后段研磨分散剂在超细湿法研磨碳酸钙中的应用

高海明，胡 云，张德合，隋晓飞，何天娇，戴 玲

（九洲生物技术（苏州）有限公司，江苏 苏州 215000）

后段研磨分散剂在超细湿法研磨碳酸钙中的应用

高海明，胡 云，张德合，隋晓飞，何天娇，戴 玲

（九洲生物技术（苏州）有限公司，江苏 苏州 215000）

研磨超细重质碳酸钙（GCC）时对分散剂的要求较高。该文主要介绍了在实验室条件下和工业化生产过程中，通过观察GCC泥浆的特性指标和流动状态来选择性价比更高的研磨分散剂。在实验室条件下，为研究GCC研磨专用分散剂的性能优劣，以 325目 GCC为原料，采用实验室篮式研磨机，考察九洲生物技术（苏州）有限公司研发的后段研磨分散剂B和进口后段研磨分散剂2种研磨分散剂对研磨效果的影响；同时研究了其产品作为高效分散剂在研磨生产上的应用。对比发现：后段研磨分散剂B将成品浆钙的粒径从94%（＜2 μm的比例）提升到96%、成品浆钙的温度降低了6～7℃，并降低了成品浆钙的黏度；后段研磨分散剂B具有良好的分散效果，可完全代替国外进口产品在GCC研磨上的使用。

后段研磨分散剂；重质碳酸钙；粒径；润湿；黏度

碳酸钙是一类资源丰富、价格低廉的无机非金属材料，主要包括轻质碳酸钙（PCC）和重质碳酸钙（GCC）。在造纸工业中，碳酸钙可用作填料和涂料组分，可显著提高成纸的不透明度、白度及油墨吸收性等[1-3]，并显著降低生产成本，其用量有逐年增长的趋势，而应用范围也在不断扩展。这对碳酸钙研磨技术提出了更高的要求，对碳酸钙研磨设备和研磨专用分散剂的要求也日益提高[4-6]。

分散剂是通过吸附在颜料颗粒表面，产生静电斥力和空间位阻，从而使得颜料颗粒能以悬浮态稳定地存在[7-9]。碳酸钙研磨中有了分散剂的帮助，制浆企业才能得到高固含量、低黏度的碳酸钙浆料，研磨效率也得以提高，并能节约研磨所需消耗的能量。因此，较之普通重质碳酸钙，研磨超细重质碳酸钙需要使用更加高效的分散剂才能得以实现，这也使分散剂的选用及应用评估变得尤为关键。

研磨专用分散剂分为前段研磨分散剂和后段研磨分散剂。前段研磨分散剂由于合成工艺简单，技术要求较低，国内多家化工厂已经实现了产业化生产，且研磨应用效果与国外产品相差不大；而后段研磨分散剂由于要适合后段的高温研磨、细小颗粒含量增加等要求，技术含量更高，其国内产品与国外产品相比还有较大差距[10-13]，九洲生物技术（苏州）有限公司通过对后段研磨分散剂的深入研究，开发出一种新型后段研磨分散剂B，经实验室和工厂的应用表明，该后段研磨分散剂B能应用于超细面涂碳酸钙，并且能达到甚至超越国外后段研磨分散剂的应用性能。

本文主要阐述了2种不同后段研磨分散剂在实验室条件下，如何通过比较研磨GCC分散液的特性来比较研磨分散剂的性能，并介绍了通过观察GCC研磨过程中的现象来对研磨分散剂效果作出辅助判断，以及工厂的具体中试案例，供大家参考。

1 实验部分

1.1 实验目的

利用我公司实验室的优越条件和强大的技术力量，模拟研磨机的生产流程，对公司研发的后段研磨分散剂B和客户现用的外资企业的竞品后段研磨分散剂进行对比评估，以及车间应用结果对比。

1.2 主要原料与仪器

仪器：SYM-S实验室篮式研磨机，上海；Model 2.5，T K高速分散机，日本；LVDV-II+Pro黏度计，美国；XM60快速水分仪，瑞士；S220-B+Power Pro pH计，梅特勒；BT-9300H激光粒度分布仪，丹东百特仪器有限公司。

原料及样品：研磨分散剂 A（前段）（以下简称“分散剂A”）、研磨分散剂 B（后段）（以下简称“分散剂 B”），均为九洲生物技术（苏州）有限公司自产；竞品研磨分散剂（后段），为某外资企业产品（以下简称“竞品”）；碳酸钙干粉（325目）（以下简称“干粉”），取自富阳某厂。上述研磨分散剂产品的指标如表1所示。

