制浆经济技术指标怎么找

① 选矿及加工

一、高岭土的选矿

高岭土的选矿过程，实质上是分选出高岭石族矿物、多水高岭石族矿物和其他粘土矿物，除去石英、长石、云母以及磁铁矿、褐铁矿、赤铁矿、软锰矿、硬锰矿、金红石等非粘土独立矿物的过程。可分为干法选矿和湿法选矿。

(一)干法选矿

干法选矿工艺是一种简单经济的加工工艺，大致过程为:

原矿→干燥→破碎→粉碎→磨细→除砂→除铁

干法选矿可省掉产品脱水和干燥过程，减少微粉流失;工艺流程短，生产成本低，适合于干旱缺水地区。但产品质量受原矿质量的影响较大，且不稳定。

(二)湿法选矿

湿法选矿工艺包括矿石准备、选矿加工和产品处理三个阶段。

1.矿石准备阶段

包括配料、破碎和泥料的捣浆分散作业。捣浆是将高岭土原矿与水、分散剂混合在捣浆机内制浆，捣浆作业可使原矿分散，为分选作业制备适当细度的高岭土矿浆，并同时去掉大粒砂石。在高岭土湿选工艺中，首先将原矿制成泥浆，使矿物以颗粒状单体形态在水中解离，颗粒大小以微米为单位，甚至于更小。为了使高岭石族矿物与杂质矿物(如石英、长石、云母、黄铁矿、钛铁矿等)分离，就必须使粘土颗粒分成细、中、粗三个粒级。高岭土颗粒界面上带着相反电荷，颗粒之间相互吸引产生絮凝呈絮团状，这样就需添加适当的分散剂，使之电离后吸附在带电荷的高岭土表面，使其具相同的电荷而相互排斥，此时泥浆便具有流动性(矿浆的浓度一般为5%～14%)。矿浆中的矿物颗粒只有达到充分分散，才能有效地进行分级和选别。一般粘土悬浮液呈现中性—碱性(pH=8)时，便显示稳定的分散状态。常用的分散剂有如下几种:

调整pH:氢氧化钠(NaOH)，碳酸钠(Na₂CO₃);

沉淀Ca²⁺:草酸铵(NH₄)₂C₂O₄;

络合Al³⁺，Fe³⁺:柠檬酸钠(Na₃C₆H₅O₇·2H₂O);络合多价金属离子:水玻璃(Na₂O·mSiO₂)，焦磷酸钠(Na₄P₂O₇)，六偏磷酸钠(NaPO₃)₆。

2.选矿阶段

选矿阶段包括除砂、分级、浮选、化学漂白、磁选等，以除去不同杂质。

(1)除砂

湿法除砂，即主要去掉石英、长石、云母等碎屑矿物和岩屑等较粗粒的杂质，同时也可除去部分铁钛矿物。常用耙式浮槽式分级机、螺旋式分级机、水力旋流器和振动筛等进行。我国小矿山采用自然沉淀除砂，再进入沉淀池浓缩、经沉降脱水干燥后生产出砖块状的高岭土坯子。这种产品一般用于陶瓷工业。在机械化选矿厂，则先用单轴捣浆机除去部分粗砂，而后再进入水力旋流器或振动筛等进一步除砂。据报道，目前国外有一种用于除砂的新型设备———工业型叶轮机(德国产)，经过工业考核，其可以取代现有生产所用的螺旋分级机和振动筛的生产工艺。

(2)分级

目前我国生产高档产品，特别是涂料级高岭土产品，主要采用分级方法。

1)水力分级:将原矿用水在搅拌条件下，制成泥浆悬浮液，使粘土矿物和杂质矿物以颗粒状单体形态分散于水中，同时加入适当的分散剂，自然沉淀后，收集上层高岭土悬浮液。

2)各种分级机:水力旋流器、振动细筛，分成粗、细两个粒级。

在造纸涂料加工过程中，2μm粒级含量一直作为工作指标的控制点，要求粒度尽量均匀，既要小于2μm，又要防止研磨时发生过粉碎，因此必须分级。所谓分级就是利用矿物颗粒的大小或密度的差别来分离矿物，若组成矿浆的矿物粒度相差大，则一般用筛网分级;若相近，则据其密度差别进行选别。常用的分级设备有水簸、水力旋流器、离心机等。

高岭土深加工工艺中的超细分级，在国外多采用卧式螺旋离心机，一般结构的卧式螺旋离心机在处理过程中，由于螺旋的搅动，中粗颗粒很难沉降，而随溢流带走，同时又夹带着相当部分的细颗粒由螺旋推送到出渣口排出，这样使得分级效果不好。目前国外较先进完善的粒子分级装置首推美国所产的专利离心机。

(3)浮选

浮选法是在提纯高岭土中应用十分广泛的选矿工艺，目前工艺和设备也在不断改进更新，使得高岭土精矿获得更高的白度，而满足工业需要。

浮选是采用一定的悬浮设备和浮选药剂，除选出杂质矿物的提纯方法。因高岭土原矿所含的杂质不同，所采用的浮选方法、药剂和设备也不一样。常用的有泡沫浮选、背负浮选、双液层浮选和选择性絮凝浮选等。泡沫浮选对处理几微米以下的矿物，特别是一些难选的矿物效果不大，一般不常用。

1)超细粒悬浮法:超细粒浮选(又称背负浮选)能处理100%小于3μm，其中48%小于0.5μm的矿物(如锐钛矿、石英砂、电气石和氧化铁等)，是选别微细粒矿物极为有效的工艺之一。该法是采用油酸(塔尔油、燃料油)作捕收剂，松油作起泡剂，硅酸钠作分散剂，可溶性的碱土金属盐(石油磺酸钙)作助选剂，用氢氧化铵调整pH值(一般pH=9左右)，采用－325目的方解石、石英、萤石、重晶石等作载体，用来捕集要分选的微细矿物杂质，这种方法的实质是用载体增大矿物与气泡的碰撞率和接触面，在浮选过程中，吸附捕收剂的载体背负着杂质颗粒上升到泡沫层，而随泡沫溢流排出，高岭土为底流产品，这样便达到分离的目的。残留在粘土中的化学药剂及载体矿物对最终产品有害，必须尽可能地除去。载体矿物从泡沫中回收后，可以加以循环使用。一般情况下，载体矿物粒度的减小，搅拌强度的提高，能显着提高载体矿物与微细悬浮矿粒的碰撞速率，对提高分选指标非常有利。另外对载体矿物预先进行疏水化处理是提高铁脱除率的一项必不可少的措施。

