1 我國云母紙的需求與生產(chǎn)能力
（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）云母抄制的云母紙力學(xué)強度較低, 一般不能直接使用, 常需用膠粘劑、補強材料制成各種制品, 才能滿(mǎn)足各方面不同的需求, 其主要是用于制造絕緣云母制品和耐高溫云母制品。
云母紙在市場(chǎng)上具有較大的需求量, 現今世界上對云母紙總的需求量逐年增長(cháng), 而我國現今的生產(chǎn)能力較低; 由于國外對云母紙的需求量較大, 我國云母紙出口價(jià)格同比國內價(jià)格要高出15%左右, 所以我國應加大對云母紙的生產(chǎn)規模, 提高對高檔云母紙生產(chǎn)的水平, 滿(mǎn)足國內市場(chǎng)需求的同時(shí), 加大對外出口的力度, 使我國云母紙生產(chǎn)為我國國民經(jīng)濟發(fā)展做出更大的貢獻。
2 云母粉碎與剝片
2.1高溫煅燒化學(xué)處理法
將云母碎片, 經(jīng)高溫煅燒脫去云母結構中的部分結晶水, 使云母碎片沿垂直于解理面的方向膨脹、分層, 質(zhì)地變軟; 再用化學(xué)方法處理, 酸溶液均勻地浸潤各個(gè)層間, 使云母片充分地分裂解離成細小的云母鱗片。
煅燒云母紙的鱗片薄而細, 相同厚度的煅燒云母紙和非煅燒云母紙相比所用云母鱗片層數較多,加之細小鱗片填充空隙, 使得煅燒云母的介電強度比非煅燒型云母紙高出一倍; 但煅燒云母紙水溶液抽出物的電導率及離子含量比非煅燒云母紙的要高。這些導電離子, 使得絕緣材料的電性能降低, 介質(zhì)損耗增大。由于煅燒云母紙質(zhì)地柔軟, 吸膠量大,適宜做多膠云母帶、柔軟云母板和云母箔。
2.2 高壓水力破碎法
高壓水力破碎法, 是利用高壓水在特殊的腔體內將云母粉碎為細小的鱗片, 而且噴嘴水流的壓力和流量均可按工藝要求進(jìn)行調節, 從而可提高云母的分剝效率并避免過(guò)度粉碎。這種物理粉碎的方法除了保證云母鱗片維持天然云母的特性外, 還可以獲得優(yōu)良的表面光潔度和大徑厚比的云母鱗片, 為云母紙抄造提供了優(yōu)質(zhì)的漿料, 制成的云母紙絕緣性較好, 且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單。
在國家科技部的大力支持下, 十一五期間武漢理工大學(xué)承擔了國家科技支撐計劃項目非金屬礦資源綜合利用技術(shù)項目的子課題“云母粉的提純與剝片關(guān)鍵技術(shù)”的研究。通過(guò)三年來(lái)的努力,成功地研制出了內聚靶式水射流磨和超細空化靶式水射流磨的試驗樣機, 并進(jìn)行云母粉碎的實(shí)驗室試驗和半工業(yè)試驗。試驗結果表明: 內聚靶式水射流磨壓力為6~13MPa可調, 流量為50~70L /min, 處理能力80~120kg /h; 超細空化靶式水射流磨壓力為16~ 30MPa可調, 水流量15~35 L /min, 處理能力80~ 200 kg /h。研究表明: 這兩種水流磨可提高我國云母紙行業(yè)的整體產(chǎn)品的質(zhì)量等級, 使云母紙行業(yè)的產(chǎn)品升級換。
