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降低造纸涂布用高岭土黏度的试验研究 高岭土的黏度及其改进

来源:www.baiyundou.net   日期:较早时间

雷东升1 王学群1 袁继祖2 余永富2

(1.国家非金属矿深加工工程技术研究中心,江苏苏州 215004;2.武汉理工大学,湖北武汉 430070)

摘要 对我国两种不同成因的高岭土的黏度特性进行了较为系统的试验研究,采用复合分散剂和矿物表面修复技术来降低高岭土的黏度,提高黏浓度,取得了良好的效果,并对其作用机理进行了初步探讨[1~3]

关键词 高岭土;造纸涂料;降低黏度;复合分散剂;高岭土表面修复。

第一作者简介:雷东升(1968—),男,博士,武汉理工大学硕士研究生导师,高级工程师。联系电话:0512-66723682,013962523918;E-mail:leidongsheng@yahoo.com.cn。

一、前言

随着我国造纸工业的迅速发展,造纸工业的技术和装备水平不断进步,高速涂布机获得广泛的应用。高速涂布要求涂布颜料必须具备固含量高、黏度低、流变性好的特性,而我国造纸涂布用的高岭土资源,由于晶体结构和表面形态较差,黏度普遍较高,黏浓度一般为50%~65%,不能满足造纸工业技术进步的要求。本试验选用国内具有代表性的两种高岭土精矿产品(苏州高岭土、茂名高岭土)为原料,通过对黏度特性的研究,采用复合分散剂和矿物表面修复技术来降低高岭土的黏度,改善了其流变特性,最终使苏州高岭土、茂名高岭土的黏浓度分别达到69.14%、70.32%,从而满足我国造纸工业对涂布颜料的要求。

二、试样的性质

(一) X光衍射分析

通过对试样的X光衍射图谱分析,两种高岭土试样中高岭石含量均在95%以上,石英含量5%左右,其他矿物含量很少。

(二)化学成分分析

两种高岭土试样的化学成分分析结果见表1。

表1 化学成分分析(wB/%)

(三)粒度分析

试样的粒度组成见表2。

表2 粒度组成分析(%)

根据涂布造纸的要求,涂料中-2.0μm的含量应在85%以上,且有一定的粒度级配。对两种高岭土的粒度分析可知,试验样品粒度大部分集中于2.0~0.4μm,其他粒级含量较少。其中茂名土粒度则大部分集中在2.0~0.4μm,而且这部分粒级分布较均匀。

(四)透射电镜分析

两种高岭土试样的透射电镜照片见图1、图2。

图1 苏州高岭土透射电镜照片(3×104倍)

图2 茂名高岭土透射电镜照片(3×104倍)

由图1看出,苏州土试样中含有部分管状的多水高岭石,片状结构体解离不够充分,大多呈聚集状态;而图2则显示,茂名土试样为结晶好的六角或近似六角片状结构,解离也较为完全。

三、试验及结果

采用无机分散剂(药剂1和药剂6)、有机分散剂(药剂2、药剂3、药剂4和药剂5)和无机与有机复配的复合分散剂,分别对两种试样进行了黏度特性系列试验和黏度浓度测试[1]

对两种试样分别按照确定的最佳分散剂方案加入分散剂,充分分散后加入机械挤压机进行表面修复,泥料经烘干、磨粉后测定黏浓度。

(一)分散剂影响试验

在固含量为63%和68%时进行了各种分散剂对苏州高岭土黏度特性影响的试验,结果见图3、图4。

从图3可以看出,在矿浆浓度较低时,上述几种药剂均能使矿浆的黏度降到500MPa·s以下。无机药剂中,药剂1作用比较好;有机药剂中,药剂4和药剂5对苏州高岭土的黏度特性影响比较明显。

从图4可以看出,当矿浆浓度增大时,无机药剂(药剂1和药剂6)的效果就不太明显,而且用量迅速加大;相对而言,有机药剂用量增加不大,其中药剂5的作用比较明显。

在固含量为63%和68%时进行了各种分散剂对茂名高岭土黏度特性影响的试验,结果见图5、图6。

从图5可以看出,在矿浆浓度较低时,上述几种药剂均能使矿浆的黏度降到500MPa·s以下。无机药剂中,药剂1作用比较好;有机药剂中,药剂4和药剂5对茂名高岭土的黏度特性影响明显。

