專利名稱:煤系高嶺土煅燒涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及高檔紙漿的表層涂料,特別是以煤系高嶺土為原料煅燒制得的優(yōu)良造紙表層涂料及其制備方法。
背景技術(shù):
目前所用的高檔紙漿的表層涂料,尤其是高檔銅版紙的表層涂料,多采用美國(guó)和英國(guó)以軟質(zhì)高嶺土為原料生產(chǎn)的水洗土、剝片土。近年利用成品再加工生產(chǎn)出了煅燒高嶺土涂料。這種再加工工藝是在水洗土的基礎(chǔ)上,經(jīng)破碎→粉磨→分級(jí)→濕磨→干燥→煅燒→包裝。這種工藝解決了一些普通水洗土白度不夠的的問(wèn)題,但是對(duì)于其中的三氧化二鐵卻沒(méi)有予以有效解決。另外對(duì)于儲(chǔ)量甚豐的煤系硬質(zhì)高嶺土,基于傳統(tǒng)觀念卻沒(méi)有加以充分考慮和利用。并且現(xiàn)有技術(shù)所提供的涂料在白度和粘濃度及涂層附著力等方面尚不能滿足高質(zhì)量紙張的要求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是利用硬質(zhì)煤系高嶺土為原料提供一種白度高、粘濃度性質(zhì)穩(wěn)定、涂層附著力強(qiáng)、印刷性能優(yōu)良的涂料及其制備方法。
本發(fā)明所述的硬質(zhì)煤系高嶺土煅燒涂料的組分包括二氧化硅48~50%、三氧化二鋁47~48%、三氧化二鐵0.5~0.6%、二氧化銻小于0.6%、氧化鈣小于0.95%、氧化鉀小于0.2%、氧化鈉小于0.04%。
本發(fā)明所提供的涂料其微粒呈鱗片狀,長(zhǎng)徑比達(dá)到1∶15;白度為91~94.6%;小于2μm的粒度占90~98%;平均粒徑為0.45~0.46μm;粘濃度為70~72%;磨耗值為5.8~6.4毫克/2000次。
上述涂料是通過(guò)如下工序得到的巖礦儲(chǔ)存粗選→破碎→干式磨粉(包括磁選)→濕式微細(xì)磨粉(包括磁選)→壓濾脫水→干燥分級(jí)→煅燒→冷卻→產(chǎn)品。
具體生產(chǎn)工藝流程分為粗加工和精加工兩大部分
1、粗加工(1)原礦儲(chǔ)存粗選采用在煤礦礦層之間生成的高嶺巖硬質(zhì)層面礦石。經(jīng)開(kāi)采和顎式破碎機(jī)粉碎至15~25mm左右的碎石礦,作為本工程的原料,送入料倉(cāng)儲(chǔ)存。再經(jīng)除鐵器后,送入破碎工段。
(2)破碎一來(lái)自原礦儲(chǔ)存粗選的約20mm的碎礦石,經(jīng)傳送帶喂進(jìn)錘式粉磨機(jī),進(jìn)一步粉碎成約0.5~2mm的粗粉。粉碎過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵,經(jīng)除塵設(shè)備除塵后,微量粉塵排出大氣。其余粗粉送入干式磨粉工段。
(3)干式磨粉經(jīng)磁選,剔除Fe2O3,粗粉由塔式儲(chǔ)料倉(cāng)下端的料斗,送入擺式粉磨機(jī)進(jìn)行磨削,并剔除如CaO、MgO、K2O、Na2O等低熔點(diǎn)礦物成份,細(xì)粒徑的礦粉風(fēng)送至出料段,再經(jīng)布袋除塵器分流后,325目左右的粉料從出料口風(fēng)送到筒式料倉(cāng)儲(chǔ)存,作為精加工的物料。
