（中国粉体技术网/班建伟）硅灰石是自然界中一种具有纤维状晶簇结构的天然无机矿物材料（图1），在我国的江西、广西、黑龙江等省有较丰富的矿产分布。硅灰石具有稳定的物理和化学性质，其白度较高，耐酸碱且无毒环保，硅灰石经过加工后可以在造纸行业、新材料行业中作为一种优质的填料使用。
工业上常用的无机矿物的加工设备有雷蒙磨和球磨机，由于设备结构、研磨机理等方面的差异，必然也导致同一种矿物经过不同设备研磨后的产品性能存在差异。为了研究哪种设备更加适用于硅灰石填料的制备，本文采用雷蒙磨、球磨机对硅灰石进行加工处理，将加工后的产品用作造纸填料，研究不同设备生产的硅灰石填料在造纸加填性能的差别。
图1 硅灰石原矿晶簇形态
1、试验
1.1 试验内容
硅灰石矿选用某采矿企业同一批矿料并经过充分混合，按照雷蒙磨、球磨机设备的生产要求制得符合造纸要求目数的填料粉末，通过显微镜对样品形态观察，判断不同设备加工方式对硅灰石纤维形态的破坏程度。以雷蒙磨、球磨机两种设备制得的硅灰石填料作为试验用填料，采用不同浆料模拟造纸填料填加试验，通过对抄造纸页进行检测对比，对不同设备加工的硅灰石矿粉样品纸张添加性能进行评估对比。
1.2 试验设备及方法
试验原料：浆料1（ 机械木浆）、浆料2（化学木浆）。
试验设备：槽式打浆机、纸页成形器、油压机等。
检测仪器：称量天平（0.01g）、电脑压缩式厚度测定仪、抗张强度试验仪、耐破度试验仪、挺度试验仪、耐折度试验仪等。
1.3 试验检测方法
添加一定比例（5%）的不同设备制备的硅灰石填料于样品浆中，充分混合均匀进行手抄片抄制。
通过检测抄片松厚度、抗张强度、耐破度、挺度和灰分留着等综合指标进行评估。
2 试验结果及评价
2.1 雷蒙磨、球磨机生产制备的硅灰石矿粉形态
采用雷蒙磨、球磨机对同一批硅灰石加工，首先要了解的就是不同设备生产的硅灰石填
料形态，试验中采用光学显微镜对不同设备生产的样品进行不同倍率的观察，雷蒙磨样品（PALZ）如图2 所示，球磨机生产的样品（PAQZ）如图 3 所示。
图2 PALZ填料形态×100 图3 PAQZ填料形态×100
从光学显微镜对不同设备加工的硅灰石填料形态的观察可以看出：雷蒙磨、球磨机两种设备对硅灰石矿天然纤维状结构都有破坏；但雷蒙磨对矿物纤维形态破坏相对较小，矿粉基本呈纤维形态；球磨机对矿物纤维结构破坏较大，制备的硅灰石矿粉填料基本呈不规则的颗粒状，间杂零星的纤维状物。
2.2 雷蒙磨、球磨机制备的硅灰石填料纸张添加试验结果分析
国内生产的纸张一般采用机械浆或化学浆两大类，本试验将两种不同设备加工的硅灰石
填料添加在机械浆、化学浆中进行抄片，研究其对纸页各种性能的影响和在不同纸浆中的留着率方面的差异（如下表1、表2）。
从表2 实验数据可知，对于化学浆来说，雷蒙磨制备的样品在松厚度、挺度方面同样强于球磨机。强度方面，雷蒙磨样品表现出稍好的耐破度，而球磨机制备样品在抗张强度方面占有优势，但数据相差不大且均小于未填加纸页的强度；从灰分及保留上看，用球磨机生产的样品留着低于雷蒙磨生产的样品。
3 不同设备加工原理及对产品性能影响分析
雷蒙磨整套结构主要由主机、分析机、鼓风机、成品旋风分离器、管道装置、电机等组成。其中主机由机架、进风蜗壳、铲刀、磨辊、磨环、罩壳及电机组成。辅助设备有颚式破碎机、斗式提升机、电磁振动给料机、电控柜等。雷蒙磨工作原理为：将大块状原矿石用破碎机破碎到所需的进料粒度，然后由斗式提升机将物料输送到储料仓储存，生产时由电磁振动给料机均匀地送到主机的磨室内，进入到磨室内的物料被铲刀铲起进入磨辊与磨环之间，被磨辊施加的机械研磨力研碎，矿物颗粒粉碎的大小、形状首先由磨辊施加压力的大小来控制；其次，也受磨辊、磨辊磨损状态的影响，生产过程中，鼓风机将空气从分流盘吹入研磨室，把粉碎后的矿石粉末送到分析室，由旋转的分析叶轮分选，大颗粒物料落回磨室重新研磨，合乎规格要求的细粉末随气流进入成品旋风集粉器，与空气分离后，从卸料口排出为成品。主机工作过程中，铲刀系统起到了非常重要的作用，位于磨辊下端，铲刀与磨辊同转过程中把物料铲起抛喂入磨辊辊环之间，形成垫料层，该料层受磨辊旋转产生向外的挤压力将物料碾碎，由此达到制粉目的。
球磨机一般为卧式筒形旋转装置，物料由进料装置经入料中空轴螺旋均匀地进入磨机第一仓，该仓内有阶梯衬板或波纹衬板，内装不同规格钢球，筒体转动产生离心力将钢球带到一定高度后落下，对物料产生重击和研磨作用。物料在第一仓达到粗磨后，经单层隔仓板进入第二仓，该仓内镶有平衬板，内有钢球，将物料进一步研磨。粉状物通过卸料箅板排出，完成粉磨作业。由两种不同设备的工作原理可知：造成硅灰石矿粉形态差异的主要原因是设备破碎机理不同所导致，雷蒙磨磨辊与磨环之间研磨加压破碎方式相对比较温和，对硅灰石矿物的晶簇状结构破坏较小，磨后填料形态仍然以短纤维状或针状为主；而球磨机钢球或其他硬介质撞击破碎方式对硅灰石矿物晶簇状结构破坏较大，磨后的矿粉形态已经看不到明显的纤维状形态，从保留原矿基本性能来说，雷蒙磨无疑较为优越。
两种设备加工的硅灰石填料在加填与成纸性能方面存在着明显的差异，就填料留着率而言，雷蒙磨加工的硅灰石填料在纸张中的留着较好且对纸张的耐破度表现优越；球磨机加工的硅灰石填料在纸张抗张强度方面优于雷蒙磨；在纸张松厚度、挺度方面，雷蒙磨制备的硅灰石填料无论对于什么浆种，较之于球磨机都具备一定的优势。
4 小结
对于硅灰石矿来说，雷蒙磨、球磨对硅灰石晶簇都有破坏，但雷蒙磨较球磨来说对矿物晶簇的破坏较小，填料形态总体仍然呈纤维状，球磨机样品则总体呈颗粒状，这主要是两种设备不同的研磨机理所导致。两种不同设备生产的硅灰石填料纸张加填性能表明：球磨机制备的填料留着性较差，而雷蒙磨制备样品的留着性较好；在加填后纸张强度方面，雷蒙磨制备的硅灰石填料对纸张的耐破度较好，而球磨机制备的填料对纸张的抗张强度较优；在纸张松厚度、挺度方面，雷蒙磨则要优于球磨机。
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