从图6可以看出,当矿浆浓度增大时,无机药剂(药剂1和药剂6)的效果就不太明显,而且用量迅速加大;而有机药剂用量增加不大,其中药剂5的作用比较明显。

图3 苏州土黏度特性曲线(固含量63%)

图4 苏州土黏度特性曲线(固含量68%)

图5 茂名土黏度特性曲线(固含量63%)

图6 茂名高岭土黏度特性曲线(固含量68%)

考虑到有机药剂成本比较高,而且到一定的用量后改善效果就没有明显的增加;而无机药剂价格则相对便宜了很多。所以,选用无机和有机药剂复配试验,以期找出符合现场工艺和成本要求的最佳分散剂组合。

(二)复合分散剂试验

经过许多不同组合搭配试验,确定了对两种高岭土采用药剂1和药剂5的复合分散剂组合。通过不同用量的药剂复配试验(矿浆浓度为68%),最后确定了对苏州高岭土和茂名高岭土,复合分散剂(药剂1用量为4 kg/t;药剂5用量为3 kg/t)为最佳分散剂,其降低黏度的效果最佳。试验结果见表3和表4。

从表3和表4可以看出,采用复合分散剂不仅可以使高岭土矿浆的黏度降到500MPa·s以下(浓度为68%),而且有机药剂5的用量较小,大大节约了药剂成本。因此采用复合分散剂来改善高岭土的黏度特性,是一种较为可行和有效的方法。

从两种高岭土试样中抽取部分小样,经缩分、烘干后,按照GB/T 14563—93规定的高岭土黏度测定方法进行黏浓度测定,结果见表5;再取部分小样,经缩分、烘干后分别加入确定的最佳分散剂,再经充分搅拌分散均匀,然后烘干矿浆、磨碎、过60目筛、缩分、烘干,最后进行黏浓度测定,结果见表5。

表3 不同用量的药剂搭配结果(苏州高岭土,68%)

表4 不同用量的药剂搭配结果(茂名高岭土,68%)

由表5可以看出:加复合分散剂前,两种高岭土黏浓度仅为61.42%和64.03%,加入复合分散剂后,其黏浓度分别提高为68.33%和69.56%。

表5 两种高岭土加复合分散剂前后的黏浓度

表6 两种高岭土加复合分散剂后经表面修复的试验结果

(三)矿物表面修复试验

分别称取一定量的两种高岭土烘干样,按照确定的最佳分散剂方案加入分散剂,充分分散后加入机械挤压机进行表面修复,泥浆经烘干、磨粉后测定黏浓度,试验结果见表6。

由表6可以看出:加复合分散剂后,两种高岭土黏浓度分别为68.33%和69.56%,经表面修复后,其黏浓度分别提高为69.14%和70.32%。

四、作用机理探讨

(一)高岭石的结构

高岭石晶体结构为1∶1型片状硅酸盐,沿001层面解理。在加工过程中会产生两个性质不同的表面,即底面(001面)和侧面(010或110面),这两个面具有不同的双电层结构[2]。根据范奥尔根[3]的理论,高岭石底面电荷是由其晶格中阳离子被低价位的阳离子类质同象替换所引起的,因而带恒定的负电荷;而侧面电荷为断裂的硅氧键和铝氧键形成的羟基化合物的两性解离而产生的,在酸性介质中带正电荷,碱性介质中带负电荷。当介质pH值不变时,高岭石侧面的表面电位也保持不变,为恒电位体系。

正是这种不对称的双电层结构导致了高岭土颗粒在矿浆中极易形成大量的底面-侧面相连接的“T”型絮凝结构[4],并向空间发展。这种结构的形成不仅阻止了高岭土颗粒在矿浆中分散,而且会使矿浆中相当一部分水被包裹于结构体中,使矿浆的浓度难以提高。只有改变高岭土颗粒表面的电荷性质,使其侧面带大量的负电荷,颗粒之间产生排斥,阻止或破坏“T”型絮凝体的形成,才能使矿浆分散,提高矿浆的黏浓度。

(二)分散剂的作用机理

向矿浆中加入碱性物质,改变矿浆的pH值,使高岭土侧面的负电荷增加(ζ电位负性增大),有利于高岭土矿浆中部分“T”型结构凝聚体的解体,提高矿浆的分散度。但仅靠改变矿浆的pH值还不足以破坏矿浆中“T”型结构凝聚体,还需要加入分散剂,才能在其侧面产生足够的ζ负电位,破坏“T”型结构凝聚体,高岭土颗粒在矿浆中能充分分散。

