根據(jù)加工方法和產(chǎn)品特性的不同,造紙涂料用高嶺土顏料分為水選高嶺土和煅燒高嶺土。
1水選高嶺土
中國(guó)高嶺土資源儲(chǔ)量世界名列前茅,但適合高質(zhì)量造紙涂料使用要求,并具備大規(guī)模工業(yè)開采價(jià)值的礦山不多。這也是國(guó)內(nèi)造紙高嶺土企業(yè)引入外資不多的原因之一。全國(guó)9個(gè)省區(qū)已發(fā)現(xiàn)不同規(guī)?捎糜谠旒埻苛系牡V點(diǎn),已形成工業(yè)開采和加工能力的地區(qū),主要集中在廣東茂名、湛江、江蘇省蘇州和河北省沙河。全國(guó)共有造紙瓷土生產(chǎn)企業(yè)38家,總生產(chǎn)能力約45萬噸。2000年產(chǎn)量25萬噸。2001年估計(jì)30~35萬噸。經(jīng)過20年努力,國(guó)產(chǎn)造紙高嶺土質(zhì)量已基本可滿足中、低檔涂布和紙板使用需要。但適合高固形物含量涂料和現(xiàn)代化高速涂布機(jī)的高質(zhì)量面涂級(jí)高嶺土,需從美、英、巴西等國(guó)進(jìn)口。高嶺土的進(jìn)口量隨著高檔涂布紙產(chǎn)量的增長(zhǎng),呈現(xiàn)逐年上升趨勢(shì)。2000年達(dá)到11?6萬噸。近年少量國(guó)產(chǎn)造紙涂料級(jí)高嶺土出口亞洲周邊國(guó)家和地區(qū)。
中國(guó)造紙高嶺土發(fā)展面臨的主要問題是:(1)優(yōu)質(zhì)資源短缺。老的造紙高嶺土生產(chǎn)基地,多數(shù)面臨著優(yōu)質(zhì)原料供應(yīng)不足的困惑。至今未發(fā)現(xiàn)新的高品質(zhì)高嶺土大型礦山。現(xiàn)有礦區(qū)有計(jì)劃投資開采的很少,資源浪費(fèi)嚴(yán)重。(2)產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性和使用性能差,難與進(jìn)口高品質(zhì)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng),其差距主要表現(xiàn)在:粘度大,穩(wěn)定性差,在一定程度上限制了高固含量刮刀涂料使用;白度低、色差大;粒子粗,粒度分布不合理。(3)生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模小,技術(shù)裝備落后。不適應(yīng)現(xiàn)代化造紙企業(yè)發(fā)展需要。自80年代后期我國(guó)先后引進(jìn)國(guó)外部分先進(jìn)設(shè)備建設(shè)了5條1萬噸以上規(guī)模高嶺土生產(chǎn)線,其中兩座工廠因資源品質(zhì)和技術(shù)問題已改停產(chǎn)。其他大部分是采用國(guó)產(chǎn)裝備建設(shè)的小型企業(yè),技術(shù)裝備簡(jiǎn)陋,自動(dòng)化程度低,很難保證產(chǎn)品質(zhì)量。產(chǎn)品市場(chǎng)主要面向國(guó)內(nèi)中、小造紙企業(yè),生產(chǎn)中低檔紙張。近來,一些大型造紙企業(yè)為了降低生產(chǎn)成本,通過調(diào)整、改進(jìn)涂料配方和生產(chǎn)技術(shù),已開始或計(jì)劃選購國(guó)產(chǎn)高嶺土配以進(jìn)口瓷土生產(chǎn)中檔涂布紙或紙板。另一方面由于近年中小涂布紙廠生產(chǎn)的低檔涂布紙,受到高質(zhì)量大紙廠產(chǎn)品的激烈競(jìng)爭(zhēng),企業(yè)生產(chǎn)開工不足,經(jīng)濟(jì)效益下滑。而為這一市場(chǎng)服務(wù)的小型瓷土加工廠出現(xiàn)了低檔產(chǎn)品供大于求,其慣用的競(jìng)相壓價(jià),爭(zhēng)奪市場(chǎng)的后果,導(dǎo)致企業(yè)利潤(rùn)微薄,甚至負(fù)債經(jīng)營(yíng)。
