矽灰(huī)石一般呈(chéng)白色、灰白色,偶見黃(huáng)、綠、棕等顏色(sè)。純(chún)的矽灰石呈白色或亮白色,玻璃光澤。純度在(zài)99%、粒度達到小於325目的矽(guī)灰(huī)石,其反射率可達92-96%,具有很高(gāo)的白度或亮(liàng)度。這些優點是在陶瓷(cí)產品和白(bái)色(sè)油漆與發亮塗料的生產中有重要價值的工藝特性。
目(mù)前世界上矽灰石消耗多的是陶瓷工(gōng)業(yè)(≥50%),其次是作為填料(liào)在油漆、塗(tú)料、橡膠、塑料、造紙、樹脂等領域的應用占(zhàn)30%左右。其它領域應用約為10-20%。矽(guī)灰(huī)石晶體在(zài)自然界中多呈針狀纖維狀或放射狀集合體。纖維(wéi)的長度與直徑之比可由7~8:1至20~30:1。高長徑比(bǐ)的超細矽灰(huī)石針狀粉,可以(yǐ)取代其他的(de)短(duǎn)纖維礦物材料以及其他合成晶體(tǐ),用(yòng)作功能性增強材料,且(qiě)由於它價格低廉,在(zài)工業中具有高的應用價值(zhí)和巨大的潛在市場。
高長徑比矽灰石(≥10:1):
塑料、橡膠、石(shí)棉代用品、油漆塗料等領(lǐng)域
1、陶瓷行(háng)業應用
矽灰石作為陶瓷原料(liào)的主(zhǔ)要作用有(yǒu):可(kě)以提高坯體抗壓強度、壓型質量,增強坯體在快速焙燒中抗裂、抗撓曲的能力。矽灰石中不含化學結合水、不含碳酸(suān)鹽,能減少焙燒中坯體的收縮性、並沒有(yǒu)氣泡排出,不產(chǎn)生(shēng)產品中的氣孔。矽灰石的針狀外形提(tí)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(duǎn)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)性熱膨脹小,能使坯體處於均勻燒結狀態(tài),能很快達到燒製溫度。矽灰石粉體還具高白度、亮度,能夠(gòu)顯著增加陶瓷白度和(hé)亮度。
建築陶瓷用矽灰石一般要求矽(guī)灰石含量大於或等於(yú)60%(如含透輝石也視為有用組分(fèn),其含量可折(shé)抵(dǐ)矽灰石含量),石英含量≤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、作為填料用於塗料、橡塑(sù)行業
矽灰(huī)石粉體在油漆、塗料行業(yè)作為填充劑,增量劑。同時由於(yú)其具有高白度和高亮度,可以用(yòng)於高質量純白油漆,純(chún)白、發亮塗料。矽灰石粉體作為針狀晶體,還是一種平光劑,油漆、塗料使用後變(biàn)得光潔平滑(huá)。即美觀,抗風化力(lì)也強。矽灰石的吸油、吸水率(lǜ)低可以(yǐ)減少用油量(liàng),降低生產成本。
油漆(qī)塗料對矽灰石礦的一般要求(qiú):SiO2≥49%,CaO≥45%,Fe2O3≤0.2%,325目礦粉吸油量20~25g/100g,水溶物≤0.5%,水萃取pH值為7-9,325目礦(kuàng)粉白度≥90%。
矽灰石粉體填充在高分子材料(liào)(橡膠、塑料等)中,能夠提高電絕緣性、化學惰性,耐熱性(xìng)。作為一種加強性的填料,能夠使得橡膠、塑料鞋底、輪胎等產品具(jù)有更強的性。
矽灰石具有折射率高、白度高等特性(xìng),做造(zào)紙(zhǐ)填料,能增加紙張的不透明度和白度(dù)。矽(guī)灰石用於造紙,所形成的矽灰石—植物纖維網絡具有更多(duō)微孔型結構,使紙張(zhāng)的吸墨性(xìng)能提高,同時由於平滑(huá)度提高、透顯降低,因而增加了紙張的適印性。矽灰石幹擾植物纖維的結合(hé),使之(zhī)對濕(shī)度不敏感,降低其(qí)吸濕性和變形程度,增加了紙張的尺寸(cùn)穩定性。
3、冶金工業應用
矽灰石在冶金行業可以作為助熔劑(jì),主要用作生產(chǎn)顆粒板坯連(lián)鑄、模鑄保護(hù)渣和無碳保護渣的基料。它能在較低溫度下(1060-1149℃)與SiO2,Al2O3等相熔,從而起到降低混合物熔融溫度,並有利爐渣生成和排渣。