干式磨粉產(chǎn)出的礦粉,通過(guò)工藝參數(shù)的操作,其組份含量達(dá)到如下要求Al2O337~41%SiO244~45%Fe2O30.5~0.6%TiO2小于0.6%通過(guò)氧化、去結(jié)晶水,使其有機(jī)質(zhì)和C 微量結(jié)晶水 14~15%而其產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到硬 度 中硬脆比 重 2.5~2.65粒 度 325目占99%2、精加工精加工為濕式加工工藝,分為以下工段(1)濕式磨粉將325目的干粉放入剝片機(jī),并加入水調(diào)至剝片濃度后,再加入分散劑和磨料,例如可采用鋯球,進(jìn)行攪拌研磨,然后進(jìn)行磁選,剔除Fe2O3。剝片過(guò)程中的工藝條件為礦漿濃度 70~75%PH10~11介質(zhì) 磨珠(0.6~2.5mm粒徑,按各段配制)介質(zhì)比各段配制分散劑(助剝劑)DC-854有機(jī)分散劑用量 800~1000g/t剝片時(shí)間 15~40min分段 3~4段最后高嶺土礦物質(zhì)自晶格剝離,形成1∶15長(zhǎng)徑比的六方形微粒。剝片過(guò)程逐段磨細(xì),最后生產(chǎn)出粒徑為2μm的微粒高嶺土濕料占90%以上。
(2)壓濾脫水脫水工藝是將90%的2μm的微粉濕料,填入框式壓濾機(jī),在高壓下擠出水分,制成濾餅狀的物料。濾干脫水后的物料,含水量小于15%~20%,然后自然晾干,再經(jīng)碎散機(jī)打成粉狀。即可送入下道工序。
(3)干燥與分級(jí)干燥工藝是將濕粉狀高嶺土加熱烘干的過(guò)程。當(dāng)物料送入干燥機(jī)后,先經(jīng)粉碎段,在粉轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)沖擊作用下粉碎并形成高濃度的沸騰床,干燥用的熱風(fēng)從換熱器出來(lái)并沿著干燥器下部的切線方向通過(guò)旋流器進(jìn)入干燥段,在筒內(nèi)產(chǎn)生高速回旋氣流。流動(dòng)著的物料和熱風(fēng)進(jìn)行最佳的熱傳遞,水分蒸發(fā)在瞬時(shí)發(fā)生,物料迅速被干燥。干燥好的物料隨熱風(fēng)氣流進(jìn)入離心分離器。分離合格的高嶺土物料被分級(jí)器分離后進(jìn)入布袋集料器,粗物料返回干燥機(jī),成品物料被送入干粉儲(chǔ)倉(cāng),以備下道工序所用。
(4)煅燒此工序是關(guān)鍵的工藝,將干燥分級(jí)后所得絕大多數(shù)為2μm的成品干粉物料送入間接加熱回轉(zhuǎn)窯中,與通入的干空氣混合,控制煅燒溫度850℃~950℃,升溫速度為3.4℃~3.7℃/min,升溫時(shí)間為4.3~4.6h,在氧化氣氛下,物料中的有機(jī)物,碳等雜質(zhì)被氧化,自由水和吸附水也被氣化。整個(gè)過(guò)程在全密封的環(huán)境下進(jìn)行,將物料燒成白度大于90%,基本粒度保持不變。窯內(nèi)的氣體經(jīng)氣管排出,經(jīng)旋風(fēng)除塵、袋式除塵后,尾氣排到大氣中?;剞D(zhuǎn)窯煙氣經(jīng)換熱器換熱后排入大氣。
(5)冷卻得產(chǎn)品自煅燒窯輸出的煅燒好的物料經(jīng)卸料、冷卻、超細(xì)分級(jí)得到前述組分的產(chǎn)品。
本發(fā)明提供的硬質(zhì)高嶺土煅燒涂料具有以下有益效果其微粒呈鱗片狀,長(zhǎng)徑比達(dá)到1∶15;白度為91~94.6%,超過(guò)美國(guó)ECC標(biāo)準(zhǔn);粒度小于2.0微米的成份占90~92%,平均粒徑為0.45~0.46微米,粒級(jí)分布穩(wěn)定;粘濃度穩(wěn)定,為70~72%,保證高速、低速時(shí)粘度變化小,涂層均勻;磨耗5.8~6.4毫克/2000次,優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的15毫克/2000次,大大有利于造紙、上漿的造紙工藝和設(shè)備。滿足高檔銅板紙、白板紙等造紙表層涂料和高級(jí)油漆涂料的使用要求。
