重質(zhì)碳酸鈣是一種以方解石、白堊、大理石等礦石為原料采用機(jī)械粉碎方法生產(chǎn)的碳酸鈣粉體材料,是目前應(yīng)用最廣、用量最大的無機(jī)非金屬礦物粉體,其生產(chǎn)技術(shù)主要涉及選礦、礦石破碎、磨粉和超細(xì)粉碎或超細(xì)磨粉以及表面改性等。
選礦
由于方解石資源豐富,CaCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥97%的優(yōu)質(zhì)方解石資源量較為豐富。目前中國重質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)中一般只進(jìn)行簡單的洗礦和人工揀選。
破碎
礦石破碎一般采用兩段,第一段主要采用顎石破碎機(jī),第二段采用錘式或反擊式破碎機(jī)。在原礦塊度較小和磨粉機(jī)給料粒度較粗時,也可以采用一段錘式破碎機(jī)或反擊式破碎機(jī)。
細(xì)磨與超細(xì)磨
目前,d97≥5μm的重質(zhì)碳酸鈣主要采用干法生產(chǎn),設(shè)備包括改進(jìn)型雷蒙磨(懸輥磨或擺式磨粉機(jī))、輥磨機(jī)(包括壓輥磨/立磨、環(huán)輥磨等)以及球磨機(jī)等。
d97≥5μm的超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣一般采用干法生產(chǎn)工藝,部分采用濕法研磨+干燥工藝。干法生產(chǎn)主要采用筒式球磨+分級機(jī)、輥磨機(jī)(包括帶內(nèi)分級的環(huán)輥磨、立磨/壓輥磨)、干法攪拌磨+分級機(jī)等。
d97≤5μm,尤其是d90≤2μm的造紙涂料級超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣漿料一般采用濕法生產(chǎn),主要設(shè)備為攪拌磨與砂磨機(jī)。
表面改性
表面改性是重質(zhì)碳酸鈣和超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣最主要的深加工技術(shù)之一,近十年來,表面改性產(chǎn)品的需求量以每年12%以上的速度增長。
重質(zhì)碳酸鈣的表面改性主要采用有機(jī)包覆和復(fù)合改性方法。有機(jī)包覆改性是以有機(jī)物,如硬脂酸及其鹽、鋁酸酯偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、水溶性高分子等為表面包覆/改性劑,對重質(zhì)碳酸鈣粉體進(jìn)行包覆使之改性的方法。
目前,干法改性是重質(zhì)碳酸鈣的主流工藝,除非采用濕式超細(xì)研磨工藝,一般很少采用濕法改性。干法改性工藝是粉體在干的狀態(tài)下或干燥后在表面改性設(shè)備中進(jìn)行分散,同時加入配置好的表面改性劑,在一定溫度下進(jìn)行表面改性的工藝,連續(xù)粉體表面改性機(jī)已成為重質(zhì)碳酸鈣干法表面改性的主流設(shè)備。
復(fù)合改性
復(fù)合改性是采用物理或化學(xué)方法在重質(zhì)碳酸鈣或超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣粉體中均勻混合或在顆粒表面包覆另一種無機(jī)粉體的表面改性方法,如在重質(zhì)碳酸鈣中復(fù)合氫氧化鎂或氫氧化鋁,這種改性重質(zhì)碳酸鈣粉體用于電纜填料,除了原有的功能外,還具有阻燃功能。
也有部分重質(zhì)碳酸鈣的表面改性與細(xì)磨或超細(xì)磨同步進(jìn)行,即在細(xì)磨和超細(xì)磨過程中添加表面改性劑,在同一設(shè)備中同時完成重質(zhì)碳酸鈣的細(xì)磨/超細(xì)磨和表面改性。例如,用于不飽和聚酯基復(fù)合材料(人造石)的重質(zhì)碳酸鈣填料的表面改性就是在立式輥磨機(jī)細(xì)磨過程中完成的。