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硅灰石简述

http://www.office2010activationkey.biz 发布时间:2019年7月22日 来源:江西科特


 

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。玻璃光泽,解理面呈珍珠光泽。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。硅灰石是一种典型的变质矿物,主要产于酸性岩与石灰岩的接触带,与符山石、石榴石共生。还见于深变质的钙质结晶片岩、火山喷出物及某些碱性岩中。硅灰石是一种无机针状矿物,其特点无毒、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。硅灰石产品,纤维长而易分离,含铁量低,白度高。该产品主要用作高聚物基复合材料的增强填料。如塑料、橡胶、陶瓷、涂料、建材等行业。

 

主要特点:

硅灰石属于一种链状偏硅酸盐,又是一种呈纤维状、针状硅酸盐。由于其特殊的晶体形态结晶结构决定了其性质,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。因硅灰石广泛地应用于陶瓷、化工、冶金、造纸、塑料、涂料 等领域。

硅灰石的化学分子式为CaSiO3,  结构式为Ca3[Si3O9],理论化学成分:CaO 48.25%、SiO251.75%,玻璃质感或珍珠质感的透明脆性晶体。自然界中纯硅灰石罕见,在其形成过程中,Ca有时被Fe、Mn、Ti、Sr等离子部分置换而呈类质同象体,并混有少量的Al和微量K、Na,因此具有白色,灰白色,浅绿色,粉红色,棕色,红色,黄色等多种颜色,夹杂白色条纹。由于硅灰石形成时的温度、压力等条件不同,可能出现3种同质多象体:

①三斜链状结构的Tc型硅灰石,通称低温三斜硅灰石(α-CaSiO3);

②单斜链状结构的ZM型副硅灰石,通称副硅灰石(α′- CaSiO3);

③三斜三元环状结构的假硅灰石,通称假硅灰石(β-CaSiO3)。 

广泛用作工业矿物原料的主要是低温三斜硅灰石。

低温三斜硅灰石为三斜晶系,大多呈针状、纤维状或片状,常簇集呈扇形、辐射形集合体,有的呈细小的颗粒状。白色微带灰、红色,玻璃光泽,解理面呈珍珠光泽,解理平行中等,两组解理面交角为74°。密度2.78~2.91 g/cm3,硬度4.5~5,熔点1540℃。热膨胀系数低,在25~800℃时热膨胀系数为6.5×10-6 mm/(mm·℃),PH值9.9,具有优良的耐热,耐腐蚀,耐候性。;在1125℃左右时可转化为假硅灰石,这时热膨胀系数增加,并由于释放出Fe、Sr等杂质,因此颜色由白色变为奶油色、红色或褐色。 硅灰石矿石自然类型通常有夕卡岩型矿石和硅灰石-石英-方解石型矿石两类。前者主要产于夕卡岩型矿床中,矿物组分复杂,常伴生石英、方解石及透辉石、石榴子石等夕卡岩矿物;后者主要产于接触变质和区域变质型矿床,矿物组分简单,又可分为:硅灰石-石英、硅灰石-方解石和硅灰石-石英-方解石型3个亚类。硅灰石矿石的结构构造通常也有两种:致密块状矿石具细粒花岗变晶或纤维变晶结构,致密块状构造,硅灰石呈细小粒状、柱状或纤维状集合体,个别极细粒致密者呈玉状;粗晶硅灰石矿石具纤维变晶结构,块状、似角砾状、巨斑状或条带状构造,硅灰石晶体粗大,呈板柱状,束状或放射状(菊花状)。

 

工艺性能:

硅灰石还具有独特的工艺性能,如使用硅灰石原料后,可以有效的减少坯体收缩率。而且能够降低坯体的吸湿膨胀,防止陶瓷坯体的后期干裂等。含硅灰石的坯体还具有较高的机械强度和较低的介电损失。引入硅灰石的坯体,在烧结过程中成熟速度加快,可以在十几分钟至几十分钟内使坯体成熟,大大降低了单位制品的热损耗,其烧成周期也从过去的90小时,下降为仅仅50分钟。硅灰石最先引入到釉面砖坯料配方中,使面砖的烧成热能损耗由3600大卡/公斤,下降为1850大卡/公斤制品。除釉面砖外,硅灰石原料来已扩大了其应用范围。其节能降耗的效果,已为陶瓷业界人士有目共睹。

