СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАТЕРИАЛА ДЛЯ НАПОЛНЕНИЯ И МОДИФИЦИРОВАНИЯ ДРЕВЕСНОЙ МАССЫ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ БУМАГИ Российский патент 2024 года по МПК D21H17/67 C09C1/02 

Изобретение относится к области окружающей среды и химической технологии при производстве бумаги и может быть использовано для улучшения свойств бумажного листа на стадии помола древесной массы или в качестве покрытия поверхности бумажного листа.

Известен способ получения материала для наполнения и модифицирования древесной массы при производстве бумаги (Д.М. Фляте. Свойства бумаги., Из-во «Лань» Учебное пособие, 5-е изд., 2018 г., с.156, 164, 165), заключающийся в получении наполнителя в виде карбоната кальция крахмалом анионным (с.156) или катионным и анионным крахмалом (с.164-165). Для этого используют природный материал- мел, известняк, мрамор. Его измельчают, просеивают, очищают от примесей с получением тонкодисперсного порошка. Для удержания карбоната кальция в бумажном полотне при его формовании его модифицируют анионным или анионным и катионным крахмалом, перемешав в реакционной колонне смесь с образованием на частицах карбоната кальция покрытия, улучшающего адгезионные свойства наполнителя к волокнам древесной массы.

Недостатки известного способа:

- получают материал из отдельных компонентов путем многооперационной обработки каждого из них: (СаО - СаОН₂ - СаСО₃), (крахмал-анионный - катионный), (СаСО₃ + крахмал анионный и катионный).

- получают наполнитель из природного материала крупной фракции, что затрудняет его использование в исходном состоянии, приводит к удорожанию производства бумаги при его использовании.

- получают материал для наполнения и модифицирования древесной массы, предварительно изготовив анионный и катионный крахмал, что удорожает и усложняет условия масштабного, промышленного использования модификатора, который, к тому же, нестоек и требует специального хранения до использования и не может длительное время способствовать сохранению белизны бумаги.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и техническому результату, выбран способ производства материалов из карбоната кальция с улучшенными адгезионными свойствами поверхности частиц (патент № 2499016 от 10.01.2013г.), заключающийся в использовании СаО - оксида кальция, который обрабатывают в реакторе с мешалкой водой в течение 30 мин с получением Са(ОН)₂ - гидроксида кальция суспензии и пропускают её через сито. В полученную суспензию в воде добавляют гидроксид лития - LiOH. Воду насыщают двууглекислым газом барботированием в реакторе и при перемешивании. Получают осажденный в воде материал из отдельных частиц СаСО₃ и Li₂CO₃, который подвергают дополнительно концентрированию в вакуумном испарителе с получением готового продукта - материала из СаСО₃ модифицированного Li₂CO_3. Данный способ принят в качестве прототипа.

Недостатки известного способа, принятого за прототип:

- получают материал из отдельно взятых компонентов СаО и LiOH в качестве исходных, которые многооперационным путем переводят в осажденный материал в виде смеси частиц СаСО₃ с частицами Li₂CO₃.

- получают СаСО₃ из крупного природного материала, требующего больших затрат на получения тонкодисперсного осаждаемого материала.

- получают Li₂CO₃, добавляя к водной суспензии Са(ОН)₂ -гидроксид лития - специально для этого полученный, что усложняет и удорожает процесс получения материала для наполнения модифицированного Li₂CO₃. К тому же - LiOH - щелочь, 2 класса опасности, ухудшая условия труда и безопасность окружающей среды.

Известный материал включает карбонаты кальция и лития, полученные не одновременно, а отдельно друг от друга. Карбонаты кальция и лития представляют собой смесь со слабыми адгезионными свойствами, т.к. химически инертны друг к другу. Ухудшается прочность бумаги. Возникает необходимость введения соединений, удерживающих эту смесь в изделии.