從以上兩類(lèi)云母粉碎和剝片方法來(lái)看, 高壓水力破碎方法保持了天然云母的物理特性, 而且具有優(yōu)良的剝片效果, 可得到大徑厚比的云母鱗片, 而高溫煅燒化學(xué)處理法工藝復雜, 設備需要防腐蝕, 導致生產(chǎn)成本較高。所以在現今的云母紙生產(chǎn)企業(yè)多采用高壓水力破碎法對天然云母進(jìn)行粉碎。
徑厚比是云母粉碎效果的重要物理指標之一,此參數越大, 其工藝性能越好, 生產(chǎn)出的云母紙產(chǎn)品質(zhì)量越佳。徑厚比是指具有層狀結構的非金屬礦物經(jīng)超細粉碎后, 片狀微粒單體的直徑與其厚度之比值。研究表明: 大徑厚比的云母粉對提高云母紙張性能有直接的影響, 但是測定云母鱗片的直徑則比較簡(jiǎn)單, 且容易實(shí)現, 而厚度測定則很困難, 一直沒(méi)有很好的測定方法。
而我國現今在如何衡量云母鱗片好壞上沒(méi)有一套系統的測試方法和標準, 一般采用的徑厚比這個(gè)指標也比較含糊, 沒(méi)有規范化的測試方法和標準, 導致我國云母紙生產(chǎn)企業(yè)沒(méi)有一個(gè)統一的產(chǎn)品標準, 所生產(chǎn)出的產(chǎn)品一直停留在中低檔水平, 高檔云母紙的生產(chǎn)一直被國外的企業(yè)壟斷。
2.3 云母粉的分級與制漿
2.3.1云母粉的分級
云母碎片經(jīng)粉碎后, 除了包含有符合抄紙要求的云母粉外, 還混有部分大而厚的鱗片、結石、砂粒,必須通過(guò)水力分級進(jìn)一步除去, 得到符合造紙要求的云母粒級。所以對粉碎后的云母粉進(jìn)行分級是云母紙生產(chǎn)中的關(guān)鍵步驟, 其中如何實(shí)現云母粉的有效分級是云母紙生產(chǎn)中急需解決的難題, 只有通過(guò)一定方法、設備和手段實(shí)現了云母粉的有效分級, 才能獲得云母紙抄造過(guò)程中所需要的各個(gè)級別的云母粉, 為下階段的云母粉級配制漿提供基材。主要的分級設備和方法有: 濕法篩分、水力旋流器分級、離心分級機分級。
濕法篩分
該種分級技術(shù)是采用一系列的標準篩在水介質(zhì)中對云母粉進(jìn)行分級, 袁領(lǐng)群通過(guò)自行研制的立式筒形篩分機, 對于云母粉進(jìn)行篩分分級, 分級粒度范圍在100-500目。由于該機是用水流攜帶物料進(jìn)行篩分, 云母片與篩面不作強烈碰撞, 這樣云母片的表面與棱角均未遭破損。但是對于云母這種特殊的層狀物質(zhì), 用濕法篩分分級效率較低, 而且容易堵塞篩網(wǎng)。所以濕法篩分嚴重影響了云母紙生產(chǎn)的效率, 直接影響了云母紙的經(jīng)濟效益。
水力旋流器分級
水力旋流器是一種用途十分廣泛的濕式機械分離分級設備, 它具有結構簡(jiǎn)單、無(wú)運動(dòng)部件、設備緊湊、占地面積小、設備成本低和處理量大等許多優(yōu)點(diǎn)。
黃鴻采用水力旋流器分級水力破碎成漿的云母漿, 一般選擇在直徑250mm、錐角為20的錐形水力旋流器中分兩段進(jìn)行。第一段分級后0.3mm以上的粗厚片、砂粒從沉砂口排出, 而小于0. 3mm的較薄較細的漿料從溢流口流出, 然后進(jìn)入第二段錐形水力旋流器進(jìn)行分級精選, 分選出適合造紙的云母漿料。分級效率和分級質(zhì)量與沉砂口的直徑有很大關(guān)系; 沉砂口直徑過(guò)小, 易造成堵塞, 同時(shí)導致良漿中粗漿片含量增高, 分級效率、分級質(zhì)量均下降; 沉砂口直徑過(guò)大, 排出的渣漿中良漿含量高。故應正確選擇沉砂口的大小, 使出口呈傘狀噴出。
