白云石的化學式為CaMg(CO ) ，屬于三方晶系，主要應用于冶金、化工、建材、農業和環保等領域¨ 。采用不同的物理化學工藝處理，可以改變白云石的晶形、顆粒形貌和尺寸，影響白云石的物理化學性質，提高其作為顏料、分散劑或者充填材料的使用性能 J。對自云石礦進行揀選、破碎、磨細后可制得白云石粉。白云石粉可在一定程度上取代橡膠、涂料、塑料等行業中的輕鈣粉或重鈣粉，具有廣闊的發展前景 J。

國內造紙用填料主要有碳酸鈣、滑石粉和高嶺土等。隨著廢紙回用量的增加及中、堿性造紙的發展，碳酸鈣填料(尤其是重質碳酸鈣)因其良好的抄造性能、較好的施膠效果以及對紙張強度影響低等優點，正逐步替代其他填料。我國白云石資源分布廣泛、蘊藏豐富、品質優、易開采。白云石的晶體結構與方解石類似，價格低廉，擁有較高的不透明度，經濕法研磨后可以部分代替重質碳酸鈣作為造紙填料或用于制備復合材料，改善紙張性能，進而更加合理有效地利用資源，降低成本。因此，對填料級白云石濕法研磨工藝的研究具有一定意義。

目前用作造紙填料的碳酸鈣大多為55級至65級。本研究利用SK立式砂磨機，研究了分散劑用量、研磨介質與白云石質量比、研磨時問等條件對濕法研磨白云石的影響。通過粒徑分析探討了白云石用作造紙填料的適宜研磨工藝。

1 實驗

1．1 原料與試劑

實驗原料為工業級白云石，純度94．68％ ，粒徑小于2 m的微粒占10％ ， 由青島某公司提供，主要化學成分分析見表1。

分散劑采用六偏磷酸鈉，AR級，山東某公司提供。研磨介質為直徑1．2～2 mm氧化鋯球

SK立式砂磨機，常州自力化工機械有限公司制造；SediGraph m型全自動x光透射沉降粒度分析儀，美國Micromeritics公司制造。

1．3 研究方法

1．3．1 礦粉的研磨與分析

取200 g白云石，按照研究方案設定的比例加入水和分散劑，攪拌均勻，與一定量的研磨介質一起加入砂磨機中，在3000 r／min轉速下進行研磨。按照設定的研磨時間取樣，經100目篩篩分之后，通過粒度儀檢測粒徑分布情況。然后，根據不同條件下樣品的粒徑分布，分析各因素對研磨效果的影響。最終采

用正交實驗法確定合理的研磨工藝。

1．3．2 研磨時問的確定

當礦漿濃度為60％ 、分散劑用量為0．5％ 、研磨介質與白云石質量比為5：1時，按照上述實驗方法，每隔10 min取樣，篩分后通過粒度儀檢測粒徑分布情況，測得2 m以下微粒所占比例達到55％ ～65％即為所需研磨時間。

1．3．3 分散劑用量的確定

以礦漿濃度為60％ ，研磨介質與白云石質量比為5：1，分散劑用量分別為0、0．3％ 、0．5％ 、0．7％ 、0．9％ 的條件進行實驗。按照1．3．1所述方法，研磨40 min后取樣，篩分后測其粒徑分布情況，選取2 Ixm以下微粒所占比例較高的分散劑用量進行

正交實驗。

1．3．4 礦漿濃度的確定

設定分散劑用量為0．5％ 、研磨介質與白云石質量比為5：1，參照同類礦物的礦漿參數 ，將礦漿中物料的質量分數分別選定為50％ 、55％ 、60％ 和65％，按照1．3．1所述方法，研磨40 rain后取樣，篩分后測其粒徑分布情況，選取2 m以下微粒所占比例高的礦漿濃度進行后續實驗。

1．3．5 研磨介質與白云石質量比的確定

設定分散劑用量為0．5％ ，礦漿濃度為60％，參照同類實驗結果 ]，分別選取研磨介質與白云石的質量比為3：1、4：1、5-1、6：1、7：1進行實驗，研磨40 min后取樣，篩分后測其粒徑分布情況，選取2 Ixm以下微粒所占比例高的研磨介質與白云石質量比進行正交實驗。

2 結果與分析

2．1 研磨效果的影響因素

2．1．1 研磨時間對微粒粒徑的影響

濕法研磨過程中，在高速旋轉狀態下研磨介質對白云石微粒產生了撞擊、擠壓和破碎作用，達到了研磨的目的 J。隨研磨時間的延長，白云石微粒的粒徑不斷減小。研磨后白云石微粒粒徑與研磨時間的關系如圖1所示。

