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一文了解用于造纸的几种典型非金属矿物填料港

更新时间:2020-01-31

  非金属矿是指在自然界中除金属矿产和燃料矿产之外的一种矿产资源,其制品因具有独特的化学性能和品种多样的特点,被广泛应用于化工、建筑、冶金、轻工、电器及电子工业等行业。

  非金属矿物品种繁多,资源丰富且分布广泛,已经探明储量的非金属矿物有88种,其中有50余种在造纸工业中得到了应用。这些非金属矿物主要用作白色填料、涂布颜料和废水处理剂等;此外,还可以将纤维状非金属矿物与植物纤维复合配抄,用于生产各种特种纸。

  在造纸行业中非金属矿物以及其超细加工和改性产品的应用,不但可以降低造纸成本,也可改善纸张性能,甚至有时能赋予纸张新的功能。在经济逐渐转型向高科技领域的大背景下,非金属矿物的应用将逐步向超细化、功能化、高性能和复合化方向发展,改性非金属矿物材料产品将不断产生,应用于造纸行业将不断完善。

  碳酸钙分为轻质碳酸钙和重质碳酸钙。其中,轻质碳酸钙是用化学加工方法沉淀制得;重质碳酸钙是用机械方法直接粉碎天然方解石、白垩和石灰石等制得。碳酸钙是造纸工业的重要传统填料之一,未经改性处理的碳酸钙与纸浆纤维的相容性和结合力差,留着率低,容易造成材料界面缺陷,降低纸张的机械强度。

  碳酸钙应用于造纸行业中具有诸多优点,如具有较高的白度、透气性强、磨蚀性低、松厚性和耐久性好、增强了纸张的柔软性和不透明度、提高了油墨的吸收性能等。

  重质碳酸钙填料主要用于除卷烟纸、过滤纸和特种低定量信息用纸外的印刷纸、广告用纸、办公用纸、书写纸等。轻质碳酸钙的质量比重质碳酸钙更好,它的粒子细、多孔、粒径分布窄,具有粒度细、白度高、价格低、起泡性低和印刷适应性好等优点,非常适合用做造纸填料,可以基本满足纸张印刷和光学性能要求,故有些高档纸中填料开始使用轻质碳酸钙。

  高岭土族矿物有珍珠石、迪开石、高岭石和埃洛石四种。其中,珍珠石很少出现,仅偶见于酸性凝灰岩蚀变形成的高岭土中。珍珠石、迪开石和高岭石的化学分子式均为Al4[Si4O10](OH) 8,它们是一种多变体。埃洛石则是一种含层间水的高岭石,港彩开奖直播现场直播。成分为Al 4 [Si 4 O 10 ](OH) 8 ·2~4H 2 O。不同矿床中的高岭土成分差异很大,一般高岭土的化学成分为:SiO 2 43%~77%,Al 2 O 3 16%~39%,Fe 2 O 3 0.06%~3.15%,TiO 2 0.03%~0.7%,K 2 O+Na 2 O0.01%~7%,烧失量2.50%~18%。高岭土通常为致密块状、土状或角砾状,颜色呈白色,具有可塑性和黏结性、高耐火度和烧结度、良好的化学稳定性和绝缘性。

  高岭土在造纸工业中主要应用于造纸填料和表面涂布的颜料,其特性对造纸生产可操作性及成纸质量有很大的影响。

  滑石是一种层状结构硅酸盐矿物,化学分子式为Mg 3 [Si 4 O 10 ](OH) 2 ,其理论化学组成为:SiO 2 63.47%,MgO31.68%,H2O4.75%。滑石属于一种变质矿物,由镁的岩石在富含硅的高温热液作用下,渐变为水合硅酸镁。滑石是目前已知最软的硅酸盐矿物,硬度为1,机械加工性能好。原矿呈叶片状或致密块状集合体,颜色一般为白色,微带浅黄、浅褐色,珍珠光泽,具有良好的润滑性、耐火性、抗酸碱性、电绝缘性和化学稳定性,密度为2.7~2.8g/cm3。

  滑石是造纸工业最传统的矿物粉体之一,主要用于造纸填料,少量用于造纸树脂(黏性物)控制剂和涂料颜料。滑石能使纸张光滑、加重、增强对印刷油墨和颜料的吸附能力。经超细加工后,滑石粉还具有良好的吸附性和覆盖性。

  硅灰石是一种三斜链状偏硅酸盐矿物,集合体呈片状、放射状和纤维状。硅灰石的化学分子式为Ca 3 Si 3 O 9 ,其理论化学组成为:CaO48.3%,SiO 2 51.7%,其中Ca有时被Fe、Mn、Mg等离子部分置换而呈类质同象体。硅灰石的颜色白中带灰,玻璃-珍珠光泽,硬度为4.5~5.0,密度为2.78~2.91g/cm 3 ,热膨胀系数6.5×10 -6 K -1 ,吸湿性<4%,熔点1544℃,与盐酸加热煮沸后可产生絮状硅胶,烧失量低,有良好的助熔性、热稳定性和化学稳定性。

  硅灰石粉体白度较高,界面性能和吸附性能好,与纸浆纤维交织,形成网状结构,主要用于造纸工业中的填料,同时还可以部分代替植物纤维作为造纸原料使用。硅灰石改性方法主要有物理法和化学法。

  膨润土是一种主要由蒙脱石组成的黏土,具有典型的片层结构。蒙脱石的化学分子式为(1/2Ca,Na) 0.7 (Al,Mg,Fe) 4 (Si,Al) 8 O 20 (OH) 4 ·nH 2 O,其中Ca 2+ ,Na + 为可交换的阳离子。膨润土的主要化学成分为SiO 2 、Al 2 O 3 和H 2 O,其次为FeO、Fe 2 O 3 、CaO和Na 2 O等。膨润土原矿中,除蒙脱石外,还常伴有云母、沸石、石英和有机质等杂质,颜色呈白色、灰色、淡绿色和粉红色,具有极强的吸水性、分散性、悬浮性、电负性、阳离子交换性、黏结性和耐火性。

  膨润土作为一种水解膨胀性黏性矿物,通常作为造纸工业中的助滤剂和造纸污水处理吸附剂使用。

  硅藻土是一种以硅藻遗骸组成的岩石,硅藻含量大于80%,SiO 2 含量大于75%。硅藻土化学分子式为SiO 2 ·nH 2 O,矿物成分主要由蛋白石及其变种组成,常伴有黏土类矿物(高岭石、水云母、蒙脱石等)和碎屑类矿物(石英、长石和碳酸盐等)。

  硅藻土原矿颜色呈白色、灰白色、灰绿色、浅黄色或褐色,土状块体,多孔,孔径7~160nm,孔隙度达65%~92%。矿物质轻而软,硬度4.5~5.0,易研磨粉碎,具有极强吸附能力和释放负离子特性,密度1.9~2.3g/cm 3 ,堆积密度0.32~0.85g/cm 3 ,比表面积19~65m 2 /g,孔隙体积为0.45~0.98cm 3 /g。

  硅藻土在造纸领域的应用广泛,用作阻燃吸音纸(板)填料、油封纸(板)填料、卷烟纸填料、过滤纸(板)填充剂、除臭纸填充剂、吸水保鲜包装填料和装饰纸填料等。

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