圖1所示為本發(fā)明煤系煅燒高嶺土涂料的制備工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述1.采用淮北煤礦的高嶺巖礦開(kāi)采而礦石10噸,礦石呈約20~25cm的灰白色的不規(guī)則塊狀,經(jīng)顎式破碎機(jī)粉碎至20mm左右的碎石礦,作為原料,送入料倉(cāng)儲(chǔ)存。再經(jīng)除鐵器后,送入破碎工段。
2.將約20mm的碎礦石,經(jīng)傳送帶喂進(jìn)雙輥錘式粉磨機(jī),進(jìn)一步粉碎成約0.5~2mm的粗粉。粉碎過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵,經(jīng)除塵設(shè)備除塵后,微量粉塵排出大氣。其余粗粉送入干式磨粉工段。
3.在將上一工序得到的粗粉送入雷蒙粉磨機(jī)前,先進(jìn)行剔除Fe2O3的等含鐵雜質(zhì)的磁選工序,然后由塔式儲(chǔ)料倉(cāng)下端的料斗,送入粉磨機(jī)進(jìn)行磨削,并剔除如CaO、MgO、K2O、Na2O等低熔點(diǎn)礦物成份,并使Fe2O3和TiO2的含量下降至0.5~0.6以下,這樣使煅燒過(guò)程中因低熔礦物產(chǎn)生的微細(xì)顆粒結(jié)團(tuán)現(xiàn)象減少。細(xì)粒徑的礦粉風(fēng)送至出料段,再經(jīng)布袋除塵器分流后,325目左右的粉料從出料口風(fēng)送到筒式料倉(cāng)儲(chǔ)存,作為精加工的物料。在此過(guò)程中,轉(zhuǎn)子速度為800r/min,產(chǎn)出10μm礦粉5.5噸,產(chǎn)率55%,粉磨時(shí)間5小時(shí)10分。5.5噸約325目細(xì)粉的化學(xué)分析結(jié)果如下Al2O340.77% MgO 0.01%SiO242.43% K2O0.05%Fe2O30.58% Na2O 0.08%TiO20.52% 含結(jié)晶水14.13%
CaO0.62%4.濕式超細(xì)磨采用攪拌超細(xì)剝片機(jī)與水力分級(jí)機(jī)配套機(jī)組進(jìn)行。將325目礦粉送入配料斗與助剝劑(DC-854有機(jī)分散劑)一起送入化漿池,按0.1%配藥,即5.5噸礦粉配550g助剝劑。經(jīng)泥漿泵泵入大攪拌槽進(jìn)行充分?jǐn)嚢?,再?jīng)磁選槽濕法除鐵石,分別送入各段的小攪拌槽待用。剝片條件礦漿濃度42%,PH10,0.6~2.5mm粒徑的氧化鋯陶瓷微珠磨珠,按各段即各球大、中、小比例5∶3;1分段配比,剝片時(shí)間30min,以四段串聯(lián)方式進(jìn)行。結(jié)果如下-0.5μm 32.1% -3μm 99.4%-1.0μm 65.4% 5μm 99.7%-1.5μm 87.2% -8μm 100%-2.0μm 97.1%即-2.0μm的微粒含量達(dá)97.1%,其Fe2O3含量抽檢為0.48%。
5.壓濾脫水采用XAII2/800-UB壓濾機(jī)(杭州興源過(guò)濾機(jī)有限公司產(chǎn))半來(lái)自濕磨的漿料注入攪拌器。經(jīng)泥漿泵泵入壓濾機(jī),進(jìn)行壓濾脫水,工作壓力1.8Mpa,溫度28℃。產(chǎn)出濾餅塊度15mm,含水量17%。然后自然晾干,再經(jīng)碎散機(jī)打成粉狀,即可送入下道工序。
