硅灰石熔点

２００２年第ｌＯ期（第６７期）　佛山陶瓷　

低温陶瓷原料硅灰石的特性　

余祖球　梁爱莲　（江西省陶瓷工业公司原料总厂　３３３００１）　

硅灰石是一种新型低温陶瓷原料，又是一种节能型原　料。硅灰石在世界上作为商业开发应用的历史仅５０余年，　美国在２０世纪５０年代已开始应用，我国开发应用硅灰石　始于７０年代中期。　

ｌ　硅灰石的晶体构造及一般性质　

硅灰石是偏硅酸钙矿物，化学式ＣａＯ・ＳｉＯ　，晶体结构　式ＣａＳｉＯ。。硅灰石的晶体结构为一种较特殊的单链构造，　由硅氧四面体和硅氧孤立四面体沿ｂ轴交替连接而成。链　内的Ｓｉ一０键比链间的Ｃａ一０键强得多，因而晶体相互平　行。同时，连接链的阳离子或其它配位多面体的分布也与　链的延伸方向一致，所以使矿物形态上表现为单向延长。　虽然硅灰石含有与晶轴ｂ相互平行的［ＳｉＯ。］ｎ一链，但　链形与辉石不同：在硅灰石中每三个四面体再现一个单元　（图１），而在辉石中每两个四面体就再现一个单元。当晶体　破坏时，由于链间Ｃａ一０（６）键为弱离子键，首先断裂，断裂　后表面亲水。继续断裂时，链内共价键ｓｉ－Ｏ（４）键裂，断裂　面也亲水。随着被断裂的硅一氧链数目增加，导致形成一　个较大的依赖于ｐＨ值的负电荷表面，并产生强的各向异　性。沿着这种矿物骨架，硅灰石链带一个固定负电荷，由晶　格表面剩余的阳离子补偿，链端头由断裂的ｓｉ一０键组成，　其行为类似断裂的硅石链。　

图ｌ　硅灰石的单链构造　硅灰石晶粒粗大，晶体常呈板状或柱状，集合体片状　或放射状、纤维状、羽毛状等，以纤维状者居多，白色、乳白　色、微带浅灰或浅红色；具玻璃光泽，解理面显珍珠色彩。　两组解理交角７４度。比重２．８７～３．０９ｇ／ｃｍ３，硬度４．５－５。白　度６１％－８５％，折光指数１．６２；易溶于酸。熔点ｌ　５４０２２，若含　有杂质，熔点则大为降低。天然硅灰石通常存在不纯石灰　岩和酸性岩浆岩的接触变质岩中，火成岩的富钙片岩中也　能生成硅灰石，由石英与方解石反应而成，具有与层状硅　酸盐相类似的结构。它和透辉石（ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ。）、石榴石　（二价和三价金属的硅酸盐）、绿帘石［ｃａ。（Ａｌ・ＯＨ）。（Ａ１、Ｆｅ）　（ＳｉＯ　）。］、方解石和石英共存。　具有工业价值的硅灰石矿床主要有矽卡岩型和大理　岩型硅灰石矿床。由于矿床成因的不同，硅灰石的晶体结　构有所区别。　湖北大治小箕硅灰石属矽卡岩型矿床，晶体呈板状、　纤维状或放射状集合体，白色或浅灰色，晶形为巨晶纤维　状、放射状，少数为短柱状。小箕铺硅灰石硬度４－５，密度　２．８－２．９ｇ／ｃｍ。，含铁量高。　吉林长崴子硅灰石晶体呈柱状、纤维状、纤维柱状集　合体，具有极完全的（１００）和完全的（００１）解理。晶体可分　粗、细两种粒度。细粒硅灰石长约０．１－０．５ｍｍ，组成致密块　状矿石，构成矿体的主体；粗粒硅灰石长约１０～４０ｍｍ，最长　达７０ｎ￣ｎ，其含量较少，或在细粒硅灰石组成的基底中呈变　斑晶，或呈细脉穿切在细粒硅灰石组成的矿石中，为矽卡　岩化产物。在紫外线照射下，硅灰石具有发光现象，柱状晶　体发淡蓝色光；纤维柱状集合体发淡青绿色、淡青蓝色光。　黑龙江密山硅灰石为白、灰白色，具玻璃光泽，半自形他形　晶，晶体细小，具定向排列。一般晶体长０．５～１．５ｍｍ，最长　ｌＯｍｍ。镜下鉴定无色透明。平行轴面上具有平行消光，局部　呈聚片双晶。二轴晶，负光性，一级灰白色干涉，２Ｖ＝５０。。具　针状、长柱状、纤维状、纤维柱状变晶结构，斑杂状、块状及　梳状构造。　．　江西月光山硅灰石矿属大理岩型矿床。硅灰石大部分　为白色，少数是黑色，呈纤维状和放射状集合体。镜下测得　单体大小为０．０６ｘＯ．２０－６．５ｘ２．６。单体中含少量细小的方　解石、透辉石。　

