（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)而廣泛應用于許多領(lǐng)域，而重鈣應用的真正價(jià)值是它的深加工產(chǎn)品,即超細、高純、表面改性產(chǎn)品,因此，制備高附加值超細、高純重鈣產(chǎn)品具有很好的工業(yè)應用前景。
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(lái)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可大規模生產(chǎn)，成本低；②產(chǎn)品質(zhì)量參數可按產(chǎn)品要求進(jìn)行調整；③可以達到極細的粒度；④產(chǎn)品運輸困難，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的微細重鈣，對于3μm 以下的粉體，在技術(shù)上可行，但成本過(guò)高，經(jīng)濟上不可行；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，多應用于造紙和高檔涂料。因此，可以根據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(間歇、多段或循環(huán))→濕法分級機→過(guò)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分級，可及時(shí)把合格的產(chǎn)品分出，提高了效率。濕法超細分級設備主要有小直徑旋流器、臥式螺旋分級機和碟式分級機，分級后的礦漿濃度較稀，有時(shí)需要加沉降池。該工藝經(jīng)濟指標好，但分級難操作，目前還沒(méi)有非常有效的濕法超細分級設備。
(2) 原礦→顎破→雷蒙磨→濕法攪拌磨→過(guò)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(間歇、多段或循環(huán))→過(guò)篩(造紙涂布級重鈣漿料)
濕法生產(chǎn)重鈣根據所選用工藝的不同, 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，工藝控制相對復雜，應根據原材料、介質(zhì)、研磨設備、產(chǎn)品用途等來(lái)選擇合適的生產(chǎn)工藝。
3 濕法研磨重質(zhì)碳酸鈣的研究現狀
我國濕法生產(chǎn)工藝1993 年以后才陸續建立，主要用于生產(chǎn)ｄ 60 ＝ 2μm 和ｄ 90 ＝ 2μm 的造紙填料和涂料級重鈣，研磨設備主要有剝片機、攪拌磨機和砂磨機等，因此，濕法研磨重鈣的研究主要是為了滿(mǎn)足造紙行業(yè)的需要。
目前，國內造紙涂布級重鈣技術(shù)指標要求如下：
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(guò)3mg，中等車(chē)速質(zhì)機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，對含有鈉氧化物的產(chǎn)品pH 值可大于10。
要使濕法生產(chǎn)的造紙涂布級重鈣產(chǎn)品能夠達到上述提出的技術(shù)指標，我們必須對原材料、研磨設備、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(chǎng)合，如造紙，尤其是片狀方解石，俗稱(chēng)大方解。實(shí)踐證明，由于其片狀、3 個(gè)菱面體解理結構，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(chēng)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) 研磨設備的選擇。
上面已經(jīng)提到，濕法研磨重鈣的研磨設備主要有剝片機、攪拌磨機和砂磨機等，但無(wú)論選擇哪種設備都必須保證重鈣的純度和白度不受到污染，比如筒體內襯和磨盤(pán)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)的條件下磨機能夠穩定運行。
由長(cháng)沙礦冶研究院研制的大型立式濕法超細磨機是一種新型高效超細研磨設備，可用于非金屬礦的濕法超細研磨，也是當前眾多超細粉碎設備中能量利用率高、產(chǎn)品粒度細的一種設備，其結構簡(jiǎn)單，操作維修方便。磨機由傳動(dòng)部分(包括電機和減速機)，筒體和組合型攪拌器等部件組成。電機經(jīng)減速機帶動(dòng)組合攪拌器在充滿(mǎn)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中高速旋轉，在研磨介質(zhì)的重壓力和攪拌器回轉產(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(guò)試驗及生產(chǎn)實(shí)踐驗證，應用該超細研磨設備經(jīng)過(guò)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(guò)二段磨可生產(chǎn)出面涂級(-2μm ≥ 90%～95%)造紙重鈣產(chǎn)品，因此，該超細研磨設備具有很好的工業(yè)應用前景。
另外，濕法研磨重鈣應用比較多的研磨設備還有砂磨機，目前國內較先進(jìn)的砂磨機是改良型MB300 砂磨機，它的特點(diǎn)是磨機的輸入功率直接作用于攪拌器，從而高速推動(dòng)研磨介質(zhì)來(lái)達到超細研磨的目的。利用攪拌器高速回轉使研磨介質(zhì)和物料在筒體內翻滾運動(dòng)，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。該超細研磨設備經(jīng)過(guò)一級或二級研磨可達到填料級和底涂料級造紙重鈣產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)三級研磨可達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，它們的作用機理并不相同。
在生產(chǎn)實(shí)踐中，研磨助劑的作用主要表現在以下三個(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)系統中管道和各進(jìn)出口阻力，提高系統的穩定性；②由于漿料黏度的降低，減少了介質(zhì)運動(dòng)阻力，同時(shí)提高了介質(zhì)相對運動(dòng)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(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)必須有恰當的硬度和韌性。硬度太大，則對磨機筒體和攪拌器或磨盤(pán)磨損過(guò)大；而韌性不好，則研磨介質(zhì)容易破碎。根據經(jīng)驗，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(lái)說(shuō)，尺寸小，接觸點(diǎn)就多，研磨效率就高，但過(guò)小的研磨介質(zhì)會(huì )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(zhì)又不能提供足夠的動(dòng)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，因此，對于一定細度范圍的產(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)得到了驗證。對于多臺磨機串聯(lián)的情況，就隨著(zhù)各級進(jìn)料顆粒的逐漸變小而選擇相應小的研磨介質(zhì)。
(5) 部分工藝參數的最優(yōu)化配置。
如給礦粒度、磨機主軸轉速、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(cháng)沙礦冶研究院、蘇州非金屬礦設計院、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
我國的重鈣應用目前還主要是初級產(chǎn)品，而重鈣應用的真正價(jià)值是它的深加工產(chǎn)品，即超細、高純、表面改性產(chǎn)品,而濕法生產(chǎn)的重鈣產(chǎn)品純度高、粒度細且均勻、粒形好、質(zhì)量穩定，達到了產(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，國際上超細重鈣的生產(chǎn)及應用主要集中在美國、西歐、日本。從生產(chǎn)能力及消耗量來(lái)看，美國的超細重鈣年生產(chǎn)能力及消費量均占各國之首，其次是西歐和日本，而我國近年來(lái)雖然也取得了令人鼓舞的成績(jì)，但與美國、西歐、日本等國相比，還存在較大的差距。
如我國廠(chǎng)家多、規模小、產(chǎn)品質(zhì)量差；粗粒徑產(chǎn)品多，超細產(chǎn)品少；普通產(chǎn)品多，專(zhuān)用產(chǎn)品少；多數廠(chǎng)設備陳舊技術(shù)落后，自控水平差，產(chǎn)品質(zhì)量不穩定；干法粗粉多，超細干法或濕法產(chǎn)品少，滿(mǎn)足不了市場(chǎng)需求，造成花費大量外匯高價(jià)進(jìn)口超細重鈣等。因此，我國超細重鈣的發(fā)展方向是：
(1) 生產(chǎn)規?；?，設備大型化，生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化和智能化，提高經(jīng)濟效率；
(2) 采用先進(jìn)設備,提高研磨效果，降低能耗；
(3) 采用先進(jìn)工藝流程，使各項工藝參數達到最優(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(chǎng)提供分散優(yōu)良的重鈣漿料；
(5) 建立衛星式供應系統，減少因運輸及后續處理而造成的損失。
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