矽灰石(shi)一般呈白(bai)色、灰白色(se),偶(ou)見黃、綠(lü)、棕等顔色。純的(de)矽灰(hui)石(shi)呈白色(se)或亮白(bai)色,玻璃(li)光澤(ze)。純(chun)度(du)在99%、粒(li)度達到小(xiao)于325目(mu)的矽灰石,其反(fan)射率可達92-96%,具有(you)很高的白度或(huo)亮度。這(zhe)些(xie)優點(dian)是在(zai)陶瓷産品和白(bai)色(se)油漆與發亮塗(tu)料(liao)的生産中有重(zhong)要價(jia)值的工藝特性(xing)。
目前世界(jie)上矽灰石消耗多的(de)是陶瓷(ci)工(gong)業(≥50%),其次是(shi)作爲填料(liao)在油漆(qi)、塗(tu)料、橡膠、塑(su)料(liao)、造紙、樹(shu)脂等領域的應用占30%左右。其它(ta)領域應用(yong)約爲(wei)10-20%。矽灰石晶體在自然界中(zhong)多呈針狀(zhuang)纖維狀或(huo)放射(she)狀集(ji)合體(ti)。纖(xian)維的(de)長度與(yu)直徑之比(bi)可(ke)由(you)7~8:1至20~30:1。高長徑比的(de)超細(xi)矽灰石針(zhen)狀粉(fen),可(ke)以取代(dai)其他(ta)的短纖維(wei)礦物材料以(yi)及(ji)其他合成(cheng)晶體,用作功(gong)能性增(zeng)強材料,且由于(yu)它價格低廉,在(zai)工業中具(ju)有高(gao)的應用價值和(he)巨大(da)的潛在市(shi)場。
高(gao)長徑比矽灰石(≥10:1):
塑料(liao)、橡膠(jiao)、石棉代用品、油(you)漆塗料(liao)等(deng)領域(yu)
1、陶瓷行業應用(yong)
矽灰石作爲陶(tao)瓷原料(liao)的主要(yao)作用(yong)有:可以提(ti)高坯體(ti)抗壓強(qiang)度、壓型質量,增(zeng)強坯體在(zai)快速(su)焙燒中抗(kang)裂、抗(kang)撓曲(qu)的能力(li)。矽灰石中不(bu)含化學結(jie)合(he)水、不含(han)碳酸(suan)鹽,能減少(shao)焙燒中坯體的(de)收縮(suo)性、并(bing)沒有(you)氣泡(pao)排(pai)出(chu),不産生産品中的氣孔。矽(xi)灰石的針狀外形提供了坯體中水分快(kuai)速排出通道,加快幹燥速度。也(ye)可減少(shao)氣(qi)孔産(chan)生。大大縮短了(le)預熱期。矽灰石(shi)粉體還具有助熔性,在低溫下(xia)易于矽、鋁氧化(hua)物相熔。其線性(xing)熱膨脹小,能使(shi)坯體處于(yu)均勻(yun)燒結狀态,能很快達到燒制溫(wen)度。矽灰石粉體(ti)還具高白度、亮(liang)度,能(neng)夠顯著增(zeng)加陶瓷白度和(he)亮度。
建築(zhu)陶瓷(ci)用(yong)矽(xi)灰石(shi)一般(ban)要求矽灰石含(han)量大于或等于(yu)60%(如含(han)透(tou)輝石也(ye)視爲有用組分(fen),其含量可折抵(di)矽灰(hui)石(shi)含量),石英含量(liang)≤20%,方解石(shi)含量≤13%,fe2o3≤1.7%。也(ye)可按礦(kuang)石化學成分要(yao)求sio238%-58%,cao36%-55%,co2≤6%,fe2o3≤7%。
2、作爲填料用(yong)于塗(tu)料(liao)、橡塑行(hang)業
矽灰石粉體(ti)在油(you)漆、塗料行(hang)業作爲填(tian)充劑(ji),增量(liang)劑。同時由(you)于其具有(you)高白(bai)度和高(gao)亮(liang)度,可(ke)以用(yong)于高質量純白(bai)油漆,純白(bai)、發亮塗(tu)料。矽灰(hui)石粉體作爲針(zhen)狀晶體,還(hai)是一種平光(guang)劑,油漆(qi)、塗料使用後變得光潔平滑。即(ji)美觀,抗風化力也強。矽灰(hui)石的(de)吸油、吸水率低可以(yi)減少用油(you)量,降低(di)生産成(cheng)本。
