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高岭土在造纸涂料中的应用
2003/05/28 点击 10989 次
  国内高岭土精加工制品80%以上用于造纸涂料,很少用于造纸填料,原因是国内生产造纸高岭土的原料多为风化型砂性高岭土,自然白度低,杂质含量高,达到造纸技术要求的生产工艺复杂、成本高。近年南方部分省份的中、小纸厂开始利用本地价廉资源,使用叶蜡石、地开石、伊利石、高岭土用于造纸填料。
  根据加工方法和产品特性的不同,造纸涂料用高岭土颜料分为水选高岭土和煅烧高岭土。

1水选高岭土

  中国高岭土资源储量世界名列前茅,但适合高质量造纸涂料使用要求,并具备大规模工业开采价值的矿山不多。这也是国内造纸高岭土企业引入外资不多的原因之一。全国9个省区已发现不同规模可用于造纸涂料的矿点,已形成工业开采和加工能力的地区,主要集中在广东茂名、湛江、江苏省苏州和河北省沙河。全国共有造纸瓷土生产企业38家,总生产能力约45万吨。2000年产量25万吨。2001年估计30~35万吨。经过20年努力,国产造纸高岭土质量已基本可满足中、低档涂布和纸板使用需要。但适合高固形物含量涂料和现代化高速涂布机的高质量面涂级高岭土,需从美、英、巴西等国进口。高岭土的进口量随着高档涂布纸产量的增长,呈现逐年上升趋势。2000年达到11?6万吨。近年少量国产造纸涂料级高岭土出口亚洲周边国家和地区。

  中国造纸高岭土发展面临的主要问题是:(1)优质资源短缺。老的造纸高岭土生产基地,多数面临着优质原料供应不足的困惑。至今未发现新的高品质高岭土大型矿山。现有矿区有计划投资开采的很少,资源浪费严重。(2)产品质量稳定性和使用性能差,难与进口高品质产品竞争,其差距主要表现在:粘度大,稳定性差,在一定程度上限制了高固含量刮刀涂料使用;白度低、色差大;粒子粗,粒度分布不合理。(3)生产企业规模小,技术装备落后。不适应现代化造纸企业发展需要。自80年代后期我国先后引进国外部分先进设备建设了5条1万吨以上规模高岭土生产线,其中两座工厂因资源品质和技术问题已改停产。其他大部分是采用国产装备建设的小型企业,技术装备简陋,自动化程度低,很难保证产品质量。产品市场主要面向国内中、小造纸企业,生产中低档纸张。近来,一些大型造纸企业为了降低生产成本,通过调整、改进涂料配方和生产技术,已开始或计划选购国产高岭土配以进口瓷土生产中档涂布纸或纸板。另一方面由于近年中小涂布纸厂生产的低档涂布纸,受到高质量大纸厂产品的激烈竞争,企业生产开工不足,经济效益下滑。而为这一市场服务的小型瓷土加工厂出现了低档产品供大于求,其惯用的竞相压价,争夺市场的后果,导致企业利润微薄,甚至负债经营。

  国产造纸涂料级高岭土粘度高,是多年阻碍其进入高档造纸高岭土市场主要原因。采用机械法、化学法或化学机械法降粘工艺技术已进入小规模工业应用阶段,可使粘浓度68%产品提高到70~72%。这种降粘技术实际上可在造纸厂备粒实施,增加成本30~70元/T。目前在使用上发现有些经降粘处理的产品配伍性不好,虽然颜料分散性粘浓度较高,但配制高浓涂料流动性并不好,粘度稳定性较差,形成所谓的“假粘度”现象。

  根据今后十年涂料印刷纸和纸板预测产量估计,到2005年需要涂料级高岭土60万吨。到2010年80万吨。国产造纸高岭土无论从质量和产量上都难以满足高速发展的造纸工业需要。特别是适合高车速涂料使用的优质面涂级高岭土,扩大和依赖进口的局面不可避免。因此国内目前也在利用替代品,如:伊利石、地开石、绢云母等用于造纸涂料,生产中、低档涂布纸。并进行提高CaCO3比例,利用滑石粉作涂料的研究。为满足市场需求,广东湛江、茂名、广西北海三个10万吨/a规模造纸水选高岭土项目正在加紧实施。内蒙东部巴林地区有望成为我国北方另一个造纸高岭土产区。

