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混凝土中添加硅灰石粉的效果及使用方法一、背景介绍混凝土是一种常见的建筑材料，但其强度和耐久性常常受到一些因素的影响，如水泥的品质、混凝土配合比等。
为了提高混凝土的性能，人们开始研究添加一些特殊的材料，其中硅灰石粉是一种常见的添加剂。
二、硅灰石粉的基本特性硅灰石粉是一种细粉末状的物质，其主要成分是SiO2和CaO。
硅灰石粉通常是由石灰石和石英石的混合物煅烧而成，其颗粒大小一般在几微米到几十微米之间。
三、添加硅灰石粉的优势1、提高混凝土的强度：硅灰石粉可以填充混凝土中的微孔和细缝，从而增强混凝土的密实性和强度。
2、提高混凝土的耐久性：硅灰石粉可以减少混凝土的渗透性，从而防止水分和气体的侵入，延长混凝土的使用寿命。
3、提高混凝土的环保性：硅灰石粉是一种天然材料，使用硅灰石粉可以减少对环境的污染。
4、降低成本：硅灰石粉的价格相对较低，使用硅灰石粉可以降低混凝土的成本。
四、硅灰石粉的使用方法1、控制硅灰石粉的掺量：硅灰石粉的掺量应根据混凝土的配合比、施工条件和要求等因素综合考虑，一般掺量在10%~20%之间。
2、混合硅灰石粉和水泥：硅灰石粉应在水泥中搅拌均匀，使硅灰石粉和水泥充分混合，然后再与其他混凝土原材料混合。
3、注意控制混凝土的水灰比：硅灰石粉的掺入会使混凝土的水灰比降低，因此应根据需要调整混凝土的水灰比。
4、注意控制混凝土的施工温度：硅灰石粉在低温下易吸潮结块，在高温下易发生反应，因此在混凝土施工时应注意控制温度。
五、硅灰石粉的效果1、硅灰石粉能够提高混凝土的强度和耐久性，降低渗透性和裂缝的发生率。
2、硅灰石粉能够改善混凝土的性能，增强混凝土的密实性和稳定性。
3、硅灰石粉能够降低混凝土的成本，并提高混凝土的环保性。
六、注意事项1、硅灰石粉应存放在干燥通风的地方，避免受潮和结块。
2、硅灰石粉应在混凝土配合比设计时考虑，避免过量使用。
3、硅灰石粉应与混凝土其他原材料充分混合，确保均匀分散。
4、在混凝土施工前，应进行试验，确保硅灰石粉的添加对混凝土性能的影响符合要求。
硅灰石粉体行业应用及杂质含量指标简介
硅灰石属偏硅酸盐类，化学成分为CaSiO3。
硅灰石是具有独特的物理和化学性质并有良好节能性的新兴矿物原料，在工业上的用途比较广泛。
有些天然硅灰石资源比较少或是缺乏的国家，如法国、英国、日本等工业发达国家，都在开展人工合成硅灰石的研究和生产。
合成硅灰石与天然硅灰石一样，也具有良好的电绝缘性、耐热性和化学稳定性，在陶瓷、塑料、橡胶和绝缘材料等方面用量较大。
但由于人工合成硅灰石生产成本高，所以生产发展一直很缓慢。
硅灰石晶体在自然界中多呈针状纤维状或放射状集合体。
纤维的长度与直径之比可由7～8∶1至20～30∶1。
这种针状或纤维状形态使其在工业上有许多用途。
天然硅灰石一般呈白色、灰白色，偶见黄、绿、棕等颜色。
纯的硅灰石呈白色或亮白色，玻璃光泽。
纯度在99%、粒度达到小于325目的硅灰石，其反射率可达92-96%，具有很高的白度或亮度。
这些优点是在高级陶瓷产品和优质白色油漆与发亮涂料的生产中有重要价值的工艺特性。
一、硅灰石行业应用简介
目前世界上硅灰石消耗最多的是陶瓷工业（≥50%），其次是作为填料在油漆、涂料、橡胶、塑料、造纸、树脂等领域的应用占30%左右。
其它领域应用约为10-20%。
1、陶瓷行业应用
硅灰石作为陶瓷原料的主要作用有：可以提高坯体抗压强度、压型质量，增强坯体在快速焙烧中抗裂、抗挠曲的能力。
硅灰石中不含化学结合。
硅灰石的加工与应用摘要：硅灰石是一种新兴非金属工业矿物, 是天然产出的偏硅酸盐纤维矿物，由于其优异的工业特性而被广泛应用。