良好的分散剂应该能提供足以抵消高岭土颗粒之间吸引的两种斥力:一是增加分散体系中颗粒表面的电荷,使颗粒间产生静电排斥作用,即提供静电稳定作用;二是分散体系的颗粒吸附大分子物质,在其表面吸附的大分子链(层)会产生空间位阻,即提供空间位阻稳定作用。因此,为达到最好的分散效果,在碱性环境中(高岭石侧面零点电为6.8左右,矿浆的pH值应在7.0~8.0之间)加入的分散剂或分散剂组合最好能同时产生上述两种作用力。常用的无机阴离子分散剂能产生大量的阴离子,使高岭土颗粒侧面带大量负电荷,ζ电位负性增大,颗粒间产生排斥力,阻止“T”型絮凝体的形成,颗粒处于较为稳定的分散状态;加入高分子聚合物分散剂则能通过其特有的大分子链,一端在颗粒表面强烈吸附,另一端伸向分散介质,使颗粒之间产生较强的空间位阻效应而互相排斥,“T”型絮凝体难以形成,从而在矿浆中处于高度分散状态,使矿浆的黏浓度得到了提高。

(三)表面修复的作用机理

高岭土泥料在机械挤压机的挤压腔内受到挤压、剪切、混合等复杂的作用,并且由于此过程中会升压升温,物料颗粒间的相互作用比较强烈,颗粒会较多地选择以片状定向排列在腔体内运动,以抵制这种强烈的相互作用力,这样高岭土颗粒间的絮凝结构被破坏,颗粒间形成的包裹水被释放出来,并且这种结构遭到强力破坏后很难重新形成;对于未能充分解离的片状高岭土颗粒,在这种高强度挤压、剪切和升温升压的作用下会再次发生更为充分的剥离,并且颗粒的表面之间也会互相摩擦和挤压,使其表面凹凸部分变得平整,断裂处被更小的片状颗粒覆盖,从而在配置料桨时颗粒间的吸引力大大减少,再次形成“T”型结构凝聚体的几率也大大减少,体系的流变特性由塑性变为假塑性,呈现出“剪切变稀”的特点,使矿浆的黏浓度得到提高。

五、结论

1)本试验对国内具有代表性的苏州高岭土精矿、茂名高岭土精矿的黏度特性进行了较为系统的试验研究,找到了一种复合分散剂,并确定了最佳复合分散剂的用量,可使两种高岭土的黏浓度分别提高到68.33%和69.56%。

2)按照确定的最佳分散剂方案加入分散剂,经表面修复后,两种高岭土的黏浓度分别提高到69.14%和70.32%。

参考文献

[1]GB/T14563—93.高岭土.北京:中国标准出版社,1993

[2]张锡秋,等.高岭土.北京:轻工业出版社,1988

[3]杨小生,陈荩.选矿流变学及其应用.长沙:中南工业大学出版社,1994

An Experimental Study on Reducing the Viscosity of Paper Coating Kaolin

Lei Dongsheng1,Wang Xuequn1,Yuan Jizu2,Yu Yongfu2

(1.National Engineering Research Center for Further-processing of Non-metallic Minerals,Suzhou 215004,Jiangsu,China;2.Wuhan University of Technology,Wuhan 430070,Hubei,China)

Abstract:In this paper the viscosity properties of kaolin of two kinds of origin in China are studied systemically.By adding compound dispersants and repairing the surface of kaolin particles,its viscosity concentration is improved.The mechanisms of the process are also studied preliminarily.

Key words:kaolin,paper coating,viscosity reduction,compound dispersant,the surface repair of kaolin.