表1 不同分散剂产品指标

1.3 实验方法

（1）称取1 000 g的研磨锆珠，将其预先加到研磨篮中。

（2）预分散：在容积为2 L的涂料罐中加入860 g水，加入质量分数为0.4%（以碳酸钙绝干质量为基数计，下同）的前段研磨分散剂A，在高速分散机下缓慢搅拌，逐渐加入2 000 g干粉，配制成质量分数为70%的浆钙，之后将高速分散机调整到1 500 r/min转速下分散10 min，使浆钙充分搅拌均匀。

（3）将预分散后的浆料转移至研磨机罐中，开始计时。按照操作流程，前段研磨30 min后，按照质量分数为0.9%（以碳酸钙绝干质量为基数计，下同）添加后段研磨分散剂和碱，继续研磨150 min；

（4）出料，取样检测浆钙基本物理性质。实验室的碳酸钙研磨流程如图1所示。

1.4 考察方向

在相同的研磨分散剂用量和研磨工艺下，可从以下几个方面对研磨分散剂性能进行考量：

（1）GCC黏度特性方面，包括即时黏度、1 h回黏和24 h回黏；黏度低代表分散剂的研磨分散能力强，分散稳定性好（有效减少了絮聚）；

（2）研磨过程中产生的热量少（同等冷凝水条件下，GCC成品的温度低），反映分散剂流动性好、摩擦次数少（GCC再絮聚的比例少）；

（3）GCC粒径分布图形规则，细小粒子相对较少，分散剂发挥的包覆、润湿能力较好；

（4）有效降低电机的电流，降低研磨机的负载，延长磨机的使用寿命和降低研磨锆珠的磨损。

1.5 测试方法

粒度、黏度、固含量、pH和回黏分别参照相关国家标准测试。

图1 实验室研磨流程图

2 结果与分析

碳酸钙的研磨分散过程，实际上就是碳酸钙颗粒在机械剪切作用下被破碎成了更小更细微粒的过程，碳酸钙颗粒表面会产生很多的活性点，表面吸附能增大，碳酸钙粒子间的吸引力也会急剧增大，十分容易发生絮聚，能否形成稳定的悬浊液是研磨碳酸钙分散液的一个重要指标。而研磨分散剂的主要作用就是使得碳酸钙分散液能形成稳定的状态。整个研磨过程，实际上是研磨、润湿、分散和抗絮聚的一个过程。而后段研磨分散剂的优劣主要体现在其润湿和抗絮聚的作用，具体体现在成品浆钙的粒径分布和黏度上。

2.1 前段研磨分散剂的添加方式

按质量分数为70%固含量，称量2 000 g干粉，860 g水，前段研磨分散剂A（0.4%）18.60 g，锆珠1 000 g。珠料绝干质量比为1∶2（锆珠∶碳酸钙）。将预分散后的浆料转移至研磨机罐中，开始计时。按照操作流程，前段研磨30 min后，取样测试粒度。

2.2 后段研磨分散剂添加方式

在前段研磨30 min后，按照绝干质量计算，分别添加后段研磨分散剂B 37.50 g和竞品研磨分散剂39.47 g，以及少量烧碱调整pH，按照操作流程继续研磨150 min，取样并测试粒度、黏度、固含量、pH和回黏。

2.3 研磨分散剂对浆钙粒径分布的影响

浆钙粒径分布采用激光粒度分布仪 BT-9300H检测，取一定量的研磨碳酸钙浆液，稀释至一定浓度，取一定量的稀释溶液加入至激光衍射粒度分析仪中，测定其研磨后碳酸钙的粒径及其粒径分布[14]。研磨后浆钙粒径分布如表2所示。

图2和图3则更直观地比较了在相同的研磨分散剂用量和研磨工艺下，分散剂B和竞品2种后段研磨碳酸钙的粒径分布。

表2 研磨浆钙粒径及分布

图2 2种后段研磨分散剂浆钙粒径＜2 μm所占比例

图3 2种后段研磨分散剂浆钙中粒径对比

由图2和图3可知，分散剂B研磨的碳酸钙粒径比竞品要低2%左右（小于2 μm所占比例）。这说明分散剂B的抗絮聚能力优于竞品，形成的碳酸钙粒子不容易絮聚在一起，提高了研磨效率，可有效降低研磨时间。

