CN1120262C - 从纸张、纸板和卡纸板制备中回收填料和涂布颜料的方法 - Google Patents

从纸张、纸板和卡纸板制备中回收填料和涂布颜料的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种从纸张、纸板和卡纸板制备中回收填料和涂布颜料的方法，该填料和涂布颜料存在于来自涂布装置的废水、脱墨装置、内部水处理装置或分离器的残余水淤渣中，还涉及由此得到的颜料淤浆用于造纸工业中制备涂布复合物的应用或在造纸工业中的纸张料中的应用。本发明的从纸张、纸板和卡纸板制备中回收填料和涂布颜料的方法，该填料和涂布颜料存在于来自涂布装置的废水、脱墨装置、内部水处理装置或分离器的残余水淤渣中，其特征在于，含有填料和涂布颜料的残余水淤渣与以粉末、含淤浆的新鲜颜料和/或含淤浆的新鲜填料的形式存在的新鲜颜料或新鲜填料一起进行混合和研磨，得到一种含新鲜颜料或新鲜填料的颜料淤浆。

Description

从纸张、纸板和卡纸板制备中回收填料和涂布颜料的方法
本发明涉及纸张、纸板和卡纸板制备过程中回收填料和涂布颜料的方法，在来自涂布装置废水、脱墨装置及内部水处理装置或分离器的残余水淤渣中含有这种填料和涂布颜料；本发明还涉及由此获得的颜料淤浆作为纸张制备时的填料的应用或者作为在造纸工业中涂料制备时的颜料淤浆的应用。
在造纸过程中，为了得到表面致密的纸张，其原材料如木浆、木材、精制草木浆或碎布浆通常与纸浆、填料和颜料掺和在一起，从而提高纸张的性能，特别是白度、不透明度和可印刷度。
几乎所有的纸张都掺和有填料，这些填料赋予了纸张外观均一、质地柔软、白度好和手感好的性能，尤其对于印刷纸和书写纸来说更是如此。这些填料可以在纤维悬浮液中加入也可以在涂布过程中施加，由于在燃烧分析中这些填料以灰分形式残留下来，从而通常称为“灰分”。
未涂覆纸张中填料含量最高可达35wt％，而涂覆纸张中填料含量为25wt％～50wt％，所用填料的含量主要取决于纸张的预计用途。填料越多，纸张的强度越低、施胶性能越差。
纸料中填料含量通常在5～35wt％之间，这些填料由一次颜料或回收涂布颜料组成，后者可以从涂料残液或经涂布的废弃物中获得。除了填料的白度对纸张的增白有重要的作用以外，粒度也起到很重要的作用，因为它对填料的效率和纸张的物理性能特别是孔隙率影响很大。残留于纸张中的填料比例占加入到纤维悬浮液中填料总量的20～80％。填料效率与填料的性质有关，还与原料的组成、打浆度、填料颗粒与树脂和硫酸铝的结合度、纸张定量、造纸机速度、脱水方法和丝网的目数有关。
从消耗量来看，下列产品在当今作为填料和涂布颜料中相当重要：陶土、碳酸钙、人造硅酸铝及氧化铝水合物(氧化铝三水合物)、二氧化钛、缎光白、滑石和硅酸钙。
废纸回收过程中，特别是脱墨装置上，填料和颜料是作为废产品而获得的。这种废产品中例如可以由50wt％的纤维素、25wt％的陶土和20wt％的碳酸钙组成；其中还含有少量的硫酸钙、二氧化钛、滑石或其它固体物质，这些混合物中的纤维含量可能各不相同。
EP 0 492 121 B1中描述了目前废纸的加工过程，其中包括这些废产品从废水和废渣的混合物中分离出来的方法，从而得到含固量约为50wt％的纯的废产品，在废物分离中被除去。建议先将这些淤浆状废水和废渣充分混合，然后再对这些废水和废渣的混合物从粗到细或极细进行逐步粉碎，接着在其中进一步加入有关聚集体。这些材料可以作为染料、粘接剂、填料和水力粘合剂的的一种初始材料来使用。
DE 4 034 054 C1提出了一种从造纸工业的机械的残余水淤渣中再生原材料的方法。在该方法中，先从残余的废水淤渣中脱除粗大的废料块，然后先经过离心除去其中的黑色颗粒，再经过分级筛分离出纤维、填料、颜料和附聚物。附聚物经过剪切并脱除，纤维、填料和颜料分别经进一步处理后有选择性地直接回用。
