（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）重鈣由于具有眾多的優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域，而重鈣應(yīng)用的真正價(jià)值是它的深加工產(chǎn)品,即超細(xì)、高純、表面改性產(chǎn)品,因此，制備高附加值超細(xì)、高純重鈣產(chǎn)品具有很好的工業(yè)應(yīng)用前景。
1 重質(zhì)碳酸鈣的生產(chǎn)方法
重質(zhì)碳酸鈣的生產(chǎn)方法通常分為干法和濕法兩種。干法生產(chǎn)的特點(diǎn)：①投資較低，且能大量生產(chǎn)、質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品；②可以針對不同的使用要求，靈活地控制生產(chǎn)條件，用較低的成本生產(chǎn)不同要求的產(chǎn)品；③可以對產(chǎn)品進(jìn)行表面改性處理，提高產(chǎn)品的使用性能。
濕法生產(chǎn)是將采掘出來的天然碳酸鈣礦石經(jīng)一次、二次粉碎和洗滌，精選后進(jìn)入濕法研磨設(shè)備研磨，再與分散劑混合后二次研磨，經(jīng)篩選沉淀后取得產(chǎn)品，其生產(chǎn)的特點(diǎn)：①可大規(guī)模生產(chǎn)，成本低；②產(chǎn)品質(zhì)量參數(shù)可按產(chǎn)品要求進(jìn)行調(diào)整；③可以達(dá)到極細(xì)的粒度；④產(chǎn)品運(yùn)輸困難，如將其干燥則投資和生產(chǎn)成本又提高，故濕法產(chǎn)品，宜就地生產(chǎn)就地使用。另外，干法適用于生產(chǎn)平均粒徑大于3μm的微細(xì)重鈣，對于3μm 以下的粉體，在技術(shù)上可行，但成本過高，經(jīng)濟(jì)上不可行；而濕法研磨主要用于
生產(chǎn)平均粒徑小于2μm、最大粒徑小于10μm 的填料和涂布級重鈣，多應(yīng)用于造紙和高檔涂料。因此，可以根據(jù)不同的需求采用不同的生產(chǎn)方法。
2 濕法研磨重質(zhì)碳酸鈣的的主要工藝流程
濕法研磨重質(zhì)碳酸鈣的主要工藝流程有:
(1) 原礦→顎破→雷蒙磨→濕法攪拌磨或剝片機(jī)(間歇、多段或循環(huán))→濕法分級機(jī)→過篩→干燥→活
化→裝袋(涂布級重鈣)
該工藝流程中加入了濕法超細(xì)分級，可及時(shí)把合格的產(chǎn)品分出，提高了效率。濕法超細(xì)分級設(shè)備主要有小直徑旋流器、臥式螺旋分級機(jī)和碟式分級機(jī)，分級后的礦漿濃度較稀，有時(shí)需要加沉降池。該工藝經(jīng)濟(jì)指標(biāo)好，但分級難操作，目前還沒有非常有效的濕法超細(xì)分級設(shè)備。
(2) 原礦→顎破→雷蒙磨→濕法攪拌磨→過篩→干燥→活化→裝袋(填料級重鈣)
(3) 原礦→顎破→雷蒙磨→濕法攪拌磨或剝片機(jī)(間歇、多段或循環(huán))→過篩(造紙涂布級重鈣漿料)
濕法生產(chǎn)重鈣根據(jù)所選用工藝的不同, 可生產(chǎn)填料級和涂布級兩種產(chǎn)品。填料級重鈣一般經(jīng)一次研磨就可達(dá)到產(chǎn)品的要求，涂布級重鈣需對研磨后的料漿進(jìn)行再次研磨。另外，濕法生產(chǎn)中，工藝控制相對復(fù)雜，應(yīng)根據(jù)原材料、介質(zhì)、研磨設(shè)備、產(chǎn)品用途等來選擇合適的生產(chǎn)工藝。
3 濕法研磨重質(zhì)碳酸鈣的研究現(xiàn)狀
我國濕法生產(chǎn)工藝1993 年以后才陸續(xù)建立，主要用于生產(chǎn)ｄ 60 ＝ 2μm 和ｄ 90 ＝ 2μm 的造紙?zhí)盍虾屯苛霞壷剽}，研磨設(shè)備主要有剝片機(jī)、攪拌磨機(jī)和砂磨機(jī)等，因此，濕法研磨重鈣的研究主要是為了滿足造紙行業(yè)的需要。
目前，國內(nèi)造紙涂布級重鈣技術(shù)指標(biāo)要求如下：
粒度及粒度分布：低涂級重鈣-2μm 粒級含量大于60%，面涂級重鈣-2μm 粒級含量大于90%，甚至有的要求-2μm 粒級含量大于95%，并且提出了窄粒度分布重鈣產(chǎn)品；
白度要求：白度大于90% 或者更高；純度：CaCO3 含量大于98% 或者更高，鹽酸不溶物一般應(yīng)小于0.04%；