降低造纸涂布用高岭土黏度的试验研究主要包括以下几个方面:
1. 试验原料与设备:选择合适的高岭土原料,涂布设备,以及用于测量黏度的仪器。
2. 试验方法:通常采用湿法涂布工艺,通过改变高岭土悬浮液的配方,研究不同条件下高岭土涂布的黏度变化。试验过程中需要记录涂布的参数,如涂布液的浓度、涂布速度、烘干温度等。
3. 试验方案:设计多组试验方案,分别考察高岭土悬浮液的浓度、涂布速度、烘干温度、分散剂添加量等因素对涂布黏度的影响。
4. 数据分析:通过对试验数据的分析,找出影响高岭土涂布黏度的主要因素,以及各因素之间的相互作用。
5. 优化配方:根据试验结果,优化高岭土悬浮液的配方,以降低涂布黏度。
6. 涂布性能评价:采用优化后的配方进行涂布试验,评价涂布纸的性能,如涂层均匀性、纸张强度、印刷性能等。
7. 试验总结与展望:对试验结果进行总结,阐述降低高岭土涂布黏度的方法及其对涂布纸性能的影响。同时,探讨未来研究方向,如研究新型分散剂、优化涂布工艺等。
在实际研究过程中,可以根据具体需求和条件,调整试验方案和参数。降低造纸涂布用高岭土黏度的试验研究有助于提高涂布纸的质量和性能,为造纸行业提供技术支持。

高岭土的黏度及其改进~

马兰芳 姜苏香
(国家非金属矿深加工工程技术研究中心,江苏苏州 215004)
摘要 通过分析影响高岭土黏度的诸多因素,提出改善高岭土黏度的方法,并把机械降黏技术应用到生产实践中[1~7]。
关键词 高岭土;黏度;涂布加工纸。
作者简介:马兰芳,1968年毕业于天津南开大学,退休前在苏州非金属矿深加工工程技术研究中心工作,高级工程师,长期从事非金属矿选矿。
姜苏香,1986年工作毕业于武汉理工大学,现就职于苏州非金属矿深加工工程技术研究中心,高级工程师,长期从事非金属矿选矿工作。
一、引言
随着我国国民经济的发展、人民生活水平的提高和造纸行业的迅速发展,纸张的质量和档次有了很大的提高,其中涂布纸、纸板和信息办公用纸已成为造纸行业的发展重点。造纸级高岭土是生产上述纸张最通用和消耗量最大的白色颜料之一。应用于涂布加工纸的高岭土,除了必须具备白度高、粒度细的优异性能外,还必须具备黏度低的特性。
本文主要讨论优质造纸级高岭土的黏度指标及其改进方法。
二、高岭土的黏度及测试方法
黏度是流体的重要物理参数,它以数值定量地表示流体黏性的程度。
高岭土的黏度有两种表示方法,一种以某一浓度时的黏度表示;一种以黏浓度值表示,即试样矿浆在最佳分散条件下黏度为500MPa·s时的固含量。造纸用的高岭土的黏度要求越低越好,黏浓度则要求越大越好。
根据国标GB/T14563—14565—93的规定,中国高岭土的黏度采用NDJ-1型旋转式黏度计进行测定。该黏度计和英美等国使用的Brookfield黏度计相似。
在测定黏度值之前,首先需确定最佳分散剂的用量。这是因为高岭土的黏度与所使用的分散剂的种类和用量直接相关。为了求得准确的黏度值,必须先确定最佳分散剂的种类和用量。
试样在最佳分散条件下测定不同固含量时的黏度值,由于黏度的倒数(1/η)和浓度(C)呈负相关关系,根据相应的固含量和黏度值,按照下列公式计算试样在500MPa·s时的固含量X。