EP 0 576 177 A1中的方法是从造纸工业的残余水淤渣中回收和再利用原材料，其特征在于，首先对具有相对低粘度的渣状悬浮液进行第一次筛选/提纯作用，然后再经过浓缩、加热并经过一种分散装置，由此而得到的淤渣再次在造纸工业中使用。
EP 0 554 281 B1中报道了其本身较少受到污染的循环水中分离原材料的所有再生方法，因为对造纸过程中所谓的由纤维和填料组成的填充料或淤浆的回收由于其较高含量污染物的存在而变得毫无可能。因而，描述了一种来自机械式水处理装置的残余水淤渣中回收有用纤维和填料的方法。
这种方法的特征在于，调整指定固体物质的含量、分离粗大废料块、分离黑色颗粒、对有用成分进行进一步分级以及对造纸厂的原材料加工中的纤维、填料和颜料进行回收利用。
在来自涂布装置的废水中、脱墨装置、内部水处理装置或分离器中的残余水淤渣中，填料和涂布颜料时常呈现附聚状态，其白度低，从而限制了原材料加工时特别是涂层过程中直接回用的可能性。
本发明的目的是，为造纸工业提供一种回收原材料的方法，特别是回收填料和涂布颜料，同时节省能耗和物耗以及运输费用。
根据本发明，通过一种从纸张、纸板和卡纸板的制备过程中回收填料和涂布颜料的方法可以达到上述目的，在涂布装置的废水中、脱墨装置、内部水处理装置或分离器的残余水淤渣中含有这种填料和涂布颜料，本方法的特征在于含有填料和涂布颜料的残余水淤渣与粉状的新鲜颜料或新鲜填料、含淤浆的新鲜颜料和/或含淤浆的新鲜填料一起进行混合及研磨得到一种颜料淤浆。
用本发明中所描述的方法得到的一种指定浓度的颜料淤浆或填料淤浆可以用来制备纸张、纸板和卡纸板。
造纸过程中所用的填料和涂布颜料通常采用粉状，或者采用含固量为50～80wt％的浓缩状淤浆。这些填料和颜料通常由制造商提供，且具有白度和粒度分布的要求，本发明的核心在于提供一种具有“基本颗粒”的颜料，该颜料优选为一种固体或一种高浓缩的淤浆，例如含固量可以达到70wt％～85wt％甚至更高，平均粒径、例如小于2μm～10μm、尤其是2μm～5μm的占50％，还在于用附属的研磨设备进行水相原位研磨得到所希望的白度和粒度。因此，上面提及的残余水淤渣并不直接加入到准出售或预制的原材料中，而是首先通过与粉状新鲜颜料或新鲜填料、含淤浆的新鲜颜料和/或含淤浆的新鲜填料一起混合和研磨得到所希望的白度和细度，然后再作为填料或涂布颜料使用。所述的矿物填料和颜料通常用湿法研磨或干法研磨的方法进行粉碎达到所需求的粒度。湿法研磨需要大量的水。而本发明中已经发现，可以用可能含有纤维的残余水淤渣来部分替代或者全部替代所需要的水，用于粉状新鲜颜料或新鲜填料、含淤浆的鲜颜料和/或含淤浆的鲜填料的混合和研磨。通常在残余水淤渣中存在的填料或颜料的附聚物并不会引起干扰，因为这些附聚物在湿法研磨过程中会被粉碎成所要求的粒度。与现有技术相比，本发明的其它优点还在于，可以在原位获得的所希望的粒度具有很大的范围，因为不用水作载体，因而输送费用较低，而在通常的淤浆中则需要用水作为载体，同时自身形成的颜浆的稳定性有所提高。
在残余水淤渣的加工过程中，当然需要分离并脱除粗大的脏物，包括碎片、砂砾及其它杂质。由此而得到的级分包括纤维、填料、颜料、细沙、黑色颗粒以及填料和颜料的附聚物或者颜料、纤维和填料的附聚物。“填料”通常是指纸料中所用的细颗粒；“颜料”是指涂布过程中所用的细颗粒。通常没有使用价值的黑色颗粒其粒度有很大的可变性。它们主要由灰色至黑色的沙子、沾污摩擦材料、机器上摩擦材料、含碳的润滑剂、酸性有机颗粒、铁锈和附聚粒子或者它们的混合物所组成。如果废水淤渣直接用于原材料的加工过程，则通常用离心分离或浮选分离的方法使这些黑色颗粒分离开来。不过根据本发明，并不一定要求这种分离方法来分离黑色颗粒，因为这些颗粒通常在新鲜填料和新鲜颜料的研磨时就可以粉碎，其粉碎的程度足以使白度不受黑色颗粒的影响。
