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      硅灰石市場應用

      時間: 2019-10-24 11:33:27來源: 宜豐龍硅新材料有限公司
      硅灰石一般呈白色、灰白色,偶見黃、綠、棕等顏色。純的硅灰石呈白色或亮白色,玻璃光澤。純度在99%、粒度達到小于325目的硅灰石,其反射率可達92-96%,具有很高的白度或亮度。這些優點是在陶瓷產品和白色油漆與發亮涂料的生產中有重要價值的工藝特性。

      目前世界上硅灰石消耗多的是陶瓷工業(≥50%),其次是作為填料在油漆、涂料、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%。硅灰石晶體在自然界中多呈針狀纖維狀或放射狀集合體。纖維的長度與直徑之比可由7~8:1至20~30:1。高長徑比的超細硅灰石針狀粉,可以取代其他的短纖維礦物材料以及其他合成晶體,用作功能性增強材料,且由于它價格低廉,在工業中具有高的應用價值和巨大的潛在市場。

      高長徑比硅灰石(≥10:1):

      塑料、橡膠、石棉代用品、油漆涂料等領域

      1、陶瓷行業應用
      硅灰石作為陶瓷原料的主要作用有:可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。硅灰石中不含化學結合水、不含碳酸鹽,能減少焙燒中坯體的收縮性、并沒有氣泡排出,不產生產品中的氣孔。硅灰石的針狀外形提供了坯體中水分快速排出通道,加快干燥速度。也可減少氣孔產生。大大縮短了預熱期。硅灰石粉體還具有助熔性,在低溫下易于硅、鋁氧化物相熔。其線性熱膨脹小,能使坯體處于均勻燒結狀態,能很快達到燒制溫度。硅灰石粉體還具高白度、亮度,能夠顯著增加陶瓷白度和亮度。
      建筑陶瓷用硅灰石一般要求硅灰石含量大于或等于60%(如含透輝石也視為有用組分,其含量可折抵硅灰石含量),石英含量≤20%,方解石含量≤13%,Fe2O3≤1.7%。也可按礦石化學成分要求SiO238%-58%,CaO36%-55%,CO2≤6%,Fe2O3≤7%。


      2、作為填料用于涂料、橡塑行業
      硅灰石粉體在油漆、涂料行業作為填充劑,增量劑。同時由于其具有高白度和高亮度,可以用于高質量純白油漆,純白、發亮涂料。硅灰石粉體作為針狀晶體,還是一種平光劑,油漆、涂料使用后變得光潔平滑。即美觀,抗風化力也強。硅灰石的吸油、吸水率低可以減少用油量,降低生產成本。
      油漆涂料對硅灰石礦的一般要求:SiO2≥49%,CaO≥45%,Fe2O3≤0.2%,325目礦粉吸油量20~25g/100g,水溶物≤0.5%,水萃取pH值為7-9,325目礦粉白度≥90%。
      硅灰石粉體填充在高分子材料(橡膠、塑料等)中,能夠提高電絕緣性、化學惰性,耐熱性。作為一種加強性的填料,能夠使得橡膠、塑料鞋底、輪胎等產品具有更強的性。
      硅灰石具有折射率高、白度高等特性,做造紙填料,能增加紙張的不透明度和白度。硅灰石用于造紙,所形成的硅灰石—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,同時由于平滑度提高、透顯降低,因而增加了紙張的適印性。硅灰石干擾植物纖維的結合,使之對濕度不敏感,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
      硅灰石在冶金行業可以作為助熔劑,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,并有利爐渣生成和排渣。
      冶金保護渣對硅灰石精礦的質量要求:硅灰石≥50%,方解石≤50%,石英≤5%,S≤0.01%,P≤0.01%。
      用硅灰石作電焊條藥皮配料,能起助熔和造渣添加劑作用,抑制焊接時放電,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。
      電焊條對硅灰石精礦質量的一般要求:SiO2 45%~55%,CaO 35%~45%,MgO≤0.8%,S ≤0.03%,P小于0.03%。

      4、替代石棉在建材行業應用
      硅灰石粉體作為礦物棉加工后能成松散絮棉狀態,是理想的石棉的代用品具備保溫、絕熱性、絕緣性。硅灰石粉體可以用于微晶玻璃原料,利用其針狀、纖維狀晶體特點,在微晶玻璃中形成針狀、網狀微晶結構,增加微晶玻璃制品的強度。硅灰石還是建筑行業常用的白水泥的原料之一。