6.干燥與分級(jí)經(jīng)粉碎的物料被送入QGS強(qiáng)力干燥機(jī)(江陽(yáng)市化工機(jī)械廠)進(jìn)行粉碎、干燥、分級(jí)。得到的干燥粉粒山旋風(fēng)捕集器捕集,獲得超細(xì)干粉。
其中控制空氣量 240m/min,轉(zhuǎn)速;600r.p.m干燥速度470Kg.H2O/mh產(chǎn)能910kg/h超細(xì)干粉脫水指標(biāo)抽檢結(jié)果為含水率0.63%,干粉粒度-2μm的占98%。
7.煅燒干燥分級(jí)后的物料從料斗經(jīng)螺旋喂料器均勻定量地送入間接加熱回轉(zhuǎn)窯中,與通入的干空氣混合,在氧化氣氛下,物料中的有機(jī)物,碳等雜質(zhì)被氧化,自由水和吸附水也被氣化。整個(gè)過(guò)程在全密封的環(huán)境下進(jìn)行,將物料燒成白度大于90%,基本粒度保持不變。窯內(nèi)的氣體經(jīng)旋風(fēng)除塵、袋式除塵后,經(jīng)排氣管排到大氣中。回轉(zhuǎn)窯煙氣經(jīng)兩臺(tái)換熱器換熱后排入大氣,經(jīng)第一臺(tái)換出的熱風(fēng)溫度約450℃,供干燥用,第二臺(tái)換熱器換出熱風(fēng)溫度230℃,作助燃空氣和吹掃氣體用。
這里所述的間接加熱回轉(zhuǎn)窯主要是由加熱系統(tǒng)的爐體,Incolloy alloy601耐熱回轉(zhuǎn)筒,傳動(dòng)系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、喂料及出料裝置、排煙、排塵裝置構(gòu)成。爐體內(nèi)襯為陶瓷棉、硅酸鋁磚、礦渣棉等材料。外面為保護(hù)鋼板。爐體下部單側(cè)設(shè)加熱用燒嘴。整個(gè)加熱區(qū)分三段,各段分別控制?;剞D(zhuǎn)筒內(nèi)部抄板用12根80mm×8mm的相同材料扁鋼均勻焊接,工作時(shí),可不停地翻動(dòng)混合物料,使熱量很快有效的傳遞到產(chǎn)品上,煅燒溫度均勻,產(chǎn)品質(zhì)量均一。傳動(dòng)系統(tǒng)除裝有正常情況下工作的主傳動(dòng)系統(tǒng)外,還備有由柴油發(fā)電機(jī)供電驅(qū)動(dòng)的緊急驅(qū)動(dòng)器裝置和手動(dòng)裝置,避免在突然停電時(shí),筒體因局部過(guò)熱被燒壞。自動(dòng)控制方面,在喂料出料系統(tǒng),設(shè)有料位探測(cè)儀。喂料速度指示控制儀。回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)動(dòng)監(jiān)測(cè)儀,轉(zhuǎn)速顯示控制儀。在加熱段各區(qū),窯體排煙口、回轉(zhuǎn)筒排煙口,產(chǎn)品出口等處設(shè)有溫度顯示控制議?;剞D(zhuǎn)筒排煙口設(shè)有排氣壓力指示儀。一旦爐體中發(fā)生過(guò)熱現(xiàn)象時(shí),自控系統(tǒng)隨即關(guān)閉排卸料口、進(jìn)料口,所有燒嘴全部關(guān)閉。給料和排料都有報(bào)警系統(tǒng),避免出現(xiàn)故障時(shí)損壞窯體。物料在窯中停留時(shí)間可通過(guò)改變窯體傾角和轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié),物料的煅燒時(shí)間因而能得到合理的控制。
