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1、PCC种可塑造的颜料沉淀碳酸钙（简称PCC）已明确为未来的碳酸盐颜料。其亮点和纯度是无以伦比的。其可采用的 产品种类之多，确保造纸工作者所遇到的任何问题，用PCC都可以解决。PCC是一种沉淀碳酸钙，其形态为鲜亮的结晶体。PCC的原料一般是生石灰（CaO）和二氧化碳（C02） 气体。生产的第一步是熟化，即生石灰与大量的水混合。CaO与水反映生成氢氧化钙，成泥浆状被 汞送到反应器。在反应器内，氢氧化钙与含有CO2的气体混合，PCC即沉淀下来。反映完成后， 泥浆状的PCC固含量为1825%，经过筛选汞送到贮存槽内，以供作为造纸的填料。用于纸张涂布要求有较高的固含量，因此PCC浆液要脱水到7072%的
2、固含量。脱水后的PCC 经搅拌器再分散，在搅拌过程中不加水只加分散剂。再分散后的PCC经筛选后备用于涂布。世界上大部分PCC是在附属车间制备的，此附属车间与造纸厂毗邻。附属车间接受纸厂的烟道 气作为CO2的来源。这种设想的优点是PCC最终产品直接汞送到纸厂的贮存槽。一座现代化的PCC车间能够生产很多种不同的产品。能够生产出的每种产品在粒度大小、亮度 等方面毫无变化是很重要的。如果产品质量在长期内保持很一致的话，则纸厂仅就使用PCC （作为 填料或涂布颜料）将受益匪浅。现代化的生产工艺能保证质量的恒定。PCC和研磨碳酸钙研磨碳酸钙（GCC）是由石灰石或大理石制成的，把这些石头经几段压碎并磨成所要
3、求的细度。 在研磨过程中要经过几次净化。这一般由浮选和磁选分离出杂质，往往选出大量的废物。研磨碳酸钙含有小的不规则的碎石和片状石。相反，PCC沉淀会产生很细的碳酸钙结晶。此结 晶能制成不同的形态（图右）。PCC的粒度大小，按平均粒度来说，能够千差万别。对研磨碳酸钙，其粒度的变化是由研磨的 次数多少来决定的，而PCC的粒度在沉淀过程中控制的oPCC的形状不同于所要求的聚集程度有关。 显然，聚集的粒子将比同样大小的固体粒子有较大的表面积（以m2/g计）。石灰石研磨得越细，其 平均粒度越小，同时其表面积越大。PCC表现出更加灵活。用制造聚集结晶方法，它能够制出粒度大，表面积也大得颜料。比如， 用PC
4、C很容易制造出平均粒度为2毫米和表面积为10m2/g的颜料。而用研磨碳酸钙却不可能生产 出来。用PCC作为纸张填料最佳高级纸填料是偏三角形PCC，聚集成菊花状的。这种产品赋以纸张高亮度和不透明度，同 时，使纸松厚和坚挺。PCC使纸亮度提高，并使不透明度提高2点，这是由于有较好的光散射性。纸的松厚度亦提高 5%。同时，纸的平滑度提高了。不好的方面，一定要指出的是，纸的强度稍有降低OPCC还要求多 加些施胶（ADK或ASA）。纸的性质可以因改变PCC的平均粒度和表面积而改变。一种平均粒度为2毫米、表面积为10m2/g的PCC会使纸有更高的不透明度，但降低了松厚度。较粗的PCC （平均粒度较高）会使
5、松 厚高度度高些和强度大些。一般要求加填量大的话，要从偏三角体PCC改换成为菱形六面体PCC。正常生产时采用偏三角体PCC。工厂试验采用50%偏三角体PCC和50%菱形六面体PCC混合加填。纸厂想在不损失施胶度和强度情况下获得较高的加填量。菱形六面体PCC有较低的表面积，4m2/g，而偏三角行PPC的表面积为7m2/g用50/50的混合填料能使加填量从11 %提 高到16%而不会损失施胶度和强度。同时，不透明度的提高是由于加填量较高。纸厂想保持纸的厚 度。因此，加填量提高后，降低压光压力，这样做可以不降低纸的平滑度。结果表明，这些例子正好 证明采用PCC有许多灵活性。采用PCC的另一个好处是减
