碳(tan)酸(suan)(suan)鈣(gai)(gai)(gai)是(shi)目前用量的(de)(de)填料(liao)之(zhi)一(yi)，分為(wei)輕鈣(gai)(gai)(gai)和重(zhong)鈣(gai)(gai)(gai)。重(zhong)鈣(gai)(gai)(gai)以其物美價廉在(zai)橡膠、涂料(liao)、造紙(zhi)和塑料(liao)等工(gong)(gong)(gong)業中(zhong)被用作填充劑。隨著現代復合材(cai)料(liao)技(ji)(ji)術(shu)的(de)(de)發展，具有各(ge)種優(you)異性(xing)(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)(xing)碳(tan)酸(suan)(suan)鈣(gai)(gai)(gai)已成為(wei)一(yi)種重(zhong)要(yao)的(de)(de)功(gong)能(neng)性(xing)(xing)(xing)增強劑而在(zai)復合材(cai)料(liao)中(zhong)發揮越(yue)(yue)來(lai)越(yue)(yue)重(zhong)要(yao)的(de)(de)作用。要(yao)使碳(tan)酸(suan)(suan)鈣(gai)(gai)(gai)從一(yi)般體(ti)積填料(liao)轉變(bian)為(wei)功(gong)能(neng)性(xing)(xing)(xing)填料(liao)必須對其進行深加工(gong)(gong)(gong)處理。對碳(tan)酸(suan)(suan)鈣(gai)(gai)(gai)深加工(gong)(gong)(gong)處理主要(yao)有兩(liang)個途(tu)徑，即超(chao)(chao)細(xi)粉碎和表(biao)面改性(xing)(xing)(xing)。通常這兩(liang)項(xiang)工(gong)(gong)(gong)藝是(shi)單獨完成的(de)(de)。近些年，碳(tan)酸(suan)(suan)鈣(gai)(gai)(gai)的(de)(de)一(yi)體(ti)化(hua)深加工(gong)(gong)(gong)技(ji)(ji)術(shu)越(yue)(yue)來(lai)越(yue)(yue)受到關注(zhu)。一(yi)體(ti)化(hua)工(gong)(gong)(gong)藝是(shi)指在(zai)超(chao)(chao)細(xi)粉碎的(de)(de)同時進行表(biao)面改性(xing)(xing)(xing)。

碳酸鈣一體化工(gong)藝的機理

王林江用(yong)(yong)氣流(liu)粉(fen)碎(sui)(sui)(sui)機為主要設(she)備，對重質碳酸鈣(gai)同(tong)時(shi)進行(xing)了超(chao)細粉(fen)碎(sui)(sui)(sui)和(he)表(biao)面改(gai)(gai)(gai)(gai)性(xing)(xing)處(chu)(chu)理(li)，并揭示了碳酸鈣(gai)一(yi)體化(hua)(hua)工藝的(de)機理(li)：由高速氣流(liu)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)于(yu)礦(kuang)(kuang)物(wu)(wu)(wu)的(de)機械能(neng)(neng)，一(yi)部(bu)分(fen)用(yong)(yong)于(yu)粉(fen)碎(sui)(sui)(sui)礦(kuang)(kuang)物(wu)(wu)(wu)，另一(yi)部(bu)分(fen)用(yong)(yong)于(yu)改(gai)(gai)(gai)(gai)變礦(kuang)(kuang)物(wu)(wu)(wu)晶格和(he)表(biao)面性(xing)(xing)質，對礦(kuang)(kuang)物(wu)(wu)(wu)表(biao)面產生作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)，有利于(yu)礦(kuang)(kuang)物(wu)(wu)(wu)表(biao)面與改(gai)(gai)(gai)(gai)性(xing)(xing)劑(ji)之間的(de)吸附和(he)化(hua)(hua)學成(cheng)鍵，使改(gai)(gai)(gai)(gai)性(xing)(xing)劑(ji)分(fen)子對礦(kuang)(kuang)物(wu)(wu)(wu)表(biao)面均勻包覆。同(tong)時(shi)，改(gai)(gai)(gai)(gai)性(xing)(xing)劑(ji)在粉(fen)碎(sui)(sui)(sui)過程中(zhong)可(ke)起助磨作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)，有利于(yu)超(chao)細粉(fen)碎(sui)(sui)(sui)，經改(gai)(gai)(gai)(gai)性(xing)(xing)處(chu)(chu)理(li)礦(kuang)(kuang)物(wu)(wu)(wu)的(de)表(biao)面自由能(neng)(neng)被降低(di)，表(biao)面自由能(neng)(neng)的(de)降低(di)導致顆粒粉(fen)碎(sui)(sui)(sui)斷裂的(de)小應力降低(di)，結(jie)果使粉(fen)碎(sui)(sui)(sui)變得容易，效果提高。

