非金属矿物填料成分分析
发布时间： 2020-1-9 17:10:09 发布人： 飞秒检测
在造纸行业中非金属矿物以及其超细加工和改性产品的应用，不但可以降低造纸成本，也可改善纸张性能，甚至有时能赋予纸张新的功能。在经济逐渐转型向高科技领域的大背景下，非金属矿物的应用将逐步向超细化、功能化、高性能和复合化方向发展，改性非金属矿物材料产品将不断产生，应用于造纸行业将不断完善。
1、碳酸钙
碳酸钙应用于造纸行业中具有诸多优点，如具有较高的白度、透气性强、磨蚀性低、松厚性和耐久性好、增强了纸张的柔软性和不透明度、提高了油墨的吸收性能等。
碳酸钙分为轻质碳酸钙和重质碳酸钙。其中，轻质碳酸钙是用化学加工方法沉淀制得；重质碳酸钙是用机械方法直接粉碎天然方解石、白垩和石灰石等制得。碳酸钙是造纸工业的重要传统填料之一，未经改性处理的碳酸钙与纸浆纤维的相容性和结合力差，留着率低，容易造成材料界面缺陷，降低纸张的机械强度。
重质碳酸钙填料主要用于除卷烟纸、过滤纸和特种低定量信息用纸外的印刷纸、广告用纸、办公用纸、书写纸等。轻质碳酸钙的质量比重质碳酸钙更好，它的粒子细、多孔、粒径分布窄，具有粒度细、白度高、价格低、起泡性低和印刷适应性好等优点，非常适合用做造纸填料，可以基本满足纸张印刷和光学性能要求，故有些高档纸中填料开始使用轻质碳酸钙。
2、高岭土
高岭土在造纸工业中主要应用于造纸填料和表面涂布的颜料，其特性对造纸生产可操作性及成纸质量有很大的影响。
高岭土族矿物有珍珠石、迪开石、高岭石和埃洛石四种。其中，珍珠石很少出现，仅偶见于酸性凝灰岩蚀变形成的高岭土中。珍珠石、迪开石和高岭石的化学分子式均为Al4[Si4O10](OH)8，它们是一种多变体。埃洛石则是一种含层间水的高岭石，成分为Al4[Si4O10](OH)8·2~4H2O。不同矿床中的高岭土成分差异很大，一般高岭土的化学成分为：SiO243%~77%，Al2O316%~39%，Fe2O30.06%~3.15%，TiO20.03%~0.7%，K2O+Na2O0.01%~7%，烧失量2.50%~18%。高岭土通常为致密块状、土状或角砾状，颜色呈白色，具有可塑性和黏结性、高耐火度和烧结度、良好的化学稳定性和绝缘性。
3、滑石
滑石是造纸工业最传统的矿物粉体之一，主要用于造纸填料，少量用于造纸树脂（黏性物）控制剂和涂料颜料。滑石能使纸张光滑、加重、增强对印刷油墨和颜料的吸附能力。经超细加工后，滑石粉还具有良好的吸附性和覆盖性。
滑石是一种层状结构硅酸盐矿物，化学分子式为Mg3[Si4O10](OH)2，其理论化学组成为：SiO263.47%，MgO31.68%，H2O4.75%。滑石属于一种变质矿物，由镁的岩石在富含硅的高温热液作用下，渐变为水合硅酸镁。滑石是目前已知最软的硅酸盐矿物，硬度为1，机械加工性能好。原矿呈叶片状或致密块状集合体，颜色一般为白色，微带浅黄、浅褐色，珍珠光泽，具有良好的润滑性、耐火性、抗酸碱性、电绝缘性和化学稳定性，密度为2.7~2.8g/cm3。
4、硅灰石
硅灰石粉体白度较高，界面性能和吸附性能好，与纸浆纤维交织，形成网状结构，主要用于造纸工业中的填料，同时还可以部分代替植物纤维作为造纸原料使用。硅灰石改性方法主要有物理法和化学法。
硅灰石是一种三斜链状偏硅酸盐矿物，集合体呈片状、放射状和纤维状。硅灰石的化学分子式为Ca3Si3O9，其理论化学组成为：CaO48.3%，SiO251.7%，其中Ca有时被Fe、Mn、Mg等离子部分置换而呈类质同象体。硅灰石的颜色白中带灰，玻璃-珍珠光泽，硬度为4.5~5.0，密度为2.78~2.91g/cm3，热膨胀系数6.5×10-6K-1，吸湿性＜4%，熔点1544℃，与盐酸加热煮沸后可产生絮状硅胶，烧失量低，有良好的助熔性、热稳定性和化学稳定性。
5、膨润土
膨润土作为一种水解膨胀性黏性矿物，通常作为造纸工业中的助滤剂和造纸污水处理吸附剂使用。
膨润土是一种主要由蒙脱石组成的黏土，具有典型的片层结构。其化学分子式为(1/2Ca,Na)0.7(Al,Mg,Fe)4(Si,Al)8O20(OH)4·nH2O，其中Ca2+，Na+为可交换的阳离子。膨润土的主要化学成分为SiO2、Al2O3和H2O，其次为FeO、Fe2O3、CaO和Na2O等。膨润土原矿中，除蒙脱石外，还常伴有云母、沸石、石英和有机质等杂质，颜色呈白色、灰色、淡绿色和粉红色，具有极强的吸水性、分散性、悬浮性、电负性、阳离子交换性、黏结性和耐火性。
6、硅藻土
硅藻土在造纸领域的应用广泛，用作阻燃吸音纸（板）填料、油封纸（板）填料、卷烟纸填料、过滤纸（板）填充剂、除臭纸填充剂、吸水保鲜包装填料和装饰纸填料等。
硅藻土是一种以硅藻遗骸组成的岩石，硅藻含量大于80%，SiO2含量大于75%。硅藻土化学分子式为SiO2·nH2O，矿物成分主要由蛋白石及其变种组成，常伴有黏土类矿物(高岭石、水云母、蒙脱石等)和碎屑类矿物(石英、长石和碳酸盐等)。
硅藻土原矿颜色呈白色、灰白色、灰绿色、浅黄色或褐色，土状块体，多孔，孔径7~160nm，孔隙度达65%~92%。矿物质轻而软，硬度4.5~5.0，易研磨粉碎，具有极强吸附能力和释放负离子特性，密度1.9~2.3g/cm3，堆积密度0.32~0.85g/cm3，比表面积19~65m2/g，孔隙体积为0.45~0.98cm3/g。
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