La viscosidad del caolín y sus mejoras.

Ma Lanfang Jiang Suxiang

(Centro Nacional de Investigación de Tecnología de Ingeniería de Procesamiento Profundo de Minerales No Metálicos, Suzhou 215004, Jiangsu)

Resumen Mediante el análisis de muchos factores que afectan la viscosidad del caolín, se proponen métodos para mejorar la viscosidad del caolín y aplicar tecnología de reducción mecánica de la viscosidad a la práctica de producción [1 ~ 7].

Palabras clave caolín; viscosidad; papel procesado estucado.

Acerca del autor: Ma Lanfang se graduó de la Universidad Tianjin Nankai 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 Suxiang se graduó de la Universidad Tecnológica de Wuhan en 1986 y ahora trabaja en el Centro de Investigación de Tecnología de Ingeniería de Procesamiento Profundo de Minerales No Metálicos de Suzhou. Ha estado involucrada en el procesamiento de minerales no metálicos durante mucho tiempo. 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 de desarrollo de la industria del papel. El caolín de calidad papelera es uno de los pigmentos blancos más versátiles y consumidos utilizados en la producción de los papeles mencionados anteriormente. El caolín utilizado para recubrir papel procesado no sólo debe tener excelentes propiedades de alta blancura y tamaño de partícula fino, sino que también debe tener una baja viscosidad.

Este artículo analiza principalmente el índice de viscosidad del caolín de alta calidad para fabricación de papel y sus métodos de mejora.

2. Viscosidad del caolín y métodos de prueba

La viscosidad es un parámetro físico importante del fluido, que expresa cuantitativamente el grado de viscosidad del fluido con valores numéricos.

Hay dos formas de expresar la viscosidad del caolín, una se expresa mediante la viscosidad a una determinada concentración y la otra se expresa mediante el valor de concentración de viscosidad, es decir, la viscosidad de la suspensión de muestra en condiciones óptimas; Las condiciones de dispersión son de 500 MPa de contenido sólido a la vez. Cuanto menor sea la viscosidad del caolín utilizado en la fabricación de papel, mejor, y cuanto mayor sea la concentración de viscosidad, mejor.

Según la norma nacional GB/T14563-14565-93, la viscosidad del caolín chino se mide utilizando el viscosímetro rotacional NDJ-1. Este viscosímetro es similar al viscosímetro Brookfield utilizado en Gran Bretaña, Estados Unidos y otros países.

Antes de medir el valor de la viscosidad, primero 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 un valor de viscosidad preciso, primero se debe determinar el tipo y la cantidad del dispersante óptimo.

El valor de viscosidad de la muestra a diferentes contenidos de sólidos se mide en condiciones óptimas de dispersión ya que el recíproco de la viscosidad (1/η) y la concentración (C) están correlacionados negativamente, según el contenido de sólidos correspondiente y. Valor de viscosidad, calcular el contenido de sólidos X de la muestra a 500MPa·s según la siguiente fórmula.

Industria minera no metálica de China

En la fórmula: S1 es el contenido de sólidos (valor calculado) cuando se mide eta1; S2 es el contenido de sólidos (valor medido) cuando se mide eta2. ,; 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 en mi país compran viscosímetros nacionales y la velocidad del rotor utilizada para medir la viscosidad es de 60 r/min, mientras que algunas empresas utilizan viscosímetros importados con velocidades del rotor de 60 r; /min. La velocidad de rotación es de 100 r/min y los valores de viscosidad medidos por los dos son diferentes, lo que da como resultado concentraciones de viscosidad inconsistentes. Por lo tanto, al expresar la concentración de viscosidad, se deben tener en cuenta las condiciones de dispersión, el equipo de prueba y las condiciones de prueba.

3. Factores que afectan la viscosidad del caolín

El caolín es una roca terrosa con minerales de caolinita como componente principal. Los minerales de caolinita incluyen toda la capa de tipo dioctaédrico 1:1. incluyendo caolinita, halloysita y dikaisita.