碳酸鈣(gai)一體化(hua)工藝效果的影響因素

在(zai)分(fen)析了(le)(le)工藝機理之后(hou)，王林江又討論了(le)(le)一體化工藝過(guo)程中影(ying)響粉碎(sui)與改(gai)性(xing)(xing)效(xiao)果(guo)的(de)幾個因素。通過(guo)試驗分(fen)別考察了(le)(le)改(gai)性(xing)(xing)劑種類、改(gai)性(xing)(xing)劑用量對粉碎(sui)與改(gai)性(xing)(xing)效(xiao)果(guo)的(de)影(ying)響以及(ji)給(gei)料速度、給(gei)料粒度對改(gai)性(xing)(xing)效(xiao)果(guo)的(de)影(ying)響。

通過實驗研究(jiu)了重質(zhi)(zhi)碳(tan)酸鈣(gai)顆粒(li)在氣流(liu)粉(fen)碎(sui)(sui)與表面改性處理一體(ti)化工藝過程(cheng)中改性劑溶液(ye)流(liu)量、改性劑溶液(ye)濃度及粉(fen)碎(sui)(sui)氣流(liu)溫度對(dui)(dui)重質(zhi)(zhi)碳(tan)酸鈣(gai)顆粒(li)性質(zhi)(zhi)的(de)影響，并同時研究(jiu)這(zhe)些參數對(dui)(dui)重質(zhi)(zhi)碳(tan)酸鈣(gai)粉(fen)碎(sui)(sui)出(chu)料速率(lv)的(de)影響。

碳酸鈣一體化工藝效(xiao)果(guo)的(de)評價

改性(xing)(xing)效果(guo)采用(yong)活(huo)化(hua)(hua)率(lv)和吸(xi)(xi)油(you)率(lv)兩項(xiang)指標評價(jia)，活(huo)化(hua)(hua)率(lv)越(yue)高、吸(xi)(xi)油(you)率(lv)越(yue)低，改性(xing)(xing)效果(guo)越(yue)好。粉碎效果(guo)用(yong)產品(pin)粒(li)度(du)評價(jia)，用(yong)激光粒(li)度(du)儀(yi)測定。采用(yong)氣流粉碎機超細與改性(xing)(xing)一(yi)體化(hua)(hua)工藝(yi)處理后的(de)產品(pin)性(xing)(xing)能發生了很大(da)變(bian)化(hua)(hua)。產品(pin)粒(li)度(du)(d50)達8.0μm，吸(xi)(xi)油(you)率(lv)16.20%，二(er)十天(tian)吸(xi)(xi)水率(lv)為7.01%，產品(pin)白度(du)略有下降(jiang)，但不影響(xiang)其應用(yong)。重質碳酸鈣已由親水性(xing)(xing)填料轉變(bian)為親油(you)疏水性(xing)(xing)填料。

碳酸鈣一體化(hua)工(gong)藝的主要設備

已有(you)(you)的研(yan)究(jiu)中，使用(yong)的粉(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)碎(sui)(sui)(sui)(sui)與(yu)改(gai)性(xing)設備(bei)主(zhu)要有(you)(you)氣流粉(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)碎(sui)(sui)(sui)(sui)機(ji)或氣流粉(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)碎(sui)(sui)(sui)(sui)與(yu)表面(mian)改(gai)性(xing)一(yi)體機(ji)。另外，國內某粉(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)碎(sui)(sui)(sui)(sui)設備(bei)企業通過(guo)把改(gai)性(xing)設備(bei)串聯于(yu)粉(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)碎(sui)(sui)(sui)(sui)設備(bei)后(hou)，粉(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)碎(sui)(sui)(sui)(sui)后(hou)的粉(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)體直接進行改(gai)性(xing)處(chu)理，改(gai)以往(wang)的二步法為一(yi)步完成，從而實現物料超細粉(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)碎(sui)(sui)(sui)(sui)與(yu)改(gai)性(xing)一(yi)體化(hua)，這(zhe)種一(yi)體化(hua)工藝(yi)是(shi)通過(guo)改(gai)性(xing)粉(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)碎(sui)(sui)(sui)(sui)機(ji)組來(lai)實施，與(yu)前面(mian)的氣流粉(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)碎(sui)(sui)(sui)(sui)機(ji)或氣流粉(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)碎(sui)(sui)(sui)(sui)與(yu)表面(mian)改(gai)性(xing)一(yi)體機(ji)有(you)(you)所不同。

