[发明专利]处理绿泥的方法、处理过的绿泥、其用途、硫化橡胶的方法和硫化橡胶

说明书

本发明涉及处理绿泥的方法，其用作橡胶的硫化活化剂，为纤维素工业中生成的这种残余物提供了一个目的，并提供与已知的那些相比具有类似或增强的性质的硫化橡胶。处理绿泥的简单方法包括以下步骤：（a）干燥绿泥；和（b）将干燥的绿泥微粉化到2至45微米的平均粒度（d50）。本发明还涉及处理过的绿泥、处理过的绿泥作为硫化活化剂的用途、以及硫化橡胶的方法和硫化橡胶。

发明领域

本发明涉及一种处理绿泥的方法，绿泥是在纤维素生产过程中生成的残余物，用作硫化活化剂。本发明还涉及处理过的绿泥、处理过的绿泥的用途、硫化橡胶的方法、和使用处理过的绿泥的硫化橡胶。

发明背景

纤维素生产过程通常包括在蒸煮液的存在下将木屑放入蒸煮槽中，所述蒸煮液基本上由氢氧化钠和硫化钠的水溶液组成，这一步骤的目的是将纤维素与木质素分离，由此获得纤维素。分离的木质素混入到液体中，该液体随后被称为黑液。黑液接着进入回收锅炉，在那里黑液燃烧，所生成的热将用来产生热量，并由此产生能量。随后用稀释的苛性钠和硫化钠的料流处理来自锅炉的副产品，由此形成由锅炉中溶解的黑液的不完全燃烧产生的绿液；碳酸钠（Na₂CO₃）；和硫化钠（Na₂S）。在该过程中的这一节点处，通过添加钠盐和硫进行补充来保持这些元素的平衡。由于强碱性条件，大量包含在绿液中的非过程性矿物元素（如Al、Mg、Mn、Fe、Co、P、Si、Ca、Na）沉淀，这种材料在澄清绿液时被除去，并被称为绿泥。可以例如通过使用过滤器来除去绿泥。绿液接着在硫酸盐制浆法中用于苛化并形成白液（NaOH/Na₂OH），作为蒸煮液返回至初始步骤中的蒸煮槽。

如上所述的绿泥是纤维素工业产生的残余物之一（尤其是在获取纤维素的硫酸盐制浆法中的绿液澄清中产生的残余物）的名称，它是深色的、糊状和略微颗粒状的材料，通常呈现出35至60%的稠度。由于强碱性工艺条件，绿泥具有从11至13不等的高pH。

在纤维素生产过程中绿泥的产量取决于工艺和设备的各种因素，为每吨制得的纤维素7至15千克不等。在2015年，巴西的纤维素产量为1720万吨，因此，2015年巴西的绿泥产量估计为20万吨。应当记住，更现代的纤维素生产单元的工作规模为150万吨纤维素。所以，这种规模的工厂产生大约1.5万吨绿泥。

因此，该行业面临的主要挑战是以可持续的方式消除生成的残余物。如今，绿泥与其它残余物（砂粒（gritz）、锅炉灰和白泥（lama de cal））混合，用于土壤处理和制备桉树林种植介质。这是工业上最常采用的用途，但是由于材料量巨大，不能解决问题。

一种替代方案是在橡胶硫化过程中使用绿泥。在巴西，仅就天然橡胶（NR）而言，年消耗量可估计为大约365,000吨，并在轮胎市场上有着广泛的应用。合成橡胶的年消耗量为大约400,000吨，在巴西，橡胶的年消耗量达到765,000吨。

巴西市场上商业化的主要合成橡胶是：丁苯橡胶（SBR）；三元乙丙橡胶（borrachade dimero etileno-propileno，EPDM）；聚丁二烯橡胶（BR）；和丁腈橡胶（NBR），例如丙烯腈-丁二烯橡胶，以及腈-丁二烯橡胶。这些橡胶占巴西合成橡胶市场的大约87%。

橡胶由弹性体材料形成，弹性体材料在置于特定的温度、压力和时间条件下时，其流变行为发生变化，由塑性状态变为弹性状态。这种转变过程称为硫化，其中硫与弹性体的某些引发点反应，在两个或更多个聚合物链之间形成交联，由此改变其流变行为。硫化的一般反应如下：

。

硫化体系含有硫、金属氧化物、双官能化合物和/或过氧化物，如果需要的话还含有促进剂、活化剂、迟延剂、补强负载（或填料）等等，用于产生合意的硫化特性和硫化橡胶的所需性质。

通过包含固化促进剂来减少硫化时间。诸如噻唑类、二硫代氨基甲酸盐类和胺醛类的产品通常用于此目的。