(Centro Nacional de Investigación de Ingeniería de Procesamiento Profundo de Minerales No Metálicos, Suzhou, Jiangsu 215004)
Al analizar muchos factores que afectan la viscosidad del caolín, propusieron un método para mejorar la viscosidad del caolín y la tecnología de reducción de la viscosidad mecánica se aplica en la práctica de producción [1 ~ 7].
Caolín; viscosidad; papel estucado.
Acerca del autor: Ma Lanfang se graduó de la Universidad de Nankai en Tianjin en 1968. Antes de jubilarse, trabajó en el Centro de Investigación de Tecnología de Ingeniería de Procesamiento Profundo de Minerales No Metálicos de Suzhou como ingeniero senior y se ha dedicado a -Procesamiento de minerales metálicos durante mucho tiempo.
Jiang, graduado de la Universidad Tecnológica de Wuhan en 1986, ahora trabaja en el Centro de Investigación de Tecnología de Ingeniería de Procesamiento Profundo de Minerales No Metálicos de Suzhou como ingeniero senior y ha estado involucrado en el procesamiento de minerales no metálicos durante mucho tiempo. .
1. Introducción
Con el desarrollo de la economía nacional de mi país, la mejora del nivel de vida de la gente y el rápido desarrollo de la industria del papel, la calidad y calidad del papel han mejorado enormemente. mejorado, entre los cuales el papel estucado, el cartón y el papel de oficina de información se han convertido en el foco del desarrollo de la industria del papel. El caolín de calidad para papel es uno de los pigmentos blancos más comunes y consumidos que se utilizan para producir los papeles antes mencionados. El caolín aplicado al papel estucado no sólo debe tener excelentes propiedades de alta blancura y tamaño de partícula fino, sino también baja viscosidad.
Este artículo analiza principalmente el índice de viscosidad del caolín para la fabricación de papel de alta calidad y sus métodos de mejora.
2. La viscosidad y el método de prueba de la arcilla de caolín
La viscosidad es un parámetro físico importante del fluido, que utiliza valores numéricos para expresar cuantitativamente la viscosidad del fluido.
Existen dos formas de expresar la viscosidad del caolín, una se expresa mediante la viscosidad a una determinada concentración la otra se expresa mediante el valor de concentración de viscosidad, es decir, en las condiciones óptimas de dispersión, cuando el caolín se expresa en las condiciones óptimas de dispersión; La viscosidad es de 500 MPa·s. El contenido sólido de la suspensión de muestra. Cuanto menor sea la viscosidad del caolín para la fabricación de papel, mejor, y cuanto mayor sea la concentración de viscosidad, mejor.
Según GB/T 14563-14565-93, la viscosidad del caolín chino se midió con un viscosímetro rotacional NDJ-1. Este viscosímetro es similar al viscosímetro Brookfield utilizado en el Reino Unido, EE. UU. y otros países.
Antes de determinar el valor de viscosidad, es necesario determinar la cantidad óptima de dispersante. Esto se debe a que la viscosidad del caolín está directamente relacionada con el tipo y la cantidad de dispersante utilizado. Para obtener valores de viscosidad precisos, primero determine el tipo y la cantidad óptimos de dispersante.
En condiciones óptimas de dispersión, se midieron los valores de viscosidad de muestras con diferentes contenidos de sólidos. Dado que el recíproco de la viscosidad (1/η) está correlacionado negativamente con la concentración (c), según el contenido de sólidos y el valor de viscosidad correspondientes, el contenido de sólidos x de la muestra a 500 MPa·s se calcula según la siguiente fórmula.
Industria minera no metálica de China
Entre ellos: S1 es el contenido sólido al determinar eta1 (valor calculado), S2 es el contenido sólido al medir eta2 (valor medido); , %; eta1 es el valor de viscosidad medido cuando el contenido de sólidos es S1, mPa·s;; eta2 es el valor de viscosidad medido cuando el contenido de sólidos es S2, MPa·s
Cabe señalar aquí. que la mayoría de las fábricas de papel nacionales compraron viscosímetros nacionales y la velocidad del rotor utilizada para medir la viscosidad es de 60 r/min, pero algunas empresas utilizan viscosímetros importados, la velocidad del rotor es de 100 r/min y los valores de viscosidad medidos; son diferentes, lo que resulta en concentraciones de viscosidad inconsistentes. Por lo tanto, al expresar la concentración de viscosidad se deben indicar las condiciones de dispersión, el equipo de detección y las condiciones de detección.
