常见无机非金属矿物粉体在造纸中的应用

［行业发展］非金属矿物材料的加工与应用郑水林（中国矿业大学北京校区化环系，北京 １０００８４）［摘 要］非金属矿物材料应用范围广泛，市场前景看好。

本文着重介绍了非金属矿物材料的加工技术，包括颗粒制备与处理、材料的复合及加工技术等。

［关键词］非金属矿物材料；加工；复合；应用［中图分类号］ＴＢ３２１ ［文献标识码］Ａ ［文章编号］１００７－９３８６（２００２）０４－０００３－０５１ ２１世纪的产业发展与非金属矿物材料 “非金属矿物材料”是指以非金属矿物和岩石为基本或主要原料，通过物理、化学方法制备的功能性材料或制品，如机械工业和航空航天工业用的石墨密封材料和石墨润滑剂、石棉磨擦材料、高温和防辐射涂料等；微电子工业用的石墨导电涂料、显像管石墨乳、熔炼水晶等；以硅藻土、膨润土、海泡石、凹凸棒石、沸石等制备的吸附、助滤和环保材料；以高岭土（石）为原料制备的煅烧高岭土、铝尖晶石、莫来石、赛隆、分子筛和催化剂；以珍珠岩、硅藻土、石膏、石灰石、蛭石、石棉等制备隔热保温防火和节能材料及轻质高强建筑装饰材料；以碎云母为原料生产的超细云母填料、颜料以及云母纸和云母板等；以膨润土为原料制备的凝胶及有机膨润土等。

非金属矿石是人类利用最早的矿物材料。

从原始人使用的石斧、石刀到现在以非金属矿为原料制备的各种非金属矿物新材料，人类在利用非金属矿物原（材）料方面走过了从简单利用到初步加工后利用，再到深加工和综合利用的漫漫历程。

现代科技革命和产业发展，尤其是高技术和新材料产业的发展开创了广泛应用非金属矿物材料的新时代，非金属矿物原（材）料加工业已被视为２１世纪的朝阳工业。

以信息、微电子、生物、航空航天、海洋开发以及新材料和新能源为主的高技术和新材料产业将在２１世纪进一步发展壮大，这些高技术和新材料产业与非金属矿物（原）材料密切相关。

例如，石墨、云母、石英、锆英石、金红石、高岭土、滑石、叶蜡石、长石、金刚石等与微电子及信息技术及其产业有关；氧化硅、石墨、云母、高岭土、硅灰石、硅藻土、滑石、方解石、夕线石、石英、红柱石、蓝晶石、石棉、菱镁矿、石膏、珍珠岩、叶蜡石、金刚石、石榴子石、蛭石、电气石、绿泥石等与新材料技术及其产业有关；石墨、重晶石、膨润土、石英等与新能源有关；沸石、麦饭石、硅藻土、凹凸棒石、海泡石、膨润土、蛋白土、珍珠岩、高岭土、麦饭石等与生物技术及产业有关；石墨、石棉、云母、石英等与航空航天技术与产业有关。

常用无机粉体材料种类及作用目前，在中国每年至少有400万吨的无机粉体材料作为原料的一部分被用于塑料制品的生产。

用无机粉体材料替代部分石油产品，一方面，每年可以节约数百万吨石油；另一方面，对于所生成的塑料制品而言，不但有利于降低原材料成本，而且可以使填充塑料材料的某些性能按照预定的方向得到改善，从而提高塑料制品的巿场竞争力。

常用无机粉体材料种类及作用据统计，中国500余家碳酸钙厂家生产的约500万吨产品中，有一半是销往塑料行业的。

此外，滑石粉、煅烧高岭土、硅灰石粉等多种无机粉体材料也被广泛应用，有的甚至成为功能性塑料材料不可缺少的组成部分。

碳酸钙碳酸钙是塑料加工时用得最广、用量最大的无机粉体填料。

据中国无机盐工业协会钙镁分会统计，每年用于塑料填充的碳酸钙总量在二百多万吨，是各种用途中所占份额最大的，约50%左右。

根据加工方法不同，碳酸钙分为轻质和重质两种。

轻质碳酸钙（简称轻钙）是由石灰石经煅烧、消化、碳化而成的，其间经历了化学反应，而重质碳酸钙是经研磨（干法或湿法）而成的，只有粒径大小的变化而无化学反应过程。

目前在塑料薄膜中使用的碳酸钙都是1250目的重质碳酸钙，已大量用于PE包装袋的生产，在农用地膜中因透光性受到影响，虽然可以使用，但添加量较小。

1）重钙的细度对PE薄膜力学性能的影响十分明显，见表1。

表1 重质细度对PE薄膜力学性能的影响2）碳酸钙粒子的分散对PE薄膜的性能具有决定性作用PE薄膜生产企业对重钙的添加量十分关心，希望添加量越多越好，但同时力学性能、耐老化性能、透光性都不要受到过大的影响。

