矽灰石一般呈白色、灰白色,偶(ǒu)見黃、綠、棕(zōng)等(děng)顏色。純的矽灰石呈白色或亮白色,玻璃光(guāng)澤(zé)。純度在99%、粒度達到小於325目(mù)的矽灰石,其反射率可達92-96%,具有很高的白度或亮度。這些優點是在(zài)陶瓷產品和白色油漆與發亮塗料的生產中有重要價值的工(gōng)藝特性。
目(mù)前世界上(shàng)矽灰石消耗多的是陶瓷工業(≥50%),其次是作為(wéi)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(lǐng)域應用約為(wéi)10-20%。矽灰石晶(jīng)體在自然界中多呈針狀纖維狀或放射狀集合體。纖維的長(zhǎng)度與直徑之比可由7~8:1至20~30:1。高長徑比的超細矽灰石針狀粉,可以取代其他的短(duǎn)纖維礦物材料以及(jí)其他合成晶體,用作功(gōng)能(néng)性增(zēng)強材料,且由(yóu)於它價格低廉,在工業中具有高(gāo)的應用價值(zhí)和(hé)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、油漆塗料等領域
1、陶瓷行業應用
矽灰石(shí)作為陶瓷(cí)原(yuán)料(liào)的主要作用有:可以提高坯體抗壓強度、壓型質量,增(zēng)強坯體在快速焙燒中抗裂、抗撓曲的能力(lì)。矽灰石中不含化(huà)學結合水、不含碳酸鹽,能減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(shí)的針狀外形提供了坯體中水分快速排出通道,加快幹燥速度。也可減少氣孔產生。大大縮短了預熱期。矽(guī)灰石(shí)粉體(tǐ)還具有助熔性,在低溫下易於(yú)矽、鋁氧化物相(xiàng)熔(róng)。其線性熱膨脹小,能使坯體處於均勻(yún)燒結狀態,能很快達到燒製溫度。矽灰石粉體還具高白度、亮度,能(néng)夠顯著增加陶瓷白度和亮度。
建築陶瓷(cí)用矽灰石一般要求矽灰石含量大(dà)於或等於60%(如含透輝石也視為有用組分,其含量可折抵矽灰石含量(liàng)),石英含量(liàng)≤20%,方解石含量≤13%,Fe2O3≤1.7%。也可按礦石化學成(chéng)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(qī)、塗料行業作為填充劑,增量劑(jì)。同時由於其(qí)具有高白度和高亮度,可以用於(yú)高質量純白(bái)油漆,純白、發(fā)亮塗料。矽灰石粉體作為針狀晶體(tǐ),還是(shì)一種平光劑,油(yóu)漆、塗料使用後變得光潔平滑(huá)。即美(měi)觀(guān),抗風化力也強。矽灰石的(de)吸油、吸水率(lǜ)低可以減少(shǎo)用油量,降低生產成本(běn)。
油漆塗料對矽灰石礦的一般要(yào)求:SiO2≥49%,CaO≥45%,Fe2O3≤0.2%,325目礦粉吸油(yóu)量(liàng)20~25g/100g,水溶物≤0.5%,水萃取pH值為7-9,325目礦粉(fěn)白度≥90%。
矽灰石粉體填充在高分子(zǐ)材(cái)料(橡(xiàng)膠、塑料等)中,能夠提高電絕緣性(xìng)、化學(xué)惰性,耐熱性。作為一種(zhǒng)加強性的填料,能夠使得橡膠(jiāo)、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(bái)度高等特性,做造(zào)紙填料,能增加紙張的不透明(míng)度和白度。矽灰石用於造紙,所形成的矽灰石—植物(wù)纖維網絡具有更多微孔型(xíng)結構,使紙張的吸墨性能提高,同時由於平(píng)滑(huá)度提高、透顯降低,因而增加了紙張的(de)適印性。矽灰石幹擾植物纖維的結(jié)合,使之對濕度不敏感,降低其(qí)吸濕(shī)性和變形程度,增加了紙張的尺寸穩定性(xìng)。
3、冶金工業應用
矽灰石在冶(yě)金行業可以作為助熔劑,主要用作生產顆粒(lì)板(bǎn)坯連鑄、模鑄保護渣和無碳保護渣的基料。它能在較(jiào)低溫度下(xià)(1060-1149℃)與SiO2,Al2O3等相熔,從而起(qǐ)到降低混合物熔(róng)融(róng)溫(wēn)度,並有利爐(lú)渣生成和排渣。
