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第32卷增刊
非金属矿
Vol.32 Supplement
2009
年7月 Non-Metallic Mines July, 2009
纤维状矿物经加工处理后能与植物纤维交织，生
成植物纤维与矿物纤维网状结构产物。对矿物纤维
进行改性处理，使其更好的同植物纤维相结合，得到
植物 / 矿物复合纤维材料，这种复合纤维材料可替代
部分植物纤维纸浆进行造纸。目前，国内用于植物纤
维替代品的矿物纤维主要为硅灰石、纤维水镁石、海
泡石以及石膏晶须等。矿物纤维的加入，可以从本质
上突破植物纤维的局限，拓宽了矿物的应用领域，并
充分利用矿物纤维的某些特性，使纸品具有相应的特
性和功能。非金属矿物纤维的开发利用，对于减少植
物纤维用量、降低造纸成本、减少造纸污染、保护生态
环境、赋予纸品新功能等具有特殊意义。
为了开发新型非金属矿物纤维和植物纤维的复
合纤维材料，从研究硅灰石矿物纤维的物化特性出
发，对矿物纤维改性、同植物纤维复合、纸张的抄造及
性能进行了试验研究，取得了较好效果。
1 实验原料
硅灰石矿样（江西华杰泰矿纤维科技有限公司）；
植物短纤维（从中国制浆造纸研究院进口阔叶林木
浆中提取）；阳离子淀粉，市售 ；阳离子聚丙烯酰胺
（CPAM），分子量 150 万，市售。
2 试验仪器和设备
90Plus
型 Zeta 电位、激光粒度仪（美国布鲁克海
文仪器公司）；GSL-101B 型激光粒度分析仪（辽宁仪
表研究所）；Nikon YS100 型生物显微镜（国营江南光
学仪器厂）；J-23 型打浆机（西北轻工业学院机械厂）；
ZQJ1-B
型纸样抄取机（西北轻工业学院机械厂）。
3 试验研究及结果分析
3.1 硅灰石物化特性研究
3.1.1
硅灰石主要理化指标 ：粒度 -10μm（1250 目），
长径比 10~15，纤维长度 0.08~0.20mm，白度≥ 88%，
pH
值为 7.3~7.9，主要化学成分 CaSiO
3
，试样的化学
分析结果，见表 1。
硅灰石矿物纤维造纸试验研究
雷 芸 晏全香 刘淑鹏 袁继祖
（武汉理工大学 资源与环境工程学院，湖北 武汉 430070）
摘 要
从研究硅灰石矿物纤维结构、
化学成分及矿物组成、
表面电性和形貌特征出发，
对其改性、
同植物纤维复合、
纸张的抄造及性能进行
了系统试验研究，
取得了较好效果，
可供硅灰石矿物纤维在造纸中的应用作进一步的参考。
关键词
硅灰石
矿物纤维
造纸
试验研究
表1 硅灰石的化学组成
(wt%)
SiO
2
TiO
2
Al
2
O
3
Fe
2
O
3
FeO
MnO
CaO
MgO
K
2
O
Na
2
O 烧失量
51.17 0.02 0.48 0.03 0.24 0.04 46.37 1.10 0.17 0.06 0.32
武汉理工大学测试中心提供。
3.1.2
硅灰石原矿的 XRD 衍射图谱，见图 1。
图1 硅灰石原矿的XRD衍射图谱
图 1 中 d
7.6752
、d
5.4535
、d
3.8373
、d
2.9781
、d
2.7218
、d
2.5573
、
d
2.4794
、d
2.3042
、d
2.1672
、d
1.9133
、d
1.8762
、d
1.7191
等为硅灰石的特
征峰，d
4.2509
、d
3.3410
、d
2.4558
、d
2.2340
、d
1.6050
和 d
1.3743
为石英
的特征峰，d
3.0335
、d
2.0924
和 d
1.5079
为方解石的特征峰。
硅灰石的纯度可达 90% 以上。
3.1.3
硅灰石形貌分析 ：硅灰石显微镜照片，见图 2。
从图 2 可看出，硅灰石呈针柱状，长短纤维分布不均
匀，电镜形貌分析仪测定平均长度 L=16.24μm，平均
直径 D=1.36μm，其长径比 L/D=11.94。
图2 硅灰石形貌分析图
左-显微镜照片（×100）；右-扫描电镜照片（×500）
硅灰石长径比相对较小，且脆性较大。对硅灰石
改性主要是为了使矿物纤维与植物纤维更好的结合，
加强它与植物纤维复合造纸后的留着率。由于植物