La capa unitaria estructural de la caolinita está compuesta por tetraedros de silicio-oxígeno y láminas de octaedro de aluminio-oxígeno. No hay moléculas de agua entre las capas y están conectadas por enlaces de hidrógeno. La unión entre capas es débil. Según las diferentes características de la estructura cristalina, se divide en caolinita ordenada (buena cristalización) y desordenada (mala cristalización). La forma de la caolinita es generalmente un falso hexágono. Cuando un determinado lado está particularmente desarrollado, puede tener la forma de una placa ancha.

El contorno cristalino de la caolinita bien cristalizada es completo y los agregados parecen en su mayoría páginas de libros bajo un microscopio electrónico de barrido. La caolinita desordenada y poco cristalizada generalmente tiene escamas que van desde hexágonos incompletos hasta formas casi elípticas.

La estructura de la halloysita, en pocas palabras, es una capa de moléculas de agua intercaladas entre capas de cristales de caolinita. Las capas están apiladas de manera desordenada y desplazadas arbitrariamente en el eje b o en el eje a y b. direcciones. Por lo tanto, la haloisita está más desordenada que la caolinita, que está desordenada en el eje b. La forma de la halloysita es tubular o en forma de escamas rizadas bajo el microscopio electrónico.

Muchas personas en el país y en el extranjero han realizado investigaciones sobre la viscosidad de la arcilla de caolín. En resumen, los factores que afectan la viscosidad de la arcilla de caolín son los siguientes.

(1) El origen del caolín

La clasificación del caolín se puede dividir en dos categorías: caolín primario y caolín secundario. El primero se puede dividir en caolín erosionado y arcilla hidrotermal. Caolín alterado, este último es caolín sedimentario, se forma por la reubicación y deposición del caolín nativo. En términos generales, la viscosidad del caolín sedimentario es baja, mientras que la viscosidad del caolín nativo es mayor. Por ejemplo, el caolín de Georgia en los Estados Unidos es meteorizado y sedimentario, mientras que el caolín de Cornualles en el Reino Unido es nativo. La viscosidad del caolín americano es menor que la del Reino Unido. La Tabla 1 enumera la relación entre la viscosidad de la arcilla de caolín en el Reino Unido, Estados Unidos y Brasil y su origen.

Tabla 1 Comparación de la viscosidad de las arcillas de caolín en el Reino Unido, Estados Unidos y Brasil

(2) El grado de orden de la estructura cristalina de la caolinita

Se forma caolinita con él. Dependiendo de la edad geológica, el origen geológico y las condiciones geológicas, el grado de orden de la estructura cristalina es diferente. Algunos cristales tienen un orden alto, otros tienen un orden pobre y otros tienen desorden. Una gran cantidad de hechos demuestran que la caolinita con un alto grado de orden generalmente tiene una viscosidad baja, mientras que la caolinita con un grado de orden bajo tiene una viscosidad más alta. Algunas personas han realizado investigaciones en profundidad sobre esto. La Tabla 2 enumera el índice de cristalinidad y los valores de concentración de viscosidad de algunos caolines.

Tabla 2 Índice de cristalización y valores de 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 con un bajo grado de orden tiene una fuerte fuerza de unión, que puede generar una energía potencial electromotriz más alta y aumentar la viscosidad de la pulpa.

(3) La forma de la caolinita

La forma de la caolinita tiene una gran influencia en la viscosidad de la caolinita. La viscosidad de la caolinita tubular es mayor y la cristalización es buena. tienen menor viscosidad. La relación longitud-espesor o anchura-espesor de los cristales de caolinita también tiene una gran influencia en la viscosidad. Storr ha investigado sobre esto y los resultados muestran que cuanto mayor es la relación largo-espesor o la relación ancho-espesor, mayor es la viscosidad. Esto se debe a que, bajo la condición de un cierto contenido sólido, a medida que aumenta la relación longitud-espesor o la relación ancho-espesor, el radio de rotación de las partículas aumenta bajo la fuerza de corte y la viscosidad aumenta en consecuencia.

La relación entre la viscosidad y los valores geométricos morfológicos de la caolinita se muestra en la Figura 1.