中国非金属矿业

式中:S1为测定η1时的固含量(计算值),%;S2为测定η2时的固含量(测定值),%;η1为固含量为S1时测定的黏度值,mPa·s;η2为固含量为S2时测定的黏度值,mPa·s。
这里需指出的是,我国大部分造纸厂购买的是国产的黏度计,测定黏度所采用的转子转速为60 r/min;而有些企业采用的是进口黏度计,转子的转速为100 r/min,两者所测得的黏度值有差别,从而导致黏浓度不相一致。因此,表示黏浓度时要注明分散条件、测试仪器和测试条件。
三、影响高岭土黏度的因素
高岭土是以高岭石族矿物为主要成分的土质岩石,高岭土族矿物包括整个二八面体1∶1型的层状铝硅酸盐,其中有高岭石、埃洛石、地开石。
高岭石结构单位层由硅氧四面体和铝氧八面体片组成。层间没有水分子,以氢键相连接。层间的键合力较弱。按晶体结构特征不同,分为有序的(结晶好的)与无序的(结晶差的)高岭石。高岭石的形态一般为假六边形,当某一面特别发育时,它可以是宽板状。结晶好的高岭石晶形轮廓完整,集合体在扫描电镜下多呈书页状。无序的结晶较差的高岭石一般为从不完整的六边形到近于椭圆形的鳞片。
埃洛石的结构,简单地说,是在高岭石晶层间夹一层水分子,层间堆叠凌乱,在b轴或a、b轴两个方向任意错动。因此,埃洛石比b轴无序的高岭石还要无序。埃洛石的形态在电镜下为管状或卷曲的鳞片状。
对高岭土的黏度国内外曾有不少人进行研究,概括起来影响高岭土黏度的因素有以下几方面。
(一)高岭土的成因
高岭土的分类按其成因可分为原生高岭土和次生高岭土两大类,前者又可分为风化型高岭土和热液蚀变型高岭土,后者即为沉积型高岭土,是原生高岭土经搬迁沉积而形成的。一般来说沉积型高岭土的黏度低,原生高岭土的黏度要高些。如美国佐治亚州高岭土是风化沉积型的,而英国康沃耳高岭土则是原生型的,美国高岭土的黏度较英国的要低。表1列出了英国、美国、巴西高岭土的黏度与其成因的关系。

表1 英、美、巴西高岭土的黏度对照

(二)高岭石晶体结构的有序度
高岭石随其形成的地质年代、地质成因和地质条件,晶体结构的有序度有所不同,有的晶体有序度很高,有的则较差,有的则成无序。大量的事实证明,有序度高的高岭石黏度一般较低,有序度低的高岭石黏度较高。有人对此作了深入研究,表2列出部分高岭土的结晶度指数与黏浓度值。

表2 广东高岭石样品的结晶指数和黏浓度值

表2直观地说明了高岭土的黏度和结晶度的关系。
Murray曾指出,有序度低的高岭石中有较强的键合力,它能产生一种较高的电动势能,使纸浆黏度增大。
(三)高岭石的形态
高岭石的形态对高岭土的黏度影响较大,管状高岭石的黏度较高,结晶很好的假六角片状高岭石黏度较低。高岭石晶体的长厚比值或宽厚比值对黏度也有较大的影响。Storr曾对此作过研究,研究结果表明,长厚比或宽厚比越大,黏度越大。这是因为,在固含量一定的条件下,随着长厚比或宽厚比值的增大,在剪切力下颗粒旋转半径增大,黏度随之增加。
黏度与高岭石形态几何值的关系见图1。

图1 黏浓度与高岭石形态几何值的关系

(四)粒度及粒度分布
高岭石的颗粒大小及其分布直接影响高岭土的黏度。一般来说,颗粒越细,比表面积越大,黏度增大;粒径适中、分布均匀的高岭土黏度低。
(五)矿物组成
自然开采的高岭土除了高岭石之外,常常还有其他矿物,如蒙脱石、石英、云母、明矾石、黄铁矿、褐铁矿等。这些矿物杂质对高岭土的黏度有着很大的影响。高岭土中含有蒙脱石黏度就会大大增高,云母、长石类矿物也会增加高岭土的黏度。
(六) pH值
高岭土颗粒表面在矿浆中基本上带负电荷,pH值可以改变高岭土的ε电位和总电位,从而影响其分散和絮凝行为,pH 值的大小将直接影响高岭土矿浆的黏度。在大部分情况下,pH值高,黏度低,pH值低,黏度高。
(七)分散剂的种类和用量
高岭石分散在水中,由于布朗运动互相碰撞会引起再凝聚,黏度增大。添加分散剂可使颗粒表面形成吸附层(或改善表面电荷),使粒子保持一定的距离,减少接触,防止再凝聚。常用的分散剂的有水玻璃、六偏磷酸钠、DC-854有机分散剂等。这些分散剂的分散作用不尽相同,因此,分散剂的种类和用量是直接影响高岭土黏度的重要外部因素。国标中明确规定,测定黏度前必须确定分散剂的种类和最佳用量。有机分散剂的分散性能,尤其在高剪切力下的分散性能已显示了明显的优越性。
(八)高岭土加工过程中所使用的药剂
一般高岭土含有杂质,为获得纯度较高的高岭土需要采用湿法选矿手段,选矿过程中经常使用一些分散剂和絮凝剂,这些药剂的种类和用量会影响到最终产品的黏度,因此须谨慎使用。
(九)高岭土的加工方法
高岭土的加工方法对高岭土的黏度也会产生影响,如采用磨剥方法,会增加高岭土的黏度。这是因为磨剥后,颗粒的径厚比值增大,黏度也随之增大。煅烧也将增加高岭土的黏度。表3列出了美国水洗土、剥片土和煅烧土的黏度。

