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硅灰石在造紙工業(yè)中的應(yīng)用研究
硅灰石在造紙工業(yè)中的應(yīng)用與其他填料存在較大的不同，其并非是像傳統(tǒng)填料進(jìn)行簡單的填充，主要是依靠較高的長徑比實現(xiàn)硅灰石與植物纖維的交織，形成植物纖維-礦物纖維的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，以替代部分植物的短纖維，能夠有效的提高生產(chǎn)紙張的不透明度和印刷適應(yīng)性、改善均勻度、降低制造成本。在實際應(yīng)用中，有以下幾個方面。
作為填料加填紙漿中
硅灰石可以作為紙張?zhí)盍蠎?yīng)用在漿中，比如利用造紙設(shè)備機械進(jìn)行100%脫墨漿，這一過程的漿中已經(jīng)添加適量的淀粉、定著劑以及硫酸鋁等，相關(guān)人員在實驗室中加填一定量的硅灰石，并加入適當(dāng)量的陽離子聚丙烯酰胺，在攪拌處理后進(jìn)行炒片，此時添加硅灰石有利于降低白水中含有的COD濃度，實現(xiàn)節(jié)省纖維和降低成本等優(yōu)勢，能夠充分提高經(jīng)濟效益，不過紙張的表面強度會略有下降。
再比如可以將1250目的硅灰石添加到面漿中，通過按照相應(yīng)順序加入AKD中性施膠劑以及PAM 助留助濾劑等，再進(jìn)行炒片。當(dāng)硅灰石的添加量在5%~8%時，對成紙的抗張指數(shù)以及撕裂指數(shù)和耐折度等影響較小，但能夠以提高不透明度和遮蓋力。另外，通過將硅灰石加入到廢瓦楞紙漿中進(jìn)行炒片，硅灰石作為紙張?zhí)盍系挠昧吭蕉?，則成紙的緊度就會出現(xiàn)先上升、再下降的趨勢，同時成紙的透氣度為下降再上升。當(dāng)硅灰石填料的用量為10%時，紙張的環(huán)壓指數(shù)以及伸長率等各項指標(biāo)均有一定的提升。
部分替代植物纖維在造紙工業(yè)中應(yīng)用
硅灰石能夠替代部分的木漿，是造紙生產(chǎn)過程中的重要應(yīng)用方向。當(dāng)硅灰石的加入量不斷增加，成紙的物理強度也會出現(xiàn)下降趨勢，如果添加量在35%時，成紙的強度可以滿足一般用途需求。比如可利用硅灰石與植物纖維進(jìn)行復(fù)合造紙，控制硅灰石的添加量在30%~40%時，成紙的耐折度以及撕裂指數(shù)等指標(biāo)可與加入20%的碳酸鈣填料的成紙一致。在很大程度上能夠節(jié)省植物纖維的加入量，間接減少森林資源的砍伐利用，具有降低生產(chǎn)成本、維護(hù)生態(tài)平衡的作用。
其他應(yīng)用
在造紙工業(yè)中除了上述兩種應(yīng)用外，硅灰石能夠運用到廢水處理工藝中。并且硅灰石與其他礦物粉體水處理劑等進(jìn)行對比，在水質(zhì)凈化方面存在較大的優(yōu)勢，比如廢水處理后的色度以及濁度等都有所改善。這是因為硅灰石具有較為獨特的多孔結(jié)構(gòu)，可以針對廢水中存在的微細(xì)纖維、染色劑等產(chǎn)生相對較強的吸附作用，能夠發(fā)揮明顯的水質(zhì)凈化效果。另外一方面，使用苯乙烯作為引發(fā)劑、將丙烯酸丁酯作為單體，并將OP-10作為乳化劑、過硫酸銨為引發(fā)劑，通過加入納米硅灰石粉體，利用乳液聚合的方法，可制備出苯丙乳液表面施膠劑。當(dāng)納米硅灰石粉體的用量逐漸增加，其表面點位會呈現(xiàn)先增大再減小的趨勢。施膠環(huán)節(jié)后，紙張的白度、色密度等會大幅提升，并降低不透明度。通過表面施膠能夠有效的彌補非木材纖維造紙存在的缺陷，保障紙張的印刷適應(yīng)性，具有良好的發(fā)展前景。
硅灰石在造紙工業(yè)中的應(yīng)用發(fā)展趨勢
硅灰石在當(dāng)前造紙工業(yè)的發(fā)展中具有較為廣闊的應(yīng)用前景，是未來該行業(yè)發(fā)展的主要趨勢。同時，我國的硅灰石儲量十分豐富，而且價格相對低廉，不過其整體應(yīng)用水平不高，仍需進(jìn)一步加強科學(xué)研究，探索其應(yīng)用技術(shù)和方法。此外，硅灰石在造紙工業(yè)中的應(yīng)用具有傳統(tǒng)填料無法取代的特殊性能，比如針狀結(jié)構(gòu)便于纖維發(fā)生交織，有利于形成較高的物理強度。在應(yīng)用纖維狀硅灰石時，成紙的白度較高、具有優(yōu)越的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。并且在實際運用過程中，能夠發(fā)揮其高阻燃性、高電阻和低介電常數(shù)的特點，促使其耐熱、耐腐蝕性能提升。
另外，硅灰石對油墨粒子等有機物以及細(xì)小的纖維等，具有相對較好的吸附性，有利于減少水中懸浮物，高效降低白水處理成本。因此硅灰石在造紙工業(yè)中的應(yīng)用在未來呈現(xiàn)較好的趨勢，充分提高造紙工業(yè)的生產(chǎn)質(zhì)量。
