Μελέτη σχετικά με τον βαθμό ταλκ και την τιμή τριβής: Η ορυκτή δομή καθορίζει την απόδοση της τριβής

Η σκόνη ταλκ είναι ένα βασικό λειτουργικό πληρωτικό στη βιομηχανία χαρτοποιίας, που εφαρμόζεται ευρέως σε χαρτί πολιτισμού, χαρτί συσκευασίας και ειδικό χαρτί, αντιπροσωπεύοντας συνήθως το 10% έως 30% του ξηρού βάρους του χαρτιού. Καθώς η ταχύτητα λειτουργίας των σύγχρονων μηχανών χαρτιού υπερβαίνει τα 1500 μέτρα ανά λεπτό και ο εξοπλισμός παραγωγής χαρτιού γίνεται όλο και πιο εξελιγμένος, το χαρακτηριστικό τριβής των πληρωτικών έχει γίνει ένας κρίσιμος παράγοντας που επηρεάζει τη λειτουργική σταθερότητα της μηχανής χαρτιού, τη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού και το κόστος παραγωγής.

Το μετάλλευμα τάλκη είναι ένα σύνθετο κοίτασμα ορυκτών που σχετίζεται με πολλαπλά ορυκτά και ο καθαρός τάλκης είναι εξαιρετικά σπάνιος, με τον μαγνησίτη να χρησιμεύει ως η κύρια σχετιζόμενη ακαθαρσία του. Ο τάλκης και ο μαγνησίτης διαφέρουν δραστικά ως προς τη σκληρότητα, τη κρυσταλλική δομή και τη μορφολογία των σωματιδίων, γεγονός που οδηγεί άμεσα σε εξαιρετικά αποκλίνουσες επιδόσεις τριβής σκόνης τάλκη διαφορετικών ποιοτήτων. Αυτό το άρθρο αναλύει τις βασικές διαφορές ιδιοτήτων μεταξύ των δύο ορυκτών από ορυκτολογική άποψη και προσδιορίζει τις βασικές αιτίες της τριβής που προκαλείται από τον τάλκη.

Ι. Ερευνητικό Ιστορικό και Βασικά Θέματα

Στην πραγματική παραγωγή, η χαμηλής ποιότητας σκόνη τάλκη με υψηλή περιεκτικότητα σε μαγνησίτη έχει τιμή απόξεσης που κυμαίνεται από 30 mg έως 45 mg, ενώ η βαθιά καθαρισμένη σκόνη τάλκη υψηλής ποιότητας μπορεί να επιτύχει τιμή τριβής κάτω από 10 mg. Τα πληρωτικά με υπερβολική αξία τριβής επιταχύνουν τη φθορά του υφάσματος σχηματισμού, μειώνουν τη διάρκεια ζωής των κοπτικών χαρτιού και αυξάνουν την κατανάλωση ενέργειας του εξοπλισμού διύλισης. Αυτό όχι μόνο αυξάνει το κόστος συντήρησης αλλά και βλάπτει την ποιότητα του χαρτιού.

Ως εκ τούτου, η αποσαφήνιση της εσωτερικής συσχέτισης μεταξύ της ποιότητας του τάλκη, της περιεκτικότητας σε ακαθαρσίες και της τιμής τριβής έχει σημαντική κατευθυντήρια σημασία για τις επιχειρήσεις επεξεργασίας ορυκτών ταλκ και τους κατασκευαστές χαρτοποιίας στην επιλογή πληρωτικών.

Βασιζόμενη σε πειραματικά δεδομένα από το Κέντρο Έρευνας και Ανάπτυξης του Ομίλου Liaoning Xinda Talc, αυτή η έρευνα διερευνά διεξοδικά ζητήματα τριβής ταλκ από τέσσερις διαστάσεις: ιδιότητες ορυκτών, ποσοτικοί κανόνες, επιπτώσεις στον εξοπλισμό και συστάσεις εφαρμογής.

II. Talc vs. Magnesite: Strikingly Distinct Crystal Structures

Τάλκης: Δομή ελασμάτων με εγγενή λιπαντικότητα Το τάλκ είναι ένα πυριτικό ορυκτό με στρώματα 2:1 με χημικό τύπο (ce{Mg3Si4O10(OH)2}). Η δομή του αποτελείται από ένα στρώμα οκτάεδρων μαγνησίου-οξυγόνου που βρίσκεται ανάμεσα σε δύο στρώματα τετραέδρων πυριτίου-οξυγόνου και τα γειτονικά στρώματα δεσμεύονται μόνο από ασθενείς δυνάμεις van der Waals.

Αυτή η δομή επιτρέπει στον τάλκη να σχηματίζει εύκολα λεπτά ελασματοειδή σωματίδια με εξαιρετικά χαμηλή αντίσταση ολίσθησης μεταξύ των στρωμάτων και εξαιρετική αυτολιπαντική απόδοση. Λειτουργώντας σαν "μικροσκοπικά ρουλεμάν" που κατανέμονται μεταξύ εξοπλισμού και ινών, τα σωματίδια ταλκ μειώνουν αποτελεσματικά την τριβή.