第３４卷第３期　２０１１年５月　非金属矿　ＮＯｎ．Ｍｅｔａｌ１ｉｃ　Ｍｉｎｅｓ　Ｖ＿０１．３４　ＮＯ．３　Ｍａｙ，２０１１　哈密硅灰石在连铸结晶器保护渣中的应用与研究　张明杰　庞桂林ｐ甄卫军　刘月娥　陈进江　常朝锋　（Ｉ新疆大学化学化工学院，新疆乌鲁木齐８３００４６；２新疆兵团农十三师兴达矿业公司，新疆哈密８３９０００）　摘要采用新疆哈密地区矿产资源硅灰石、长石、萤石等配制了适合当地炼钢企业使用的连铸结晶器保护渣。讨论了ＣａＯ、Ａ１２Ｏ，、ＭｇＯ、Ｆ　及Ｎａ２０对连铸结晶器保护渣熔点、黏度的影响，并对所做的渣样进行了ＸＲＤ及ＳＥＭ表征。　关键词连铸结晶器保护渣硅灰石熔点黏度　中图分类号：ＴＤ９８５；ＴＦ７７７文献标识码：Ａ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　Ｗｏｌｌａｓｔｏｎｉｔｅ　ｆｒｏｍ　Ｈａｍｉ　ｉｎ　Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　Ｃａｓｔｉｎｇ　Ｍｏｌｄ　Ｐｏｗｄｅｒ　Ｚｈａｎｇ　Ｍｉｎｇｊｉｅ　Ｐａｎｇ　Ｇｕｉｌｉｎ　Ｚｈｅｎ　Ｗｅｉｊｕｎ　Ｌｉｕ　Ｙｕｅｅ。Ｃｈｅｎ　Ｊｉｎｊｉａｎｇ　Ｃｈａｎｇ　Ｃｈａｏｆｅｎｇ　（１　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙ＆Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｏｆＸｉｎｊｉａｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｕｒｕｍｑｉ，Ｘｉｎｊｉａｎｇ　８３００４６；２　Ｘｉｎｇｄａ　Ｍｉｎｉｎｇ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｃｏ．ｏｆＦａｒｍｉｎｇ　Ｔｈｉｒｔｅｅｎ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　ｏｆ　ＢｉｎｇＴｕａｎ，Ｈａｍｉ，Ｘｉｎｊｉａｎｇ　８３９０００）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｃａｓｔｉｎｇ　ｍｏｌｄ　ｐｏｗｄｅｒ　ｆｏｒ　ａ　ｌｏｃａｌ　ｓｔｅｅｌ　ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ　ｗａｓ　ｐｒｅｐａｒｅｄ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｌｏｃａｌ　ｍｉｎｅｒａｌ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，　ｗｏｌｌａｓｔｏｎｉｔｅ，ｆｅｌｄｓｐａｒ　ａｎｄ　ｆｌｕｏｒｉｔｅ．Ｉｔ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ＣａＯ，ＡＩ２Ｏ３，ＭｇＯ，Ｆ’ａｎｄ　Ｎａ２０　ｏｎ　ｔｈｅ　ｍｅｌｔｉｎｇ　ｐｏｉｎｔ，ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｃａｓｔｉｎｇ　ｍｏｌｄ　ｐｏｗｄｅｒ，ａｎｄ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｃａｓｔｉｎｇ　ｍｏｌｄ　ｐｏｗｄｅｒ　ｗａｓ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ　ｂｙ　ＸＲＤ　ａｎｄ　ＳＥＭ　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｃａｓｔｉｎｇ　ｍｏｌｄ　ｐｏｗｄｅｒ　ｗｏｌｌａｓｔｏｎｉｔｅ　ｍｅｌｔｉｎｇ　ｐｏｉｎｔ　ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ　连铸结晶器保护渣是连铸生产中的重要材料，　是生产无缺陷铸坯必要手段。连铸保护渣在结晶器　中有五大功能：隔绝空气，防止钢水二次氧化；绝热　保温，防止钢水表面局部冷凝；净化钢水界面，吸收　钢中上浮夹杂物；润滑铸坯表面，减少拉坯阻力；改　善铸坯和结晶器问的凝固传热［１－３１０随着连铸工艺技　术的进步，保护渣作为一种浇铸辅助材料在连铸过程　中的重要性越渐明显。配制连铸结晶器保护渣所使　用的原料来源广泛，但并无统一标准，常用的原料有　硅灰石、石英石、长石、萤石、石墨等。其中硅灰石是　一种链状晶体结构的偏硅酸盐矿物，具有无毒、耐化　学腐蚀、良好热稳定性及尺寸稳定性。同时具有很高　的白度、良好的介电性能和较高的耐候性能，因此硅　灰石广泛地应用于陶瓷、化工、冶金、造纸、塑料、涂料　等领域［４Ｊ。由于硅灰石中ＣａＯ和ｓ　以化合状态存　在，化学成分稳定，其配比恰处于连铸所需要的碱度　范围，使铸坯无缺陷，表面光洁，可减少配渣的基料种　类，简化工艺，使保护渣具有良好的热稳定性。另一　方面硅灰石含Ａｌ２０　、Ｆｅ２０　、Ｓ等有害物质少，可增强　保护渣吸收　０３的性能，且价格便宜，因此被用作　连铸结晶器保护渣的常用原料ｎｌ。　收稿日期：２１）１０．０３．１５　基金项目：新疆兵团科技局攻关计划项目ｆ２００８ＧＧ１８）。　通讯联系人，Ｅ－ｍａｉｌ：ｐｇｌ＠ｘｊｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。　一３８一　新疆哈密已经探明大型硅灰石矿，品位高，并且　该地区还有长石、萤石、石墨等其它矿产资源。这些　矿产都是生产保护渣的原料。而新疆本地冶金企业　所用连铸结晶器保护渣均由疆外企业提供。针对以　上问题，本研究以哈密硅灰石为主要原料，进行了连　铸结晶器保护渣的研制，这对于促进连铸结晶器保护　渣的地产化，降低冶金企业生产成本，拓展硅灰石的　应用领域，实现地产优势资源转化具有一定的意义。　１实验部分　１．１　原料硅灰石、萤石、长石等主要成分见表１。　其它化学试剂均为分析纯。　表１　保护渣原材料及其化学成分（ｗｔ％）　名称　ＳｉＯ２　ＣａＯ　ＡＩ２Ｏ３　ＭｇＯ　ＦｅＯ　Ｆ　Ｎａ２０　硅灰石４６－２Ｏ　４２．８７　０．４０　２．８２　０．２　—０．０５４　萤石８．１２　５７．０４　一　一　一　３９．５５　一　长石　６２．１６　０　７３　１４．７０　一　一　一　１．２３　水泥熟料　６５．Ｏ５　２Ｏ．０８　５．５３　２．１６　２．８５　０．２４　—　１．２主要设备全自动炉渣熔点测定仪，ＲＤＳ一０５型，　东北大学研制；旋转式高温黏度计，重庆大学研制；　ｘ一射线衍射仪，Ｍ１８ＸＨＦ２２一ＳＲＡ型，日本ＭＡＣ公司；　扫描电镜，ＬＥｏ】４３ＯⅥ’型，德国里奥公司。　１．３实验方法　ｌ＿３．Ｉ－熔点测试：取配置好的渣样５￣１０　ｇ，在玛瑙　研钵中研磨至其粒度约为２

