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,長徑比通常為20:1,最高可達30:1。β晶型纖維狀硅灰石具有高白度、高電阻、高長徑比、低吸油率、低介電常數、耐熱、耐腐蝕、耐酸堿、無毒、無磁性、熱膨脹系數低,燒失量小以及機械性能優良等特性且與植物纖維存在一定親和力。另外,硅灰石超細粉被稱為“礦物纖維”。
硅灰石的主要成分為硅酸鈣,化學式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:無毒、熱穩定性好、有玻璃和珍珠光澤、力學性能及電性能優良、耐化學腐蝕、尺寸穩定良好、低吸收率和吸油值、一定補強作用。
硅灰石的分類(按用途)
塑料橡膠級硅灰石:具有獨特的針狀纖維,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。
涂料機硅灰石粉:是涂料可以得到更好的機械強度、增加耐久性、增強粘附力和抗腐蝕性能,還有良好的覆蓋率、附著力。
造紙級硅灰石粉:利用硅灰石造紙,可以提高經濟效益。造紙每使用一噸硅灰石超細粉,可節省木材3.6立方米;與傳統木漿相比,每使用一噸硅灰石超細粉,可降低成本100~300元。
建材級硅灰石:無毒、無味、無放射性等優點逐漸取代了人體健康有害的石棉,成為新世紀環保建材的新原料。
陶瓷級硅灰石粉:可大幅度降低燒成溫度,縮短燒成時間,實現低溫快速一次燒成,大量節約染料,明顯降低產品成本;同時提高產品的機械性能。
摩擦級硅灰石粉:針狀結構,大大增強了成品的耐摩擦性、耐熱性。當產品填充到里面,可以提高摩擦靈活性與穩定性等特點。
硅灰石的產品分類
主要為高長徑比硅灰石和磨細硅灰石兩大類。
前者屬于高檔產品,主要是利用其物理機械性能,廣泛用于塑料、橡膠、石棉代用品、油漆、涂料等行業。而后者屬于低檔產品,主要英語陶瓷和冶金工業,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。
硅灰石的應用
將硅灰石經過特殊設備加工處理后,使其保持較好的短纖維結構及較大的長徑比(15:1~20:1),應用在聚酰胺(PA)6、PA66、聚丙烯(PP)中,是塑料制品的物理性能、力學性能和耐熱穩定性得到明顯改善,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滑材料、無機材料和纖維狀填料等。作為潤滑組分的有聚四氟乙烯微粉、石墨和MoS2等。無機材料包括膨潤土、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。
針狀結構的硅灰石(長徑比10:1~20:1),在涂料中氣到平光劑的作用,改進涂膜機械強度,有時在增強性涂料中代替有害的石棉。涂料中一般多用于較細粒級(如325目)和微細級(10μm)硅灰石粉,因為有利于涂料遮蓋力的發揮。表面處理的硅灰石可用于工業醇酸、環氧等防腐蝕涂料中,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
超細針狀硅灰石在聚乙烯藍色母粒中的替代作用
硅灰石粉經過特殊加工工藝后仍能保持其獨特的針狀結構,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、適應性。
建材行業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、長徑比以及純度決定了它在不同種類的建材產品中的應用。
世界上大概有12~15% 的硅灰石應用于冶金工業,這是因為硅灰石具有低溫助熔特性,化學成分穩定,純度高、堿度趨于中性的優良特性給冶金煉鋼的保護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、日用陶瓷和剎車片等。
戰略性新興產業中新材料領域的發展為非金屬礦的應用提供了更多的機遇,硅灰石在其中扮演功能性填料的角色,與其他非金屬礦產一起助力新材料產業的發展壯大。
硅灰石產業發展方向
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文章來源:中國粉體網
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