油漆塗料對(dui)矽灰石礦(kuang)的一(yi)般要求:sio2≥49%,cao≥45%,fe2o3≤0.2%,325目礦粉吸油(you)量20~25g/100g,水溶物(wu)≤0.5%,水萃(cui)取ph值爲7-9,325目(mu)礦粉白度(du)≥90%。
矽(xi)灰(hui)石粉(fen)體填充在高分子(zi)材(cai)料(橡膠、塑料等(deng))中,能(neng)夠提(ti)高(gao)電絕緣(yuan)性、化學惰(duo)性,耐(nai)熱性(xing)。作(zuo)爲(wei)一種(zhong)加強性(xing)的填料,能夠使(shi)得橡膠、塑(su)料(liao)鞋(xie)底、輪胎(tai)等産品具有(you)更(geng)強的(de)性。
矽(xi)灰石具有折(she)射率高(gao)、白度(du)高等特性(xing),做造紙填料,能(neng)增加紙(zhi)張的不透明(ming)度和(he)白度。矽灰石用(yong)于造(zao)紙,所形成(cheng)的矽灰石—植物(wu)纖維(wei)網絡具有(you)更多(duo)微孔型結(jie)構,使(shi)紙張的吸墨性(xing)能提(ti)高,同時由(you)于平滑度提高(gao)、透顯降低,因(yin)而(er)增加了紙(zhi)張的(de)适印(yin)性。矽灰石(shi)幹擾植物纖維(wei)的結合(he),使之對(dui)濕度不敏(min)感,降(jiang)低其(qi)吸濕(shi)性和(he)變形程度(du),增加(jia)了紙張的尺寸穩定性。
3、冶(ye)金工(gong)業應用
矽(xi)灰石(shi)在冶金行業可(ke)以作(zuo)爲助熔劑(ji),主要用作生産(chan)顆(ke)粒(li)闆坯連鑄(zhu)、模鑄保護(hu)渣(zha)和(he)無碳保護渣的(de)基料。它(ta)能(neng)在較低溫度下(xia)(1060-1149℃)與sio2,al2o3等(deng)相熔,從而(er)起到降低(di)混合物熔(rong)融溫度,并(bing)有利(li)爐渣生(sheng)成和排渣。
冶(ye)金保護渣(zha)對矽灰石精礦(kuang)的質量(liang)要求(qiu):矽(xi)灰石(shi)≥50%,方解(jie)石≤50%,石(shi)英≤5%,s≤0.01%,p≤0.01%。
用矽灰(hui)石作(zuo)電焊(han)條藥皮配(pei)料,能起助熔和(he)造渣添加劑(ji)作(zuo)用,抑制焊(han)接時(shi)放電,減(jian)少飛濺(jian),提高(gao)熔渣流動(dong)性,使(shi)焊縫成型(xing)整潔美觀(guan),增強(qiang)機械強度。
電焊(han)條對(dui)矽灰石精(jing)礦質量的一般(ban)要求(qiu):sio2 45%~55%,cao 35%~45%,mgo≤0.8%,s ≤0.03%,p小于0.03%。
4、替代(dai)石棉(mian)在建材行(hang)業應(ying)用
矽(xi)灰石(shi)粉體作爲(wei)礦物(wu)棉加工後能成(cheng)松散(san)絮(xu)棉狀态(tai),是理(li)想的石棉(mian)的代用品(pin)具備(bei)保溫(wen)、絕熱性、絕(jue)緣性。矽灰石粉(fen)體可以用于微(wei)晶玻(bo)璃(li)原料,利(li)用其針狀、纖維(wei)狀晶(jing)體(ti)特點,在(zai)微晶(jing)玻(bo)璃中形(xing)成針(zhen)狀、網狀微(wei)晶結構,增加微晶玻璃(li)制(zhi)品的(de)強度。矽灰石還(hai)是建(jian)築(zhu)行業常(chang)用的白水泥的(de)原料(liao)之一(yi)。
