研磨方式對(duì)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(xué)造紙與污染控制國(guó)家工程研究中心,廣東廣州,510640)

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研磨方式對(duì)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(xué)造紙與污染控制國(guó)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(jī)研磨制備硅灰石造紙?zhí)盍稀?shí)驗(yàn)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(jī)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(jī)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(duì)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(qiáng)度基本一致。

關(guān)鍵詞：硅灰石；雷蒙磨；球磨機(jī)；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(wú)機(jī)礦物材料,見(jiàn)圖1。硅灰石具有穩(wěn)定的物理化學(xué)性質(zhì),白度較高,耐酸堿且無(wú)毒環(huán)保。硅灰石經(jīng)過(guò)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(wú)機(jī)礦物加工設(shè)備有雷蒙磨(見(jiàn)圖2)和球磨機(jī)(見(jiàn)圖3)，由于兩種粉碎研磨設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu)、研磨機(jī)理等方面的差異,導(dǎo)致同一種礦物經(jīng)過(guò)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(shí)驗(yàn)采用雷蒙磨、球磨機(jī)分別對(duì)硅灰石進(jìn)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(jìn)行加填實(shí)驗(yàn),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(jī)

1實(shí)驗(yàn)

1.1實(shí)驗(yàn)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(guò)充分混合,按照雷蒙磨、球磨機(jī)設(shè)備的生產(chǎn)工藝要求,制得符合造紙?zhí)盍霞?xì)度要求的粉體,通過(guò)顯微鏡對(duì)樣品粒子形態(tài)進(jìn)行觀察,判斷不同研磨方式對(duì)硅灰石纖維形態(tài)的破壞程度。

以雷蒙磨、球磨機(jī)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(jìn)行加填實(shí)驗(yàn),抄造手抄片檢測(cè)各項(xiàng)性能,對(duì)不同設(shè)備研磨制備的硅灰石填料加填紙張的性能進(jìn)行評(píng)估對(duì)比。

圖4　PALZ的纖維形態(tài)

圖5　PAQZ的纖維形態(tài)

1.2實(shí)驗(yàn)原料及設(shè)備

實(shí)驗(yàn)原料：漿料1,機(jī)械木漿；漿料2,化學(xué)木漿。

實(shí)驗(yàn)設(shè)備：槽式打漿機(jī),紙頁(yè)成型器,油壓機(jī)等。

檢測(cè)儀器：稱(chēng)量天平(0.01 g),電腦壓縮實(shí)驗(yàn)儀(測(cè)厚度),抗張強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)儀,耐破度實(shí)驗(yàn)儀,挺度實(shí)驗(yàn)儀等。

1.3抄造手抄片及檢測(cè)

(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(jìn)行手抄片的抄造。

(2)檢測(cè)手抄片的松厚度、抗張強(qiáng)度、耐破度、挺度、灰分、填料留著率等指標(biāo),并進(jìn)行綜合評(píng)估。

2結(jié)果與討論

2.1雷蒙磨、球磨機(jī)研磨制備的硅灰石填料的粒子形態(tài)

采用雷蒙磨、球磨機(jī)分別對(duì)同一批硅灰石進(jìn)行研磨加工制備填料,采用光學(xué)顯微鏡對(duì)不同設(shè)備研磨制備的填料樣品纖維形態(tài)進(jìn)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(jī)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(jī)對(duì)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(duì)硅灰石纖維形態(tài)破壞相對(duì)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(jī)對(duì)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(jī)研磨制備的硅灰石填料加填實(shí)驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)將兩種不同設(shè)備加工的硅灰石填料添加于機(jī)械漿、化學(xué)漿中進(jìn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1和表2。

由表1可知,對(duì)于機(jī)械漿的加填而言,與未使用填料的紙張相比,無(wú)論是雷蒙磨還是球磨機(jī)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(jī)的。從強(qiáng)度方面比較可得,雷蒙磨和球磨機(jī)研磨制備的填料加填紙的耐破強(qiáng)度和抗張強(qiáng)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(jī)。

表1　雷蒙磨、球磨機(jī)研磨制備硅灰石填料在機(jī)械漿中的加填性能比較

表2　雷蒙磨、球磨機(jī)研磨制備硅灰石填料在化學(xué)漿中的加填性能比較

由表2可知,對(duì)于化學(xué)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(jī)的。強(qiáng)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(jī)研磨制備的填料加填紙?jiān)诳箯垙?qiáng)度方面稍占有優(yōu)勢(shì),但數(shù)據(jù)相差不大且均小于未使用填料的紙張強(qiáng)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(jī)。

3結(jié)論

3.1雷蒙磨、球磨機(jī)研磨硅灰石制備的填料對(duì)晶簇都有一定的破壞。與球磨機(jī)研磨制備的填料相比,雷蒙磨研磨制備的填料對(duì)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(jī)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(jī)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(jī)的。

3.4雷蒙磨與球磨機(jī)研磨制備的填料加填紙的耐破度、抗張強(qiáng)度基本一致。

參考文獻(xiàn)

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(責(zé)任編輯：馬忻)

·消息·

東莞順裕紙業(yè)投建15萬(wàn)t/a高強(qiáng)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(jī)。東莞順裕紙業(yè)是一家專(zhuān)業(yè)的包裝用紙生產(chǎn)商,此次新投建的 6#紙機(jī),將為公司帶來(lái)15 萬(wàn)t/a高強(qiáng)瓦楞原紙的產(chǎn)能提升。

6#紙機(jī)(設(shè)計(jì)車(chē)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(jī)關(guān)鍵部件選擇歐洲供應(yīng)商,全部在歐洲設(shè)計(jì)和生產(chǎn)；而紙機(jī)其他部分的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)則選擇國(guó)內(nèi)供應(yīng)商。其中,PMP集團(tuán)將為東莞順裕紙業(yè)6#紙機(jī)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(lèi)號(hào)：TS727

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0254- 508X(2015)04- 0071- 03

作者簡(jiǎn)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)。