(中國粉體技術網/班建偉)二十世紀九十年代以來,隨著我國中性造紙和涂布加工技術的迅猛發展,重質碳酸鈣作為填料和顏料在我國的各造紙廠得到了廣泛的應用。 造紙中使用重質碳酸鈣,不僅取代部分高嶺土等礦物填料,可降低生產成本,提高企業的經濟效益;更重要的是使用重質碳酸鈣,應用好中性施膠具有較好的經濟效益和社會效益,是創造綠色環保的重要途徑。
造紙中使用高固含量的重質碳酸鈣,由于阻留的水份較少,濾水性好,使造紙機的運行性能較好;由于重質碳酸鈣的粒度組成和形態較好,有利于紙張纖維的結合和紙頁的強度,同時還可以改善紙張的白度,不透明度、光澤度、平滑度、吸水性,降低造紙涂料的粘度和提高拉毛強度等。
但如果加工重質碳酸鈣時的原料選擇和加工過程中某些方法的不妥,往往會影響重質碳酸鈣在造紙行業的應用和效果,下面就造紙用重質碳酸鈣的加工方法淺談幾點看法。
一、造紙用重質碳酸鈣原料的選擇
造紙用重質碳酸鈣的原料一般根據礦石的物理性能和化學成份情況,尤其是依據礦石的硬度狀況,通常人們喜歡選用高純度、高白度的白堊、石灰石、大理石、冰洲石和方解石等碳酸鹽類礦物作為造紙用重質碳酸鈣的首選原料。
選用礦石硬度越低性質越軟的重質碳酸鈣原料對造紙行業來說越有利,因為它的磨耗值較低,對保護和延長造紙機的濾網、刀頭等部件的壽命越有利。故此,歐洲等發達國家一般均選用純度高、白度好的優質白堊土作為造紙用重質碳酸鈣的首選原料。而我國由于地質成因等情況的不同,很少有儲量大的優質白堊土,現大多采用儲量豐富的高白度、高純度的大理石和方解石等作為造紙用重質碳酸鈣的主要原料。
當選用大理石和方解石等作為造紙用重質碳酸鈣的原料時,一定要注意礦石的純度,礦石越純,碳酸鈣含量越高的原料,對造紙越有利。 根據我國礦石成因的特性,我國純大理石礦床不多,在不少的大理石礦床中含有一定量的石英巖或其他硬質礦石;在大、小方解石中,伴生有白云巖等結構致密性質較硬的礦石,這些硬質礦石與大理石、方解石等共生,在干、濕法加工造紙用重質碳酸鈣時,往往會產生少量過粗、過硬粒子,稍不留心,對造紙廠的氣、刮刀等部件易產生劃痕,從而影響成品紙的質量。
故此,要求重質碳酸鈣加工廠的技術人員必須把好進廠原料質量關,盡量選用高白度、高純度,同一礦山,同一礦脈和同一礦點(礦坑)的礦石。對純度不純的礦石,尤其是含有硬質脈石的礦石,盡量進行進廠前(或加工前)的人工剔除,以保證加工原料的純度和加工產品的質量。
下面就我國加工重質碳酸鈣用礦物原料的礦石硬度情況列表如下:
我國浙江、江蘇、山東等地造紙用重質碳酸鈣的原料--方解石,大多從安徽省青陽縣南陽鄉三溪口東山--來龍山一帶礦點購買而來,而東山--來龍山一帶方解石主要為1號礦體和2號礦體。具體情況如下:
關鍵問題:
礦體夾石主要為方解石大理巖及含白云質方解石大理巖,方解石晶粒較大,白云石呈團塊狀分布,容易區分剔除。
所以我們用安徽青陽一帶的方解石加工重鈣時,一定要人工剔除白云石類的硬質礦石,以保證造紙用重鈣的產品質量。值得注意的是,現國內造紙用重質碳酸鈣加工廠一味追求高白度、高純度的方解石作為重質碳酸鈣加工原料,而忽略了其他性質較軟的碳酸鹽類礦物。實際上,我國高純度并具有一定自然白度的石灰巖等礦山不少,若加以好好研究和開發,倒是各大型造紙廠今后所喜歡用的填、涂料原料。
二、濕法研磨作業磨剝介質的選擇
造紙用重質碳酸鈣的生產,一般采用干法和濕法兩種生產方式。作為造紙填料用的重質碳酸鈣,根據情況,一般可采用干法或濕法生產,但大多采用濕法生產;而作為造紙涂料用的重質碳酸鈣,一般均采用濕法生產。因濕法生產的重質碳酸鈣產品具有較好的光滑性和匹配性(親和性), 對現代化的高速紙機更有利。