当然除此以外，按照本发明，为了获取本发明中的优质的填料或颜料，对于黑色颗粒的分离，特别是如EP 0 554 285 B1中所述的用离心技术来分离黑色颗粒的方法也是可能的。
相似之处有，可以很方便地对纤维进行分离操作，特别是从脱墨装置、水处理装置和分离器的残余水淤渣中进行分离加工。可推荐使用的已知方法有絮凝法、沉积法、过滤、筛析、离心及其它化学处理的方法，例如氧化法。在这种情况下，各种颜料的混合物中通常含有陶土、碳酸钙和滑石。由于絮凝作用和电荷转变，分离过程中经常会形成附聚物。因此，含固量低的那些残余水淤渣很难作为原材料来使用。
因此，在制备涂料的过程中就要求提高颜料混合物的固含量并用熟知的方法来提高白度。附聚物的存在使涂料在刀口处形成刮刀条纹从而降低了其流动性，同时也使制成后的涂料性能变差，因此对附聚物的粉碎显得尤为重要。专门用作填料或颜料的残余水淤渣中的颜料和填料颗粒起到研磨助剂和分散助剂的作用，它们在研磨过程中就可以使附聚物粉碎。同时，对于研磨过程中的填料和颜料来说，包括这些添加颗粒在内的残余水淤渣又起到一种分散助剂和研磨助剂的作用，因此反过来说，按照本发明就可以降低分散助剂和研磨助剂的用量。
因此，根据本发明，当残余水淤渣与粉状的新鲜颜料或新鲜填料、含淤浆的鲜颜料和/或含淤浆的鲜填料一起混合和研磨时，残余水淤渣中的固体浓度可以优选为0.02wt％～50wt％，尤其为1wt％～30wt％。浓度过低，则回收方法便变得不经济了。
残余水淤渣中填料和/或颜料对纤维的比率可在很大的范围内变化。本发明中所用的残余水淤渣中填料和/或颜料的浓度较高，其优选占固体物含量的2wt％～80wt％，尤其优选为20wt％～60wt％。因此，纤维含量和填料和/或颜料的含量都可以改变，例如从2wt％～98wt％范围，或者从98wt％～2wt％。当然，本发明中也可以使用不含纤维的残余水淤渣。
举例而言，下面列举了各种残余水淤渣的优选组成。当专用新鲜水用量为10～100L/kg、特别是20L/kg时，来自生产中的废水中优选含有0.5wt％～5wt％，尤其2.5wt％的丢失物质(lost substances)。含固量优选为0.02wt％～0.5wt％，最好为0.125wt％。本发明特别优选纤维成分与填料和/或颜料成分的比率为20wt％：80wt％或者80wt％：20wt％，尤其是来自生产中的废水中纤维与颜料之比为40wt％：60wt％。
作为来自生产中的废水的残余水淤渣的pH值的变化范围很大，优选使pH值调节到4.5～8.5范围内，尤其是pH为7附近的中性范围内。
来自本发明中所使用的涂布装置的废水，其含固量在沉淀前例如可以为0.1wt％～20wt％，尤其为1wt％，在沉淀后可以为1wt％～30wt％，尤其是在为5wt％左右。pH值在沉淀前例如为6.5～10，优选7.5，在沉淀后为6.0～10.0，优选7.0。灰分在60wt％～95wt％范围内选择，尤其为90wt％左右。典型的组合物含有：陶土1wt％～90wt％，优选20wt％；碳酸钙1wt％～90wt％，优选60wt％；滑石0.5wt％～50wt％，优选15wt％，其它材料0.1wt％～40wt％，优选5wt％。
根据本发明，可以优选作为新鲜颜料和/或新鲜填料使用的物质有：陶土、天然或沉积碳酸钙、人造或天然硅酸铝及氧化物水合物、二氧化钛、缎光白、白云石、云母、金属薄片、特别是薄铝片、膨润土、金红石、氢氧化镁、石膏、片状硅酸盐、滑石、硅酸钙及其他的岩石和粘土。
在残余水淤渣以及选择性的研磨助剂和/或分散助剂的存在下，新鲜颜料或新鲜填料优选以粉末的、含淤浆的新鲜颜料和/或含淤浆的新鲜填料的形式进行混合和研磨，得到含固量为30wt％～85wt％，特别为40wt％～75wt％的淤浆。