玻璃(li)纖維對矽灰石(shi)的要(yao)求(qiu):sio2 50.5%~51.5%,cao 44.5%~45.5%,mgo≤1.8%,fe2o3≤0.35%,al2o3≤0.8%,粒度325目(mu)≤5%,燒失(shi)量(liang)≤3.0%
5、其它領域的(de)應用
用矽(xi)灰石作電焊條(tiao)藥皮配料(liao),能起(qi)助熔和(he)造渣添加劑(ji)作用,抑制(zhi)焊(han)接(jie)時放電,減(jian)少飛(fei)濺(jian),提(ti)高熔(rong)渣流動性,使焊縫成型整(zheng)潔美(mei)觀,增(zeng)強機械強(qiang)度。生産各種磨(mo)削用砂輪時(shi),利(li)用矽(xi)灰石粉體(ti)的針狀和助熔(rong)性質(zhi),在砂輪坯(pi)料(liao)中加入(ru)矽灰石可起到降(jiang)低(di)熔燒溫度(du),增高(gao)坯料粘結強度(du),提高産(chan)品堅固(gu)性、性的作用。在(zai)造紙行業(ye)中矽灰石(shi)在紙(zhi)張中(zhong)呈針狀、網狀結(jie)構,從(cong)而(er)增加了(le)紙張的抗(kang)拉強(qiang)度,是紙的填料和塗層。矽(xi)灰石(shi)粉體在(zai)汽車工(gong)業可(ke)作爲(wei)離合器、制動(dong)器(qi)的填(tian)料,主要(yao)是利用(yong)其性(xing)和抗(kang)拉性(xing)。
小結:矽灰石粉(fen)體在(zai)冶金澆鑄(zhu)、建築陶瓷、塗料(liao)、塑料等(deng)領域中(zhong)得到廣泛應用(yong)。随着低溫快速(su)燒成(cheng)技術(shu)的推(tui)廣,矽灰(hui)石(shi)在陶(tao)瓷生産中(zhong)的用(yong)量将不斷增加(jia),由于(yu)矽(xi)灰(hui)石的增強(qiang)性能、低吸水(shui)性、熱穩定性(xing)和傳導性,以及(ji)化學純淨(jing)性等(deng)特點,因此使其(qi)作爲填料(liao)在塑(su)料、橡膠行業中(zhong)的使用量在迅(xun)速增長(zhang)。随着粉(fen)體技術的發展(zhan),其應(ying)用領域還(hai)将越(yue)來(lai)越(yue)廣。矽(xi)灰石(shi)可(ke)在許多(duo)方面作滑(hua)石、石(shi)棉、粘土(tu)、矽(xi)藻土(tu)、長石等礦(kuang)物材(cai)料(liao)的(de)替(ti)代品,應(ying)用前景廣闊。
矽(xi)灰石粉的粉碎(sui)加工
矽灰石粉的粉(fen)碎(sui)加工,是(shi)要(yao)将其加(jia)工到(dao)粒度,同時還要盡量保持(chi)晶體(ti)的長(zhang)徑(jing)比。矽灰(hui)石的(de)長徑(jing)比一般爲7-8:1,有(you)的(de)可達(da)15-20:1,高爲(wei)30:1。由于粉碎(sui)方法(fa)的差(cha)異,所得矽灰石的長徑比(bi)有所不同(tong)。
目前(qian)來講,國内(nei)所用到的(de)矽灰石粉碎設備可(ke)分爲(wei)以下幾類(lei),工作原理(li)和粉(fen)碎效(xiao)果均有所(suo)不同。
影(ying)響矽灰(hui)石針狀(zhuang)粉性能(neng)指标的主要因(yin)素有(you)分散(san)介質(zhi)、機械粉碎(sui)作用(yong)力特(te)性(xing)等,适(shi)量(liang)的助磨劑(ji)也有利于(yu)提高産品(pin)的長(zhang)徑比(bi)。
