矽灰石一般呈白色、灰白色,偶(ǒu)見黃、綠、棕等顏色。純的(de)矽灰石呈白(bái)色或亮白色,玻璃光澤。純度在99%、粒度達到小於325目的矽灰石,其反射率可達92-96%,具有很(hěn)高的白度或亮(liàng)度。這些優點是在陶瓷(cí)產品和白色油漆與發亮塗料的生產中(zhōng)有重(chóng)要價值的工藝特性。
目(mù)前世界上矽灰石消耗多的是陶瓷工業(≥50%),其(qí)次(cì)是作(zuò)為填料在油漆、塗料、橡膠、塑料、造紙、樹脂等領域的應用占30%左右。其它領域應用約為10-20%。矽灰石晶體在自然界中多呈針(zhēn)狀纖(xiān)維狀或放射狀集合體。纖維的(de)長度(dù)與直徑之(zhī)比可由7~8:1至20~30:1。高長(zhǎng)徑比的(de)超細矽灰石針狀粉(fěn),可以取代其他的短纖維礦物材料以及其他合成晶(jīng)體,用作功能性增強(qiáng)材料,且由於它價格低廉,在工業中具有高的應用價值和巨大的潛在市場。
高長徑比矽灰石(≥10:1):
塑料、橡膠、石棉代用品(pǐn)、油漆塗料(liào)等領域
1、陶瓷行業應用
矽灰石作為陶瓷(cí)原料的主要作用有(yǒu):可以提高坯體抗壓強度、壓(yā)型質量,增強坯體在快速焙燒中抗裂、抗撓曲的能力。矽灰石(shí)中不含化學結合水、不含(hán)碳酸鹽,能減少焙燒中坯體的收縮性、並沒有氣泡排出(chū),不產(chǎn)生產品中的氣孔。矽灰石的針狀外形提供了坯體中水分快速排(pái)出通道,加快幹燥速度。也可減少氣孔產生。大大縮短了預熱期。矽灰石粉體還具有(yǒu)助熔性,在低溫下易於矽、鋁氧化物相(xiàng)熔。其線性熱膨脹小,能使坯體處於均勻燒(shāo)結狀態,能很快達到燒製溫度。矽灰石粉體還(hái)具高白度、亮度,能夠顯著增加陶瓷白度和亮度。
建築陶瓷用矽灰石一(yī)般要求矽灰石含量大於或等於60%(如含透輝石(shí)也視為有用組分(fèn),其含量可折抵矽灰石含(hán)量),石英含量≤20%,方(fāng)解石含量≤13%,Fe2O3≤1.7%。也可按礦石(shí)化學成分要求SiO238%-58%,CaO36%-55%,CO2≤6%,Fe2O3≤7%。
2、作為填料用於塗料、橡塑行業
矽灰石粉體在油漆、塗料行業作為(wéi)填充劑,增量劑。同時由於其具有高白度和高亮(liàng)度,可(kě)以用於高質(zhì)量純白油漆,純白、發亮塗料。矽灰石粉體作為針狀晶體,還是一種平光(guāng)劑,油(yóu)漆、塗料使用(yòng)後變得(dé)光潔平滑。即美觀,抗風化力(lì)也強。矽灰石(shí)的吸油(yóu)、吸水率低可以減少(shǎo)用油量,降低生產成本。
油漆塗料對矽灰石礦的一般要求:SiO2≥49%,CaO≥45%,Fe2O3≤0.2%,325目礦粉吸油量(liàng)20~25g/100g,水溶物≤0.5%,水萃取pH值(zhí)為7-9,325目礦粉白度≥90%。
矽灰石粉體填充在高(gāo)分子材料(liào)(橡膠、塑料等)中,能夠提高電絕緣性、化學惰(duò)性,耐熱性。作為一(yī)種加強性的填料,能夠使得橡膠、塑料鞋底、輪胎等產品具有更強的性。
矽灰石具有折射率高、白度高(gāo)等特性,做造紙(zhǐ)填料,能增加紙張的不透明度和白度。矽灰石用於造紙,所形成的矽灰石—植物纖維網絡具有(yǒu)更多微孔型結(jié)構,使紙張的吸墨性能提高,同時由於平滑度提高、透顯降低,因而增加了紙張的適印性。矽灰石幹(gàn)擾植物(wù)纖維(wéi)的(de)結合,使(shǐ)之對濕度不敏感,降低其吸濕性和變形程度,增加了紙張的尺寸穩定性。
3、冶金工業應用
矽灰石在冶金行(háng)業(yè)可以作為助熔劑,主要用作生產顆粒板坯連鑄、模鑄保護渣和無碳保護渣的基料。它(tā)能在(zài)較低溫(wēn)度下(1060-1149℃)與SiO2,Al2O3等相熔,從而起到降低(dī)混合物熔融溫度,並(bìng)有利爐(lú)渣生成和排渣。
