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竹浆绿液精制白泥碳酸钙控制技术研究

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目录

摘要

1 绪论

1.1 竹材造纸的开发利用

1.1.1 竹材造纸的现状

1.1.2 竹材造纸的优势

1.1.3 竹材造纸的发展趋势

1.1.4 竹材造纸存在的问题

1.2 碱回收白泥特性及应用

1.2.1 碱回收白泥特性

1.2.2 碱回收白泥的应用

1.2.3 碱回收白泥的开发利用趋势

1.3 竹浆白泥用作造纸填料

1.4 课题研究的目的、意义及研究内容

1.4.1 课题的来源

1.4.2 课题研究的目的和意义

1.4.3 课题的研究内容

2 竹浆绿液特性对白泥白度的影响研究及绿液预处理技术

2.1 前言

2.2 实验药品和仪器

2.2.1 实验药品

2.2.2 实验仪器

2.3 实验方法和步骤

2.3.1 绿液成分测定

2.3.2 绿液水不溶物含量测定

2.3.3 绿液水不溶物成分分析

2.3.4 绿液水不溶物粒度测定

2.3.5 绿液预处理

2.3.6 绿液处理效果评价

2.3.7 自制绿液

2.3.8 制备白泥

2.3.9 白泥白度检测

2.4 结果分析与讨论

2.4.1 两种竹浆绿液的基本特性分析

2.4.2 竹浆绿液对白泥白度的影响

2.4.3 竹浆绿液预处理

2.4.4 竹浆绿液中微量成分对白泥白度的影响

2.5 本章小结

3 石灰对白泥白度的影响研究

3.1 引言

3.2 实验药品和仪器

3.2.1 实验药品

3.2.2 实验仪器

3.3 实验方法和步骤

3.3.1 生石灰总钙及有效钙含量测定

3.3.2 生石灰白度测定

3.3.3 石灰粒度测定

3.4 结果分析与讨论

3.4.1 生石灰用量对白泥白度的影响

3.4.2 生石灰消化时间对白泥白度的影响

3.4.3 石灰消化浓度对苛化率及白泥白度的影响

3.4.4 生石灰基本性质对白泥白度的影响

3.5 本章小结

4 竹浆碱回收白泥精制碳酸钙控制技术研究

4.1 引言

4.2 实验药品和仪器

4.2.1 实验药品

4.2.2 实验仪器

4.3 实验方法和步骤

4.3.1 白泥碳酸钙的制各

4.3.2 加料速度控制

4.3.3 白泥白度检测

4.4 结果分析与讨论

4.4.1 原料加入顺序对白泥碳酸钙品质的影响

4.4.2 加料速度对白泥碳酸钙色泽的影响

4.4.3 搅拌速度对白泥碳酸钙色泽的影响

4.4.4 温度对白泥碳酸钙白度的影响

4.4.5 苛化时间对白泥碳酸钙白度的影响

4.4.6 反应方式对白泥碳酸钙白度的影响

4.4.7 白泥碳酸钙色度稳定性研究

4.4.8 白泥碳酸钙色度稳定性控制

4.5 本章小结

5 本文结论

5.1 本文结论

5.2 本论文的创新之处

5.3 今后工作的展望

致谢

参考文献

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声明

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摘要

竹材制浆主要为碱法硫酸盐蒸煮,制浆黑液通过碱回收进行处理,因此将会产生大量的苛化副产物----白泥。由于竹材原料的硅含量高,这些硅将在白泥中富集,致使白泥残碱含量高,将这些白泥用于煅烧循环时,残碱将会腐蚀转炉,同时煅烧后的石灰将产生硅板结,从而使其煅烧循环利用难以实施。在这样的情况下,竹浆白泥主要通过填埋进行处理,不仅大量占用土地,而且残碱易渗透,二次污染明显。借鉴麦草浆碱回收白泥用于造纸填料的技术,来解决硫酸盐竹浆碱回收白泥的资源化利用,是一条有效途径。但是,与麦草浆相比,硫酸盐法竹浆绿液中硅、硫元素含量高,限制了白泥精制碳酸钙填料的有效发展。从竹浆碱回收白泥的生产实际来看,所制备的白泥白度低、色泽偏绿,不满足纸张填料的应用要求。因此,必须首先解决其白度低、色泽绿的问题。本文针对白度高、色度稳定的竹浆白泥的生产技术进行了研究,旨在为竹浆碱回收白泥精制碳酸钙填料提供实验基础及理论依据,并促进该技术的发展。
