CN101215428A

CN101215428A - 超细还原染料的制备方法

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Publication number: CN101215428A
Application number: CNA200810019362XA
Authority: CN
Inventors: 顾志明; 李洪元; 许崇礼; 李振奎; 刘宏英; 李凤生; 姜炜; 苏顺利; 邓国栋; 毕可宇; 杨毅; 付萍; 邵彤; 李剑; 郭效德; 魏家荣
Original assignee: XUZHOU KAIDA FINE CHEMICALS CO Ltd; Nanjing University of Science and Technology
Current assignee: XUZHOU KAIDA FINE CHEMICALS CO Ltd; Nanjing University of Science and Technology
Priority date: 2008-01-07
Filing date: 2008-01-07
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2028-01-07
Also published as: CN101215428B

Abstract

一种超细还原染料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将还原染料、分散剂和水加入单向旋转球磨机中，进行球磨混合成浆状物料并预分散；粉碎后的混合物料加入消泡剂，在双向旋转球磨机中进行超细粉碎。新工艺采用的工艺方法是根据浆状物料的颗粒分布和物理特性在不同阶段选择不同的设备和工艺方法进行有效粉碎达到粉碎的最佳效果，一个工艺循环周期在12小时～48小时。传统工艺是以不变的装置和工艺来粉碎不同结构、性能的多品种染料，新工艺是以多变可调的装置和工艺来针对不同结构性能的多品种染料找到最佳的粉碎过程。

Description

超细还原染料的制备方法

一、技术领域

本发明属于染料加工技术领域，特别涉及一种超细还原染料的制备方法。

二、背景技术

现有技术：超细粉碎的工艺主要分为(1)磨料微粉生产工艺。可用于加工微粉磨料的原料矿物主要有碳化硅、白刚玉、棕刚玉及石榴子石等。随着各行业加工技术精细化的发展和国际产业结构的调整，广泛应用于抛光行业的微粉磨料用量越来越大，出口量也逐年增加，微粉磨料的精细加工有广阔的发展前景。磨料加工的特点是物料坚硬、设备磨损大、粒度分布很窄。为防止将被抛光工件表面划伤，应严格控制成品中大颗粒的存在。(2)湿法分级工艺。传统的微粉磨料生产主要采用球磨机粉磨和湿法分级工艺。这种工艺特点是投资小，工艺流程简单。粉碎过程一般采用批次研磨的方式。用控制时间的方法来控制粒度和粒度分布。分级的方法有旋流器方式、溢流冲洗法和沉降法。较大的颗粒的沉降速度较大，分级多采用溢流冲洗的方法。对于较细小的颗粒，沉降速度较低，分级多采用大容器自由沉降的方式。这一工艺过程中需要对颗粒进行良好的分散处理，才能保证其精度。这种做法的生产效率低、生产能力难于扩大、占地面积大、耗时耗水严重。然而，由于湿法分级可以在水中加入分散剂，液固界面的分散能力要比气固界面的分散能力强，湿法分级的分级效果一般优于干式分级。(3)干式分级工艺。干式分级系统是由粉碎机和2台以上的分级机、收尘器和风机组成。粉碎机的产品在气流的挟带下进入第1台分级机进行分级处理，控制一定的上限粒级后，大于这一粒级的粗粉返回粉碎机再次进行粉碎；小于这一粒级的细小粉体进入第2台分级机分级控制一定的下限粒级。经过处理后的产品1和产品2即为窄粒级的磨料，过细的产品3由收尘器搜集。在这样的系统中，调整好粉碎机的粉碎能力、产品的粒度分布和分级后产品的粒度分布，减少过细粉体的生成量是很关键的，它决定了整个系统的效率。该工艺的特点是加工现代化程度高、处理量大、分级精度高等特点，适合于干法大批量生产微粉磨料。该工艺的缺点是当产品太细的情况下，由于气体的分散能力所限，分级效果明显变差。

在还原染料的商品化加工过程中，湿法超细粉碎是重要的加工过程之一。目前还原染料的超细化技术主要是用涡轮式预分散器和砂磨锅等方法进行打浆预分散，分散后的浆料再进砂磨机。砂磨机的工作原理基本相同，由于分散片(盘)得高速旋转产生离心力，研磨介质和浆状染料混合在一起，研磨介质和染料在离心力的作用下冲向磨筒的内壁，介质对染料颗粒产生强烈的剪切、摩擦、冲击和挤压力，物料受到作用后被粉碎。超细粉碎时间长，能耗高，粉碎效率低。目前国内还原染料后处理粉碎过程普遍采用的工艺为浆状物料预分散～砂磨锅～砂磨机～均质机工艺流程，一个工艺循环周期为48小时～148小时。

