重質碳酸鈣應用的真正價值在于超細、亞微米或納米級等深加工產品,而當前國際上高端超細重質碳酸鈣的生產及應用主要集中在美國、西歐和日本等,我國重質碳酸鈣普通產品過剩,高附加值產品少,滿足不了世界市場及中國高端市場的需求,造成大量高價進口超細重質碳酸鈣產品的局面。
濕法超細研磨技術主要用于生產平均粒徑小于2μm、最大粒徑小于10μm的填料和涂布級重質碳酸鈣,其超細重質碳酸鈣產品粒形好,絕大多數表現為球形或近似球形,粒徑分布窄,粒度均勻。
濕法研磨生產超細重質碳酸鈣工藝控制相對復雜,要生產亞微米/納米級重質碳酸鈣產品,必須綜合考慮原材料、研磨設備、研磨助劑、研磨介質等眾多關鍵影響因素。
?。?)原材料
自然界中純度較高、具備晶體形式和較高利用價值的碳酸鈣結晶體主要有方解石、大理石和冰州石等。方解石以粒狀和片狀的晶型居多,光學性能優異,適用于高檔場合。
?。?)研磨設備
濕法研磨重質碳酸鈣的研磨設備主要有剝片機、攪拌磨機和砂磨機等,但無論選擇哪種設備都必須保證重質碳酸鈣的純度和白度不受到污染,比如筒體內襯和磨盤或攪拌器采用聚氨酯、陶瓷或其他高分子耐磨材料制造,而且在高固含量、高黏度、小研磨介質的條件下磨機能夠穩定運行。
大型超細攪拌磨機結構示意圖
1-電機;2-減速機;3-磨機筒體;4-組合式攪拌器;5-給料口;6-溢流口;7-篩網;8-底墊
(3)研磨助劑
研磨助劑對于粉體的濕法超細研磨是必不可少的,一般把研磨助劑分為助磨劑和分散劑。
研磨助劑的作用主要表現在三個方面:
?、俑淖儩{料的流變學性質和顆粒表面電性,進而降低漿料的黏度,提高漿料的分散性,減少生產系統中管道和各進出口阻力,提高系統的穩定性;
?、谟捎跐{料黏度的降低,減少了介質運動阻力,同時提高了介質相對運動對漿料顆粒的沖擊和研磨作用;
③助劑分子在新生顆粒表面的吸附,大大降低了微顆粒表面的不飽和表面能,因而防止了顆粒的團聚。
針對濕法研磨超細重質碳酸鈣,研磨助劑一般采用分散劑,而且應盡量選用純度高、穩定性好的聚羧酸或聚丙烯酸及其鈉鹽。
(4)研磨介質
濕法研磨重質碳酸鈣原材料的硬度是莫氏硬度約為2.6-3.0,因此,研磨介質必須有恰當的硬度和韌性。硬度太大,則對磨機筒體和攪拌器或磨盤磨損過大;而韌性不好,則研磨介質容易破碎。
根據經驗,研磨介質的最佳硬度為物料的3倍。針對重質碳酸鈣,常用的研磨介質有剛玉球、鋯球和玻璃珠等。
對于研磨介質的尺寸,一般來說,尺寸小,接觸點就多,研磨效率就高,但過小的研磨介質會使漿料的小顆粒部分增多,而對于大的顆粒,小尺寸研磨介質又不能提供足夠的動能破碎,造成產品顆粒分布變寬,而且易于堵塞研磨介質和漿料的分離系統,因此,對于一定細度范圍的產品,存在一個最佳的研磨介質直徑。
對于多臺磨機串聯的情況,就隨著各級進料顆粒的逐漸變小而選擇相應小的研磨介質。
?。?)部分工藝參數的最優化配置
如給礦粒度、磨機主軸轉速、磨礦濃度、研磨介質與原材料質量比、磨礦時間、分散劑及助磨劑的用量等。
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張國旺
教授級高工,長沙礦冶研究院首席專家,主要從事新型選礦設備和環保設備研究開發、破碎磨礦(超細磨)技術與裝備研究開發、超細粉體工程技術及礦物材料制備加工技術、非金屬礦超細粉碎提純及改性技術研究工作,在超細粉碎理論及裝備技術研究方面有較深的造詣......
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