Задача изобретения - упрощение способа получения материала для объемного и поверхностного круглогодичного наполнения и модифицирования древесной массы до, во время, после помола древесины при получении бумаги с повышенными эксплуатационными свойствами, расширение арсенала технических средств защиты окружающей среды.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном способе получения материала для наполнения и модифицирования древесной массы при производстве бумаги, заключающемся в получении карбоната кальция с карбонатом лития в качестве готового продукта путем одновременного насыщения в воде двуокисью углерода гидрооксида кальция и гидроксида лития, согласно изобретению предварительно проводят обработку кислой шахтной воды сульфатного класса, содержащей ионы тяжелых металлов, сульфата и лития, кальцийсодержащим реагентом Са(ОН)₂ при pH 13-14 с получением осадка из соединений тяжелых металлов, удаляют осадок из воды, а воду, содержащую суспензию непрореагировавшего реагента Са(ОН)₂ и LiOH, растворенного в воде, отделяют от осадка из соединений тяжелых металлов, насыщают двуокисью углерода до pH 9-10 с образованием готового продукта в виде карбоната кальция, модифицированного карбонатом лития.

Кислая шахтная вода имеет повышенное содержание ионов тяжелых металлов, сульфата и легкого металла - лития. Обработка кислой шахтной воды проводится кальцийсодержащим реагентом - гидроксидом кальция Са(ОН)₂ при pH 13-14, до полного соосаждения тяжелых металлов и удаления полученного осадка из воды, в которой в растворенном виде присутствуют литий в виде гидроксида лития LiOH и избыточное количество Са(ОН)₂, непрореагировавший с соединениями тяжелых металлов (при pH 13-14) при их осаждении.

Кислая шахтная вода, освобожденная от тяжелых металлов, насыщается двуокисью углерода - углекислым газом (СО₂), снижая pH среды до 9-10 с получение водной суспензии из смеси карбоната кальция и карбоната лития (эвтонической смеси).

Предлагаемый материал - эвтоническая смесь образующаяся при очистке и обезвреживании кислых шахтных вод сульфатного класса, преимущественно Кизеловского угольного бассейна, кальций содержащим реагентом - Са(ОН)₂ при pH 13-14 с изъятием из воды образующегося осадка в виде комплексных водонерастворимых соединений тяжелых металлов и последующей обработкой очищенной от тяжелых металлов воды двуокисью углерода СО₂ - представляет собой водную суспензию из тонкодисперсных частиц карбонатов кальция и карбоната лития. Этот продукт впервые предложен для применения в любое время года при получении древесной массы и производстве, в основном, листовой бумаги для повышения эксплуатационных свойств бумаги в качестве модифицированного наполнителя древесной массы или покрытия изделия.

Смесь карбонатов лития и кальция в виде суспензии, образующуюся при очистке кислых шахтных вод с использованием Са(ОН)₂ и в последующем СО₂ содержит в своем составе водонерастворимые соединения.

Одновременная обработка СО₂ растворяемого любым известным способом в очищенной от тяжелых металлов кислой шахтной воде LiOH и излишка Ca(OH)₂ в ней позволяет значительно (в 2-3 раза) повысить модифицирующие свойства образовавшимся карбонатом лития - Li₂CO₃ наполнителя CaCO₃ за счет образования эвтонической смеси CaCO₃ - Li₂CO₃ - H₂O.

Водная смесь карбонатов кальция и лития имеет IV класс опасности (заключение № 26-0 от 23.04.2013 г. «О классе опасности отходов после очистки кислых шахтных вод Кизеловского угольного бассейна», Краевое государственное бюджетное учреждение «Аналитический центр», Аттестат аккредитации РОСС RU 0001.5111.35), (В.И. Субботин и др. Литий. - М. Изд. АТ, 1999 г., с. 230-231), (В.Б. Алексовский и др. Физико-химические методы анализа. Л. «Химия», 1871г., с. 354-355).

Гранулометрический состав смеси не более 0,2-0,5 мм, наличие влаги - 20-50%, цвет водной суспензии - белый.

Химический состав кислой шахтной воды Кизеловского угольного бассейна (шахта 40 лет ВЛКСМ) представлен в таблице.