矽灰(hui)石粉是一種短(duan)纖維狀的無機粉體。在(zai)某(mou)些應(ying)用領(ling)域(yu),如陶瓷(ci)、微晶玻璃(li)、冶金(jin)保護渣等隻對(dui)其粒(li)度(du)有(you)要求(qiu),對顆粒(li)的(de)長徑(jing)比沒有明确或(huo)具體的要(yao)求。但對于石(shi)棉代用(yong)品、造紙紙漿代用品(pin)、塑料(liao)和橡(xiang)膠的增強(qiang)填料(liao)以及部分塗料(liao)填料(liao)等,則不僅對其粒度大小(xiao)和粒度分(fen)布有(you)要求(qiu),而且還對(dui)其纖維狀顆粒的長(zhang)徑比有要(yao)求。
高長徑(jing)比(bi)(>10)矽(xi)灰石粉(fen)體可以(yi)代替(ti)石(shi)棉纖維、造紙(zhi)纖維以及(ji)塑料和橡(xiang)膠等(deng)高聚物基複合(he)材料的增(zeng)強填(tian)料等等,有較大(da)的應用(yong)價值和(he)經(jing)濟(ji)價值。因此(ci),高長徑(jing)比(bi)矽灰(hui)石針(zhen)狀粉的加(jia)工技(ji)術是(shi)矽灰(hui)石的主要(yao)深加(jia)工技術之一。
高(gao)長徑(jing)比(bi)矽(xi)灰石(shi)和超細(xi)矽灰石(shi)的主要生(sheng)産設備有:機械沖擊磨(mo)機、離心自磨(mo)機(如(ru)旋風(feng)或飓(ju)風超細(xi)自(zi)磨機(ji)、lfs離心式(shi)粉碎機(ji))、流态化(hua)床式氣(qi)流(liu)粉(fen)碎機(ji)等。
其(qi)中,機(ji)械沖擊磨(mo)、離心自(zi)磨機等(deng)一般适用(yong)生産(chan)400~1000目左(zuo)右(you)的高長(zhang)徑比(bi)矽灰石針(zhen)狀粉(fen);流态(tai)化(hua)床式氣流粉碎機(ji)适用于(yu)生産1250目(d97≤10μm)超細針(zhen)狀(zhuang)矽灰石(shi)粉。
上述(shu)二類(lei)設備(bei)都是幹法(fa)生産。如果矽灰石在濕(shi)法提純(chun)(浮選(xuan)或濕式強(qiang)磁選)後再進行(hang)超細粉碎(sui)加工(gong),可采用濕法工(gong)藝,濕法粉碎到(dao)要求(qiu)的産(chan)品細(xi)度(du)後,再進(jin)行脫(tuo)水(過濾(lü)和幹(gan)燥)。
矽灰石的(de)表面(mian)改性(xing)方法一般有偶(ou)聯劑(ji)表面(mian)改性(xing)、機械力表(biao)面化(hua)學改(gai)性(xing)和表面無機(ji)包覆(fu)法。
目前(qian),矽灰石(shi)常用的表面改(gai)性劑主要(yao)有矽(xi)烷偶聯劑、钛酸(suan)酯和鋁酸酯偶(ou)聯劑(ji)、表面活性(xing)劑及甲基丙烯酸甲脂等。
1、矽烷(wan)偶聯改性
矽(xi)烷偶聯改(gai)性是矽(xi)灰石粉(fen)體常用(yong)的表面(mian)改性方(fang)法(fa)之(zhi)一。一般采用幹法(fa)改(gai)性工(gong)藝,偶聯劑(ji)的用(yong)量與要求的覆(fu)蓋率及粉體的(de)比表(biao)面積(ji)有關(guan)。用氨(an)基矽(xi)烷處理矽灰石時,用(yong)量爲矽(xi)灰石重量的(de)0.5%左(zuo)右(you);甲基丙(bing)烯含氧(yang)矽烷(wan)的用量爲矽灰(hui)石重量的(de)0.75%,這二(er)種改(gai)性産(chan)品分(fen)别填(tian)充尼龍6和(he)聚(ju)酯代替30%的玻(bo)璃纖維可顯著(zhe)提高制(zhi)品的力學性能
2、表(biao)面活性劑改性(xing)