2.4 研磨分散剂对浆钙黏度及其稳定性的影响

采用Brookfield黏度计 LVDV-II+Pro测定碳酸钙分散液的黏度（检测转子为63号转子，转速为100 r/min，温度固定为 30℃）：取适量的碳酸钙浆液于量杯中，用黏度计测定其表观黏度。即时黏度是研磨结束后悬浮液的黏度，反映研磨结束时 GCC浆液中颗粒间的电空间稳定性。1 h回黏是将碳酸钙分散液放置1 h后测得的黏度。24 h回黏是静止1天后测得的黏度，一般代表GCC浆液在长期运输或贮存过程中的稳定性。研磨后浆钙黏度如表3所示。

表3显示，分散剂B其研磨碳酸钙黏度明显低于竞品的研磨碳酸钙黏度（前者比后者，即时黏度低160 mPa·s，24 h回黏低120 mPa·s）。这可能由于后段研磨分散剂B具有更好的润湿效应，将新形成的碳酸钙及时润湿并形成稳定的电空间结构，有利于研磨高固含、低黏度的碳酸钙分散液，提高碳酸钙质量。

表3 研磨浆钙黏度及黏度稳定性

3 产品中试案例

3.1 研磨机相关参数

研磨机型号：LXJM1600，3台串联，湖南某公司生产。主机外形尺寸：3 040 mm（长）×2 700 mm（宽）×4 680 mm（高）。主机功率：160 kW，380 V。冷却方式及流量：冷水量约8 m3/h，可循环。

3.2 分散剂的添加点

前段研磨分散剂在碳酸钙干粉预分散时添加，添加量为8 kg/t（干粉），后段研磨分散剂为连续添加，添加点为2号磨机和3号磨机。

3.3 中试进程

在山东某碳酸钙研磨生产线上使用九洲生物技术（苏州）有限公司研发的后段研磨分散剂B。此次试验定在面涂95级碳酸钙中进行，3台磨机串联研磨。中试时间为2014年4月29日至5月2日。添加方式为：九洲生物技术（苏州）有限公司生产的前段研磨分散剂A直接添加在预分散槽8 kg/t（原液/干粉），后段添加九洲生物技术（苏州）有限公司研发的后段研磨分散剂B，竞品分散剂为某外资产品，计量泵滴加，具体生产情况如表4所示。

3.4 结果与分析

将上述中试结果整理后如表5所示。

由表5可以看出：九洲生物技术（苏州）有限公司研发的后段研磨分散剂B与某外资企业生产的后段研磨分散剂在上述客户研磨碳酸钙工艺上应用对比后，前者的成品浆钙的粒径由94级提升到96级，黏度下降了30 mPa·s左右，吨分散剂用量减少0.8 kg，碳酸钙产能提升8%左右，研磨效率提高，能耗降低。表5同时显示，九洲生物技术（苏州）有限公司研发的后段研磨分散剂B在研磨过程中产生的热量少（同等冷凝水条件下，GCC成品的温度比某外资产品低6～7℃），说明分散剂流动性好、摩擦次数少，提高了磨机的研磨效率，减小了磨机的负载，降低了能耗。

4 结论

（1）九洲生物技术（苏州）有限公司研发的后段研磨分散剂B填补了国内的空白，聚丙烯酸类的分散剂B分散的颜料具有更低的黏度及更好的稳定性（有效减少了絮聚），有效地控制了浆料的返黏现象。

（2）九洲生物技术（苏州）有限公司研发的后段研磨分散剂B在研磨过程中产生的热量少（同等冷凝水条件下，GCC成品的温度比某外资产品低6～7℃），说明分散剂流动性好、摩擦次数少（GCC再絮聚比例少）。

（3）九洲生物技术（苏州）有限公司研发的后段研磨分散剂B将成品浆钙的级别由94级提高到96级，降低了碳酸钙的粒径，提高了碳酸钙的质量，发挥的包覆、润湿能力更好。

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表4 成品浆钙指标

表5 不同分散剂对应的成品浆钙基本指标及用量对比1）

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本文文献格式：高海明，胡云，张德合，等．后段研磨分散剂在超细湿法研磨碳酸钙中的应用[J]．造纸化学品，2017，29（3）∶14-19．

Goudsmit公司推出使用磁性过滤器从纸浆中去除钢丝技术

Goudsmit公司的金属分离专家在访问荷兰的一家大型造纸厂时发现该纸厂正在寻找一种从纸浆中去除钢丝的解决方案。由于将纤维束捆在一起的捆绑线无法完全去除，这些钢丝最终残留在纸浆中。这是在纤维素加工成纸浆之前就已经存在的问题。

该公司专家表示，由于自动化过程与人为控制相结合，最终纸浆中必定存在一些钢丝，而这种钢丝对于用于处理纸浆的设备特别有害。结果会造成生产停机，但这可以通过使用磁铁来防止。

