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碳酸鈣在研磨中是如何使用分散劑的?

作者:賀州粉體生產(chǎn)廠(chǎng)家 來(lái)源: 發(fā)表日期:2024/7/24

10年來(lái),隨著(zhù)中堿性造紙和涂布加工技術(shù)的發(fā)展,碳酸鈣作為涂布顏料和填料在北美和歐洲得到了廣泛的應用。在我國,碳酸鈣在涂布顏料中也逐漸占據了主導地位。

碳酸鈣在自然界中有多種存在形態(tài),而對造紙涂料最有用的是方解石。但天然方解石必須經(jīng)過(guò)機械粉碎、研磨、分級,制成細微的顆粒(我們稱(chēng)之為重質(zhì)碳酸鈣或研磨碳酸鈣,GCC),方可用于紙張涂料的制備。

 分散劑是靠吸附在顏料顆粒表面,產(chǎn)生靜電斥力和空間位阻,從而使得顆粒能以懸浮態(tài)穩定地存在。碳酸鈣研磨中有了水性分散劑的幫助,才能得到高固含量、低粘度的碳酸鈣漿料,研磨效率也得以提高,并能節約研磨所需耗費的能量,通用的分散劑有三大類(lèi),即無(wú)機類(lèi)、有機類(lèi)和高分子類(lèi),而目前普遍采用的是高分子類(lèi)分散劑。相比之下,高分子類(lèi)分散劑具有以下優(yōu)點(diǎn):

(1)無(wú)機分散劑會(huì )對導電率、介電常數帶來(lái)不良影響,在某些領(lǐng)域內使用受到限制,而高分子類(lèi)分散劑則不受這個(gè)限制

(2)與有機類(lèi)分散劑不一樣,高分子類(lèi)分散劑在生產(chǎn)時(shí)具有可控的分子量,而較高的分子量有較好的分散穩定性

(3)高分子類(lèi)分散劑分散能力強,穩定效果好,對分散體系中的離子、pH值、溫度等因素敏感程度小

(4)高分子類(lèi)分散劑可顯著(zhù)降低分散體系的粘度,改善分散體系的流變性,能節省機械操作時(shí)所需的能源。

基于以上優(yōu)點(diǎn),無(wú)論是在碳酸鈣的研磨中,還是在紙張涂料的制備中,都廣泛采用了高分子類(lèi)分散劑。

2、研磨過(guò)程

在碳酸鈣原料中加水配成一定的固含量(一般從7075),再按比例加入分散劑(從寬的范圍講,干比不超過(guò)1),然后依次經(jīng)過(guò)若干臺砂磨機,每臺機內均裝有一定量的石英砂或鋯珠,進(jìn)行連續研磨,最終得到成品。研磨碳酸鈣的特性最主要的是粒徑分布和粘度,分別討論如下。

2.1粒徑分布

研磨前的碳酸鈣原料的粒徑通常在350(45μm)左右,經(jīng)分散劑研磨后的碳酸鈣按要求細度可達到90級或60級等。所謂90級或60級是指研磨碳酸鈣中直徑小于2μm的顆粒占到整體的90%或60%。碳酸鈣原料的粒徑分布如圖1所示:

粒徑分布的決定因素有:研磨時(shí)間、固含量和設備等。

(1)研磨時(shí)間

顯然,研磨時(shí)間的長(cháng)短從根本上決定了粒徑的細度。研磨時(shí)間越長(cháng),碳酸鈣受砂子研磨的作用時(shí)間越長(cháng),碳酸鈣會(huì )被研磨的更細。

(2)固含量

固含量的高低決定了研磨的效率。固含量高,碳酸鈣顆粒與砂子的碰撞機會(huì )多,碳酸鈣顆粒也就更容易被粉碎。

(3)設備

研磨設備對研磨效率同樣有著(zhù)舉足輕重的作用。用組合砂磨機連續式研磨效率是最高的,所以目前被碳酸鈣研磨廠(chǎng)廣泛采用。

2.2粘度

研磨碳酸鈣的粘度一般希望控制在500-1000cps之間。如果粘度大于1000cps,那么在配制涂料時(shí)難以達到高的固含量,而且在研磨過(guò)程中設備易發(fā)熱而導致更大的損耗如果粘度低于500cps,那么研磨碳酸鈣在貯存期間容易沉淀。

影響粘度的因素有:分散劑用量、固含量和溫度等。

(1)分散劑用量

分散劑用量決定著(zhù)對碳酸鈣顆粒的包覆程度,而碳酸鈣顆粒的被包覆程度決定了整個(gè)體系的穩定性和粘度。但如果包覆已經(jīng)充分,分散劑用量再增加,體系的粘度也不會(huì )再有明顯的降低,甚至可能起相反的作用。

(2)固含量

粘度對固含量的變化非常敏感在較高的粘度下,固含量每下降1%,粘度下降平均超過(guò)20%,下降幅度非常明顯曲線(xiàn)2表示在不太高的粘度下,固含量每下降1%,粘度下降也超過(guò)20%,下降幅度也很顯著(zhù)。固含量下降,碳酸鈣顆粒之間也越顯得松散,粘度隨之下降。

(3)溫度

溫度對粘度存在影響,但非常微小。

2.3粒徑分布和粘度的相互關(guān)系

研磨碳酸鈣的粒徑分布和粘度存在著(zhù)密切的關(guān)系。在同樣的分散劑用量下和同樣的固含量下,粒徑如果相對較小,那么一定體積下碳酸鈣顆粒數量就顯得比較密集,粘度就會(huì )升高。反之,粒徑如果相對較大,那么一定體積下碳酸鈣顆粒數量就顯得比較疏松,粘度就會(huì )降低。

3 結語(yǔ)

碳酸鈣研磨的過(guò)程中,如果沒(méi)有分散劑的作用,研磨根本無(wú)法進(jìn)行。所以針對研磨必須做的工作是選擇高效的分散劑,使得研磨碳酸鈣的幾項主要指標最佳化,并能節約成本,降低能耗?,F階段對有開(kāi)發(fā)前景的分散劑的研究就是對超分散劑的研究,通過(guò)對其錨固段和溶劑化段兩部分的研究,制得最適合研磨的分散劑。

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