3. Factores que afectan la viscosidad de la arcilla de caolín
La arcilla de caolín es una roca del suelo compuesta principalmente por minerales de caolinita, que incluyen caolinita, haloisita y dikaisita 1: aluminosilicato en capas totalmente octaédrico de tipo 1.
La capa unitaria estructural de la caolinita está compuesta por tetraedros de sílice y octaedros de alúmina. No hay moléculas de agua entre las capas y están conectadas por enlaces de hidrógeno. La fuerza de unión entre capas es débil. Según las diferentes características de la estructura cristalina, se puede dividir en caolinita ordenada (buena cristalización) y desordenada (mala cristalización). La forma de la caolinita es generalmente pseudohexagonal. Cuando un lado está especialmente desarrollado, puede adoptar una forma de placa ancha. El cristal de caolinita cristalizado tiene un contorno completo y los agregados tienen en su mayoría forma de página bajo el microscopio electrónico de barrido. La caolinita desordenada y mal cristalizada suele tener una forma incompletamente hexagonal o casi elíptica.
La estructura de la halloysita es simplemente una capa de moléculas de agua intercaladas entre las capas de cristales de caolinita. Las capas se apilan aleatoriamente y escalonadas en el eje B o en los ejes A y B. Por lo tanto, la haloisita está más desordenada que la caolinita, que está desordenada en el eje B. La forma de la halloysita bajo un microscopio electrónico es tubular o en forma de escamas rizadas.
Muchas personas en el país y en el extranjero han estudiado la viscosidad del caolín.
En resumen, los factores que afectan la viscosidad del caolín son los siguientes.
(1) Razones para la producción del caolín
Según el lugar de origen, el caolín se puede dividir en caolín primario y caolín secundario. El primero se puede dividir en caolín erosionado y caolín alterado hidrotermal, mientras que el segundo es caolín sedimentario, que se forma por la migración y deposición de caolín nativo. En términos generales, la viscosidad del caolín depositado es baja y la viscosidad del caolín nativo es mayor. Por ejemplo, la arcilla de caolín en Georgia, EE. UU., se erosiona y deposita, mientras que la arcilla de caolín en Cornwall, Reino Unido, es nativa. La viscosidad de la arcilla de caolín estadounidense es menor que la de Gran Bretaña. La Tabla 1 enumera la relación entre la viscosidad y las causas del caolín en el Reino Unido, Estados Unidos y Brasil.
Tabla 1 Comparación de la viscosidad del caolín en el Reino Unido, Estados Unidos y Brasil
(2) El grado de orden de la estructura cristalina del caolinita
El Geología de la formación de caolinita Dependiendo de la época, el origen geológico y las condiciones geológicas, el grado de orden de la estructura cristalina también es diferente. Algunos cristales están muy ordenados, otros están poco ordenados y otros están desordenados. Una gran cantidad de hechos demuestran que la viscosidad de la caolinita de alto orden es generalmente menor, mientras que la viscosidad de la caolinita de bajo orden es mayor. Alguien ha investigado en profundidad sobre esto. La Tabla 2 enumera el índice de cristalinidad y la concentración de viscosidad de algunos caolines.
Tabla 2 Índice de cristalización y concentración de viscosidad de muestras de caolinita de Guangdong
La Tabla 2 ilustra intuitivamente la relación entre la viscosidad y la cristalinidad de la caolinita.
Murray señaló una vez que la caolinita de bajo orden tiene una fuerte fuerza de unión y puede generar una mayor fuerza electromotriz y aumentar la viscosidad de la suspensión.
(3) Morfología de la caolinita
La morfología del caolín tiene una gran influencia en su viscosidad. La caolinita tubular tiene una viscosidad más alta, mientras que la caolinita pseudohexagonal bien cristalizada tiene una viscosidad más baja. La relación longitud-espesor o la relación ancho-espesor de los cristales de caolinita también tiene una gran influencia en la viscosidad. Storr realizó una investigación sobre esto y los resultados mostraron que cuanto mayor es la relación de aspecto o la relación ancho-espesor, mayor es la viscosidad. Esto se debe a que, cuando el contenido de sólidos es constante, a medida que aumenta la relación longitud-espesor o la relación ancho-espesor, el radio de rotación de las partículas bajo la acción de la fuerza cortante aumenta y la viscosidad también aumenta en consecuencia.
La relación entre la viscosidad y el valor geométrico de la forma caolinita se muestra en la Figura 1.
