蘇州非礦院蔡建高工談造紙高嶺土生產(chǎn)技術(shù)

/蘇州非礦院蔡建高工談造紙高嶺土生產(chǎn)技術(shù)我國高嶺土工業(yè)進(jìn)展一直較緩慢，直到80時(shí)代之前，除少數(shù)幾家高嶺土企業(yè)為機(jī)選外，大多生產(chǎn)原礦。80時(shí)代開始隨著國民經(jīng)濟(jì)飛速進(jìn)展，對高嶺土產(chǎn)品提出了越來越高的要求，高嶺土消費(fèi)結(jié)構(gòu)由傳統(tǒng)的陶瓷工業(yè)轉(zhuǎn)向造紙工業(yè)、塑料工業(yè)、石化工業(yè)等。這就促進(jìn)高嶺土的科技進(jìn)步，科技進(jìn)步又巨大推動了高嶺土行業(yè)的進(jìn)展。1.高嶺土加工工業(yè)的形成我國高嶺土加工工業(yè)技術(shù)進(jìn)展經(jīng)過了幾個(gè)時(shí)期，從在景德鎮(zhèn)高嶺村發(fā)覺高嶺土直到70時(shí)代，均以開采原礦為重要工藝，只有少量的機(jī)選加工廠，產(chǎn)品只能用于陶瓷工業(yè)，而且由于化學(xué)成份不穩(wěn)定，影響瓷器的質(zhì)量；含鐵高，使陶瓷產(chǎn)品產(chǎn)生斑點(diǎn)；原材料級配不合理影響泥料的干燥強(qiáng)度和可塑性。針對上述問題，70時(shí)代初到90時(shí)代初期，我國高嶺土工業(yè)進(jìn)入了一個(gè)技術(shù)進(jìn)步時(shí)代，先后有輕工部、國家建材局的“七五”“八五”攻關(guān)等一批科技攻關(guān)項(xiàng)目，以及茂名高嶺土、龍巖高嶺土的發(fā)覺及選礦討論?？萍脊リP(guān)在高效水力旋流器分選、剝片機(jī)超細(xì)磨剝，高梯度磁選等取得重點(diǎn)成果，這些成果至今仍成為高嶺土選礦的重要工藝。建材系統(tǒng)的科技攻關(guān)重要有針對蘇州高嶺土含硫高的問題，先后完成了選擇性絮凝、反浮選等科技成果及鑒定。2.造紙用高嶺土加工技術(shù)水平隨著我國造紙工業(yè)在“八五”“九五”期間的迅猛進(jìn)展，先后引進(jìn)了多條刮刀涂布機(jī)，刀速提高到600m/min、800m/min，甚至1200m/min。相應(yīng)對高嶺土提出了較高的質(zhì)量要求，包括細(xì)度、白度、粘濃度、磨耗值等。通過造紙和高嶺土兩大行業(yè)的共同努力、技術(shù)攻關(guān)，茂名高嶺土已被確認(rèn)為國內(nèi)目前高檔造紙用高嶺土的緊要生產(chǎn)基地，同時(shí)也推動了高嶺土生產(chǎn)技術(shù)的全面進(jìn)展。九十時(shí)代初至今，茂名先后有五家大型高嶺土選礦廠建成投產(chǎn)。其中：茂名石化礦業(yè)公司，6萬t/a；茂名高嶺土工業(yè)有限公司，6萬t/a；山閣瓷土公司，5萬t/a。當(dāng)前，茂名地區(qū)高嶺土總產(chǎn)量約25萬t/a，除少量用于塑料、涂料外，基本用于造紙工業(yè)。今年又有兗礦集團(tuán)北海高嶺土廠投產(chǎn)，為我國造紙工業(yè)又供給了一個(gè)原材料基地。我國目前造紙用高嶺土的加工工藝各地雖有差異，但總體工藝路線相近，下圖為其中具有代表性的工藝流程。高嶺土原礦在水槍的高壓沖擊下碎散，或高嶺土原礦經(jīng)搗漿機(jī)制漿，礦漿用泵送入螺旋分級機(jī)除砂，再用水力旋流器分選。選礦段數(shù)依據(jù)原礦性質(zhì)而定，一般為2～4段。分選后的粗精礦經(jīng)臥螺離心分級機(jī)，分出涂料級和填料級產(chǎn)品。涂料級產(chǎn)品，經(jīng)漂白、磁選、壓濾、干燥、包裝后出廠；填料級產(chǎn)品，經(jīng)壓濾、包裝后出廠。重要生產(chǎn)設(shè)備包括：搗漿機(jī)、螺旋分級機(jī)、水力旋流器、臥螺離心分級機(jī)、高梯度磁選機(jī)、壓濾機(jī)、干燥機(jī)。我國目前造紙用高嶺土產(chǎn)品質(zhì)量如下：Al2O3：37.5%，SiO2：47%，F(xiàn)e2O3：0.6%，燒失量：15%，2m含量：90%，45m篩余：0.02%，白度87%，分散沉降物：0.02%，磨耗值：3mg，粘濃度（500mPa.s固含量）：67%，PH值：4～7，水份2%。