水力旋流器可廣泛地應用在濕磨云母粉的分級中, 但是由于旋流器分級一般采用多段處理, 才能實(shí)現云母粉的窄級別分級, 從而導致云母紙生產(chǎn)中工序的復雜化。同時(shí)分級中容易出現薄而粗和厚而細的云母鱗片同等地從沉砂口排出而不是從溢流口流出, 導致許多大徑厚比的云母鱗片的流失, 不利于云母紙的生產(chǎn), 這也是水力旋流器分級所存在的局限性。
離心分級機分級
離心分級機是利用重力和離心力對云母粉進(jìn)行分級的方法, 但還未見(jiàn)到在云母紙漿的分級中應用的報道。離心分級機主要針對超細云母粉的分級,因為微細粒分級需要很高的分離因素, 所以必須流體產(chǎn)生高速旋轉形成較強的離心力場(chǎng), 才能達到較高的分離因素, 微米級的分級需要的分離因素為103級。
近年來(lái), 云母粉的濕式分級設備有了很大的進(jìn)展。武漢理工大學(xué)大徑厚比窄級別高檔云母粉加工關(guān)鍵技術(shù)和裝備研究課題, 完成了超細分級機的帶料試驗。試驗中將超細空化靶式水射流磨粉碎后的云母漿料送入超細分級機進(jìn)行精細分級, 超細分級機是采用差速離心分級, 通過(guò)控制主轉輪和次轉輪的速度差實(shí)現云母粉的精細分級, 提高了云母超細顆粒的分級效率。分級后的云母通過(guò)鏡下統計的方法獲得其粒度分布, 可獲得平均粒度為25μm、22μm、19μm 三個(gè)級別的產(chǎn)品, 其徑厚比分別為91. 5、71. 1和61. 0。其產(chǎn)品質(zhì)量達到國際先進(jìn)水平。
可見(jiàn), 離心分級機用于超細云母粉分級效率高, 分級精度高, 但是離心分級機用于云母紙漿的分級會(huì )存在薄而粗和厚而細的云母鱗片同等對待的情況, 所以如何使離心分級機應用于云母紙漿的分級, 提高云母紙漿分級的效率和精度也是個(gè)有待解決的問(wèn)題。
2.3.2 云母粉的制漿
朱寶賢等通過(guò)研究指出, 對任何造紙廠(chǎng)來(lái)說(shuō), 制漿總是關(guān)鍵, 抄造云母紙更是如此。云母紙的質(zhì)量主要取決于云母漿中云母鱗片尺寸分布、濾水度和漿料的酸度, 其中云母鱗片尺寸分布與云母紙的電氣強度和拉伸強度關(guān)系最大。并且他們就云母鱗片尺寸分布對紙質(zhì)的影響程度經(jīng)過(guò)多次反復的試驗, 尋找出云母鱗片尺寸分布狀況的最佳比例, 確定了+ 40目、+ 60目、+80目、+100目的云母鱗片含量的比例標準, 并以此指導生產(chǎn)
同樣黃鴻通過(guò)研究發(fā)現, 據不同品種的要求, 把握好8目、16目、40目、60目、80目、100目云母鱗片尺寸分布的最佳比例, 就能抄出符合質(zhì)量要求的云母紙?？梢?jiàn)云母紙中鱗片尺寸的分布情況是影響云母紙質(zhì)量的核心, 要想抄造出符合各種要求的云母紙,就要在云母粉分級成窄級別后, 通過(guò)復配各個(gè)級別的云母粉進(jìn)行制漿, 為抄造各種用途的云母紙提供相應的漿料。
2.4 云母紙的抄造
