1分散劑在高嶺土研磨中的應用
(中國粉體技術網/班建偉)高嶺土是一種所含高嶺石礦物達到有用量的多成因巖石,它是花崗石和長石風化的最終產物,主要成分是含水硅酸鋁。
1.1 煅燒高嶺土工藝
礦石( 高嶺土礦、煤矸石) 經過雷蒙機粉碎( 一般在300 ~ 400 目左右) 后,然后配漿( 根據漿料固含確定水及分散劑加入量) ,再經過砂磨機研磨。經過研磨高溫過程水分的蒸發,研磨完畢的漿料固含量,一般較配漿時的固含有所提高,提高0.2%~0.5%。最后是煅燒階段。高嶺土之所以要經過煅燒階段,主要有兩個原因: 增加白度和煅燒可以使高嶺土晶體結構發生改變( 主要由層間的氫鍵斷裂及結晶水脫除引起) ,由原來有序的片層晶體結構的高嶺土石變成無序結構的偏高嶺土石,使得原晶體內層部分基團外露,且由于結晶水的脫去,表面活性點的種類和數量都增多,使其反應活性增大,從而使高嶺土在不同行業表現出不同的性能。但是,煅燒會導致高嶺土的粒徑增大,粒度(-2μm) 含量一般下降5%~10%。并且煅燒粒度越細,黏結越嚴重。
目前普遍采用的方法是再次干法分級,得到粒度細和粒度較粗的兩種產品。
1.2 使用聚合物分散劑分散研磨高嶺土礦的優點
“降低漿料黏度,提高固含量,降低生產成本”——這是使用聚合物分散劑較六偏磷酸鈉無機分散劑最突出的優點之一。高嶺土漿料固含在48%以內研磨時,聚合物分散劑較六偏磷酸鈉無論是在用量還是效果上,無明顯區別。如將漿料固含提高至52%~53%時,聚合物分散劑就能表現較好的效果,即黏度小,磨耗低,產量高,綜合成本降低。表1 為某高嶺土公司使用六偏磷酸鈉與聚合物分散劑生產高嶺土的主要成本對比。
表1 生產1 t 高嶺土干粉主要成本對比表
另外,使用有機聚合物分散劑可提升煅燒粉產品質量,提高煅燒粉產品粒度,減少燒結。無機類分散劑六偏磷酸鈉,在煅燒時有較大的無機鹽殘留,使高嶺土產品燒結嚴重,煅燒后粒度下降較大,達不到客戶的指標要求。而有機分散劑主要成分為碳水化合物,在高溫煅燒時,殘留很少,煅燒后產品粒度下降小,并且白度明顯提高,能夠適合較高檔次的涂料使用。關于分散劑種類對煅燒后高嶺土粒度的影響,陳強等做過工業性的實驗,如表2所示。
表2 分散劑種類對煅燒高嶺土粒度的影響工業性試驗
由表2 可以看出,用六偏磷酸鈉作為分散劑研磨煅燒高嶺土后,產品粒度較使用聚合物分散劑有較大的下降,影響了產品品質。試驗還發現,使用六偏磷酸鈉進行煤系高嶺土煅燒時,在最終的煅燒產品中有極少量的顆粒物質,該物質非常堅硬。
經權威機構檢測,該顆粒是由于分散劑六偏磷酸鈉在一定溫度下聚合造成的。使用六偏磷酸鈉作為分散劑的水洗土在刮刀涂布造紙應用時,也會在刮刀上形成堅硬的顆粒,在成品紙上有明顯的刮痕,據中國制漿造紙研究院的專家分析,這也是由于六偏磷酸鈉在一定溫度聚合造成的。所以,廠家選擇合適的分散劑也是保證煅燒粉質量的一個重要因素。
2 結語
隨著我國造紙和涂布技術的發展,分散劑作為一種重要的造紙化學品,在造紙涂布及填料制備行業發揮著越來越重要的作用。尤其是聚合物類分散劑,以其穩定的化學結構和良好的耐高溫、低燒結等性能,逐步替代了原有的無機類分散劑。我國礦產資源豐富,隨著科學技術的發展,分散劑在研磨粉體行業會發揮越來越重要的作用,研究多官能團、相對分子質量分布窄的聚合物分散劑顯得尤為重要。
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