濕法生產重質碳酸鈣國內現大多采用大小規格不等的磨剝機,而磨剝介質選擇的好壞將直接影響重質碳酸鈣產品的質量和加工成本的高低,從而將波及到造紙廠成品紙的質量。
我國二十世紀九十年代中期,剛開始濕法加工造紙用重質碳酸鈣時,當時大多采用玻璃微珠作為磨剝介質;當時全國最大的年產5萬噸的安徽蕪湖英格瓷公司的加工廠,也只采用進口的海濱砂作為磨剝介質。用玻璃微珠和海砂作為磨剝介質來生產重鈣,產量和質量都具有一定的局限性。近些年來,隨著科學技術的發展,我國現造紙用重質碳酸鈣的生產,磨剝介質大多采用氧化鋁球和氧化鋯球等,或分段采用氧化鋁球和氧化鋯球等。值得注意的是,不管生產造紙填料用重質碳酸鈣還是造紙涂料用重質碳酸鈣,濕法生產磨剝介質的選擇至關重要。
濕法作業磨剝介質的選擇各重質碳酸鈣加工廠應根據造紙廠對重質碳酸鈣產品的物化性能要求,并結合自身加工的礦石性質,磨剝工藝、磨剝設備等具體情況進行;盡量選擇生產規模較大、供貨及時、產品質量較穩定的生產廠家供貨;
國內現生產和提供氧化鋁球和氧化鋯球的生產廠商較多,貨源充足,且價廉物美。而法國、韓國和匈牙利的氧化鋯球其質量也較好,價格也適中,值得各重質碳酸鈣廠家試用,并且生產成本也不高。 更值得一提的是,各重質碳酸鈣加工廠對于濕法研磨用的氧化鋁球和氧化鋯球最好長期固定使用某一廠家某種牌號的產品,不要任意變更或在同一研磨筒體內任意摻合其他廠家的牌號產品混合使用,這樣,易導致不同廠家的研磨介質,由于其采用不同條件下的生產方法生產的產品其性能不一致,尤其是研磨介質球的硬度不一致,在磨剝過程中易產生硬球吃軟球,導致球耗猛增,生產波動,生產的重質碳酸鈣產品質量也不穩定。從而會影響造紙廠成品紙的質量。
其次,根據重質碳酸鈣加工研磨段數的不同,其每一工段作業大小球徑的配比也不相同;合理的球徑配比和設備充填率,可提高研磨產量,減少研磨段數和生產質量較好漿料的先決條件。
三、濕法研磨作業研磨助劑的選擇和添加
研磨助劑選擇的好壞和添加方法的正確與否將是濕法生產重質碳酸鈣加工工藝流程能否暢通和生產成本高低的關鍵。
目前,我國各造紙用重質碳酸鈣加工廠大多使用無機和有機研磨助劑,有使用國產的、中外合資的、獨資的和國外購進的,但大多數采用蘇州產的分散劑(DC)和美國羅門哈斯公司產的9400等牌號產品。
研磨助劑種類的選擇一定要結合被加工礦石的特性和加工工藝流程,找出其最佳點;可單一品種使用或多種助劑混合使用。
添加方法:由于每段研磨作業礦物都會產生一個新的解理面,表面產生大量電荷和增加礦漿粘稠度等,故建議濕法生產重質碳酸鈣每段研磨作業前均應添加一定量的研磨助劑。
添加量:具體應視礦漿的粘度和流動性情況而定,記住切不可一次多加,多加倒起反作用并不利研磨作業。
值得注意的是,適當降低每段研磨作業礦漿的溫度,有利于研磨效果和可減少研磨助劑的添加量。
四、濕法研磨作業如何生產造紙用理想的重質碳酸鈣產品
窄粒度分布的重質碳酸鈣產品是造紙行業理想的填、涂料產品。在濕法研磨作業中,應控制好以下幾個環節,有利于產品的形成:
首先,對濕法加工的原料除了純度和白度的檢測外,對粒度也應進行檢測,盡量選擇窄粒度分布的原料進行制漿和加工;若粒度分布范圍較寬的原料,最好采取干法預先篩除細粒級物料(800目~1250目以上的細物料)后再進行加工。
其次,在加工過程中,應根據研磨段數,對每一段研磨介質(氧化鋁球或氧化鋯球)的球徑進行科學、合理的配比,尤其是最后一、二段的球徑配比至關重要。并選擇合理的添球方式(添球量、添球時間和添球球徑),添加適量的研磨助劑和控制好礦漿流量等,這樣才能生產出造紙行業理想的重質碳酸鈣產品來。
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