Figura 1 La relación entre la concentración de viscosidad y el valor geométrico morfológico de la caolinita

(4) Tamaño de partícula y distribución del tamaño de partícula

El tamaño de partícula y distribución de la caolinita directamente afecta la viscosidad de la arcilla de caolín. En términos generales, cuanto más finas son las partículas, mayor es la superficie específica y mayor viscosidad el caolín con un tamaño de partícula moderado y una distribución uniforme tiene una viscosidad baja.

(5) Composición mineral

Además de caolinita, el caolín extraído de forma natural suele contener otros minerales, como montmorillonita, cuarzo, mica, alunita y pirita, limonita, etc. . Estas impurezas minerales tienen una gran influencia sobre la viscosidad del caolín. Si el caolín contiene montmorillonita, la viscosidad aumentará considerablemente y los minerales de mica y feldespato también aumentarán la viscosidad del 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 el comportamiento de floculación, el valor del pH afectará directamente la viscosidad de la suspensión de caolín. En la mayoría de los casos, un pH alto significa baja viscosidad y un pH bajo significa alta viscosidad.

(7) Tipo y dosis de dispersante

La caolinita se dispersa en agua y las colisiones entre sí debido al movimiento browniano provocarán reaglomeración y aumento de la viscosidad. Agregar un dispersante puede formar una capa de adsorción en la superficie de las partículas (o mejorar la carga superficial), manteniendo las partículas a cierta distancia, reduciendo el contacto y evitando la reaglomeración.

Los dispersantes comúnmente utilizados incluyen vidrio soluble, hexametafosfato de sodio, dispersante orgánico DC-854, etc. Los efectos dispersantes de estos dispersantes son diferentes. Por lo tanto, el tipo y la dosis de dispersantes son factores externos importantes que afectan directamente la viscosidad de la arcilla de caolín. La norma nacional estipula claramente que se debe determinar el tipo y la dosis óptima de dispersante antes de medir la viscosidad. El rendimiento de dispersión de los dispersantes orgánicos, especialmente el rendimiento de dispersión bajo altas fuerzas de corte, ha mostrado una superioridad obvia.

(8) Agentes utilizados en el procesamiento del caolín

Generalmente, el caolín contiene impurezas. Para obtener caolín con mayor pureza, a menudo se necesitan métodos de beneficio húmedo. proceso de beneficio. Dispersantes y floculantes, el tipo y la dosis de estos agentes afectarán la viscosidad del producto final, por lo que deben usarse con precaución.

(9) Método de procesamiento del caolín

El método de procesamiento del caolín también tendrá un impacto en la viscosidad del caolín. Si se utiliza el método de molienda y pelado, la viscosidad del caolín lo hará. aumentar. Esto se debe a que después del pelado, la relación diámetro-espesor de las partículas aumenta y la viscosidad también aumenta. La calcinación también aumentará la viscosidad del caolín. La Tabla 3 enumera la viscosidad del suelo lavado americano, del suelo en escamas y del suelo calcinado.

Tabla 3 Rendimiento de la arcilla de caolín para la fabricación de papel en los Estados Unidos

En resumen, hay muchos factores que afectan la viscosidad de la arcilla de caolín. No hay interacciones entre estos factores. ser juzgado simplemente por un factor debe ser un análisis y un juicio integrales basados ​​​​en muchos factores.

4. Métodos para reducir la viscosidad de la arcilla de caolín

Del análisis anterior, podemos ver que hay muchos factores que afectan la viscosidad de la arcilla de caolín, incluidas las características del caolín. la propia arcilla y factores externos. Para reducir la viscosidad del caolín, primero debemos realizar un análisis profundo y detallado de la muestra y proponer los procesos y métodos correspondientes en función de las características. Obviamente, no se puede esperar utilizar un método para reducir la viscosidad; también es imposible cambiar todas las arcillas de caolín para que sus concentraciones de viscosidad alcancen más de 68. Sin embargo, en el proceso de exploración, la gente todavía ha encontrado algunas formas efectivas de reducir la viscosidad de algunas arcillas de caolín y obtener resultados satisfactorios.

Añadir agentes reductores de la viscosidad es un método muy eficaz. China Kaolin Company aumentó su concentración de viscosidad de azufre blanco n.° 3 de 62 a más de 67 agregando un reductor de 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 Guangxi Hepu.

