非金屬礦之硅灰石,硅灰石的用途
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硅灰石是一種鈣的偏硅酸鹽類礦物,化學分子式為Ca[SiO3],含CaO 48.3%,Si02 51.7%。天然硅灰石常呈白至灰白色,玻璃到珍珠光澤,密度2.78~2.91g/cm3,硬度4.5~5.0,通常為針狀、放射狀、纖維狀集合體,甚至微小顆粒仍保持纖維結構。
硅灰石產品可分為兩大類:一類是高長徑比的硅灰石產品,主要利用其針狀性能,用于填料方面作為增強劑,尤其在塑料、橡膠、油漆、涂料等方面,硅灰石可增加硬度、抗彎強度、抗沖擊性,改善塑料的電學特性,提高材料的熱穩(wěn)定性和尺寸穩(wěn)定性一類是細磨硅灰石粉,主要利用其礦物化學性質,用于陶瓷和冶金工業(yè),硅灰石中的 CaO、SiO2成分為其提供低的熱膨脹性和抗沖擊性。
1.補強材料
硅灰石用做補強材料是利用其結晶粉體的纖維狀結構性質,纖維狀硅灰石粉體在同塑料、橡膠等高分子基體材料均勻混合后,在基體材料中以纖維狀有序分散,纖維結晶結構的硅灰石粉體在受外力作用時,能抵抗較大的徑向破壞應力,具有較高的熱穩(wěn)定性,對所制備的復合材料其力學性能、老化性能和尺寸穩(wěn)定性具有較好的增強作用。在同等性能要求情況下,可相應減少價格較高的高分子基體材料用量,能顯著降低復合材料制造成本。目前用硅灰石具有較好增效果的基體材料有:尼龍6、尼龍66、不飽和聚酯、聚氯乙烯、天然橡膠等。
2.超白粉體材料
硅灰石具有較高的白度,一般能達到95,可高達到102~104,可用做涂料、填料等體系的特白粉體材料,具有吸油量低、易分散、體系貯存穩(wěn)定、涂層流平性好和附著力強等特點,可部分替代價格昂貴的鈦白;可全部代替滑石粉、沉淀硫酸鋇和氧化鋅等。在美國,約9%的硅灰石是用于白色半光瓷漆和聚醋酸乙烯乳膠涂料,大約13%用于底漆和封閉底漆。
3.生物活性陶瓷粉體材料
用溶液反應—焙燒法制備的高純硅灰石可用作生物活性陶瓷用前驅體粉體材料,粉體10~20MPa壓力成型、1350℃/4h焙燒得到硅灰石陶瓷,這種陶瓷具有強度高、生物活性好、對人體無害等特性。如制備的生物陶瓷在體外生物活性評價中,能較快地在其表面形成碳酸化羥基磷灰石層,便于植入人體后組織和血管的長人,從而能加強植入人體材料和周邊組織界面間的結合強度,加速人體組織的重建及創(chuàng)傷的愈合,生物活性陶瓷可用于人體硬組織(骨骼、牙齒)的修復。
4.建材
將低檔硅灰石用于建材是硅灰石應用的重要途徑。用硅灰石燒制釉面磚比普通釉面磚可分別可降低素燒溫度、燒成時間約150~180℃和23~40h,相應可使成本降低約16%~23%;用硅灰石燒制的彩色玻璃、彩色玻璃馬賽克等制品,具有較好的光學和耐堿性能,且產品成本較低。
5.制備二氧化硅
中國硅灰石資源十分豐富,其特點是偏硅酸鈣含量高,有色雜質含量很少,很易與無機酸反應生成沉淀二氧化硅,是一種制備白炭黑的很理想的天然硅原料。其方法分兩種:一種是將硅灰石與酸反應后直接固液分離制白炭黑;另一種是將硅灰石轉變成硅酸鈉,再酸解中和成白炭黑。
6.其它
硅灰石在冶金行業(yè)用于冶金保護渣和連鑄保護渣,在電焊條中用于電焊條涂料,在無石棉摩擦片及環(huán)保吸附劑等領域都有一定的應用市場。