Таблица

Состав воды: наименование компонента Единица измерения мг/л. Сульфат ионы 12624,0 Железо 4267,21 Магний 798,54 Алюминий 48,31 Бериллий 0,062 Кадмий 0,0016 Кобальт 3,38 Литий 0,612 Никель 0,64 Марганец 9,16 Свинец 0,01 Цинк 0,06 Кремний 0,84 Аммоний 0,02 Кальций 586,24 Натрий 1,10 Калий 2,60

Химический состав кислой шахтной воды очищенной от ионов тяжелых металлов кальцийсодержащим реагентом Са(ОН)₂ при pH 13-14 с последующим насыщением воды СО₂ до pH 9-10 по массе составляет:

- Са -92% в пересчете на СаСО₃;

- Li - 0,4÷0,6% Li₂CO₃;

- К, Na, NH₃ и остальные примеси.

Предлагаемая смесь карбонатов лития и кальция в виде суспензии в очищенной от тяжелых металлов шахтной воде в настоящее время не утилизируется.

Ранее в патентах, например, № 2293063, 2768871, 1606462, 2690330 описываются процессы очистки кислой шахтной воды от ионов металлов и других загрязнений. При этом, осаждение тяжелых металлов проводится обычно частично. Литий же получают и извлекают отдельно от кальция, который является примесью в воде. Карбонат кальция же дополнительно вводится в процесс извлечения лития, как неактивный адсорбент (В.Б. Алексовский и др. Физико-химические методы анализа. Л. «Химия», 1871г., с. 354-355).

В известном способе по очистке (патент №2804227 от 26.09.2023) кислые шахтные воды очищают и обезвреживают от тяжелых металлов при pH 12-13 Ca(OH)₂. При этом полностью осаждают тяжелые металлы, а литий - легкий металл остается в очищенной воде неизменно, в растворенном виде - LiOH, независимо от концентрации соединений тяжелых металлов и pH среды.

Предлагаемый материал получен из кислой сульфатной шахтной воды в основном Кизеловского угольного бассейна после обработки воды кальцийсодержащим реагентом Са(ОН)₂ до pH 13-14 и изъятия из воды осадка, содержащего комплексные водонерастворимые соединения тяжелых металлов. В воде остается в растворенном виде избыток Са(ОН)₂ не задействованный при pH 13-14 в осаждении тяжелых металлов и литий в виде гидроксида лития - LiOH. Воду, очищенную от тяжелых металлов, насыщают двуокисью углерода СО₂ любым известным способом до рН 9-10. Вещества Са(ОН)₂ и LiOH переводят в карбонатную форму СаСО₃, Li₂CO₃.

В настоящее время материал - эвтоническая смесь карбонатов кальция и лития, получаемая предлагаемым способом в результате очистки кислых шахтных вод кальций содержащим реагентом Са(ОН)₂ от тяжелых металлов при pH 13-14 с последующим насыщением очищенной воды двуокисью углерода СО₂ и получением водной суспензии, содержащей одновременно карбонат лития и карбонат кальция в воде, не применялся и не применяется в бумажной промышленности.

Применяемый ранее в бумажной промышленности карбонат кальция, полученный карбонизацией Са(ОН)₂ из CaO диоксидом углерода в реакционных колоннах, является дорогим продуктом (Д.М. Фляте. Свойства бумаги, с.156). Продукт получают отдельно от карбоната лития, как и карбонат лития от карбоната кальция, что сложно, дорого, непроизводительно (патент № 2499016).

Поскольку исследования показали, что в кислой шахтной воде сульфатного класса, при очистке от соединений металлов литий остается в «очищенной» воде, неожиданно оказалось, что возможно применение, после нейтрализации и удаления из воды тяжелых металлов, имеющихся в воде одновременно и карбоната кальция и карбоната лития - в смеси, в качестве модифицированного наполнителя, способного улучшить эксплуатационные свойства бумаги. При этом, карбонат кальция из неактивного сорбента в предлагаемом способе переходит в активную форму благодаря обволакивания частиц карбоната кальция карбонатом лития. Карбонат лития же способствует жидкотекучести композиции древесной массы. Смесь карбоната лития и кальция представляет собой в сыром и в сухом виде массу из кристаллов белого цвета, что усиливает степень белизны бумаги, увеличивая срок сохранения бумажной продукции без пожелтения. Карбонат кальция расширяет свои возможности в данной смеси, являясь и наполнителем и диспергатором древесной массы, активным сорбентом, придающим белизну изделию - бумаге.

На фиг.1 показана схема образования смеси CaCO₃ - Li₂CO₃ -H₂O.

