湿法研磨亚微米/纳米重质碳酸钙技术与进展
张国旺
张国旺
重质碳酸钙应用的真正价值在于超细、亚微米或纳米级等深加工产品，而当前国际上高端超细重质碳酸钙的生产及应用主要集中在美国、西欧和日本等，我国重质碳酸钙普通产品过剩，高附加值产品少，满足不了世界市场及中国高端市场的需求，造成大量高价进口超细重质碳酸钙产品的局面。
湿法超细研磨技术主要用于生产平均粒径小于2μm、最大粒径小于10μm的填料和涂布级重质碳酸钙，其超细重质碳酸钙产品粒形好，绝大多数表现为球形或近似球形，粒径分布窄，粒度均匀。
湿法研磨生产超细重质碳酸钙工艺控制相对复杂，要生产亚微米/纳米级重质碳酸钙产品，必须综合考虑原材料、研磨设备、研磨助剂、研磨介质等众多关键影响因素。
（1）原材料
自然界中纯度较高、具备晶体形式和较高利用价值的碳酸钙结晶体主要有方解石、大理石和冰州石等。方解石以粒状和片状的晶型居多，光学性能优异，适用于高档场合。
（2）研磨设备
湿法研磨重质碳酸钙的研磨设备主要有剥片机、搅拌磨机和砂磨机等，但无论选择哪种设备都必须保证重质碳酸钙的纯度和白度不受到污染，比如筒体内衬和磨盘或搅拌器采用聚氨酯、陶瓷或其他高分子耐磨材料制造，而且在高固含量、高黏度、小研磨介质的条件下磨机能够稳定运行。
大型超细搅拌磨机结构
1-电机；2-减速机；3-磨机筒体；4-组合式搅拌器；5-给料口；6-溢流口；7-筛网；8-底垫
（3）研磨助剂
研磨助剂对于粉体的湿法超细研磨是必不可少的，一般把研磨助剂分为助磨剂和分散剂。
研磨助剂的作用主要表现在三个方面：
①改变浆料的流变学性质和颗粒表面电性，进而降低浆料的黏度，提高浆料的分散性，减少生产系统中管道和各进出口阻力，提高系统的稳定性；
②由于浆料黏度的降低，减少了介质运动阻力，同时提高了介质相对运动对浆料颗粒的冲击和研磨作用；
③助剂分子在新生颗粒表面的吸附，大大降低了微颗粒表面的不饱和表面能，因而防止了颗粒的团聚。
针对湿法研磨超细重质碳酸钙，研磨助剂一般采用分散剂，而且应尽量选用纯度高、稳定性好的聚羧酸或聚丙烯酸及其钠盐。
（4）研磨介质
湿法研磨重质碳酸钙原材料的硬度是莫氏硬度约为2.6-3.0，因此，研磨介质必须有恰当的硬度和韧性。硬度太大，则对磨机筒体和搅拌器或磨盘磨损过大；而韧性不好，则研磨介质容易破碎。
根据经验，研磨介质的最佳硬度为物料的3倍。针对重质碳酸钙，常用的研磨介质有刚玉球、锆球和玻璃珠等。
对于研磨介质的尺寸，一般来说，尺寸小，接触点就多，研磨效率就高，但过小的研磨介质会使浆料的小颗粒部分增多，而对于大的颗粒，小尺寸研磨介质又不能提供足够的动能破碎，造成产品颗粒分布变宽，而且易于堵塞研磨介质和浆料的分离系统，因此，对于一定细度范围的产品，存在一个最佳的研磨介质直径。
对于多台磨机串联的情况，就随着各级进料颗粒的逐渐变小而选择相应小的研磨介质。
（5）部分工艺参数的最优化配置
如给矿粒度、磨机主轴转速、磨矿浓度、研磨介质与原材料质量比、磨矿时间、分散剂及助磨剂的用量等。
来源：中国粉体技术网