特别是在农用地膜中到底能够使用多少碳酸钙是非常值得努力探讨的问题。

宝鸡云鹏塑料科技有限公司对此进行了有益的探索，并取得喜人的成果。

表2列出纯LLDPE地膜及分别添加10%、15%、20%、33%云鹏公司生产的纳米改性塑料复合材料的LLDPE地膜的力学性能。

由表2所列数据可以看出，添加10%以上直至33%纳米改性塑料复合材料的LLDPE地膜较之纯LLDPE地膜，各项力学性能相差不大。

PCC －一种可塑造的颜料沉淀碳酸钙（简称PCC）已明确为未来的碳酸盐颜料。

其亮点和纯度是无以伦比的。

其可采用的产品种类之多，确保造纸工作者所遇到的任何问题，用PCC都可以解决。

PCC是一种沉淀碳酸钙，其形态为鲜亮的结晶体。

PCC的原料一般是生石灰(CaO)和二氧化碳(CO2)气体。

生产的第一步是熟化，即生石灰与大量的水混合。

CaO与水反映生成氢氧化钙，成泥浆状被汞送到反应器。

在反应器内，氢氧化钙与含有CO2 的气体混合，PCC即沉淀下来。

反映完成后，泥浆状的PCC固含量为18～25％，经过筛选汞送到贮存槽内，以供作为造纸的填料。

用于纸张涂布要求有较高的固含量，因此PCC浆液要脱水到70～72％的固含量。

脱水后的PCC 经搅拌器再分散，在搅拌过程中不加水只加分散剂。

再分散后的PCC经筛选后备用于涂布。

世界上大部分PCC是在附属车间制备的，此附属车间与造纸厂毗邻。

附属车间接受纸厂的烟道气作为CO2的来源。

这种设想的优点是PCC最终产品直接汞送到纸厂的贮存槽。

一座现代化的PCC车间能够生产很多种不同的产品。

能够生产出的每种产品在粒度大小、亮度等方面毫无变化是很重要的。

如果产品质量在长期内保持很一致的话，则纸厂仅就使用PCC（作为填料或涂布颜料）将受益匪浅。

现代化的生产工艺能保证质量的恒定。

PCC和研磨碳酸钙研磨碳酸钙（GCC）是由石灰石或大理石制成的，把这些石头经几段压碎并磨成所要求的细度。

在研磨过程中要经过几次净化。

这一般由浮选和磁选分离出杂质，往往选出大量的废物。

研磨碳酸钙含有小的不规则的碎石和片状石。

相反，PCC沉淀会产生很细的碳酸钙结晶。

此结晶能制成不同的形态（图右）。

PCC的粒度大小，按平均粒度来说，能够千差万别。

对研磨碳酸钙，其粒度的变化是由研磨的次数多少来决定的，而PCC的粒度在沉淀过程中控制的。

PCC的形状不同于所要求的聚集程度有关。

显然，聚集的粒子将比同样大小的固体粒子有较大的表面积（以m2/g计）。

无机矿物填料无机矿物填料是一种主要原料为无机矿物或非金属矿物、经过加工后的具有一定化学成分、几何形状和表面特性的粉体材料。

无机矿物填料广泛应用于高分子材料或高聚物基复合材料（塑料、橡胶、胶黏剂等）、无机复合材料、造纸、涂料等领域，是高聚物基复合材料中不可或缺的填充物或组分之一，用量占复合材料质量的5%〜80%,除了可以减少树脂的用量、节约石油资源、降低材料的成本外，还可赋予材料一定的功能性，如强度、刚性、尺寸稳定性、热稳定性、化学稳性、难燃性、绝缘性或导电性等,对现代材料的发展,特别是高聚物基复合材料的发展具有重要作用。