6、少对纸机的磨损。是采用PCC和研磨碳酸钙对纸机磨损的对比。显然，研磨碳酸钙对纸机的磨损大得多，并大大缩短纸机的网、毛布等的使用寿命。PCC用于纸张涂布许多种的PCC颜料已被开发用于纸张涂布。至少有三种形态可被利用，每种形态的平均粒度可以在相当大的范围内变化。可用100%碳酸钙涂布，即不用瓷土。纸的光泽度是随PCC颜料的细度 而变化。表示出三种不同压光水平的结果。一种细粒度PCC涂料（平均粒度是0.4微米），并用重压光使纸的光泽度上升到80,如果不用瓷 土的话，这是一个高指标。当平均粒度增加时，纸的光泽度将逐渐下降。例如，如果要使纸张光泽度 达到70,则有两种方法。一种是采用重压光和一种较粗的P
7、CC （平均粒度为0.6微米），另一种采 用细粒度的PCC和较轻压光。较轻的压光将使纸有较高的亮度和不透明度及较高的松厚度。用较粗 的PPC可进行软压光无光泽涂布。与研磨碳酸钙相比较，一般PCC涂料能使纸张有较高的光泽度、平滑度和使油墨更快凝固。颜 料作为两次涂布的不含磨木浆纸张的面涂。采用80%碳酸钙和20%瓷土。PPC使纸有较高的亮度和 光泽度，表面强度无显著下降。总的来讲，PCC的形态对涂布纸的性质将有细微的改变。改变PCC颜料粒度的分布斜体可以控制油墨的固化速度，其他的参数同样会受到影响。纸厂附设PCC加工车间将经常能得到各种各样的产品。使纸厂和PCC生产厂之间的合作关系密切 将会获得
8、最好的解决问题的方法。纸厂将自然而然地从不断开发的新产品中获得好处。这将使纸厂能 够满足用户的任何要求。近年来纸张产量的快速增长和碱性造纸技术的普 及，拉动了国内造纸钙消费量的快速增长.2006年国 内造纸钙消费量达到305万t （其中GCC217. 7万t , PCC87.3万t）,与上年同比增长27.46%,约占造纸 白 色矿物粉体总消费量的58.6%.以近两年各类矿物粉体对纸张产量消费比例7.9%8.0%为基准，根据 造纸业2010年指导性规划 纸和纸板产量7 600万t推算（消费量8 500万t）,届时 造纸矿物粉体材料 消费量估计将达到590610万t（以8.3计为630万t）.其中
9、碳酸钙消费量有望达到380万t,为碳酸钙 工业的发展带来新的机遇和挑战.1造纸用碳酸钙复配产品的分类 造纸钙的复配产品,通常意旨以碳 酸钙组分为主体（50%），配比一定比例的其它合成的或天然矿物粉体混合加工制造的造纸专用产品; 也包括PCC与GCC的混配加工品.常根据地区可利用的造纸矿物资源特点或充分利用不同种类矿 物的不同理化特性和价 格差异,相互取长补短.以降低产品生产成本和不同 造纸工艺与纸张品种的综 合性能要求为目的,用于不 同的造纸场合和纸种 ,获得更好的性价比.复配造纸 钙产品的品种繁多,根 据原料来源和加工特点可分为 二类:天然伴生矿种制品:利用含有较高比例的滑 石,白云石,硅灰
10、石, 膨润土等伴生矿种的高白度方解 石，大理岩原料制造的复合产品;人工复配产品：目前利用的主要 矿种或合成无机粉体包括:较高白度的伊 利石,高岭土,硅灰石,绢云母,埃洛石,白云石,石 膏,膨润土,沸 石，闪石，叶蜡石;合成硅酸钙，铝酸钙,PCC,二氧化钛,石膏须，合成矿物纤维等从加工技术和使用技术 上来说，任何一种具有较 高白度，加工成本低，不对造纸生产工艺与纸张产品品 质造成大的负面影响 的天然或合成矿物粉体及有机合成颜料，原则上都可以作为碳酸钙复配产品的原料.2复配产品的典 型生产工艺2.1基于GCC干法加工的复配产品生产流程分为混磨一改性一分级法与分类研磨一分 级改 8性法两种方法.工艺
11、特点:工艺流程简单，投资小;30012 50目产品通常多用于造纸 填料，1 2502 500目产品有时也可用于底涂级涂料颜料;混磨法适用于与方解石硬度及超细研 磨效应相近的混配矿种; 不适宜直接生产低磨耗度的造纸超细面涂级产品 ; 根据造纸生产工艺 和纸品种类要求，可以有选择的 通过不同表面化学改性制造出如 :阳离子化，柔软化 (纤维状矿种)，高 保留率，双离子化等改性造纸填料;分类研磨法也可用于闪石，硅灰石等纤维状矿物原料的加工，但 超细研磨设备的选型和改性工艺流 程排布有所不同.2.2基于GCC湿法加工的复配产品生产流程 改性剂G C C 浆料( A )助磨剂混配改性器改性剂浆料产品( 6