三、发明内容

技术问题：本发明提供一种超细还原染料的制备方法。采用该技术方案，可以缩短还原染料的粉碎时间，降低粉碎能耗，降低加工成本。

技术方案：一种超细还原染料的制备方法，包括以下步骤：

a.将还原染料、分散剂和水加入单向旋转球磨机中，进行球磨混合成浆状物料并预分散；

b.粉碎后的混合物料加入消泡剂，在双向旋转球磨机中进行超细粉碎。还原染料为染料制造过程中的原染料经压滤后的滤饼或滤饼经干燥后的干品。分散剂是亚甲基萘磺酸钠类分散剂或木质素磺酸盐类分散剂。还原染料与分散剂的质量比为1∶(0.5～4)，加水后的混合物料固含量达到20～55％。球磨机中的研磨介质为直径5～50毫米的陶瓷珠、玻璃珠、氧化锆珠、石英砂或鹅卵石，混合预分散时间为20分钟～20小时，研磨温度为5-70℃，料球质量比＝1∶(2～6)，装填系数：40-80％。消泡剂是有机硅类消泡剂、醇类消泡剂和磷酸酯类消泡剂。步骤b中所述双向旋转球磨机中的研磨介质为直径1～5毫米的陶瓷珠、玻璃珠、氧化锆珠或石英砂，超细粉碎的时间为1.5～48小时。亚甲基萘磺酸钠类分散剂为分散剂MF、分散剂CNF或分散剂CS；所述木质素磺酸盐类分散剂为合成木质素磺酸钠MS、改性木质素磺酸钠、分散剂M9、分散剂M10、分散剂M13或分散剂M15(《中国化工产品大全(第三版)》，化学工业出版社，第611～615页，2005年1月)。有机硅类消泡剂为消泡剂S2100，磷酸酯类消泡剂为三丁酯，醇类消泡剂为乙醇。

有益效果：

1、根据不同染料的物理性能，调整球磨机转速，料球比，使染料、分散剂、水的混合、预分散时间缩短为20分钟～20小时。

2、消泡剂解决了研磨过程中因起泡而导致体积增大研磨效率降低的问题。

3、采用双向旋转球磨技术使研磨时间缩短为1.5～48小时。

4、对双向旋转球磨出料经均质化处理，可以保证浆料的稳定性、一致性和混合均匀性。

5、固含量：20～55％：当浆状物料固含量低于20％时，随着固含量的下降除单批产量减少造成的效率低外，因固含量低，浆状物料在进行干燥时会增大干燥成本。当浆状物料固含量大于55％时，随着固含量的增高，物料粘度增大其流动性能下降，研磨效率低。根据不同的物料的物理性能选择固含量。

6、温度：5～70度：研磨工艺中温度过低，粘度大，物料流动性能差，研磨效率低。研磨工艺中温度太高时，研磨物料在高温度状况下形成自凝聚并容易起泡沫。

7、研磨介质材质及规格：

a.A中直径5～50毫米的研磨介质：在A工序中选择直径小于5mm的珠子时，由于珠子单体重量低易和物料粘在一起，不易混合成流动浆料，大于50毫米的珠子虽然打浆效果较好但研磨效果不显著并减少投入物料量。

b.B中直径1～5毫米的研磨介质：在B工序中选择直径小于1mm的珠子时，研磨效率低(介质和物料质量比小，导致降低因相互碰撞才产生的作用力)研磨时间长。大于5毫米的珠子因珠与珠空隙大，不易达到要求的染料颗粒细度。

8、料球质量比：在料球质量比小于1∶2时：研磨效率低，研磨时间长，能耗高。在料球质量比大于1∶6时：物料量少，产量低。

9、装填系数(投入容器内物质的何种之和与容器内有效体积比)：装填系数小于40％时：运行不经济效率差。装填系数大于80％时：设备负荷大，物料在容器内有效运动空间小。

10、目前国内的染料预分散通常使用高速打浆混合、砂磨锅打浆混合进行染料前期的预分散，其各有优缺点，如高速打浆机对物料原始状态有一定的要求。而砂磨锅打浆预分散存在效率低时间长缺陷。以上设备多为立式设备，其缺点为研磨介质比重大，通常只在中下部起作用，研磨效率低，装填等系数小。而球磨机为卧式密闭容器，其装填系数大，料球比大，物料与研磨介质随设备简体运转充分均匀接触，提高研磨效果，方案中所提的浆状物料在球磨机中的预分散比传统的球磨浆状物料预分散选择了特定的固含量和料球比并进行温度控制，起到了具有浆状染料预分散的同时将较大染料颗粒进行研磨粉碎消除在双向球磨过程中无效能耗，进一步的降低染料能耗。在双向球磨的基础上达到事半功倍的节能效果，降低能耗的目的。