      玻璃纖維對硅灰石的要求: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
      用硅灰石作電焊條藥皮配料,能起助熔和造渣添加劑作用,抑制焊接時放電,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。生產各種磨削用砂輪時,利用硅灰石粉體的針狀和助熔性質,在砂輪坯料中加入硅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。在造紙行業中硅灰石在紙張中呈針狀、網狀結構,從而增加了紙張的抗拉強度,是紙的填料和涂層。硅灰石粉體在汽車工業可作為離合器、制動器的填料,主要是利用其性和抗拉性。
      小結:硅灰石粉體在冶金澆鑄、建筑陶瓷、涂料、塑料等領域中得到廣泛應用。隨著低溫快速燒成技術的推廣,硅灰石在陶瓷生產中的用量將不斷增加,由于硅灰石的增強性能、低吸水性、熱穩定性和傳導性,以及化學純凈性等特點,因此使其作為填料在塑料、橡膠行業中的使用量在迅速增長。隨著粉體技術的發展,其應用領域還將越來越廣。硅灰石可在許多方面作滑石、石棉、粘土、硅藻土、長石等礦物材料的替代品,應用前景廣闊。
      硅灰石粉的粉碎加工
      硅灰石粉的粉碎加工,是要將其加工到粒度,同時還要盡量保持晶體的長徑比。硅灰石的長徑比一般為7-8:1,有的可達15-20:1,高為30:1。由于粉碎方法的差異,所得硅灰石的長徑比有所不同。
      目前來講,國內所用到的硅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不同。
      影響硅灰石針狀粉性能指標的主要因素有分散介質、機械粉碎作用力特性等,適量的助磨劑也有利于提高產品的長徑比。
      硅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、冶金保護渣等只對其粒度有要求,對顆粒的長徑比沒有明確或具體的要求。但對于石棉代用品、造紙紙漿代用品、塑料和橡膠的增強填料以及部分涂料填料等,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(>10)硅灰石粉體可以代替石棉纖維、造紙纖維以及塑料和橡膠等高聚物基復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,高長徑比硅灰石針狀粉的加工技術是硅灰石的主要深加工技術之一。


      高長徑比硅灰石和超細硅灰石的主要生產設備有:機械沖擊磨機、離心自磨機(如旋風或颶風超細自磨機、LFS離心式粉碎機)、流態化床式氣流粉碎機等。
      其中,機械沖擊磨、離心自磨機等一般適用生產400~1000目左右的高長徑比硅灰石針狀粉;流態化床式氣流粉碎機適用于生產1250目(d97≤10μm)超細針狀硅灰石粉。
      上述二類設備都是干法生產。如果硅灰石在濕法提純(浮選或濕式強磁選)后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后,再進行脫水(過濾和干燥)。
      硅灰石的表面改性方法一般有偶聯劑表面改性、機械力表面化學改性和表面無機包覆法。
      目前,硅灰石常用的表面改性劑主要有硅烷偶聯劑、鈦酸酯和鋁酸酯偶聯劑、表面活性劑及甲基丙烯酸甲脂等。
      1、硅烷偶聯改性
      硅烷偶聯改性是硅灰石粉體常用的表面改性方法之一。一般采用干法改性工藝,偶聯劑的用量與要求的覆蓋率及粉體的比表面積有關。用氨基硅烷處理硅灰石時,用量為硅灰石重量的0.5%左右;甲基丙烯含氧硅烷的用量為硅灰石重量的0.75%,這二種改性產品分別填充尼龍6和聚酯代替30%的玻璃纖維可顯著提高制品的力學性能
      2、表面活性劑改性
      用硅烷偶聯劑處理硅灰石,可大大其與聚合物的相容性,增強填充效果,但硅烷偶聯劑改性生產成本較高。因此,在某些應用條件下,可用較便宜的表面活性劑,如硬脂酸(鹽)、季胺鹽、聚乙二醇、脂肪醇聚氧乙烯醚(非離子型表面活性劑)等對硅灰石粉進行表面改性處理。這些表面活性劑通過性基團與顆粒表面的作用,覆蓋于顆粒表面,可大大增強硅灰石填料的親油性。
      3、有機單體聚合反應改性
      有機單體在硅灰石粉體/水懸浮液中的聚合反應試驗結果表明,其聚合體可以吸附于顆粒表面,這樣既改變了硅灰石粉體的表面性質,有不影響其粒徑和白度。將此硅灰石粉體作涂料的填料,可降低涂料的沉降性和增強分散性。目前選擇在硅灰石粉體/水懸浮液中進行聚合反應的單體是甲基丙烯酸甲酯。

      中國硅灰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,河北武安、遷西,江蘇江寧、溧陽,浙江長興,福建漳州、南平,安徽銅陵,湖南長寧,云南騰沖,青海都蘭,內蒙古巴林左旗,新疆哈密等地區。我國已在上述地區建廠投產

      目前,我國硅灰石年產量達到30萬t,約占世界總產量的54.7%,超過、印度,成為硅灰石資源和生產大國。我國生產的硅灰石大約50%用于國內,主要用于陶瓷、耐火材料涂料、塑料和橡膠。我國硅灰石主要出口日本、韓國以及狗周各國,占世界硅灰石貿易量的50%以上。我國硅灰石加工和應用的總體水平不高,出口產品以塊礦和粗加工產品為主,創匯效益不高;加工設備和加工工藝研發不深入,深加工能力薄弱,成為國內生產的硅灰石在工程塑料、精細陶瓷、顏料等行業廣泛利用的首要制約因素,造成硅灰石產品大量依賴。
      由此可見,硅灰石作為非金屬礦行業的一個縮影,深加工技術仍然亟待突破,謹以此文送給想了解硅灰石行業的朋友們,希望能讓大家對硅灰石有更全面系統的認識。
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