造紙是非金屬礦粉體的重要應(yīng)用領(lǐng)域。造紙過(guò)程中添加非金屬礦物材料既可降低生產(chǎn)成本也可改善紙張性能，其中常用的非金屬礦粉體主要有滑石、高嶺土、硅灰石、重質(zhì)碳酸鈣、輕質(zhì)碳酸鈣、硅藻土、水鎂石、海泡石、沸石、膨潤(rùn)土等。

 

01、滑石

滑石是一種層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物，滑石的功能特性主要來(lái)自其結(jié)構(gòu)特征：親油疏水性和片狀結(jié)構(gòu)。滑石的化學(xué)穩(wěn)定性、低硬度、潤(rùn)滑性、層片狀結(jié)構(gòu)、親油性、疏水性等結(jié)構(gòu)特征決定了它是一種不可多得的功能性造紙礦物材料。在我國(guó)，滑石粉產(chǎn)量的50% 以上用于造紙業(yè)。主要用于造紙?zhí)盍希倭坑糜谠旒垬?shù)脂（黏性物）控制劑和涂料顏料。滑石能使紙張光滑，加重、增強(qiáng)對(duì)印刷油墨和顏料的吸附能力。

不同類(lèi)型滑石的特性不同，適用于不同的造紙產(chǎn)品。低檔滑石及其復(fù)配加工產(chǎn)品，將主要用于普通造紙?zhí)盍希恢袡n滑石主要用于高質(zhì)量要求的功能性造紙?zhí)盍虾偷淄客苛希桓咂焚|(zhì)滑石主要用于更能體現(xiàn)其功能特性的粘性物控制劑產(chǎn)品和涂料級(jí)產(chǎn)品。而且經(jīng)超細(xì)加工后，滑石粉具有良好的吸附性和覆蓋性。目前，可應(yīng)用于造紙行業(yè)中的新型滑石產(chǎn)品主要有陽(yáng)離子改性滑石、固體石蠟及AKD 改性滑石、黑滑石、鎂鋁水滑石等。

 

02、高嶺土

高嶺土在造紙工業(yè)中主要應(yīng)用于造紙?zhí)盍虾捅砻嫱坎嫉念伭希涮匦詫?duì)造紙生產(chǎn)可操作性及成紙質(zhì)量有很大影響。根據(jù)加工方法和產(chǎn)品特性的不同，造紙涂料用高嶺土分為水選高嶺土和煅燒高嶺土。其中，煅燒高嶺土是具有高白度、多孔隙及一定吸附性的造紙用功能材料，根據(jù)燒成溫度的不同可分為不完全煅燒高嶺土（600-800℃）和完全煅燒高嶺土（950-1050℃）。前者多用于造紙?zhí)盍希笳叨嘤糜谠旒埻坎疾牧稀Ｆ涔δ苄灾饕獊?lái)自于高嶺巖（土）焙燒脫水和脫有機(jī)質(zhì)過(guò)程，焙燒后結(jié)構(gòu)的多孔性可改善紙張的松厚度、不透明度、吸收油墨性等。高嶺土是目前造紙行業(yè)中消耗量較大的白色非金屬礦物材料之一，全世界精制高嶺土的75% 以上用于造紙。據(jù)預(yù)測(cè)2020 年全國(guó)造紙行業(yè)高嶺土需求量約為255 萬(wàn)t，其中國(guó)內(nèi)產(chǎn)量約占65% 左右。

 

03、碳酸鈣

造紙行業(yè)是碳酸鈣的最大市場(chǎng)之一，隨著造紙技術(shù)的發(fā)展，造紙工藝由酸性抄紙向中性、堿性抄紙轉(zhuǎn)變，碳酸鈣在造紙行業(yè)中的用量大大增加。

造紙行業(yè)中用到的碳酸鈣按加工制備方法分為兩種：重質(zhì)碳酸鈣和輕質(zhì)碳酸鈣。重質(zhì)碳酸鈣填料主要用于除卷煙紙、過(guò)濾紙和特種低定量信息用紙外的印刷紙、廣告用紙、辦公用紙、書(shū)寫(xiě)紙等。輕質(zhì)碳酸鈣相較重質(zhì)碳酸鈣的質(zhì)量更好，具有粒度細(xì)、白度高、價(jià)格低、起泡性低和印刷適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)，非常適合用做造紙?zhí)盍希梢曰緷M(mǎn)足紙張印刷和光學(xué)性能要求。另一方面，過(guò)量添加重質(zhì)碳酸鈣也會(huì)造成纖維間結(jié)合的隔斷，從而導(dǎo)致紙張強(qiáng)度、松厚度和挺度降低等損紙現(xiàn)象；輕質(zhì)碳酸鈣與紙漿纖維之間無(wú)結(jié)合力，致使其留著率很低。因此，無(wú)論重鈣或輕鈣，均需要改性以更好地應(yīng)用于造紙行業(yè)。

