杜年軍
(青州宇信鈣業(yè)股份有限公司 山東青州 262503)
摘要：輕質(zhì)碳酸鈣（PCC）的白度在其應(yīng)用中起著至關(guān)重要的作用，特別是用于一些白色、淺色制品，更是對(duì)PCC的白度有更高的要求。本文通過實(shí)驗(yàn)，采用不同的還原劑、穩(wěn)定劑，采用不同的工藝條件，在不同的生產(chǎn)階段，添加不同比例的試劑進(jìn)行增白，使碳酸鈣白度有了明顯提高，并得出了增白的最佳工藝和最佳生產(chǎn)階段。
關(guān)鍵詞：輕質(zhì)碳酸鈣 增白
1 引言
PCC系列產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于塑料管材與型材、造紙?zhí)盍吓c涂料、橡膠、高檔油墨、電線電纜、硅酮密封膠、高檔汽車底漆、日化等行業(yè)。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，淺色制品、白色制品越來越受到人們的青睞，其白度作為重要指標(biāo)，在應(yīng)用中起著至關(guān)重要的作用。因此，必須在生產(chǎn)過程中對(duì)碳酸鈣進(jìn)行增白處理，一是生產(chǎn)過程中做好漿液的除雜和窯氣的清洗工作，連續(xù)生產(chǎn)以降低設(shè)備及管道的生銹率。二是通過化學(xué)增白方法提高白度。本文通過實(shí)驗(yàn)，采用不同的還原劑、穩(wěn)定劑，采用不同的工藝條件，在不同的生產(chǎn)階段，添加不同比例的試劑進(jìn)行增白。
2 PCC白度的影響因素解析
2.1生產(chǎn)過程影響因素
2.1.1 煅燒
a、礦石的潔凈程度。有的生產(chǎn)廠家不注意礦石的清洗，大量的泥土隨著礦石入窯煅燒，許多有害雜質(zhì)例如二氧化硅（SiO2）、三氧化二鋁（Al2O3）、三氧化二鐵（Fe2O3）等煅燒時(shí)會(huì)與氧化鈣（CaO）化合形成低熔點(diǎn)的粘稠物，使立窯發(fā)生“結(jié)瘤”事故，瘤份附著在氧化鈣（CaO）表面，降低了產(chǎn)品白度。
b、石灰的生老程度。石灰石煅燒溫度過高或煅燒時(shí)間過長會(huì)對(duì)石灰的活性度產(chǎn)生較大影響［1］，石灰過老時(shí)，石灰的活性變差，消化效果變差，導(dǎo)致碳化結(jié)晶不均勻、晶體表面粗糙，從而影響了白度；石灰過生時(shí)，大量的未燒礦石在消化時(shí)產(chǎn)生摩擦，石粉進(jìn)入漿液，也影響了白度。
c、石灰篩分的影響。在煅燒過程中，無煙煤燃燒產(chǎn)生的灰分會(huì)隨石灰一起從窯底排出，有的石灰石入窯前未經(jīng)清洗，煅燒后也會(huì)有粉塵，因此必須要增加篩分，如篩分不徹底，灰分進(jìn)入產(chǎn)品中，會(huì)影響白度。
2.1.2 消化
a、消化設(shè)備 不同的消化設(shè)備對(duì)白度有不同的影響，消化槽的影響最小，槳葉消化及次之，滾筒消化機(jī)影響最大。
b、消化工藝 消化溫度越高，漿液越細(xì)膩，其白度越高。
c、陳化時(shí)間 陳化時(shí)間越長，漿液越細(xì)膩，其白度越高。
2.1.3 精制
精制工序是影響漿液白度重要因素之一，漿液精制的好壞可使白度相差很大。精制就是要除去其中黃、黑雜質(zhì)，除的越徹底，白度越高。
2.2 原材料因素
2.2.1 石灰石
PCC白度的決定性因素是原材料石灰石的質(zhì)量，石灰石中雜質(zhì)含量影響白度：鐵、錳等元素都是有色的，如含量偏高會(huì)影響白度。石灰石的外觀一般是青色或中度灰色，呈黃、粉紅、棕色的石灰石一般鐵、錳等雜質(zhì)含量較高。
2.2.2 煅燒用煤
煅燒用煤是直接跟產(chǎn)品接觸的，理應(yīng)稱之為原材料。其硫含量、灰分、矸石含量都影響產(chǎn)品白度。
3 PCC增白
3.1 生產(chǎn)過程控制
3.1.1 煅燒
a、入窯石灰石必須進(jìn)行清洗，使表面潔凈，不含雜質(zhì)及灰塵。
b、合理控制石灰成熟率。
c、采用合理的煅燒設(shè)備和煅燒工藝，燒制活性度高的輕燒石灰。
3.1.2 消化
a、必須權(quán)衡產(chǎn)能、成本、質(zhì)量，選取合理設(shè)備，產(chǎn)量較低時(shí)，可采用消化槽進(jìn)行消化，而產(chǎn)量較高時(shí)可采用槳葉式消化機(jī)。
b、高溫消化，充分利用生產(chǎn)過程中的預(yù)熱將消化用水加熱，使消化水溫度達(dá)到80℃以上。
c、采用保溫陳化，使陳化時(shí)間超過24小時(shí)。