本文主要简述了硅灰石结构类型、分布、加工以及其在国内工业生产中的广泛应用。
关键词：硅灰石选矿加工应用1、前言硅灰石是国内外新兴的一种工业矿物。
灰石在硅工业方面的开发利用始于二十世纪六十年代的国外，而其初期主要应用于陶瓷工业。
目前对硅灰石的一般定义是指由于变质作用而形成的钙质偏硅酸盐矿物，常用分子式casio3或ca3(si3o9)表示，具体组分随着其成因类型的改变而有所变化。
硅灰石晶体常见的为β型，表现为放射状、纤维状、针状集合体、即使微小颗粒仍保持其针状结构，外观常呈现白或灰白色。
几十年来随着国内对硅灰石加工应用等方面不断的研究发展，现硅灰石已在造纸行业、陶瓷行业、塑料行业及环保材料等方面得到广泛的应用。
目前, 全世界年产硅灰石60 万t 以上, 国内硅灰石产量约30 万 t , 约占世界总产量的50% 。
但是, 国内硅灰石加工和应用的总体水平不高。
2.硅灰石的类型、分布目前，硅灰石矿石工业类型主要包括大理岩型和矽卡岩型两大类。
目前，世界上已有许多国家发现了丰富的硅灰石矿藏，现已查明的储量已达约2 亿吨，而远景储量更是将达到4 亿吨。
硅灰石的主要分布国家为芬兰、印度、美国和墨西哥等。
我国第一处具有工业规模的硅灰石矿藏是1975 年在湖北大冶小箕铺发现的，自此以后，我国又先后在吉林、浙江、江西、河北、新疆、安徽、湖北、湖南等省发现了多处硅灰石矿藏，但其中以吉林和湖北两地的硅灰石储量最为丰富，品质也最为优良。
3、硅灰选矿提纯石目前, 硅灰石选矿产品在发达国家主要为机选产品, 而在我国及不发达国家则主要为手选产品。
硅灰石选矿理论和实际应用研究还不多, 硅灰石选矿方法目前主要为强磁选、浮选和强磁选一浮选联合流程或配合光电选或静电选预选流程。
现在最典型的两个选矿厂是美国纽约福克斯诺硅灰石选厂和芬兰公司拉彭兰塔硅灰石矿选厂。
硅灰石粉成分硅灰石粉是一种常见的矿物粉末，其成分主要由硅酸盐和氧化物组成。
硅灰石粉主要用于建筑材料、陶瓷、玻璃制造等领域。
下面将从硅灰石粉的成分、应用领域以及相关的特性进行详细介绍。
硅灰石粉的主要成分是硅酸盐和氧化物。
其中硅酸盐主要包括硅酸钙、硅酸镁等，而氧化物则包括氧化硅、氧化钙等。
硅酸盐是一种常见的矿物，在地壳中广泛存在，而氧化物则是由氧与其他元素的化合物组成。
硅灰石粉的成分使其具有一定的化学稳定性和物理性能，在工业生产中有着广泛的应用。
硅灰石粉主要应用于建筑材料领域。
由于硅灰石粉具有较高的硬度和稳定性，因此可以用作建筑材料的填充剂和增强剂。
硅灰石粉可以在混凝土中起到填充空隙、增加强度和改善耐久性的作用。
此外，硅灰石粉还可以用于制造砂浆、砖块等建筑材料，提高材料的性能和品质。
硅灰石粉还广泛应用于陶瓷制造领域。
陶瓷是一种非金属材料，具有高温稳定性和较好的绝缘性能。
硅灰石粉可以用作陶瓷的主要原料，通过烧结或烧结等工艺制成各种陶瓷制品。
硅灰石粉可以在陶瓷中起到增强、填充和改善材料性能的作用，提高陶瓷的强度和耐火性能。
硅灰石粉还用于玻璃制造。
玻璃是一种非晶态的无机材料，硅灰石粉可以用作玻璃的主要原料。
硅灰石粉中的硅酸盐和氧化物可以与其他成分共同熔化，形成玻璃的基础结构。
硅灰石粉可以调节玻璃的成分和性能，提高玻璃的透明性、强度和耐腐蚀性。
硅灰石粉具有一些特性，使其在上述应用领域具有重要的作用。
首先，硅灰石粉具有较高的硬度和稳定性，可以增加材料的强度和耐久性。
其次，硅灰石粉具有较好的化学稳定性，不易与其他物质发生反应。
此外，硅灰石粉具有较好的热稳定性和绝缘性能，适用于高温和电绝缘等特殊环境。
最后，硅灰石粉具有较好的加工性能，可以通过研磨、筛分等工艺进行加工和调整成粉末状态。
硅灰石粉是一种重要的矿物粉末，其成分主要由硅酸盐和氧化物组成。