11、新工艺采用的工艺方法是根据浆状物料的颗粒分布和物理特性在不同阶段选择不同的设备和工艺方法进行有效粉碎达到粉碎的最佳效果，一个工艺循环周期在12小时～48小时。传统工艺是以不变的装置和工艺来粉碎不同结构、性能的多品种染料，新工艺是以多变可调的装置和工艺来针对不同结构性能的多品种染料找到最佳的粉碎过程。

四、附图说明

图1为还原棕BR新工艺与传统工艺不同料球比粒径随时间变化趋势图(D50＝5微米)，其中可以看出：当料球比为1∶4时，D50达到5微米时约需要2小时。而料球比为2∶1时D50达到5微米时所需时间要远大于2小时，可见料球比影响研磨效率。

图2为还原橄榄T浆状物料在不同固含量时的粘度趋势图，其中可以看出：浆状物料固含量低，其粘度低，物料流动性能好，研磨效率高。随着浆状物料固含量的升高，粘度升高，物料流动性下降，研磨效率下降，但当超过一定固含量时，其物料无法流动。

五、具体实施方式

料球质量比为：染料和分散剂的总质量与研磨介质质量的比值。

装填系数：容器中所含物质与容器总体积的比值。

D₅₀：一个样品的累计粒度分布百分数达到50％时所对应的粒径。它的物理意义是粒径大于它的颗粒占50％，小于它的颗粒也占50％，D₅₀也叫中位径或中值粒径。D₅₀常用来表示粉体的平均粒度。

D₉₀：一个样品的累计粒度分布数达到90％时所对应的粒径。它的物理意义是粒径小于它的的颗粒占90％。

实施例1

一种超细还原染料的制备方法，包括以下步骤：

b.粉碎后的混合物料加入消泡剂，在双向旋转球磨机中进行超细粉碎。还原染料为染料制造过程中的原染料经压滤后的滤饼或滤饼经干燥后的干品。分散剂是亚甲基萘磺酸钠类分散剂：分散剂MF、分散剂CNF或分散剂CS。还原染料与分散剂的质量比为1∶0.5，加水后的混合物料固含量达到20％。步骤a中所述球磨机中的研磨介质为直径5毫米的陶瓷珠、玻璃珠、氧化锆珠、石英砂或鹅卵石，混合预分散时间为20分钟，研磨温度为5℃，料球质量比＝1∶2，装填系数：40％。消泡剂是有机硅类消泡剂：消泡剂S2100，含量为0.5‰。步骤b中所述双向旋转球磨机中的研磨介质为直径1毫米的陶瓷珠、玻璃珠、氧化锆珠或石英砂，超细粉碎的时间为1.5小时。

实施例2

一种超细还原染料的制备方法，包括以下步骤：

b.粉碎后的混合物料加入消泡剂，在双向旋转球磨机中进行超细粉碎。

还原染料为染料制造过程中的原染料经压滤后的滤饼或滤饼经干燥后的干品。分散剂是木质素磺酸盐类分散剂：合成木质素磺酸钠MS、改性木质素磺酸钠、分散剂M9、分散剂M10、分散剂M13或分散剂M15。还原染料与分散剂的质量比为1∶4，加水后的混合物料固含量达到55％。步骤a中所述球磨机中的研磨介质为直径50毫米的陶瓷珠、玻璃珠、氧化锆珠、石英砂或鹅卵石，混合预分散时间为20小时，研磨温度为70℃，料球质量比＝1∶6，装填系数：80％。消泡剂是醇类消泡剂：乙醇，加入量为：2‰。步骤b中所述双向旋转球磨机中的研磨介质为直径5毫米的陶瓷珠、玻璃珠、氧化锆珠或石英砂，超细粉碎的时间为48小时。

实施例3

一种超细还原染料的制备方法，包括以下步骤：

还原染料为染料制造过程中的原染料经压滤后的滤饼或滤饼经干燥后的干品。分散剂是亚甲基萘磺酸钠类分散剂：分散剂MF、分散剂CNF或分散剂CS。还原染料与分散剂的质量比为1∶3，加水后的混合物料固含量达到45％。步骤a中所述球磨机中的研磨介质为直径30毫米的陶瓷珠、玻璃珠、氧化锆珠、石英砂或鹅卵石，混合预分散时间为10小时，研磨温度为50℃，料球质量比＝1∶4，装填系数：60％。消泡剂是磷酸酯类消泡剂：三丁酯，加入量为：1‰。步骤b中所述双向旋转球磨机中的研磨介质为直径3毫米的陶瓷珠、玻璃珠、氧化锆珠或石英砂，超细粉碎的时间为28小时。

