FI64674B - FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV EN FYLLNADSMEDELS- OCH / ELLER BELAEGGNINGSPIGMENTBLANDNING FOER PAPPER - Google Patents

Description

1 646741 64674

Menetelmä paperin täyteaine- ja/tai päällystyspigmentti-seoksen valmistamiseksiA process for preparing a paper filler and / or coating pigment mixture

Keksintö koskee menetelmää paperin täyteaine- ja/tai 5 päällystyspigmenttiseoksen valmistamiseksi karkeaksi jauhetusta talkista ja kalsiitista.The invention relates to a process for preparing a paper filler and / or coating pigment mixture from coarsely ground talc and calcite.

Paperin ominaisuuksien parantamiseksi ja kalliin kui-tuaineksen osuuden pienentämiseksi paperissa käytetään paperin täyteaineena mineraalijauheita, joiden keskimääräinen 10 raekoko on yleensä 2...4 ^um ja ISO-vaaleus 80...85 %. Erityisesti painatusominaisuuksien parantamiseksi paperin pintaan lisätään mineraalijauheita, joiden keskimääräinen raekoko on yleensä 0,5...2 ^um ja ISO-vaaleus 85...95 %. Tällöin puhutaan paperin pigmenttipäällystyksestä.In order to improve the properties of the paper and to reduce the proportion of expensive fibrous material in the paper, mineral powders with an average grain size of generally 2 to 4 and an ISO brightness of 80 to 85% are used as paper filler. In particular, in order to improve the printing properties, mineral powders with an average grain size of generally 0.5 to 2 and an ISO brightness of 85 to 95% are added to the surface of the paper. In this case, we are talking about pigment coating of paper.

15 Paperin valmistuksessa yleisimmin käytetyt mineraalit ovat kaoliini, talkki ja kalsiitti, josta paperiteollisuudessa käytetään sen kemiallista koostumusta kuvaavaa nimitystä kalsiumkarbonaatti. Kahta täyteainetta, talkkia ja kalsiittia sisältävän paperin valmistus on viime aikoina lisääntynyt 20 erityisesti neutraalin tai emäksisen paperinvalmistusprosessin käyttöönoton myötä. Myös paperin päällystyksessä talkin ja kalsiitin käytön arvioidaan tulevina vuosina kasvavan nopeasti.15 The most commonly used minerals in the manufacture of paper are kaolin, talc and calcite, which in the paper industry are referred to as calcium carbonate to describe their chemical composition. The production of paper containing two fillers, talc and calcite, has recently increased 20 with the introduction of a particularly neutral or alkaline papermaking process. The use of talc and calcite in paper coating is also expected to grow rapidly in the coming years.

Paperin valmistuksessa käytettäviä mineraalijauheita 25 valmistetaan periaatteessa kahdella menetelmällä raaka-aine-lähteestä riippuen: - luokittelemalla hienojakoista, maaperässä irtonaisena esiintyvää mineraalia tai - mikrojauhamalla eli mikronoimalla kallioperässä kiin-30 teästi esiintyvää mineraalia.The mineral powders 25 used in the manufacture of paper are in principle prepared by two methods, depending on the source of the raw material: - by classifying the fine mineral present in the soil in bulk, or - by micro-grinding, i.e. by micronising the mineral present in the bedrock.

Luokitusta ja mikronointia käytetään myös samanaikaisesti ja usein niihin liittyy epäpuhtauksina esiintyvien mineraalien poistoa esim. luokituksen, vaahdotuksen tai magneettisen erotuksen avulla.Grading and micronization are also used simultaneously and often involve the removal of minerals present as impurities, e.g., by grading, flotation, or magnetic separation.

35 Paperin täyteaineena ja/tai päällystyspigmenttinä käytettävät talkki ja kalsiitti valmistetaan nykyisin erikseen eri mene! el mä 1 1 ä ja t o i mi t ctaan paperitehtaalle useimmiten 2 64674 10...15 % vettä sisältävinä jauhemaisina bulkkituotteina.35 Talc and calcite used as paper fillers and / or coating pigments are currently produced separately! The most common 1 1 ä and t o i mi t cta to the paper mill are mostly 2 64674 in powdered bulk products containing 10 ... 15% water.

Mikrotalkki valmistetaan yleisesti seuraavalla menetelmällä : - talkkimalmin louhinta 5 - talkkimalmin murskaus - talkkimalmin jauhatus vaahdotukselle sopivaan raekokoon - talkin erotus muista mineraaleista vaahdotusmenetel-män avulla 10 - jauhemaisen talkkirikasteen sakeutus korkean kiinto- ainepitoisuuden omaavaksi vesilietteeksi - sakeutetun talkkijauheen suodatus - suodatetun talkkijauheen kuivaus nollakosteuteen ja mikronointi höyrysuihkumyllyssä 15 - mikronoidun talkin eli mikrotalkin kostutus ja bri- ketointi tai lietto veteen.Microtalc is generally produced by the following method: - mining of talc ore 5 - crushing of talc ore - grinding of talc ore to a size suitable for flotation - separation of talc from other minerals by flotation 10 - thickening of powdered talc concentrate in a steam jet mill 15 - wetting and briquetting or slurrying of micronized talc.