Figura 1 La relación entre la concentración de viscosidad y la geometría morfológica de la caolinita
(4) Tamaño de partícula y distribución del tamaño de partícula
El tamaño de partícula y distribución del caolín Afecta directamente la viscosidad del caolín. En términos generales, cuanto más finas son las partículas, mayor es la superficie específica y mayor la viscosidad. La arcilla de caolín con tamaño de partícula moderado y distribución uniforme tiene baja viscosidad.
(5) Composición mineral
Además de caolinita, el caolín extraído de forma natural suele contener otros minerales, como montmorillonita, caolín, mica, alunita, pirita y limonita. Estas impurezas minerales tienen una gran influencia sobre la viscosidad del caolín. La viscosidad de la arcilla de caolín que contiene montmorillonita aumentará considerablemente, y los minerales mica y feldespato también aumentarán la viscosidad de la arcilla de caolín.
(6) Valor de pH
La superficie de las partículas de caolín está básicamente cargada negativamente en la suspensión. El valor de pH puede cambiar el potencial ε y el potencial total del caolín, afectando así su dispersión. y comportamiento de floculación. pH El valor afectará directamente la viscosidad de la suspensión de caolín. En la mayoría de los casos, un pH alto significa baja viscosidad, un pH bajo significa alta viscosidad.
(7) Tipo y dosis de dispersante
La caolinita se dispersa en agua y su viscosidad aumenta debido a la colisión del movimiento browniano. Agregar un dispersante puede formar una capa de adsorción en la superficie de las partículas (o aumentar la carga superficial), manteniendo las partículas a una cierta distancia, reduciendo el contacto y evitando la reagregación. Los dispersantes comúnmente utilizados incluyen silicato de sodio, hexametafosfato de sodio y dispersante orgánico DC-854. Los efectos dispersantes de estos dispersantes son diferentes, por lo que el tipo y la dosis de dispersantes son factores externos importantes que afectan directamente la viscosidad del caolín. Las normas nacionales estipulan claramente que el tipo y la dosis óptima de dispersante deben determinarse antes de medir la viscosidad. La dispersabilidad de los dispersantes orgánicos, especialmente bajo altas tensiones de corte, ha mostrado claras ventajas.
(8) Agentes utilizados en el procesamiento del caolín.
En general, la arcilla caolín contiene impurezas. Para obtener caolín de alta pureza, se requiere un beneficio húmedo. Algunos dispersantes y floculantes se utilizan a menudo en el procesamiento de minerales. El tipo y la cantidad de estos reactivos pueden afectar la viscosidad del producto final y deben usarse con precaución.
(9) Método de procesamiento del caolín
El método de procesamiento del caolín también afectará la viscosidad del caolín, como moler, pelar, etc., aumentará la viscosidad del caolín. Esto se debe a que después de triturar y pelar, la relación diámetro-espesor de las partículas aumenta y también aumenta la viscosidad. La calcinación también aumenta la viscosidad del caolín.
La Tabla 3 enumera las viscosidades de suelos lavados, exfoliados y calcinados en los Estados Unidos.
Rendimiento de la arcilla de caolín para la fabricación de papel en Estados Unidos
En resumen, hay muchos factores que afectan la viscosidad de la arcilla de caolín, y existen interacciones entre estos factores, por lo que no puede ser juzgado simplemente por un factor requiere un análisis exhaustivo y un juicio basado en múltiples factores.
Cuarto, métodos para reducir la viscosidad de la arcilla de caolín
Del análisis anterior, se puede ver que hay muchos factores que afectan la viscosidad de la arcilla de caolín, incluidas sus propias características. y factores externos. Para reducir la viscosidad del caolín, la muestra debe analizarse en profundidad y con cuidado, y proponerse las tecnologías y métodos correspondientes en función de sus características. Obviamente, no podemos esperar utilizar un método para reducir la viscosidad; también es imposible cambiar todas las arcillas de caolín para lograr una viscosidad de más del 68%. Sin embargo, en el proceso de exploración, la gente todavía encontró algunos métodos eficaces para reducir la viscosidad de algunas arcillas de caolín y logró resultados satisfactorios.
Añadir agentes reductores de la viscosidad es un método muy eficaz. China Kaolin Company aumentó la viscosidad del azufre blanco 3 # del 62 % a más del 67 % añadiendo un agente reductor de la viscosidad. La función del agente reductor de la viscosidad es mejorar las propiedades eléctricas de la superficie de las partículas de caolinita y aumentar la fuerza repulsiva, logrando así el propósito de reducir la viscosidad.