表3 美国造纸用高岭土的性能

总之,影响高岭土黏度的因素很多,这些因素间存在着交互作用,不能简单地以某一因素来判断,要综合诸多因素全面地进行地分析和判断。
四、降低高岭土黏度的方法
由上面的分析看到,影响高岭土黏度的因素是多方面的,有高岭土本身的特性,也有来自外部的因素。降低高岭土的黏度首先必须对样品进行深入细致的分析,针对特点提出相应的工艺和方法。很明显,不能指望用一种办法来降低黏度;也不可能改变所有的高岭土,使其黏浓度都达到68%以上。但人们在探索的过程中还是寻找到一些有效的办法,来降低一些高岭土的黏度,并获得满意的结果。
添加降黏剂是一种很有效的办法。中国高岭土公司采用添加降黏剂使该公司的白硫3#黏浓度从62%提高到67%以上。降黏剂的作用是改善高岭石颗粒表面的电性,增加排斥力,从而达到降黏的目的。
五、机械降黏在广西合浦高岭土矿的应用
国家非金属矿深加工工程技术研究中心在降黏方面进行了大量的工作。经过大量试验,找到一种简单有效的机械降黏的方法。采用该办法对广西合浦高岭土进行处理,使高岭土的黏浓度从64%提高到68%以上。
广西合浦高岭土矿属花岗岩风化残积型。矿物组成主要为石英、高岭石,其次为云母、钾长石,铁杂质主要以硅酸盐、赤铁矿和褐铁矿的形式存在,其中硅酸铁大都赋存于云母中。
合浦高岭土的黏度较大,经多种选矿手段除去杂质后的水洗土黏浓度也只有64%左右。这和合浦高岭土的成因——风化残积型有着很大的关系。
研究发现,将合浦水洗高岭土和水以一定比例混合,采用具有捏合和挤压功能的设备对其做功,可以改善高岭土在水中的流变性能,黏浓度明显提高,从64%提高到68%以上。剥片土通过捏合和挤压,黏度也明显降低,当浓度为65%时,黏度从1949MPa·s降低到181MPa·s。
在实验室试验的基础上,我们把该方法运用到合浦高岭土矿的生产实践中,取得了很好的效果,使合浦高岭土矿不仅能生产陶瓷级高岭土,还能生产造纸级高岭土,充分利用了自然资源,增加了产品的种类,提高了企业的经济效益,取得了很好的社会效益和经济效益。
六、结语
黏度是造纸级高岭土的重要物理指标。影响高岭土黏度的因素是多方面的,有高岭土本身的特性,也有来自外部的因素。实践证明,针对高岭土的特征,采用相应的工艺和方法,可以改变某些高岭土的黏度,使其达到造纸级高岭土的要求。添加降黏剂和机械降黏是两种比较行之有效的降黏方法,这两种办法都具备工艺简单、成本低的优点,对它们的研究和开发将为我国造纸级高岭土的生产和发展提供新的途径。
参考文献
[1]宋宝祥.高岭土在造纸工业中的开发应用及前景.非金属矿,1997,(1):13-19
[2]周国平.高岭石的结晶有序度及其对纸张涂布黏浓度的影响.矿物学报,1991,(3):267-273
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[4]郑元榕.改变苏州高岭土黏度的研究报告.非金属矿,1998,(增刊):61-64
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[6]Murry H H.Correlation of paper-coating quality with degree of crystal perfection ofkaolinite[C]∥clay and clay minerals.4th National Conf,31-40
[7]World Kaolins[M]∥Industrial Clays.1989:8-13
The Viscosity of Kaolin and Its Improvement
Ma Lanfang,Jiang Suxiang
(The National Engineering and Technical Research Center for Deep-processing of non-metallic Minerals,Suzhou 215004,Jiangsu,China)
Abstract:The methods for improving viscosity of kaolin have been put forward through analysing numerous factors influencing the viscosity of kaolin and a mechanical viscosity-lowering technique has been applied into the production practice.
Key words:kaolin,viscosity,coated paper.