无机矿物填料的分类方法很多,一般来说,填料的化学组成决定填料的本质,尤其是赋予材料以功能时,其化学组成起决定作用。

无机矿物填料按其化学组成可以分成氧化物或氢氧化物、碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐、碳质及复合矿物填料几大类（表1-1）。

表1-1 无机矿物填料按化学组成的分类类型氧化物/ 氢氧化物碳酸盐主要化学成分氧化镁、氧化铝、氧化钙等氧化钙、氧化镁、二氧化碳等实例氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化钙等碳酸钙（沉淀碳酸钙和细磨碳酸钙）、碳酸镁（白云石粉）等滑石粉、皂石粉、云母粉、高岭土和煅烧高岭土（硅酸铝）、硅灰石、硅藻土、石英粉、长石粉、膨润土、海泡石、凹凸棒石、石棉、叶蜡石粉、绿泥石、透闪石、电气石、蛭石等石膏粉、重晶石粉沉淀硫酸钡、明矾石等晶质（鳞片状）石墨和非晶质（土状）石墨氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化铁、硅酸盐氧化钙、氧化钾、氧化纳、结构水硫酸盐碳质复合矿物填料硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶等氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化钙、碳酸钙/硅灰石复合填料、氢氧化镁/ 氢氧化铝复合填氧化钛、氧化锌等料、滑石/ 透辉石复合填料等此外，无机矿物填料按其几何形状还可以分为球状、立方状、片状、纤维状、针状、纺锤状等。

无机矿物填料的特性1. 无机矿物填料的特性与无机矿物填料填充效果有关的主要性能是化学组成、粒度大小和粒度分布、比表面积、颗粒形状、密度与堆砌密度、吸油值、白度、硬度以及表面性质、热性能、光性能、电性能、磁性能等。