Μαγνησίτης: Ρομβοεδρική πρισματική δομή, σκληρή και επιρρεπής στην τριβή κοπής

Ο μαγνησίτης είναι ένα ανθρακικό ορυκτό που διαθέτει μια δομή χωρικού δικτύου τύπου ασβεστίτη με κακή ή απουσία διάσπασης. Σπάει σε σωματίδια με αιχμηρές επιφάνειες θραύσης.

Ο μαγνησίτης υπάρχει κυρίως ως ρομβοεδρικοί και πρισματικοί κρύσταλλοι. Αντί για πλαστική παραμόρφωση υπό εξωτερική δύναμη, υφίσταται εύθραυστη θραύση, δημιουργώντας σωματίδια με αιχμηρά άκρα που λειτουργούν ως μικροσκοπικά εργαλεία κοπής - ο κύριος ένοχος πίσω από την τριβή του εξοπλισμού.

III. Σύγκριση σκληρότητας: Μαλακό ορυκτό έναντι σκληρής ακαθαρσίας

Η σκληρότητα Mohs είναι ένας βασικός δείκτης για τη μέτρηση της αντοχής στη φθορά και της αντίστασης παραμόρφωσης ενός ορυκτού:

Το ταλκ έχει σκληρότητα Mohs μόλις 1, κατατάσσεται μεταξύ των πιο μαλακών ορυκτών στη φύση και γρατσουνίζεται από τα νύχια. Υπό τη δύναμη, γλιστράει μόνο μεταξύ των στρωμάτων και σπάει σε λεπτότερες νιφάδες, τρίβοντας ελάχιστα τις επιφάνειες επαφής.

Ο μαγνησίτης έχει σκληρότητα Mohs από 3,5 έως 4,5, μεταξύ ασβεστίτη και φθορίτη. Στο περιβάλλον λειτουργίας υψηλής ταχύτητας του υγρού άκρου χαρτοποιίας, τέτοια σκληρά σωματίδια προκαλούν σημαντική λειαντική φθορά σε υφάσματα από ανοξείδωτο χάλυβα και κεραμικά εξαρτήματα.

Σημειωτέον, η τριβή δεν καθορίζεται αποκλειστικά από τη σκληρότητα. Τα σωματίδια με αιχμηρές άκρες που σχηματίζονται από θραυσμένο μαγνησίτη πυροδοτούν τη συγκέντρωση τάσεων και ενισχύουν δραστικά τα φαινόμενα τριβής, ενώ τα πεπλατυσμένα φυλλώδη σωματίδια ταλκ μειώνουν την πίεση επαφής κατά τη σύγκρουση.

IV. Paragenesis of Talc and Magnesite & Industrial Separation Technologies

Οι κύριες περιοχές παραγωγής τάλκη στην Κίνα, συμπεριλαμβανομένων των Liaoning, Shandong και Guangxi, χαρακτηρίζονται από λεπτόκοκκη ενδοανάπτυξη και παραγένεση τάλκη και μαγνησίτη, καθιστώντας δύσκολη την πλήρη διάσπαση των δύο ορυκτών. Τέσσερις βασικές μέθοδοι βιομηχανικού διαχωρισμού υιοθετούνται επί του παρόντος:

1. Ταξινόμηση με το χέρι: Χειροκίνητη ταξινόμηση με βάση τη διαφορά υφής μεταξύ ολισθηρού ταλκ και ακατέργαστου μαγνησίτη. εφαρμόζεται μόνο σε χονδρόκοκκο μετάλλευμα χαμηλής απόδοσης και χαμηλής ακρίβειας.

2. Επίπλευση: Διαχωρισμός με μόχλευση της υδροφοβικότητας του τάλκη και της υδροφιλίας του μαγνησίτη, ικανός να παράγει συμπύκνωμα με περιεκτικότητα σε τάλκη άνω του 90%. η κυρίαρχη διαδικασία καθαρισμού.

3. Ηλεκτροστατικός διαχωρισμός: Ηλεκτροστατικός διαχωρισμός λόγω αντίθετων ηλεκτρικών φορτίων — ο τάλκης φέρει αρνητικά φορτία και ο μαγνησίτης φέρει θετικά φορτία κάτω από ηλεκτρικά πεδία υψηλής τάσης.

4. Επιλεκτική λείανση-κοσκίνισμα: Χρησιμοποιώντας διαφορές σκληρότητας. Ο μαλακός τάλκης αλέθεται κατά προτίμηση σε λεπτά σωματίδια, ενώ ο σκληρός μαγνησίτης διατηρεί τους χονδροειδείς κόκκους, ακολουθούμενο από διαχωρισμό μέσω κοσκίνισης.

Οι υψηλότεροι βαθμοί καθαρισμού μεταλλεύματος αντιστοιχούν σε υψηλότερες ποιότητες ταλκ και χαμηλότερες τιμές τριβής, αλλά ταυτόχρονα έχουν ως αποτέλεσμα μειωμένη απόδοση και αυξημένο κόστος παραγωγής. Η εξισορρόπηση της χαμηλής απόδοσης τριβής και της οικονομικής απόδοσης παραμένει βασικό μέλημα για τις επιχειρήσεις ανάντη και κατάντη.