超细粒浮选的优点是可采用普通设备和浮选药剂，分选效果好，一般能除去70%的铁钛杂质，白度可达90以上。缺点是工艺流程复杂。

2)双液层浮选法:双液层浮选法是在超细粒浮选的基础上发展而来的，这种方法是先在高岭土矿浆中加入分散剂，调整pH在5～11范围之间，再加入能选择性地捕集其中一种矿物的阳离子捕集剂(脂肪酸类)和四氯化碳，然后用有机液(工业煤油)调和，矿浆在pH=8～12时，乳化而形成高岭土—水层和杂质—有机液层两种液体层，提纯的高岭土从水相中回收，杂质矿物从油相中除去，这种方法的特点是不使用矿物载体，而只用能捕集杂质的憎水性捕集剂和非极性的有机液处理矿浆，浮选过程可在水力旋流器或重力沉淀池中进行，分选前须调整矿浆的固含量并加入适当的分散剂，以得到最佳的分选效果。英国高岭土公司(ECC公司)采用此法进行分离高岭土中电气石等杂质的研究，其在粘土矿浆中添加硅酸钠和碱作分散剂，以工业煤油作调和剂，脂肪酸作捕集剂，搅拌混合后静置，两液分层，纯净的高岭土从液相回收，电气石从油相回收。使用过的调和剂(工业煤油)，清除杂质后可重复使用。这种方法的缺点是成本较高。

3)选择性絮凝浮洗法:

①选择性絮凝高岭石。此法是使用一种阴离子絮凝剂(如高分子絮凝剂聚丙烯酰胺)，通过桥键作用，将高岭石连接成一种松散的网状的聚集状态，沉淀于底部。对薄片状的高岭石，由于其层面与端面的电化学性质不同，其中端面与絮凝剂(聚丙烯酰胺)相互作用强烈，这种聚合物和端面的吸附形成桥键，引起端面与端面的絮凝，结果引起颗粒与颗粒之间的絮凝沉向底部。

其他矿物留在悬浮液中，静置一定时间后，倒出悬浮液，将絮凝物在清水中搅拌成悬浮液后再进一步分离。

②选择性絮凝石英、明矾石等杂质。高岭石与杂质矿物的电化学性质差异较大，也可选择一定的絮凝剂，将石英等杂质絮凝，使细微的高岭土呈分散状态悬浮状态，用虹吸或倾析法，使高岭土矿浆与絮凝杂质分离。进而可获得纯度高、粒度细的高岭土产品。

这种方法是近20年来发展起来的被认为是细粒选矿中最有前途的有效工艺之一，美国、俄罗斯、英国、德国、捷克等均采用了这种工艺，使得高岭土的分选能力和选矿回收率均有所提高。

我国在20世纪70年代末开始进行高岭土选择性絮凝浮选的研究，主要是除明矾石，并取得了一定的成果。试验中采用水玻璃作分散剂，水解的聚丙烯酰胺作絮凝剂，加Ca²⁺活化矿浆，结果矿石脱硫率可达65.72%。试验中絮凝剂浓度为160×10^－6，絮凝剂聚丙烯酰胺水解度为70%，沉降时间为180min，pH=9.5～10，水玻璃用量为400×10^－6时效果最佳。在矿浆中添加Ca²⁺可使高岭土和明矾石产生不同的絮凝效果，明矾石絮凝明显活化，当CaCl₂达40×10^－6时，明矾石絮凝回收率可达92%。

(4)漂白

高岭土的漂白主要是除去高岭土中的铁、钛氧化物着色杂质和染色的有机物。

1)化学漂白:采用化学方法可以除去牢固覆盖在高岭土颗粒表面的氧化铁膜。因为这部分铁采用磁选和浮选法很难除去，这就必须采用化学漂白进行处理，即采用化学方法溶出铁、钛等着色杂质再漂洗出去。常用的化学漂白法方法有氧化还原法、酸溶法、氯化法等。

还原法:该法的实质就是使高岭土中难溶性的Fe³⁺还原成可溶性的Fe²⁺，而后洗涤除去，从而提高高岭土的白度。这是高岭土工业中传统的除铁方法。在漂白前矿浆流入搅拌机搅拌，并要加入絮凝剂絮凝后，再进行漂白。常用的还原剂有:连二亚硫酸钠(又称保险粉)、硫代硫酸钠、亚硫酸锌等。