國(guó)產(chǎn)造紙涂料級(jí)高嶺土粘度高,是多年阻礙其進(jìn)入高檔造紙高嶺土市場(chǎng)主要原因。采用機(jī)械法、化學(xué)法或化學(xué)機(jī)械法降粘工藝技術(shù)已進(jìn)入小規(guī)模工業(yè)應(yīng)用階段,可使粘濃度68%產(chǎn)品提高到70~72%。這種降粘技術(shù)實(shí)際上可在造紙廠備粒實(shí)施,增加成本30~70元/T。目前在使用上發(fā)現(xiàn)有些經(jīng)降粘處理的產(chǎn)品配伍性不好,雖然顏料分散性粘濃度較高,但配制高濃涂料流動(dòng)性并不好,粘度穩(wěn)定性較差,形成所謂的“假粘度”現(xiàn)象。
根據(jù)今后十年涂料印刷紙和紙板預(yù)測(cè)產(chǎn)量估計(jì),到2005年需要涂料級(jí)高嶺土60萬噸。到2010年80萬噸。國(guó)產(chǎn)造紙高嶺土無論從質(zhì)量和產(chǎn)量上都難以滿足高速發(fā)展的造紙工業(yè)需要。特別是適合高車速涂料使用的優(yōu)質(zhì)面涂級(jí)高嶺土,擴(kuò)大和依賴進(jìn)口的局面不可避免。因此國(guó)內(nèi)目前也在利用替代品,如:伊利石、地開石、絹云母等用于造紙涂料,生產(chǎn)中、低檔涂布紙。并進(jìn)行提高CaCO3比例,利用滑石粉作涂料的研究。為滿足市場(chǎng)需求,廣東湛江、茂名、廣西北海三個(gè)10萬噸/a規(guī)模造紙水選高嶺土項(xiàng)目正在加緊實(shí)施。內(nèi)蒙東部巴林地區(qū)有望成為我國(guó)北方另一個(gè)造紙高嶺土產(chǎn)區(qū)。
2煅燒高嶺土
中國(guó)煅燒高嶺土生產(chǎn)區(qū)域主要集中在山西、內(nèi)蒙古、湖南、山東、安徽、河南、陜西等地區(qū),使用的原料與國(guó)外不同,大多是煤炭伴生的煤系高嶺巖。經(jīng)過10多年努力,已初具規(guī)模,并以高昂的開發(fā)代價(jià)形成獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)和技術(shù)特點(diǎn)的生產(chǎn)工藝。現(xiàn)有企業(yè)近30家,總生產(chǎn)能力15萬噸。多數(shù)為年產(chǎn)量數(shù)百噸到幾千噸的小型加工廠,主要以生產(chǎn)中、低檔產(chǎn)品為
主,設(shè)計(jì)能力1萬噸以上企業(yè)12家,在建和擴(kuò)建萬噸級(jí)企業(yè)9家。目前能夠穩(wěn)定提供滿足造紙涂料技術(shù)要求的企業(yè)不多,主要有:山西忻州金洋高嶺土公司,內(nèi)蒙古三保準(zhǔn)格爾高嶺土有限公司,湖南耒陽超牌化工有限公司,山西朔州安平高嶺土有限公司。
我國(guó)煤系高嶺巖質(zhì)量好、儲(chǔ)量大。但較國(guó)外水選煅燒產(chǎn)品生產(chǎn)成本高、技術(shù)復(fù)雜。造紙用煅燒產(chǎn)品目前多采用“先磨后燒”工藝,即將硬質(zhì)高嶺巖經(jīng)干法破碎——濕法研磨至2μm含量大于90%——干燥解聚——煅燒——解聚分級(jí)。焙燒窯爐多采用回轉(zhuǎn)窯或立窯進(jìn)行“動(dòng)態(tài)煅燒”,不完全煅燒高嶺土焙燒溫度600~800℃,完全煅燒高嶺土焙燒溫度900~1050℃。造紙?zhí)盍虾椭赝客苛霞埡屯苛霞埌逡嗫刹捎谩跋葻竽ァ碑a(chǎn)品。
