
Kalk wird in der Zellstoff- und Papierindustrie in zahlreichen Anwendungen eingesetzt.
Für die Herstellung von PCC (gefälltes Calciumcarbonat) wird Kalk mit außergewöhnlich gleichmäßiger Reaktivität, hoher Reinheit und hohem Weißgrad verwendet. PCC wird über eine Reihe von kontrollierten chemischen Reaktionen hergestellt.
Branntkalk, (CaO), wird zunächst mit Wasser gemischt, um eine Kalkmilch (gelöschte Kalk-Suspension) zu bilden, die mit Kohlendioxidgas versetzt wird.
Die daraus resultierende Reaktion erzeugt ein sehr fein gefälltes Calciumcarbonat (CaCO3). Die Form und Größe der PCC-Kristalle wird durch die Fällungsbedingungen (Temperatur, CO2- und Kalkhydratkonzentration) während der Reaktion bestimmt. Dieses PCC wird bei der Papierherstellung als Füllstoff und Beschichtungspigment verwendet, um Helligkeit, Opazität, Rieselfähigkeit und Bedruckbarkeit des Papiers zu verbessern.
Bei der Herstellung von Kraft-Zellstoff wird Kalk verwendet, um das in der sogenannten Grünlauge enthaltene Natriumkarbonat in lösliches Natriumhydroxid (Natronlauge, NaOH) umzuwandeln, wobei einerseits Weißlauge und andererseits Calciumcarbonat als Niederschlag entsteht, der auch als Kalkschlamm bezeichnet wird.
Diese Umwandlungsreaktion, die als Kaustifizierung bezeichnet wird, regeneriert NaOH – ein Schlüsselreagenz – in Kombination mit Natriumsulfid zu Holzschliff. Das ausgefällte Calciumcarbonat wird gefiltert und in einem Brennofen vor Ort kalziniert, um Branntkalk (CaO) zu erzeugen, der in der Kaustifizierungsreaktion wiederverwendet wird.
Der ausgefällte Calciumcarbonatschlamm (Kalkschlamm) enthält auch einige Verunreinigungen, so dass ein Teil des Kalkschlamms entsorgt werden muss, um die Verunreinigungen aus dem Kreislauf zu entfernen.
Dieser Verlust von Calciumreagenz aus dem Rückgewinnungskreislauf erfordert in der Regel die Zufuhr von Reparaturkalk in einer Größenordnung von 5-15 % des gesamten Branntkalkverbrauchs des Kaustifizierungsprozesses während des normalen Betriebs und 100 % während der Zeit, in der die Kalköfen nicht in Betrieb sind, z. B. aufgrund von Wartungsarbeiten.
Neben den Holzfasern ist auch Recyclingpapier eine wichtige Faserquelle. Recyclingpapier enthält Leimungsmittel, Klebstoffe, Druckfarben und andere Verunreinigungen, die den Papierherstellungsprozess erschweren. Die in Recyclingpapier enthaltenen Verunreinigungen tragen zum mikrobiellen Wachstum bei, was zu Bewuchs durch Biofilm und Geruchsbelästigung führt. Kalk wird als pH-Kontrollmittel verwendet, um den Einsatz von Bioziden zur Bekämpfung des mikrobiellen Wachstums zu optimieren.
Kalk wird auch beim Papierrecycling verwendet, wenn der Zellstoff sehr fest ist. Dabei fällt Kalk die löslichen Karbonate aus und entfernt diese so aus der Lösung (Entkarbonisierung des Zellstoffs) und verhindert damit die Ablagerung von Karbonaten in den Anlagen.
Kalkmilch und Magnesiumoxid können auch als alkalisches Reagenz bei der oxidativen Bleiche von mechanischem, chemischem und recyceltem Zellstoff verwendet werden. Da Kalk und Magnesiumoxid einen niedrigeren, gepufferten pH-Wert haben als z. B. Natronlauge, sorgen sie für unbedenklichere und gleichmäßigere Bleichbedingungen, was zu einer geringeren oxidativen Schädigung der Papierfasern und zu festerem Papier führt.
Das Bleichen mit Kalk und Magnesiumoxid führt auch zu einer selektiveren Bleiche, die auf spezifische verfärbende funktionelle Gruppen der frischen oder recycelten Fasern abzielt und somit weniger unerwünschte Nebenprodukte, weniger Faserverlust und weniger gelöste organische Stoffe im Abwasser erzeugt. Der Zellstoff- oder Papierhersteller kann auch eine höhere Faserausbeute und eine Reduzierung der Emissionen erreichen.