DE102007029688A1 - Process for forming fillers, in particular calcium carbonate in a suspension - Google Patents
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Abstract
Das Verfahren dient zur Bildung von Füllstoff, insbesondere Calciumcarbonat in einer überwiegend wasserhaltigen Flüssigkeit, eventuell auch in einer Faserstoffsuspension. Dabei wird Calciumhydroxid mit gasförmigem Kohlendioxid in Verbindung gebracht, wodurch in einer chemischen Reaktion Calciumcarbonat gebildet wird. Bei dieser Reaktion wird durch Kristallisationskeime (1) in Form von Feinstoffen oder anionischen Substanzen, wie insbesondere Salzen, Polyamiden, Retentionsmitteln oder Stärkepartikeln oder einer Mischung dieser Stoffe, wird die Bildung von größeren Partikeln gefördert.The method serves to form filler, in particular calcium carbonate in a predominantly water-containing liquid, possibly also in a pulp suspension. In this case, calcium hydroxide is brought into contact with gaseous carbon dioxide, whereby calcium carbonate is formed in a chemical reaction. In this reaction, by crystallization nuclei (1) in the form of fines or anionic substances, such as in particular salts, polyamides, retention aids or starch particles or a mixture of these substances, the formation of larger particles is promoted.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a method according to the preamble of claim 1.
Der Einsatz solcher mineralischen Füllstoffe bei der Papier- und Kartonherstellung ist seit langem bekannt. Sie dienen u. a. dazu, die optische Qualität von grafischen Papieren entscheidend zu verbessern. Es gibt bereits Verfahren, bei denen das Calciumcarbonat in einer wässrigen Flüssigkeit ausgefällt wird, indem z. B. eine Reaktion zwischen Calciumhydroxid und gasförmigem Kohlendioxid herbeigeführt wird. Die chemische Reaktion und die dazu bereit gestellten Edukte können so eingestellt bzw. verändert werden, dass sich ein hochwertiger Füllstoff bildet, der z. B. bezüglich seiner Weiße und Opazität besonders hohe Anforderungen erfüllen kann. Die dabei gebildeten Kristalle sind in der Regel relativ fein. Die so erzeugten Füllstoffe können dann in der Papierfabrik dem Faserrohstoff beigemischt werden.Of the Use of such mineral fillers in the paper industry and paperboard manufacturing has been known for a long time. They serve u. a. in addition, the optical quality of graphic papers crucial to improve. There are already procedures in which the calcium carbonate is precipitated in an aqueous liquid, by z. As a reaction between calcium hydroxide and gaseous Carbon dioxide is brought about. The chemical reaction and the educts provided for this purpose can be adjusted or be changed, that is a high quality filler forms, the z. As for its whiteness and opacity can meet particularly high requirements. The thereby formed Crystals are usually relatively fine. The fillers produced in this way can then be added to the fiber raw material in the paper mill become.
Eine
weitere Entwicklung liegt darin, den Vorgang des Ausfällens
in Gegenwart des Faserstoffs auszulösen, also in einer
Mischung, in der die für die Papiererzeugung bestimmten
Fasern bereits enthalten sind. Solche Verfahren werden Fiberloading-Verfahren
genannt. In der
Dieses Beladen der Fasern mit Füllstoffen wirkt sich positiv auf die Prozesse in der Stoffaufbereitung, Papiermaschine und/oder Weiterverarbeitung aus. So lässt sich eine aus beladenen Fasern hergestellte Papierbahn leichter entwässern, weshalb z. B. die Maschinengeschwindigkeit gesteigert und/oder die Pressenpartie mit geringerem Pressdruck betrieben werden kann. Zudem wäre es möglich, in der Trockenpartie mit weniger Energieeinsatz (z. B. Dampf) zu fahren. Ein weiterer Vorteil beim Einsatz dieser Technologie besteht darin, dass diese auch in einem Kalander problemlos weiterverarbeitet werden können. Dadurch, dass beim Einsatz der Fiber-Loading-Technologie Fiber-Loading-Partikel in, um und an den Fasern angelagert werden, wird die Schwarzsatinage (Blackening) reduziert oder ganz, vermieden.This Loading the fibers with fillers has a positive effect the processes in stock preparation, paper machine and / or further processing out. So can be made of loaded fibers Paper web drain more easily, which is why z. B. the machine speed increased and / or the press section with lower pressure can be operated. It would also be possible in the dryer section with less energy input (eg steam) too drive. Another advantage of using this technology is in that they can be easily processed in a calender can. By doing so when using the fiber-loading technology Fiber-loading particles are deposited in and around the fibers, blackening is reduced or avoided altogether.