2煅烧高岭土

  中国煅烧高岭土生产区域主要集中在山西、内蒙古、湖南、山东、安徽、河南、陕西等地区,使用的原料与国外不同,大多是煤炭伴生的煤系高岭岩。经过10多年努力,已初具规模,并以高昂的开发代价形成独立知识产权和技术特点的生产工艺。现有企业近30家,总生产能力15万吨。多数为年产量数百吨到几千吨的小型加工厂,主要以生产中、低档产品为

主,设计能力1万吨以上企业12家,在建和扩建万吨级企业9家。目前能够稳定提供满足造纸涂料技术要求的企业不多,主要有:山西忻州金洋高岭土公司,内蒙古三保准格尔高岭土有限公司,湖南耒阳超牌化工有限公司,山西朔州安平高岭土有限公司。

  我国煤系高岭岩质量好、储量大。但较国外水选煅烧产品生产成本高、技术复杂。造纸用煅烧产品目前多采用“先磨后烧”工艺,即将硬质高岭岩经干法破碎——湿法研磨至2μm含量大于90%——干燥解聚——煅烧——解聚分级。焙烧窑炉多采用回转窑或立窑进行“动态煅烧”,不完全煅烧高岭土焙烧温度600~800℃,完全煅烧高岭土焙烧温度900~1050℃。造纸填料和重涂涂料纸和涂料纸板亦可采用“先烧后磨”产品。

  虽然国内煅烧高岭土市场尚未完全打开,但新建、扩建项目热度不减,总设计规模已超过15万吨。目前造纸用2μmD85~D93,白度88~93%产品售价3200~3900元/吨。同质量产品售价高于建筑乳胶漆行业200~400元/吨,亦高于国外同类产品利润率。目前采用进口设备生产“双90”产品直接生产成本1000~1200元/吨,国产设备900~1000元/吨。供应造纸业的价格偏高,在未来几年里有可能降低到2600~2700元/吨的较为合理价位。

  由于以往纸和纸板产品多以中、低档纸为主,价格较高的煅烧高岭土在造纸业消费量很少。1999年高档涂料纸和纸板产量的增长,促进了煅烧高岭土消费量增长。2001年1?5万吨。根据造纸业未来发展估计,随着高质量纸张和品种的扩大,特别是低克重轻量涂布纸、低光泽纸和高档涂料纸板产量的大幅度增长,煅烧高岭土的地位将日益受到重视,消费量呈增长趋势,预计到2005年消费量在3万吨/a左右。

3造纸高岭土使用技术相关问题

  (1)作为涂颜料的高岭土,国内已有较完善的使用技术。但在如何因地制宜的充分利用低品质高岭土用于造纸填料和低涂料或低档涂布纸板的应用方面尚有差距。例如:①将低价格的填料级高岭土(500~1000目,白度85~86)与碳酸钙或滑石粉配合,生产中、高档纸,比单一使用CaCO3或滑石粉,对成纸质量有更好的性价比。另外国内许多地区有一种高粘度和高白度(≥88%)的片状或管状高岭土亦可很好的用于造纸填料。②售价250~350元/T的低质高岭土(细度d60-702μm,白度84~85%)用于中、低档二次涂料底涂料或涂布纸板,在一些中、小纸厂已试验成功。③实验表明合理的助剂和配方选择,可使粘浓度64~66%的高岭土瓷土,成功配制出固含量65~68%,具有良好流变特性的刮刀涂料。④国产高岭土色调与涂料色差的调配(略)。

  (2)煅烧高岭土在我国造纸业使用历史不长,使用技术不够完善。主要表现在①对国产煅烧高岭土特性认识不深入。②一些中、小纸厂生产中低档涂布纸和涂布纸板消费比例过大。③高白度的煅烧土未能提高纸张涂层白度。④配用煅烧高岭土后成纸页质量如松厚度、不透明度、印刷适性等未见明显效果。⑤填料级煅烧高岭土用于新闻纸、超压纸及低克重印刷纸使用技术的不完善。

  煅烧高岭土是具有多孔隙、蓬松的功能性结构性原料。最重要的技术指标是孔隙率;其次为白度稳定性;粒子分散还原性;粒度分布;磨耗和分散体粘度与悬浮性。一般用于二次涂布的面涂料和低克重或低涂布量纸种,也常用于高质量涂布纸板。除特殊场合,通常颜料配比量5~20%,这不仅因其价格较高,而且过高的配比量也并不一定有好的技术效果。



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