由圖1可以看到，在研磨0～35 min時，白云石微粒粒徑減小較快，2 m 以下微粒所占比例由

7．8％升至57．6％ ；在35～45 min時，2 Ixm 以下微粒增加速率逐漸降低，所占比例由57．6％ 增至64．7％ ，滿足了造紙填料的要求；當繼續研磨至50 min時，2 Ixm以下微粒達到67．4％ 。隨研磨時間的延長，白云石粒徑不斷減小，比表面積相應增大，礦漿黏度也提高。此時，微粒受到研磨介質的沖擊力逐漸減弱，小顆粒增加速率減慢。因此，可以選擇35、40、45 rain這3個時問作為正交實驗的時間水平。

2．1．2 分散劑用量對微粒粒徑的影響

濕法研磨過程中，隨顆粒尺寸的減小，其相互之間的引力增大，致使產生團聚，礦漿黏度也隨之提高。因此，在研磨時，加入分散劑有助于改善粉體的分散穩定性和流動性，防止同質顆粒之間出現團聚，降低礦漿黏度，改善研磨效率¨ 。微粒粒徑與分散

劑用量的關系如圖2所示。

由圖2可知，隨分散劑用量的增加，2 m以下微粒所占的比例先是迅速增加，而后開始降低；在分散劑用量為0．5％ 時，其達到最大值(63．9％)。這是因為隨六偏磷酸鈉用量的增加，微粒表面的電荷密度升高，粒子之問的斥力相應增大，使得體系的分散

性得以改善。當分散劑用量增至0．7％及0．9％時，研磨后的微粒粒徑在2 Ixm以下比例分別降至60．8％和61．0％ ；當分散劑用量繼續增加時，過剩的六偏磷酸鈉分子會相互橋聯，形成網狀結構，限制了微粒之間的運動，致使流變性變差。因此，可以選擇分散劑用量為0．4％ 、0．5％ 、0．6％進行正交實驗。

2．1．3 礦漿濃度對微粒粒徑的影響

礦漿濃度也是影響白云石研磨狀況的重要因素。隨礦漿濃度的升高，黏度變大而導致分散更為困難；而礦漿濃度如果過低，則會減弱介質對白云石微粒的沖擊和磨剝作用，影響研磨效果。實驗結果如圖3所示。

由圖3可知，在研磨時間相同的條件下，隨礦漿濃度的增加，粒徑在2 Ixm以下的微粒所占比例逐漸增加，而后趨于平緩；當礦漿濃度從50％增至60％時，2 m以下微粒由58．7％增至63．9％ ，此時，隨礦漿濃度的增加，礦粉與研磨介質之間的碰撞次數增加，剪切和擠壓作用增強；當礦漿濃度繼續增至65％ 時，小于2 m的微粒緩慢增至64．6％ ，這是由于礦漿濃度升高引起礦漿黏度增加，流動速度變慢，研磨介質的沖擊作用減弱的緣故，這與文獻[11]中自云石在超細研磨時流變性的變化是相同的，即礦漿濃度達到65％ ～75％時，漿體黏度將有明顯增大，分散操作比較困難，不利于研磨的進行?？紤]到礦漿濃度的變化對2 t．zm以下微粒所占比例影響較小，因此，選擇礦漿濃度為60％進行下一步實驗。

2．1．4 研磨介質與白云石質量比對微粒粒徑的影響研磨過程中，以球料作為研磨介質對物料進行沖擊、摩擦、剪切等作用，使得物料最終被粉碎至合適的粒度。球料的質量比決定研磨過程中物料能否與研磨介質進行有效接觸，進而影響研磨能耗和研磨效率。實驗結果如圖4所示。

由圖4可以看出，粒徑小于2 m的微粒比例隨研磨介質與白云石質量比的增加而快速增大；質量比為3：1時，微粒粒徑在2 m以下所占比例比較低，僅為44．4％ ，表明轉子的能量不能有效地作用于白云石微粒上，造成“空研” 現象嚴重¨ ；隨研磨介

質與白云石質量比的升高，能夠有效轉化的能量逐漸增加，2 m 以下微粒所占比例不斷增大，在4：1、

5：1和6：1時分另0達到55．3％ 、62．9％ 和64-．8％ ；當研磨介質與白云石質量比為7：1時，白云石微粒粒徑的變化與6：1時的情況差異不大，并考慮當礦漿濃度和黏度一定時，過高密度的研磨介質在重力和離心力的共同作用下，容易造成研磨介質磨耗增大、粉碎降低等問題_】引，因此，選擇研磨介質與白云石質量比為4：1、5：1、6：1進行正交實驗。

出自

車元勛 景 宜 張鳳山

(1．南京林業大學江蘇省制漿造紙科學與技術重點實驗室，江蘇南京，210037；2．中國制漿造紙研究院，北京，100102；

3．天津科技大學天津市制漿造紙重點實驗室，天津，300457；4．華泰集團有限公司，山東廣饒，257335)