研磨方式對硅灰石填料顆粒形態(tài)及加填性能的影響

劉士亮

(華南理工大學造紙與污染控制國家工程研究中心,廣東廣州,510640)

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研磨方式對硅灰石填料顆粒形態(tài)及加填性能的影響

劉士亮

(華南理工大學造紙與污染控制國家工程研究中心,廣東廣州,510640)

摘要：分別采用雷蒙磨和球磨機研磨制備硅灰石造紙?zhí)盍?。實驗結(jié)果表明,采用雷蒙磨研磨制備的硅灰石填料主要呈短纖維狀,采用球磨機研磨制備的硅灰石填料主要呈不規(guī)則顆粒狀。不同研磨方式制備的硅灰石填料在造紙中的加填結(jié)果表明,與球磨機研磨制備的硅灰石填料加填效果相比,雷蒙磨研磨制備的填料對硅灰石晶簇的保留較好,加填紙的松厚度、挺度較好,灰分和留著率較高,而耐破度和抗張強度基本一致。

關(guān)鍵詞：硅灰石；雷蒙磨；球磨機；加填性能

硅灰石是自然界中一種天然具有纖維狀晶簇結(jié)構(gòu)的無機礦物材料,見圖1。硅灰石具有穩(wěn)定的物理化學性質(zhì),白度較高,耐酸堿且無毒環(huán)保。硅灰石經(jīng)過加工后可以在造紙行業(yè)中作為一種填料使用[1-3]。工業(yè)上常用的無機礦物加工設(shè)備有雷蒙磨(見圖2)和球磨機(見圖3)，由于兩種粉碎研磨設(shè)備的機械結(jié)構(gòu)、研磨機理等方面的差異,導致同一種礦物經(jīng)過不同設(shè)備研磨后的產(chǎn)品性能存在差異[4-5]。為了研究哪種設(shè)備更加適用于硅灰石造紙?zhí)盍系难心ブ苽?本實驗采用雷蒙磨、球磨機分別對硅灰石進行研磨加工處理,并將研磨加工制備的產(chǎn)品作為造紙?zhí)盍线M行加填實驗,以研究不同設(shè)備研磨生產(chǎn)的硅灰石填料在加填紙張中的性能差別,希望為硅灰石填料加工企業(yè)和造紙企業(yè)提供生產(chǎn)上的參考。

圖2　雷蒙磨

圖3　球磨機

1實驗

1.1實驗方法

硅灰石礦選用江西某采礦企業(yè)同一批礦料并經(jīng)過充分混合,按照雷蒙磨、球磨機設(shè)備的生產(chǎn)工藝要求,制得符合造紙?zhí)盍霞毝纫蟮姆垠w,通過顯微鏡對樣品粒子形態(tài)進行觀察,判斷不同研磨方式對硅灰石纖維形態(tài)的破壞程度。

以雷蒙磨、球磨機兩種設(shè)備研磨制備的硅灰石粉體作為填料,采用不同漿料進行加填實驗,抄造手抄片檢測各項性能,對不同設(shè)備研磨制備的硅灰石填料加填紙張的性能進行評估對比。

圖4　PALZ的纖維形態(tài)

圖5　PAQZ的纖維形態(tài)

1.2實驗原料及設(shè)備

實驗原料：漿料1,機械木漿；漿料2,化學木漿。

實驗設(shè)備：槽式打漿機,紙頁成型器,油壓機等。

檢測儀器：稱量天平(0.01 g),電腦壓縮實驗儀(測厚度),抗張強度實驗儀,耐破度實驗儀,挺度實驗儀等。

1.3抄造手抄片及檢測

(1)添加一定比例(5%)的不同設(shè)備制備的硅灰石填料于漿料中,充分混合均勻后進行手抄片的抄造。

(2)檢測手抄片的松厚度、抗張強度、耐破度、挺度、灰分、填料留著率等指標,并進行綜合評估。

2結(jié)果與討論

2.1雷蒙磨、球磨機研磨制備的硅灰石填料的粒子形態(tài)

采用雷蒙磨、球磨機分別對同一批硅灰石進行研磨加工制備填料,采用光學顯微鏡對不同設(shè)備研磨制備的填料樣品纖維形態(tài)進行不同倍率的觀察,雷蒙磨研磨制備的填料樣品(記為PALZ)如圖4所示,球磨機研磨制備的填料樣品(記為PAQZ)如圖5所示。

從圖4和圖5可以看出,雷蒙磨、球磨機對硅灰石研磨制備的填料其天然纖維狀結(jié)構(gòu)都有一定程度的破壞。由圖4可以看出,雷蒙磨對硅灰石纖維形態(tài)破壞相對較小,填料粒子基本呈纖維形態(tài)。而由圖5可以看出,球磨機對硅灰石纖維結(jié)構(gòu)破壞較大,填料粒子基本呈不規(guī)則的顆粒狀,間雜零星的纖維狀。

2.2雷蒙磨、球磨機研磨制備的硅灰石填料加填實驗

本實驗將兩種不同設(shè)備加工的硅灰石填料添加于機械漿、化學漿中進行紙張抄片,研究加填紙張各種性能的影響和在不同紙漿中的留著率方面的差異,實驗結(jié)果見表1和表2。

由表1可知,對于機械漿的加填而言,與未使用填料的紙張相比,無論是雷蒙磨還是球磨機研磨制備的填料,其加填紙的松厚度和挺度都較低,但雷蒙磨研磨制備的填料加填紙的松厚度和挺度均優(yōu)于球磨機的。從強度方面比較可得,雷蒙磨和球磨機研磨制備的填料加填紙的耐破強度和抗張強度基本一致。在紙張灰分及填料保留率方面,雷蒙磨研磨制備的填料加填紙的灰分及填料保留率高于球磨機。