На фиг.2 схематично показана взаимосвязь дисперсных частиц Ca OH₂ и LiOH в воде после ее очистки от тяжелых металлов.

На фиг.3 представлена микроструктура частиц CaCO₃ и Li₂CO₃ в воде после ее обработки СО₂ (х1000).

На фиг.4 представлена микроструктура частиц смеси CaCO₃ - Li₂CO₃ - H₂O перед введением ее в древесную массу (х1000).

На фиг.5 смесь Ca CO₃ - Li₂CO₃ -сколькуH₂O после высушивания (без увеличения).

Для осуществления процесса получения смеси карбоната лития и карбоната кальция (фиг.1), в кислую шахтную воду сульфатного класса вводят кальцийсодержащий реагент - Са(ОН)_2. Кислая вода (pH=2,8), в результате обменной реакции между сульфатными соединениями металлов переходит, в сильно щелочную - до pH 13-14 с расчетом наличия избыточного количества Са(ОН)₂ в очищенной воде. При pH 13-14 происходит полное соосаждение всех тяжелых металлов. Литий при этом остается в растворенном виде в форме LiOH и, следовательно, в очищенной от всех тяжелых металлов воде, над осадком.

Осадок удаляют из воды. В воде остаются, в основном, избыточное количество гидроксида кальция - Са(ОН)₂ и гидроксид лития - LiOH (фиг.2). Остальное - примеси в пределах ПДК.

Карбонат кальция и карбонат лития в воде, как показали исследования, представляет собой готовый к применению материал для наполнения и модифицирования древесной массы в производстве бумаги (фиг.3, 4).

Как показали исследования, имеющиеся в кислых шахтных водах «Таежная», «Шахта 40 лет ВЛКСМ», «Шахта им. Ленина» г. Кизел, находящиеся в Кизеловском угольном бассейне, ионы тяжелых металлов полностью соосаждаются при pH 13-14, освобождая воду от ядовитых загрязнений.

Экспериментально показано, что металлы из кислой шахтной воды полностью выпадают в осадок: при рН свыше 6,72 - марганец Mn; при pH 6,75 - магний Mg; при pH 11,7 - никель Ni; при pH 10,7 - алюминий Al; при pH 12,0 - кобальт Co; при pH 12,1- железо Fe; при pH 12,3 - бериллий Be. Тяжелые металлы представляют собой комплексные водонерастворимые соединения.

Соосаждение тяжелых металлов и сульфата кальция при pH 13-14, позволяет обеспечить отсутствие в очищаемой воде (в надосадочной жидкости) взвешенных веществ, ионов тяжелых металлов. В очищенной после обработки кальцийсодержащим реагентом и удаления осадка воде остаются избыток Ca (OH)₂ и LiOH, который в процессе очистки от тяжелых металлов переходят из сульфатной формы в щелочную по реакции:

Li₂SO₄+Ca (OH)₂=Ca SO₄ ↓+ 2LiOH

В очищенной от тяжелых металлов воде тонкодисперсный гидроксид кальция и растворенный гидроксид лития несмешивающиеся соединения (фиг.2), подвергаются обработке СО₂ до pH 9-10 с образованием смеси из карбоната кальция и карбоната лития (фиг.3).

Полученный материал в виде суспензии - готовый материал (фиг.4) к применению для введения его в древесную массу, возможно до помола, во время помола или после помола, в зависимости от объемного заполнения массы или в качестве поверхностного покрытия (фиг.5) изделия из бумаги при её производстве.

Получаемый материал пригоден к транспортировке и использованию в качестве модифицированного наполнителя в древесную массу или как покрытие при изготовлении бумаги.

Получают материал в виде готового продукта IV класса опасности, который можно использовать в качестве наполнителя - диспергатора для волокон древесины, придающего бумаге повышенного качества белизну, жидкотекучесть в процессе размола, получения композиции для бумаги с заданными свойствами, повышенную сорбционную способность, как нейтрализатор до необходимой pH среды в древесной массе, непрозрачность бумаги, воздухопроницаемость, плотность бумаги.