  论文研究内容主要包含:绿液影响白泥白度的主要因素探讨、石灰品质及苛化条件对白泥碳酸钙白度的影响研究、苛化工艺对白泥碳酸钙白度及色度稳定性的研究。通过研究,得出如下主要结论:
  竹浆绿液水不溶物对白泥白度影响显著,1#竹浆绿液中的水不溶物含量由1130mg/L降低至0mg/L时,白泥白度增幅达到9.03%ISO;2#竹浆绿液中的水不溶物含量由840mg/L降低至0mg/L时,白泥白度增幅达到7.33%ISO。对水不溶物进行分析发现,其主要成分是来自于燃烧炉的碱灰,其次是Fe、Al、Mg、Ca等金属元素的氢氧化物或硫化物、硅的化合物等。通过XPS检测发现,水不溶物中的铁主要以亚铁离子形式存在。水不溶物中绝大部分粒子的直径小于41μm,自然澄清处理和过滤处理实施困难,不具备工厂实际操作的可行性。利用CaSiO3、CaO、PAC和NaAlO2对绿液进行预处理,可以有效地去除水不溶物。其中生石灰的处理效果较好,生石灰用量为0.2~0.4g/100mL绿液时对水不溶物的处理较迅速,仅20min即可实现完全沉降,清液回收率为81%,所制备白泥白度为91.04%ISO。为精确评价绿液预处理效果,利用紫外分光光度计建立了绿液吸光度-白泥白度的数学模型:y=-5.75x+93.13,r=0.996。该模型准确度高,对于一种给定绿液来说,可以用来快速预测预处理后的绿液所制备的白泥白度。根据竹浆绿液成分制备模拟绿液的实验结果显示,在强碱条件下,竹浆绿液中有Na2S和Fe2+共存时对白泥白度的影响更明显。因此,竹浆绿液影响白泥白度的因素包括两个方面:一是绿液中的水不溶物;二是强碱条件下绿液中Na2S和Fe2+的共同作用。对二者的有效控制是制备高白度白泥的关键。
  生石灰用量、消化时间对白泥白度没有明显影响;但石灰消化浓度对白泥白度和苛化率影响显著。当石灰消化浓度由5%增加到30%时,白泥白度由92.79%ISO降低至84.02%ISO,苛化率由90.57%降低至75.21%。在综合考虑白泥白度、苛化率情况下,石灰的较佳消化浓度为15%。通过对5种不同品质石灰所制备白泥碳酸钙白度进行分析发现,石灰的总钙含量、有效钙含量、粒度及白度对白泥白度都有一定的影响,但是并没有必然联系。石灰中影响白泥白度的主要因素是石灰中大量存在的有色杂质。
  改善苛化工艺控制条件有助于提高白泥白度。原料(绿液和石灰)的加入顺序对白泥白度没有影响;当绿液加入石灰中时,加料速度对白泥白度的影响不明显,对白泥的晶型影响显著,对白泥色度有一定影响;石灰的消化与苛化同步进行或分步进行对白泥白度没有影响;苛化反应温度、搅拌速率和苛化反应时间对白泥白度有明显影响。竹浆碱回收白泥碳酸钙制备的较佳工艺条件为:苛化反应温度90℃、搅拌速率400r/min、苛化反应时间2h。工厂可根据自身情况选择合适的原料加入顺序、加料速度以及消化反应方式。铁离子和硫离子在碱性条件下的共同作用是湿白泥发绿的主要原因,按照PANTONECMYK色卡,刚制备出的白泥色号为P121-1C,三天后白泥的色号为P122-9C,七天后白泥的色号为P123-2C,且随着放置时间的延长,变色的深度逐渐增加。去除白泥中残留的铁离子、硫离子,有助于控制白泥的白度稳定性,使用氧化方式去除硫离子易于实施。

著录项

  • 作者

    张丹;

  • 作者单位

    陕西科技大学;

  • 授予单位 陕西科技大学;
  • 学科 制浆造纸工程
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 王建;
  • 年度 2014
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 TS749.3;TS713;
  • 关键词

    纸张填料; 碳酸钙; 白泥; 竹浆绿液; 控制技术;

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