冶金保(bǎo)護渣對矽(guī)灰石精礦(kuàng)的(de)質量要(yào)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,提高熔渣流動性,使焊縫成型整潔美觀,增強機械強度。
電焊條對矽灰石精礦質量的一般(bān)要求:SiO2 45%~55%,CaO 35%~45%,MgO≤0.8%,S ≤0.03%,P小於(yú)0.03%。
4、替代石(shí)棉(mián)在建材行業應用
矽灰石粉體作為礦物棉加工後能成(chéng)鬆散絮棉狀態,是理想的石棉的代(dài)用品具備保溫、絕熱性、絕緣性。矽灰石粉體可以用於微(wēi)晶玻璃原料(liào),利用(yòng)其針狀、纖維(wéi)狀晶體特點(diǎn),在(zài)微晶玻(bō)璃中形成針狀、網狀微晶結構,增加微(wēi)晶玻璃製品(pǐn)的強(qiáng)度。矽(guī)灰石還是建築行(háng)業常用的白水(shuǐ)泥的原料之一。
玻璃纖維對矽灰石的要求(qiú):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(diàn)焊條藥皮配料,能(néng)起助熔和造渣添加劑作用(yòng),抑製焊接時放電,減少飛濺,提高(gāo)熔渣流動性,使焊縫成型整(zhěng)潔美觀,增強機械強度。生產各(gè)種磨(mó)削用砂輪時,利用矽灰石粉體的針狀和助熔(róng)性質(zhì),在砂輪坯料(liào)中加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。在造紙行業中矽灰石在紙張中呈針狀、網(wǎng)狀結構,從而增加了紙張的抗拉強度,是紙的填料和塗層。矽灰石粉體在汽車工業可作為離(lí)合器、製動器的(de)填料,主要是利用其性和抗拉性。
小(xiǎo)結:矽(guī)灰石粉體在冶金澆鑄、建築陶(táo)瓷、塗料、塑料等領域中得到廣泛應用。隨著低溫快速燒成技術(shù)的推廣,矽灰(huī)石在陶(táo)瓷生產中的用量將不斷增加,由於(yú)矽灰石的增強性能、低吸水性、熱穩定(dìng)性和傳導(dǎo)性,以及化學純淨性等特點,因此使其(qí)作為填料在塑料、橡膠(jiāo)行業中的使用量在迅速增長。隨著(zhe)粉體技術的發展,其(qí)應用領域還將越來越廣。矽灰石可在許多方麵(miàn)作滑石、石棉、粘土、矽藻土、長(zhǎng)石等礦物材料的替代品,應用前景(jǐng)廣闊。
矽灰石粉的(de)粉碎加工
矽灰(huī)石粉的粉碎加工,是要將其加工到粒度,同時(shí)還要盡量保持晶(jīng)體的長徑比。矽灰石的長徑比一般為7-8:1,有的可達15-20:1,高為30:1。由於粉碎方法的差異,所(suǒ)得矽灰石(shí)的長徑比有所不同。
目前來講,國(guó)內所用到的矽灰石粉碎設備可分(fèn)為以下幾類,工作原理和粉碎效果均(jun1)有(yǒu)所不同。
影響矽灰石針狀粉性(xìng)能指標的主要因素有分散(sàn)介質(zhì)、機械粉碎作用力特性等,適量(liàng)的助磨劑也有利於提高(gāo)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、冶金保護渣等隻對其粒度有要求,對顆粒(lì)的長徑比沒有明確或具體的要求。但對於石棉代用品、造紙紙漿代用品、塑料和橡膠的增強填料以及部分塗(tú)料填(tián)料等(děng),則不僅對其粒度大(dà)小和粒度分(fèn)布有要求(qiú),而且還對其纖(xiān)維狀(zhuàng)顆粒的長徑比有要求。
高長徑比(>10)矽灰石粉體可以代替石棉纖維、造紙(zhǐ)纖維以及塑料和橡(xiàng)膠等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。因此,高長徑比矽(guī)灰石針狀粉的加工技術是矽灰石的主要深加工技術之(zhī)一。
高長徑比矽灰石和超細矽灰石(shí)的主要生產設備有:機械衝擊磨機、離心自磨機(如(rú)旋風或(huò)颶風超細自磨機、LFS離(lí)心式粉碎機)、流態化床式氣流粉碎機等。