流變性：重鈣漿料固含量大于75%，粘度要求小于400mPa·s 或300mPa·s 或更??；磨耗值：涂料級重鈣一般要求磨耗值小于2mg/2000 次，最大不超過3mg，中等車速質(zhì)機(jī)或紙板用填料不大于8mg/2000 次；
造紙從酸性向堿性或中性施膠后，酸堿度要求：一般產(chǎn)品pH 值在8～10 范圍內(nèi)，對含有鈉氧化物的產(chǎn)品pH 值可大于10。
要使?jié)穹ㄉa(chǎn)的造紙涂布級重鈣產(chǎn)品能夠達(dá)到上述提出的技術(shù)指標(biāo)，我們必須對原材料、研磨設(shè)備、研磨助劑、研磨介質(zhì)等眾多關(guān)鍵影響因素進(jìn)行選擇。
(1) 原材料的選擇。
自然界中純度較高、具備晶體形式、具有較高利用價(jià)值的碳酸鈣結(jié)晶體主要有方解石、大理石和冰州石。
方解石以粒狀和片狀的晶型居多, 光學(xué)性能也較優(yōu)異，適用于高檔場合，如造紙，尤其是片狀方解石，俗稱大方解。實(shí)踐證明，由于其片狀、3 個(gè)菱面體解理結(jié)構(gòu)，使其具有高的白度和遮蓋力，非常適用于高級白卡紙的填充和涂布，其礦源也相對較少，因此價(jià)格相對較高。
相對而言，粒狀方解石，俗稱小方解，遮蓋力則次之，而且更重要的是大方解的沉降速度較小方解慢，有利于紙漿的分散。
(2) 研磨設(shè)備的選擇。
上面已經(jīng)提到，濕法研磨重鈣的研磨設(shè)備主要有剝片機(jī)、攪拌磨機(jī)和砂磨機(jī)等，但無論選擇哪種設(shè)備都必須保證重鈣的純度和白度不受到污染，比如筒體內(nèi)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(zhì)的條件下磨機(jī)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。
由長沙礦冶研究院研制的大型立式濕法超細(xì)磨機(jī)是一種新型高效超細(xì)研磨設(shè)備，可用于非金屬礦的濕法超細(xì)研磨，也是當(dāng)前眾多超細(xì)粉碎設(shè)備中能量利用率高、產(chǎn)品粒度細(xì)的一種設(shè)備，其結(jié)構(gòu)簡單，操作維修方便。磨機(jī)由傳動部分(包括電機(jī)和減速機(jī))，筒體和組合型攪拌器等部件組成。電機(jī)經(jīng)減速機(jī)帶動組合攪拌器在充滿一定磨礦介質(zhì)(剛玉球、鋯球或玻璃球)和被磨物料的筒體內(nèi)中高速旋轉(zhuǎn)，在研磨介質(zhì)的重壓力和攪拌器回轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心擠壓力下，利用摩擦、沖擊和剪切而有效地粉磨物料。
經(jīng)過試驗(yàn)及生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證，應(yīng)用該超細(xì)研磨設(shè)備經(jīng)過一段磨可生產(chǎn)出填料級和底涂料級(-2μm ≥60%～90%)造紙重鈣產(chǎn)品，經(jīng)過二段磨可生產(chǎn)出面涂級(-2μm ≥ 90%～95%)造紙重鈣產(chǎn)品，因此，該超細(xì)研磨設(shè)備具有很好的工業(yè)應(yīng)用前景。
另外，濕法研磨重鈣應(yīng)用比較多的研磨設(shè)備還有砂磨機(jī)，目前國內(nèi)較先進(jìn)的砂磨機(jī)是改良型MB300 砂磨機(jī)，它的特點(diǎn)是磨機(jī)的輸入功率直接作用于攪拌器，從而高速推動研磨介質(zhì)來達(dá)到超細(xì)研磨的目的。利用攪拌器高速回轉(zhuǎn)使研磨介質(zhì)和物料在筒體內(nèi)翻滾運(yùn)動，使研磨介質(zhì)之間產(chǎn)生撞擊和研磨的雙重作用，有效地研磨物料并分散均勻。該超細(xì)研磨設(shè)備經(jīng)過一級或二級研磨可達(dá)到填料級和底涂料級造紙重鈣產(chǎn)品，經(jīng)過三級研磨可達(dá)到面涂級造紙重鈣產(chǎn)品。
(3) 研磨助劑的選擇。
研磨助劑對于粉體的濕法超細(xì)研磨是必不可少的。我們一般把研磨助劑分為助磨劑和分散劑，它們的作用機(jī)理并不相同。
