造紙用重質(zhì)碳酸鈣漿料的質(zhì)量要求及研磨工藝控制

　　
1、造紙用重質(zhì)碳酸鈣漿料的質(zhì)量要求

抄紙濕部使用的重質(zhì)碳酸鈣必須滿(mǎn)足以下要求：高白度、高純度、粒徑及其分布穩定、低鹽酸不溶物含量及磨耗、慢速沉降性能等。這些指標要求與紙機濕部生產(chǎn)過(guò)程的穩定性以及紙張質(zhì)量指標的控制緊密關(guān)聯(lián)。

（1）高白度
重質(zhì)碳酸鈣填料的白度影響紙張產(chǎn)品的白度，更會(huì )影響到部分使用增白染料助劑的紙張色相穩定性和生產(chǎn)成本的控制。對于碳酸鈣白度的標準控制為≥90%，部分特種紙企業(yè)對于碳酸鈣白度的標準控制則提升為≥92%。

（2）高碳酸鈣含量、低鹽酸不溶物、低磨耗
作為填料用的重質(zhì)碳酸鈣，質(zhì)地比較軟，碳酸鈣含量越高越有助于減少摩擦作用，可以減少對造紙設備的損傷，延長(cháng)生產(chǎn)設備的使用壽命，市場(chǎng)上對于碳酸鈣含量的控制標準為≥98%。
鹽酸不溶物以及磨耗指標主要針對碳酸鈣中所含的非可溶鹽類(lèi)及硬質(zhì)雜質(zhì)而言，如指標過(guò)高且長(cháng)期使用勢必造成紙機以及涂布設備的快速磨損，尤其對于流漿箱、網(wǎng)部、壓榨部各相關(guān)部件產(chǎn)生明顯的損傷，造紙使用的填料級碳酸鈣的鹽酸不溶物控制要求為≤0.35%，磨耗控制要求為矣22g/m-2。

（3）粒徑分布
根據不同的用途，對重質(zhì)碳酸鈣粒徑及其分布的要求也不同，就目前抄紙濕部所用的研磨碳酸鈣，粒徑控制為65級，要求其粒徑集中分布在某一區域，最好呈正態(tài)分布，以便于生產(chǎn)過(guò)程中操作參數調整控制，粒徑控制范圍為-2μm含量65%、-45μm含量100%?？刂坪米鳛樘盍鲜褂玫奶妓徕}粒徑，以便為后續在相同紙機條件下提高填料的留著(zhù)性能和為紙張印刷提供一個(gè)均勻良好的表面性能。

（4）沉降性能
主要衡量研磨碳酸鈣漿料處于穩定狀態(tài)下其懸浮顆粒沉降速率的快慢。沉降速率過(guò)快，一方面不利于生產(chǎn)過(guò)程中的儲存，并且會(huì )導致攪拌的動(dòng)力消耗過(guò)大，同時(shí)也說(shuō)明研磨碳酸鈣可能存在粒徑過(guò)大、分散性不好或添加分散劑量偏少等問(wèn)題；如長(cháng)時(shí)間無(wú)沉降則可能是存在研磨粒徑過(guò)細或分散劑添加過(guò)量，如此的質(zhì)量問(wèn)題會(huì )導致紙機濕部系統的運轉異常，正常為-2μm含量65%的碳酸鈣（固含量17%-18%）15min沉降速度為≤1mm。

2、重質(zhì)碳酸鈣研磨工藝及過(guò)程參數控制

（1）研磨的簡(jiǎn)要流程
研磨流程可根據實(shí)際生產(chǎn)對漿料品質(zhì)需求的不同作適當調整，相關(guān)的研磨機設備供應商會(huì )根據研磨機的能力和后續漿料質(zhì)量指標提供適合的研磨設備及流程。
在研磨流程中浸泡程序必不可少，以使其逐步潤脹便于后續研磨操作，使漿料質(zhì)量得到穩定控制，也可減少研磨電機的電流頻繁波動(dòng)。
配備儲存槽為保證研磨漿料的濃度穩定且能連續供給，減少斷料問(wèn)題出現。
研磨機流程操作過(guò)程中有嚴格的啟停順序，否則會(huì )造成研磨機堵塞或研磨電機燒毀等問(wèn)題。研磨機的開(kāi)啟必須按照碳酸鈣的流動(dòng)方向逐一操作，待有漿料從單個(gè)研磨機出口流出后再啟動(dòng)相應的控制開(kāi)關(guān)，否則空轉的研磨機會(huì )造成研磨介質(zhì)球珠的損傷，影響后續研磨質(zhì)量。
研磨過(guò)程全部結束后應立即用清水運轉流洗研磨機組，直至該研磨機出口重質(zhì)碳酸鈣濃度很低后，再按照開(kāi)啟的順序逐一關(guān)閉研磨電源，避免碳酸鈣結塊影響下次研磨工作。