其中,機械衝擊磨、離心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適用於生產(chǎn)1250目(d97≤10μm)超細針(zhēn)狀矽灰石粉。
上述二類設備都是幹法生產。如果矽灰石在濕法(fǎ)提純(浮選或(huò)濕式強磁選)後再進行超細粉碎加工,可采用濕法工藝,濕法粉碎到要求的產品細度(dù)後,再進行脫水(shuǐ)(過濾(lǜ)和幹燥)。
矽灰石的表麵改性方法一般有偶(ǒu)聯劑表麵(miàn)改性(xìng)、機械力表(biǎo)麵化學改性和表麵無機包覆法。
目(mù)前,矽灰石常用的表麵改性劑主要有矽烷偶(ǒu)聯劑、鈦酸酯(zhǐ)和鋁酸酯偶聯劑、表麵活性劑及甲基丙烯酸甲脂(zhī)等。
1、矽烷偶(ǒu)聯改性(xìng)
矽烷(wán)偶聯改性是矽灰石粉(fěn)體常用(yòng)的表麵改性方法(fǎ)之一。一般采用幹法改性工藝(yì),偶聯劑(jì)的用量與要求的(de)覆蓋率及粉(fěn)體的(de)比表麵積有關。用氨基矽烷處理矽灰石時,用量為矽灰石重量的0.5%左右;甲(jiǎ)基丙烯含氧矽烷的用量為矽灰石重(chóng)量的0.75%,這(zhè)二種改性產品(pǐn)分別填充尼龍6和聚(jù)酯代替30%的玻(bō)璃纖維可顯著提高製品的力學性能
2、表麵活性劑改性
用矽烷偶聯劑(jì)處理矽灰石,可大大其與聚合物的(de)相容性,增強填充(chōng)效果,但矽烷偶聯劑改性生產成(chéng)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、聚乙二醇、脂肪醇聚氧乙烯醚(非離子型表麵活性劑)等(děng)對矽灰(huī)石粉進行表麵改性處(chù)理。這些表麵活性劑通過性基團與顆(kē)粒表麵的(de)作用,覆蓋於顆粒表(biǎo)麵,可大大(dà)增強矽灰石填料(liào)的親油性。
3、有機單體(tǐ)聚合反(fǎn)應改(gǎi)性
有機單體在矽灰石粉體(tǐ)/水懸浮液中的聚合反應試驗結(jié)果表明,其聚(jù)合體可以(yǐ)吸附於顆粒表(biǎo)麵,這樣既(jì)改變了矽灰石粉體的(de)表麵性質,有不影響其粒徑和(hé)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(hé)增強分散(sàn)性。目前選擇在矽灰石粉(fěn)體/水懸浮液中進行聚合反應的單體是甲基丙烯酸甲(jiǎ)酯。
中國矽灰石行業有(yǒu)著巨大的資源優勢(shì),主(zhǔ)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(lóng)江密山、龍江,河北武(wǔ)安、遷西,江蘇(sū)江寧、溧陽,浙(zhè)江長興,福建漳州、南平,安(ān)徽(huī)銅陵,湖南長寧,雲南騰衝,青海都蘭,內蒙古(gǔ)巴林左旗,新(xīn)疆(jiāng)哈密等地區。我國已在上述地區建廠投產
目前,我國矽(guī)灰石年產量達到30萬t,約占(zhàn)世界總產量的54.7%,超過、印度,成為矽灰石(shí)資源和生(shēng)產(chǎn)大國。我國生產的矽灰(huī)石大約50%用於國內,主(zhǔ)要用於陶瓷、耐火材料塗(tú)料、塑料和橡膠。我國矽灰石(shí)主要出口日(rì)本(běn)、韓國以及狗周各國,占世界矽灰石貿易量的50%以上(shàng)。我國(guó)矽(guī)灰石加工和應用的(de)總體水平不高,出口產(chǎn)品以塊(kuài)礦和粗加工產品為(wéi)主,創匯效益不高;加工設備和加工工藝研發(fā)不深入,深加工能力薄弱,成為國內生產的矽灰(huī)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,造成矽(guī)灰石產品大量依賴。
由此可見,矽灰石作為非金屬礦行業的一個(gè)縮影,深加工技(jì)術仍然亟待突破,謹以此文送給想了解矽灰(huī)石(shí)行業的朋友(yǒu)們,希望能(néng)讓(ràng)大家對矽灰石有更全麵係統的認(rèn)識。