其中煅燒控制溫度950℃,升溫速度為3.5℃,升溫時(shí)間為4.5h。
經(jīng)冷卻、超細(xì)分級(jí)獲得產(chǎn)品5.12噸,即自原礦石至成品的產(chǎn)率為51.2%,自濕磨至成品的產(chǎn)率為95%,經(jīng)抽檢指標(biāo)如下白度為91.7%;小于2μm的粒度占90.4%;平均粒徑為0.45μm;粘濃度為70.98%;磨耗值為5.92mg/2000次,Ph為7.2。
權(quán)利要求
1.一種煤系高嶺土煅燒涂料,其組分包括二氧化硅48~50%、三氧化二鋁47~48%、三氧化二鐵0.5~0.6%、二氧化銻小于0.6%、氧化鈣小于0.95%、氧化鉀小于0.2%、氧化鈉小于0.04%;其中該涂料微粒呈鱗片狀,長(zhǎng)徑比1∶15,粒度小于2μm的占90~98%,平均粒徑為0.45~0.46μm。
2.如權(quán)利要求1所述一種煤系高嶺土煅燒涂料的制備方法,按如下工序操作巖礦儲(chǔ)存粗選→破碎→干式磨粉→濕式微細(xì)磨粉→壓濾脫水→干燥分級(jí)→煅燒→冷卻→產(chǎn)品,其特征在于其生產(chǎn)工藝流程分為粗加工和精加工兩大部分1)粗加工a.原礦儲(chǔ)存粗選采用在煤礦礦層之間生成的高嶺巖硬質(zhì)層面礦石,經(jīng)開(kāi)采和破碎機(jī)粉碎至15~20mm左右的碎石礦,作為本工程的原料,送入料倉(cāng)儲(chǔ)存,再經(jīng)除鐵器后,送入破碎工段;b.破碎來(lái)白原礦儲(chǔ)存粗選的15~20mm的碎礦石,經(jīng)傳送帶喂進(jìn)錘式粉磨機(jī),進(jìn)一步粉碎成約0.5~2mm的粗粉,粉碎過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵,經(jīng)除塵設(shè)備除后,微量粉塵排出大氣。其余粗粉送入干式磨粉工段;c.干式磨粉經(jīng)磁選,剔除Fe2O3,粗粉由塔式儲(chǔ)料倉(cāng)下端的料斗,送入擺式粉磨機(jī)進(jìn)行磨削,并刪除如CaO、MgO、K2O、Na2O等低熔點(diǎn)礦物成份,細(xì)粒徑的礦粉風(fēng)送至出料段,再經(jīng)布袋除塵器分流后,325目左右的粉料從出料口風(fēng)送到筒式料倉(cāng)儲(chǔ)存,作為精加工的物料;干式磨粉產(chǎn)出的礦粉,通過(guò)工藝參數(shù)的操作,其組份含量達(dá)到如下要求Al2O347~48%SiO248~50%Fe2O30.5~0.6%TiO2小于0.6%通過(guò)氧化、去結(jié)晶水,使其有機(jī)質(zhì)和C微量結(jié)晶水 14~15%而其產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到硬 度中硬脆比 重2.5~2.65粒 度325目占99%2)精加工精加工為濕式加工工藝,分為以下工段a.濕式磨粉將325目的干粉放入剝片機(jī),并加入水調(diào)至剝片濃度后,再加入分散劑和磨料,例如可采用鋯球,進(jìn)行攪拌研磨,然后進(jìn)行磁選,剔除Fe2O3,剝片過(guò)程中的工藝條件為礦漿濃度 70~75%PH10~11介質(zhì) 磨珠(0.6~2.5mm粒徑,按各段配制)介質(zhì)比各段配制分散劑(助剝劑)DC-854有機(jī)分散劑用量 800~1000g/t剝片時(shí)間 15~40min分段 3~4段最后高嶺土礦物質(zhì)自晶格剝離,形成1∶15長(zhǎng)徑比的六方形微粒。剝片過(guò)程逐段磨細(xì),最后生產(chǎn)出粒徑為2μm的微粒高嶺土濕料占90%以上;b.