此过程可使难溶的Fe³⁺→Fe²⁺，然后洗涤除去。

影响漂白效果的因素有很多，如矿石的特征、温度、pH值、药剂用量、矿浆浓度、漂白时间、搅拌强度等。若矿石中杂质呈星点状、浸染状，含量低，那么可以得到较好的漂白效果，白度显着提高。若矿石中含有机质、杂质含量高，那么漂白效果差，白度提高的幅度不大。漂白过程中的温度一般宜在常温下，太高，虽然能加快漂白速度，但热耗量大，药剂分解速度过快，造成浪费并污染环境;过低，反应缓慢，生产能力下降。矿浆的pH值调整到2～4时，漂白效果最佳。药剂用量方面，一般随着用量的增大，漂白速度加快，白度也随之提高，但达到一定程度时，白度不再增长。矿浆浓度以12%～15%为宜。漂白时间既不能过长，也不能过短，时间过长既浪费药剂，又降低了高岭土的质量，因为空气中的氧会导致Fe²⁺氧化成Fe³⁺;过短，白度达不到要求。反应完毕后，应立即进行过滤洗涤，否则表面会逐渐发黄。对于产品发黄问题，20世纪70年代美国曾有专利介绍了添加磷酸盐可避免返黄。具体方法是:先加连二亚硫酸钠进行还原漂白，过一定时间后，加入磷酸盐。经验证，漂白后的产品能够达到永久性的漂白。采用连二亚硫酸盐对高岭土进行漂白，在一定程度上可使高岭土的白度和亮度显着提高，但这种还原剂性质极不稳定，受热、受潮或敞露于空气中都能发生分解。在漂白过程中有相当量的Na₂S₂O₄消耗在自身的分解反应中，为了避免这种浪费，近几年来已研究出几种改进方法，如锌粉漂白法、硼氢化钠漂白法、二氧化硫电解法等，这些方法的相同点在于:在漂白过程中即时产生Na₂S₂O₄，从而避免了药剂的浪费，降低了成本，同时也获得了较好的漂白效果。

对含黄铁矿、有机质的高岭土，一般采用氧化漂白法，即使处于还原状态的黄铁矿氧化成可溶性的硫酸亚铁和硫酸铁，同时氧化有机质，使其变成易被洗去的无色氧化物。据资料，国外采用了一种氧化－还原联合漂白法，并通过试验证明这种方法比单纯的还原或氧化漂白效果更佳。如美国佐治亚州高岭土，原土<2μm含量为80%，白度70.2%，制成20%的泥浆后，加入还原剂(Na₂S₂O₄)漂白，白度增高到72.0%，显然，这种效果并不令人满意。如果在泥浆中先加入双氧水(过氧化氢)、次氯酸钠等氧化剂，让高岭土中着色杂质反应完全，然后再加入Na₂S₂O₄漂白，其白度可提高到85.0%。

酸溶法:利用高岭土耐酸不耐碱的性质，用酸液(HCl、H₂SO₄、草酸)处理高岭土，使其中不溶化合物转变成可溶化合物，而与高岭土分离。一般为了使杂质充分溶解，可同时加入氧化剂(过氧化氢等)或还原剂(氯化亚锡、盐酸羟胺等)。酸溶漂白的效果与铁矿物的赋存状态、酸的用量、反应温度等有关，呈浸染状赋存于高岭土表面的赤铁矿易溶于盐酸而被除去，含钛矿物的高岭土很难用此法除去杂物而提高白度。

用硫酸处理高岭土，需在压力为2×155Pa的压力锅中持续2～3h，采用8%～10%H₂SO₄溶液且须过量，处理后洗去Fe和剩余酸，用这种方法可除去高岭土中约90%的Fe₂O₃。采用比例为1∶2的浓硫酸和硫酸铵的混合液在100℃下处理高岭土持续2h，过滤悬浮液并用硫酸清洗，钛、铁杂质都可清除。用0.1%～0.5%的草酸或草酸钠的热溶液，可使赋存于磨细的高岭土颗粒表面的铁钛化合物溶解而除去。

国外的高岭土漂白研究中新的进展:如在高岭土粉末中加入NH₄Cl，在加到200～300℃时与高岭土中的铁反应，冷却后，用稀盐酸浸出铁的生成物FeCl₃，即可漂白。目前正处于试验阶段，这种漂白需要在高温密闭条件下进行。

2)生物除铁漂白:利用某些微生物(细菌，真菌)具有从氧化铁(褐铁矿，针铁矿)中溶解铁的能力。利用微生物这种溶解铁的能力，可将高岭土中所含铁杂质除去。微生物这种溶解铁的能力，情况很复杂，原因尚不清楚，有人认为与起复合剂作用的有机酸和其他新陈代谢物的形成有关，也与酶解和非酶解对铁的还原作用有关。

目前已研制出一种两步处理方法:首先制备培养液(即浸出剂)，浸出剂是将菌株在30℃下置于营养媒介中培养而成的。营养媒介中含有3gNH₄NO₃，1gKH₂PO₄，0.5gMgSO₄·7H₂O和每升天然水中不等量的糖蜜。媒介最初的pH值约为7，这类微生物在表面或水中生成，培养所需的时间取决于培养方法和介质中糖浆的初始浓度，一般为5～14天，当糖浆的初始浓度高于150g/L时，最终的pH值总是小于2，浸出剂中有机酸的浓度约大于40g/L。草酸与柠檬酸的含量之和占整个有机酸含量的95%以上，在人工合成的含同量有机酸的浸出剂中加盐酸酸化至pH=0.5，也可取得同样的浸取效果。浸出剂制备好后，在90℃下用浸出剂浸滤高岭土，试验中采用11种不同品种的高岭土，其Fe₂O₃含量从0.65%～1.49%不等，Al₂O₃含量分别为32%～35.2%，铁以氢氧化物形式出现，主要是针铁矿，其在高岭土中呈包裹体存在，其余的铁则是从外部渗入且污染了高岭土菌丝体内。试验搅拌强度为400～600r/min，矿浆最佳浓度为20%～25%，处理时间为2～5h。结果见表7－3，从表中可看出，经过浸出剂处理后，Fe₂O₃含量从0.65%～1.49%可降至0.44%～0.75%，白度从55～87提高到86～92。而仅有少量的铝随铁一起从高岭土中浸出。延长浸取周期，可以浸出高岭土中更多的铁，但同时会使铝发生强烈溶解，所以一般浸出时间要适当控制。

3)磁选除铁漂白:几乎所有的高岭土原矿都含有少量的铁矿物(Fe₂O₃一般为0.5%～3%)，主要有铁的氧化物、钛铁矿、菱铁矿、黄铁矿、云母、电气石等。这些着色杂质通常具有弱磁性，这样即可用磁选方法除去这些有害杂质。磁选是利用矿物的磁性差别而在磁场中分离矿物颗粒的一种方法，对除去磁铁矿和钛铁矿等高磁性矿物或加工过程中混入的铁屑等较为有效。对于弱磁性矿物，一种方法是可以先焙烧，待其转变成强磁性氧化铁后再进行磁选分离;再一种方法就是采用高梯度强磁场磁选法。