12、 0 % - 7 7 % )干基矿粉(B )调浆湿法超细研磨干燥干粉产品工艺特点:适用于具备GCC浆料生产线工厂和低磨耗度的一般品质要求产品;矿粉B单独进行 湿法超细加工，以有效控制产品的粒度分布.超细后 的浆料与 GCC 浆料按比例混合，根据产品要求可 同时加入改性剂制备出填料或涂料级产品;该系统不适宜对纤维状矿种的复配改性.但当省略干 基矿粉B的湿法超细研磨工段时，可将调浆后的纤维状B浆料直接 进入混合改性器，最终获得纤维状 矿种与 GCC 的复配造 纸填料级浆料产品，但这类产品通常不适合制造用于低 磨耗度要求的造纸填 料级产品和用于造纸涂料的产品.2.3基于PCC的复配产品生产流程分为干
13、式混配改性法与湿式混 配改性法两种方 法.工艺特点见表1. 2.4 主要改性剂的种类与选择 目前适用于造纸复配碳酸钙颜料 的常用改性剂有 20 多种，其应用原则应根据客户对复配产品的用途， 使用场合，使用目的的不同精心 选择.错误的选择将sz-sinoma2 0 0 9 年第5 期 中国非金属矿工业导刊 总第7 8 期表1基于PCC的复配产品生产流程工艺特点干式混配改性法 工艺流程简单 适用于包括纤维状矿种在内 的各种粉体矿物的复配和改性 不同粉体的粒度分布差异较 大，产品粒度分布指标控制难 度大 适用于品质要求不十分严格 的中 低档填料和涂料的干粉产品湿式混配改性法控制较复杂，但工艺调整机动
14、性大不适用纤维 状或高孔隙率(高吸附性)要求的复配产品可制备低磨耗度，低粘度及粒度分布要求严格的高品质 涂 料或填料级产品 颜料的改性可分部在研磨机 或复配器中进行，以严格控制 产品品质 及其复配的浆料产品.PCC的改性可以在生产过程未干燥前进行，亦可在碳化过程同时进行.与GCC 的改 性，可以在湿法超细研磨过程或浆料产品储存罐中进 行，亦可在配矿器中进行. 基于碳酸钙在弱 碱性和酸性造纸条件下的易溶解 性，采用弱酸盐或有机高分子物进行碳酸钙及其复配 产品的改性，旨 在解决造纸酸性施胶条件下的生产操 作困难和单一使用碳酸钙时含机械浆纸张在碱性条件 下易于 产生纤维碱性变黑效应. 改性剂的正确选
15、择不仅要考虑活化剂与碳酸钙及 其配用颜料粉体的亲和 混溶性,同时要考虑助剂与纸 浆抄造添加的其它化学助剂的混溶性,特别是用于涂 料体系的改性钙品 与常用涂料的胶料,辅料助剂的配 伍效应. 2.5 加工方法与粉碎设备的选择 在众多的白色天然复配矿 种和合成粉体颜料中, 如何正确选择原料和加工方式至关重要. 由于不同矿物粉体的理化特性差异较 大,应根 据复配原料的硬度,脆性,破碎比,耐温特性,粒 子的表观形态特征与孔隙特性的不同,选择适合 的 加工方式和破碎研磨设备 ,以尽可能的保持原料原 有理化特性. 3 造纸钙复配产品的应用领域与 特点 不同的碳酸钙复配产品适用于不同的造纸应用领 域.表 3,
16、表 4 列出了目前国内已工业化的几种 碳酸钙 实用效果 提升纸张灰分,不透明度,松厚度,平滑度,降低 成本 对纸厂的应用造成较大的负效应 ,甚至无法使用.常 见改性剂的种类与应用目的及对造纸生产工艺与 纸张 品质的影响见表 2.表 2 常见改性剂的种类与应用目的用途改性剂种类PAM,PVA,季胺盐，变性淀粉，壳聚糖,CM C磷酸盐，硅酸盐，铝盐，铝酸盐，乙二 胺四乙酸二钠磷酸钠盐,CMC，脲素，硅酸盐，偶联剂，脂肪酸，聚丙烯酸钠应用目的改变填料电荷; 引入富羟基高分 子基团;矿物纤 维软化 对造纸的影响 改善填料与纤维的结 合，提升纸张强度，填 料留着率，白水的净 化，滤水性 提升填料保留率，减少 提升碳酸钙的 填料加入对纸张质量负 耐 酸 性（ 低的溶 面影响，适用含机械浆 解性） 纸种和酸性施胶体系 改善颜料分散体和涂料 的流