冶金保護渣對矽灰石精礦的(de)質量要求:矽灰石≥50%,方解石≤50%,石英≤5%,S≤0.01%,P≤0.01%。
用矽灰石作電焊條藥(yào)皮配料,能起助熔和造渣添加劑作(zuò)用,抑製焊接時放電,減少飛濺,提高(gāo)熔(róng)渣(zhā)流動性,使(shǐ)焊縫成型整潔美觀(guān),增強機械強度。
電焊條對矽灰(huī)石(shí)精礦質量的一般要求:SiO2 45%~55%,CaO 35%~45%,MgO≤0.8%,S ≤0.03%,P小於0.03%。
4、替代石棉在建材行業應用
矽灰石粉體作為(wéi)礦物棉加工後能成鬆(sōng)散絮棉狀態,是理想的石棉的代用品具備保溫、絕熱性、絕緣性。矽灰石粉體可以用於微晶玻璃(lí)原料,利用其針狀、纖維狀晶體特點,在微晶玻璃中形(xíng)成針狀、網狀微晶結構,增加微晶玻璃製品的強度。矽灰石(shí)還是建(jiàn)築(zhù)行業(yè)常用的白水泥的(de)原料之一。
玻璃纖維對(duì)矽灰石的要求:SiO2 50.5%~51.5%,CaO 44.5%~45.5%,MgO≤1.8%,Fe2O3≤0.35%,Al2O3≤0.8%,粒度325目≤5%,燒失量≤3.0%
5、其它領域的應用
用矽灰石作電焊條藥皮配料,能起助熔和造渣添加劑作用,抑製焊接時放電,減少飛濺,提高熔渣流(liú)動性,使(shǐ)焊縫成型整潔(jié)美觀,增強機械強度。生產(chǎn)各種磨削(xuē)用砂輪時,利用矽灰石(shí)粉體的針狀(zhuàng)和助熔性質,在砂輪坯(pī)料中加入矽灰石可起到降(jiàng)低熔燒溫度,增高坯料粘結強度,提高產品堅固性、性的作用。在造(zào)紙行業中矽灰石在紙張中呈針狀、網狀結構,從而(ér)增(zēng)加了紙(zhǐ)張(zhāng)的抗拉強度,是紙的填料和塗層。矽灰石粉體在汽車工業(yè)可作為離合器、製動器的填料(liào),主要是利用其(qí)性和抗拉性(xìng)。
小結:矽灰石粉體在冶金澆鑄、建築陶瓷、塗料、塑料(liào)等領域中得到廣泛應用。隨著低溫快(kuài)速燒成技(jì)術的推廣,矽灰石在陶瓷生產中的(de)用量將不斷增加(jiā),由於矽灰石的增強性能、低吸水性、熱(rè)穩定性和傳導性,以及化(huà)學(xué)純淨性等特點,因此使其作為填料在塑料、橡膠行業中的使用量在迅(xùn)速增長。隨著(zhe)粉體(tǐ)技術的發展,其應用領域還將越來(lái)越廣。矽灰石可在許多方麵作滑石、石棉、粘土、矽藻(zǎo)土、長石等(děng)礦物材料(liào)的替代品,應用前景廣闊。
矽(guī)灰(huī)石(shí)粉(fěn)的粉碎加工
矽灰(huī)石粉的粉碎加工,是(shì)要將其加工到粒度,同時還要盡量保持晶體的長徑比。矽灰石的(de)長徑(jìng)比一般為7-8:1,有的可達15-20:1,高為(wéi)30:1。由(yóu)於粉碎方法的差(chà)異,所得矽灰石的長徑比有所(suǒ)不同。
目前來講,國內所用到的(de)矽灰石粉碎設備可分為以下幾類,工作原理和粉碎效果均有所(suǒ)不同。
影響矽灰石針狀粉性能(néng)指標的(de)主要因素有分(fèn)散介質、機械粉碎作用力特性等,適量(liàng)的(de)助磨劑也有利於(yú)提高產品的長徑比。
矽灰石粉是一種短纖維狀的無機粉體。在某些應用領域,如陶瓷、微晶玻璃、冶金保護(hù)渣等隻對其粒(lì)度有要求,對顆粒的長徑比沒有明確或具體(tǐ)的要求。但對於石棉代用品、造紙紙漿代用品、塑料和橡膠的增強(qiáng)填料以及部分塗料填料等,則不僅對其粒度大小和粒度分布有要求,而且還對其纖維狀顆粒的長徑比有要求。
高長徑比(bǐ)(>10)矽灰石粉體可以代替石棉纖維(wéi)、造(zào)紙(zhǐ)纖維以及(jí)塑料和橡膠等(děng)高聚物基複合材料的增強填料等等,有較大的應用價值和經濟價值(zhí)。因此(cǐ),高長(zhǎng)徑比矽灰石針狀粉的加工技術是矽灰石的主要深加工技術之一。