冶金保護渣對矽灰石精礦的質量要求:矽灰石≥50%,方(fāng)解石≤50%,石英≤5%,S≤0.01%,P≤0.01%。
用矽灰石作電焊條藥皮配料,能起助熔和造(zào)渣添加劑作用,抑製焊接時放電,減少飛濺,提高熔渣(zhā)流動性,使焊縫成型整潔美(měi)觀,增(zēng)強機械強度。
電焊條對矽灰(huī)石(shí)精礦(kuàng)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(jiàn)材行業應用
矽灰石粉體作為礦(kuàng)物(wù)棉加工後能成鬆(sōng)散絮棉狀態,是理想的石(shí)棉的代用品具備保溫、絕熱性、絕緣性。矽灰(huī)石粉體可以用(yòng)於微晶(jīng)玻(bō)璃原料(liào),利用其針狀、纖維狀晶體特點,在微晶玻璃中形成針狀、網(wǎng)狀微晶結構,增加微晶玻璃製品的強度。矽灰(huī)石還是建築行業常用的(de)白(bái)水泥的原料之(zhī)一。
玻璃纖維對矽灰石的要求: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(liàng)≤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(jiā)劑作用,抑製焊接(jiē)時(shí)放電,減少飛濺,提高熔渣流動性,使焊縫成型(xíng)整潔美(měi)觀,增強機械強(qiáng)度。生產各種磨削用砂輪時,利用矽灰石粉體的針狀和助(zhù)熔性質,在砂輪坯料中加(jiā)入矽灰石可起到降低熔燒溫度,增高坯料粘結強度,提高產品堅固性、性的作用。在造紙(zhǐ)行業中矽灰石在紙張中呈(chéng)針狀、網狀結構,從而增加了紙張的抗(kàng)拉強度,是紙(zhǐ)的填料和塗層。矽灰石粉體在汽車工(gōng)業可作為離合(hé)器、製動器的填料,主要是利用其性和抗拉性。
小結:矽灰石粉體在冶金澆鑄、建築(zhù)陶瓷、塗料、塑料等領域中得到廣泛應用。隨著低溫快(kuài)速燒成技術的(de)推廣,矽灰石在陶瓷生產中的用量將不斷增加,由於矽灰石的增強性能、低吸水性、熱穩定性和(hé)傳導性,以及化學純淨性等特點(diǎn),因此使其作(zuò)為填料在塑料、橡膠行業中的使用量在迅速增長。隨著粉(fěn)體技術的發展,其(qí)應用領域還將越來越廣(guǎng)。矽灰石可在許(xǔ)多(duō)方麵作滑石、石棉、粘土(tǔ)、矽藻土、長(zhǎng)石等礦(kuàng)物材料的替代品,應用前景廣闊。
矽灰(huī)石粉的粉碎加工
矽灰石粉的粉碎加工,是要將其加工到粒(lì)度,同時還要盡量保持晶體的長徑比(bǐ)。矽灰石的(de)長徑比一般為7-8:1,有的可達(dá)15-20:1,高為30:1。由於粉碎方法的差異,所得矽灰(huī)石的長徑(jìng)比有所不同。
目前來講,國內所用到的矽灰石粉碎設備可分為以下幾(jǐ)類(lèi),工作原理和粉碎效果均有所不同。
影響矽灰(huī)石(shí)針狀粉性能指標(biāo)的主要因素有分散介質、機械粉碎作用力特性等,適量的助磨(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(fěn)體。在某些應用(yòng)領域,如陶瓷、微晶玻璃、冶金保護渣等隻對其粒(lì)度有要(yào)求,對顆粒的長徑比沒有明確(què)或具體的要(yào)求(qiú)。但對於石棉代用品、造紙(zhǐ)紙漿代用品(pǐn)、塑料(liào)和橡膠的增強填料以及部分塗料(liào)填料等,則不僅對其粒度大小和粒(lì)度分(fèn)布有要求,而且還(hái)對其纖維狀顆粒(lì)的長徑比有要求。
高(gāo)長徑比(>10)矽灰石粉體可以代替石棉纖(xiān)維、造紙纖維以及塑料和橡膠等高聚(jù)物基複(fù)合材(cái)料的增強填料等等,有較大的應用價值和經濟價值。因此(cǐ),高長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矽灰石的主(zhǔ)要生產設備有:機械衝擊磨(mó)機、離心自磨機(如旋風或颶風超(chāo)細自磨機、LFS離心式粉碎機)、流態化床(chuáng)式氣流粉碎機等(děng)。
