[发明专利]用于在纤维网的生产工艺中在线生产碳酸钙的方法及反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于与纤维网的生产工艺相关联的在线生产碳酸钙(PCC)的方法和反应器。本发明尤其涉及将PCC在线生产到纤维网的生产中使用的悬浮液中，尤其优选地将PCC直接地在线生产到纤维浆料流中，其部分浆料流或滤液流中的一个用于纤维浆料的生产。

背景技术

碳酸钙尤其由于碳酸盐的高亮度和低成本而通常在造纸过程中用作填料和涂层材料两者。碳酸钙可通过磨碎白垩、大理石或石灰石产生，据此它被称为重质碳酸钙(缩写成GCC)。产生碳酸钙的另一种方法为化学方法，其中允许例如在钙离子(氢氧化钙的另一种组分)和二氧化碳溶于水中时形成的碳酸盐离子反应，由此形成碳酸钙从溶液中沉淀为晶体，晶体的形状例如取决于反应条件。该生产方法的最终产物称为PCC，PCC为词语沉淀碳酸钙的缩写。本发明针对PCC的生产和其尤其作为纸张的填料的用途。

传统上，PCC的生产已经与实际的造纸分开进行。迄今，PCC已经在位于造纸厂附近的专门的工厂(从这里，通过沿管线泵送来引送PCC浆料用于生产纸张)，或在相应的工厂(从这里，PCC通过罐卡车运输至位置较远的造纸厂)中生产。通过该方法生产的PCC需要在造纸中使用助留材料，以便使PCC紧固到纤维上，而不论以化学方式或是机械方式生产纤维。使用助留材料自然会引起造纸的附加成本，附加成本以取得化学制品自身和如可能由化学制品引起的沉淀问题和可再循环问题的形式。上文简述的生产PCC的传统方法造成了除涉及助留材料的使用的问题之外的问题。将PCC从生产地点用罐运输至造纸厂引起了运输成本，且需要使用分散剂和生物杀灭剂。添加剂的使用会影响PCC的性质，同时也增加了取得成本和处理成本。

构建与工厂相关的单独PCC设备是昂贵的投资，且其需要多人一天24小时的劳动。 根据现有技术的PCC设备还消耗大量新鲜水和能量。

因此，为了降低纸张的生产成本，最近已经提出了直接在在造纸厂处生产PCC的许多提议，由此从纸张的成本结构中至少消除了PCC的运输成本。此外，已经注意到在纤维悬浮液存在下的PCC的在线生产会导致PCC晶体与纤维的更好紧固，由此至少减少了对助留材料的需要，且在一些情况下可完全地消除助留材料的使用。在此上下文中，在线生产的意思是将PCC直接地生产成纤维网的生产中使用的悬浮液，以便不在中间储存器中保存PCC或悬浮液，PCC或悬浮液而是直接地用于纤维网的生产中。这里，悬浮液宽泛的意思是将纤维或填料从各种高稠度的成分运输至纤维网的生产中所形成的不同滤液(如，来自于纤维再循环过滤器的任何滤液)中的各种液体。

专利申请WO-A2-2009/103854中公开了最新的且实际上是目前唯一的生产PCC的工业适用方法。本公开内容教导了由二氧化碳和石灰乳生产PCC，以便优选通过使用喷射混合器将二氧化碳和石灰乳非常有效地直接混合到流管中的浆料中，流管将浆料运输至造纸机的压头箱中。因此，由于有效的混合，故碳酸盐离子和钙离子位于彼此的附近，且晶体的形成很快。然而，关于本发明的试运行已经显示，除纤维和目标悬浮液的其它固体颗粒之外，碳酸盐晶体还以碳酸钙的典型结晶的方式沉淀到流管的表面上。碳酸盐还沉淀到其它固体结构上，如化学制品进料设备和混合器的各种结构。例如，此类沉淀对造纸的不利之处在于，当作为较小的颗粒或较大的颗粒释放时，碳酸盐沉淀损害最终产物，例如，引起产生的纸张上的孔和/或斑点或压头箱的流中的不利变化，这反映为最终产物的品质变差。另一个可能的缺点在于，由化学制品的进料设备和/或混合设备中的碳酸盐沉淀引起的功能下降造成减弱混合。