作为粉末的新鲜颜料或新鲜填料、含淤浆的鲜颜料和/或含淤浆的鲜填料优选被研磨至如下的粒径分布：基于其当量直径，小于1μm的颗粒占10wt％～99wt％，尤其是小于1μm的颗粒占10wt％～95wt％。
从EP 0 625 611 A1中已知涂布颜料的粒度分布，在本发明中也可以证实这一点。因此，根据本发明，对于颜料，如下粒度分布是尤其优选的：
a)小于10μm的颗粒占95wt％～100wt％；
b)小于2μm的颗粒占50wt％～100wt％，尤其是小于2μm的颗粒占50wt％～95wt％；
c)小于1μm的颗粒占27wt％～95wt％，尤其是小于1μm的颗粒占27wt％～75wt％；
d)小于0.2μm的颗粒占0.1wt％～55wt％，尤其是小于0.2μm的颗粒占0.1wt％～35wt％；
以上均基于颗粒的当量直径。
除了控制尤其是研磨方式和持续时间之外，按照本发明，白度和粒度分布在较大的范围内的变化也是可能的。因此，就可以将一种相对较粗的新鲜填料与大量残余水淤渣进行原位混合得到一种淤浆，经过研磨后掺入纸料。同样，也可以用较少量残余水淤渣与新鲜颜料一起进行更精细的原位研磨，随后用作一种涂布颜料和/或填料。这样，造纸厂商不再必需要预先检测从原料供应商处购得的新鲜颜料和/或新鲜填料和颜料淤浆的粒度。从原料供应商处购得的颜料淤浆，通常的特征是小于2μm的颗粒的重量百分数为例如95、90、75、60、50等型号。这样，造纸厂商就可以根据需要在各个附属装置上就地配制其本身需要的颜料淤浆。这就可以灵活而快速地改变质量和生产要求，例如，不同的造纸原料用于不同的纸料、用于预涂布、面涂布、单涂布或单独上色的各种颜料或淤浆，以及与其他颜料的混合。总之，这种方法可以显著降低运输成本，因为高含水量的成品淤浆并不需要运送很长的距离。
在本发明方法中，所述颜料淤浆的白度可以通过改变粉末、含淤浆的新鲜颜料和/或含淤浆的新鲜填料形式的经研磨的或者未经研磨的新鲜颜料或新鲜填料对残余水淤渣的比率来调整。
另外，本发明中所述颜料淤浆的白度还可以通过选择粉末、含淤浆的新鲜颜料和/或含淤浆的新鲜填料形式的所述新鲜颜料或新鲜填料的化学纯度、特别是白度和/或泛黄指数来调整。
按照本发明方法制备的颜料淤浆，可以用于制备造纸工业中使用的涂布复合物中，特别用于不同部分、如用于单页式胶版纸、轮转式胶版纸、凹纹印刷纸、卡纸板和特种纸张中使用的涂布复合物中。
本发明方法制备的颜料淤浆可以在制备普通的涂布复合物时，替代部分或全部的涂布颜料。
在粉状新鲜颜料或新鲜填料、含淤浆的鲜颜料和/或含淤浆的鲜填料与残余水淤渣(例如由EP 0 625 611 A1已知)一起进行混合和研磨时，即使可以使用众所周知的润湿剂、稳定剂、研磨助剂和分散助剂，但与现有技术相比，按本发明的使用量却明显地降低了。一方面残余水淤渣中已经包含了一定量的上述试剂，另一方面，由于实现了原位直接研磨，使得以通常量使用润湿剂、稳定剂、研磨助剂和分散助剂不再是必需的了，从而极大地缩短了淤浆制备与使用之间的间隔周期。使用少量辅助原料的另一个优点在于提高了颜料在造纸过程中的保留性因为大量的助剂对保留性有不利的影响。
本发明的方法特别适用于废纸加工工业或弃纸回收业中的废水淤渣或者由填料和纤维组成的纤维悬浮液的残液加工，特别是在废纸脱灰步骤中，对填料和颜料进行专门的类别分级和粒径分级，使它们得以回收利用并从中节约能源和节省投资是非常重要的。