硅灰石粉在建筑材料、陶瓷和玻璃制造等领域具有广泛的应用。
硅灰石粉具有较高的硬度和稳定性，可以增加材料的强度和耐久性。
陶瓷级硅灰石粉陶瓷级硅灰石粉是一种重要的原材料，在陶瓷工艺中起着重要的作用。
本文将从硅灰石的定义、性质、应用领域以及生产工艺等方面进行介绍。
一、硅灰石的定义与性质硅灰石，又称为方解石，是一种常见的矿石，化学组成为CaCO3。
它的晶体结构为正交晶系，晶胞中含有一个Ca2+离子和一个CO32-离子。
硅灰石的硬度为3.0-3.5，比重约为2.71 g/cm3。
二、硅灰石粉的制备方法硅灰石粉的制备主要有物理方法和化学方法两种。
物理方法主要通过矿石的破碎、研磨和分级等工序得到粉末。
而化学方法则是通过将硅灰石矿石进行煅烧、水解等反应得到粉末。
在陶瓷工艺中，常用的制备方法是物理方法，因为它能够更好地保留硅灰石的物理性质。
三、硅灰石粉在陶瓷工艺中的应用1. 增白剂：硅灰石粉可以增加陶瓷制品的白度，使其更加亮丽。
在制作白色陶瓷制品时，往往需要添加适量的硅灰石粉来提高白度。
2. 充填剂：硅灰石粉可以作为充填剂填充陶瓷制品的空隙，提高陶瓷制品的密实性和强度。
在制作高强度陶瓷制品时，常常需要添加硅灰石粉来增加其机械强度。
3. 稳定剂：硅灰石粉可以提高陶瓷制品的化学稳定性，使其更加耐腐蚀。
在制作化学耐腐蚀陶瓷制品时，通常需要添加硅灰石粉来提高其耐腐蚀性能。
4. 磨料：硅灰石粉可以作为磨料用于陶瓷制品的抛光和研磨过程。
在制作光洁度高的陶瓷制品时，常常需要使用硅灰石粉进行抛光处理。
四、硅灰石粉的生产工艺硅灰石粉的生产工艺主要包括矿石的选矿、破碎、研磨和分级等工序。
首先，通过选矿工艺将矿石中的杂质去除，得到纯净的硅灰石矿石。
然后，将硅灰石矿石进行破碎，得到适当大小的矿石颗粒。
接下来，通过研磨工艺将矿石颗粒进一步细磨，得到所需的硅灰石粉。
最后，通过分级工艺将硅灰石粉按照颗粒大小进行分类，得到符合要求的产品。
陶瓷级硅灰石粉是一种重要的陶瓷原材料，它广泛应用于陶瓷工艺中的增白、充填、稳定和磨料等方面。
通过物理方法制备的硅灰石粉可以保留其物理性质，而制备工艺主要包括选矿、破碎、研磨和分级等工序。
2023年硅灰石行业市场环境分析
硅灰石是一种主要用于建材、化工、冶金和电力等领域的无机化学原料。
近年来，随着国民经济的快速发展，硅灰石行业市场呈现出快速增长的态势。
本文将从市场概况、需求和供给、竞争格局等方面对硅灰石行业市场环境进行分析。
一、市场概况
硅灰石是一种含有硅、钙、镁、铝等元素的岩石，具有耐高温、耐腐蚀等特点。
硅灰石的主要用途包括建筑材料、玻璃、陶瓷、橡胶、塑料、纸张、油漆和涂料等。
据市场研究机构统计数据表明，近几年，全球硅灰石市场规模增长迅速，主要受益于建筑行业的快速发展。
2019年，全球硅灰石市场规模约为52.8亿美元，预计到2026年将达到71.6亿美元。
二、需求和供给
1.需求
硅灰石的主要需求来自建筑行业、电力行业、冶金行业、化工行业和玻璃陶瓷行业等。
其中，建筑行业是硅灰石的主要消费领域，主要用于生产水泥、砂浆、混凝土等建筑材料。
2.供给
硅灰石的主要产地有美国、巴西、中国、俄罗斯、印度和澳大利亚等国家。
其中，中国是全球硅灰石产能最大的国家之一，根据国家统计局数据显示，2019年我国硅灰
石的产量超过4500万吨，同比增长7.3%。
三、竞争格局
普遍认为，硅灰石行业的竞争格局日益激烈。
中国硅灰石市场的竞争格局主要为少数大型企业主导，这些企业拥有较高的生产能力和技术优势。
此外，由于国家对环保要求的不断加强，一些小型硅灰石企业难以满足排放标准，这也进一步加剧了行业竞争格局的激烈程度。
总的来说，硅灰石行业市场环境的发展面临许多挑战和机遇。
行业发展的重点将在于提高生产效率、创新技术、保护环境、扩大市场等方面。
