在造紙行業(yè)中非金屬礦物以及其超細(xì)加工和改性產(chǎn)品的應(yīng)用,,不但可以降低造紙成本,也可改善紙張性能,,甚至有時能賦予紙張新的功能,。在經(jīng)濟(jì)逐漸轉(zhuǎn)型向高科技領(lǐng)域的大背景下,非金屬礦物的應(yīng)用將逐步向超細(xì)化,、功能化,、高性能和復(fù)合化方向發(fā)展,改性非金屬礦物材料產(chǎn)品將不斷產(chǎn)生,,應(yīng)用于造紙行業(yè)將不斷完善,。
1、碳酸鈣
碳酸鈣應(yīng)用于造紙行業(yè)中具有諸多優(yōu)點(diǎn),,如具有較高的白度,、透氣性強(qiáng)、磨蝕性低,、松厚性和耐久性好,、增強(qiáng)了紙張的柔軟性和不透明度、提高了油墨的吸收性能等,。
碳酸鈣分為輕質(zhì)碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣。其中,,輕質(zhì)碳酸鈣是用化學(xué)加工方法沉淀制得,;重質(zhì)碳酸鈣是用機(jī)械方法直接粉碎天然方解石、白堊和石灰石等制得,。碳酸鈣是造紙工業(yè)的重要傳統(tǒng)填料之一,,未經(jīng)改性處理的碳酸鈣與紙漿纖維的相容性和結(jié)合力差,留著率低,,容易造成材料界面缺陷,,降低紙張的機(jī)械強(qiáng)度,。
重質(zhì)碳酸鈣填料主要用于除卷煙紙,、過濾紙和特種低定量信息用紙外的印刷紙,、廣告用紙,、辦公用紙、書寫紙等,。輕質(zhì)碳酸鈣的質(zhì)量比重質(zhì)碳酸鈣更好,它的粒子細(xì),、多孔,、粒徑分布窄,具有粒度細(xì),、白度高,、價格低、起泡性低和印刷適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn),,非常適合用做造紙?zhí)盍?,可以基本滿足紙張印刷和光學(xué)性能要求,故有些高檔紙中填料開始使用輕質(zhì)碳酸鈣,。
2,、高嶺土
高嶺土在造紙工業(yè)中主要應(yīng)用于造紙?zhí)盍虾捅砻嫱坎嫉念伭希涮匦詫υ旒埳a(chǎn)可操作性及成紙質(zhì)量有很大的影響,。
高嶺土族礦物有珍珠石,、迪開石,、高嶺石和埃洛石四種。其中,,珍珠石很少出現(xiàn),,僅偶見于酸性凝灰?guī)r蝕變形成的高嶺土中。珍珠石,、迪開石和高嶺石的化學(xué)分子式均為Al4[Si4O10](OH)8,,它們是一種多變體,。埃洛石則是一種含層間水的高嶺石,成分為Al4[Si4O10](OH)8·2~4H2O,。不同礦床中的高嶺土成分差異很大,一般高嶺土的化學(xué)成分為:SiO243%~77%,,Al2O316%~39%,F(xiàn)e2O30.06%~3.15%,,TiO20.03%~0.7%,K2O+Na2O0.01%~7%,,燒失量2.50%~18%。高嶺土通常為致密塊狀,、土狀或角礫狀,,顏色呈白色,,具有可塑性和黏結(jié)性、高耐火度和燒結(jié)度,、良好的化學(xué)穩(wěn)定性和絕緣性。
3,、滑石
滑石是造紙工業(yè)最傳統(tǒng)的礦物粉體之一,,主要用于造紙?zhí)盍希倭坑糜谠旒垬渲ば晕铮┛刂苿┖屯苛项伭?。滑石能使紙張光滑,、加重,、增?qiáng)對印刷油墨和顏料的吸附能力,。經(jīng)超細(xì)加工后,滑石粉還具有良好的吸附性和覆蓋性,。