按照本发明可获得的涂布颜料淤浆在造纸工业中的应用具有独特的优点，特别是用于制备纸张涂布的涂料或纸张料中。特别优选作为胶版纸(offset paper)上的涂布颜料淤浆的制备中的用途。此外，本发明的淤浆还适合于制备用于轻质涂层纸的涂布复合物，尤其是高速涂布，还适用于制备轮转式胶版纸，尤其是制备轻质涂布的轮转式胶版纸，此外还用作卡纸板涂层、专用纸如标签纸、墙纸、硅基纸(silicone base paper)、自印纸(self-copying paper)的涂层以及作为凹纹印刷纸的掺和剂。因此，根据本发明的方法制备的涂布颜料淤浆特别可以在下列纸张中应用：单页式胶版纸(sheet-fed offset papers)，特别作为单页式胶版纸的单涂层，单页式胶版纸的双涂层，即单页式胶版纸的预涂层和单页式胶版纸的面涂层；轮转式胶版纸(rotary offset papers)，特别作为LWC轮转式胶版纸的单涂层，轮转式胶版纸的双涂层：即轮转式胶版纸的预涂层和轮转式胶版纸的面涂层；凹纹印刷纸，特别作为LWC凹纹单涂层，凹纹双涂层：即凹纹预涂层和凹纹面涂层；卡纸板，特别作为卡纸板的双涂层：即卡纸板的预涂层和卡纸板的面涂层；专用纸张，特别作为标签和软包装。
按本发明，该方法提供了利用所制备的颜料淤浆的机会，而不会使基纸的质量下降，也不会使涂层的质量下降，尤其不会由此而使制成品的最终质量下降。
下面列举了根据本发明的方法获得的某些涂料的配方(所有数据均转换成固体的重量份数(atro/活性成分))。1.单页式胶版纸 1.1单页式胶版单涂布涂料
70重量份的商品碳酸钙(型号90)
30重量份的商品粘土(精制，即美国1号)
11重量份的商品胶乳(丙烯酸酯)
0.6重量份的商品羟甲基纤维素(CMC)
0.8重量份的商品硬化剂(脲-甲醛、蜜胺-甲醛、环氧树脂)
0.5重量份的商品增白剂(opt.)
0.5重量份的商品硬脂酸钙
固体含量：64％
Brookfield粘度(100/min)：1200mPa
pH值：8.51.2单页式胶版双涂布涂料 1.2.1单页式胶版预涂布涂料
100重量份的商品碳酸钙(型号60或75)
10重量份的商品胶乳
4重量份的商品淀粉(天然的、氧化的玉米或土豆淀粉)
0.8重量份的商品硬化剂(脲-甲醛、蜜胺-甲醛、环氧树脂)
0.5重量份的商品增白剂(opt.)
固体含量：66％
Brookfield粘度(100/min)：1100mPa
pH值：9.01.2.2单页式胶版面涂布涂料
70重量份的商品碳酸钙(型号90)
30重量份的商品粘土(精制，即美国1号)
10重量份的商品胶乳(丙烯酸酯)
0.6重量份的商品CMC
0.8重量份的商品硬化剂(脲-甲醛、蜜胺-甲醛、环氧树脂)
0.5重量份的商品增白剂(opt.)
0.7重量份的商品硬脂酸钙
固体含量：64％
Brookfield粘度(100/min)：1200mPa
pH值：8.52.轮转式胶版纸 2.1LWC旋转胶版单涂布涂料
50重量份的商品碳酸钙(型号90)
50重量份的商品粘土(精制，Engl.粘土)
2重量份的商品淀粉(天然的、氧化的玉米或土豆淀粉)
12重量份的商品胶乳(XSB)
0.8重量份的商品硬化剂(脲-甲醛、蜜胺-甲醛、环氧树脂)
0.7重量份的商品增白剂(光学)
0.5重量份的商品硬脂酸钙
固体含量62％
Brookfield粘度(100/min)：1400mPa
pH值：8.52.2轮转式胶版的双涂布涂料 2.2.1轮转式胶版的预涂层
100重量份的商品碳酸钙(型号60或75)
4重量份的商品淀粉(天然的、氧化的玉米或土豆淀粉)
12重量份的商品胶乳(XSB)
0.8重量份的商品硬化剂(脲-甲醛、蜜胺-甲醛、环氧树脂)
0.5重量份的商品增白剂(opt.)
固体含量：66％
Brookfield粘度(100/min)：1200mPa
pH值：9.02.2.2轮转式胶版面涂布涂料
60重量份的商品碳酸钙(型号95)
40重量份的商品粘土(精制，Engl.粘土)
10重量份的商品胶乳(XSB)
0.6重量份的商品CMC
0.8重量份的商品硬化剂(脲-甲醛、蜜胺-甲醛、环氧树脂)
0.5重量份的商品增白剂(opt.)
