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近年来,随着纸和纸板产量的持续增长,国内造纸行业对涂布级精制高岭土的需求量越来越大。我国高岭土储量十分丰富,但造纸涂布用高档高岭土却很少,目前的高档高岭土颜料还主要依靠进口,主要是因为国产高岭土产品由于其矿浆的分散性能差而难以满足现代高速纸机的生产要求。影响高岭土粉体在水溶液中分散性能的因素很复杂,其中粉体在加工过程中造成的颗粒的粒度分布组成、表面电荷密度的变化对黏度的影响比较明显。本研究分析了高岭土的两个重点生产工序中产品的粒度分布组成、表面电荷密度的变化对黏度的影响。
本文对比茂名高岭土与两种进口高分散性高岭土(美国土与巴西土)在化学组成、粒径组成分布、表面电荷等方面存在的差异。结果发现:茂名高岭土相比于进口高岭土,黏度比较高的原因除了矿物本身化学组分的差异之外,就是颗粒的粒径及其分布,颗粒的表面化学两个方面。在分级加工工序中,高岭土颗粒在高速离心机中进行离心分级,得到三层颗粒大小不同的试样。如果去除掉原土中的细小颗粒和较大颗粒,那么分级后的最终产品-中层的黏度86.4 mPa.s相比较于原土1025mPa.s,或者是120.2相比较于原土1205 mPa·s,降低的幅度比较大,达到了分级的目的。同时,分级操作中,重力离心弃去上清液,相当于一次对原土的洗涤,对于略显酸性的粘土浆料,分级过程能够洗去部分游离氢离子,使得到的分级试样pH值有所提高,颗粒的表面电荷电负性增强,浆料分散性能好。对离心分级得到的各种粒度组合按照不同比例的组合进行复配,验证颗粒的粒度组合对黏度的影响。结果表明颗粒的粒度组合对于浆料黏度的影响并不是最主要的,需要从表面化学的角度继续进行分析。在剥片过程中,考察加入不同助磨剂、不同pH值条件下进行助磨,结果表明颗粒的表面电荷随着加入助磨剂的用量不同、pH值的不同而发生着改变,同时对高岭土的分散性能产生很大的影响,通过对三个影响因素的复合实验确定:剥片过程中对浆料最终黏度的影响程度从大到小的因素,依次是pH值、PAA加入量、HMP加入量;最佳条件为pn值为8、PAA加入量为3‰、HMP加入量4‰。