高岭土和滑石粉在造纸中的主要用途是作为填料和涂布纸中的颜料。

两者均可以作为填料和颜料来使用。

(一)滑石粉
滑石粉在造纸中的主要用途是用作填料,是目前国内使用得最广泛的造纸填料。它具有矿藏丰富、价格低廉、对纸张性能适应性高的特点。滑石粉质感滑腻,化学性质不活泼,加入纸张中能提高纸页的匀度、平滑度、光泽度和吸油墨性,改善纸页的印刷性和书写性,多用与印刷类和书写类等的一般文化用纸的加填。由于其折射率不高,很少用于薄页纸中。

(二)高岭土
高岭土,主要用作涂布纸涂料中的颜料,也叫瓷土、白土、或铝矾土,在造纸中每年用量超过800万吨,主要为片状和管状结构,具有化学惰性。其价格也便宜,储量比较丰富。我国苏州、茂名、湛江等地都盛产高岭土。同样叫作高岭土,不同的产地,就会有不同的性质,不同的性质就导致了不同的用途。但是,颗粒较细、品种较好的高岭土多用作涂布中的颜料。

一般来说涂布纸涂料中的颜料首选高岭土,其次才是碳酸钙、硫酸钡、缎白、二氧化钛、氢氧化铝、滑石粉、氯化锌、锌钡白、硫酸钡等,滑石粉作颜料使用得比较少。

片状结构的高岭土,涂于原纸表面之后,再经过压光,使之平行的排列在纸面上,这样对光有较高的反射率,因而能达到非常高的平滑度和光泽度。非片状结构(比如管状和菱形六面体结构)的高岭土,则没有上述优点。具体选材和生产中这是必须考虑的问题。在国内,苏州、茂名、湛江的高岭土质量高(包括片状结构含量高),所以一般用作颜料比较多一点。

高岭土作为填料使用的情况也是比较普遍的。同样能提高纸页的书写性和印刷性,增加纸页的匀度、平滑度、光泽度。

作为造纸填料的高岭土,通常是在干燥和粉碎后用分选法进行分级净化,而用作颜料的高岭土,往往需要用水的方法净化,以便制得更好颜色和更细粒度的高岭土。

(三)两者作填料时的比较
具体生产中是否需要加填、选用何种填料、用量多少,都是根据纸张的质量要求、用途以及填料本身特性来确定的,同时还要兼顾生产成本和经济效益。
加填可以改善纸页的不透明度、透气度、柔韧性、印刷性和书写性,降低成本。但是,它也会降低纸页物理强度和施胶度。

高岭土和滑石粉在性质上的差别主要体现于白度上。滑石粉的白度为90%~96.8%,高岭土的白度为80%~86%。因此相较而言,对白度要求比较高的纸种也多选用滑石粉。但是,滑石粉一般少用于薄页纸(如生活用纸)的生产。

生产有光纸、书写纸、画报纸等一般纸种时,应选用比较廉价的填料,这时可以选用滑石粉、高岭土。
含管状结构比较多的差品种高岭土多用作填料,而含片状结构较多的高岭土一般不选来作填料,而是多用作颜料。一些印刷纸中其添加量为15%~20%,有些纸种甚至达到35%。

两者的具体性质一定程度上决定着它们在造纸中的应用。由于它们物理性质很相似,并且都具有化学惰性,所以在用作填料时没有太多的差别。当然,在具体的生产中,即使他们有同样的特性,我们还需要更多的考虑原料供应的稳定性、采购成本以及他们对该生产线的适应性等。

目前我也没有查阅到太多关于两者用于填料的区别。日后要是有机会再继续和你讨论好了。

相关要点总结:

13887602818:造纸中用的高岭土和滑石粉的用途。
田梁答:滑石粉质感滑腻,化学性质不活泼,加入纸张中能提高纸页的匀度、平滑度、光泽度和吸油墨性,改善纸页的印刷性和书写性,多用与印刷类和书写类等的一般文化用纸的加填。由于其折射率不高,很少用于薄页纸中。(二)高岭土 高岭土,主要用作涂布纸涂料中的颜料,也叫瓷土、白土、或铝矾土,在造纸中...

