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鐵礦球團(tuán)用膨潤土的技術(shù)創(chuàng)新 我國是鐵礦石的消費(fèi)大國,近年的年需求量在7億t以上(2008年需求量約7.5億t,2009年需求量約8.8億t),其中約80%為粉礦,必須經(jīng)過造球后才能供高爐使用,膨潤土是造球的粘結(jié)劑。 膨潤土作為球團(tuán)粘結(jié)劑,對冶煉過程會產(chǎn)生積極和消極兩方面影響,一方面它把粉礦粘結(jié)成球團(tuán),并達(dá)到一定強(qiáng)度,滿足冶煉要求;尤其適用于鹽堿污染環(huán)境,分散溶解速度快,造漿率高,飽和鹽水地層也可施工。另一方面它的添加會導(dǎo)致球團(tuán)鐵 品位降低,冶煉渣增加,影響爐容,增加熱耗,增加成本等。因此在滿足球團(tuán)強(qiáng)度的前提下,要盡量降低膨潤土添加量,為此對膨潤土的粘結(jié)性能提出技術(shù)需求。 目前,我國球團(tuán)礦中的膨潤土添加量約為2%~3%,國外先進(jìn)水平的添加量約為0.5%,從節(jié)約資源和節(jié)約能源考慮,應(yīng)該進(jìn)一步提高膨潤土的粘結(jié)性能,降低球團(tuán)礦中膨潤土的用量。
助留助濾系統(tǒng)膨潤土的典型粒子為層厚0.9nm,層疊5~7層,表面約為300nm×100nm的層片狀結(jié)構(gòu)。其水化時的比表面積較大,約為700~800m2/g。膨潤土片層有負(fù)電性表面和正電性邊緣,易于吸附膠體物質(zhì)。當(dāng)膨潤土在水中被水解,陽離子以鈉離子形式形成帶負(fù)電荷的粒子。這種帶負(fù)電荷的粒子,不受pH值的影響,在酸性和堿性中同樣顯示良好的性能。適合在機(jī)制紙和紙板的所有領(lǐng)域中的酸性和中性抄紙,可獲得以往的單一聚合物所不能收到的高留著率和高濾水效果。膨潤土易于水化,呈懸浮微粒,使用后難與廢水分離,造成應(yīng)用困難。
膨潤土的上述特性,被廣泛地用于助留助濾劑和白水回收處理等造紙工藝中。下面為采用Hydrocol的微粒子助留體系用于白水封閉系統(tǒng)的生產(chǎn)實(shí)例:加拿大蒙大拿的一家用OCC生產(chǎn)瓦楞紙板的工廠,在白水封閉后使用Hydrocol膨潤土助留助濾系統(tǒng),使造紙廢水的排放量從6000m3/d減少為零,留著率從85%提高到92%,且白水回用后節(jié)省能源5%。思密達(dá)作粘膜吸附劑的藥理作用表現(xiàn)為能加強(qiáng)粘膜屏障,抑制病毒和病菌,保持腸道微生物生態(tài)平衡。
前面提到膨潤土具有強(qiáng)烈的水化作用,因而能夠形成更細(xì)微的片狀結(jié)構(gòu),呈膠體狀態(tài),大量吸附帶正電荷的電解質(zhì),可與帶負(fù)電荷的纖維結(jié)合,從而使膨潤土留著在纖維上。在助留助濾的同時,膨潤土也起到了造紙?zhí)盍系淖饔谩?
另外膨潤土具有“物美價廉”的特點(diǎn),可應(yīng)用于低定量紙的生產(chǎn),能夠獲得高加填量但不降低成紙強(qiáng)度,尤其是撕裂度。杭州某研究所應(yīng)用研究表明,改性膨潤土可作為低白度紙和紙板的填料(膨潤土本身白度不高),表現(xiàn)出強(qiáng)烈的吸附性和高度的分散性,高留著率,對成紙強(qiáng)度影響小。同時,由于改性膨潤土能吸附細(xì)小纖維和其他細(xì)小物質(zhì),降低了紙廠排放白水的濃度,能夠減小排放污水對水域造成的污染。有機(jī)改性劑主要通過影響膨潤土的層間距值,層間距值越大,疏水性越好。
總之,膨潤土除了作為微粒助留助濾體系方面的研究與應(yīng)用較為廣泛之外,在其他方面的研究與應(yīng)用都還不多,有待進(jìn)一步地開展。
膨潤土性能優(yōu)越,從膨潤土的物理化學(xué)特性進(jìn)行分析,其在制漿造紙的多個工段中都有著巨大的潛在應(yīng)用價值。隨著有關(guān)膨潤土的開發(fā)、改性及深加工等工作的深入開展,其應(yīng)用領(lǐng)域必將進(jìn)一步擴(kuò)大。國內(nèi)目前許多企業(yè)還依賴于進(jìn)口膨潤土,我國膨潤土儲量居世界位,分布地區(qū)廣,充分利用這得天獨(dú)厚的優(yōu)越條件,自行開發(fā)高質(zhì)量的膨潤土產(chǎn)品,對于造紙工業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益都有著非常重要的意義。4)獲得的有機(jī)膨潤土產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、外觀均一、成本較低,吸附性能優(yōu)良,去除有機(jī)污染物效果好,經(jīng)濟(jì)高效。