Полученный материал содержит смесь необратимо водонерастворимых соединений, представляющих собой смесь карбонатов, не вступающих между собой в химическую реакцию (эвтоническая смесь - Химическая энциклопедия, под ред. И. Л. Кнунянца, М. «Советская энциклопедия», 2 том, 1990 г., с.1206), как модифицированный карбонатом лития наполнитель - карбонат кальция, в виде Li₂CO₃ - CaCO₃ - H₂O.

В процессе химических реакций при очистке кислой шахтной воды сульфатного класса в pH среде, равной 13-14 в щелочи - Ca(OH)₂, сразу выпадает в плотный осадок водонерастворимые комплексные соединения солей и кальция с металлами (типа Са[Fe(OH)₆]₂). Над осадком вода содержит Ca(OH)₂ в виде суспензии, а LiOH находится в растворенном виде. Материал - смесь карбонаты лития и кальция получают одновременно в «очищенной» воде, насыщая воду двуокисью углерода СО₂ (фиг.3,4).

Поскольку pH «очищенной» воды после осаждения и удаления осадка комплексных водонерастовримых соединений тяжелых металлов находится в пределах 13-14, то добавляя в воду СО₂ снижают pH до 9-10, не ниже, как этого требуют условия подготовки древесной массы при производстве бумаги, с образованием смеси - CaCO₃ - Li₂CO₃ - H₂O по следующей реакции:

Ca (OH)₂ + СО₂ = CaCO₃ + Н₂О

2LiOH + CO₂ = Li₂CO₃ + H₂O

Получаемую эвтоническую смесь карбонатов лития (углекислый литий) и кальция (углекислый кальций) возможно вводить в виде дисперсионных фаз в воде - суспензии - в процессе приготовления древесной массы, как модифицированный и модифицирующий наполнитель, который за счет дисперсности материала одновременно наполняет межволоконное пространство и диспергирует волокна, в отличие от прототипа, создает условия для лучшего, более равномерного распределения волокон при отливе, снижая вязкость по Брукфильду (вискозиметра типа DV-III) и оставляя ее таковой, например, на уровне 200 МПа с течением времени, значительно повышает сорбционную рассеивающую способность за счет модифицирующего присутствия лития в виде карбоната лития и совместного эффекта от наличия смеси из карбонатов лития и кальция, имеющих оба кристаллы белого цвета.

Возможен вариант использования материала - смеси карбонатов кальция и лития в качестве покрытия бумажной массы в процессе каландрования, позволяющий получить бумагу повышенного качества (усиление степени белизны до 90% и более, адсорбционных свойств поверхности, рассеивающей способности (коэффициент рассеивания покрытия плотностью 20 т/м²) до +30, сохранение устойчивости материала с течением времени, буферную способность по отношению к pH в пределах 9-10, необходимой для процесса изготовления бумаги, преимущественно листовой.

Материал, предлагаемый к применению (CaCO₃ - Li₂CO₃ - H₂O) в бумажной промышленности, полученный при очистке кислых шахтных вод сульфатного класса от тяжелых металлов, пригоден как модифицированный наполнитель в виде суспензии для введения в бумажную массу в процессе обработки волокон или в виде покрытия в процессе получения изделия, например, листа бумаги. Это не требует сложного, специального оборудования. Материал прост в применении, т.к. может представлять собой готовый тонкодисперсный материал, как в виде суспензии, так и в виде сухого порошка. Карбонат кальция в материале придает жесткость бумаге. Карбонат лития - активизирует сорбционные свойства карбоната кальция, придает изделию повышенные абсорбционные свойства за счет обработки СО₂, как в процессе насыщения им кальция и лития после очистки от тяжелых металлов кислой шахтной воды, так и в процессе эксплуатации изделия - листа бумаги. Повышение адсорбционно-абсорбционных свойств смеси карбонатов лития и кальция при их одновременном получении, способствует тому, что отсутствует возможность обменной реакции между карбонатом лития и гидроксидом кальция в «очищенной» воде по схеме:

Li₂CO₃ + Ca(OH)₂ ↔ CaCO₃ +2 LiOH, приводящая к появлению в изделии гидроксида лития - вещества 2 категории опасности (сильнейшая щелочь, разъедающая изделие).

