重質(zhì)碳酸鈣應用的真正價(jià)值在于超細、亞微米或納米級等深加工產(chǎn)品,而當前國際上高端超細重質(zhì)碳酸鈣的生產(chǎn)及應用主要集中在美國、西歐和日本等,我國重質(zhì)碳酸鈣普通產(chǎn)品過(guò)剩,高附加值產(chǎn)品少,滿(mǎn)足不了世界市場(chǎng)及中國高端市場(chǎng)的需求,造成大量高價(jià)進(jìn)口超細重質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品的局面。
濕法超細研磨技術(shù)主要用于生產(chǎn)平均粒徑小于2μm、最大粒徑小于10μm的填料和涂布級重質(zhì)碳酸鈣,其超細重質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品粒形好,絕大多數表現為球形或近似球形,粒徑分布窄,粒度均勻。
濕法研磨生產(chǎn)超細重質(zhì)碳酸鈣工藝控制相對復雜,要生產(chǎn)亞微米/納米級重質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品,必須綜合考慮原材料、研磨設備、研磨助劑、研磨介質(zhì)等眾多關(guān)鍵影響因素。
?。?)原材料
自然界中純度較高、具備晶體形式和較高利用價(jià)值的碳酸鈣結晶體主要有方解石、大理石和冰州石等。方解石以粒狀和片狀的晶型居多,光學(xué)性能優(yōu)異,適用于高檔場(chǎng)合。
?。?)研磨設備
濕法研磨重質(zhì)碳酸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質(zhì)碳酸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。
大型超細攪拌磨機結構示意圖
1-電機;2-減速機;3-磨機筒體;4-組合式攪拌器;5-給料口;6-溢流口;7-篩網(wǎng);8-底墊
?。?)研磨助劑
研磨助劑對于粉體的濕法超細研磨是必不可少的,一般把研磨助劑分為助磨劑和分散劑。
研磨助劑的作用主要表現在三個(gè)方面:
?、俑淖儩{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;
?、谟捎跐{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;
?、壑鷦┓肿釉谛律w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質(zhì)碳酸鈣,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。
?。?)研磨介質(zhì)
濕法研磨重質(zhì)碳酸鈣原材料的硬度是莫氏硬度約為2.6-3.0,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。針對重質(zhì)碳酸鈣,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。
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)。
?。?)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。
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張國旺
教授級高工,長(cháng)沙礦冶研究院首席專(zhuān)家,主要從事新型選礦設備和環(huán)保設備研究開(kāi)發(fā)、破碎磨礦(超細磨)技術(shù)與裝備研究開(kāi)發(fā)、超細粉體工程技術(shù)及礦物材料制備加工技術(shù)、非金屬礦超細粉碎提純及改性技術(shù)研究工作,在超細粉碎理論及裝備技術(shù)研究方面有較深的造詣......
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