3.技術(shù)特點(diǎn)3.1水采或搗漿茂名高嶺土為砂性土，礦石較疏松，加上南方雨季時(shí)間長，降雨量大，故采納水采。礦石在水槍高壓水沖擊下，基本解離，只要掌控適當(dāng)?shù)臐舛群头稚l件，即直接進(jìn)入選礦作業(yè)，這樣就縮短了制漿等工藝環(huán)節(jié)，節(jié)省了投資和成本。而北海高嶺土由于原礦塊度大，硬度大，水力開采不易搗碎，影響分選效果，故采納連續(xù)搗漿機(jī)進(jìn)行制漿。3.2螺旋分級機(jī)除砂高嶺土原礦中石英、長石粒度較粗，一般大于325目，而高嶺土粒度較細(xì)，重要富集在—2m中。另外，從原礦粒度分析可知：+40m含量高，占80.01%；細(xì)粒級含量次之，—2m占12.97%；而中粒級范圍寬，含量卻很少，40～2m占7.02%。所以，我們藉助大處理量的分級設(shè)備（螺旋分級機(jī)）進(jìn)行粗選，甩掉大量粗尾，而用水力旋流器進(jìn)行最后粒級把關(guān)。而采納螺旋分級機(jī)除砂，突破了原有高嶺土生產(chǎn)工藝的模式，把我國高嶺土選礦粗選規(guī)模從單機(jī)產(chǎn)量1～2萬t，提高到單機(jī)20萬t。3.3臥螺離心機(jī)精選工藝采納了臥螺離心分級技術(shù)，使產(chǎn)品細(xì)度達(dá)到—2m90%以上，分級效率80%以上。特別是配置了變頻調(diào)速，可依據(jù)不同的物料調(diào)整工藝參數(shù)（如分別因素），保持產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。目前，國內(nèi)高嶺土選廠也有采納水力旋流器精選分級，在自控尚未實(shí)現(xiàn)的情況下，受流量、壓力變化的影響，產(chǎn)品質(zhì)量難于穩(wěn)定在－2m90%以上，分級效率不如臥螺離心分級機(jī)。3.4漂白－除鐵工藝依據(jù)鐵、鈦物相分析，高嶺土中鐵的賦存狀態(tài)，為礦物鐵和晶格鐵兩種，其中礦物鐵占60%，有一為地表鐵質(zhì)淋濾污染，所以采納化學(xué)漂白最經(jīng)濟(jì)、有效，也被廣泛采納。利用還原漂白劑（如亞硫酸鈉）將Fe3+還原成可溶性的Fe2+，再通過洗滌作業(yè)將其除去。漂白工藝重要技術(shù)體現(xiàn)在：（1）依據(jù)不同礦點(diǎn)物料摸索不同藥劑制度，使其更加合理有效；（2）漂白藥劑除常規(guī)漂白劑外，還需添加絡(luò)合物等其它藥劑，以產(chǎn)生綜合效果；（3）漂白產(chǎn)品須進(jìn)行洗滌，適時(shí)脫除可溶性二價(jià)鐵，以免產(chǎn)生“返黃”問題。個(gè)別高嶺土選廠采納磁選與化學(xué)漂白相結(jié)合的工藝，使產(chǎn)品白度進(jìn)一步提高，且降低藥劑消耗。通過磁選Fe2O3可從0.66%降低到0.52%，白度從70%提高到80%。3.5壓濾工藝國內(nèi)一般高嶺土企業(yè)都采納低壓過濾。但在茂名和北海兩地區(qū)，通過我院、企業(yè)、設(shè)備廠商三方技術(shù)攻關(guān)，采納高壓進(jìn)漿，壓力達(dá)到2～2.5MPa，提高了生產(chǎn)率，確保產(chǎn)品水份低于32～35%，節(jié)省了能耗，也改善了工作環(huán)境。3.6干燥工藝目前國內(nèi)造紙用高嶺土加工廠噴霧和閃蒸兩種干燥方式均有采納，各有特色。改進(jìn)后的強(qiáng)力干燥，在生產(chǎn)流程上適應(yīng)性強(qiáng)，在不同濃度、物料、給料量的情況下均可進(jìn)行干燥。噴霧產(chǎn)品更適于造紙廠使用，過去由于國內(nèi)離心盤霧化器的材料和加工均未過關(guān)，所以大型離心式噴霧干燥塔均為進(jìn)口。目前，國內(nèi)一些廠商已能加工噴霧塔，經(jīng)使用效果較好。4.