表1　雷蒙磨、球磨機研磨制備硅灰石填料在機械漿中的加填性能比較

表2　雷蒙磨、球磨機研磨制備硅灰石填料在化學漿中的加填性能比較

由表2可知,對于化學漿的加填,雷蒙磨研磨制備的填料加填紙的松厚度、挺度優(yōu)于球磨機的。強度方面,雷蒙磨研磨制備的填料加填紙的耐破度稍好,而球磨機研磨制備的填料加填紙在抗張強度方面稍占有優(yōu)勢,但數(shù)據(jù)相差不大且均小于未使用填料的紙張強度；從紙張灰分及填料保留率上看,雷蒙磨研磨制備的填料加填紙的灰分及填料保留率高于球磨機。

3結(jié)論

3.1雷蒙磨、球磨機研磨硅灰石制備的填料對晶簇都有一定的破壞。與球磨機研磨制備的填料相比,雷蒙磨研磨制備的填料對其晶簇的破壞較小,填料粒子形態(tài)總體仍然呈纖維狀,球磨機研磨制備的填料則總體呈顆粒狀。

3.2雷蒙磨研磨制備的填料加填紙的松厚度、挺度的影響方面優(yōu)于球磨機的。

3.3雷蒙磨研磨制備的填料加填紙的灰分和填料留著率均高于球磨機的。

3.4雷蒙磨與球磨機研磨制備的填料加填紙的耐破度、抗張強度基本一致。

參考文獻

[1]Liu Xiao-wen, Huang Sheng-sheng, Qiu Guan-zhou. Preparation and

Application of Wollastonite Powders[J]. Conservation and Utilization of Mineral Resources, 2001(1): 20.

劉曉文, 黃圣生, 邱冠周. 硅灰石粉末的制備和應(yīng)用現(xiàn)狀[J]. 礦產(chǎn)保護與利用, 2001(1): 20.

[2]Chen Dei-liang, Yang Hua-ming. Development Trends in Deep Processing and Industrial Application of Wollastonite[J]. China Powder Science and Technology, 2002, 8(2): 38.

陳德良, 楊華明. 硅灰石深加工及應(yīng)用進展[J]. 中國粉體技術(shù), 2002, 8(2): 38.

[3]WANG Jian, ZHOU Zuo-liang, LEI Jian-min. Application of Fiber-like Mineral in Papermaking[J]. China Pulp & Paper, 2004, 23(7): 37.

王建, 周作良, 雷建民. 纖維狀礦物在造紙中的應(yīng)用[J]. 中國造紙, 2004, 23(7): 37.

[4]Yang Yi, Sun Chuan-min, Gong Xia-sheng. Study of Mechanism of Grinding for Wollastonite[J]. Journal of Chengdu University of Technology, 1998, 25(3): 444.

楊怡, 孫傳敏, 龔夏生. 硅灰石粉碎機理的研究[J]. 成都理工學院學報, 1998, 25(3): 444.

[5]Li Leng, Peng Chang-qi. The Variation in the Crystal Structure of Wollastonite During Ball-milling[J]. Journal of Wuhan Institute of Chemical Technology, 1993, 15(1): 84.

(責任編輯：馬忻)

·消息·

東莞順裕紙業(yè)投建15萬t/a高強瓦楞原紙生產(chǎn)線

近日,廣東省東莞順裕紙業(yè)公司表示,將在其東莞工廠內(nèi)安裝 6#紙機。東莞順裕紙業(yè)是一家專業(yè)的包裝用紙生產(chǎn)商,此次新投建的 6#紙機,將為公司帶來15 萬t/a高強瓦楞原紙的產(chǎn)能提升。

6#紙機(設(shè)計車速1000 m/min,卷紙幅寬3960 mm) 將采用最優(yōu)化的成本解決方案。紙機關(guān)鍵部件選擇歐洲供應(yīng)商,全部在歐洲設(shè)計和生產(chǎn)；而紙機其他部分的設(shè)計和生產(chǎn)則選擇國內(nèi)供應(yīng)商。其中,PMP集團將為東莞順裕紙業(yè)6#紙機提供稀釋水流漿箱和靴式壓榨各一套。

·硅灰石填料·

Comparison of Filling Performance of Wollastonite Filler Processed by Raymond Mill and Ball Mill

LIU Shi-liang

(NationalEngineeringResearchCenterofPapermaking&PollutionControl,SouthChinaUniversityof

Technology,Guangzhou,GuangdongProvince, 510640)

(E-mail: liushiliang1974@126.com)

Abstract：This paper discussed the filling performance of wollastonite filler processed by Raymond mill and ball mill.The difference of particle morphological characteristics of two kinds of wollastonite particle processed by Raymond mill and ball mill was studied. The results indicated that retention of the filler processed by Raymond mill was better, the buck and stiffness properties of the paper filled with the filler processed by Raymond mill were higher and the crystal cluster had better reservationin that filler.

Key words：wollastonite; raymond mill; ball mill; filling performance

收稿日期：2014- 09- 01(修改稿)

中圖分類號：TS727

文獻標識碼：A

文章編號：0254- 508X(2015)04- 0071- 03

作者簡介：劉士亮先生，博士；主要研究方向：造紙高新技術(shù)、新型高效磨漿技術(shù)及設(shè)備、填料改性技術(shù)的研發(fā)。