为此，Goudsmit公司为这种工艺设计了大型磁性过滤器，孔径范围从DN100到DN400。产品滑槽的内部完全被具有高磁通密度（或高斯值）的强大磁力棒包围，使得即使在相对较高的流速下也可以捕获钢丝。此外，磁性插件配有坚固的引导和气动杆，简化了操作人员的操作。这不仅符合人体工程学，而且还能确保进行定期检查。

（于娟）

凯米拉公布2017年第一季度财报

日前，凯米拉对外公布其2017年度第一季度财报。由于所有业务部门收入均出现增长，特别是页岩气和天然气领域业务活跃，推动了石油和矿业收入增加，第一季度营收与去年同期相比，增长5%，为6.1亿欧元（去年同期为5.827亿欧元，下同）。因销量上升，除收购和剥离业务外的营收（以本币计）增长2%，但盈利率低于去年同期水平，主要原因有3个方面；尽管从时间顺序来看，销售价格下降的趋势得到了遏制，但依然低于1年前的水平。原材料价格的攀升，影响了所有部门的盈利水平，这主要源自乙烯和丙烯供应紧张，导致石油基原材料价格突然上涨。另外，因芬兰亨斯曼芬兰涂料遭受不可抗力的影响，造成供应临时中断，硬脂酸供应短缺，增加了生产成本，并导致一些产能利用率低。

经营性税息折旧及摊销前利润下降5%，达0.69亿欧元（0.728亿欧元），下降源自销售价格下降、临时的供应中断以及本季度某些原材料价格突然上涨；经营性税息折旧及摊销前利润率降至11.3%（12.5%）。每股盈利下降，为每股盈利0.12欧元（0.16欧元），主要原因是利润率下降和财务成本上升。

制浆和造纸化学品业务部门第一季度实现销售收入3.72亿欧元，在销量增长的同时，经营性税前收入下降。主要是因为遭受了不可抗力因素。但营收将按照计划得以实现。为巴西Klabin集团服务的工厂已经全面投入运营，预期芬兰Joutseno的新氯酸钠生产线将于2017年第四季度投产。与阿克苏诺贝尔外包生产协议未来几月内会到期，这将在2017年底带来2 000万欧元的增效。

（凯米拉 供稿）

矿产技术公司将在印尼新建一个PCC卫星工厂

美国矿产技术有限公司日前宣布，该公司已经与亚洲制浆与造纸（APP）的子公司 PT Indah Kiat制浆造纸（IKPP）签署了一项协议。协议内容为矿产技术有限公司将在其位于印度尼西亚波拉旺的造纸厂新建一个沉淀碳酸钙（PCC）年产量为12.5万t的卫星工厂，协议内容还包括矿产技术有限公司将扩大其位于该地区现有PCC卫星工厂的年产量，从4万t扩大至14万t。扩产后，该设施将由印度尼西亚APP的现有合资公司PT Sinar Mas Specialty Minerals运营。

（于娟）

Application of Rear Grinding Dispersant in Ultrafine Wet Ground Calcium Carbonate

GAO Hai-ming，HU Yun，ZHANG De-he，SUI Xiao-fei，HE Tian-jiao，DAI Ling
（Nine Continent Biotechnology（Suzhou）Co.，Ltd.，Suzhou 215000，China）

The property of ultrafine grinding calcium carbonate to a large extent depends on dispersant.This study investigatedhow toselect the dispersants by comparing the properties of GCC slurryunder the laboratory conditions and industrialization.Observing the phenomena during thegrinding process can help to select the appropriate dispersant.In order to study the performance of dispersant used in the wet grinding of GCC in the laboratory，the 325 mesh ground calcium carbonate（GCC）was ground in the laboratory basket mill to investigate the effect of two different rear dispersants（B and imported dispersant）on the grinding process.At the same time the effectsof two different rear dispersants used as a high-efficiency dispersant of GCC slurrywere investigated as well.After comparing with imported dispersant，the dispersant B which made in Nine Continent Company had an excellent dispersed effect on ultrafine grinding of calcium carbonate， it helped the content of GCC slurry whose particle size was smaller than 2 μmimprovedfrom 94%to 96%，the temperature of finished GCC slurry reduced 6～7℃and the viscosity of finished GCC slurry reduced.It indicated that the dispersant B which made in Nine Continent Company had an excellent dispersed effect and could replace the imported product in grinding calcium carbonate slurry.

rear grinding dispersant；GCC；particle size；wetting；viscosity

TS727+.6

A

1007-2225（2017）03-0014-06

高海明先生（1987-），硕士，工程师；专攻方向：涂料化学品开发及应用；E-mail：gaohm@nccchina.cn。

2017-04-18（修回）