Das Anwendungsgebiet der Erfindung erstreckt sich auf die Papier- und Zellstoffherstellung und die Prozesstechnologie einschließlich des hergestellten Füllstoffes und umfasst Anwendungsgebiete aller Papiersorten einschließlich den bei deren Produktion anfallenden Ausschüssen, die einen Füllstoffgehalt zwischen 1% und 60% haben. Vorzugsweise kann der Füllstoffgehalt zwischen 5% und 50% liegen.The Field of application of the invention extends to the paper and Pulp production and process technology including of the prepared filler and includes applications all types of paper including those in their production resulting committees that have a filler content between 1% and 60%. Preferably, the filler content between 5% and 50%.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Erzeugung von Füllstoffen zu schaffen, bei dem relativ große Füllstoffkristalle entstehen. Es soll besonders wirtschaftlich sein und in speziellen Ausführungsformen die Störstoffprobleme der Papierproduktion reduzieren.It The object of the invention is a process for producing fillers to create at the relatively large filler crystals arise. It should be particularly economical and in special Embodiments of the impurities problems of paper production to reduce.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 genannten Maßnahmen gelöst.According to the invention This object by the measures mentioned in claim 1 solved.
Mit dem Verfahren ist es möglich, auch solche Calciumcarbonat-Partkel zu erzeugen, die größer sind als bei üblichen Verfahren. Mit Hilfe der Kristallisationskeime wird eine Kristallisation ausgelöst, bei der sich um die Kristallisationskeime herum Calciumcarbonat anlagert. (Das Calciumcarbonat kann dabei Cluster bilden). Bei günstiger Verfahrensführung wird der Effekt dieser Calciumcarbonat-Anlagerung so weit getrieben, dass eine vollständige Umhüllung der Kristallisationskeime erfolgt. Dabei sind die hier verwendbaren Kristallisationskeime nicht unbedingt Feinstpartikel, wie sie üblicherweise zur Auslösung und Steuerung von Kristallwachstum eingesetzt werden. Vielmehr ist es von Vorteil, dass die Größe der Kristallisationskeime durch geeignete Maßnahmen sehr einfach eingestellt werden kann. Da es sich um zugegebene Stoffe handelt, können diese zunächst durch Auswahl der Rohstoffe und dann durch entsprechende Behandlung z. B. Mahlung auf die gewünschte Größe bzw. das gewünschte Größenspektrum eingestellt werden.With The method makes it possible, even such calcium carbonate particles to produce that are larger than usual Method. With the help of the crystallization nuclei becomes a crystallization triggered, when around the crystallization germs around Calcium carbonate attaches. (The calcium carbonate can be clustered form). With favorable procedure is the effect of this calcium carbonate addition driven so far that a complete envelope of crystallization nuclei he follows. Here are the crystallization nuclei used here not necessarily very fine particles, as they are usually used for Triggering and control of crystal growth can be used. Rather, it is advantageous that the size of the Crystallization germs by appropriate measures very simple can be adjusted. Since these are added substances, You can do this first by selecting the raw materials and then by appropriate treatment z. B. grinding to the desired Size or the desired size range be set.
