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上海矽諾國際貿(mào)易有限公司 2020-05-15 點(diǎn)擊1419次
白云石的化學(xué)式為CaMg(CO ) ,,屬于三方晶系,,主要應(yīng)用于冶金,、化工,、建材、農(nóng)業(yè)和環(huán)保等領(lǐng)域¨ ,。采用不同的物理化學(xué)工藝處理,可以改變白云石的晶形,、顆粒形貌和尺寸,,影響白云石的物理化學(xué)性質(zhì),提高其作為顏料,、分散劑或者充填材料的使用性能 J,。對自云石礦進(jìn)行揀選、破碎、磨細(xì)后可制得白云石粉,。白云石粉可在一定程度上取代橡膠、涂料,、塑料等行業(yè)中的輕鈣粉或重鈣粉,,具有廣闊的發(fā)展前景 J。
國內(nèi)造紙用填料主要有碳酸鈣,、滑石粉和高嶺土等。隨著廢紙回用量的增加及中,、堿性造紙的發(fā)展,,碳酸鈣填料(尤其是重質(zhì)碳酸鈣)因其良好的抄造性能、較好的施膠效果以及對紙張強(qiáng)度影響低等優(yōu)點(diǎn),,正逐步替代其他填料,。我國白云石資源分布廣泛,、蘊(yùn)藏豐富、品質(zhì)優(yōu),、易開采,。白云石的晶體結(jié)構(gòu)與方解石類似,價(jià)格低廉,,擁有較高的不透明度,,經(jīng)濕法研磨后可以部分代替重質(zhì)碳酸鈣作為造紙?zhí)盍匣蛴糜谥苽鋸?fù)合材料,改善紙張性能,,進(jìn)而更加合理有效地利用資源,,降低成本。因此,,對填料級白云石濕法研磨工藝的研究具有一定意義,。
目前用作造紙?zhí)盍系奶妓徕}大多為55級至65級,。本研究利用SK立式砂磨機(jī),研究了分散劑用量,、研磨介質(zhì)與白云石質(zhì)量比,、研磨時(shí)問等條件對濕法研磨白云石的影響。通過粒徑分析探討了白云石用作造紙?zhí)盍系倪m宜研磨工藝,。
1 實(shí)驗(yàn)
1.1 原料與試劑
實(shí)驗(yàn)原料為工業(yè)級白云石,,純度94.68% ,,粒徑小于2 m的微粒占10% ,, 由青島某公司提供,,主要化學(xué)成分分析見表1。
分散劑采用六偏磷酸鈉,,AR級,,山東某公司提供。研磨介質(zhì)為直徑1.2~2 mm氧化鋯球
SK立式砂磨機(jī),,常州自力化工機(jī)械有限公司制造,;SediGraph m型全自動(dòng)x光透射沉降粒度分析儀,美國Micromeritics公司制造,。
1.3 研究方法
1.3.1 礦粉的研磨與分析
取200 g白云石,按照研究方案設(shè)定的比例加入水和分散劑,,攪拌均勻,,與一定量的研磨介質(zhì)一起加入砂磨機(jī)中,在3000 r/min轉(zhuǎn)速下進(jìn)行研磨,。按照設(shè)定的研磨時(shí)間取樣,經(jīng)100目篩篩分之后,,通過粒度儀檢測粒徑分布情況,。然后,根據(jù)不同條件下樣品的粒徑分布,,分析各因素對研磨效果的影響,。最終采
用正交實(shí)驗(yàn)法確定合理的研磨工藝,。
1.3.2 研磨時(shí)問的確定
當(dāng)?shù)V漿濃度為60% 、分散劑用量為0.5% ,、研磨介質(zhì)與白云石質(zhì)量比為5:1時(shí),,按照上述實(shí)驗(yàn)方法,每隔10 min取樣,,篩分后通過粒度儀檢測粒徑分布情況,,測得2 m以下微粒所占比例達(dá)到55% ~65%即為所需研磨時(shí)間,。
1.3.3 分散劑用量的確定
以礦漿濃度為60% ,研磨介質(zhì)與白云石質(zhì)量比為5:1,,分散劑用量分別為0,、0.3% 、0.5% ,、0.7% 、0.9% 的條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn),。按照1.3.1所述方法,,研磨40 min后取樣,篩分后測其粒徑分布情況,,選取2 Ixm以下微粒所占比例較高的分散劑用量進(jìn)行
正交實(shí)驗(yàn),。