El Centro Nacional de Investigación de Tecnología 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 simple y eficaz de reducción mecánica de la viscosidad. Este método se utilizó para tratar el caolín Guangxi Hepu para aumentar la concentración de viscosidad del caolín de 64 a más de 68.

El depósito de caolín en Hepu, Guangxi, pertenece al tipo eluvial y de meteorización granítica. La composición mineral es principalmente cuarzo y caolinita, seguidos de mica y feldespato potásico. Las impurezas de hierro existen principalmente en forma de silicato, hematita y limonita, de los cuales el silicato de hierro se encuentra principalmente en la mica.

La viscosidad del caolín Hepu es relativamente alta y la concentración de viscosidad del suelo lavado después de eliminar las impurezas mediante varios métodos de procesamiento de minerales es solo de aproximadamente 64. Esto tiene mucho que ver con el origen del caolín Hepu, un tipo residual erosionado.

El estudio encontró que mezclar caolín lavado con Hepu y agua en una cierta proporción, y usar equipos con funciones de amasado y extrusión para trabajar en él, puede mejorar las propiedades reológicas del caolín en agua, y la concentración de viscosidad puede aumentará significativamente. La viscosidad del suelo pelado también se reduce significativamente mediante amasado y extrusión. Cuando la concentración es 65, la viscosidad disminuye de 1949 MPa·s a 181 MPa·s.

Basándonos en pruebas de laboratorio, aplicamos este método a la práctica de producción de Hepu Kaolin Mine y logramos buenos resultados, de modo que Hepu Kaolin Mine no solo puede producir caolín de calidad cerámica, sino también producir caolín de calidad para fabricación de papel. utilizar plenamente los recursos naturales, aumentar la variedad de productos, mejorar los beneficios económicos de las empresas y lograr buenos beneficios sociales y económicos.

6. Conclusión

La viscosidad es un índice físico importante del caolín de calidad para la fabricación de papel. Hay muchos factores que afectan la viscosidad del caolín, incluidas las características del caolín en sí y factores externos.

La práctica ha demostrado que, de acuerdo con las características del caolín, utilizando los procesos y métodos correspondientes, la viscosidad de algunos caolines se puede cambiar para que cumpla con los requisitos del caolín de calidad para la fabricación de papel. La adición de agentes reductores de la viscosidad y la reducción mecánica de la viscosidad son dos métodos relativamente efectivos para reducir la viscosidad. Ambos métodos tienen las ventajas de un proceso simple y de bajo costo. Su investigación y desarrollo contribuirán a la producción y el desarrollo de caolín de calidad para la fabricación de papel en mi país. avenidas.

Referencias

[1] Song Baoxiang. Desarrollo, aplicación y perspectivas del caolín en la industria del papel, 1997, (1): 13-19

< p. >[2] Zhou Guoping. Orden cristalino de la caolinita y su efecto sobre la viscosidad del revestimiento del papel. Acta Mineralogica Sinica, 1991, (3): 267-273

[3] Minerales y rocas industriales. Beijing: Geological Press, 1989: 181-187

[4] Zheng Yuanrong. Informe de investigación sobre el cambio de la viscosidad del caolín de Suzhou, 1998, (Suplemento): 61-64

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[5] Lin Jinhui. Estudio sobre el orden de la estructura cristalina de la caolinita en Maoming Shange. Utilización integral de recursos minerales, 1998, (2): 39-41

[6] Murry H H. Correlación de la calidad del revestimiento del papel con el grado de perfección cristalina de la caolinita［C］∥arcilla y minerales arcillosos. 4th National Conf, 31-40

［7］World Kaolins［M］∥Industrial Clays .1989: 8 -13

La viscosidad del caolín y su mejora

Ma Lanfang, Jiang Suxiang

（El Centro Nacional de Investigación Técnica y de Ingeniería para el procesamiento profundo de no- Metallic Minerals, Suzhou 215004, Jiangsu, China)

Resumen: Los métodos para mejorar la viscosidad del caolín se han propuesto mediante el análisis de numerosos factores que influyen en la viscosidad del caolín y se ha aplicado una técnica mecánica para reducir la viscosidad. la práctica de producción.

Palabras clave: caolín, viscosidad, papel estucado.