实施例4

将还原橄榄T滤饼(固含量35％)134公斤，分散剂MF(甲基萘磺酸甲醛缩合物)水溶液(固含量56％)84公斤、水17公斤放入单向旋转球磨机，研磨介质为氧化铝陶瓷珠直径30毫米，进行球磨1.5小时，得到浆料。将球磨后的浆料放入双向旋转球磨机中，加入200克消泡剂S-2100(改性聚硅氧烷+硅树脂，固含量10％)，研磨介质为玻璃珠直径1～1.5毫米，球磨6.5小时。最后得到染料液。经检测该染料液粒径D₅₀为0.22μm，D₉₀为0.52μm。

实施例5

将还原棕BR滤饼(固含量34％)122.5公斤，分散剂MF水溶液(固含量41.6％)99公斤、水15公斤放入单向旋转球磨机，研磨介质为氧化铝陶瓷球直径30毫米，进行球磨1.5小时，得到浆料。将球磨后的浆料放入双向旋转球磨机中，加入200克消泡剂S-2100(固含量10％)，研磨介质为玻璃珠直径1～1.5毫米，球磨6小时。最后得到染料液。经检测该染料液粒径D₅₀为0.23μm，D₉₀为0.51μm。

实施例6

将还原兰RSN滤饼(固含量28.55％)129公斤，分散剂MF水溶液(固含量41.6％)88公斤、水66公斤放入单向旋转球磨机，研磨介质为氧化铝陶瓷球直径30毫米，进行球磨3小时，得到浆料。将球磨后的浆料放入双向旋转球磨机中，加入200克消泡剂S-2100(固含量10％)，研磨介质为玻璃珠直径1～1.5毫米，球磨12小时。最后得到染料液。经检测该染料液粒径D₅₀为0.22μm，D₉₀为0.48μm。

实施例7

步骤A工序中浆状物料还原RSN的同一研磨介质不同直径的得出的染料最大颗粒径数值

说明：样品固含量：42％；(干品为100％商品)，料球比相同；

二氧化硅珠(直径mm)	3	5	10	20	30	40	50	60
二氧化硅珠(直径mm)	3	5	10	20	30	40	50	60	最大颗粒径(颗粒径μm)	23-25	18-20	15-17	10-12	8-10	10-12	14-16	20-22

从表中可能看出，浆状物料在以上因定条件下，不同直径的研磨介质在研磨效果上30-40mm优于其它研磨介质。

Claims

1.一种超细还原染料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的超细还原染料的制备方法，其特征在于所述还原染料为染料制造过程中的原染料经压滤后的滤饼或滤饼经干燥后的干品。

3.根据权利要求1所述的超细还原染料的制备方法，其特征在于所述分散剂是亚甲基萘磺酸钠类分散剂或木质素磺酸盐类分散剂。

4.根据权利要求1所述的超细还原染料的制备方法，其特征在于所述还原染料与分散剂的质量比为1∶(0.5～4)，加水后的混合物料固含量达到20～55％。

5.根据权利要求1所述的超细还原染料的制备方法，其特征在于步骤a中所述球磨机中的研磨介质为直径5～50毫米的陶瓷珠、玻璃珠、氧化锆珠、石英砂或鹅卵石，混合预分散时间为20分钟～20小时，研磨温度为5～70℃，料球质量比＝1∶(2～6)，装填系数：40～80％。

6.根据权利要求1所述的超细还原染料的制备方法，其特征在于所述消泡剂是有机硅类消泡剂、醇类消泡剂和磷酸酯类消泡剂。

7.根据权利要求1所述的超细还原染料的制备方法，其特征在于步骤c中所述双向旋转球磨机中的研磨介质为直径1～5毫米的陶瓷珠、玻璃珠、氧化锆珠或石英砂，超细粉碎的时间为1.5～48小时。

8.根据权利要求1所述的超细还原染料的制备方法，其特征在于所述步骤c与步骤d可以互换。

9.根据权利要求3所述的超细还原染料的制备方法，其特征在于所述亚甲基萘磺酸钠类分散剂为分散剂MF、分散剂CNF或分散剂CS；所述木质素磺酸盐类分散剂为合成木质素磺酸钠MS、改性木质素磺酸钠、分散剂M9、分散剂M10、分散剂M13或分散剂M15。

10.根据权利要求6所述的超细还原染料的制备方法，其特征在于所述有机硅类消泡剂为消泡剂S2100，磷酸酯类消泡剂为三丁酯，醇类消泡剂为乙醇。