конечная белизна каолина и бумаги, полученной при его использовании, выше чем при подготовке наполнителя по известному способу. Способ подготовки наполнителя для производства бумаги путем обработки водной суспензии каолина серной кис825759 Составитель В. Безбородова Редактор M. Ткач Техред С.Мигунова Корректор О. Билак Заказ 2307/17 Тираж 407 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 лотой или смесью серной кислоты с гидросульфитом натрия в присутствии сернокислого алюминия при повьзаенной температуре, о т л и. ч а ю ц и и с я тем, что с целью повыаения белизны наполнителя и бумаги при сохранении механической прочности бумаги, обработку водной суспензии каолина ведут при рН 1-2 и соотношении серной кислоты к сернокислому алюминию равном 1:2-10. Источники информации, принятые во внимание.при экспертизе 1. M8bius С.H. "0as papier". 1977, т. 33, 14, 11, с. 471. 2, Патент США Р 3655417, кл. 106-288 В, 1972, (прототип).