1.3.4 礦漿濃度的確定
設(shè)定分散劑用量為0.5% 、研磨介質(zhì)與白云石質(zhì)量比為5:1,,參照同類礦物的礦漿參數(shù) ,,將礦漿中物料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別選定為50% 、55% ,、60% 和65%,,按照1.3.1所述方法,研磨40 rain后取樣,,篩分后測其粒徑分布情況,,選取2 m以下微粒所占比例高的礦漿濃度進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn),。
1.3.5 研磨介質(zhì)與白云石質(zhì)量比的確定
設(shè)定分散劑用量為0.5% ,礦漿濃度為60%,,參照同類實(shí)驗(yàn)結(jié)果 ],,分別選取研磨介質(zhì)與白云石的質(zhì)量比為3:1、4:1,、5-1、6:1,、7:1進(jìn)行實(shí)驗(yàn),,研磨40 min后取樣,篩分后測其粒徑分布情況,,選取2 Ixm以下微粒所占比例高的研磨介質(zhì)與白云石質(zhì)量比進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn),。
2 結(jié)果與分析
2.1 研磨效果的影響因素
2.1.1 研磨時(shí)間對微粒粒徑的影響
濕法研磨過程中,在高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下研磨介質(zhì)對白云石微粒產(chǎn)生了撞擊,、擠壓和破碎作用,達(dá)到了研磨的目的 J,。隨研磨時(shí)間的延長,,白云石微粒的粒徑不斷減小。研磨后白云石微粒粒徑與研磨時(shí)間的關(guān)系如圖1所示,。
由圖1可以看到,,在研磨0~35 min時(shí),,白云石微粒粒徑減小較快,2 m 以下微粒所占比例由
7.8%升至57.6% ,;在35~45 min時(shí),,2 Ixm 以下微粒增加速率逐漸降低,所占比例由57.6% 增至64.7% ,,滿足了造紙?zhí)盍系囊螅划?dāng)繼續(xù)研磨至50 min時(shí),,2 Ixm以下微粒達(dá)到67.4% ,。隨研磨時(shí)間的延長,,白云石粒徑不斷減小,,比表面積相應(yīng)增大,礦漿黏度也提高,。此時(shí),,微粒受到研磨介質(zhì)的沖擊力逐漸減弱,小顆粒增加速率減慢,。因此,,可以選擇35、40,、45 rain這3個(gè)時(shí)問作為正交實(shí)驗(yàn)的時(shí)間水平,。
2.1.2 分散劑用量對微粒粒徑的影響
濕法研磨過程中,隨顆粒尺寸的減小,,其相互之間的引力增大,,致使產(chǎn)生團(tuán)聚,礦漿黏度也隨之提高,。因此,,在研磨時(shí),加入分散劑有助于改善粉體的分散穩(wěn)定性和流動(dòng)性,,防止同質(zhì)顆粒之間出現(xiàn)團(tuán)聚,,降低礦漿黏度,改善研磨效率¨ ,。微粒粒徑與分散
劑用量的關(guān)系如圖2所示,。
由圖2可知,隨分散劑用量的增加,,2 m以下微粒所占的比例先是迅速增加,,而后開始降低;在分散劑用量為0.5% 時(shí),,其達(dá)到最大值(63.9%),。這是因?yàn)殡S六偏磷酸鈉用量的增加,微粒表面的電荷密度升高,,粒子之問的斥力相應(yīng)增大,,使得體系的分散
性得以改善。當(dāng)分散劑用量增至0.7%及0.9%時(shí),,研磨后的微粒粒徑在2 Ixm以下比例分別降至60.8%和61.0% ,;當(dāng)分散劑用量繼續(xù)增加時(shí),過剩的六偏磷酸鈉分子會(huì)相互橋聯(lián),,形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),,限制了微粒之間的運(yùn)動(dòng),致使流變性變差,。因此,,可以選擇分散劑用量為0.4% 、0.5% ,、0.6%進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn),。