Материал для наполнения и модифицирования древесной массы при производстве бумаги, получен одновременной обработкой в очищенной от тяжелых металлов кислой шахтной воде гидроксидов кальция и лития углекислым газом СО₂, значительно надежней и проще, т.к. СО₂ абсорбируется в воду в 29 раз быстрее, чем кислород и в 87 раз быстрее, чем азот (Химическая энциклопедия под ред. И.Л. Кнунянца, 1 том, с.16).

pH 9-10 обработанной СО₂ воды позволяет процесс получения древесной массы реализовать в щелочной среде, нейтрализуя токсичные свойства LiOH и переведя воду в разряд не опасного вещества, содержащего суспензию смеси из карбонатов лития и кальция необратимо, спасая окружающую среду. Поскольку бумаге приходится в процессе эксплуатации постоянно быть на воздухе, то вышеприведенные сравнительные данные CO₂ c N₂ и O₂ в пользу СО₂ дают возможность утверждать, что лист бумаги постоянно получая СО₂ из атмосферы, значительно дольше сохраняют белизну.

Удержание материала - модифицированного наполнителя в виде смеси карбонатов лития и кальция при pH 9-10, создают необходимые условия постоянства щелочной среды в изделии и возможность быть изделию вне влияния кислой среды, нейтрализуя её.

Величина pH среды в пределах 10-11, массы при размоле ускоряет процесс, а в дальнейшем влияет на повышение прочности бумаги. Но снижает уровень белизны бумаги. Предлагаемый же материал в виде смеси Ca CO₃ - Li₂CO₃ - OH позволяет снизить щелочность среды до pH 9-10 и повысить уровень белизны бумаги и ее прочность.

После получения предлагаемого материала были проведены исследования, согласно СП.2.1.7.1386-03 «Санитарные правила по определению класса опасности токсичных отходов производства и потребления» в Центре аналитических исследований и метрологического обеспечения экологических измерений. Получено заключение об отнесении предлагаемого материала для наполнения и модификации древесной массы при бумажном производстве к 4 классу опасности. Содержание в водной вытяжке токсичных веществ находятся ниже или на уровне ПДК.

К тому же материал, предлагаемый к применению в бумажной промышленности, полученный обработкой кислых шахтных вод, получил новое направление по обезвреживанию токсичной воды, содержащей большое количество тяжелых металлов в виде сульфатных соединений. Тем самым, расширен арсенал технических средств по обезвреживанию кислых шахтных вод, гарантируя постоянство обезвреживания таких, незамерзающих зимой, вод, круглый год и обеспечивая постоянное поступление материала, предлагаемого в бумажной промышленности в заданном объеме материалов отхода. Сохраняется природный материал (CaCO₃) не говоря о ценнейшем литии, который очень востребован в других направлениях развития промышленности и может быть извлечен при утилизации бумаги.

Предлагаемый способом материал готовый к применению, получен из кислых шахтных вод путем обезвреживания соединений тяжелых металлов в щелочной среде - Са(ОН)₂, удаления водонерастворимых комплексных соединений тяжелых металлов в виде осадков и дальнейшем насыщении очищенной от тяжелых металлов двуокисью углерода СО₂. При этом в очищенной от тяжелых металлов воде одновременно находятся Ca(OH)₂ и LiOH и при насыщении воды углекислым газом до рН 9-10 образуется отход очистки, обладающий повышенными эксплуатационными свойствами для бумаги.

- Впервые предложено вести процесс очистки кислой шахтной воды сульфатного класса при pH 13-14, т.е. с избыточным количеством Ca(OH)₂, позволяя получить совместно с LiOH смесь (эвтоническую) из дисперсных фаз - карбонатов кальция и лития (CaCO₃ - Li₂CO₃ - H₂O) в водной среде или в высушенном виде, расширяя возможности получения материала в качестве модифицированного наполнителя для древесной массы или покрытия листов бумаги с повышенными эксплуатационными свойствами.

- Впервые предложено использование в качестве модифицированного наполнителя древесной массы смесь карбонатов кальция и лития, образующуюся при очистке кислых шахтных вод.