碳酸钙在造纸行业中的应用和作用碳酸钙是一种广泛使用的化学物质，它在造纸行业中也有着重要的应用和作用。

本文将围绕碳酸钙在造纸行业中的应用和作用展开讨论。

一、碳酸钙在纸浆制备中的应用
纸浆中的纤维成分会随着时间的推移而变得越来越短，这使得纸张的品质受到影响。

碳酸钙可以用来控制纸浆的pH值，使纸浆中的纤维不会因为酸性环境而受到损坏。

在这方面，碳酸钙可以代替氢氧化钠和碳酸钠等化学物质，在环境友好性和生产成本等方面都有很大的优势。

二、碳酸钙在纸张中的作用
在造纸过程中，碳酸钙可以用来填充纸张空隙，增加纸张的密度和重量。

这可以让纸张更加饱满，并且在印刷和涂抹等操作中也会更加稳定。

另外，由于碳酸钙不能被水溶解，所以人们可以将其加入到纸张中，以提高纸张的耐水性和耐久性。

三、碳酸钙对造纸行业的影响
由于碳酸钙可以用来代替其他化学物质，可以减少环境污染和生产成本，因此碳酸钙在造纸行业中的应用和作用越来越受到关注。

沿着这个方向，人们不仅在寻找更好的方法来使用碳酸钙，还在研究如何制造更高品质的纸张。

随着科技的发展和生产技术的不断完善，人们期望能够生产出更加环保、高品质、价格合理的纸张。

四、结论
总的来说，碳酸钙在造纸行业中的应用和作用是多方面的。

从纸浆制备到纸张制造，碳酸钙可以帮助人们减少生产成本、降低环境污染，并提高纸张的性能和品质。

随着碳酸钙的应用范围越来越广泛，它在造纸行业内的地位也将越来越重要。

钛白在造纸中的应用引言：钛白是一种广泛应用于造纸行业的无机颜料，具有优异的白度和遮盖力。

它在造纸过程中起到增白、增加纸张光泽度和提高打印质量的作用。

本文将详细介绍钛白在造纸中的应用。

一、钛白的基本特性钛白是一种白色粉末，主要由二氧化钛组成。

它具有高度的白度、良好的光泽度和强大的遮盖力。

此外，钛白还具有耐候性强、化学稳定性好等优点，使其成为造纸行业的首选颜料。

二、钛白的应用1. 增白纸张：钛白作为一种优质白色颜料，可以将纸张的白度提高到极高的水平。

在造纸过程中，将适量的钛白添加到纸浆中，可以使纸张呈现出纯净明亮的白色，提高纸张的质感和视觉效果。

2. 提升纸张光泽度：钛白具有优异的光学性能，能够反射光线并增加纸张的光泽度。

在造纸过程中，添加适量的钛白颜料可以使纸张表面更加光滑，提高纸张的光泽度和触感。

3. 提高打印质量：钛白可以提高纸张的白度和光泽度，使得打印的文字和图像更加鲜艳、清晰。

钛白颜料能够有效地吸收紫外线，减少纸张对光的散射，从而提高打印质量和图像的细节表现力。

4. 增加纸张的覆盖力：钛白具有强大的遮盖力，可以有效地遮盖纸张上的杂质和污渍，使纸张表面更加干净整洁。

这对于需要印刷高品质图片的纸张尤为重要，可以避免图像因纸张不完全覆盖而出现模糊、不清晰的现象。

5. 提高纸张的耐久性：由于钛白具有优异的耐候性和化学稳定性，因此添加钛白颜料可以增强纸张的耐久性。

钛白不易受到阳光、湿气和化学物质的侵蚀，可以延长纸张的使用寿命和保存时间。

6. 节约原材料：钛白作为一种高效颜料，只需添加少量即可达到理想的效果。

因此，在造纸过程中使用钛白可以节约原材料的使用，提高生产效率和经济效益。

结论：钛白作为一种优质颜料，在造纸行业中有着广泛的应用。

它可以增白纸张、提高纸张的光泽度和打印质量，同时还具备提高纸张耐久性和节约原材料的优势。

在未来，随着纸张质量要求的不断提高，钛白在造纸中的应用前景将更加广阔。

滑石粉在纸张中的应用和作用滑石粉是一种常见的天然矿物物质，其化学成分为硅酸镁，外观呈白色粉末，具有一定的滑润性和稳定性，因此在纸张生产中被广泛应用。

下面将从滑石粉的物理性质、化学性质以及在纸张中的应用和作用等方面进行阐述。

一、滑石粉的物理性质滑石粉在常温下呈白色粉末状，具有一定的滑润性和稳定性，其密度约为2.7g/cm³，熔点为1390℃，加热至800℃以上后会发生分解，生成镁氧化物和二氧化硅。