表7－3 用各种微生物方法除去高岭土中的铁

(据郭守国等，1991)

A.高梯度强磁场磁选法

1973年，美国生产出第一台高梯度磁选机。1981年，我国长冶研究院研制出我国第一台半工业型周期式高梯度磁选机，已用于陶瓷原料的提纯。目前，高梯度磁选机已广泛用于高岭土等非金属矿的除铁。

高梯度磁选机工作原理:工作时先接通电流，线圈便产生磁场，钢毛即被磁化，接着自动打开给料阀、排料阀和流速控制阀，矿浆进入分选箱，通过被磁化的钢毛后，磁化物质被钢毛截留，其余未被磁化的料浆通过排料阀，打开冲洗阀，冲掉钢毛上的非磁性料浆，再关掉电源，钢毛磁性消失，再用水冲洗出被磁化的磁性矿物，整个过程按程序自动控制完成。

这种方法有两大特点，一是具有能产生高磁场强度(107Gs/cm数量级)的聚磁介质(一般为钢毛)，二是有先进的螺丝管磁体结构。高梯度磁分离技术对于脱除有用矿物中弱磁性微细颗粒甚至胶体颗粒十分有效。这种方法优点是工序简单、产量高、成本低、无污染，能借助于调整分离操作参数来生产不同档次的产品，并可按需要控制生产成本，是一种效果好、适应性强的技术，具有较好的经济效益。缺点是设备投资高、耗电大。早在70年代美国就有不少厂家用此项技术全部或部分取代浮选、化学漂白等传统的提纯高岭土的方法。美国佐治亚中部地区的一些高岭土公司已将高梯度磁选作为标准的处理工艺。表7－4为不同产地的高岭土用PEM－5型高梯度磁机除铁、钛试验的结果。

表7－4 不同产地高岭土用PEM－5型高梯度磁选结果

(据郭守国等，1991)

从表中数据可以看出，高梯度磁机选矿中，有害杂质钛比铁易于除去。

B.超导磁选

随着高岭土矿体不断开采，高岭土原矿的质量逐渐降低，赋存于高岭土中的铁钛矿物的粒度也越来越小，高梯度磁选机也无法将几个微米下的弱顺磁性矿物分离出来。据报道，目前国外已有10多个国家正从事用超导磁选机对高岭土进行除铁、钛的研究。

超导磁选机由三个主体部件组成。一是超导磁体，它是由铌钛线或铌锡线绕制而成;二是超低温制冷系统，用液氦、液氮制冷，使铌钛或铌锡磁体在4.2K下达到磁体无直流电阻的超导状态;三是分选管道或分选装置，使要分选的矿粒或矿浆在超导磁场中将磁性矿物与非磁矿物分开。超导磁选机根据有无介质及其所产生的梯度不同可分为无梯度超导磁选机和高梯度超导磁选机两种，高岭土比较适合于用后种，这种磁选机可处理几个微米或亚微米级别极弱的顺磁场矿物。超导磁选机能长期运转，与常规磁选机相比，降低电耗80%～90%，仅此一项每年可节约15万美元，其占地面积为原来的34%，重量为原有的47%;另外，其还具有快速激磁和退磁能力，可使设备减少分选、退磁和冲洗杂物所需的时间，从而大大提高了矿物的处理量。该设备处理能力为6t/h。

美国贝尔电话实验室建造了一种10万Gs的电磁体，电耗达1600kW，每分钟还需用4.5t水冷却。早在1976年，日本就制造出了一台17.5万Gs的超导磁体，是世界上最强的超导磁体，总耗电才15kW。

二、高岭土的剥片与超细粉碎

纸张、橡胶、塑料作填料，纸张涂料，化妆品增稠剂等应用领域，对高岭土的细度和形状有一定的要求，因此，必须对精选的高岭土进行剥片和超细粉碎，从而提高产品的质量，而一般常规方法难以达到这一目的。近年来，在超细加工工艺研究方面有了很大的进展，如采用超音速气流粉碎等方法提高了高岭土细度，从而为生产更多的涂料级和高档填料级产品开辟了新的途径，扩大了资源利用率，获得了较好的经济效益。高岭土的剥片与超细粉碎工艺主要有磨剥法、高压挤出法、气流粉碎法。

1.磨剥法

粗粒的高岭土往往是由许多单片叠加而成，剥片工艺就是用研磨方法把叠层状的高岭石聚集体(>2μm)剥离成为单片或减少叠层的层次。目前剥分采用的主要设备是鳞片研磨机，研磨介质有瓷珠、玻璃珠、人造刚玉珠、尼龙聚乙烯珠。珠的相对密度约2～4.5，直径为2～3mm。通过搅拌泥浆和细研磨介质组成的混合物，使磨介与磨介之间产生相互碰撞，而达到使高岭石剥离的目的。高岭石经剥分后，晶体结构一般未被破坏，新生面不被污染，能解离释放出高岭土中的着色杂质，通过沉降或离心分离除去。所以，在细度大大提高的同时，白度和光泽度也有所提高。用于造纸业，可大大提高纸张的光泽度和不透明性。工艺简单，但生产效率略低，能耗大。

2.高压挤出法

高压挤出法是将高岭土制成泥浆，在高压挤出装置中，用高压泵(最高可调到5.88×10⁷Pa)，将泥浆以950m/s的线速度从窄缝中摩擦挤出，高速喷射到处于常压的叶轮上，当物料离开缝隙时，压力突然降低便产生空穴效应，像爆米花一般，利用高剪切力加空穴效应原理使高岭石的晶面沿结合力较弱的氢键方向层层剥开，可生产小于2μm占80%的涂料级产品。