2024年硅灰石市场分析现状1. 硅灰石的概述硅灰石是一种重要的非金属矿产资源，主要成分为二氧化硅和二氧化钙，同时含有少量氧化铝、氧化镁等杂质。
由于其出色的物理和化学性质，硅灰石被广泛用于建筑材料、水泥和玻璃等行业。
本文将分析硅灰石市场的现状，并对未来发展趋势进行展望。
2. 硅灰石市场规模及需求硅灰石市场在过去几年一直呈现稳定增长的趋势。
随着建筑业和玻璃行业的快速发展，对硅灰石的需求也不断增加。
此外，随着新兴产业的迅猛发展，如太阳能和电子行业，对硅灰石的需求也在逐年增加。
据市场研究数据显示，硅灰石市场的年度增长率约为3-5%。
3. 硅灰石市场竞争格局目前，硅灰石市场存在着较为激烈的竞争格局。
主要竞争者包括国内外矿企和矿产贸易商。
国内矿企主要集中在东北地区和华东地区，其产品质量和规模优势明显。
而国外矿产贸易商主要来自澳大利亚、南非和巴西等国，他们能够提供更具竞争力的价格和服务。
4. 硅灰石市场价格趋势硅灰石的价格受到多种因素的影响，包括市场供求关系、矿产资源开采成本等。
近年来，由于市场需求的增加，硅灰石的价格呈现上涨趋势。
此外，全球经济的波动以及政府政策的调整也对价格产生一定影响。
5. 硅灰石市场的发展机遇与挑战硅灰石市场的发展面临着一些机遇和挑战。
机遇在于随着新兴产业的迅猛发展，对硅灰石的需求不断增加，市场空间较大。
此外，随着环保意识的增强，对绿色环保型硅灰石的需求也在逐渐增加。
然而，市场竞争激烈以及原材料供应不稳定等挑战也在影响着硅灰石市场的发展。
6. 硅灰石市场的发展趋势未来硅灰石市场将呈现以下发展趋势：•绿色环保型硅灰石的需求将持续增加。
•市场竞争将进一步加剧，企业需提高产品质量和服务水平。
•受全球经济影响，价格波动将持续存在。
•太阳能和电子行业对硅灰石的需求将持续增长。
7. 结论硅灰石市场在未来将继续保持稳定增长的态势。
企业需密切关注市场需求的变化，并提高产品质量和服务水平以应对激烈的市场竞争。
2024年硅灰石市场环境分析一、概述硅灰石是一种广泛应用于建筑、工程、化工等行业的重要原材料。
本文将对硅灰石市场环境进行分析，探讨硅灰石市场的发展趋势、竞争情况以及市场前景等关键因素。
二、市场规模和增长历史数据显示，硅灰石市场在过去几年中呈现出稳定增长的态势。
据统计，我国硅灰石市场规模在近年来呈现每年约5%的增长率，2019年市场规模超过XX亿元。
预计未来几年，硅灰石市场将继续保持稳定增长。
三、市场需求硅灰石作为建材、化工等行业的重要原材料，市场需求主要受相关行业的需求影响。
近年来，我国建筑和工程行业的快速发展，以及化工行业对硅灰石的广泛应用，推动了硅灰石市场的增长。
随着我国工业化进程的加快，硅灰石市场的市场需求将继续保持稳定增长。
四、市场竞争目前，我国硅灰石市场竞争较为激烈，主要的市场竞争对手有XX、XX、XX等。
这些企业在硅灰石市场上拥有一定的市场份额和品牌知名度，具备一定的竞争优势。
此外，进口硅灰石也对市场竞争造成一定的压力。
为了在市场竞争中取得优势，企业需要关注以下几个方面： - 提高产品质量和性能，满足市场需求 - 加大市场推广力度，提升品牌影响力 - 不断创新，推出更具竞争力的产品 - 建立良好的销售网络，提高市场占有率五、市场前景从市场趋势和需求情况来看，硅灰石市场前景广阔。
随着我国经济的快速发展，建筑、工程、化工等行业对硅灰石的需求将不断增加。
同时，环保和可持续发展的要求也将促使企业寻求更加环保和高效的原材料替代品。
这为硅灰石市场带来了发展机遇和挑战，也为企业提供了更多探索和创新的空间。
六、总结通过对硅灰石市场环境进行分析，可以看出硅灰石市场具有稳定增长、市场需求旺盛和激烈竞争等特点。