3.1.3 精制
采用多級(jí)除雜裝置，先用旋振篩除去粒徑125μm以上雜質(zhì)，再用三級(jí)旋液分離器除去75μm以上雜質(zhì)，最后用直振篩除去粒徑45μm以上雜質(zhì)。
3.2 實(shí)驗(yàn)方法
本實(shí)驗(yàn)中，往漿液中添加試劑的方法均為先加入還原劑A，攪拌升溫至75℃，再加入穩(wěn)定劑B，攪拌10min。
實(shí)驗(yàn)一：本公司產(chǎn)品用白度儀測白度，結(jié)果為(1)；
實(shí)驗(yàn)二：本公司石灰石用馬弗爐煅燒，熱水消化，實(shí)驗(yàn)室純二氧化碳碳化，抽濾，干燥，結(jié)果為(2)；
實(shí)驗(yàn)三：消化漿液直接抽濾干燥后測白度，結(jié)果為(3)；
實(shí)驗(yàn)四：將實(shí)驗(yàn)三的消化漿液分別添加劑量為氫氧化鈣（Ca(OH)2）質(zhì)量的1‰、2‰、3‰、4‰的還原劑A，均加入3‰的穩(wěn)定劑B，抽濾，干燥后測白度的結(jié)果為(4) (5) (6) (7)；
實(shí)驗(yàn)五：將實(shí)驗(yàn)三中的生漿、實(shí)驗(yàn)四中的添加3‰的還原劑A，均加入3‰的穩(wěn)定劑B的生漿中，用立窯煅燒產(chǎn)生的含二氧化碳的窯氣碳化后抽濾，干燥后測白度，測的結(jié)果分別為(8) (9)；
3.2.1 結(jié)果與討論
檢測結(jié)果如下：
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試樣 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
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白度 |
92.8 |
94.6 |
92.3 |
92.5 |
93.1 |
94.2 |
92.8 |
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試樣 |
8 |
9 |
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白度 |
93.2 |
93.5 |
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討論：
a、從結(jié)果1、2對(duì)比可以看出：工業(yè)生產(chǎn)中由于生產(chǎn)過程的污染，降低白度約為2度。
b、從結(jié)果3～7對(duì)比可以看出：消化漿液添加氫氧化鈣（Ca(OH)2）質(zhì)量的3‰的還原劑
A、3‰的穩(wěn)定劑B時(shí)，白度達(dá)到最高值，比不添加時(shí)提高了近2度。
c、從結(jié)果8、9對(duì)比可以看出：由于碳化過程使還原劑失去了作用，白度提高不大。
3.2.2注意事項(xiàng)
a、在增白實(shí)驗(yàn)中，一定要注意產(chǎn)品的價(jià)格與成本，不宜采用價(jià)格高昂的試劑，要根據(jù)市場情況選擇合理的增白試劑。
b、生產(chǎn)過程中注意礦石中鐵等元素含量的變化，當(dāng)含量下降時(shí)，要適當(dāng)降低添加比例。
c、合成的試劑不宜存放太長時(shí)間，盡量做到臨時(shí)合成。
d、過濾時(shí)要多用水洗，盡量除去溶解物質(zhì)。
4 結(jié)論
PCC化學(xué)增白過程是一系統(tǒng)工程，涉及到原材料質(zhì)量、煅燒、消化、窯氣凈化、漿液精制、碳化、干燥等諸工序、完好率及先進(jìn)性、工藝條件控制及環(huán)境清潔程度、外界污染等［3］，因此，工藝過程中的每一步都要嚴(yán)格控制。
在生產(chǎn)過程中，特別容易被忽略的幾個(gè)環(huán)節(jié)（礦石的清洗、消化水質(zhì)、生漿的精制、生漿的陳化、窯氣的洗滌、濾餅的洗滌、斗式提升機(jī)的影響等）要引起重視，做好每一個(gè)細(xì)節(jié)，本身就提高了白度。
本文還通過化學(xué)增白實(shí)驗(yàn)，確定了合理的工藝，在不同時(shí)段添加增白劑的效果不同，根據(jù)自己的產(chǎn)品特性，盡量使還原劑充分發(fā)揮作用，做好的添加地點(diǎn)是碳化后的熟漿。改性產(chǎn)品在改性后加入。
產(chǎn)品的白度高低直接影響價(jià)格的高低，白度不高的產(chǎn)品市場競爭力明顯較弱，因此，在生產(chǎn)中提高PCC產(chǎn)品的白度是提高產(chǎn)品檔次的重要措施之一。