 

04、硅灰石

硅灰石不同于傳統(tǒng)的填料，它加填于紙張中并不是簡(jiǎn)單的填充，而是憑借其高長(zhǎng)徑比與植物纖維交織在一起，構(gòu)成“植物纖維- 礦物纖維”網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而部分替代植物短纖維。硅灰石用于造紙，同時(shí)具有提高紙張不透明度、降低生產(chǎn)成本、改善勻度、提高印刷適性等優(yōu)勢(shì)。纖維狀硅灰石具有很多傳統(tǒng)填料無(wú)法取代的特殊性能，適合于替代傳統(tǒng)填料應(yīng)用于文化用紙以及一些特種紙、高檔紙。而通過(guò)化學(xué)改性技術(shù)降低產(chǎn)品磨耗度，提高纖維的柔軟性，以及如何在保持纖維長(zhǎng)度前提下使纖維束得以充分解離的加工技術(shù)是當(dāng)前硅灰石加工的重要研究領(lǐng)域。

 

05、膨潤(rùn)土

膨潤(rùn)土是含有少量堿和堿土金屬的含水鋁硅酸鹽礦物。其比表面積大、高分散和觸變性等多重性質(zhì)使它以多種用途應(yīng)用于造紙工業(yè)都能表現(xiàn)出相當(dāng)多的優(yōu)越性。如用作造紙?zhí)盍鲜褂脮r(shí)，具有較高的白度和純度，并且使用較大的填加量也不會(huì)降低紙張強(qiáng)度、撕裂度；用作造紙涂料時(shí)，可以提高涂料的保水性、懸浮性和流變性能。經(jīng)分離、提純和改性后，膨潤(rùn)土的各種性能大大提高，可制成鈉基膨潤(rùn)土、顆粒膨潤(rùn)土、有機(jī)膨潤(rùn)土等深加工產(chǎn)品。改性后的膨潤(rùn)土具有較好的吸附性和分散性能，并且相對(duì)滑石粉而言，具有較高的留著率，對(duì)成紙強(qiáng)度的影響也較小。

 

06、硅藻土

國(guó)內(nèi)造紙業(yè)主要利用硅藻土大孔隙度、強(qiáng)吸附、小容重、隔熱、吸音、化學(xué)穩(wěn)定、無(wú)毒等工藝特性生產(chǎn)液體飲料、制糖、釀酒業(yè)用過(guò)濾紙和紙板，也用于建筑裝飾紙板、蓄電池隔板、高吸水生活用紙、阻燃紙、寵物墊紙、廢水凈化劑、助凝劑等；經(jīng)有機(jī)改性后還可用于微助留助濾劑等。硅藻土原礦雜質(zhì)較多，為提高其功能性能，通常要對(duì)硅藻土進(jìn)行改性處理。

 

07、其他

與目前廣泛用于造紙的傳統(tǒng)填料碳酸鈣、高嶺土、滑石粉不同，纖維狀凹凸棒石與植物纖維有較好的結(jié)合性。

近年來(lái)，研究人員探究了凹凸棒石填充劑對(duì)紙品的影響。由于凹凸棒石具有高長(zhǎng)徑比及易水化特性，使其具有良好的紙品充填性能。

海泡石具有比表面積大、吸附能力強(qiáng)、耐高溫、阻燃等特點(diǎn)，在造紙中添加適量的海泡石纖維，可以用來(lái)生產(chǎn)具有各種特殊性能的紙品。如可用于耐高溫紙、阻燃?jí)埖纳a(chǎn)，用于除臭紙、濾紙、高吸水性紙等的生產(chǎn)，以及鞭炮紙、香煙過(guò)濾紙、無(wú)碳復(fù)寫(xiě)紙、保鮮紙、精密儀器包裝紙、絕緣紙、防腐包裝紙等的生產(chǎn)。

以石膏做為“以礦代木”功能材料替代木纖維在造紙中的添加量可達(dá)30%-70%，能克服其他礦物纖維短、易碎裂、留著率低、硬度高等缺陷，可滿(mǎn)足高速紙機(jī)生產(chǎn)要求，在印刷書(shū)寫(xiě)紙和造紙涂料中具有廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)。且改性后的石膏與碳酸鈣相比，具有較高的強(qiáng)度、挺度、留著率和不透明度；用于涂料顏料，可提高紙張的挺度、白度，改善印刷適性。沸石可用作造紙?zhí)盍稀⒓垙埻繉觿⑵状呋瘎┑取?/div>