[发明专利]湿法研磨含有聚羧酸盐的石膏

说明书

技术领域

本发明涉及湿法研磨石膏，更具体地，涉及研磨含有添加的分散剂的石膏浆体。

背景技术

精细的研磨石膏有诸多用途。它可以作为填料添加到化妆品，纸张或涂料中。纯的精细的研磨石膏还可在食品或者药品领域用作钙补充剂。研磨石膏的制备可用任意已知的研磨方法完成，尤其是湿法研磨。精细的研磨固体产品作为填料用于涂料、纸张或者化妆品。研磨石膏还可用作食品或药品的添加剂。

湿法研磨石膏是制备平均粒径小于10微米的粉末的一种经济的方法。在水中的石膏浆体流过粉碎或研磨装置，如球磨机，并可以视需要再循环通过该粉碎装置，以获得所需要的粒径范围。人们希望的是研磨高度负荷的用于纸张涂料的浆体。然而，高度负荷的浆体难以抽吸。例如，用于各种用途的70％负荷重量的浆体(70wt％石膏和30wt％水)根本不能流动。

即便获得可用泵抽吸的浆体，也难以让它保持流动。人们已经发现随着研磨的进行，平均粒径减小时，浆体变稠并且变粘。不希望受到理论约束，可以认为研磨使新鲜的、反应的石膏面暴露，其与水分子紧密结合，导致浆体变稠。浆体变稠需要额外的能量来抽取它通过研磨装置，增加了整个工艺的成本。

众所周知，分散剂用于降低浆体或溶液的粘度，但特定的分散剂对具体的浆体或溶液的反应是不可预测的。例如，已知和水泥一起使用的分散剂在分散石膏溶液方面并不一定有效。已知的对石膏浆体有益的分散剂中，有些在半水合物形式的凝固中引起严重阻滞。一种特定的分散剂能有效分散硫酸钙浆体，这些知识并不能保证该分散剂适用于特定的用途。

在分散剂存在下，将石膏和二氧化钛颜料一起研磨的工艺也是已知的，如美国专利No.5,338,354所示。然而，该专利没有教导或提出由本申请人确定和解决的问题，即研磨期间石膏浆变稠的问题。其中没有提出多羧酸盐分散剂可用于不含氧化钛情况下的石膏的湿研磨，以及天然石膏粉或白土是适宜的进料物质。

美国专利No.6,800,129(“′129专利”)披露了包括聚羧酸盐分散剂的水泥添加剂成分。将至少两种稳定的悬浮液结合制成这种添加剂成分。在研磨操作之前或者期间，该添加剂成分可以与熟料或石膏一起使用。然而，该参考文献没有披露该进料物质的湿法研磨，而且技术人员认为湿法研磨没有被考虑到。向熟料中加水会导致水泥开始凝固。′129专利的教导不适合用于精细地研磨本发明的石膏浆。

发明内容

本发明在制备精细研磨的石膏产品的方法中发现了对湿法研磨石膏的改进，使用分散剂将颗粒研磨成的粒径小于不含分散剂时可达到的粒径。该分散剂是聚羧酸盐分散剂，其高度有效地用于流化石膏浆，降低产品压力，并使其通过泵以较低的功率消耗流过研磨介质。

更具体地说，本发明的工艺包括获得具有初始中值粒径的进料物质。形成聚羧酸盐分散剂的水溶液，然后将进料物质加到该溶液中形成浆体。该浆体被湿法研磨，以减小进料物质的中值粒径。可选择地，聚羧酸盐分散剂的总量分为多次剂量，在总研磨时间内定期地添加。

与其他湿法研磨工艺相比，聚羧酸盐分散剂的使用使浆体包含较高的固体负荷。研磨较高固体含量的浆体减少了生产具体量的产品所需要的研磨时间。这样就减少了功率消耗，因为需要较少的研磨。在受研磨步骤限制的设备中，这还能产生工艺效率的整体改进。高固体负荷的浆体还具有其他特殊的用途，例如在纸张涂料中的应用。

在需要的情况下，使用该方法也可以考虑以较长的研磨时间生产更精细的产品。随着研磨进行，浆体的粘度增加，并且将更多负荷置于泵上。最终，抽取浆体以进一步减少进料物质的平均粒径就不再经济。与其他分散剂相比，聚羧酸盐分散剂的功效使研磨达到更高程度，以便获得更高价值，更精细的研磨石膏产品。

减少泵上的负荷或者研磨时间也导致能源使用的成本节约。较少的抽取需要较少的能量。当燃料成本很高的时候，产生能量的燃料的减少也是一种真正的节约。

发明的详细描述

本发明涉及一种精细的研磨进料物质的制备。将进料物质添加到水中形成浆体，然后输送到研磨器或者其他粉碎装置。将聚羧酸盐分散剂添加到浆体中。除非另有说明，本次讨论中使用的浓度是指基于存在的固体总重量的重量百分比。

许多进料物质都可用于本发明的工艺中。优选的进料物质是石膏，也称作石膏粉或二水合硫酸钙。其他有用的进料物质包括硫酸钙无水石膏或碳酸钙。使用以上列出的物质的相互结合或者与其他填料(如粘土)的结合也是可以考虑的。在一些实施方式中，进料物质实质上是石膏粉。