(中国粉体技术网/班建伟)二十世纪九十年代以来,随着我国中性造纸和涂布加工技术的迅猛发展,重质碳酸钙作为填料和颜料在我国的各造纸厂得到了广泛的应用。 造纸中使用重质碳酸钙,不仅取代部分高岭土等矿物填料,可降低生产成本,提高企业的经济效益;更重要的是使用重质碳酸钙,应用好中性施胶具有较好的经济效益和社会效益,是创造绿色环保的重要途径。
造纸中使用高固含量的重质碳酸钙,由于阻留的水份较少,滤水性好,使造纸机的运行性能较好;由于重质碳酸钙的粒度组成和形态较好,有利于纸张纤维的结合和纸页的强度,同时还可以改善纸张的白度,不透明度、光泽度、平滑度、吸水性,降低造纸涂料的粘度和提高拉毛强度等。
但如果加工重质碳酸钙时的原料选择和加工过程中某些方法的不妥,往往会影响重质碳酸钙在造纸行业的应用和效果,下面就造纸用重质碳酸钙的加工方法浅谈几点看法。
一、造纸用重质碳酸钙原料的选择
造纸用重质碳酸钙的原料一般根据矿石的物理性能和化学成份情况,尤其是依据矿石的硬度状况,通常人们喜欢选用高纯度、高白度的白垩、石灰石、大理石、冰洲石和方解石等碳酸盐类矿物作为造纸用重质碳酸钙的首选原料。
选用矿石硬度越低性质越软的重质碳酸钙原料对造纸行业来说越有利,因为它的磨耗值较低,对保护和延长造纸机的滤网、刀头等部件的寿命越有利。故此,欧洲等发达国家一般均选用纯度高、白度好的优质白垩土作为造纸用重质碳酸钙的首选原料。而我国由于地质成因等情况的不同,很少有储量大的优质白垩土,现大多采用储量丰富的高白度、高纯度的大理石和方解石等作为造纸用重质碳酸钙的主要原料。
当选用大理石和方解石等作为造纸用重质碳酸钙的原料时,一定要注意矿石的纯度,矿石越纯,碳酸钙含量越高的原料,对造纸越有利。 根据我国矿石成因的特性,我国纯大理石矿床不多,在不少的大理石矿床中含有一定量的石英岩或其他硬质矿石;在大、小方解石中,伴生有白云岩等结构致密性质较硬的矿石,这些硬质矿石与大理石、方解石等共生,在干、湿法加工造纸用重质碳酸钙时,往往会产生少量过粗、过硬粒子,稍不留心,对造纸厂的气、刮刀等部件易产生划痕,从而影响成品纸的质量。
故此,要求重质碳酸钙加工厂的技术人员必须把好进厂原料质量关,尽量选用高白度、高纯度,同一矿山,同一矿脉和同一矿点(矿坑)的矿石。对纯度不纯的矿石,尤其是含有硬质脉石的矿石,尽量进行进厂前(或加工前)的人工剔除,以保证加工原料的纯度和加工产品的质量。
下面就我国加工重质碳酸钙用矿物原料的矿石硬度情况列表如下:

我国浙江、江苏、山东等地造纸用重质碳酸钙的原料--方解石,大多从安徽省青阳县南阳乡三溪口东山--来龙山一带矿点购买而来,而东山--来龙山一带方解石主要为1号矿体和2号矿体。具体情况如下:

关键问题:
矿体夹石主要为方解石大理岩及含白云质方解石大理岩,方解石晶粒较大,白云石呈团块状分布,容易区分剔除。
所以我们用安徽青阳一带的方解石加工重钙时,一定要人工剔除白云石类的硬质矿石,以保证造纸用重钙的产品质量。值得注意的是,现国内造纸用重质碳酸钙加工厂一味追求高白度、高纯度的方解石作为重质碳酸钙加工原料,而忽略了其他性质较软的碳酸盐类矿物。实际上,我国高纯度并具有一定自然白度的石灰岩等矿山不少,若加以好好研究和开发,倒是各大型造纸厂今后所喜欢用的填、涂料原料。
二、湿法研磨作业磨剥介质的选择
造纸用重质碳酸钙的生产,一般采用干法和湿法两种生产方式。作为造纸填料用的重质碳酸钙,根据情况,一般可采用干法或湿法生产,但大多采用湿法生产;而作为造纸涂料用的重质碳酸钙,一般均采用湿法生产。因湿法生产的重质碳酸钙产品具有较好的光滑性和匹配性(亲和性), 对现代化的高速纸机更有利。