滑石是一種層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物,,化學(xué)分子式為Mg3[Si4O10](OH)2,其理論化學(xué)組成為:SiO263.47%,,MgO31.68%,H2O4.75%,。滑石屬于一種變質(zhì)礦物,,由鎂的巖石在富含硅的高溫?zé)嵋鹤饔孟?,漸變?yōu)樗瞎杷徭V,。滑石是目前已知最軟的硅酸鹽礦物,,硬度為1,機(jī)械加工性能好,。原礦呈葉片狀或致密塊狀集合體,,顏色一般為白色,微帶淺黃、淺褐色,,珍珠光澤,具有良好的潤滑性,、耐火性、抗酸堿性,、電絕緣性和化學(xué)穩(wěn)定性,,密度為2.7~2.8g/cm3,。
4,、硅灰石
硅灰石粉體白度較高,,界面性能和吸附性能好,與紙漿纖維交織,形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),,主要用于造紙工業(yè)中的填料,,同時還可以部分代替植物纖維作為造紙原料使用,。硅灰石改性方法主要有物理法和化學(xué)法。
硅灰石是一種三斜鏈狀偏硅酸鹽礦物,,集合體呈片狀,、放射狀和纖維狀。硅灰石的化學(xué)分子式為Ca3Si3O9,,其理論化學(xué)組成為:CaO48.3%,SiO251.7%,,其中Ca有時被Fe,、Mn,、Mg等離子部分置換而呈類質(zhì)同象體。硅灰石的顏色白中帶灰,,玻璃-珍珠光澤,,硬度為4.5~5.0,,密度為2.78~2.91g/cm3,熱膨脹系數(shù)6.5×10-6K-1,,吸濕性<4%,熔點(diǎn)1544℃,,與鹽酸加熱煮沸后可產(chǎn)生絮狀硅膠,燒失量低,,有良好的助熔性,、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性,。
5,、膨潤土
膨潤土作為一種水解膨脹性黏性礦物,,通常作為造紙工業(yè)中的助濾劑和造紙污水處理吸附劑使用。
膨潤土是一種主要由蒙脫石組成的黏土,,具有典型的片層結(jié)構(gòu)。其化學(xué)分子式為(1/2Ca,Na)0.7(Al,Mg,Fe)4(Si,Al)8O20(OH)4·nH2O,,其中Ca2+,,Na+為可交換的陽離子。膨潤土的主要化學(xué)成分為SiO2,、Al2O3和H2O,其次為FeO,、Fe2O3,、CaO和Na2O等。膨潤土原礦中,,除蒙脫石外,,還常伴有云母,、沸石、石英和有機(jī)質(zhì)等雜質(zhì),,顏色呈白色、灰色,、淡綠色和粉紅色,,具有極強(qiáng)的吸水性,、分散性、懸浮性,、電負(fù)性,、陽離子交換性,、黏結(jié)性和耐火性。
6,、硅藻土
硅藻土在造紙領(lǐng)域的應(yīng)用廣泛,,用作阻燃吸音紙(板)填料,、油封紙(板)填料、卷煙紙?zhí)盍?、過濾紙(板)填充劑、除臭紙?zhí)畛鋭?、吸水保鮮包裝填料和裝飾紙?zhí)盍系取?/span>
硅藻土是一種以硅藻遺骸組成的巖石,硅藻含量大于80%,,SiO2含量大于75%,。硅藻土化學(xué)分子式為SiO2·nH2O,礦物成分主要由蛋白石及其變種組成,,常伴有黏土類礦物(高嶺石、水云母,、蒙脫石等)和碎屑類礦物(石英,、長石和碳酸鹽等),。
硅藻土原礦顏色呈白色、灰白色,、灰綠色、淺黃色或褐色,,土狀塊體,,多孔,孔徑7~160nm,,孔隙度達(dá)65%~92%,。礦物質(zhì)輕而軟,硬度4.5~5.0,,易研磨粉碎,,具有極強(qiáng)吸附能力和釋放負(fù)離子特性,密度1.9~2.3g/cm3,,堆積密度0.32~0.85g/cm3,,比表面積19~65m2/g,孔隙體積為0.45~0.98cm3/g,。
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