0.5重量份的商品硬脂酸钙
固体含量：64％
Brookfield粘度(100/min)：1200mPa
pH值：8.53.凹纹印刷纸 3.1LWC凹纹单涂布涂料
70重量份的商品粘土(普通的Engl.粘土)
30重量份的商品滑石
5.0重量份的商品胶乳(单独用丙烯酸酯的粘接剂)
0.2重量份的商品增稠剂(合成的)
1.0重量份的商品硬脂酸钙
固体含量：58％
Brookfield粘度(100/min)：1200mPa
pH值：8.53.2凹纹双涂布涂料 3.2.1凹纹的预涂布涂料
100重量份的商品碳酸钙(型号75)
6.0重量份的商品胶乳(单独用丙烯酸酯的粘接剂)
0.3重量份的商品增稠剂(合成)
0.5重量份的商品硬脂酸钙
固体含量：66％
Brookfield粘度(100/min)：1200mPa
pH值：9.03.2.2凹纹的面涂布涂料
85重量份的商品粘土(Engl.粘土)
15重量份的商品粘土(煅烧粘土)
5.0重量份的商品胶乳(单独使用丙烯酸酯的粘接剂)
0.2重量份的商品增稠剂(合成)
0.8重量份的商品硬脂酸钙
固体含量：57％
Brookfield粘度(100/min)：1300mPa
pH值：8.54.卡纸板 4.1卡纸板的双涂布涂料 4.1.1卡纸板的预涂布涂料
100重量份的商品碳酸钙(型号75)
3重量份的商品淀粉(天然的、氧化的玉米或土豆淀粉)
14重量份的商品胶乳(XSB)
0.8重量份的商品硬化剂(脲-甲醛、蜜胺-甲醛、环氧树脂)
0.5重量份的商品增白剂(opt.)
固体含量：66％
Brookfield粘度(100/min)：1000mPa
pH值：9.04.1.2卡纸板的面涂布涂料
50重量份的商品碳酸钙(型号90)
50重量份的商品粘土(精制/Engl.粘土)
13重量份的商品胶乳(丙烯酸酯)
2重量份的商品共粘接剂(co-binder)(丙烯酸酯)
0.8重量份的商品硬化剂(脲-甲醛、蜜胺-甲醛、环氧树脂)
0.6重量份的商品硬脂酸钙
固体含量：60％
Brookfield粘度(100/min)：1200mPa
pH值：8.55.专用纸 5.1标签
70重量份的商品粘土(普通型/Engl.粘土)
10重量份的商品二氧化钛(金红石型)
20重量份的商品碳酸钙(型号90)
16重量份的商品胶乳(XSB)
0.5重量份的商品硬化剂(EH)(脲-甲醛、蜜胺-甲醛、环氧树脂)
0.6重量份的商品硬脂酸钙
固体含量：60％
Brookfield粘度(100/min)：1200mPa
pH值：8.5
5.2软包装
80重量份的商品粘土(普通型Engl.粘土)
20重量份的商品碳酸钙(型号90)
14重量份的商品胶乳(丙烯酸酯)
0.8重量份的商品CMC
0.5重量份的商品硬化剂(脲-甲醛、蜜胺-甲醛、环氧树脂)
0.6重量份的商品增白剂(光学)
1.0重量份的商品硬脂酸钙
固体含量：58％
Brookfield粘度(100/min)：1200mPa
pH值：8.5
本发明的方法在普通造纸厂中的操作步骤可描述如下：
一定容积的贮料仓，例如50～1000m3，用来存放干燥的具有均匀的或者各种不同粒度分布的填料和颜料，例如碳酸钙。定量给料装置保证填料和/或颜料的粉末排料，然后，输送至可选为日料仓(daily service tanks)，可选择地，其中带有净化装置。用于粉料的定量给料装置，选择性地为存储程序控制器(SPC)用电子集成公式来控制，用重量法和/或体积法来决定所需要的与来自造纸厂中的水、新鲜水或白水或白水相混合的组分的量。依据本发明，特别是固含量为0.02wt％～50wt％的残余水淤渣可以用来部分或者全部替代新鲜水或白水，当残余水淤渣浓度较高时可选择性地添加水。因此，还要有贮存残余水淤渣的贮罐、残余水淤渣的定量给料装置，该装置用重量法或体积法测定用量。此外，还应有回收粉状的新鲜颜料或新鲜填料、含淤浆的鲜颜料和/或含淤浆的鲜填料以及残余水淤渣/水的混合物所需要的容器，其中也可能含有研磨助剂、分散助剂或其他助剂。为了使物料分散和稳定就要求有分散设备(溶解器)或其他搅拌器。