用此工艺处理的高岭土粒度范围是2～20μm。经试验证明，用高压均浆器一次处理后的料浆中小于2μm的粒级可由原来的18%提高到37%。如福建龙岩高岭土矿，原矿天然白度很高(75～80)，高岭石含量为20%～30%，精选后高岭土为片状，粒度以2～5μm、5～10μm为主，达不到涂料级产品标准，采用高压挤压法后，可得小于2μm颗粒占80%以上的涂料级产品，获得了最大的经济效益。

3.气流粉碎法

气流粉碎法的实质是利用流体能量，使粉料受到很大的剪切碰撞、摩擦力等的作用。当作用力大于粒子本身的破坏应力时，粒子即被粉碎。该法是利用750m/s或更高的超高速气流为流体能量，在特殊装置内，使粉体颗粒相互碰撞达到碾磨，同时使碾碎的颗粒随同喷射的旋涡气流在粉碎机内设置的特殊分级室中分级，再通过离心作用，将分级旋流中的粗粒子甩向外边，通过回路管使之再循环回到超音速喷嘴，从喷嘴中高速喷射出来的颗粒再碰撞碾磨室中旋涡着的粗颗粒，只有被粉碎了的、小于一定粒度大小的细颗粒被排放出来，进入捕集器收集。经气流粉碎后，煅烧高岭土90%以上的粒度均在5μm以下，由此可见，采用此法可以收到良好的效果。

4.化学剥片法

化学剥片法又称化学分散法，它是将高岭石加到某种药剂中浸泡，使药剂进入到高岭石的晶体叠层以氢键结合的晶面层，破坏晶层间的氢键，使晶层间的结合力变弱。晶层间的相对位移就变得较容易，从而使晶体叠层出现“松解”现象。此时再施加较小的外力即可使叠层的晶片一层层剥落下来，产生的小鳞片近于单位的高岭石晶层。化学药剂很多:尿素(CO(NH₂)₂)的饱和溶液，联氨，联苯氨，乙酰胺丙烯酸。苏州非金属矿工业设计研究院沈长乐、蒋军等研究后认为:化学剥片法用于工业生产的最大障碍是药剂成本高，而不是药剂本身的剥片能力。但原苏联学者声称，他们已找到了廉价的剥片剂。

5.快速冷冻剥片法

英、美等国家正在着手研究这种剥片方法，它是将高岭土迅速通过装有液氮的超低筒体，高岭石晶层间的水突然被冷冻而结冰膨胀，晶层遭到破坏，微弱的氢键断裂，叠层状高岭石便变成一片片单一的晶体。

三、高岭土煅烧加工

将精选的高岭土在一定的温度下煅烧成不同用途的高岭土熟料，然后再破碎、粉碎分级。据用途不同，其煅烧温度不同，一般在800～1500℃，用于生产特种陶瓷、精密铸件、橡胶、塑料、耐火材料原料。

煅烧是改善高岭土性能的特殊加工方法。造纸涂料工业使用煅烧高岭土可以增加纸张的散射力和遮盖率，提高油墨吸附速度。用于电缆填料可增加电阻率。在合成4A沸石、生产氯化铝、冰晶石工业中，煅烧可以增加高岭土的化学活性。高岭土经高温煅烧后能增加白度，可部分代替价格昂贵的钛白粉。煅烧高岭土可用来生产莫来石。对于煤系高岭土，煅烧是必不可少的工艺，因煅烧能脱除炭质、提高白度。

高岭石在煅烧过程中随着温度的升高，会产生不同的相变，煅烧相变过程的反应式如下:

非金属矿产加工与开发利用

从反应式可看出，500～700℃之间脱除结晶水，生成偏高岭石，仍保持片状形态。925℃后产生硅尖晶石相。1100℃时产生似莫来石相。1400℃产生莫来石。

高岭土煅烧温度的选择，视用途而定。作为电缆填料、化工产品，温度宜选用700℃左右。生产造纸涂料，宜选择800～900℃，此时产生的偏高岭石仍保持了片状形态。生产高白度和高亮度的填料，温度可选择1000℃左右。生产莫来石时，温度应大于1400℃。

为提高煅烧高岭土的白度，可加入煅烧添加剂。添加剂的品种有多种，要根据矿石的性质，合理选用添加剂。

四、表面改性处理

高岭土用于塑料、橡胶、油漆、电缆的填料，为使其与各种有机高分子材料容易均匀的分散，并更牢固的结合，需在高岭土表面包覆一层有机偶联剂，此过程称为表面改性。偶联剂与高岭土的结合，有化学反应、物理吸附或二者兼有。常用的偶联剂有硅烷、钛酸酯、铝酸酯、硬脂酸及其皂类。

改性方法有干法和湿法，干法比湿法效果好。常用的设备为高速捏合机。在改性生产中，高岭土则直接与有机材料在一定温度下掺和，在单螺杆或双螺杆捏合机中进行。

改性效果的检测，用红外光谱能准确地测出偶联剂的包覆面积。简便的方法是用疏水法:取少许改性后产品，放入盛有清水的烧杯中，用玻璃棒搅拌一两分钟，静止后观察水中的浊度。改性效果好的高岭土是疏水的，它漂浮在水的表面而不下沉。