高長徑比矽灰石和超細(xì)矽灰石的主要生產設備(bèi)有:機械衝擊磨機、離心自磨(mó)機(如旋風或颶風超細自磨機、LFS離心式粉(fěn)碎機)、流態化床式氣流粉碎機(jī)等。
其中,機(jī)械衝擊磨、離心自(zì)磨機等一(yī)般適用生產400~1000目左右的高長徑比矽(guī)灰石針狀粉;流態(tài)化床式氣流粉碎機適用於生產1250目(d97≤10μm)超細針狀(zhuàng)矽(guī)灰石(shí)粉。
上述二類設備都是幹法生產。如果矽灰石(shí)在濕法提(tí)純(浮選或濕式強(qiáng)磁選)後再進行超細粉碎(suì)加工,可采用(yòng)濕法工藝,濕法粉碎到要求的產品細度後,再進行脫水(shuǐ)(過濾和幹燥(zào))。
矽灰石的表麵改性方法(fǎ)一般有偶(ǒu)聯劑表(biǎo)麵改性、機械力表麵化學改性(xìng)和表麵無(wú)機(jī)包覆法。
目前,矽灰(huī)石常用的表麵改性劑主要(yào)有矽烷偶聯劑、鈦酸酯和鋁(lǚ)酸酯偶聯劑、表麵活(huó)性劑及甲基丙烯酸甲脂等。
1、矽烷偶聯(lián)改性
矽烷偶聯改性是矽灰石粉(fěn)體(tǐ)常(cháng)用的表(biǎo)麵改性方法之一。一般采用幹法改性工藝,偶(ǒu)聯劑的用(yòng)量與要求的覆蓋率及粉體的比表麵積有關。用氨基矽烷處(chù)理矽灰石時,用量為矽灰石重量的0.5%左右;甲基丙烯含氧矽烷的用量為矽灰石重量的0.75%,這二(èr)種改性產品分別填充尼龍6和聚酯代替30%的玻璃纖維(wéi)可顯著提高製品的力學性能
2、表麵活性(xìng)劑改性
用矽烷偶聯劑處理矽灰石,可大大(dà)其與聚(jù)合物(wù)的相容性,增強填充效果,但矽烷(wán)偶聯劑改性生產成本較高。因此,在某些應用條件下,可用較便宜的表麵活性劑,如硬脂酸(suān)(鹽)、季胺鹽(yán)、聚乙(yǐ)二醇、脂肪醇(chún)聚氧乙烯醚(非離子型表(biǎo)麵活性劑)等對矽灰石粉進行表麵改性處理。這些表麵活性劑通過性基團與(yǔ)顆粒表麵的作用,覆蓋於顆粒表麵,可大大增(zēng)強矽(guī)灰石填料的親油性。
3、有機單體聚(jù)合反應改性
有機單體在矽灰石粉體/水懸浮液中的聚合(hé)反應試驗結果表明,其聚合體可以吸附於顆粒(lì)表麵,這樣既改(gǎi)變了(le)矽灰石粉體的(de)表麵性質,有(yǒu)不(bú)影響其粒徑和白度。將此矽(guī)灰石粉體作塗料的填(tián)料,可降低塗(tú)料的沉降性和增強分散性。目前選擇在矽灰石粉體/水懸浮液中進行聚合反應的單體(tǐ)是甲基丙(bǐng)烯酸甲酯。
中國(guó)矽灰石行業有著巨大的資源優勢,主要分布在吉林大頂(dǐng)山、四平、磐(pán)石,江西上高、月光山,遼寧法庫,黑龍江密山、龍江,河北武安、遷西,江(jiāng)蘇江寧、溧陽,浙江長興,福建漳州、南平,安徽銅陵,湖南長(zhǎng)寧,雲南騰衝,青海都蘭(lán),內蒙古巴(bā)林左旗,新疆(jiāng)哈密等地(dì)區。我國已在上述(shù)地區建廠投產
目前,我國矽(guī)灰石年產(chǎn)量達到30萬t,約占世界總產量的54.7%,超過、印度,成為(wéi)矽灰石資源和生產大國。我國生產的矽灰石大約50%用於國內,主要用於陶瓷、耐火材料塗料、塑料和橡膠(jiāo)。我(wǒ)國矽灰石主要出口(kǒu)日本、韓國以及狗周各國(guó),占世界(jiè)矽灰石貿易量的50%以上。我國矽灰石(shí)加工和應用的總體水平不高,出口產(chǎn)品以塊礦和粗加工產品(pǐn)為(wéi)主,創匯效益不高;加工(gōng)設備和加工工藝研發不深入,深加工能力薄弱(ruò),成為國(guó)內生產的(de)矽灰石在工程塑料、精細陶瓷、顏料等行業廣泛利用的首要製約因素(sù),造成矽灰石產品大量依賴。
由此可見,矽灰(huī)石(shí)作為非金屬礦行業的一個(gè)縮(suō)影,深加工技術仍然(rán)亟待突(tū)破,謹以此文送給想了解(jiě)矽灰石(shí)行業的朋友們,希望能讓大家對矽灰(huī)石有更全麵係統的認識。