矽灰石(shí)一般呈白色、灰白色,偶見黃(huáng)、綠(lǜ)、棕等顏色。純的矽灰石呈白(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(fǎn)射率可達92-96%,具有很高的白度或亮度。這些優點是(shì)在陶(táo)瓷產品(pǐn)和白色油漆(qī)與發亮塗料的生產中有重要價值的工藝特性。
目前世界上(shàng)矽灰石消耗多的是陶瓷工業(≥50%),其次是作為填料在油漆、塗(tú)料、橡膠、塑料、造紙、樹脂等領域的應用占30%左右(yòu)。其它領域應用約為10-20%。矽灰石晶體在自然(rán)界中多呈針狀纖維狀或放射狀(zhuàng)集合體。纖維的長度(dù)與直徑之比可由7~8:1至20~30:1。高長徑比的超細矽(guī)灰石針(zhēn)狀粉,可以取代其他的短纖維礦物(wù)材(cái)料以及其他合成晶體,用作(zuò)功能性增強材料,且由於(yú)它價格低廉,在工業中具有高的應用價(jià)值和巨大的潛(qián)在市場(chǎng)。
高長徑比矽灰(huī)石(shí)(≥10:1):
塑料、橡膠、石棉代用品、油漆塗料等領域(yù)
1、陶瓷行業(yè)應用
矽灰石作(zuò)為陶瓷原料的主要作用有:可以提高坯體抗壓強度、壓型質(zhì)量,增強坯體(tǐ)在快速焙燒中抗裂、抗撓曲的能力(lì)。矽灰石中不含化學結合水、不含(hán)碳酸鹽,能減(jiǎn)少焙燒中坯體的收縮性、並沒有氣泡排出,不產生產品中的氣孔。矽灰石的針狀外形提供了坯體中水(shuǐ)分快速排出(chū)通道,加快幹燥速度。也(yě)可減少氣孔產(chǎn)生。大大縮短了預熱期。矽灰石粉體還具有助熔性,在低溫下易於矽、鋁氧化物相熔。其(qí)線(xiàn)性熱膨(péng)脹小,能使坯體處於均勻燒結狀態,能很快達到燒製溫度。矽灰石粉體還具高(gāo)白(bái)度、亮度,能夠顯著增(zēng)加陶(táo)瓷白度和亮(liàng)度。
建築陶(táo)瓷用矽灰(huī)石一般(bān)要求矽灰石含量大於或(huò)等於60%(如含透輝石也視為有用組分,其含量可(kě)折(shé)抵矽灰石含量),石(shí)英含量≤20%,方(fāng)解石含量≤13%,Fe2O3≤1.7%。也可按礦石化學成分要求SiO238%-58%,CaO36%-55%,CO2≤6%,Fe2O3≤7%。
2、作(zuò)為填料(liào)用於塗(tú)料、橡塑行業
矽灰(huī)石粉體在油漆、塗料行業作(zuò)為(wéi)填充劑,增量劑(jì)。同時由於其具有高白度(dù)和高亮度,可(kě)以用於高質量純(chún)白油漆,純(chún)白、發亮塗料。矽灰石粉體作為針(zhēn)狀晶體,還是一種(zhǒng)平光劑,油漆、塗料使用(yòng)後變得光潔平滑。即美觀,抗風化力也強。矽灰石的吸油(yóu)、吸(xī)水率低可以減少(shǎo)用油量(liàng),降低生產成本(běn)。
油漆塗料對(duì)矽灰石礦的(de)一般要求:SiO2≥49%,CaO≥45%,Fe2O3≤0.2%,325目礦粉吸油量20~25g/100g,水溶物≤0.5%,水(shuǐ)萃取pH值為7-9,325目礦粉白度≥90%。
矽(guī)灰(huī)石粉體填充(chōng)在高分子(zǐ)材料(liào)(橡膠、塑料等)中,能夠提高電絕緣(yuán)性、化學惰性,耐熱性。作為一種加(jiā)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(jù)有折射率高(gāo)、白度高等(děng)特性(xìng),做造紙填料,能(néng)增(zēng)加紙張的不透明度和白(bái)度(dù)。矽灰石用(yòng)於造紙,所(suǒ)形成的矽灰石—植物纖維網絡具有更多微孔型結構,使紙張的吸墨性能提高,同時由於(yú)平滑度提高、透顯降(jiàng)低,因而(ér)增加了紙張的適印性。矽灰石幹擾(rǎo)植物纖維的結合,使之對濕度不敏感(gǎn),降低其吸濕性和變形程度,增加了紙(zhǐ)張的尺寸穩定性。
3、冶(yě)金(jīn)工業應用(yòng)
