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煅烧高岭土在造纸上的应用

添加时间:2014-04-16来源: 内蒙古三鑫高岭土有限责任公司浏览:19488

超细煅烧高岭土是一种多孔的高白度结构性材料,具有很高的分散性和良好的涂敷性、可塑性、耐火性、电绝缘性以及化学稳定性,因而广泛用于石化,陶瓷,油漆,涂料,日化,橡塑,医药等行业,并在电子、航天等高科技领域也不断得到应用,造纸业则是其最大的用户。

造纸业把高岭土作为白色颜料代替昂贵的二氧化钛。目前,在国际上煅烧高岭土已经成为一种标准化造纸生产原料,被用作造纸涂料和功能填料。它能够在略微降低甚至不降低纸张白度和光学性能的情况下,取代现有工艺中应用的50~60%的TiO2。作为其替代物,也必然有严格的要求,如涂布级高岭土,必须具备高白度,高分散性,与其他颜料和化学助剂有良好的互溶性,高析光系数,低密度,低磨耗,细粒度以及价格相对低廉等特性。此外,在磨耗性,品型,孔隙体积、流变特性等方面也要求产品具有良好的性能,以保证成纸质量和印刷效果,决定高岭土在造纸中用作填料或涂布颜料的主要参数包括白度,粒度分布、流变性、化学惰性和磨耗性。超细煅烧高岭土能提高纸张的白度,不透明度,遮盖率、松厚度和印刷适性,可改善油墨吸收性,透印性,减少印刷斑点,提高胶印保真度。在美国,其使用领域已从普通新闻纸扩展到高档证券纸、照相纸和字典纸。

高白度是优良造纸高岭土必须具备的特征之一。常见的增白除杂方法包括:连二亚硫酸盐法、酸溶氢气还原法、浮选法、酸处理和锻烧等。

煅烧法:经600℃一1100℃煅烧的高岭土,白度提高,是因为生成了熔融聚合体,这同样增加了其光散射空隙,且在1050℃以下缎烧成的高岭土产品,可获得较好的吸油值和大的比表面积。高岭土中固定碳含量一般为2%左右,存在于高岭石结晶体间隙中,使高岭土呈现灰黑或灰白色。这种高岭土常采用高温氧化焙烧法除碳来提高其白度,但高岭土的含铁矿物,如黄铁矿(FeS),菱铁矿(FeCO3)及褐铁矿(Fe2O3·3H20),在高温焙烧时均会转变成Fe2O3,造成原料发黄或呈砖红色,因此在焙烧过程中需进一步除铁和钛。在550~700℃高温焙烧高岭土时,添加的NaCl在S02, SiO2, O2等组分的作用下,分解释放出C12,在高岭土中固定碳的参与下,铁、钛的氧化物被转化为低熔点、高挥发性的FeC13(沸点315℃)及TiCl,(沸点136℃),而碳则转化为CO和C02,从而使碳、铁、钛与高岭土分离。

煅烧机理:在110℃左右,各种吸附水排出,在约500℃时,高岭土中的一OH基以蒸汽状态逸出;在650℃时,完成脱羟,变成偏高岭石。反应方程式为:Al2O3·2SiO2·2H2O→Al2O3·2SiO2+2H2O↑

温度升至980℃左右时,偏高岭石分解,生成大量Al-Si尖晶石和少量弱结晶莫来石、无定型SiO2。温度升至1250℃时,莫来石将结晶。

由上述反应式可以看出高岭土在700℃左右脱去结晶水形成偏高岭石,95O℃时开始产生硅铝尖晶石,更高的温度形成大的莫来石,同时还游离出对造纸磨耗影响大的方石 英,所以对于造纸、涂料行业适用的产品来说,中温(800℃~1000℃)煅烧的产品,白度高、遮盖性好、光散射性高、空隙体积和松厚度合适,能降低压光时的高度和不透明度的损失,最大限度地降低莫来石相的出现,以适应高速纸机涂覆的要求。

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