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硅灰石的特性与用途的关系

  近二十年来,硅灰石的消费量每年以10%的速度在递增。它除用于陶瓷业外, 还用于涂料和造纸业, 其消费结沟也在变化。不断开拓硅灰石的工业应用领域,有重要的经济意义。

1、针状结晶习性
    天然硅灰石绝大多数呈针状或纤维状, 长度约是直径的七倍。经破碎研磨, 仍具针状结构。经研究, 硅灰石沿b轴延长成柱状、纤维状, 解理也平行b轴。钙-氧八面体沿轴b延伸, 共棱连接。棱的方向是固定的, 因而八面体构造的内在倾向呈直线。合成硅灰石是环状结构, 一般呈粒状。集合体呈放射状或平行柱状, 加之其它共生矿物的颜色映衬, 富有装饰性。
    粉料和结合土粘土类混合压制精陶素坯, 由于针状晶体交织分布在其它原料中, 增加了颗粒间的结合力, 使素坯有较高的干燥强度和压型质量。因为这不是紧密堆积, 素坯吸水率较高(23-27%), 因此国外使用大吨位压机来提高压实程度。非紧密堆积能提供内部水份快速逸出的通道, 使其具有干燥速度快的特点, 以适应快速烧窑时对素坯含水量低于0.5%的要求。
    用硅灰石和氧化铝等原料制作的陶瓷铸模强度高, 使用寿命比石膏模具要高数倍。用硅灰石做注浆成型的原料, 可增加泥浆稳定性把它用作涂料的填料, 也具有良好的稳定性。它还能代替25%的石棉作水泥石棉制品。这些都与其针状形体和它形成的交织结构有关。据报导, 硅灰石同硅酸盐水泥配制700-1000号特种混凝土, 极限抗弯强度可提高一倍。
2、亮度及发光性
    纯硅灰石呈亮白色, 当混有其它杂质时, 呈灰-灰褐色。纯度为90%、粒度小于325目的硅灰石反射率为92-96%。
    色泽白而光亮, 是它被用于涂料业的主要原因。它的良好热稳定性和针状结构, 可使涂料流平性提高。美国用于徐料业的硅灰石要占总消费量的30%。它特别适用于生产白色和浅色涂料。对于需要吸收-发射比低的热控涂料来说, 颜填料的选择是以色白、高发率和光学稳定性为前提的。绝大部分颜料经真空紫外辐照后都会严重变色, 而硅灰石却有良好的稳定性。
    国内用硅灰石代替乳胶漆中的钛白粉(5%), 水性涂料中, 则可代替30-40%钛白粉。美国制作的醋酸乙稀乳胶漆中, 硅灰石占9%。
    硅灰石在紫外光照射下发黄一橙色萤光;用365微米激发可衍到蓝色萤光。含有锰的硅灰石可激发出亮绿色。这一发光性质, 被用来制作发光彩色瓷漆。
3、化学性质
    硅灰石的成分一般很接近纯硅酸钙, 它可代替合成硅酸钙而被广泛应用。在1比4的盐酸中, 它能缓慢反应, 在浓盐酸中, 能完全分解而成为絮状物。絮状物为超细度(<0.5微米), 有较高的化学活度。在加拿大进行的研究表明, 用酸处理后的硅灰石作造纸填料, 比用高岭土好。10%浓度的悬浮液呈碱性, 不适宜作酸性介质的涂料填料, 但可中和部分酸度, 如聚醋酸乙稀脂中的醋酸, 从而有利于颜料的扩散及稳定。
    在玻璃业中, 用硅灰石代替石灰石, 既减少逸氯现象, 又带进二氧化硅。在陶瓷业中, 用它代替钙釉中的方解石或白垩, 釉面光泽好, 但要解决好坯釉界面反应强烈及釉面玻璃相偏少等工艺问题。硅灰石可为焊条的焊剂提供氧化钙, 同时带进二氧化硅, 所获得高碱性涪渣, 能减少接缝处灼气孔和其他缺陷, 加入量为10-20%。
4、热学性质
    硅灰石在20-1000℃变温范围内, 沿b轴膨胀量为1.6*10-6度,含有杂质时, 可达6.7*10-6度。合成硅酸钙在900℃以下的膨胀量为10.7*10-6度。
    硅灰石的热物理和热化学稳定性都较高, 这有利于低温快速烧制釉面砖。硅灰质釉面砖的结晶相, 都是一些热膨胀率很低的矿物, 有利于快速冷却。硅灰石的热稳定性、抗冲击性以及助熔作用, 使硅灰石被用来制作陶瓷砂轮和多孔过滤陶瓷。苏联制作的多孔过滤陶瓷, 总气孔率达40-50%, 他们用硅灰石制作的耐热纤维板,工作温度在1000℃以上。
5、电学性质
    硅灰石介电损耗低, 电阻率大, 因此用它配制高频绝缘材料。美国用硅灰石制作真空电子管涂料。硅灰石还可用作聚丙稀的填料, 其绝缘效果比以石棉和滑石粉作填料为佳。
6、纯度及可选性
    硅灰石的用途与纯度有极大的关系。国外要求精矿中Fe2O3小于1%,方解石的含量<10-12%,我国陶瓷业要求Fe2O3+TiO2小于2%, 方解石的含量小于10-15%,杂质含量>0.5%的不能用作涂料。
清除杂质要求进行选矿。矿石可选性评价的关键之点, 是杂质的性质和嵌布特征。湖北大冶硅灰石, 经手选即可用于建筑陶瓷, 湖北李家山和丰山洞矽卡岩型矿石, 经分级脱泥、两段湿法强磁选后, 杂质大幅度下降, 效果明显。为清除杂质, 国外还采取浮选、重选、光电选等选矿方法。


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