湿法生产重质碳酸钙国内现大多采用大小规格不等的磨剥机,而磨剥介质选择的好坏将直接影响重质碳酸钙产品的质量和加工成本的高低,从而将波及到造纸厂成品纸的质量。
我国二十世纪九十年代中期,刚开始湿法加工造纸用重质碳酸钙时,当时大多采用玻璃微珠作为磨剥介质;当时全国最大的年产5万吨的安徽芜湖英格瓷公司的加工厂,也只采用进口的海滨砂作为磨剥介质。用玻璃微珠和海砂作为磨剥介质来生产重钙,产量和质量都具有一定的局限性。近些年来,随着科学技术的发展,我国现造纸用重质碳酸钙的生产,磨剥介质大多采用氧化铝球和氧化锆球等,或分段采用氧化铝球和氧化锆球等。值得注意的是,不管生产造纸填料用重质碳酸钙还是造纸涂料用重质碳酸钙,湿法生产磨剥介质的选择至关重要。
湿法作业磨剥介质的选择各重质碳酸钙加工厂应根据造纸厂对重质碳酸钙产品的物化性能要求,并结合自身加工的矿石性质,磨剥工艺、磨剥设备等具体情况进行;尽量选择生产规模较大、供货及时、产品质量较稳定的生产厂家供货;
国内现生产和提供氧化铝球和氧化锆球的生产厂商较多,货源充足,且价廉物美。而法国、韩国和匈牙利的氧化锆球其质量也较好,价格也适中,值得各重质碳酸钙厂家试用,并且生产成本也不高。 更值得一提的是,各重质碳酸钙加工厂对于湿法研磨用的氧化铝球和氧化锆球最好长期固定使用某一厂家某种牌号的产品,不要任意变更或在同一研磨筒体内任意掺合其他厂家的牌号产品混合使用,这样,易导致不同厂家的研磨介质,由于其采用不同条件下的生产方法生产的产品其性能不一致,尤其是研磨介质球的硬度不一致,在磨剥过程中易产生硬球吃软球,导致球耗猛增,生产波动,生产的重质碳酸钙产品质量也不稳定。从而会影响造纸厂成品纸的质量。
其次,根据重质碳酸钙加工研磨段数的不同,其每一工段作业大小球径的配比也不相同;合理的球径配比和设备充填率,可提高研磨产量,减少研磨段数和生产质量较好浆料的先决条件。
三、湿法研磨作业研磨助剂的选择和添加
研磨助剂选择的好坏和添加方法的正确与否将是湿法生产重质碳酸钙加工工艺流程能否畅通和生产成本高低的关键。
目前,我国各造纸用重质碳酸钙加工厂大多使用无机和有机研磨助剂,有使用国产的、中外合资的、独资的和国外购进的,但大多数采用苏州产的分散剂(DC)和美国罗门哈斯公司产的9400等牌号产品。
研磨助剂种类的选择一定要结合被加工矿石的特性和加工工艺流程,找出其最佳点;可单一品种使用或多种助剂混合使用。
添加方法:由于每段研磨作业矿物都会产生一个新的解理面,表面产生大量电荷和增加矿浆粘稠度等,故建议湿法生产重质碳酸钙每段研磨作业前均应添加一定量的研磨助剂。
添加量:具体应视矿浆的粘度和流动性情况而定,记住切不可一次多加,多加倒起反作用并不利研磨作业。
值得注意的是,适当降低每段研磨作业矿浆的温度,有利于研磨效果和可减少研磨助剂的添加量。
四、湿法研磨作业如何生产造纸用理想的重质碳酸钙产品
窄粒度分布的重质碳酸钙产品是造纸行业理想的填、涂料产品。在湿法研磨作业中,应控制好以下几个环节,有利于产品的形成:
首先,对湿法加工的原料除了纯度和白度的检测外,对粒度也应进行检测,尽量选择窄粒度分布的原料进行制浆和加工;若粒度分布范围较宽的原料,最好采取干法预先筛除细粒级物料(800目~1250目以上的细物料)后再进行加工。
其次,在加工过程中,应根据研磨段数,对每一段研磨介质(氧化铝球或氧化锆球)的球径进行科学、合理的配比,尤其是最后一、二段的球径配比至关重要。并选择合理的添球方式(添球量、添球时间和添球球径),添加适量的研磨助剂和控制好矿浆流量等,这样才能生产出造纸行业理想的重质碳酸钙产品来。
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