科创中国

一、技术开发背景白泥是造纸工业制浆过程中破回收阶段产生的副产物，主要成份为碳酸钙。工业上白泥的处理有两种方式:以木材为原料的造纸工艺一般都是直接采用石灰窑锻烧法，通过高温锻烧使白泥再生，产生生石灰，循环利用，该方法只能使用重油或天然气，回收成本高，同时，为防止硅、镁等部分有害成分累计，必须进行部分置换:以非木材纤维为原料的造纸工艺产生的白泥因硅含量高，锻烧循环城回收难以顺利进行。目前，白泥的处理主要采取填埋法，该方法因白泥中的残碱易造成环境污染。因此，研究造纸白泥的综合利用，避免资源浪费和环境污染，具有重要的经济效益和社会价值。二、技术的成熟度1)研发工作介绍1、2013 年课题组开始白泥作为填料在橡胶与塑料中的应用研究工作，先后完成了“白泥/CPE橡胶母粒料的制备及其在PVC制品中的应用”、“小分子有机险修饰白泥在橡胶中的应用”、“物性活性修饰剂对白泥在橡胶复合材料中的应用研究”、“木质素-白泥复合物的制备及其在橡胶复合材料中的应用研究”等。这些研究表明白泥通过脱破后可以作为填料替代轻质碳酸钙应用在高分子复合材料中。2、2017 年开始白泥改性商业化研究。将白泥作为填料商业化关键问题有两个: (1)脱破生产工艺不同，白泥中碱含量存在一 一定差异，含碱量一般在2%左右。直接应用含碱白泥，高分子材料制品将出现泛白现象，同时性能受影响。目前解决白泥中残碱的有添加小分子有机酸法、水洗法、固相添加法等。由于水洗法产生大量废水且无回收价值，工艺过程耗时长，不利于规模化生产:添加小分子有机酸，成本较高，但能取得表面修饰作用:固相添加法成本低，捏合反应充分，是一种有效方法。根据实验室多年实践，决定规模化生产采用固相添加技术。(2)外观湿态白泥白度约为70-75%，干燥后白度可达82- 88%，而轻质碳酸钙的白度基本要求为90-95%，因此白泥生产在白度方面有提升需求。从市场调查反馈信息来看，除白度和黑点要求高的制品外，白度为85%左右的碳酸钙有较大市场。作为填料，实验室在表观白度、填料的酸碱处理、吸油值考察等取得了突破。中试应加强粒径大小和分布的控制:通过加强造纸工艺管理，控制黑点和提升白度。3、2020年1月，完成了白泥工艺化中试研究，这些工作包括设备选型和技术参数控制。同时处理后的白泥成功应用于PVC制品(发泡板)中。由于发泡板材对填料要求高，因此，在发泡板材中的成功应用表明该填料可取代目前商业化轻质碳酸钙2)成果获授权专利一项(ZL201710281045. 4)，发表相关论文4篇;已完成中试和在PVC中制品中的应用。三、经济和社会效益经济效益:1、中等规模制浆纸厂，年产白泥在20万吨以上，填埋成本约200元/吨，企业每年需支出填埋费约4000万;2、白泥处理成本250元/吨，处理后产品售价550元/吨，按年产20万吨计算，新增产值1.1亿/年，毛利6000万/年;3、总效益为6000+4000=10000 (万/年);4、投资分析: 20 万吨/年项目土建与设备费2000万，一年收回投资。社会效益:解决了填埋导致的环保压力与风险，新增就业50人。四、产权问题与风险1、专利属湖南师范大学，中试技术属骏泰与师大共享;2、碳酸钙生产与销售有地域局限，规模必须与市场对接;技术易被盗用。