铬铁矿粉

黑色或棕黑色矿粉，主要成分为Cr2O3，Cr2O3含量30-40%，莫氏硬度5.5，密度5.09g/cm3，由铬铁矿矿石经过粉碎加工而成，熔点1890℃，沸点2484℃。产品分200目和325目，过筛率为98％.??

硫铁矿粉

由黄铁矿精矿经过粉碎加工而成，浅黄铜色粉末，主要成分为FeS2，FeS2（60%-75%），硬度6—6.5，密度4.9—5.2g/cm3，熔点1193℃。产品分200目和325目，过筛率为97％。??

辉铜矿粉

由辉铜矿经过精选粉碎加工而成，主要成分为硫化亚铜，Cu(13%-18%),密度5.5—5.8/cm3，硬度2.5—3，熔点1030℃，沸点2310℃。产品分200目和325目，过筛率为98％。??

黄铜矿粉

黄铜色粉末，由黄铜原矿经过精选粉碎而成，cu(13%-18%),密度4.1—4.3，硬度3.4。硫化铁和硫化亚铜的熔点1193℃和1130℃，硫化铜的分解温度为600℃左右，由于其在高温时的熔化和分解，起到调整摩擦材料的高温耐磨性和摩擦系数作用，适用于盘式刹车片、鼓式刹车片。??

辉钼矿粉

由辉钼矿经过精选，粉碎加工而成，主要成分二硫化钼MoS2，密度为4.7-5.0g/cm3，硬度1，熔点1185℃，一般用于抗极压润滑剂，摩擦系数0.07-0.1，二硫化钼为铅灰色固体粉末，有金属光泽，是众所周知的高级固体润滑剂。??

铅锌矿粉

灰黑色粉末由闪锌矿和方铅矿等硫化物矿的混合矿物经过精选粉碎而成，PbS+ZnS>40%,莫氏硬度3-3.5，密度4.5-5g/cm3，由于硫化物的各种不同的熔点，因此用于摩擦材料调整高温摩擦系数，提高高温耐磨性和摩擦材料的工艺加工性能，减少黏合剂用量特别适用于重负荷摩擦材料，适用于盘式刹车片、鼓式刹车片和离合器面片。??

磁铁矿粉

黑色矿粉，主要成分为Fe3O4，Fe3O4>85%,莫氏硬度5.5，密度4.9-5.2g/cm3，熔点1539℃，沸点2740℃，由磁铁矿矿石经过精选和粉碎加工而成，用于调整高温摩擦系数和减少高温热衰退，在高温时对摩擦对偶的清扫作用，提高制动效能和降低成本，适用于盘式刹车片、鼓式刹车片和离合器片。产品分200目和325目，过筛率为98％.??

中国陶瓷工业　２００６年１２月第１３卷第６期　ＣＨＩＮＡ　ＣＥＲＡＭＩＣ　ＩＮＤＵＳＴＲＹ　Ｄｅｃ．２００６　Ｖｏ１．１　３，Ｎｏ．６　

文章编号：１００６－２８７４（２００６）０６—００２７—０３　

硅灰石矿物在陶瓷工业中的应用现状　

郑乃章栾京滨　

（景德镇陶瓷学院材料科学与学院工程，３３３００１）　

摘要硅灰石具有一系列优异的性能，在陶瓷、冶金、涂料、塑料、橡胶、机械、电子、化工和耐火材料等工业中得到广泛的应用。　

本文介绍了硅灰石的主要性能，并结合其特性概述了硅灰石在陶瓷工业中的应用现状。　

关键词硅灰石，陶瓷，应用现状　中图分类号：ＴＱ１７４．６　１　文献标识码：Ａ　

１前言　

硅灰石自２０世纪５０年代开始应用于工业，至今已有５０　

余年，我国开发利用硅灰石开始于上个世纪７０年代。目前我　

国硅灰石年产量为４０万吨左右，仅次于美国　。硅灰石的世　

界查明储量为５亿吨左右，而我国查明储量达３．２亿吨以上，　占世界储量的一半以上啪。随着经济发展和科技水平的提高，　

硅灰石在现代工业中的应用越来越广泛，其自身价值也在不　

断上升。由于其无毒、无磁性、低吸油性、低吸水性、高的热稳　

定性和化学稳定性、良好的介电性能、白度高及优良的机械性　

能等物化特性，被广泛应用于陶瓷、涂料、塑料、机械、电子、橡　

胶、化工、冶金和耐火材料等工业部门。其中，我国的主要消费　

领域是陶瓷工业，约占６０％　。　

２硅灰石矿物的特性　

硅灰石是一种钙的偏硅酸盐类矿物，化学通式为ＣａＯ－　

ｓｉ０２，理论化学组成为：Ｃａ０４８．２５％，ＳｉＯ。５１．７５％。莫氏硬度为　

４．５—５。相对密度２．８～２．９，热膨胀系数为６．７×１０　ｏＣ（室温　

一８００℃），白度６１％～８５％，ｐＨ（１０％水溶液）为９－９．９，折光指数　

１．６３，熔点为１５４０＇ｔ２，若含有杂质，熔点则大为降低。　天然硅灰石外观一般为白色、灰白色，具有玻璃光泽，单　

晶呈板状或片状，集合体呈片状、纤维状、块状或柱状等，由于