雖然國(guó)內(nèi)煅燒高嶺土市場(chǎng)尚未完全打開,但新建、擴(kuò)建項(xiàng)目熱度不減,總設(shè)計(jì)規(guī)模已超過15萬噸。目前造紙用2μmD85~D93,白度88~93%產(chǎn)品售價(jià)3200~3900元/噸。同質(zhì)量產(chǎn)品售價(jià)高于建筑乳膠漆行業(yè)200~400元/噸,亦高于國(guó)外同類產(chǎn)品利潤(rùn)率。目前采用進(jìn)口設(shè)備生產(chǎn)“雙90”產(chǎn)品直接生產(chǎn)成本1000~1200元/噸,國(guó)產(chǎn)設(shè)備900~1000元/噸。供應(yīng)造紙業(yè)的價(jià)格偏高,在未來幾年里有可能降低到2600~2700元/噸的較為合理價(jià)位。
由于以往紙和紙板產(chǎn)品多以中、低檔紙為主,價(jià)格較高的煅燒高嶺土在造紙業(yè)消費(fèi)量很少。1999年高檔涂料紙和紙板產(chǎn)量的增長(zhǎng),促進(jìn)了煅燒高嶺土消費(fèi)量增長(zhǎng)。2001年1?5萬噸。根據(jù)造紙業(yè)未來發(fā)展估計(jì),隨著高質(zhì)量紙張和品種的擴(kuò)大,特別是低克重輕量涂布紙、低光澤紙和高檔涂料紙板產(chǎn)量的大幅度增長(zhǎng),煅燒高嶺土的地位將日益受到重視,消費(fèi)量呈增長(zhǎng)趨勢(shì),預(yù)計(jì)到2005年消費(fèi)量在3萬噸/a左右。
3造紙高嶺土使用技術(shù)相關(guān)問題
(1)作為涂顏料的高嶺土,國(guó)內(nèi)已有較完善的使用技術(shù)。但在如何因地制宜的充分利用低品質(zhì)高嶺土用于造紙?zhí)盍虾偷屯苛匣虻蜋n涂布紙板的應(yīng)用方面尚有差距。例如:①將低價(jià)格的填料級(jí)高嶺土(500~1000目,白度85~86)與碳酸鈣或滑石粉配合,生產(chǎn)中、高檔紙,比單一使用CaCO3或滑石粉,對(duì)成紙質(zhì)量有更好的性價(jià)比。另外國(guó)內(nèi)許多地區(qū)有一種高粘度和高白度(≥88%)的片狀或管狀高嶺土亦可很好的用于造紙?zhí)盍。②售價(jià)250~350元/T的低質(zhì)高嶺土(細(xì)度d60-702μm,白度84~85%)用于中、低檔二次涂料底涂料或涂布紙板,在一些中、小紙廠已試驗(yàn)成功。③實(shí)驗(yàn)表明合理的助劑和配方選擇,可使粘濃度64~66%的高嶺土瓷土,成功配制出固含量65~68%,具有良好流變特性的刮刀涂料。④國(guó)產(chǎn)高嶺土色調(diào)與涂料色差的調(diào)配(略)。
(2)煅燒高嶺土在我國(guó)造紙業(yè)使用歷史不長(zhǎng),使用技術(shù)不夠完善。主要表現(xiàn)在①對(duì)國(guó)產(chǎn)煅燒高嶺土特性認(rèn)識(shí)不深入。②一些中、小紙廠生產(chǎn)中低檔涂布紙和涂布紙板消費(fèi)比例過大。③高白度的煅燒土未能提高紙張涂層白度。④配用煅燒高嶺土后成紙頁質(zhì)量如松厚度、不透明度、印刷適性等未見明顯效果。⑤填料級(jí)煅燒高嶺土用于新聞紙、超壓紙及低克重印刷紙使用技術(shù)的不完善。
煅燒高嶺土是具有多孔隙、蓬松的功能性結(jié)構(gòu)性原料。最重要的技術(shù)指標(biāo)是孔隙率;其次為白度穩(wěn)定性;粒子分散還原性;粒度分布;磨耗和分散體粘度與懸浮性。一般用于二次涂布的面涂料和低克重或低涂布量紙種,也常用于高質(zhì)量涂布紙板。除特殊場(chǎng)合,通常顏料配比量5~20%,這不僅因其價(jià)格較高,而且過高的配比量也并不一定有好的技術(shù)效果。