矽灰石在冶金行業可以作為助熔劑,主要用(yòng)作生產顆粒板坯連鑄、模(mó)鑄保護渣和無碳保護渣的基料。它能(néng)在(zài)較低溫度下(xià)(1060-1149℃)與SiO2,Al2O3等相熔,從而起到降低混合物(wù)熔融溫度(dù),並有利爐渣生成和排渣(zhā)。
冶金保護渣對矽灰石精礦的質量要求:矽灰石≥50%,方解石≤50%,石英≤5%,S≤0.01%,P≤0.01%。
用(yòng)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(fēi)濺,提高熔渣流(liú)動(dòng)性,使焊縫成型整潔美觀,增強機械強度。
電焊條對矽灰石精(jīng)礦(kuàng)質(zhì)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(zài)建材行業應用
矽灰石粉體作為(wéi)礦物棉加工後能成鬆散絮棉狀態,是理想的石棉的代用品具備保溫、絕(jué)熱性、絕緣性。矽灰石粉體可以用於微晶玻璃原料(liào),利用其針狀、纖(xiān)維(wéi)狀晶體特點,在微晶玻璃(lí)中形成針狀、網狀微晶結構,增加微晶(jīng)玻璃製品的強度。矽灰石還是建築行業常用的白水泥(ní)的原料之一。
玻璃纖維對矽灰石(shí)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(yīng)用
用矽灰石作電(diàn)焊條藥皮配料(liào),能起助(zhù)熔和造渣(zhā)添(tiān)加劑作用,抑製焊接時放電,減少飛(fēi)濺(jiàn),提高熔渣流動性,使焊縫成型整潔美觀,增強機械強度。生(shēng)產各種磨削用(yòng)砂輪時,利用矽灰石粉體(tǐ)的(de)針狀和(hé)助熔性質,在砂(shā)輪坯料中加入矽灰石可起到降低熔燒溫(wēn)度,增高坯料粘結強度,提(tí)高(gāo)產品堅固性、性的作用。在造(zào)紙行業中矽灰(huī)石在紙張中呈針狀、網狀結構,從而增加了(le)紙張的抗拉強度,是紙的填(tián)料和(hé)塗層。矽(guī)灰石粉體在汽車工業可作(zuò)為離合器、製動器的填料,主要是利(lì)用其性和抗拉性(xìng)。
小結:矽灰石粉體在冶金澆鑄、建築陶瓷、塗料、塑料等(děng)領域中得到廣(guǎng)泛應用。隨著低溫快速燒成技術的推廣,矽灰石(shí)在(zài)陶瓷生產中的用量將不斷增加,由於(yú)矽灰石的增強性能、低(dī)吸水性、熱穩定性(xìng)和傳導性,以(yǐ)及化學純淨(jìng)性等(děng)特(tè)點,因(yīn)此使其作為填料在塑料、橡膠行(háng)業中的(de)使用量在迅速增長(zhǎng)。隨著粉體技術的發展(zhǎn),其應用(yòng)領域還將越來越廣。矽灰石可在許多方麵作滑石、石棉、粘土、矽藻土、長石等礦物材料(liào)的替代品,應用(yòng)前景廣(guǎng)闊。
矽灰石粉的粉碎加工
矽灰石粉的(de)粉碎(suì)加(jiā)工,是要(yào)將其加工到粒度,同時還(hái)要盡量保持晶體的長徑比。矽灰石的長徑比一(yī)般(bān)為7-8:1,有的可達15-20:1,高為30:1。由於粉碎(suì)方法的差異,所得矽灰石的長徑比有所不同。
目前來(lái)講,國(guó)內所用到的矽灰石粉碎設備可分為以下幾類,工作原理和粉碎效(xiào)果均有所不同。
影響矽灰石針狀粉性能指標的主要因素有分散介質、機械粉碎作用(yòng)力特性等,適量的助(zhù)磨(mó)劑也有利於提高產品的長徑比。
矽灰石粉是一種短纖維狀的無機粉體。在(zài)某些應(yīng)用領域,如陶瓷、微晶玻璃、冶(yě)金(jīn)保護渣等隻對其粒度有要(yào)求,對顆粒的長徑比沒有(yǒu)明確或具體的要求。但對於石棉代(dài)用品、造紙紙漿代(dài)用品、塑料和橡膠的增(zēng)強(qiáng)填料以及部分塗料(liào)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(qiú)。
高長徑比(>10)矽灰石粉(fěn)體可以代替石棉纖維、造紙纖維以及(jí)塑料(liào)和橡膠等高(gāo)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,高長徑(jìng)比矽灰石針狀粉的(de)加工技術是矽灰(huī)石的主要深加工技(jì)術之一(yī)。