用矽(xi)烷偶聯劑處理(li)矽灰石,可大(da)大(da)其與(yu)聚合(he)物的相容性(xing),增強填(tian)充效(xiao)果,但(dan)矽烷(wan)偶(ou)聯劑改(gai)性生(sheng)産成本較(jiao)高(gao)。因此,在某些應用(yong)條件下,可用較(jiao)便宜(yi)的(de)表面活性劑(ji),如硬脂酸(suan)(鹽)、季(ji)胺鹽、聚乙二醇、脂肪(fang)醇聚(ju)氧乙(yi)烯醚(mi)(非離(li)子型(xing)表面活性(xing)劑(ji))等對(dui)矽灰石(shi)粉進行表面改(gai)性處(chu)理(li)。這些表(biao)面活性劑(ji)通過(guo)性基(ji)團與顆粒(li)表面(mian)的(de)作用,覆蓋于顆粒(li)表面(mian),可大大增(zeng)強矽(xi)灰石填(tian)料的親(qin)油性(xing)。
3、有(you)機單體聚(ju)合反(fan)應改性(xing)
有機(ji)單體在矽(xi)灰石(shi)粉體/水懸(xuan)浮液中(zhong)的聚合(he)反應(ying)試驗結果(guo)表明,其聚合體可以(yi)吸(xi)附(fu)于(yu)顆(ke)粒表面,這(zhe)樣既改變了矽(xi)灰石(shi)粉體的表(biao)面性(xing)質(zhi),有不影響其(qi)粒徑和白度。将此矽(xi)灰(hui)石粉體(ti)作塗料的填料,可降低塗料的(de)沉降性(xing)和增強(qiang)分散性。目前(qian)選(xuan)擇在矽灰石粉(fen)體/水(shui)懸(xuan)浮液中(zhong)進行聚(ju)合反應(ying)的單(dan)體是甲基(ji)丙烯(xi)酸甲酯。
中國矽(xi)灰石行業(ye)有着(zhe)巨大的資(zi)源優勢,主要分(fen)布在吉林大頂(ding)山、四平、磐石,江(jiang)西上高、月(yue)光山(shan),遼甯法(fa)庫,黑龍江密(mi)山、龍江,河(he)北(bei)武安、遷西,江(jiang)蘇江甯、溧(li)陽,浙江長興,福建漳(zhang)州、南平,安徽銅陵,湖(hu)南長甯,雲(yun)南騰沖,青海都(dou)蘭,内(nei)蒙(meng)古巴林(lin)左旗,新疆(jiang)哈密(mi)等地區。我國已(yi)在上(shang)述地區建(jian)廠(chang)投産
目前,我(wo)國矽灰石年(nian)産(chan)量達(da)到(dao)30萬t,約占(zhan)世界(jie)總産量的54.7%,超過(guo)、印度,成爲矽灰石資源和(he)生産(chan)大(da)國。我國生産的矽灰石(shi)大約(yue)50%用(yong)于國内,主要(yao)用(yong)于(yu)陶瓷、耐火(huo)材(cai)料塗料(liao)、塑料和橡(xiang)膠。我國矽灰石(shi)主要(yao)出口日本、韓國以及狗周各國(guo),占世界矽灰石(shi)貿易量的50%以上(shang)。我國矽灰(hui)石加(jia)工和(he)應用的總(zong)體水(shui)平不高,出(chu)口(kou)産品以塊礦(kuang)和粗加工(gong)産品(pin)爲主(zhu),創彙(hui)效益(yi)不高;加工(gong)設備(bei)和加工工藝研發不深入,深加(jia)工能力薄(bao)弱(ruo),成(cheng)爲國内(nei)生産的矽灰(hui)石在工程(cheng)塑料、精(jing)細陶瓷(ci)、顔料等行業廣(guang)泛利(li)用的(de)首要制約(yue)因素,造成(cheng)矽灰石(shi)産(chan)品大(da)量依賴。
由此可見,矽(xi)灰石作爲非金(jin)屬礦行業(ye)的一個縮(suo)影,深(shen)加工技術仍然亟待突破(po),謹以(yi)此文送給想了(le)解矽灰石(shi)行業(ye)的朋友(you)們(men),希望(wang)能讓大家對矽(xi)灰石有(you)更全面(mian)系統的認(ren)識。