（2）原粉的質(zhì)量選擇
碳酸鈣原粉的選擇與后續研磨成品漿料質(zhì)量密切相關(guān)，綜合成品研磨碳酸鈣的考核指標，首先應從原粉的白度、碳酸鈣含量、鹽酸不溶物含量等3個(gè)指標進(jìn)行綜合考量，因為這3個(gè)指標不僅為原粉的驗收指標還是成品漿料的質(zhì)量指標，僅研磨后漿料的白度會(huì )略高于原粉外，其他兩項指標在后續研磨過(guò)程中無(wú)法得到改善，而成品漿料的其他指標則可以通過(guò)調整研磨操作參數或設備狀態(tài)達到所需要求。這3個(gè)指標也從側面反映出碳酸鈣原粉的純度高低，同時(shí)也衡量了該礦源的品質(zhì)狀況。

（3）研磨濃度的選擇
研磨濃度對研磨機最大功效的發(fā)揮以及運輸成本的控制至關(guān)重要，濃度太高不利于漿料分散，還會(huì )影響研磨機的正常運轉，有可能導致研磨機堵滯或研磨電機燒毀，同時(shí)耗用的分散劑用量會(huì )大幅度增加；濃度太小則研磨機的有效功率未能最大化發(fā)揮，還會(huì )導致運輸成本的上升。目前國內研磨碳酸鈣濃度控制范圍為（70±2）%。

（4）分散劑的使用及添加
碳酸鈣原粉在浸泡以及研磨過(guò)程中非常容易失水沉淀甚至結塊，故需在生產(chǎn)過(guò)程中添加分散劑以增加其分散性能。由于碳酸鈣研磨品質(zhì)要求的差異，使用的分散劑種類(lèi)、型號以及用量各不相同，浸泡時(shí)必須根據濃度的大小以及成品漿料的黏度添加適量分散劑，用量相對分散的絕干原粉質(zhì)量大致在0.2%-0.3%（分散劑有效成分按100%計）；同時(shí)在研磨機的漿料出口滴加少量已稀釋100倍的分散劑，用量為10-20mg/L，以緩解粒徑減小帶來(lái)的黏度增加的負面影響。

（5）研磨介質(zhì)的選用
研磨介質(zhì)球珠品種大致可以分為以下幾種：玻璃珠、剛玉珠、高鋁瓷珠、氧化鋯珠等。由于類(lèi)型、價(jià)格的差別，可以根據要求及生產(chǎn)成本進(jìn)行選擇，目前選用最多的研磨介質(zhì)為高鋁瓷珠，其次為氧化鋯珠。
考慮到介質(zhì)本身的質(zhì)量以及研磨后碳酸鈣粒徑控制以及研磨機運轉的電流，介質(zhì)的用量為研磨機研磨容積的1/2~3/5，不同研磨機組采用介質(zhì)的型號各不相同，按照研磨的流程而言可采用一段機組添加2.0~2.5mm級、二段機組添加0.7~1.0mm級、三段機組添加0.25~0.5mm級。研磨機組中的漿料粒徑越細則采用的介質(zhì)級別越小。
研磨機運行一段時(shí)間后（大約3個(gè)月）可以根據實(shí)際情況將二段機組內長(cháng)期使用已磨損的中等級別介質(zhì)轉移部分到三段去，將一段中的部分介質(zhì)轉移到二段，在一段研磨機中補加部分2.0~2.5mm級別的介質(zhì)，在保證研磨質(zhì)量的基礎上達到節約生產(chǎn)成本的目的。