此外，滑石粉的粒径通常在1-20微米之间，具有很好的分散性和增塑性，在纸张中起到了重要的作用。

二、滑石粉的化学性质滑石粉化学稳定性较高，能够在常温下与酸碱等化学试剂产生反应。

滑石粉在水中的溶解度非常小，只有0.06mg/L，可以在一定程度上保证纸张的耐水性和耐久性。

此外，滑石粉具有一定的吸附性能，能够吸附空气中的有害气体，从而改善室内环境。

三、滑石粉在纸张中的应用和作用1. 改善纸张光泽度滑石粉在纸张中的应用最为广泛的是作为填料使用，能够有效提高纸张的光泽度和白度。

滑石粉具有良好的光学性能，能够反射和散射光线，从而产生较强的白度和光泽度。

2. 提高纸张机械强度滑石粉在纸张中的应用还能够提高纸张的机械强度和耐久性。

它具有较高的硬度和抗压强度，能够有效增强纸张的抗张强度、耐磨性和撕裂强度等机械性能。

3. 改善纸张的印刷性能在印刷工艺中，滑石粉被广泛应用于涂布纸、印刷纸、包装纸等领域。

滑石粉能够有效地改良纸张吸水性，增强纸张涂布性，从而提高纸张的平滑度和印刷质量，降低印刷成本。

4. 其他应用滑石粉在纸张生产中还具有其他的应用，例如用于化纤工业中的填充剂、医药领域的缓释剂、化妆品领域的调控剂等等。

同时，滑石粉还可以作为建筑材料中的防水涂料、防火材料等领域的重要原材料。

总之，滑石粉在纸张生产中具有重要的应用和作用，能够有效地提高纸张的品质、性能和加工性能。

未来，随着科技的不断发展和创新，滑石粉在纸张领域中的应用前景将会更加广阔，为人类的生活带来更多的便利和舒适。

非金属矿物的类型及其应用非金属矿物是指没有金属属性的矿物，在我们的日常生活中有广泛的应用，例如建筑、化妆品、玻璃、陶瓷、塑料等工业领域。

本文将介绍非金属矿物的类型及其应用。

一、石膏石膏是一种硬度较低、质地柔软的矿物，主要成分是硫酸钙二水合物。

石膏的应用范围很广，主要是用于建筑和制造陶瓷。

在建筑行业中，石膏一般被用来制作装饰材料、防火材料、隔音材料等。

而在陶瓷制造中，石膏是一种常用的制模材料，可以用来制作陶瓷模具。

石膏还可以用于制造各种石膏制品，如石膏雕塑、石膏板、石膏线条等。

二、二氧化硅二氧化硅是一种无色、透明的矿物，主要成分是二氧化硅。

它有很多应用，最常见的就是用于制造玻璃。

在玻璃制造中，二氧化硅主要被用作玻璃的主要原料之一。

二氧化硅也广泛应用于制造化妆品、橡胶、塑料、陶瓷等行业。

三、滑石滑石是一种质地柔软的白色矿物，主要成分是镁硅酸盐。

它可以应用到许多工业领域中，例如制造陶瓷、塑料、橡胶、纸张等。

在化妆品领域中，滑石也被广泛运用，可以用来制造婴儿粉、化妆品粉底等。

四、重晶石重晶石是一种硬度较高、密度较大的矿物，主要成分是钙碳酸盐。

它主要的应用是用来制造碳酸钙，通常被用来制造水泥、石灰、建筑材料等，同时也可以用来制造护肤品、食品添加剂等。

五、云母云母是一种具有多层片状结构的矿物，主要成分是硅酸盐。

由于它有一定的电绝缘性，因此被广泛应用于电子、电器领域，可以用来制造电容器、电绝缘材料等。

云母还可以用于建筑、化妆品、塑料等行业。

非金属矿物的种类繁多，应用范围广泛，这些矿物在各个行业都有重要的作用。

未来随着科技的发展，这些非金属矿物的应用领域还将不断扩大，为人们的生活带来更多便利。

六、石灰石石灰石是一种由碳酸钙组成的矿物。

它具有重要的地质价值和经济价值。

石灰石的应用非常广泛，它可以用来制造石灰、水泥、建筑材料、钢铁、化学药品等。

石灰石是制造水泥、炉料、石化原料等产品的主要原材料之一。

同时它还被应用于绿化、环保、水处理等领域。

滑石粉的功效与作用滑石粉是一种常见的天然无机非金属矿物，以镁、硅的复合物为主要成分，形状呈片状或纤维状。

它的主要成分是硅酸镁（Mg3[Si4O10] [OH]2），在化学结构上比较稳定。

滑石粉在工业应用非常广泛，同时在日常生活中也有很多的功效与作用。

首先，滑石粉在化妆品行业中被广泛应用。

由于滑石粉具有很好的附着性和质感，可以作为化妆品的主要填充剂或吸油剂。

它可以帮助改善化妆品的光滑度，并调节脂肪成分，使化妆品更容易涂抹并且持久。

此外，滑石粉还可以吸附皮肤上的油脂，控制皮肤的油光，起到了控油的作用。

其次，滑石粉还有很好的吸湿性能。

它可以吸附空气中的水分，使环境干燥，并且减少了细菌滋生的机会。

因此，滑石粉常常被应用在一些家具和电器产品上，用来保持干燥和清洁。

另外，滑石粉还具有一定的隔热性质。

由于其含有很多的气孔和结晶结构，在高温下可以阻挡热量的传递，有效降低了热量的渗透。

因此，滑石粉常常被用作隔热材料，应用在建筑、汽车和航空航天等领域，用来保持室内温度的稳定和防止高温对物体的破坏。

此外，滑石粉还被广泛应用在陶瓷制造行业。

滑石粉具有良好的塑性和流动性，在制造陶瓷时可以增加陶瓷的塑性和延展性，使得陶瓷制品更加顺滑和细腻。

滑石粉还可以降低陶瓷的烧结温度和收缩率，提高陶瓷的质量和成型效果。

最后，滑石粉还具有一定的医疗保健作用。

它具有良好的吸附性和保湿性，可以用来治疗皮肤过敏、痤疮和湿疹等皮肤问题。

将滑石粉涂抹在患处，可以起到抑菌、止痒和消炎的作用。

此外，滑石粉还可以用来制作牙膏，帮助清洁牙齿并保护牙齿健康。

总的来说，滑石粉在日常生活中有非常多的功效与作用。

它可以用于化妆品、家具、电器、建筑、陶瓷和医疗保健等领域，起到了很好的效果。

它的广泛应用使得我们的生活更加便捷舒适，并且为各行各业的发展提供了支持。