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我国重质碳酸钙生产技术现状及发展趋势

时间: 2018-12-26 来源: mining120 作者: 点击:
 
导语

在桂林举办的2014中国非属矿科技与市场交流大会上,中国非金属矿工业协会副理事长、中国矿业大学(北京)郑水林教授做了题为《重质碳酸钙生产技术现状及发展趋势》的专题报告,本文由郑教授的报告整理而成。

重质碳酸钙GCC(Grinding Calcite Carbonate)是以方解石白垩大理石等矿石为原料采用机械粉碎方法生产的碳酸钙粉体。
按粒度分为细粉(D97>10μm)和超细粉(D97<10μm);按是否表面改性分为重质碳酸钙(简称重钙)和活性重质碳酸钙(简称活性重钙);活性重质碳酸钙还可细分为活性重钙粉和超细活性重钙粉。目前的分类方法并不统一,没有相应的分类标准。

1重质碳酸钙的应用:

重质碳酸钙作为通常用作填料,广泛用于人造地砖、橡胶、塑料、造纸、涂料、油漆、油墨、电缆、建筑用品、食品、医药、纺织、饲料、牙膏等日用化工行业,作填充剂起到增加产品的体积,降低生产成本。用于橡胶中,可增加橡胶的体积,改善橡胶的加工性,起半补强或补强作用,并可调节橡胶的硬度。

重钙和轻钙应用的特点与优势:

GCC: 相同填充量下填充材料的体积小、密度大;比表面积和吸油值小,与树脂混合较容易;不同原料的杂志种类和含量不同,制品的色泽不稳定。
PCC: 可根据不用的要求调控颗粒晶型,适用性好;沉降体积大、堆积密度小;同样填充量下可增加制品的体积;杂志较少,制品色泽均匀;原级粒度小。同样填充量下填充材料的力学性能较好;但由于比表面积和吸油值大,与树脂混合时阻力较大。
主要技术指标及对用途及应用性能的影响:
化学成分(CaCO3含量、盐酸不溶物、铁、猛、重金属等):影响产品白度、磨耗值、填充材料色泽、化学稳定性、抗菌性等;
细度及粒度分布:影响产品的白度、亮度或光泽、磨耗值、堆积密度、填充材料力学性能(强度、断裂伸长率、模量)及成本等;
沉降体积或堆积密度:影响填充材料的密度
白度:影响制品的色泽和亮度
吸油值:影响碳酸钙在填充材料或制品中的分散性和填充树脂体系的加工性能(混合的难以程度);对于涂料和油墨影响其分散稳定性或沉降性能
水分含量:影响制品的表观性能,过高的水分含量不仅影响表面改性的效果,还可能使制品表面起泡。
表面活性或活化度:影响碳酸钙在制品中的分散性及与基料的作用,进而影响填充材料的力学性能、耐老化性能以及表观性能等。
比表面积:影响材料的吸油值和填充树脂体系的加工性能;对于涂料和油墨影响其沉降性能。
pH:影响碳酸钙的酸碱性,进而影响制品的化学稳定性
晶形:影响产品的光学性能(遮盖力、透明性等)及填充材料的力学性能。如,片状遮盖力强;针状抗拉伸强度弯曲强度高;立方体抗冲击性能较好;纺锤状透明性较好。

2重质碳酸钙生产技术现状

2.1 选矿:
我国方解石资源非常丰富,CaCO3含量大于97%的优质方解石资源储量丰富。目前重质碳酸钙生产过程中一般不进行机械选矿,只进行简单的洗矿和人工拣选。
2.2 细磨与超细磨
目前,500目一下的产品采用干法生产,主要设备有雷蒙磨(悬辊磨或摆式磨粉机改进型)和辊磨机(压辊磨、环辊磨、立磨等)。
对于D97>5μm的超细产品:一般采用干法生产,部分湿法研磨。主要设备有球磨机+分级机、辊磨机(包括带内分级的环辊磨、立磨、压辊磨、搅拌磨)等。
D97<5μm的超细产品,主要采用湿法工艺生产,主要设备有搅拌磨、砂磨机等。

 

球磨机+分级机组合可以加工D97在5-16μm的超细粉体,且可以在325目-2500目之间调节产品细度和粒度分布;特点是连续闭路生产、多段分级、单机生产能力较大。是目前国内外重质碳酸钙生产线的主要生产技术之一。


HCH980超细环辊磨粉机

环辊磨是近年来在超细GCC领域应用最广的一种粉磨与超细设备。特点是粉碎比大、单位能耗低。产品细度可以在0.04-0.005mm(400-2500目)之间任意调节,加上精细分级机后可以生产1250目以上的超细产品。


立式辊压磨

立式辊压磨:GCC细磨和超细磨的主要大型粉碎设备之一。特点是粉碎比大,产品细度可以在7-45μm之间调节;产品粒形较好,吸油值较低,特别适合生产人造大理石填料。单位产品能耗和磨耗较低,自动化程度较高。
2.3 湿法超细粉碎生产技术
湿法超细粉碎生产技术主要用于生产D60<2μm、D90<2μm、D97<2μm的造纸涂料及产品及超细填料(干燥后用做塑料填料)。
一般采用1段或2段连续超细研磨工艺流程。主要由湿式搅拌研磨机或砂磨机及相应的储罐和泵组成。

 

2.4 表面改性
未经表面处理或改性的碳酸钙,表面与树脂或基料的相容性差,难以在基料中均匀分散,表面与有机树脂或基料的作用力较弱,应用性能较差,在某些领域甚至不能使用。表面改性后应用性能显著改善,填充量可以增大。重质碳酸钙表面活化改性的方法主要有化学包覆改性、机械力化学改性和复合改性。
主要用到的表面改性剂有硬脂酸、酸酯偶联剂、酸酯偶联剂和水溶性高分子等。


SLG连续粉体表面改性机装配图

SLG型粉体表面改性机是江阴市启泰非金属工程有限公司和中国矿业大学(北京)共同研制开发的一种集粉体表面改性、混合、解聚于一体的非金属深加工设备,经过十几年的不断完善、改进,目前已在国内500多家粉体企业得到成功应用,并出口到俄罗斯、马来西亚等十几个国家和地区。

3重质碳酸钙生产技术发展趋势:

大型化、功能化(精细化和活性化)、智能化是重质碳酸钙集约化、稳定化、品质优化和提高生产效率、降低能耗、磨耗和降低生产成本之必然要求。
其中,功能化又包括了产品的精细化和表面活性化。未来的重质碳酸钙产品要满足填充补强、高堆砌密度、改遮盖力特定细度和粒度分布等要求,同时,要努力研发满足不用应用领域要求如低吸油值、高相容性的表面改性与复合配方和工艺技术。

4重质碳酸钙产业发展趋势:

“十一五”期间,重质碳酸钙产品年需求量以每年10%的速度增长,2013年产量已达1000万吨,预计“十二五”末重质碳酸钙的产能将超过1600万吨。
未来,我国重质碳酸钙生产经营将逐步由分散型向集约型发展,具有资源优势的地区或企业将通过政府引导、资本运作等方式组成跨区域的大企业集团,这是资源高效利用的必然要求。

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