碳酸鈣一體化工藝(yi)的意義

通(tong)常要實現改(gai)性(xing)(xing)劑(ji)(ji)對重(zhong)(zhong)質(zhi)碳(tan)酸鈣(gai)(gai)之間均勻(yun)的(de)(de)(de)包覆，需(xu)要在較(jiao)高(gao)(gao)溫(wen)度、較(jiao)長(chang)時間和較(jiao)高(gao)(gao)機械力(li)條件下進行，這又會導致重(zhong)(zhong)質(zhi)碳(tan)酸鈣(gai)(gai)生產工(gong)(gong)序的(de)(de)(de)增加。研(yan)磨工(gong)(gong)藝能夠磨碎顆(ke)粒，形成較(jiao)大的(de)(de)(de)新(xin)(xin)生成的(de)(de)(de)表(biao)面。這些新(xin)(xin)生成的(de)(de)(de)表(biao)面具(ju)有較(jiao)高(gao)(gao)的(de)(de)(de)表(biao)面能，容易(yi)吸(xi)附表(biao)面改(gai)性(xing)(xing)劑(ji)(ji)，因此(ci)有利于實現常溫(wen)條件下改(gai)性(xing)(xing)劑(ji)(ji)對重(zhong)(zhong)質(zhi)碳(tan)酸鈣(gai)(gai)均勻(yun)的(de)(de)(de)包覆。楊雷等著重(zhong)(zhong)研(yan)究(jiu)了碳(tan)酸鈣(gai)(gai)一(yi)體(ti)化(hua)工(gong)(gong)藝對改(gai)性(xing)(xing)工(gong)(gong)序的(de)(de)(de)優化(hua)。通(tong)過(guo)碳(tan)酸鈣(gai)(gai)一(yi)體(ti)化(hua)試驗(yan)得出結論，在氣流粉碎的(de)(de)(de)同時進行表(biao)面改(gai)性(xing)(xing)處理(li)，可以提高(gao)(gao)超細重(zhong)(zhong)鈣(gai)(gai)粉的(de)(de)(de)出料速(su)率，當粉碎氣流溫(wen)度為60℃，改(gai)性(xing)(xing)劑(ji)(ji)溶液中偶聯劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)質(zhi)量分數為50%，改(gai)性(xing)(xing)劑(ji)(ji)溶液流量為1.5mL/min時，重(zhong)(zhong)鈣(gai)(gai)顆(ke)粒的(de)(de)(de)粉碎出料速(su)率由21.0g/min提高(gao)(gao)到(dao)56.7g/min，出料速(su)率提高(gao)(gao)了170%。一(yi)體(ti)化(hua)工(gong)(gong)藝可提高(gao)(gao)生產效(xiao)率并降低成本。

小結：

作(zuo)為非金(jin)屬礦物(wu)的(de)(de)兩(liang)項重(zhong)要深(shen)加工(gong)技術，超細粉碎和(he)表面改(gai)性的(de)(de)工(gong)藝結合，對(dui)強(qiang)化生產工(gong)藝、提高生產效率、降(jiang)低(di)生產成本從而增加產品的(de)(de)競爭力具有(you)重(zhong)要的(de)(de)意義。

常見表面改性劑品種(zhong)

粉(fen)(fen)體(ti)的(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)改性主(zhu)要是依靠(kao)表(biao)(biao)(biao)面(mian)改性劑在(zai)粉(fen)(fen)體(ti)顆粒表(biao)(biao)(biao)面(mian)的(de)(de)(de)吸(xi)附、反應、包覆或(huo)包膜來實現的(de)(de)(de)。因此(ci)，表(biao)(biao)(biao)面(mian)改性劑對于粉(fen)(fen)體(ti)的(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)改性或(huo)表(biao)(biao)(biao)面(mian)處理具有(you)(you)決定性的(de)(de)(de)作用(yong)(yong)。目前應用(yong)(yong)的(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)改性劑主(zhu)要有(you)(you)偶(ou)聯劑、表(biao)(biao)(biao)面(mian)活性劑、有(you)(you)機低聚物、不飽和有(you)(you)機酸、有(you)(you)機硅、水(shui)溶性高分子以及金屬氧化物及醇鹽。

1、鈦酸酯偶聯劑品種：單烷氧基型（NDZ-101、JN-9、YB-203、JN-114、YB-201、T1-1、T1-2、T1-3等）；螯合型（YB-301、YB-401、JN-201、YB403、JN-54、YB404、JN-AT、YB405、T2-1、T3-1等）；配位型（KR-41B、KR-46等）。2、鋁酸酯偶聯劑品種：DL系列：411-A、411-B、411-C、411-D、412-A、412-B、414、481、881、882、452、471、472等；F系列：F-1、F-2、F-3、F-4等；H系列：H-2、H-3、H-4；L系列：L-1A、L-1B、L-1H、L-2、L-3A。3、陰離子表面活性劑品種：硬脂酸（鹽）、磺酸鹽及其脂、高級磷酸酯鹽。4、陽離子表面活性劑品種：高級胺鹽（伯胺、仲胺、叔胺及季銨鹽）。5、非離子表面活性劑品種：聚乙二醇型、多元醇型。6、水溶性高分子品種：聚丙烯酸（鹽）、聚丙烯酸（鹽）及其共聚物、聚乙烯醇、聚馬來酸等。