壓濾脫水脫水工藝是將90%的2μm的微粉濕料,填入框式壓濾機(jī),在高壓下擠出水分,制成濾餅狀的物料,濾干脫水后的物料,含水量小于15%~20%,然后自然晾干,再經(jīng)碎散機(jī)打成粉狀,即可送入下道工序;c.干燥與分級(jí)干燥工藝是將濕粉狀高嶺土加熱烘干的過(guò)程。當(dāng)物料送入干燥機(jī)后,先經(jīng)粉碎段,在粉轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)沖擊作用 下粉碎并形成高濃度的沸騰床,干燥用的熱風(fēng)從換熱器出來(lái)并沿著干燥器下部的切線方向通過(guò)旋流器進(jìn)入干燥段,在筒內(nèi)產(chǎn)生高速回旋氣流,流動(dòng)著的物料和熱風(fēng)進(jìn)行最佳的熱傳遞,水分蒸發(fā)在瞬時(shí)發(fā)生,物料迅速被干燥,干燥好的物料隨熱風(fēng)氣流進(jìn)入離心分離器,分離合格的高嶺土物料被分級(jí)器分離后進(jìn)入布袋集料器,粗物料返回干燥機(jī),成品物料被送入干粉儲(chǔ)倉(cāng),以備下道工序所用;d.煅燒將上述干燥分級(jí)后絕大多數(shù)為2μm的成品干粉物料送入間接加熱回轉(zhuǎn)窯中,與通入的干空氣混合,煅燒溫度850℃~950℃,,在氧化條件下,使物料中的有機(jī)物被氧化,結(jié)晶水氣化,將物料燒成白度大于90%,基本粒度保持不變,窯內(nèi)的氣體經(jīng)氣管排出;e.冷卻得產(chǎn)品自煅燒窯輸出的煅燒好的物料經(jīng)卸料、冷卻、超細(xì)分級(jí)得到前述組分的產(chǎn)品。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤系高嶺土煅燒涂料的制備方法,其特征在于所述煅燒工序的燒溫度每分鐘升溫3.4℃~3.7℃,總的升溫時(shí)間為4.3~4.6小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤系高嶺土煅燒涂料的制備方法,其特征在于所述煅燒工序的整個(gè)過(guò)程處于全密封環(huán)境下進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于高檔紙漿表層和油漆的涂料,特別是以煤系高嶺土為原料煅燒制得的優(yōu)良涂料及其制備方法。本發(fā)明所提供的涂料其微粒呈鱗片狀,長(zhǎng)徑比達(dá)到1∶15;白度為91~94.6%;小于2μm的粒度占90~92%;平均粒徑為0.45~0.46μm;粘濃度為70~72%;磨耗值為5.8~6.4mg/2000次。其制備工序?yàn)閹r礦儲(chǔ)存粗選→破碎→干式磨粉(包括磁選)→濕式微細(xì)磨粉(包括磁選)→壓濾脫水→干燥分級(jí)→煅燒→冷卻→產(chǎn)品。本發(fā)明所得產(chǎn)品白度超過(guò)美國(guó)ECC標(biāo)準(zhǔn),粒級(jí)分布穩(wěn)定;粘濃度穩(wěn)定,涂層均勻,附著力強(qiáng),磨耗小。滿足高檔制板紙、白板紙等造紙表層涂料和高級(jí)油漆涂料的使用要求。
文檔編號(hào)D21H19/00GK1434169SQ02110
公開(kāi)日2003年8月6日 申請(qǐng)日期2002年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月22日
發(fā)明者肖磊, 蔣軍華 申請(qǐng)人:上海滬裕實(shí)業(yè)有限公司