Die für das Verfahren geeigneten Kristallisationskeime können relativ preiswert beschafft werden, vorzugsweise sind es negativ geladene Feinstoffe (z. B. totgemahlene Faserbruchstücke) oder feine Störstoffe, wie sie in der Stoffaufbereitung vor der Papier- oder Kartonmaschine ohnehin anfallen. Es können aber auch z. B. feine Holzpartikel, Polyamide, Retentionsmittel, anionische Stärken oder anionische Salze verwendet werden. In vielen Stoffaufbereitungsanlagen, insbesondere wenn Altpapier verarbeitet wird, gibt es ohnehin genügend feinpartikelförmige Reststoffe, die oft einen störenden Einfluss auf die Produktion bzw. Qualität des erzeugten Papieres haben. Solche Partikel liegen z. B. in Waschfiltraten, Rejekten an Cleanern oder Sortierern, bzw. den Filtraten der Rejekt-Eindickung vor. Diese können dann anstatt entsorgt zu werden, was wiederum Kosten verursachen würde, als Kristallisationskeime im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt werden. Infolge der Ummantelung durch Calciumcarbonat sind sie nicht nur unschädlich, sondern tragen wegen ihres Füllstoffcharakters sogar zur Qualität des später aus den Fasern erzeugten Papieres wesentlich bei.The crystallization nuclei suitable for the process can be procured relatively inexpensively, preferably they are negatively charged fines (eg, dead-milled fiber fragments) or fine impurities, such as are produced in the stock preparation in front of the paper or board machine anyway. But it can also z. As fine wood particles, polyamides, retention aids, anionic starches or anionic salts can be used. In many stock preparation plants, especially if waste paper is processed, there are anyway enough feinparti Cicular residues, which often have a disruptive effect on the production or quality of the paper produced. Such particles are z. As in wash filtrates, rejects on cleaners or sorters, or the filtrates of reject thickening before. These can then instead of being disposed of, which in turn would cause costs, are used as crystallization nuclei in the course of the process according to the invention. As a result of the sheathing by calcium carbonate, they are not only harmless, but contribute because of their filler character even to the quality of the paper later produced from the fibers significantly.
Im
Folgenden werden typische Verfahrensschritte und Parameter für
das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben:
Als
Ausgangsmaterial für den Prozess dient entweder eine faserfreie
wasserhaltige Flüssigkeit mit 0,1 bis 30% Feststoffgehalt
oder eine Faserstoffsuspension, wenn die Carbonaterzeugung in Gegenwart
von Fasern durchgeführt werden soll Die Flüssigkeit
wird zusammen mit den Kristallisationskeimen und Calciumhydroxid
in einen Reaktor eingetragen. Durch die Zugabe von gasförmigem
oder gelöstem Kohlendioxid bildet sich Calciumcarbonat.
In besonderen Ausführungsformen kann zusätzliches
Calciumhydroxid oder Calciumoxid in wässriger und/oder
in fester Form auch in den Reaktor eingemischt werden.The following describes typical process steps and parameters for the process according to the invention:
The starting material for the process is either a fiber-free water-containing liquid with 0.1 to 30% solids or a pulp suspension if the carbonate is to be produced in the presence of fibers. The liquid is introduced into a reactor together with the crystallization seeds and calcium hydroxide. The addition of gaseous or dissolved carbon dioxide forms calcium carbonate. In particular embodiments, additional calcium hydroxide or calcium oxide in aqueous and / or solid form may also be mixed into the reactor.
Vorzugsweise liegt die Prozesstemperatur bei Erzeugung des Calciumcarbonats zwischen + 15°C und 130°C, insbesondere zwischen 20° und 60°C.Preferably is the process temperature when producing the calcium carbonate between + 15 ° C and 130 ° C, especially between 20 ° and 60 ° C.
Die Bildung des Calciumcarbonats wird vorzugsweise in einem Druckbereich zwischen 0,1 und 6 bar, insbesondere zwischen 1 und 4 bar, durchgeführt. Es sind auch höhere Drücke, z. B. bis 20 bar möglich. Die mittlere Verweilzeit des Stoffes im Reaktor liegt zwischen 60 Sekunden und 15 Minuten, insbesondere zwischen 5 und 10 Minuten.The Formation of the calcium carbonate is preferably in a pressure range between 0.1 and 6 bar, in particular between 1 and 4 bar performed. There are also higher pressures, z. B. up to 20 bar possible. The mean residence time of the substance in the reactor is between 60 Seconds and 15 minutes, especially between 5 and 10 minutes.
Die Erfindung und ihre Vorteile werden erläutert an Hand von Zeichnungen. Dabei zeigen:The The invention and its advantages are explained with reference to Drawings. Showing:
In
In
den Reaktor
Die Verfahrensschritte zur chemischen Reaktion der Calciumcarbonatbildung sind hier nur exemplarisch dargestellt. Es gibt auch andere Reaktortypen, andere Zumischverfahren (z. B. statische Mischer) und andere Stellen zur Zugabe der Reaktionspartner.The Process steps for the chemical reaction of calcium carbonate formation are shown here only as an example. There are also other reactor types, other admixing processes (eg static mixers) and other places for the addition of the reactants.
Nach
dem Reaktor
Der
in der Waschvorrichtung
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