發(fā)布時間:2021-11-15 10:36:56 人氣:
導讀
重質(zhì)碳酸鈣是常用的工業(yè)填料,但究竟?jié)穹üに嚺c傳統(tǒng)的干法工藝有何區(qū)別呢?小編將通過下文向您介紹重質(zhì)碳酸鈣的干法、濕法生產(chǎn)工藝。

一、概述碳酸鈣(CaCO3)是一種重要的、用途廣泛的無機鹽,根據(jù)加工方式的不同通常分為重質(zhì)碳酸鈣和輕質(zhì)碳酸鈣。重質(zhì)碳酸鈣又稱研磨碳酸鈣,簡稱重鈣,是以天然方解石、石灰石、白云石、白堊、貝殼等為原料通過物理方法加工制得;輕質(zhì)碳酸鈣又稱沉淀碳酸鈣,簡稱輕鈣,是用化學方法加工制得。目前粉末涂料用的填料主要是硫酸鋇,包括沉淀硫酸鋇和重晶石粉(超細硫酸鋇),隨著歐盟和美國將硫酸鋇中的鋇列為重金屬之后,硫酸鋇在一些出口產(chǎn)品中的使用受到了限制,且硫酸鋇價格較碳酸鈣高,而碳酸鈣是一種既便宜又不含重金屬元素的白色填料,隨著生產(chǎn)工藝的進步,碳酸鈣呈現(xiàn)出向功能化和超細化發(fā)展的趨勢,其性能已經(jīng)能夠達到粉末涂料的要求,應用于粉末涂料中可降低成本。
濕法研磨超細重質(zhì)碳酸鈣深加工產(chǎn)品,相比于傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的普通重質(zhì)碳酸鈣和化學沉淀法生產(chǎn)的輕質(zhì)碳酸鈣來說,其具有細度更細、比表面積更大、化學穩(wěn)定性更高等一系列優(yōu)點。本實驗選擇干濕法研磨超細重質(zhì)碳酸鈣、輕質(zhì)納米碳酸鈣應用于粉末涂料中,并對比了其性能。
二、工藝介紹
重質(zhì)碳酸鈣的生產(chǎn)方法主要有干法和濕法兩種,干法一般生產(chǎn)2 500 目以下的重鈣,若生產(chǎn)2 500 目以上的超細重鈣在技術上是可行的,但是能耗高和成本較高,在經(jīng)濟上不可行。2 500 目以上的超細重質(zhì)碳酸鈣的生產(chǎn)主要采用濕法研磨,而干法研磨則作為濕法研磨的前段工序。
1、干法工藝
干法生產(chǎn)重鈣是目前國內(nèi)較普遍的方式,技術也較成熟,采用一般研磨與分級設備組成的加工裝置系統(tǒng)就能得到各粒度的產(chǎn)品。主要采用的設備有雷蒙磨、環(huán)輥磨、球磨機、高壓輥磨機、立式攪拌研磨機、氣流磨等;分級設備主要采用葉輪式超細分級機。干法生產(chǎn)工藝具有設備投資少、技術成熟、工藝簡單、能耗低、單機產(chǎn)量較高等特點,常規(guī)干法生產(chǎn)重鈣工藝如圖1 所示。

圖1 重鈣干法生產(chǎn)工藝流程示意圖
2、濕法工藝
隨著重鈣加工越來越朝著微細化方向發(fā)展,傳統(tǒng)的干法生產(chǎn)工藝不論從設備本身還是經(jīng)濟效益方面都無法滿足要求,從而濕法研磨工藝應運而生。濕法研磨與干法研磨的最大區(qū)別在于分散介質(zhì)的不同,干法以空氣作為分散介質(zhì),而濕法研磨則以水作為分散介質(zhì),再配以研磨助劑,使顆粒的分散性更好,研磨效率更高,粒度更細。一般濕法研磨工藝如圖2 所示,原礦經(jīng)洗選后兩段破碎至400 目左右,干法研磨、分級后配制成一定濃度的漿液,加入研磨助劑,給入立式研磨機,以氧化鋯珠作為研磨介質(zhì),通過調(diào)整研磨機各項參數(shù)控制出料細
度,物料經(jīng)磨細后以漿料形式排出,經(jīng)干燥除塵后收集裝袋。

圖2 重鈣濕法研磨工藝流程示意圖
三、濕法工藝特性1、濕法超細重鈣的特性
由于濕法研磨重鈣的生產(chǎn)工藝和研磨環(huán)境與干法研磨重鈣以及輕鈣完全不同,其產(chǎn)品的物理性能也存在著明顯的差異。
2、濕法與干法重鈣特性比較
(1)粒度。濕法研磨的超細重鈣粒度細,主要生產(chǎn)3 000 目以上的產(chǎn)品,粒徑<2μm 的粒子含量一般能達到90%,而干法產(chǎn)品粒度相對較粗,主要生產(chǎn)2 500 目以下的產(chǎn)品。
(2)粒徑分布。濕法生產(chǎn)的重鈣粒徑分布窄,呈單峰或雙峰形態(tài)分布;而干法生產(chǎn)的重鈣粒度分布較寬,成雙峰或多峰形態(tài)分布。
(3)顆粒形狀。由于顆粒在研磨時研磨環(huán)境和受力方式的不同,濕法研磨重鈣產(chǎn)品顆粒一般呈現(xiàn)為球形或者類球形,而干法產(chǎn)品多為不定形,且有明顯棱角。表1 和圖3 是分別為濕法研磨超細重鈣的粒徑范圍和粒徑分布圖。從圖3 可以看出,濕法研磨超細重鈣的粒徑呈雙峰分布,分別在0.75~0.82 μm 和1.58~1.74 μm 出現(xiàn)了峰值,而且重鈣粒徑大部分都處于2μm之下,屬于微米級材料。

圖3 濕法研磨超細重鈣的粒徑分布圖
表1 粒徑范圍
編號 | 粒徑范圍編號/ μm | 編號 | 粒徑范圍編號/ μm |
1 | 0.38~0.43 | 12 | 1.19~1.31 |
2 | 0.43~0.49 | 13 | 1.31~1.44 |
3 | 0.49~0.56 | 14 | 1.44~1.58 |
4 | 0.56~0.62 | 15 | 1.58~1.74 |
5 | 0.62~0.68 | 16 | 1.74~1.91 |
6 | 0.68~0.75 | 17 | 1.91~2.09 |
7 | 0.75~0.82 | 18 | 2.09~2.30 |
8 | 0.82~0.90 | 19 | 2.30~2.52 |
9 | 0.90~0.99 | 20 | 2.52~2.77 |
10 | 0.99~1.09 | 21 | 2.77~3.04 |
11 | 1.09~1.19 | 22 | 3.04~3.34 |
四、涂料中的應用
在粉末涂料的生產(chǎn)中,出于成本的考慮,通常會在配方設計中添加一些填料以降低成本。粉末涂料中常用的填料為硫酸鋇,但天然硫酸鋇礦床(重晶石)普遍含有一定量的重金屬元素,在生產(chǎn)過程中很難將其分離出來,且鋇元素本身已經(jīng)被歐盟和美國定義為重金屬元素,這些因素都影響了硫酸鋇在粉末涂料中的應用。而重質(zhì)碳酸鈣是由天然方解石、白云石等礦石直接加工制得,不含重金屬元素,且碳酸鈣原礦資源豐富,價格低廉。因此,已被廣泛應用于粉末涂料中。
(摘自江西廣源化工有限責任公司,李海濱,鄒檢生,彭鶴松,徐永華,鄒勇)