企业在市场竞争中要注重产品质量、品牌推广和创新能力，以取得市场优势。
未来，硅灰石市场前景广阔，但也需要企业密切关注市场变化和发展趋势，不断适应市场需求的变化，以保持竞争力。
我国硅灰石用途以及资源地理分布硅灰石具有良好的绝缘性，同时具有很高的白度、良好的介电性能和较高的耐热、耐候性能。
并可以用磨粉机研磨成硅灰石粉。
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，同时硅灰石粉在许多领域也起着举足轻重的地位。
中国和印度是世界上硅灰石资源最丰富的国家。
我国硅灰石矿产资源可以分为五个区域：华北地区；东北地区；华东地区；中南地区；西南和西北地区。
1.华东地区分布硅灰石矿产地11处(大型矿5处、中型矿2处、小型矿4处)，共计保有硅灰石矿石储量C+D级2508万t。
主要分布于江西省西北部和浙江、安徽、江苏3省交界地区。
江西省是中国硅灰石矿的主要蕴藏区之一。
分布有大型矿产地3处，共计保有硅灰石矿石储量C+D级1669万t。
其中：新余市仁和乡曹坊庙大型矿已开采利用，新余—上高县月光山2处大型矿可供进一步工作。
此外，在上高县蒙山和上饶市铁山也已发现新的矿床。
浙江省是中国当前硅灰石主要产区之一，除湖州市妙西中型矿近期不宜进一步工作外，长兴县李家巷大型矿和江山市二十八都小型矿已开采利用。
安徽省分布硅灰石矿产地3处，分布于皖南广德县庙西大型矿已开采利用，泾县铜山小型矿可供边采边探；在长江沿线怀宁至铜陵一带已发现矿点多处，其中怀宁县雷山小型矿曾经开采，铜陵狮子山等矿点有待勘查。
江苏省分布硅灰石矿产地2处，溧阳县小梅岭中型矿已开采利用，江宁县韩村小型矿可供进一步工作。
2.东北地区硅灰石矿产地13处(特大型矿4处、大型矿5处、中型矿2处、小型矿2处)，共计保有硅灰石矿石储量B+C+D级6489万t。
主要分布于吉林和辽宁省，黑龙江省很少。
吉林省是中国硅灰石矿最主要的蕴藏区和当前最主要的产区。
分布硅灰石矿产地9处(特大型矿4处、大型矿3处、中型矿1处、小型矿1处)，共计保有硅灰石矿石储量B+C+D级5338万t。
矿床自西而东分布于3个成矿区：①梨树县大顶山—石岭成矿区，有铁汞山特大型矿和大顶山大型矿已开采利用，除前马家油房大型矿近期不宜进一步工作外，还有煤窑山、荒顶山、陆家沟等矿点有待勘查；②磐石市长崴子—石嘴成矿区，有长崴子和南错草2个特大型矿以及东丰县鹿圈山小型矿已开采利用，孟家大型矿和西错草中型矿可供利用，此外，还有三泉西、将军岭、孤庙子、草明山、煽车山以及双阳县太平马场等矿点有待勘查；③龙井市细鳞河成矿区，在大灰沟—水曲柳沟一带除已探明1个大型矿可供利用外，还有若干矿点有待勘查。
硅灰石的应用及硅灰石资源分布情况
硅灰石：硅灰石是一种接触变质矿物，属偏硅酸盐类，化学成分为CaSiO3或CaOSiO2，含SiO251.75%、CaO48.25%。
常含铁、锰、镁。
硅灰石的英文名称是wollastonite,它是以英国化学家W.H.Wollaston的名字命名的。
硅灰石的性质
硅灰石是一种三斜晶系,细板状晶体,集合体呈放射状或纤维状。
颜色呈白色,有时带浅灰、浅红色调。
硬度4.5～5.5,密度2.75～3.10g/cm3。
完全溶于浓盐酸。
一般情况下耐酸、耐碱、耐化学腐蚀。
吸湿性小于4%。
吸油性低、电导率低、绝缘性较好。
硅灰石是一种无机针状矿物，多呈纤维状或放射状集合体。
硅灰石矿石粉碎至细小的颗粒也呈纤维状，纤维的长度与直径之比可由7～8 ∶1至20～30 ∶1。
这种针状或纤维状形态使其在工业上有许多用途。
硅灰石无毒、耐化学腐蚀、热稳定性及尺寸稳定良好，有玻璃和珍珠光泽，低吸水率和吸油值，力学性能及电性能优良以及具有一定补强作用。
硅灰石应用
涂料级硅灰石粉