5. Aplicación de la reducción mecánica de la viscosidad en la mina de caolín en Hepu, Guangxi.
El Centro Nacional de Investigación de Ingeniería de Procesamiento Profundo de Minerales No Metálicos ha trabajado mucho en la reducción de la viscosidad. Después de extensos experimentos, se encontró un método mecánico de reducción de la viscosidad simple y eficaz. Al utilizar este método para tratar el caolín Guangxi Hepu, la viscosidad del caolín aumentó del 64% a más del 68%.
El depósito de caolín en Hepu, Guangxi, pertenece al tipo eluvial y de meteorización granítica. La composición mineral es principalmente caolinita y caolinita, seguidas de mica y feldespato potásico. Las impurezas de hierro existen principalmente en forma de silicatos, hematita y limonita, entre los cuales el silicato de hierro se encuentra principalmente en la mica.
El caolín Hepu tiene una alta viscosidad y la concentración de viscosidad del suelo lavado después de eliminar las impurezas mediante varios métodos de beneficio es solo de aproximadamente el 64 %. Esto tiene mucho que ver con el origen del tipo residual erosionado por caolín Hepu.
El estudio encontró que mezclar caolín lavado con Hepu con agua en una cierta proporción y usar equipos con funciones de amasado y extrusión para trabajar en él, puede mejorar la reología del caolín en agua y la concentración de viscosidad puede ser aumentó del 64% al 64% Aumentó significativamente a más del 68%. Después de amasar y extruir, la viscosidad de la tierra exfoliada también disminuyó significativamente. Cuando la concentración es del 65%, la viscosidad cayó de 1949 MPa·s a 181 MPa·s
Basado en pruebas de laboratorio, este método se aplicó a la práctica de producción de la mina de caolín Hepu y logró buenos resultados. . Hepu Kaolin Mine puede producir no solo caolín de calidad cerámica sino también caolín de calidad para fabricación de papel, aprovechando al máximo los recursos naturales, aumentando las variedades de productos, mejorando los beneficios económicos de la empresa y logrando buenos beneficios sociales y económicos.
Conclusión del verbo intransitivo
La viscosidad es un indicador físico importante del caolín de calidad papel. Hay muchos factores que afectan la viscosidad del caolín, incluidas sus propias características y factores externos. La práctica ha demostrado que, según las características del caolín y utilizando los procesos y métodos correspondientes, se puede cambiar la viscosidad de algunos caolines para que cumplan con los requisitos del caolín para la fabricación de papel. La adición de agentes reductores de la viscosidad y la reducción mecánica de la viscosidad son dos métodos eficaces de reducción de la viscosidad, los cuales tienen las ventajas de un proceso simple y de bajo costo. Su investigación y desarrollo proporcionarán una nueva forma para la producción y el desarrollo de caolín de calidad para la fabricación de papel en mi país.
Referencia
[1] Song Baoxiang. El desarrollo, aplicación y perspectivas del caolín en la industria del papel. Minerales no metálicos, 1997, (1): 13-19.
Zhou Guoping. Secuencia de cristalización de caolinita y su efecto sobre la viscosidad del recubrimiento de papel. Acta Mineralógica Sínica, 1991, (3): 267-273.
Tao Weiwei. Minerales y rocas industriales. Beijing: Geology Press, 1989:181-187.
Zheng. Informe de investigación sobre el cambio de la viscosidad de la arcilla de caolín de Suzhou. Minerales no metálicos, 1998, (suplemento): 61-64.
Lin Jinhui. Estudio sobre el orden de la estructura cristalina de la caolinita Maoming Shanting.
Comprehensive Utilization of Minerals, 1998, (2): 39-41
[6]Murry H H. Correlación entre la calidad del recubrimiento del papel y la arcilla de caolinita [C]∑ y la integridad del cristal mineral de arcilla. Conferencia Nacional, 31-40
[7] World Kaolin [M]∑ Industrial Clay 1989:8-13
La viscosidad del caolín y su mejora
Ma Lanfang, Jiang
(Centro Nacional de Investigación de Tecnología de Ingeniería para el Procesamiento Profundo de Minerales No Metálicos, Suzhou 215004, Jiangsu, China)
Resumen: Al analizar muchos factores que afectan la viscosidad del caolín, se hizo una propuesta Métodos para aumentar la viscosidad del caolín y aplicar tecnología de reducción mecánica de la viscosidad a la práctica de producción.
Palabras clave: caolín, viscosidad, papel estucado.