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③ 造纸工业发展“十二五”规划的主要任务

（一）改善原料结构，增加国内供给
1、提高木纤维比重。从我国的实际情况出发，“十二五”期间，木浆比重将由22.0%提高至24.3%，木浆增量约为700 万吨，其中国产木浆比重由8.4%提高至10.3%，木浆增量约为400 万吨。所需木材纤维原料依靠国内外两种资源，国内主要采取开源、节流并重的方针，坚持严格保护天然林资源的原则，逐步实现造纸工业用材以原料林基地供应为主。一是继续加快推进林纸一体化工程建设，在不占用耕地、不影响粮食安全、不破坏天然林资源的前提下，加强原料林基地建设，大力推进林纸一体化，栽培优良树种，提高林地单产，提高企业可控制林业基地比重，提倡发展“公司+基地+合作组织”和适当发展“公司+基地+农户”等经营模式，提高基地供材能力。“十二五”期间，继续完成《全国林纸一体化工程建设“十五”及2010 年专项规划》配套500 万公顷林（竹）原料基地的目标；二是扩大利用林业间伐材、小径材、加工剩余物和木片；三是有条件的地区通过调整现有木材消费结构，减少农民自用材和烧材，增加工业用材比重，拓展造纸木材原料供应途径。在利用国外纤维资源方面，一是鼓励国内企业到境外进行林木资源开发或投资建设大型林纸一体化项目以及造纸原料林基地。二是鼓励企业从国外进口木材、木片，在国内适宜地区建设大型商品纸浆及木浆造纸项目。
2、加大废纸回收和利用力度。“十二五”期间，废纸浆增量约为1400 万吨。加快建立、健全国内废纸回收系统，制定和完善相关的法规、标准和管理办法，培育大型回收企业，探索国内废纸回收利用发展模式，规范废纸回收行为，提高国内废纸回收的质量和数量，提高国内废纸有效供给水平，将国内废纸回收率由43.8%提高至46.7%，同时仍要充分利用境外废纸资源，使我国造纸工业废纸利用率由71.5%提高至72.1%。
3、科学合理利用非木纤维。科学合理利用非木资源，实施清洁生产新工艺，提高节能减排和综合利用水平，提高非木纤维制浆造纸质量，对缓解国内纤维资源供需矛盾和对进口木材纤维和废纸的依赖，优化造纸原料结构具有重要作用。要遵循因地制宜、合理利用的原则，充分利用竹子、芦苇和农业废弃物如秸秆、蔗渣等非木资源，加快现有企业非木浆资源的整合与调整，淘汰落后生产能力，上规模、上水平。“十二五”期间，非木浆总量保持在1200 万吨以上。
（二）增强创新能力，提升技术水平
1、重点研发低消耗、少污染、高质量、高效率制浆造纸技术。重点研发清洁高效的制浆技术、造纸纤维资源综合利用技术、废液综合利用适用技术；生产过程节能、节水、减排、清洁生产技术；废水、废气、固体废弃物减量化、资源化利用技术；高性能纸基功能性新材料、特种纸及纸板生产新技术；高效造纸化学品及应用技术；制浆造纸生物技术；制浆造纸关键设备及脱水器材的制造技术；全自动控制技术及产业信息化技术等。建立制浆造纸工艺技术创新联盟。
2、研发具有自主知识产权的先进适用装备。跟踪研究国际前沿技岩携罩术，加强重大技术装备研制，通过自主创新与引进消化吸收再创新相结合，着力加强产业技术和成套装备系统的集成和创新，加快行业关键、共性技术与装备的研发和产业化，努力解决制约我国造纸产业发展的技术瓶颈，提升造纸工业和装备制造业的整体技术、装备水平。粗闹
3、加大技术创新能力建设。建立研究、开发、设计、制造集成平台，提高成套装备研发和集成能力。加强造纸工业科技基础能力和创新服务支撑体系建设，充分发挥国家工程（技术）研究中心、国家重点实验室、国家工程实验室、大型骨干制浆造纸企业和装备制造企业技术中心作用。建设信息网络，建立中型高速文化纸机自主化示范工程和制浆造纸装备创新联盟，完善产品技术标准，推进以企业为主体、市场为导向，产学研相结合的技术创隐银新体系的形成。支持跨国造纸企业、装备制造企业在国内合资合作设立研发中心、培训中心等技术研发机构，联合开发新技术与新装备，提升我国造纸产业技术与装备研发水平。鼓励国内企业参与国外技术研发，接受技术转让。
4.大力推进信息化和工业化融合。加大利用信息技术提升传统造纸业的力度。要坚持以信息化带动工业化，以工业化促进信息化的原则，进一步推进企业全面实施和提升生产装备智能化、生产过程自动化和企业管理信息化的水平。通过采用信息技术，系统整合企业内部的产品研发设计、生产管理、质量管理、财务管理、营销管理、物流配送、节能减排、项目管理及人力资源等环节的信息资源，最大限度降低各单元体的经营成本，提高管理效率。有条件的企业在此基础上，可加强企业内部资源全面管理（ERP）、供应链管理（SCM）、客户资源管理（CRM）及电子商务阶段的信息化建设，全面提升企业信息化管理水平。
5、优化人力资源结构，建设高素质人才队伍。积极发挥高等院校、科研院所、企业在专业人才队伍培养方面的作用，共同承担行业人才培养的责任。一是以提高自主创新能力为核心，加大对高水平研发人才，高技能工程人才和高层次管理人才的培养。二是以适应现代化造纸生产为基本要求，加强中等教育和职工培训，培养基层一线高水平的操作技工。三是进一步优化人才知识结构，逐渐形成一支具有高素质的员工队伍。
（三）优化产业布局，合理配置资源
调整造纸产业布局应根据国家功能区规划的总体要求，遵循资源永续利用、保护生态环境的原则，统筹考虑不同区域资源环境承载能力、现有开发强度和发展潜力，满足环境保护和资源节约的要求，合理发展原料林基地，实现经济、环境和社会协调发展。重点环境保护区、重点生态功能区和严重缺水地区禁止新建扩建制浆造纸项目。