 

加工

硅灰石的提纯任务是选出有害铁矿物,降低方解石,透灰石,石榴石石英等限量矿物含量。提纯方法有手选筛选,磁电选,浮选和联合选。

硅灰石作为工业关注的新兴原料来自于它特殊的针状结构。除与其他矿物粉体一样应该具有细粒化和表面活性化,还应该尽可能地保持长径比。天然硅灰石产品按照粒径可以分为块粒、普通粉、细粉、超细粉和针状粉五类,粉末的制备方法主要为机械粉碎。用于硅灰石抄袭加工的设备有砾磨机、气流磨、告诉机械冲击式魔机等。机械粉碎可以分为干法和湿法,湿法节能、保护纤维长径比;以剪切力为主的机械粉碎能获得具有高长径比的硅灰石超细粉末。

 

应用领域:

造纸级硅灰石粉经过特殊加工工艺后仍能保持其独特的针状结构,使添加了硅灰灰石粉的白板纸,提高其白度,不透明度(面层遮盖度),平整度,平滑度,适应性, 减少定量横差和纸板湿变形,提高印刷适应性,并且可大幅度降低其他各种原材料的使用量,从总体上降低纸制品成本。  

陶瓷级硅灰石粉在陶瓷原料中加入适量的硅灰石粉,可以大幅度降低烧成温度,缩短烧成时间,实现低温快速一次烧成。大量节约燃料,明显降低产品成本;同时提高产品的机械性能、减少产品的裂缝和翘曲、增加釉面光泽、提高胚体强度,进而提高产品的合格率。

硅灰石可制刹车片、陶瓷釉面等,广泛应用于汽车、冶金、陶瓷、塑料等工业生产中。其中,目前世界上硅灰石消费前景最看好的领域是工程塑料行业,硅灰石作为塑料橡胶工业的填料和补强剂,在工业制成品中越来越多地替代金属部件,市场对其需求增长迅速。

由于加工方法的改进,超细粒物质的获得,潜在的新用途正陆续被发现,使硅灰石的用途日渐广泛。据国外专家预测,未来硅灰石应用领域所占比例如下:陶瓷工业及有关部门6%;涂料、塑料和装饰材料22%;石棉替代品5%;日常生活绝缘物品用绝缘陶瓷泡沫12%;建筑用绝缘陶瓷泡沫6%;耐火绝缘层陶瓷泡沫2%;铸造生产用陶瓷泡沫4%;矿渣混凝土砌块面层涂料3%;造纸生产40%。

 

涂料

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。还有良好的覆盖率、附着力

 

塑料橡胶

具有独特的针状纤维,具有良好的绝缘性、耐磨性,以及较高的折光率。是塑料、橡胶制品较好的填充材料。特点与性能:硅灰石粉可以提高冲击强度、增强流动性以及改善抗拉强度、冲击强度、线性拉伸及模收缩率。

 

摩擦

是一种特殊的针状结构,同时硅灰石独有的物理机械效能。大大增强了成品的耐摩擦性、耐热性。当产品填充到里面,可以提高摩擦灵活性与及稳定性等特点。

造纸

经过特殊加工工艺后仍能保持其独特的针状结构,使添加了硅灰灰石粉的白板纸,提高其白度,不透明度(面层遮盖度),平整度,平滑度,适应性,减少定量横差和纸板湿变形,提高印刷适应性,并且可大幅度降低其他各种原材料的使用量,从总体上降低纸制品成本。

 

建材

是一种无毒、无味、无放射性等优点逐渐取代了对人体健康有害的石棉,成为新世纪环保建材的新原料。经过特殊加工工艺后仍能保持其独特的针状结构,使添加了硅灰石针状粉的硅钙板、防火板等材料的抗冲击性、抗弯折强度、耐磨强度均大大提高。在建筑材料领域,硅灰石将被更加广泛的应用。

陶瓷

在陶瓷原料中加入适量的硅灰石粉,提高产品的合格率。

 

产量分布

世界硅灰石资源较丰富,资源总量估计在8亿吨以上,但分布很不均衡。仅有20多个国家发现硅灰石矿床,主要分布于亚洲的中国、印度、哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦、塔吉克斯坦和美洲的墨西哥、美国等国,探明储量3亿吨;此外,芬兰、土耳其、纳米比亚、南非、苏丹、加拿大和南斯拉夫等国也发现了硅灰石矿床。