在生產(chǎn)實(shí)踐中，研磨助劑的作用主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：①改變漿料的流變學(xué)性質(zhì)和顆粒表面電性，進(jìn)而降低漿料的黏度，提高漿料的分散性，減少生產(chǎn)系統(tǒng)中管道和各進(jìn)出口阻力，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；②由于漿料黏度的降低，減少了介質(zhì)運(yùn)動阻力，同時(shí)提高了介質(zhì)相對運(yùn)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(tuán)聚。針對濕法研磨超細(xì)重鈣，研磨助劑一般采用分散劑，而且應(yīng)盡量選用純度高、穩(wěn)定性好的聚羧酸或聚丙烯酸及其鈉鹽。
(4) 研磨介質(zhì)的選擇。
濕法研磨重鈣原材料的硬度是莫氏硬度為2.6～3.0 之間，因此，研磨介質(zhì)必須有恰當(dāng)?shù)挠捕群晚g性。硬度太大，則對磨機(jī)筒體和攪拌器或磨盤磨損過大；而韌性不好，則研磨介質(zhì)容易破碎。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，研磨介質(zhì)的最佳硬度為物料的3 倍。針對重鈣，常用的研磨介質(zhì)有剛玉球、鋯球和玻璃珠等。對于研磨介質(zhì)的尺寸，一般來說，尺寸小，接觸點(diǎn)就多，研磨效率就高，但過小的研磨介質(zhì)會使?jié){料的小顆粒部分增多，而對于大的顆粒，小尺寸研磨介質(zhì)又不能提供足夠的動能破碎，造成產(chǎn)品顆粒分布變寬，而且易于堵塞研磨介質(zhì)和漿料的分離系統(tǒng)，因此，對于一定細(xì)度范圍的產(chǎn)品，存在一個(gè)最佳的研磨介質(zhì)直徑，這在實(shí)踐生產(chǎn)中已經(jīng)得到了驗(yàn)證。對于多臺磨機(jī)串聯(lián)的情況，就隨著各級進(jìn)料顆粒的逐漸變小而選擇相應(yīng)小的研磨介質(zhì)。
(5) 部分工藝參數(shù)的最優(yōu)化配置。
如給礦粒度、磨機(jī)主軸轉(zhuǎn)速、磨礦濃度、研磨介質(zhì)與原材料質(zhì)量比、磨礦時(shí)間、分散劑及助磨劑的用量等等。長沙礦冶研究院、蘇州非金屬礦設(shè)計(jì)院、湖南超牌化工等科研院所和生產(chǎn)單位都作了大量的工作。
4 濕法研磨重質(zhì)碳酸鈣的發(fā)展
我國的重鈣應(yīng)用目前還主要是初級產(chǎn)品，而重鈣應(yīng)用的真正價(jià)值是它的深加工產(chǎn)品，即超細(xì)、高純、表面改性產(chǎn)品,而濕法生產(chǎn)的重鈣產(chǎn)品純度高、粒度細(xì)且均勻、粒形好、質(zhì)量穩(wěn)定，達(dá)到了產(chǎn)品深加工的目的，因此，濕法研磨重鈣具有廣闊的前景。
目前，國際上超細(xì)重鈣的生產(chǎn)及應(yīng)用主要集中在美國、西歐、日本。從生產(chǎn)能力及消耗量來看，美國的超細(xì)重鈣年生產(chǎn)能力及消費(fèi)量均占各國之首，其次是西歐和日本，而我國近年來雖然也取得了令人鼓舞的成績，但與美國、西歐、日本等國相比，還存在較大的差距。
如我國廠家多、規(guī)模小、產(chǎn)品質(zhì)量差；粗粒徑產(chǎn)品多，超細(xì)產(chǎn)品少；普通產(chǎn)品多，專用產(chǎn)品少；多數(shù)廠設(shè)備陳舊技術(shù)落后，自控水平差，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定；干法粗粉多，超細(xì)干法或濕法產(chǎn)品少，滿足不了市場需求，造成花費(fèi)大量外匯高價(jià)進(jìn)口超細(xì)重鈣等。因此，我國超細(xì)重鈣的發(fā)展方向是：
(1) 生產(chǎn)規(guī)?；O(shè)備大型化，生產(chǎn)過程自動化和智能化，提高經(jīng)濟(jì)效率；
(2) 采用先進(jìn)設(shè)備,提高研磨效果，降低能耗；
(3) 采用先進(jìn)工藝流程，使各項(xiàng)工藝參數(shù)達(dá)到最優(yōu)化配置，提高生產(chǎn)效率；
(4) 研發(fā)更有效的研磨助劑，更好地改善漿料的流變性，為造紙廠提供分散優(yōu)良的重鈣漿料；
(5) 建立衛(wèi)星式供應(yīng)系統(tǒng)，減少因運(yùn)輸及后續(xù)處理而造成的損失。
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