- Впервые предложено получение материала путем одновременной обработки в воде излишка Са(ОН)₂ и LiOH двуокисью углерода СО₂, значительно упрощая процесс предварительного измельчения компонентов смеси, используемый ранее и значительно улучшая сорбционные свойства древесной массы, листа бумаги не только после изготовления продукции, но и пролонгируя этот эффект в виде сохранения белизны на существенно более длительный срок пребывания на воздухе (за счет более ускоренного поглощения СО₂ изделием из воздуха, чем другие газы).

- Материал, предлагаемый к применению, получен за счет полного осаждения всех металлов и их удаления, используя минимальное количество средств и обслуживающего персонала.

- Полученный материал - смесь карбонатов кальция и лития в виде суспензии или в сухом виде (фиг.5) - готовый продукт, который может быть использован в любом районе расположения ЦБК.

- Полученная смесь карбонатов лития и кальция (фиг.3, 4, 5), предложенная к применению в качестве наполнителя и модификации (модифицированного наполнителя) при получении древесной массы и изделия из бумаги, например, листа, расширила арсенал технических средств ранее используемых, как для очистки кислых шахтных вод, так и для получения бумаги.

- Применение заявляемого материала увеличивает срок службы изделия - бумаги, непроницаемость, пухлость, пластичность (увеличивая угол изгиба листа бумаги), белизну.

- Материал для наполнения и модифицирования древесной массы полученный в процессе очистки кислых шахтных вод, содержащих литий в виде карбоната лития и карбоната кальция представляет собой смесь CaCO₃ - Li₂CO₃ - H₂O химически не смешивающихся соединений, но адгезионно связанных между собой (фиг.4). А за счет одновременной обработки в воде двуокисью углерода гидроксида лития и гидроксида кальция образуется оболочка из Li₂CO₃ между образующимися карбонатами лития и кальция. Таким образом, решается задача наполнителя на волокнах древесной массы при её получении и в процессе получения бумаги. Увеличивается адгезионная прочность Li₂CO₃ к CaCO₃ в смеси в 2 раза.

Частицы наполнителя (СаСО₃) покрытые модификатором (Li₂CO₃) обладают способностью образовывать прочные связи с волокнами при получении помола в виде древесной массы - полуфабриката, входящего в композицию бумаги и бумажного листа, в конечном счете. При этом снижается пылимость изделия.

Изобретение относится к области окружающей среды и химической технологии при производстве бумаги и может быть использовано для улучшения свойств бумажного листа на стадии помола древесной массы или в качестве покрытия поверхности бумажного листа. Способ получения материала для наполнения и модифицирования древесной массы при производстве бумаги заключается в получении карбоната кальция с карбонатом лития в качестве готового продукта путем одновременного насыщения в воде углекислым газом гидроксида кальция и гидроксида лития. Предварительно проводят обработку кислой шахтной воды сульфатного класса, содержащей ионы тяжелых металлов, сульфата и лития, кальцийсодержащим реагентом Са(ОН)₂ при pH 13-14 с получением осадка из соединений тяжелых металлов. Удаляют осадок из воды. Затем проводят обработку воды, содержащей гидроксид лития и гидроксид кальция углекислым газом до pH 9-10 с образованием готового продукта в виде карбоната кальция, модифицированного карбонатом лития. Обеспечивается упрощение способа получения материала для объемного и поверхностного круглогодичного наполнения и модифицирования древесной массы при получении композита бумаги с повышенными эксплуатационными свойствами. 5 ил., 1 табл.

Способ получения материала для наполнения и модифицирования древесной массы при производстве бумаги, заключающийся в получении карбоната кальция с карбонатом лития в качестве готового продукта путем одновременного насыщения в воде двуокисью углерода гидрооксида кальция и гидроксида лития, отличающийся тем, что предварительно проводят обработку кислой шахтной воды сульфатного класса, содержащей ионы тяжелых металлов, сульфата и лития, кальцийсодержащим реагентом Са(ОН)₂ при pH 13-14 с получением осадка из соединений тяжелых металлов, удаляют осадок из воды, а воду, содержащую суспензию непрореагировавшего реагента Са(ОН)₂ и LiOH, растворенного в воде, отделяют от осадка из соединений тяжелых металлов, насыщают двуокисью углерода до pH 9-10 с образованием готового продукта в виде карбоната кальция, модифицированного карбонатом лития.