Fluidienergiamyllyihin kuuluvassa höyrysuihkumyllyssä käytetään hyväksi korkeapaineisen höyryn sisältämää energiaa kostean talkkijauheen kuivaamiseksi ja mikronoimiseksi. Itse 20 myllyssä ei ole liikkuvia osia. Talkkipartikkelit saavat höy-ryvirrassa suuren liike-energian ja jauhautuvat törmätessään toisiinsa ja myllyn seinämiin. Myllyn rakenteen ansiosta samanaikaisesti jauhautumisen kanssa tapahtuu luokittumista ja hienoksi jauhautunut talkki poistuu myllystä höyryvirran 25 mukana. Myllystä poistuvan höyryn lämpösisältö on suuri, eikä sitä voida käyttää jauhatuksessa hyödyksi.The steam jet mill belonging to the fluid energy mills utilizes the energy contained in the high-pressure steam to dry and micronize the moist talcum powder. The 20 mills themselves have no moving parts. The talc particles receive high kinetic energy in the steam stream and grind as they collide with each other and the mill walls. Due to the structure of the mill, classification takes place simultaneously with the grinding and the finely ground talc leaves the mill with the steam stream 25. The steam leaving the mill has a high heat content and cannot be used for grinding.

Mikronoitua kalslittia eli mikrokalsiittia valmistetaan yhä enenevässä määrin seuraavasti: - kalsiittimalmin (kalkkikiven tai marmorin) louhinta 30 - kalsiittimalmin murskaus - kalsiittimalmin jauhatus vaahdotukselle sopivaan raekokoon - kalsiittimineraalin erottaminen muista mineraaleista vaahdotusmenetelmän avulla. Jos raaka-aineena käytetään riit- 35 tävän puhdasta kalsiittimalmia, ei kalsiitin vaahdotusta tarvitse suorittaa 3 64674 - jauhemaisen kalsiittirikasteen sakeutus korkean kiintoainepitoisuuden omaavaksi vesilietteeksi - sakeutetun kalsiittijauheen mikronointi hierremyl- lyssä.Micronised calcite, or microcalcite, is increasingly produced as follows: - extraction of calcite ore (limestone or marble) 30 - crushing of calcite ore - grinding of calcite ore to a grain size suitable for flotation - separation of calcite mineral from other minerals by the flotation process. If sufficiently pure calcite ore is used as the raw material, it is not necessary to flotate the calcite 3 64674 - thickening of the powdered calcite concentrate into a high-solids aqueous slurry - micronization of the thickened calcite powder in a grinding mill.

5 Hierremyllyssä kalsiittijauheen mikronointi tapahtuu nopeasti pyörivän sekoittimen pienille jauhinkappaleille antaman liike-energian vaikutuksesta. Sekoitin on tavallisesti sijoitettu pystyasennossa olevaan sylinteriin, jonka alaosaan vesilietteenä oleva jauhettava materiaali syötetään jatkuva-10 toimisesti. Materiaali jauhautuu myllyn läpi kulkeutuessaan ja poistuu sen yläosasta. Märkähierrejauhatuksessa energian kulutus on yleensä 1/3...1/2 vastaavaan hienontamiseen suihku-jauhatuksella tarvittavasta energiamäärästä.5 In a grinding mill, the micronization of calcite powder takes place under the influence of the kinetic energy given to small grinding pieces by a rapidly rotating mixer. The mixer is usually placed in a vertical cylinder, to the lower part of which the material to be ground as a water slurry is fed continuously. The material grinds as it passes through the mill and exits its top. In wet milling, the energy consumption is usually 1/3 ... 1/2 of the energy required for corresponding grinding by spray milling.

Kokemusten mukaan märkähierrejauhatusmenetelmällä mik-15 ronoituna talkki menettää vaaleutta siinä määrin, ettei sitä voida käyttää paperin päällystyspigmenttinä eikä täyteaineena. Lisäksi pelkän talkin mikronoinnin märkähierremyllyllä alle 2 ^um:n hienouteen on todettu vaativan enemmän energiaa kuin muiden mineraalien, johtuen mineraalien erilaisista jau-20 hautuvuusominaisuuksista.Experience has shown that when talc micronized by the wet-milling process, talc loses brightness to the extent that it cannot be used as a paper coating pigment or filler. In addition, micronization of talc alone with a wet mill in a fineness of less than 2 microns has been found to require more energy than other minerals, due to the different brewing properties of the minerals.

Kalsiitti puolestaan soveltuu erittäin hyvin märkähierre jauhatukseen ja puhtaasta raaka-aineesta saadun mikrojauheen ISO-vaaleus on huomattavan korkea, noin 95 %.Calcite, on the other hand, is very well suited for wet milling and the ISO brightness of the micropowder obtained from pure raw material is remarkably high, about 95%.