云母紙的抄造一般是在圓網(wǎng)造紙機上以較慢的車(chē)速進(jìn)行, 多采用雙網(wǎng)單缸或多網(wǎng)單缸造紙機, 可抄造出不同厚薄的云母紙。在圓網(wǎng)造紙機上云母紙漿脫水后, 靠潔凈的云母鱗片之間存在的范德華力和靜電引力, 使云母鱗片相互聯(lián)結成紙, 也有部分產(chǎn)品加入少量膠粘劑制成。圓網(wǎng)造紙機結構簡(jiǎn)單, 操作方便, 但要特別注意網(wǎng)部成型與脫水, 確保云母紙厚薄均勻。烘缸溫度控制在90℃，溫度過(guò)高容易脫缸、起泡, 過(guò)低也會(huì )粘缸。同時(shí)紙漿的濃度也直接影響紙張的質(zhì)量和厚薄, 要嚴格控制好云母紙漿的濃度, 來(lái)抄造出不同質(zhì)量和厚薄的云母紙。
3. 存在的問(wèn)題與建議
(1)云母紙的平整度和縱向拉力不均勻是云母紙產(chǎn)品質(zhì)量不高的關(guān)鍵, 也是我國的云母紙產(chǎn)品無(wú)法參加國際市場(chǎng)競爭的主要因素。其主要原因在于我國現階段云母生產(chǎn)配套裝備的落后, 不能生產(chǎn)出云母鱗片表面光潔、徑厚比大且粒度均勻的云母紙,嚴重影響了我國云母紙的質(zhì)量。
濕法粉碎是一種有效的物理粉碎方法, 在不破壞云母晶體結構和物理性質(zhì)的同時(shí), 因為在水介質(zhì)的沖擊下使云母解離和剝片, 獲得的云母鱗片具有光潔的表面和較大的徑厚比, 所以濕法粉碎相關(guān)設備的研制是今后云母紙生產(chǎn)的發(fā)展方向。
(2)現今我國還沒(méi)有統一的徑厚比測定方法和標準, 導致我國云母生產(chǎn)企業(yè)沒(méi)有得到規范化生產(chǎn)和管理, 生產(chǎn)出的云母紙產(chǎn)品良莠不齊, 缺少必要的衡量標準。所以我國應盡快開(kāi)展云母鱗片徑厚比測定方法的研究, 并制定出統一的云母徑厚比測試標準, 指導我國云母紙的生產(chǎn), 抄造出高質(zhì)量的云母紙產(chǎn)品, 規范我國云母紙市場(chǎng).
(3)在保證現有云母紙質(zhì)量的基礎上, 開(kāi)展云母鱗片粒度級配、云母紙類(lèi)型及云母含量對云母絕緣電氣性能、機械性能的影響的研究, 進(jìn)一步提高云母紙性能, 瞄準國際先進(jìn)水平, 開(kāi)發(fā)薄規格、厚規格、高介電強度、高拉伸強度、混抄、高透氣性以及芳香聚酰胺云母紙等, 為我國電氣工業(yè)的發(fā)展做出新的貢獻。
(4)當前, 我國現有云母紙生產(chǎn)廠(chǎng)家和云母生產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)的云母紙產(chǎn)量很大, 但云母紙的質(zhì)量和穩定性能都比不上國外同類(lèi)產(chǎn)品。其主要原因在于我國生產(chǎn)的云母紙在紙的厚度以及均勻度上達不到要求。云母紙要求厚度在0.08mm, 但國內產(chǎn)品的厚度范圍在0.08±0.015 mm, 厚度浮動(dòng)接近20%, 直接影響其電絕緣性能和耐高溫性能。產(chǎn)生這種情況的因素除抄造槽的結構等外, 其主要原因是自動(dòng)化程度低下, 許多工序都是人工完成, 不僅控制不夠精確, 而且效率也低。紙漿濃度與紙厚度又是緊密相連的, 因此, 要提高云母紙的質(zhì)量和產(chǎn)量, 今后的研究主要內容就是生產(chǎn)設備的改造, 使紙漿濃度和紙的厚度能被在線(xiàn)測試, 實(shí)現自動(dòng)測試紙厚及調節紙漿濃度, 使生產(chǎn)工藝連續化、自動(dòng)化。
?歡迎進(jìn)入【粉體論壇】
|
