杜年军
(青州宇信钙业股份有限公司 山东青州 262503)
摘要：轻质碳酸钙（PCC）的白度在其应用中起着至关重要的作用，特别是用于一些白色、浅色制品，更是对PCC的白度有更高的要求。本文通过实验，采用不同的还原剂、稳定剂，采用不同的工艺条件，在不同的生产阶段，添加不同比例的试剂进行增白，使碳酸钙白度有了明显提高，并得出了增白的最佳工艺和最佳生产阶段。
关键词：轻质碳酸钙 增白
1 引言
PCC系列产品广泛应用于塑料管材与型材、造纸填料与涂料、橡胶、高档油墨、电线电缆、硅酮密封胶、高档汽车底漆、日化等行业。随着国民经济的发展，浅色制品、白色制品越来越受到人们的青睐，其白度作为重要指标，在应用中起着至关重要的作用。因此，必须在生产过程中对碳酸钙进行增白处理，一是生产过程中做好浆液的除杂和窑气的清洗工作，连续生产以降低设备及管道的生锈率。二是通过化学增白方法提高白度。本文通过实验，采用不同的还原剂、稳定剂，采用不同的工艺条件，在不同的生产阶段，添加不同比例的试剂进行增白。
2 PCC白度的影响因素解析
2.1生产过程影响因素
2.1.1 煅烧
a、矿石的洁净程度。有的生产厂家不注意矿石的清洗，大量的泥土随着矿石入窑煅烧，许多有害杂质例如二氧化硅（SiO2）、三氧化二铝（Al2O3）、三氧化二铁（Fe2O3）等煅烧时会与氧化钙（CaO）化合形成低熔点的粘稠物，使立窑发生“结瘤”事故，瘤份附着在氧化钙（CaO）表面，降低了产品白度。
b、石灰的生老程度。石灰石煅烧温度过高或煅烧时间过长会对石灰的活性度产生较大影响［1］，石灰过老时，石灰的活性变差，消化效果变差，导致碳化结晶不均匀、晶体表面粗糙，从而影响了白度；石灰过生时，大量的未烧矿石在消化时产生摩擦，石粉进入浆液，也影响了白度。
c、石灰筛分的影响。在煅烧过程中，无烟煤燃烧产生的灰分会随石灰一起从窑底排出，有的石灰石入窑前未经清洗，煅烧后也会有粉尘，因此必须要增加筛分，如筛分不彻底，灰分进入产品中，会影响白度。
2.1.2 消化
a、消化设备 不同的消化设备对白度有不同的影响，消化槽的影响最小，桨叶消化及次之，滚筒消化机影响最大。
b、消化工艺 消化温度越高，浆液越细腻，其白度越高。
c、陈化时间 陈化时间越长，浆液越细腻，其白度越高。
2.1.3 精制
精制工序是影响浆液白度重要因素之一，浆液精制的好坏可使白度相差很大。精制就是要除去其中黄、黑杂质，除的越彻底，白度越高。
2.2 原材料因素
2.2.1 石灰石
PCC白度的决定性因素是原材料石灰石的质量，石灰石中杂质含量影响白度：铁、锰等元素都是有色的，如含量偏高会影响白度。石灰石的外观一般是青色或中度灰色，呈黄、粉红、棕色的石灰石一般铁、锰等杂质含量较高。
2.2.2 煅烧用煤
煅烧用煤是直接跟产品接触的，理应称之为原材料。其硫含量、灰分、矸石含量都影响产品白度。
3 PCC增白
3.1 生产过程控制
3.1.1 煅烧
a、入窑石灰石必须进行清洗，使表面洁净，不含杂质及灰尘。
b、合理控制石灰成熟率。
c、采用合理的煅烧设备和煅烧工艺，烧制活性度高的轻烧石灰。
3.1.2 消化
a、必须权衡产能、成本、质量，选取合理设备，产量较低时，可采用消化槽进行消化，而产量较高时可采用桨叶式消化机。
b、高温消化，充分利用生产过程中的预热将消化用水加热，使消化水温度达到80℃以上。
c、采用保温陈化，使陈化时间超过24小时。
3.1.3 精制
采用多级除杂装置，先用旋振筛除去粒径125μm以上杂质，再用三级旋液分离器除去75μm以上杂质，最后用直振筛除去粒径45μm以上杂质。
3.2 实验方法
本实验中，往浆液中添加试剂的方法均为先加入还原剂A，搅拌升温至75℃，再加入稳定剂B，搅拌10min。
实验一：本公司产品用白度仪测白度，结果为(1)；
实验二：本公司石灰石用马弗炉煅烧，热水消化，实验室纯二氧化碳碳化，抽滤，干燥，结果为(2)；
实验三：消化浆液直接抽滤干燥后测白度，结果为(3)；
实验四：将实验三的消化浆液分别添加剂量为氢氧化钙（Ca(OH)2）质量的1‰、2‰、3‰、4‰的还原剂A，均加入3‰的稳定剂B，抽滤，干燥后测白度的结果为(4) (5) (6) (7)；
实验五：将实验三中的生浆、实验四中的添加3‰的还原剂A，均加入3‰的稳定剂B的生浆中，用立窑煅烧产生的含二氧化碳的窑气碳化后抽滤，干燥后测白度，测的结果分别为(8) (9)；
3.2.1 结果与讨论
检测结果如下：
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试样 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
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白度 |
92.8 |
94.6 |
92.3 |
92.5 |
93.1 |
94.2 |
92.8 |
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|||||||
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试样 |
8 |
9 |
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白度 |
93.2 |
93.5 |
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讨论：
a、从结果1、2对比可以看出：工业生产中由于生产过程的污染，降低白度约为2度。
b、从结果3～7对比可以看出：消化浆液添加氢氧化钙（Ca(OH)2）质量的3‰的还原剂
A、3‰的稳定剂B时，白度达到最高值，比不添加时提高了近2度。
c、从结果8、9对比可以看出：由于碳化过程使还原剂失去了作用，白度提高不大。
3.2.2注意事项
a、在增白实验中，一定要注意产品的价格与成本，不宜采用价格高昂的试剂，要根据市场情况选择合理的增白试剂。
b、生产过程中注意矿石中铁等元素含量的变化，当含量下降时，要适当降低添加比例。
c、合成的试剂不宜存放太长时间，尽量做到临时合成。
d、过滤时要多用水洗，尽量除去溶解物质。
4 结论
PCC化学增白过程是一系统工程，涉及到原材料质量、煅烧、消化、窑气净化、浆液精制、碳化、干燥等诸工序、完好率及先进性、工艺条件控制及环境清洁程度、外界污染等［3］，因此，工艺过程中的每一步都要严格控制。
在生产过程中，特别容易被忽略的几个环节（矿石的清洗、消化水质、生浆的精制、生浆的陈化、窑气的洗涤、滤饼的洗涤、斗式提升机的影响等）要引起重视，做好每一个细节，本身就提高了白度。
本文还通过化学增白实验，确定了合理的工艺，在不同时段添加增白剂的效果不同，根据自己的产品特性，尽量使还原剂充分发挥作用，做好的添加地点是碳化后的熟浆。改性产品在改性后加入。
产品的白度高低直接影响价格的高低，白度不高的产品市场竞争力明显较弱，因此，在生产中提高PCC产品的白度是提高产品档次的重要措施之一。