（6）系統管道及泵的選擇
碳酸鈣漿料容易沉淀，排布漿料的管道應便于拆裝，以處理泵送過(guò)程結束后碳酸鈣沉淀出現堵塞現象，因此通常的管道為多組便于拆裝的不銹鋼或鑄鐵管道，各輸送的泵應采用泥漿泵（研磨機組部分的泵、管道除外），各泥漿泵進(jìn)口均應接有清水管，以便在泵送結束或出現堵塞時(shí)及時(shí)清洗。
研磨機組間的管道最好采用透明的環(huán)型夾絲軟管，以便于觀(guān)察碳酸鈣漿料的實(shí)際走向、位置，發(fā)現異常問(wèn)題可以及時(shí)處理，以減少管道堵塞造成的研磨機組空轉；為便于維修，各研磨機組之間均采用空氣泵泵送，同時(shí)其安裝地點(diǎn)可以根據實(shí)際研磨現場(chǎng)情況靈活布置。

（7）研磨過(guò)程中的篩選設備選擇
在整個(gè)研磨過(guò)程中共設有兩個(gè)振動(dòng)篩：第一個(gè)振動(dòng)篩設在泡漿池與臨時(shí)貯存槽之間，篩網(wǎng)為250目尼龍網(wǎng)，主要去除原粉以及泡漿過(guò)程大顆粒的外來(lái)雜質(zhì)；第二個(gè)振動(dòng)篩設在最后一只研磨機的漿料出口與成品漿料貯存槽之間，篩網(wǎng)采用325目尼龍網(wǎng)，主要去除研磨過(guò)程帶入的小顆粒雜質(zhì)（包含部分破碎的小介質(zhì)）。
兩只篩網(wǎng)必須保持干凈以防堵塞網(wǎng)孔形成漿料溢流。同時(shí)各個(gè)研磨機的漿料出口也配備相應的縫篩，以防止其中的研磨介質(zhì)在高速運轉中被甩出來(lái)，出口部分的縫篩極易因為碳酸鈣失水形成干涸，必須定期（通常2h）進(jìn)行清洗。

（8）碳酸鈣漿料的保存
碳酸鈣中含有細菌，雖經(jīng)過(guò)研磨過(guò)程的高溫，仍無(wú)法殺滅，尤其夏季非常容易腐敗產(chǎn)生異味，影響到紙張的品質(zhì)。為控制其中的細菌滋生，通常在夏季添加殺菌助劑以維持漿料品質(zhì)，一般40t液態(tài)研磨碳酸鈣中添加400~500mL殺菌劑。其他季節可以根據實(shí)際狀況添加或不加。

（9）研磨過(guò)程出現的問(wèn)題及調整方法
要保證碳酸鈣研磨質(zhì)量穩定、合格，就必須對生產(chǎn)過(guò)程中主要控制以下幾個(gè)參數：碳酸鈣粒徑、研磨機組正常運行的電流、碳酸鈣黏度。這3個(gè)指標之間相互影響。
研磨碳酸鈣的粒徑可以通過(guò)相應粒徑儀進(jìn)行測量，通過(guò)穩定研磨操作控制后，即可以了解到碳酸鈣粒徑穩定在一合格范圍時(shí)對應的各研磨機或每一研磨機組電機電流的數值及其控制范圍，并檢測對應的黏度。
當電機電流偏低而漿料黏度處于正常水平時(shí)則說(shuō)明研磨介質(zhì)球珠有了磨損，必須添加適量且對應型號的介質(zhì)；如漿料黏度低于正常水平，則可能是添加的分散劑過(guò)量或泡漿濃度偏低。如電機的電流高于正常水平，則可能存在分散劑添加量偏少、研磨機內部的碳酸鈣結塊或泡漿濃度過(guò)高等問(wèn)題。
以上參數之間的相互關(guān)系必須根據生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)際狀況靈活掌握。各參數之間的關(guān)系及異常調整方法見(jiàn)下表。
 

表1 各參數之間的關(guān)系及異常調整

3、結論
在了解研磨碳酸鈣原粉以及后續研磨的成品漿料的考核項目指標的基礎上，結合各自對研磨碳酸鈣的質(zhì)量需求，再對以上提出的研磨操作工藝及參數合理運用，對生產(chǎn)適合造紙使用的研磨碳酸鈣產(chǎn)品大有裨益。