具有一种良好的补强性，既可以提高涂料的韧性和耐用性，又可以保持涂料表面平整与及良好的光泽度。
而且提高了抗洗刷和抗风化性能，还可减少涂料与油墨的吸油量并保持碱性，具有抗腐蚀能力。
可以得到高质量颜色明亮的涂料，并具有良好的均涂性和抗老化性能。
使涂料可以得到更好的机械强度、增加耐久性、增强粘附力和抗腐蚀性能。
还有良好的覆盖。
第1期2001年2月矿产保护与利用CONSERVATION AND UTILIZA TION OF MINERAL RESOURC ES.1Feb.2001硅灰石粉末的制备和应用现状刘晓文,黄圣生,邱冠周(中南大学矿物工程系,长沙,410083)摘要:介绍了近些年来硅灰石粉末矿物材料的制备、表面改性与应用现状,探讨了其目前研究中存在的问题和发展趋势。
认为硅灰石粉体主要应用于六个方面,经表面改性的高长径比的硅灰石针状超细粉体的制备和开发应用是目前硅灰石粉体研究的热点和趋势。
关键词:硅灰石;粉末;制备;表面改性;应用中图分类号:T D977+.9 文献标识码:A 文章编号:1001-0076(2001)01-0020-05Preparation and Application of Wollastonite PowdersL I U X iao-w en,H UAN G Sheng-sheng,QI U Guan-z hou(Mineral En gineering Department of University of Central-south,C han gsha410083,China)Abstract:In this paper,the preparation,surface treatment and application ofw ollastonite mineral pow der m aterials were review ed.The developing prospects asw ell as the ex isting problems of wollastonite powders are also discussed here.Itw as thought that wollastonite pow ers had been applied in six aspects.T he preparation and application of w ollastonite ultra-fine pow ders,w hich had high aspectratio and had been surface treated,w ere the key research question and tendency.Key words:wollastonite;pow der;preparation;surface treatment;application0 前言随着粉体技术、合成技术和表面改性技术的发展,硅灰石粉末的应用领域正在不断地扩大和深入,主要用于塑料、橡胶、聚合物、涂料、染料、陶瓷、冶金、建材、环保及石棉的代用品等等方面。
中国的硅灰石在世界市场上起着重要的角色,已占据了欧洲的铸造粉末市场的三分之二,但高长径比的硅灰石针状超细粉体制备技术落后于发达国家。
与其他工业矿物一样,硅灰石的市场价格取决于这种材料的质量和数量。
高长径比的硅灰石针状超细粉体,由于可被用作功能性增强材料而远较其磨矿粒级产品或原矿石的价格高出很多,同时又由于其价格较为低廉,而可取代其他的短纤维矿物原料及其他合成晶体。
若经表面改性,其价格又会增加不少。
因此,经表面改性的高长径比的硅灰石针状超细粉体的制备和开发应用是目前国内外研究的热点问题之一。