13887602818:高岭土用途
田梁答:高岭土的用途有:成为造纸,陶瓷,橡胶,化工,涂料,医药和国防等几十个行业所必需的矿物原料,高岭土具有一定的可塑性,使陶瓷泥坯有利于车坯及注浆,便于成形。高岭土在陶瓷中的作用是引入Al2O3,有利于莫来石的生成,提高其化学稳定性和烧结强度。在烧成中高岭土分解生成莫来石,形成坯体强度的...

13887602818:中国高岭土的分布区域?
田梁答:而且煤系高岭土由于属于煤的伴生矿,难以大规模开采利用。在我国,非煤系高岭土与煤系高岭土储量相当,但绝大多数为管状高岭土,粘度大,不能用于造纸涂布。据目前所了解资料,只有广东、广西、河北沙河的高岭土资源可以开发用于造纸涂料,因此资源十分宝贵。河北沙河在90年代中后期曾在国内造纸涂料市场与...

13887602818:造纸用的高岭土和白土,造纸用高岭土主要成分是哪些?
田梁答:造纸用的高岭土按造纸用途分:刮刀级 涂布放 填料级。 在刮刀级 涂布级 填料级中又根椐产品质量细分若干级,常用造纸用的高岭土主要参数指标: AL2O3(%)≥36.0 Fe2O3(%)<0.6 自然白度>86 粒度 -2µm(%)>88 325目筛余量(%)<0.005 水分(%)<1.5 粘浓度(%...

13887602818:高岭土有什么作用?
田梁答:1、工业用途 高岭土已成为造纸、陶瓷、橡胶、化工、涂料、医药和国防等几十个行业所必需的矿物原料;陶瓷不仅对高岭土的可塑性、结合性、干燥收缩、干燥强度、烧结收缩、烧结性质、耐火度及烧后白度等有严格要求,而且涉及到化学特性,特别是铁、钛、铜、铬、锰等致色元素的存在,使烧后白度降低,产生...

13887602818:煅烧高岭土本领大,这四大领域离不开它!
田梁答:2. 应用领域的独家定制 在造纸业中,煅烧高岭土的优良性能使其成为油墨的理想选择,其良好的吸收性和遮盖力,使得它在铜版纸制作中扮演着重要角色,尤其是在高速涂布机的运用中,它的用量稳步增长。而对于油漆涂料,煅烧高岭土的占有率更是高达60%,它提升了涂层的质感和光泽,降低了生产成本。在橡胶和...

13887602818:高岭土的好坏是以什么来区分的,它的判断标准是什么
田梁答:粘度的测定,一般采用旋转粘度计,以在含70%固含量的高岭土泥浆中的转速来衡量。在生产工艺中,粘度具有重要意义,它不仅是陶瓷工业的重要参数,对造纸工业影响也很大。据资料表明,国外用高岭土作涂料,在低速涂布时要求粘度约0.5Pa·s,高速涂布时要求小于1.5Pa·s。五、烧结性 烧结性是指将成型的...

13887602818:高岭土是什么材料?
田梁答:高岭土的特性和用途 质纯的高岭土具有白度高、质软、易分散悬浮于水中、 良好的可塑性和高的粘结性、优良的电绝缘性能; 具有良好的抗酸溶性、很低的阳离子交换量、较好的耐火性 等理化性质。因此高岭土已成为造纸、陶瓷、橡胶、化工、涂料、 医药和国防等几十个行业所必需的矿物原料。有报道称,...

13887602818:高岭土作用有哪些?都用在哪些行业领域?
田梁答:其主要用途包括:1、用于陶瓷工业。高岭土主要用作陶瓷原料,用于制作各类陶瓷;2、用于耐火材料及水泥工业。主要得益于高岭土较好的耐火性能,品位较高的高岭土可用于制作光学玻璃、玻璃纤维用坩埚及实验室用坩埚,纯度较低的高岭土可用于制作耐火砖、耐火泥等耐火材料;3、用于造纸行业。高岭土作为纸张的...

13887602818:高岭土作用有哪些?都用在哪些行业领%
田梁答:10、高岭土在造纸工业的应用十分广泛。主要有两个领域,一个是在造纸(或称抄纸)过程中使用的填料,另一个是在表面涂布过程中使用的颜料。对于一般文化纸,填料量占纸重量的10-20%。对于涂布纸和纸板(主要包括轻量涂布纸、铜版纸和涂布纸板),除了需要填料外,还需要颜料,填、颜料用的高岭土所占...

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