造紙用高嶺土加工技術(shù)討論進(jìn)展方向雖然我國高嶺土加工技術(shù)取得了較大成績，但距造紙工業(yè)的要求還有肯定距離，特別是產(chǎn)品與巴西土相比差距較大，我院與各高嶺土加工廠正在不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新。4.1煤系高嶺土煅燒技術(shù)煅燒高嶺土是一種特別緊要的高嶺土深加工產(chǎn)品，重要用于造紙、塑料、油漆、橡膠、石油化工業(yè)和新型技術(shù)材料等方面。它作為造紙涂布料可使紙張的光澤度、平滑度、不透亮度和原紙覆蓋率比水洗高嶺土大為改善，尤其是煅燒高嶺土具有優(yōu)良的光散射本領(lǐng)和特別的油墨汲取性，是它能夠替代昂貴的鈦白粉的基礎(chǔ)和提高紙張涂層質(zhì)量的原因。煤系高嶺土煅燒技術(shù)是我國獨(dú)有的加工技術(shù)，北方煤系高嶺土通過幾年的探究，現(xiàn)已形成一整套完整的加工工藝，包括濕法超細(xì)，煅燒增白、打散解聚。這批成果作為國家“九五“攻關(guān)，通過了成果鑒定，并廣泛應(yīng)用于一批煤系高嶺土企業(yè)。4.2增白、降粘技術(shù)的進(jìn)步近20年來，增白、降粘技術(shù)一直是我們高嶺土行業(yè)討論的課題之一，并取得了較大的進(jìn)步，目前白度達(dá)到88%，粘濃度達(dá)到68%。但造紙工業(yè)進(jìn)展迅猛，對高嶺土提出了更高的要求，特別是美國高嶺土、巴西高嶺土進(jìn)入中國市場，加劇了技術(shù)的競爭，促進(jìn)了我國高嶺土技術(shù)進(jìn)步。近期將完成多項(xiàng)科技成果，取得多項(xiàng)專利技術(shù)。“十五”期間科技部立項(xiàng)的攻關(guān)課題完成后，高嶺土產(chǎn)品將達(dá)到白度90%、粘濃度72%。已獲專利批準(zhǔn)。4.3低溫超導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用我國高嶺土資源與美國、巴西等國比較，存在白度低，粘度高的缺陷，除了本身科技攻關(guān)外，還應(yīng)積極學(xué)習(xí)、引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)。低溫超導(dǎo)技術(shù)是目前我國尚不具備的技術(shù)，活著界上也僅有極少數(shù)公司把握，通過我院與美國Carpco等公司的交流、談判，終究在兗礦集團(tuán)北海高嶺土公司項(xiàng)目上引進(jìn)該裝備，該設(shè)備磁場強(qiáng)度5萬Gs，裝機(jī)容量37KW，F(xiàn)e2O30.7%降至0.5%以下，TiO2、K2O含量也有較大幅度的降低。4.4改進(jìn)高嶺土的粘度隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的進(jìn)展和人民生活水平的提高，我國造紙行業(yè)快速進(jìn)展，紙張的質(zhì)量和檔次有了很大的提高，其中涂布紙、紙板及信息辦公用紙已成為我國造紙行業(yè)的進(jìn)展重點(diǎn)。這些紙張的進(jìn)展離不開對優(yōu)質(zhì)涂布高嶺土的利用，高嶺土是生產(chǎn)上述紙張最通用的白色顏料之一。應(yīng)用于涂布加工紙的高嶺土，除了必需具備白度高、粒度細(xì)的優(yōu)異性能外，還必需具備粘度低的特性。對高嶺土的粘度國內(nèi)外有不少人進(jìn)行了討論，概括起來，影響高嶺土粘度的因素有以下幾個(gè)方面：高嶺土的成因類型、高嶺土晶體結(jié)構(gòu)的有序度、高嶺石的形態(tài)、粘度與粒度分布、礦物構(gòu)成、pH值、分散劑的種類和用量、加工過程中所使用的藥劑等等。因此，影響高嶺土粘度的因素是多方面的，有高嶺土本身的特性，也有來自外部的因素。改進(jìn)高嶺土的粘度首先必需對樣品進(jìn)行深入細(xì)致的分析，針對高嶺土的特點(diǎn)采納相應(yīng)的工藝方法，不能期望采納單一的方法來降低粘度，也不可能更改全部的高嶺土，使其粘度都達(dá)到68%以上。改進(jìn)高嶺土粘度的方法有很多，其中機(jī)械降粘是一種簡單有效、成本較低的方法