粉煤灰和粉煤灰纤维在造纸中的应用研究

粉煤灰是火力发电厂的一种工业废弃物,是煤粉在锅炉中经过1100-1500℃高温悬浮燃烧之后,存在于煤粉炉废气中的细颗粒粉末。粉煤灰纤维(FAF)正是以粉煤灰为原料,配以电厂的脱硫灰,经高温熔化、喷丝、冷却等工序制成的无机纤维。将粉煤灰及粉煤灰纤维用于造纸,节约造纸成本的潜力很大,有利于环境保护,也为粉煤灰的综合利用做出新的尝试。考察以阳离子聚丙烯酰胺为助留剂,与PCC进行对比,粉煤灰用作造纸填料的可能性。实验结果表明,通过筛分、浮选除碳及与高白度填料混合后的粉煤灰用作造纸填料是可行的,浮选除碳后白度比除碳前提高了3%ISO,混合样白度提高了40.4%ISO,降低了粉煤灰在中高档制纸品中应用的障碍。粉煤灰用作造纸填料,在用量一定时可使纸张达到较高的不透明度。考察了SDBS、SDS、OP-10、CMC和CPAM五种分散剂对粉煤灰纤维分散效果的影响。实验结果表明,CMC的分散效果最好,分散最佳浓度为0.6%。考察了植物纤维打浆度对粉煤灰纤维与植物纤维配抄纸页性能的影响。实验结果表明,植物纤维打浆度的最佳条件为针叶木浆：打浆度39-51°SR,粉煤灰纤维用量40%；阔叶木浆：打浆度40～45°SR,粉煤灰纤维用量20%；适当提高植物纤维打浆度可提高粉煤灰纤维的留着率,针叶木浆打浆度为51°SR时,粉煤灰纤维留着情况最佳：阔叶木浆打浆度为45°SR时,粉煤灰纤维留着情况最佳。考察了硅酸钙包覆对粉煤灰纤维增白的影响以及粉煤灰纤维与植物纤维配抄对纸页性能影响。通过正交实验,确定硅酸钙包覆粉煤灰纤维增白的最佳条件：反应物用量-氯化钙浓度为0.15mol/L,混合搅拌时间为20min,反应时间为10min,反应温度为50℃。在此条件下进行包覆,粉煤灰纤维白度值为72.3%ISO,与原始粉煤灰纤维相比,白度提高了26.9%ISO。原始粉煤灰纤维和增白处理后的粉煤灰纤维分别与植物纤维配抄,考察了纸页性能的变化。本研究通过探讨粉煤灰以及粉煤灰纤维在造纸中的应用,扩大了粉煤灰及其副产物的综合使用的范围,对粉煤灰的工业化应用具有重要意义。