粉状新鲜颜料和/或新鲜填料、含淤浆的鲜颜料和/或鲜填料与残余水淤渣的研磨可以根据本发明中的方法在常规的带搅拌的球磨机上连续地进行，球磨机的容量例如为700～5000L或更大。使用研磨介质、优选研磨珠，特别是其直径为1～4mm。
通常使用筛网，优选使用筛板(sieve bends)对残余水淤渣加工过程中的杂质进行分离(微珠碎末、分离材料及铁锈等)。激光测量仪用来测定和控制研磨过程中的研磨细度并对搅拌式球磨机进行计算机控制。用于搅拌式球磨机上分散助剂和研磨助剂的后定量的其他定量注入装置也是必不可少的。颜料淤浆排放后还需要用筛网再次分离尺寸大于20μm的污物。一般来说，所用的新鲜颜料和/或填料，特别是碳酸钙粉料在干燥的情况下，按标准DIN53163，其白度大于90％，特别是当细度d97≤25μm时，白度大于95％，d97≤100μm、碳酸纯度≥98％、SiO2含量≤1.0％，尤其是≤0.2％。
例如不同量的与残余水淤渣相混合的碳酸盐化合物一起被研磨成有一定固体含量的淤浆，固体含量可以进行调整，例如可以调整到一种成品涂料的淤浆。也可以选择为，如果颜料淤浆暂时要贮存一段时间，也可以调整到大的固体含量。在搅拌式球磨机中生产时，淤浆的细度主要由停留时间和/或摄入功率决定。
颜料淤浆的白度主要依赖于新鲜颜料与残余水淤渣的混合比，特别是所用新鲜颜料的类型。
表1所列出了按本发明使用的残余水淤渣的组成的一个实施方案。
       表1
 MgO ％ 2.15
 Al2O3 ％ 24.38
 SiO2 ％ 29.84
 P2O5 ％ 0.81
 CaO ％ 27.26
 TiO2 ％ 0.20
 V2O5 ％ ＜0.01
 Cr2O3 ％ 0.01
 MnO ％ 0.01
 Na2O ％ 0.29
 K2O ％ 0.82
 Fe2O3 ％ 0.54
 SO4 ％ 0.14
 Cl ％ 0.01
 NiO ％ ＜0.01
 CuO ％ 0.02
 ZnO ％ 0.01
 Ga2O3 ％ ＜0.01
 SrO ％ 0.02
 ZrO2 ％ 0.01
 PbO ％ 0.02
 BaO ％ 0.06
 烧失量 ％ 13.40
 共计 ％ 100
对具有表1所示组成的一种残余水淤渣进行干燥后测量了它们的细度和色值。
所得数值如下：
细度：(Cilas850)
D50值＝15.0μm
D3.2值＝1.0μm
白度：
(亮度Ry，C/2° DIN 53163)
Ry值＝84.1
泛黄指数：(C/2°)＝-5.6
废水淤渣中的水含量为19.5％。测量了10％溶液的pH值，得到pH＝6.8。干燥后的废水淤渣在450℃下加热2小时，烧失量(有机成分)为13.4％。
接着，在实验室规模下，将40wt％的废水淤渣与60wt％的新鲜颜料Calcicell——一种天然结晶的碳酸钙(粒度0～20μm，D50值＝5.5μm，白度C/2°DIN 53163＝95±1)一起制成淤浆，并在研磨机中短暂地研磨。
随后测量了经研磨并经干燥的产物的细度和色值。
测量结果如下：
细度：(Cilas850)
D50值＝9.2μm
D9值＝1.0μm
研磨后的白度(亮度Ry，C/2°DIN 53163)如下：
Ry值＝92.0
泛黄指数：(C/2°)＝-2.6
(所有的细度数据都是用法国Cilas的Cilas 850分析仪进行贮藏式沉降分析法测得的，样品在酒精中的分散是用超声高速混合机来实现的。)

Claims (23)

1、一种从纸张、纸板和卡纸板的制备中回收填料和涂布颜料的方法，这些填料和涂布颜料存在于来自涂布装置的废水、脱墨装置、内部水处理装置或分离器的残余水淤渣中，其特征在于，含有填料和涂布颜料的残余水淤渣与粉状的新鲜颜料或新鲜填料、含淤浆的新鲜颜料和/或含淤浆的新鲜填料一起进行混合然后研磨得到一种颜料淤浆。