收稿日期:2000-08-07;收稿日期:2000-11-06作者简介:刘晓文(1966-),男,讲师,在读博士,主要研究矿物材料的制备与检测及工艺矿物学。
2 硅灰石的基本性质硅灰石(Ca3[Si3O9])为一种链状硅酸盐矿物,常含有铁、锰、镁等类质同相混入物,有铁硅灰石和锰硅灰石成分的变种。
属于三斜晶系平行双面晶类,晶体结构特点为:硅氧四面体键是由一个双四面体[SiO7]和一个单四面体[SiO4]平行b轴交替排列而成。
其中一个硅氧四面体棱平行于链的方向。
硅氧四面体链与[CaO6]10-八面体链的相互聚合,沿b 轴延伸。
其中,Ca2+为六次配位,形成八面体[CaO6]10-,八面体是以棱相连,形成单链。
晶胞在c轴和b轴边界为八面体的棱,四面体和八面体在a、b、c轴方向上均没有对称轴。
通过高分辨率电子显微镜对硅灰石的亚显微组构的研究,人们认为硅灰石晶体的线缺陷可引起单位层的堆垛顺序的变化,动力学因素是决定这些变化机理的重要方面[1]。
对于硅灰石晶体的精细结构、多型和微粒表面特性等问题仍有待于进一步地研究。
晶体常呈沿b轴延伸的纤维状、针状,长径比为8-10:1以上,以片状、放射状或纤维状集合体形式存在。
依(110)或(001)形成双晶,双晶轴平行{010},双晶结合面平行(100)。
解理{100}完全,{001}、{-102}中等。
硬度4.5~ 5.5。
比重2.75~ 3.10。
熔点1540 。
通常为白色、带灰或浅红的白色,条痕白色,玻璃光泽,解理面呈珍珠光泽。
有时发橙红或黄色的荧光,亦发磷光。
其沿b轴的膨胀系数不高以及膨胀随温度的线性变化的特点,对于这种矿物的应用来说是重要的参数。
具有高电阻,低介电常数,这表明硅灰石是一种良好的高频绝缘材料。
在磁学方面,硅灰石不具有磁性。
硅灰石矿物在中性水中的溶解度为0.0095g/100ml(25 ),它的溶解度还取决于它的细度,即颗粒越细,它的溶解度越高,而且值得注意的是含10%硅灰石的泥浆呈碱性,pH值可达10左右或以上。
硅灰石的吸油性和吸水性都很小,经测试,每100g的硅灰石只吸油20~26ml。
2 硅灰石粉末的制备工艺天然硅灰石产品按粒径可分为块粒、普通粉、细粉、超细粉和针状粉五类[2],粉末的制备方法按原理可分为物理制备和化学制备,其中物理制备中以机械制备为主,化学制备中以烧结法和熔融法为主。
2.1 机械粉碎随着硅灰石粉末应用领域的不断扩大和深入,人们对硅灰石粉末尤其是对具有高长径比的硅灰石细粉 超细粉末的机械粉碎原理和粉体分级工艺进行了较为深入的探讨和研究。
机械粉碎依环境介质不同可分为干法和湿法两种方法,湿法微波粉碎对保护纤维长径比、单纤维细度和一次松懈度均较好;干法能耗较高但粉体团聚问题没有湿法的突出,因此亦为有效的途径。
机械粉碎依物料的受力方式不同可分为挤压、冲击、剪切、研磨等几种方法,根据硅灰石的矿物学特征,以剪切力为主的机械粉碎方式能获得具有高长径比的硅灰石超细粉末。
在处理硅灰石粉体物料时,由于硅灰石为亲水性物质,即使在湿度较低的空气中,亲水性颗粒亦可吸附少量的水而形成覆盖层,相接触的颗粒之间显示出吸附层键合,因此在空气中要使粉体颗粒分散,需尽量除去其表面上的吸附层。
Arthur R.H enn等[3]对起增强作用的纤维沿纵向破碎成细小纤维的原纤化作用程度进行了理论分析,对磷酸钠纤维、研磨的玻璃纤维和硅灰石纤维的原纤化作用程度进行了对比。
用于硅灰石细磨的设备有砾磨机、气流磨、高速机械冲击式磨机等。
振动磨、超细球磨、搅拌磨不适合生产大长径比产品[4,5],而气流粉碎设备能量利用率较一般机械设备高,适用于干法生产超微粉体,国际上流行扁平式、循环管式、单喷式、对喷式、流化床式21第1期 刘晓文等:硅灰石粉末的制备和应用现状(也称沸腾床式)等五种代表机型。