2.1.3 礦漿濃度對微粒粒徑的影響
礦漿濃度也是影響白云石研磨狀況的重要因素。隨礦漿濃度的升高,,黏度變大而導(dǎo)致分散更為困難,;而礦漿濃度如果過低,則會(huì)減弱介質(zhì)對白云石微粒的沖擊和磨剝作用,,影響研磨效果,。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。
由圖3可知,,在研磨時(shí)間相同的條件下,,隨礦漿濃度的增加,粒徑在2 Ixm以下的微粒所占比例逐漸增加,,而后趨于平緩,;當(dāng)?shù)V漿濃度從50%增至60%時(shí),2 m以下微粒由58.7%增至63.9% ,,此時(shí),,隨礦漿濃度的增加,礦粉與研磨介質(zhì)之間的碰撞次數(shù)增加,,剪切和擠壓作用增強(qiáng),;當(dāng)?shù)V漿濃度繼續(xù)增至65% 時(shí),,小于2 m的微粒緩慢增至64.6% ,這是由于礦漿濃度升高引起礦漿黏度增加,,流動(dòng)速度變慢,,研磨介質(zhì)的沖擊作用減弱的緣故,這與文獻(xiàn)[11]中自云石在超細(xì)研磨時(shí)流變性的變化是相同的,,即礦漿濃度達(dá)到65% ~75%時(shí),,漿體黏度將有明顯增大,分散操作比較困難,,不利于研磨的進(jìn)行,。考慮到礦漿濃度的變化對2 t.zm以下微粒所占比例影響較小,,因此,,選擇礦漿濃度為60%進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)。
2.1.4 研磨介質(zhì)與白云石質(zhì)量比對微粒粒徑的影響研磨過程中,,以球料作為研磨介質(zhì)對物料進(jìn)行沖擊,、摩擦、剪切等作用,,使得物料最終被粉碎至合適的粒度,。球料的質(zhì)量比決定研磨過程中物料能否與研磨介質(zhì)進(jìn)行有效接觸,進(jìn)而影響研磨能耗和研磨效率,。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示,。
由圖4可以看出,粒徑小于2 m的微粒比例隨研磨介質(zhì)與白云石質(zhì)量比的增加而快速增大,;質(zhì)量比為3:1時(shí),,微粒粒徑在2 m以下所占比例比較低,僅為44.4% ,,表明轉(zhuǎn)子的能量不能有效地作用于白云石微粒上,,造成“空研” 現(xiàn)象嚴(yán)重¨ ;隨研磨介
質(zhì)與白云石質(zhì)量比的升高,,能夠有效轉(zhuǎn)化的能量逐漸增加,,2 m 以下微粒所占比例不斷增大,在4:1,、
5:1和6:1時(shí)分另0達(dá)到55.3% ,、62.9% 和64-.8% ;當(dāng)研磨介質(zhì)與白云石質(zhì)量比為7:1時(shí),,白云石微粒粒徑的變化與6:1時(shí)的情況差異不大,,并考慮當(dāng)?shù)V漿濃度和黏度一定時(shí),過高密度的研磨介質(zhì)在重力和離心力的共同作用下,容易造成研磨介質(zhì)磨耗增大,、粉碎降低等問題_】引,,因此,選擇研磨介質(zhì)與白云石質(zhì)量比為4:1,、5:1,、6:1進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)。
出自
車元?jiǎng)?景 宜 張鳳山
(1.南京林業(yè)大學(xué)江蘇省制漿造紙科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,,江蘇南京,,210037,;2.中國制漿造紙研究院,,北京,100102,;
3.天津科技大學(xué)天津市制漿造紙重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,,天津,300457,;4.華泰集團(tuán)有限公司,,山東廣饒,257335)