其中,機械(xiè)衝擊磨、離心(xīn)自磨機等一般適用生產400~1000目左右的高長徑比矽灰石針狀粉;流態化床式氣流粉碎機(jī)適用於生產1250目(d97≤10μm)超(chāo)細針狀矽灰石粉。
上述二類設(shè)備都是幹法生產。如果矽灰石在濕法提純(浮選(xuǎn)或濕式(shì)強磁選)後再進行超細粉碎加工,可采用濕(shī)法(fǎ)工藝,濕法粉碎(suì)到(dào)要求的產品細(xì)度後,再進行(háng)脫水(過濾和幹燥)。
矽灰石的(de)表麵改(gǎi)性方法一般(bān)有偶聯劑表麵改性、機械力表麵化學改性和表麵無機包覆法。
目前,矽灰石常用的表麵改性劑主(zhǔ)要有矽烷偶聯劑、鈦酸酯和鋁酸(suān)酯偶聯劑、表麵活性劑及甲基丙烯酸甲脂(zhī)等(děng)。
1、矽(guī)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。一(yī)般(bān)采用幹法改性工藝,偶聯劑的用量與要求的覆蓋率(lǜ)及粉(fěn)體的比表麵積有關(guān)。用氨基矽烷(wán)處理矽灰石時,用量為矽灰(huī)石重量的0.5%左右;甲基丙烯含氧矽烷的用量為矽灰(huī)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30%的玻璃纖維可顯著提(tí)高製品的力學性能
2、表(biǎo)麵活性劑改性
用矽(guī)烷偶聯劑處理矽灰石(shí),可大大其(qí)與聚合物的相容性,增強填充效果,但矽烷偶(ǒu)聯劑改性生產成本較高(gāo)。因此,在某些應用條件下,可用較便宜的表麵活(huó)性劑,如硬脂酸(鹽)、季胺鹽、聚乙二醇、脂肪醇聚氧乙烯醚(非離子型表麵(miàn)活性劑(jì))等對矽灰石粉進行表麵(miàn)改性處理。這些表麵活性劑通過性(xìng)基團與顆粒表麵的作(zuò)用,覆蓋於顆粒表麵,可大大增強(qiáng)矽灰(huī)石填料的親油性。
3、有機單體聚合反應改性
有機單體在矽(guī)灰(huī)石粉體/水懸浮(fú)液中(zhōng)的聚合反應試(shì)驗(yàn)結果表明,其聚合體可以吸附於顆粒表麵(miàn),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填料,可降低塗料的沉降性和增強分散(sàn)性。目前選擇在矽灰石粉體/水懸浮液中進行(háng)聚合反應的單體(tǐ)是甲基(jī)丙烯酸甲(jiǎ)酯。
中國矽灰(huī)石行業有著巨大的資源優勢,主要分布在吉林大頂山、四平、磐石,江西上高、月光山,遼寧法庫,黑龍江密山、龍江,河北(běi)武安、遷西(xī),江(jiāng)蘇江寧、溧陽,浙江長興,福建(jiàn)漳州、南平,安徽銅陵,湖南長寧,雲南騰衝(chōng),青海(hǎi)都(dōu)蘭,內蒙古巴林左旗,新(xīn)疆哈密等地區。我國已在(zài)上述地區建廠投產
目前,我國矽(guī)灰石年產量達到30萬t,約占世界總產量的54.7%,超過、印度(dù),成為矽灰(huī)石(shí)資源和生產大國。我國生產的矽灰石大約50%用於國內,主(zhǔ)要用於陶瓷(cí)、耐火材料塗料、塑料和橡膠。我國矽灰石主要(yào)出口日本(běn)、韓國以及狗周各國,占世界(jiè)矽灰石貿易量(liàng)的50%以上。我國矽灰石加工和應用的總體水平不高,出口產品以塊(kuài)礦(kuàng)和粗加工產品為主,創匯效益不高;加工設備和加工工(gōng)藝研(yán)發不深入,深加(jiā)工(gōng)能力薄弱,成為國內生(shēng)產的矽灰石在工程(chéng)塑料、精細陶瓷、顏料等行業廣泛(fàn)利用(yòng)的首要製約因素,造成(chéng)矽灰石(shí)產品大量依賴。
由(yóu)此可見,矽灰石作為(wéi)非金屬礦行(háng)業的一個縮影,深加工技術仍然亟待突破,謹以此文送給想了解(jiě)矽灰石行(háng)業的朋友們,希望能讓大家對矽(guī)灰石有更(gèng)全麵係(xì)統的認識。