Höyrysuihkujauhatuksella saadun kuivan talkin liettä-25 minen on vaikeaa johtuen talkkimineraalin epäedullisista kos-tuvuus- ja Teologisista ominaisuuksista. Kalsiittimineraalin kostuvuus ja Teologiset ominaisuudet puolestaan tunnetaan erinomaisiksi.The slurrying of dry talc obtained by steam jet milling is difficult due to the unfavorable moisture and theological properties of the talc mineral. The wettability and Theological properties of the calcite mineral, in turn, are known to be excellent.

Talkin märkähierrejauhatuksen mahdollistamiseksi käyte-30 tään keksinnössä hyväksi: - märkähierre jauhetun kalsiitin korkeaa vaaleutta, jolloin paperin täyteaineeksi tai päällystyspigmentiksi tarkoitetun mikronoidun talkin ja kalsiitin seoksen vaaleus on sopiva 35 - kalsiittimineraalin ominaisuuksia edistämään talkin mikronoitumista 64674 - kalsiitin edullisia Teologisia ominaisuuksia kompensoimaan talkin vastaavia epäedullisia ominaisuuksia riittävän hyvien Teologisten ominaisuuksien saamiseksi seoslietteelle.In order to enable wet-milling of talc, the invention takes advantage of: to obtain good Theological properties for the slurry.

Keksinnön mukaisella menetelmällä pyritään korvaamaan 5 nykyisin käytössä oleva monivaiheinen ja kallis raikrotalkin valmistusmenetelmä yksinkertaisella ja tehokkaalla menetelmällä käyttämällä hyväksi toisen mikronoidun mineraalin» kalsiitin valmistuksen suomia mahdollisuuksia.The process according to the invention seeks to replace the currently used multi-stage and expensive process for the production of raucotalk with a simple and efficient process by taking advantage of the possibilities offered by the production of another micronized mineral, calcite.

Keksinnölle on tunnusomaista, että vesilietteeksi 10 sekoitettu talkki- ja kalsiittijauheseos mikrojauhetaan hierrej auhatusmenetelmällä.The invention is characterized in that the mixture of talc and calcite powder mixed into an aqueous slurry 10 is micronized by a grinding method.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä on edullista, että talkki-kalsiitti-vesiseoksen kiintoainepitoisuus on 50...80 painoprosenttia ja talkin ja kalsiitin välinen sekoitussuhde 15 on alueella 2:1...1:3.In the process according to the invention, it is preferred that the talc-calcite-water mixture has a solids content of 50 to 80% by weight and a mixing ratio of talc to calcite in the range of 2: 1 to 1: 3.

Talkki- ja kalsiittijauheet valmistetaan erikseen tarkoituksenmukaisilla menetelmillä, minkä jälkeen ne annostellaan ja sekoitetaan vesilietteeksi sopivassa suhteessa ja seos mikronoidaan hierrejauhatusmenetelmällä. Näin saadaan 20 paperin täyteaineeksi ja/tai päällystyspigmentiksi sopivaa kahta mineraalia, talkkia ja kalsiittia mikronoituna sisältävä tuote, joka korkean kiintoainepitoisuuden omaavana vesi-lietteenä sellaisenaan toimitetaan paperitehtaalle. Samalla kahden erillisen tuotteen, mikrotalkin ja mikrokalsiitin 25 käsittely ja kuljetus korvautuu yhden tuotteen slurrymaisen mikrotalkin ja mikrokalsiitin seoksen käsittelyllä ja kuljetuksella .The talc and calcite powders are prepared separately by appropriate methods, after which they are metered and mixed into an aqueous slurry in a suitable ratio and the mixture is micronized by a grinding method. This gives a micronized product containing two minerals, talc and calcite suitable as a paper filler and / or coating pigment, which is delivered to the paper mill as such as a high solids aqueous slurry. At the same time, the handling and transport of two separate products, microcalcite and microcalcite 25, is replaced by the handling and transport of a mixture of slurry-like microcalcite and microcalcite, one product.

Talkin ja kalsiitin suhde säädetään raaka-aineena käytettävien talkin ja kalsiitin laadun sekä täyteaine- tai 30 päällystyspigmenttiseokselle halutun vaaleuden, raekokojakautuman ja muiden paperinvalmistuksen kannalta oleellisten tekijöiden perusteella.The ratio of talc to calcite is adjusted based on the quality of the talc and calcite used as a raw material and the desired brightness, grain size distribution and other factors relevant to papermaking for the filler or coating pigment mixture.

Keksinnön ansiosta saavutetaan huomattavaa säästöä e-nergia- ym. kustannuksissa useiden valmistusvaiheiden, kuten 35 talkkirikasteen suodatuksen, kuivauksen nollakosteuteen ja veteen uudelleen li oton käytyä tarpeettomiksi, tuotteiden kasit- li 5 64674 telyn ja kuljetuksen yksinkertaistuessa sekä energiankulutukseltaan edullisemman märkähierrejauhatuksen korvatessa höyry-suihku jauhatuksen talkin mikronoinnin osalta.Thanks to the invention, considerable savings in e-energy and other costs are achieved by eliminating the need for several manufacturing steps, such as filtration of 35 talc concentrates, drying to zero humidity and re-soaking in water, simplification of handling and transport of the products, and micronization.