1、长江中下游地区。包括上海、江苏、浙江、安徽、江西、湖北和湖南7 个省（市），纸及纸板产量占全国总产量的37%左右，是我国造纸第一大产区，该区域水资源相对丰富，但水污染、湖泊富养化问题比较突出。“十二五”期间，该区域造纸工业应高度重视防污与节水并重，实施主要污染物排放总量控制。宜充分利用湖南、湖北、江西、安徽南部地区适宜发展速生丰产林的条件，继续推进林纸一体化发展。长江三角洲具有区位优势和较发达的造纸工业基础，利用进口木浆和国内废纸，建设文化用纸、包装纸板及特种纸生产基地。该区域内局部地区布局过于密集、企业规模小，环境容量难以承载，要控制开发强度加强调整和整合，加快淘汰落后产能，提升产品质量和档次，促进产业优化升级。
2、黄淮海地区。包括北京、天津、河北、山西、山东和河南6 个省（市）造纸产量占全国造纸产量为30%左右，是我国第二大产区。其中山东、河南、河北3 省造纸产量占全国造纸总产量29%左右，企业布局较密集。该区域是草浆主要产区，水资源紧缺，环境容量小，优质纤维资源短缺，产业发展支撑条件受到限制，属产业结构调整重点区域。“十二五”期间，要加大区域内产业结构调整力度，实施控制增量与优化存量并重，通过淘汰落后获得增量，强化环境监管，严格控制造纸工业的用水总量和主要污染物排放总量。要调整原料结构和企业布局，加快淘汰落后产能，适度发展化学机械木浆，增加商品木浆和废纸的利用。积极研发和应用秸秆的清洁生产技术，调整草浆结构。以现有优势产区布局为基础，细化造纸工业分区，形成差异化、特色化的新格局。要以重点骨干企业（集团）为依托，整合区内资源，带动区域造纸产业升级。同时要突出实施“走出去”的发展战略，到区域外和国外选择投资发展的机遇，充分利用好两种资源和两个市场。该区域原则上不再布局新的制浆造纸企业。
3、华南沿海地区。包括广东、广西、福建和海南4 省（区）造纸产量占全国造纸总产量22%左右，是我国第三大产区。该区域总体上纤维资源和水资源丰富。“十二五”期间，该区域造纸工业应实施调整与治污并重和主要污染物排放总量控制。充分发挥区位优势，采取推进造纸原料林基地建设和利用境外木片等措施，发展林纸一体化基地。珠江三角洲地区要控制开发强度，应以商品浆和废纸造纸，进一步完善、健全包装纸板生产基地，同时调整产品结构，改变产品结构单一的状况。区域内局部地区企业布局过于密集且规模小，应加快现有企业整合，淘汰落后产能，防治污染，促进产业升级。广西地区还应充分利用当地丰富的蔗渣资源，积极发展蔗渣制浆造纸。
4、东北地区。包括辽宁、吉林、黑龙江3 个省造纸产量占全国造纸总产量的2%左右，是我国北方发展速生林基地的主要区域。该区域土地资源丰富，有一定纤维、水资源条件和造纸工业基础，该地区应充分利用振兴东北老工业基地相关政策，在自然条件和水资源条件较好的区域适当发展制浆造纸，以现有大型骨干制浆造纸企业为依托，加强业内优质资源整合和技术改造，加快淘汰落后产能。充分利用国外纤维资源，同时配套建设以现有中幼龄林改培为主的速生丰产原料林和芦苇基地。
5、西南地区。包括重庆、四川、贵州、云南和西藏5 个省（区），造纸产量占全国造纸总产量的6%左右。该区域多属高山与高原，水资源相对丰富，林竹资源开发潜力大，但开发有一定难度。四川、重庆地区要以竹资源开发为重点，合理规划布局，发展竹浆。贵州、云南可适当发展一定规模的木浆和竹浆，变资源优势为经济优势。
6、西北地区。包括内蒙古、陕西、甘肃、青海、宁夏和新疆6个省（区）。造纸产量占全国造纸总产量的3%左右。该区域地处江河源头，大部分地区生态环境脆弱，区内纤维、水资源短缺，不宜发展造纸工业。该区域要通过骨干企业的兼并重组，淘汰落后产能，做到节能减排、清洁发展。
（四）推进清洁生产，保护生态环境
1、大力推进节能降耗，实现资源的高效利用。坚持“资源开发与节约并重，把节约放在首位”的原则，在生产、流通和消费的各个领域大力节约各种资源，最大限度地对各环节产生的废弃物进行回收利用，实现以最少的资源消耗创造最大的经济效益。一是严格执行国家相关法律、法规和标准，新建、扩建及技术改造项目要采用节约资源、能源和土地的技术工艺与装备及相应的保障措施，实现生产过程中的减量化。二是增强全行业节约和保护水资源意识，严格执行《中华人民共和国水法》，全面推行总量控制和定额管理，大力开发和推广应用节水新技术、新工艺、新设备，加强水资源的合理开发和利用。推进制浆造纸企业在生产过程中使用串联用水系统和循环用水系统，提高水的重复利用率，减少新鲜水用量。到“十二五”末，单位产品平均取水量比2010 年降低18%。三是推进制浆造纸企业采用先进成熟适用的回收利用技术，对生产过程中产生的废气（余压、余热）、废渣、废液进行综合利用处理，最大限度地实现资源化。四是鼓励发展高得率纸浆和废纸浆造纸，节约纤维资源。“十二五”末，吨纸及纸板消耗原生纸浆由2010 年平均340 千克降至324 千克。五是在有条件的地区和企业实施造纸产业循环经济示范工程，促进综合利用、循环利用，发展循环经济。
2、推广清洁生产技术，防治污染。推广应用先进、成熟、适用的制浆造纸环保新技术、新工艺、新设备。推进低能耗蒸煮、碱回收、封闭筛选、氧脱木素、无元素氯漂白、全无氯漂白、低白度纸浆及其纸产品生产、未漂白纸浆及其纸产品生产等技术的广泛应用。以水污染物防治为重点，兼顾废气、废渣处理，采用封闭循环用水、白水回收、中段废水多级生化处理、烟气高效净化、废渣资源化处理等技术，提高综合防治水平，减少“三废”的排放。现有企业通过技术改造，加快技术装备更新，降低单位产品资源消耗和污染物排放量，提高清洁生产水平。