高長(zhǎng)徑比(bǐ)矽灰石和超細矽灰石的(de)主要生產設備有:機械衝擊(jī)磨機、離心自磨機(如旋風或(huò)颶風超細自磨機、LFS離心式粉碎(suì)機)、流態化床式氣流(liú)粉碎機等。
其中(zhōng),機械衝擊磨、離心自磨機等一般(bān)適用生產400~1000目左右(yòu)的(de)高長徑比矽灰石針狀粉(fěn);流態化床式氣流粉碎機適用於生產1250目(d97≤10μm)超細針狀矽灰石(shí)粉。
上述二類設備都是幹法生產。如果矽灰石在濕法提純(浮選或濕式(shì)強磁(cí)選)後(hòu)再進行超細粉碎加工,可(kě)采用濕法工藝,濕法粉碎到要求的產(chǎn)品細度後,再進(jìn)行脫水(shuǐ)(過(guò)濾和幹燥)。
矽灰石的表麵改性方(fāng)法一般有偶聯劑表麵改性、機械力表麵(miàn)化學(xué)改性和表麵無機包覆法。
目前,矽灰石(shí)常用的表麵改性劑主要有矽烷偶聯劑、鈦酸酯和鋁酸(suān)酯(zhǐ)偶(ǒu)聯劑、表麵活性劑及甲基丙烯酸甲脂等(děng)。
1、矽烷偶聯改性
矽烷偶聯改性是矽灰石粉體常用的表麵改性方法之一(yī)。一(yī)般采用幹法改性工藝,偶聯劑的(de)用量與要求的(de)覆蓋率及粉體的比表麵積有關(guān)。用氨基矽烷處理矽灰石時,用量為矽灰石重量(liàng)的0.5%左右(yòu);甲(jiǎ)基丙烯(xī)含(hán)氧矽烷的用量為矽灰石重量的0.75%,這二種改性產品分別填充尼龍6和聚酯代替(tì)30%的玻璃纖維可顯著提高製品的力學性(xìng)能
2、表麵活性劑改性
用矽烷偶聯劑處(chù)理矽灰石,可大大其(qí)與聚合物(wù)的相容性,增強填充效果,但矽烷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(鹽)、季胺鹽、聚乙二醇、脂肪醇聚氧乙烯醚(非離子(zǐ)型表麵活性劑)等對矽灰石粉進行表麵改性處理(lǐ)。這些表麵活性劑通(tōng)過性基團與顆粒表麵的作(zuò)用,覆蓋於(yú)顆粒表麵,可大大增強矽灰石填料的親油性。
3、有機(jī)單體聚合反應改性
有機單體在矽灰石粉體/水懸浮液中的聚合反應試驗結果表明,其聚合體可(kě)以吸(xī)附於顆粒表(biǎo)麵,這樣既改變了矽灰石粉體的表麵性質,有不影響其粒徑和白度。將此矽灰石粉體作塗料的(de)填(tián)料,可降低塗料的沉降性和增強分散性。目前選擇(zé)在矽灰石粉(fěn)體/水懸浮液(yè)中進行聚合反應的單體是甲基丙烯酸甲酯。
中國矽灰石行業有著巨大的資源優(yōu)勢(shì),主要分布在吉林大頂山、四平、磐石,江西上高、月(yuè)光山,遼寧法庫,黑龍江密山、龍江,河北武安、遷西,江蘇江寧、溧陽,浙江長(zhǎng)興,福建漳州、南平,安徽銅(tóng)陵,湖南長寧,雲南騰衝,青海都蘭,內(nèi)蒙(méng)古巴林左旗,新疆哈密等地區。我國已在上述地區建廠投產
目前(qián),我國矽灰石年產量達(dá)到30萬t,約占世界總產量的(de)54.7%,超過、印度,成為矽灰石資源和生產大國。我國生(shēng)產的矽灰石大約50%用於國內,主要用於陶瓷、耐火材料塗(tú)料、塑料(liào)和橡膠。我國矽灰石主要出口日本、韓國以及狗(gǒu)周各國,占世界矽灰石貿易量的50%以上。我國矽灰石加工和(hé)應用的總(zǒng)體水平不高,出(chū)口產品以塊礦(kuàng)和粗加工產(chǎn)品(pǐn)為主,創匯效益不高;加工設備和加(jiā)工工藝研發不深入,深加工能力(lì)薄弱,成為國內生產的矽灰石在工程塑料、精細陶(táo)瓷、顏料等(děng)行業(yè)廣泛利用(yòng)的首要製約因素,造成矽灰石產品大量依賴(lài)。
由(yóu)此可見,矽灰石作(zuò)為非金屬礦行業的一個縮影,深加工技術仍然亟待突破,謹(jǐn)以此文送給(gěi)想(xiǎng)了(le)解矽灰石行業(yè)的(de)朋(péng)友們,希望能讓大家對矽灰石有更全麵係統的(de)認識。