2、如权利要求1的方法，其特征在于，使用了纤维含量与填料和/或颜料含量之比为2wt％～98wt％比98wt％～2wt％的残余水淤渣。
3、如权利要求1的方法，其特征在于，对来自脱墨装置、内部水处理装置和分离器的残余水淤渣进行纤维分离。
4、如权利要求3的方法，其特征在于，所述的纤维分离是通过絮凝和沉降、过滤、筛析、离心和/或化学处理来进行的。
5、如权利要求4的方法，其特征在于，所述的化学处理为氧化作用。
6、如权利要求1～5之一的方法，其特征在于，使用了固体浓度为0.02wt％～50wt％的残余水淤渣。
7、如权利要求6的方法，其特征在于，使用了固体浓度为1wt％～30wt％的残余水淤渣。
8、如权利要求1～5之一的方法，其特征在于，使用了基于固体组分的填料和/或涂布颜料的浓度为2wt％～80wt％的残余水淤渣。
9、如权利要求8的方法，其特征在于，使用了基于固体组分的填料和/或涂布颜料的浓度为20wt％～60wt％的残余水淤渣。
10、如权利要求1～6之一的方法，其特征在于，作为所述新鲜颜料和/或新鲜填料使用的物质有陶土、天然或沉积碳酸钙、人造或天然硅酸铝及氧化铝水合物、二氧化钛、缎光白、白云石、云母、薄金属片类、膨润土、金红石、氢氧化镁、石膏、片状硅酸盐、滑石、硅酸钙及其他的岩石和粘土。
11、如权利要求10的方法，其特征在于，所述的薄金属片类物质为薄铝片。
12、如权利要求1～5之一的方法，其特征在于，在所述残余水淤渣及选择性地研磨助剂和/或分散助剂存在的情况下，所述新鲜颜料和/或新鲜填料以粉末、含淤浆的新鲜颜料和/或含淤浆的新鲜填料的形式被混合和研磨，制成一种固含量为30wt％～85wt％的淤浆。
13、如权利要求12的方法，其特征在于，所述制成的淤浆的固含量为40wt％～75wt％。
14、如权利要求1～5之一的方法，其特征在于，所述新鲜颜料和/或新鲜填料以粉末、含淤浆的新鲜颜料和/或含淤浆的新鲜填料的形式进行研磨，得到如下的粒度分布：
分别基于当量直径，
小于1μm的颗粒占10wt％～99wt％。
15、如权利要求14的方法，其特征在于，所述的小于1μm的颗粒占10wt％～95wt。
16、如权利要求1～5之一的方法，其特征在于，所述新鲜颜料和/或新鲜填料以粉末、含淤浆的新鲜颜料和/或含淤浆的新鲜填料的形式进行研磨，得到如下的粒度分布：
分别基于颗粒的当量直径，
a)小于10μm的颗粒占95wt％～100wt％；
b)小于2μm的颗粒占50wt％～100wt％；
c)小于1μm的颗粒占27wt％～95wt％；
d)小于0.2μm的颗粒占0.1wt％～55wt％。
17、如权利要求16的方法，其特征在于，所述小于2μm的颗粒占50wt％～95wt％，所述小于1μm的颗粒占27wt％～75wt％，所述小于0.2μm的颗粒占0.1wt％～35wt％。
18、如权利要求1～5之一的方法，其特征在于，所述颜料淤浆的白度可以通过改变粉末、含淤浆的新鲜颜料和/或含淤浆的新鲜填料形式的经研磨的或者未经研磨的新鲜颜料或新鲜填料对残余水淤渣的比率来调整。
19、如权利要求1～5之一的方法，其特征在于，所述颜料淤浆的白度可以通过选择粉末、含淤浆的新鲜颜料和/或含淤浆的新鲜填料形式的所述新鲜颜料或新鲜填料的化学纯度、白度和/或泛黄指数来调整。
20、按权利要求1～19之一所述方法制得的颜料淤浆在制备造纸工业中使用的一种涂布复合物中的应用。
21、如权利要求20的应用，所述用途为用于单页式胶版纸、轮转式胶版纸、凹纹印刷纸、卡纸板和特种纸张中使用的涂布复合物中。
22、如权利要求20的应用，所述用途为：在制备普通的涂布复合物时，替代部分或全部的涂布颜料。
23、按权利要求1～19之一所述方法制得的颜料淤浆在造纸工业中在纸张料中的应用。
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