3、增强环境保护意识，严格监管。一是加大对国家《环境保护法》、《水土保持法》、《清洁生产促进法》、《水污染防治法》、《造纸产业发展政策》、《制浆造纸工业水污染物排放标准》（GB3544－2008）等法律、法规、标准与政策的宣传和执行力度，增强全行业的环保意识和社会责任感。二是推进政府为主导、企业为责任主体、社会监督协调的监督管理体系建设，加强监督管理，严格执行环境保护绩效考核制度，环境执法责任制度和责任追究制度，积极推行环境认证和环境标识制度，实行清洁生产审核，环境质量公告和企业环保信息公开制度，促进社会公众参与并监督企业环境保护措施的落实。三是严格造纸行业准入条件，落实项目建设环境影响评价及水土保持方案报告制度，严格执行“三同时”制度和目标责任制，从源头防止环境污染和生态破坏。
4、加快淘汰落后产能，减排减污。着力加快解决重点流域和重点区域的造纸工业结构调整和污染问题。现有制浆造纸企业要进一步加大力度淘汰污染严重的落后工艺与设备，抓紧技术改造，淘汰年产5.1 万吨以下的化学木浆生产线、单条年产3.4 万吨非木浆生产线和单条年产1 万吨及以下废纸浆生产线，以及窄幅、低车速、高消耗、低水平造纸机。禁止采用石灰法地池制浆（宣纸除外）、限制新上项目采用元素氯漂白工艺（现有企业逐步淘汰），禁止进口国外落后的二手制浆造纸设备。完善“三废”治理设施，严格控制污染物排放。对经限期治理仍不能达标的企业或生产线要依法整顿或关停。“十二五”期间，继续实行产业退出机制，调整和明确淘汰标准，量化淘汰指标，加大淘汰力度。新增日处理污水能力300万吨，淘汰纸及纸板落后产能1000 万吨以上。
5、加速推进二恶英类持久性有机污染物和氨氮的减排进程。根据《中华人民共和国履行关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约国家实施计划》，推进我国造纸工业二恶英类持久性有机污染物减排进程。根据《制浆造纸工业水污染物排放标准》（GB3544-2008）新增加氨氮、总氮、总磷限值的要求，加强造纸工业氮、磷污染物的调研，摸清情况，采取措施，升级改造污水处理设施，强化脱氮除磷功能，推进氨氮等污染物减排。
（五）优化企业结构，推进兼并重组
1、着力培育一批骨干企业。按照优势互补、自愿结合的原则，整合造纸资源，推进企业战略重组，在重点发展区域，以林地资源为核心要素，将相对集中的林地资源向重点企业倾斜，培育一批骨干企业做强做大，支持国内企业通过兼并、联合、重组整合和“走出去”等多种形式，形成若干跨地区、跨行业、跨所有制、跨国别的具有国际竞争力的综合性大型骨干制浆造纸企业和企业集团，提高骨干企业的战略管理、资源运营、资本运作、产品制造和营销服务能力，增强企业的核心竞争力。
2、引导中小造纸企业向专、精、特、新方向发展。通过实施横向联合和企业退出机制，淘汰落后产能，关停不能达标排放的小企业，改变企业数量多、规模小、布局分散的局面。引导中小企业在细分市场上做到专业化，在产品质量上做到精细化，在产品品种上做到特色化，在产品开发上做到创新化。
3、调整企业规模结构。切实贯彻适度经济规模的要求，发挥规模效益，除薄页纸、特种纸及纸板等特殊品种外，对新建、改扩建项目要突出起始规模。努力提高产业集中度，到2015 年形成纸及纸板年产100 万吨以上企业20 余家，木浆年产100 万吨以上企业3 家，排名行业前30 名的企业纸及纸板产量占总产量的比重由目前的42.3%提高至45.0%以上。
（六）调整产品结构，提高产品质量
1、开发低定量、功能化纸及纸板新产品。增加纸及纸板新品种，大力发展特种纸及纸板，形成造纸工业新的增长点。重点开发低定量含机械浆的未涂布和涂布印刷用纸，如精制新闻纸、超级压光纸、颜料纸、低定量涂布纸、薄膜涂布胶印纸、机械整饰纸等具有良好彩印性能的纸张；信息用纸，如喷墨打印纸、热敏纸、复印纸等纸品种；食品包装纸及纸板，如液体包装纸板、食品包装专用纸等纸品种；低克重、高强度瓦楞原纸及纸板，如应用于小型和重型商品保护及运输包装的低克重、高强度的瓦楞箱纸板；功能各异技术含量较高的特种纸及纸板，主要包括生活、建材、电气制品、工业过滤器、机械工业、农业、信息、光学、文化艺术、生化尖端技术等领域用纸；引导低碳消费的低白度或未漂白系列环保型纸产品等。
2、加快低档产品的升级换代。整合现有资源，对消耗高、质量差的低档包装纸及纸板、印刷书写纸和生活用纸等产品，实施有针对性的技术改造，淘汰落后产能，提升产品质量和档次，防止趋同化，开发特色产品。
3、大力发展环保型纸产品。加快制定低白度纸浆及其纸产品和未漂纸浆及其纸产品的《环境标志产品技术要求》标准。适时修订《环境标志产品技术要求——再生纸制品》标准的相关内容，引导绿色生产和绿色消费，鼓励造纸企业不断提高技术水平，扩大废纸利用，积极发展环保型纸产品。
（七）建立节约模式，倡导合理消费
按照建设节约型社会的要求，积极倡导纸及纸板产品的合理消费，培育“节约用纸、适度消费、循环利用、绿色低碳”的纸张消费观，改变目前过度追求高白度等指标的纸产品消费倾向，节约资源，减少污染。尽快修订造纸产品标准，将部分推荐标准升级为强制标准。鼓励发展符合节能减排和清洁生产要求的新产品，满足多元化的消费要求，倡导以绿色低碳的纸品包装替代部分化石原料制品包装，引导绿色消费。政府采购要根据实际用途，在满足基本需求的前提下，优先采购使用掺有一定比例废纸生产的纸产品，积极推进数字化办公，减少办公环节纸制品的消耗。新闻出版业要根据实际需要，加大力度整顿出版物、广告过滥问题，节约用纸。包装业要积极倡导节约型模式，鼓励适度包装，采取有效措施制止过度包装。