研磨方式对硅灰石填料颗粒形态及加填性能的影响

刘士亮

(华南理工大学造纸与污染控制国家工程研究中心,广东广州,510640)



研磨方式对硅灰石填料颗粒形态及加填性能的影响

刘士亮

(华南理工大学造纸与污染控制国家工程研究中心,广东广州,510640)

摘要：分别采用雷蒙磨和球磨机研磨制备硅灰石造纸填料。实验结果表明,采用雷蒙磨研磨制备的硅灰石填料主要呈短纤维状,采用球磨机研磨制备的硅灰石填料主要呈不规则颗粒状。不同研磨方式制备的硅灰石填料在造纸中的加填结果表明,与球磨机研磨制备的硅灰石填料加填效果相比,雷蒙磨研磨制备的填料对硅灰石晶簇的保留较好,加填纸的松厚度、挺度较好,灰分和留着率较高,而耐破度和抗张强度基本一致。

关键词：硅灰石；雷蒙磨；球磨机；加填性能

硅灰石是自然界中一种天然具有纤维状晶簇结构的无机矿物材料,见图1。硅灰石具有稳定的物理化学性质,白度较高,耐酸碱且无毒环保。硅灰石经过加工后可以在造纸行业中作为一种填料使用[1-3]。工业上常用的无机矿物加工设备有雷蒙磨(见图2)和球磨机(见图3)，由于两种粉碎研磨设备的机械结构、研磨机理等方面的差异,导致同一种矿物经过不同设备研磨后的产品性能存在差异[4-5]。为了研究哪种设备更加适用于硅灰石造纸填料的研磨制备,本实验采用雷蒙磨、球磨机分别对硅灰石进行研磨加工处理,并将研磨加工制备的产品作为造纸填料进行加填实验,以研究不同设备研磨生产的硅灰石填料在加填纸张中的性能差别,希望为硅灰石填料加工企业和造纸企业提供生产上的参考。

图2　雷蒙磨

图3　球磨机

1实验

1.1实验方法

硅灰石矿选用江西某采矿企业同一批矿料并经过充分混合,按照雷蒙磨、球磨机设备的生产工艺要求,制得符合造纸填料细度要求的粉体,通过显微镜对样品粒子形态进行观察,判断不同研磨方式对硅灰石纤维形态的破坏程度。

以雷蒙磨、球磨机两种设备研磨制备的硅灰石粉体作为填料,采用不同浆料进行加填实验,抄造手抄片检测各项性能,对不同设备研磨制备的硅灰石填料加填纸张的性能进行评估对比。

图4　PALZ的纤维形态

图5　PAQZ的纤维形态

1.2实验原料及设备

实验原料：浆料1,机械木浆；浆料2,化学木浆。

实验设备：槽式打浆机,纸页成型器,油压机等。

检测仪器：称量天平(0.01 g),电脑压缩实验仪(测厚度),抗张强度实验仪,耐破度实验仪,挺度实验仪等。

1.3抄造手抄片及检测

(1)添加一定比例(5%)的不同设备制备的硅灰石填料于浆料中,充分混合均匀后进行手抄片的抄造。

(2)检测手抄片的松厚度、抗张强度、耐破度、挺度、灰分、填料留着率等指标,并进行综合评估。

2结果与讨论

2.1雷蒙磨、球磨机研磨制备的硅灰石填料的粒子形态

采用雷蒙磨、球磨机分别对同一批硅灰石进行研磨加工制备填料,采用光学显微镜对不同设备研磨制备的填料样品纤维形态进行不同倍率的观察,雷蒙磨研磨制备的填料样品(记为PALZ)如图4所示,球磨机研磨制备的填料样品(记为PAQZ)如图5所示。

从图4和图5可以看出,雷蒙磨、球磨机对硅灰石研磨制备的填料其天然纤维状结构都有一定程度的破坏。由图4可以看出,雷蒙磨对硅灰石纤维形态破坏相对较小,填料粒子基本呈纤维形态。而由图5可以看出,球磨机对硅灰石纤维结构破坏较大,填料粒子基本呈不规则的颗粒状,间杂零星的纤维状。

2.2雷蒙磨、球磨机研磨制备的硅灰石填料加填实验

本实验将两种不同设备加工的硅灰石填料添加于机械浆、化学浆中进行纸张抄片,研究加填纸张各种性能的影响和在不同纸浆中的留着率方面的差异,实验结果见表1和表2。

由表1可知,对于机械浆的加填而言,与未使用填料的纸张相比,无论是雷蒙磨还是球磨机研磨制备的填料,其加填纸的松厚度和挺度都较低,但雷蒙磨研磨制备的填料加填纸的松厚度和挺度均优于球磨机的。从强度方面比较可得,雷蒙磨和球磨机研磨制备的填料加填纸的耐破强度和抗张强度基本一致。在纸张灰分及填料保留率方面,雷蒙磨研磨制备的填料加填纸的灰分及填料保留率高于球磨机。

表1　雷蒙磨、球磨机研磨制备硅灰石填料在机械浆中的加填性能比较

表2　雷蒙磨、球磨机研磨制备硅灰石填料在化学浆中的加填性能比较

由表2可知,对于化学浆的加填,雷蒙磨研磨制备的填料加填纸的松厚度、挺度优于球磨机的。强度方面,雷蒙磨研磨制备的填料加填纸的耐破度稍好,而球磨机研磨制备的填料加填纸在抗张强度方面稍占有优势,但数据相差不大且均小于未使用填料的纸张强度；从纸张灰分及填料保留率上看,雷蒙磨研磨制备的填料加填纸的灰分及填料保留率高于球磨机。

3结论

3.1雷蒙磨、球磨机研磨硅灰石制备的填料对晶簇都有一定的破坏。与球磨机研磨制备的填料相比,雷蒙磨研磨制备的填料对其晶簇的破坏较小,填料粒子形态总体仍然呈纤维状,球磨机研磨制备的填料则总体呈颗粒状。

3.2雷蒙磨研磨制备的填料加填纸的松厚度、挺度的影响方面优于球磨机的。

3.3雷蒙磨研磨制备的填料加填纸的灰分和填料留着率均高于球磨机的。

3.4雷蒙磨与球磨机研磨制备的填料加填纸的耐破度、抗张强度基本一致。

参考文献

[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.

刘晓文, 黄圣生, 邱冠周. 硅灰石粉末的制备和应用现状[J]. 矿产保护与利用, 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.

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杨怡, 孙传敏, 龚夏生. 硅灰石粉碎机理的研究[J]. 成都理工学院学报, 1998, 25(3): 444.

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(责任编辑：马忻)

·消息·

东莞顺裕纸业投建15万t/a高强瓦楞原纸生产线

近日,广东省东莞顺裕纸业公司表示,将在其东莞工厂内安装 6#纸机。东莞顺裕纸业是一家专业的包装用纸生产商,此次新投建的 6#纸机,将为公司带来15 万t/a高强瓦楞原纸的产能提升。

6#纸机(设计车速1000 m/min,卷纸幅宽3960 mm) 将采用最优化的成本解决方案。纸机关键部件选择欧洲供应商,全部在欧洲设计和生产；而纸机其他部分的设计和生产则选择国内供应商。其中,PMP集团将为东莞顺裕纸业6#纸机提供稀释水流浆箱和靴式压榨各一套。

·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)

中图分类号：TS727

文献标识码：A

文章编号：0254- 508X(2015)04- 0071- 03

作者简介：刘士亮先生，博士；主要研究方向：造纸高新技术、新型高效磨浆技术及设备、填料改性技术的研发。