为降低能耗,提高粉碎效率,相继研制成功一些超声速的气流粉碎机及新型分级机投入工业应用。
气流粉碎技术,在超微粉碎工程中所占有的重要地位也越来越明显,国家科委已将超微粉体材料与技术工程列为 九五 重点高科技项目加以推广[6]。
2.2 化学合成硅灰石的合成方法主要有:熔融法,烧结法,水溶液合成法。
国内外近些年来利用合成的硅灰石主要用于冶金工业。
采用烧结法来生产 -CaSiO 3是较为经济可行的,如德国于70年代就开始烧结法合成硅灰石的试验,并利用回转窑成功地合成了较细的、颗粒分布较好的硅灰石[7]。
3 表面改性矿物材料作为填料通过表面改性和复合技术,可以明显地改善高分子材料机械力学、电学等性能。
粉体表面改性可用物理的、化学的方法对粉体物料表面进行处理,具体的方法主要有涂敷改性、表面化学改性、沉淀反应改性、交囊化改性、机械化学改性和高能改性等,以改变粉体表面的物理化学性能。
最常用的表面改性剂主要有钛酸盐、铝酸盐、硬脂酸盐和硅烷等[8]。
优化选择低能耗、短流程、高效的硅灰石粉末的表面改性深加工方法是目前表面改性的热点之一。
根据Lew is 酸碱理论,有人提出了在气体环境下硅灰石的磨矿对酸/碱表面化学位的影响,可获得一种简单的通过磨矿调整硅灰石表面的方法,以达到研磨和表面改性的目的[9]。
表面改性的另一个热点是表面改性机理的研究。
胡东红等[10]对硅灰石等矿物/硅橡胶的界面的张力等热力学参数进行了计算,并分析探讨了硅灰石矿物填料与硅橡胶之间界面相互作用与复合材料力学性能的关系,提出了衡量矿物填充硅橡胶的力学性能的重要参数。
朱晓光等[11]通过设计界面、控制组分和优化共混工艺得到以EPDM 为壳、硅灰石为核的复合分散相,并应用共混填充剂制备了PP/硅灰石/EPDM 三元复合材料,建立了理论模型对其进行了分析拟合。
该复合材料具有均衡的力学性能、超高韧性和较好的刚度。
许峰林等[12]讨论了矿物填料填充高分子聚合物(PP)的应力-应变特征。
张显友等[13]重点研究了硅灰石短纤维-玻璃纤维-环氧树脂-咪唑缠绕增强体系,并提出无机短纤维的增强模型。
袁世平等[14]通过建立用以表征涂敷改性效果的 包覆指数 的概念,来确定硅灰石粉改性的最佳工艺参数,并对改性后的硅灰石粉作为内胎填料的使用效果做了研究。
4 硅灰石粉末应用由于硅灰石具有针状晶形、三维方向稳定性、高亮度与白度、烧失量低、熔融温度低、较高的硬度和化学惰性等特点,随着粉体技术、合成技术和表面改性技术等加工工艺的发展,硅灰石粉末的应用领域正在不断地扩大和深入,主要表现在以下几个方面。
4.1 塑料、橡胶和聚合物工业高长径比的硅灰石经表面改性后作为填料充填在塑料、橡胶和聚合物中,可增强其机械强度和表面光滑、减少收缩、增强阻污力、允许填充较多的填充剂、减少颜料的用量、增强电绝缘性、增强耐磨性等,从而可降低制品的生产成本,提高制品的力学性能,并赋予塑料、橡胶和聚合物自身所没有的特殊功能[15]。
4.2 涂料和染料工业在涂料和染料工业中,可生产优质的白色和浅色(特别是色彩柔和的色调)涂料,从而可减少染料和粘合剂的用量,增加亮度和降低成本;高长径比的硅灰石可起平展剂的22 矿产保护与利用 2001年作用,使含硅灰石的涂料具有抗腐蚀、抗洗刷和抗风化的能力,涂抹容易,涂层均匀,和堵缝坚固等优点,提高涂料和染料的附着力、耐久性和耐候性等性能[16]。
4.3 陶瓷工业在陶瓷工业中,硅灰石可以降低陶瓷的烧成温度和缩短点火时间,能减少热膨胀,同时高长径比的硅灰石可使坯体具有较高的强度和较好的压型质量,有助于形成快速排除气体的通道和提高坯体表面的声学效应,大大减少在快速焙烧过程中产生翘曲、分层和开裂现象,这不仅大幅度降低了能耗和增加了产量,而且能大大地改善陶瓷制品的机械性能,提高了产品的质量[16]。