中国和印度是世界上硅灰石资源最丰富的国家。虽然中国硅灰石地质找矿工作起步较晚,但自1975年开始,20多年来已取得很大进展,在17个省、自治区发现矿产地百余处,估计资源量近2亿吨。截至1996年底止,在14个省、自治区中已有探明储量的矿产地31处,保有矿石储量13265万吨,位居世界前列。保有储量最多的是吉林省梨树县霍家店,占全国总保有矿石储量的40%;其余依次为云南、江西、青海、辽宁4省,共占全国保有矿石储量的49%;浙江、湖南、安徽、内蒙古、广东5省区共占全国保有储量的10%;江苏、广西、湖北、黑龙江4省区共占全国保有矿石储量的1%。

我国保有储量的31个矿产地中,保有矿石储量据其品位换算成矿物储量后,按全国矿产储量委员会《硅灰石地质勘探规范》(试行)中硅灰石矿床规模划分标准,属于特大型矿的6处,大型矿12处,中型矿5处,小型矿8处。其中:已开采利用的矿产地18处,包括特大型矿4处、大型矿8处、中型矿2处、小型矿4处,共计占用保有矿石储量7661万吨,占全国保有矿石储量的58%;可供利用的矿产地10处,包括特大型矿2处、大型矿3处、中型矿1处、小型矿4处,共计保有矿石储量4816万吨,占全国保有矿石储量的36%;由于与其他矿产共生而难以采选及开采条件差等原因,难以利用的矿产地有3处,包括大型矿1处、中型矿2处,共计保有矿石储量788万吨,占全国保有矿石储量的6%。

 

生产储运:

硅灰石的生产方法主要有以下几种:

第一,由氧化钙和二氧化硅在高温下煅烧熔融而成;

第二,在氢氧化钙与硅胶按摩尔比为1∶1的混合物150~200mg中,加入5mL的电导水,用银内衬高压釜,在200℃下处理10日或在180℃下处理14日后,过滤,用丙酮洗涤,风干,就可制得石硅钙石(CaO·SiO2·16H2O)。如果将此化合物加热至800℃以上,即脱水而转化为β-CaSiO3

第三,利用α-CaSiO3的冷却进行制备,在纯固态下α-CaSiO3向β-CaSiO3转移是困难的,即使相当慢的冷却,也很难使转化进行。因此,往α-CaSiO3中加入其重量几分之一左右的偏钒酸钙Ca(VO3)2为助熔剂,在800~900℃时加热数日,用水和稀盐酸萃取除去钒酸盐,即可制得β-CaSiO3

第四,将纯石英与碳酸钙按CaO/SiO2为1∶1(摩尔比)混合,放入铂坩埚中于1500℃以上充分熔融。

硅灰石的储藏条件主要是:要确保储藏器密封,工作间有良好的通风或排气装置,并置于阴凉、干燥处。

 

发展前景:

我国的硅灰石产量和出口量均居世界第一位。我国硅灰石行业年产量55万吨,产品出口到日本、韩国及东南亚等亚洲国家和德国、西班牙等欧洲国家,出口量达20万吨,占国际市场的70%。我国硅灰石产品出口的主要市场在欧洲,出口量约15万吨/年。出口日本及韩国的产品主要是超细针状粉。硅灰石行业实现了整体盈利,但利润仍很低,特别是人民币升值及出口退税率由8%降为0,压缩了企业的利润空间,加之采矿准人项目增多,费用增大,采矿与加工成本提高,这些给企业盈利带来了不小的压力。

从进口量方面来看,数据显示,2016年1-9月我国硅灰石进口量达1,645.12吨,与上年同期相比增长了18.53%。从出口量方面来看,数据显示,2016年1-9月我国硅灰石出口量达15.12万吨,与上年同期相比增长了2.86%。由于国内外硅灰石市场需求增长势头不减,价格逐步提高,一些国际大公司高度关注我国的市场和资源优势,试图以合资、并购等方式抢占我国的优质硅灰石资源,进而垄断市场。国内企业及资源所属地区的政策部门,要审慎对待外资的介入,合理、妥善地利用资源,确保行业和企业的健康发展。

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