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非金属矿物如何应用到造纸行业?未来又将如何发展?

非金属矿物如何应用到造纸行业?未来又将如何发展? 造纸是非金属矿粉体的重要应用领域。造纸过程中添加非金属矿物材料既可降低生产成本也可改善纸张性能,其中常用的非金属矿粉体主要有高岭土、滑石、硅灰石、膨润土、重质碳酸钙、轻质碳酸钙、硅藻土、水镁石、海泡石、沸石等。非金属矿物在造纸行业的应用 高岭土 高岭土在造纸工业中主要应用于造纸填料和表面涂布的颜料,其特性对造纸生产可操作性及成纸质量有很大影响。根据加工方法和产品特性的不同,造纸涂料用高岭土分为水选高岭土和煅烧高岭土。其中,煅烧高岭土是具有高白度、多孔隙及一定吸附性的造纸用功能材料,根据烧成温度的不同可分为不完全煅烧高岭土(600-800℃)和完全煅烧高岭土(950-1050℃)。前者多用于造纸填料,后者多用于造纸涂布材料。其功能性主要来自于高岭岩(土)焙烧脱水和脱有机质过程,焙烧后结构的多孔性可改善纸张的松厚度、不透明度、吸收油墨性等。高岭土是目前造纸行业中消耗量较大的白色非金属矿物材料之一,全世界精制高岭土的75% 以上用于造纸。据预测2020 年全国造纸行业高岭土需求量约为255 万t,其中国内产量约占65% 左右。 滑石 滑石是一种层状结构硅酸盐矿物,滑石的功能特性主要来自其结构特征:亲油疏水性和片状结构。滑石的化学稳定性、低硬度、润滑性、层片状结构、亲油性、疏水性等结构特征决定了它是一种不可多得的功能性造纸矿物材料。在我国,滑石粉产量的50% 以上用于造纸业。主要用于造纸填料,少量用于造纸树脂(黏性物)控制剂和涂料颜料。滑石能使纸张光滑,加重、增强对印刷油墨和颜料的吸附能力。 不同类型滑石的特性不同,适用于不同的造纸产品。低档滑石及其复配加工产品,将主要用于普通造纸填料;中档滑石主要用于高质量要求的功能性造纸填料和底涂涂料;高品质滑石主要用于更能体现其功能特性的粘性物控制剂产品和涂料级产品。而且经超细加工后,滑石粉具有良好的吸附性和覆盖性。目前,可应用于造纸行业中的新型滑石产品主要有阳离子改性滑石、固体石蜡及AKD 改性滑石、黑滑石、镁铝水滑石等。 碳酸钙 造纸行业是碳酸钙的最大市场之一,随着造纸技术的发展,造纸工艺由酸性抄纸向中性、碱性抄纸转变,碳酸钙在造纸行业中的用量大大增加。 造纸行业中用到的碳酸钙按加工制备方法分为两种:重质碳酸钙和轻质碳酸钙。重质碳酸钙填料主要用于除卷烟纸、过滤纸和特种低定量信息用纸外的印刷纸、广告用纸、办公用纸、书写纸等。轻质碳酸钙相较重质碳酸钙的质量更好,具有粒度细、白度高、价格低、起泡性低和印刷适应性好等优点,非常适合用做造纸填料,可以基本满足纸张印刷和光学性能要求。另一方面,过量添加重质碳酸钙也会造成纤维间结合的隔断,从而导致纸张强度、松厚度和挺度降低等损纸现象;轻质碳酸钙与纸浆纤维之间无结合力,致使其留着率很低。因此,无论重钙或轻钙,均需要改性以更好地应用于造纸行业。 硅灰石 硅灰石不同于传统的填料,它加填于纸张中并不是简单的填充,而是凭借其高长径比与植物纤维交织在一起,构成“植物纤维- 矿物纤维”网状结构,从而部分替代植物短纤维。硅灰石用于造纸,同时具有提高纸张不透明度、降低生产成本、改善匀度、提高印刷适性等优势。纤维状硅灰石具有很多传统填料无法取代的特殊性能,适合于替代传统填料应用于文化用纸以及一些特种纸、高档纸。而通过化学改性技术降低产品磨耗度,提高纤维的柔软性,以及如何在保持纤维长度前提下使纤维束得以充分解离的加工技术是当前硅灰石加工的重要研究领域。 膨润土 膨润土是含有少量碱和碱土金属的含水铝硅酸盐矿物。其比表面积大、高分散和触变性等多重性质使它以多种用途应用于造纸工业都能表现出相当多的优越性。如用作造纸填料使用时,具有较高的白度和纯度,并且使用较大的填加量也不会降低纸张强度、撕裂度;用作造纸涂料时,可以提高涂料的保水性、悬浮性和流变性能。经分离、提纯和改性后,膨润土的各种性能大大提高,可制成钠基膨润土、颗粒膨润土、有机膨润土等深加工产品。改性后的膨润土具有较好的吸附性和分散性能,并且相对滑石粉而言,具有较高的留着率,对成纸强度的影响也较小。 硅藻土 国内造纸业主要利用硅藻土大孔隙度、强吸附、小容重、隔热、吸音、化学稳定、无毒等工艺特性生产液体饮料、制糖、酿酒业用过滤纸和纸板,也用于建筑装饰纸板、蓄电池隔板、高吸水生活用纸、阻燃纸、宠物垫纸、废水净化剂、助凝剂等;经有机改性后还可用于微助留助滤剂等。硅藻土原矿杂质较多,为提高其功能性能,通常要对硅藻土进行改性处理。

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