硅灰石是一種鈣硅酸鹽礦物,屬于一種鏈狀偏硅酸鹽,呈纖維狀、放射狀、針狀、板狀。莫氏硬度4.5~5.5,密度2.75~3.10g/cm3,熔點(diǎn)1540℃。
硅灰石分為α和β兩種晶型,α晶型通常為粒狀和粉狀;β晶型通常為纖維狀和針狀,長(zhǎng)徑比通常為20:1,最高可達(dá)30:1。β晶型纖維狀硅灰石具有高白度、高電阻、高長(zhǎng)徑比、低吸油率、低介電常數(shù)、耐熱、耐腐蝕、耐酸堿、無(wú)毒、無(wú)磁性、熱膨脹系數(shù)低,燒失量小以及機(jī)械性能優(yōu)良等特性且與植物纖維存在一定親和力。另外,硅灰石超細(xì)粉被稱(chēng)為“礦物纖維”。
硅灰石的主要成分為硅酸鈣,化學(xué)式CaSiO3,密度為2.9g/cm3,莫氏硬度為4.5,折射率為1.63。
硅灰石的特點(diǎn):無(wú)毒、熱穩(wěn)定性好、有玻璃和珍珠光澤、力學(xué)性能及電性能優(yōu)良、耐化學(xué)腐蝕、尺寸穩(wěn)定良好、低吸收率和吸油值、一定補(bǔ)強(qiáng)作用。
硅灰石的分類(lèi)(按用途)
塑料橡膠級(jí)硅灰石:具有獨(dú)特的針狀纖維,具有良好的絕緣性、耐磨性,較高的折光率,是塑料、橡膠制品較好的填充材料。
涂料機(jī)硅灰石粉:是涂料可以得到更好的機(jī)械強(qiáng)度、增加耐久性、增強(qiáng)粘附力和抗腐蝕性能,還有良好的覆蓋率、附著力。
造紙級(jí)硅灰石粉:利用硅灰石造紙,可以提高經(jīng)濟(jì)效益。造紙每使用一噸硅灰石超細(xì)粉,可節(jié)省木材3.6立方米;與傳統(tǒng)木漿相比,每使用一噸硅灰石超細(xì)粉,可降低成本100~300元。
建材級(jí)硅灰石:無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)放射性等優(yōu)點(diǎn)逐漸取代了人體健康有害的石棉,成為新世紀(jì)環(huán)保建材的新原料。
陶瓷級(jí)硅灰石粉:可大幅度降低燒成溫度,縮短燒成時(shí)間,實(shí)現(xiàn)低溫快速一次燒成,大量節(jié)約染料,明顯降低產(chǎn)品成本;同時(shí)提高產(chǎn)品的機(jī)械性能。
摩擦級(jí)硅灰石粉:針狀結(jié)構(gòu),大大增強(qiáng)了成品的耐摩擦性、耐熱性。當(dāng)產(chǎn)品填充到里面,可以提高摩擦靈活性與穩(wěn)定性等特點(diǎn)。
硅灰石的產(chǎn)品分類(lèi)
主要為高長(zhǎng)徑比硅灰石和磨細(xì)硅灰石兩大類(lèi)。
前者屬于高檔產(chǎn)品,主要是利用其物理機(jī)械性能,廣泛用于塑料、橡膠、石棉代用品、油漆、涂料等行業(yè)。而后者屬于低檔產(chǎn)品,主要英語(yǔ)陶瓷和冶金工業(yè),硅灰石中的SiO2、CaO成分提供了低的膨脹率和良好的抗熱震性。
硅灰石的應(yīng)用
將硅灰石經(jīng)過(guò)特殊設(shè)備加工處理后,使其保持較好的短纖維結(jié)構(gòu)及較大的長(zhǎng)徑比(15:1~20:1),應(yīng)用在聚酰胺(PA)6、PA66、聚丙烯(PP)中,是塑料制品的物理性能、力學(xué)性能和耐熱穩(wěn)定性得到明顯改善,在塑料擠出制品、中空制品、吹塑制品、注塑制品及各種零部件等中得到推廣應(yīng)用。
為改善橡膠材料的摩擦磨損性能,通常在橡膠基體中添加自潤(rùn)滑材料、無(wú)機(jī)材料和纖維狀填料等。作為潤(rùn)滑組分的有聚四氟乙烯微粉、石墨和MoS2等。無(wú)機(jī)材料包括膨潤(rùn)土、硅灰石、短切玄武巖纖維和納米纖維素等,這些改性組分在一定程度上改善了橡膠材料的耐磨性。
針狀結(jié)構(gòu)的硅灰石(長(zhǎng)徑比10:1~20:1),在涂料中氣到平光劑的作用,改進(jìn)涂膜機(jī)械強(qiáng)度,有時(shí)在增強(qiáng)性涂料中代替有害的石棉。涂料中一般多用于較細(xì)粒級(jí)(如325目)和微細(xì)級(jí)(10μm)硅灰石粉,因?yàn)橛欣谕苛险谏w力的發(fā)揮。表面處理的硅灰石可用于工業(yè)醇酸、環(huán)氧等防腐蝕涂料中,提高金屬底漆的防腐蝕性,并部分取代活性防銹顏料。
色母粒制備工藝流程
超細(xì)針狀硅灰石在聚乙烯藍(lán)色母粒中的替代作用
硅灰石粉經(jīng)過(guò)特殊加工工藝后仍能保持其獨(dú)特的針狀結(jié)構(gòu),使添加了硅灰石粉的白板紙,提高其白度、不透明度(面層遮蓋度)、平整度、平滑度、適應(yīng)性。
建材行業(yè)使用的硅灰石纖維粒度范圍在100目至800目之間,纖維的粒度、長(zhǎng)徑比以及純度決定了它在不同種類(lèi)的建材產(chǎn)品中的應(yīng)用。
世界上大概有12~15% 的硅灰石應(yīng)用于冶金工業(yè),這是因?yàn)楣杌沂哂械蜏刂厶匦裕瘜W(xué)成分穩(wěn)定,純度高、堿度趨于中性的優(yōu)良特性給冶金煉鋼的保護(hù)澆筑提供了理想原料。
硅灰石可用于制備各種電瓷、建筑用瓷、日用陶瓷和剎車(chē)片等。
戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中新材料領(lǐng)域的發(fā)展為非金屬礦的應(yīng)用提供了更多的機(jī)遇,硅灰石在其中扮演功能性填料的角色,與其他非金屬礦產(chǎn)一起助力新材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大。
硅灰石產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向
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文章來(lái)源:中國(guó)粉體網(wǎng)
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