（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）硅灰石是一種鈣的偏硅酸鹽礦物，理論組成為：CaO 48.3%，SiO2 51.7%。它具有較好的化學(xué)穩定性，耐酸、耐堿、耐腐蝕，但在濃鹽酸中易發(fā)生分解，形成絮狀物。在焙燒條件下，可與高嶺石、葉蠟石、伊利石、滑石等礦物發(fā)生固相反應。硅灰石中的鈣易被鐵、錳、鎂、鈦、鍶等雜質(zhì)取代而形成類(lèi)質(zhì)同象變體，所以純凈的硅灰石很少見(jiàn)。
硅灰石有許多與其物理和化學(xué)性質(zhì)有關(guān)的工藝特性，自從它被開(kāi)發(fā)利用以來(lái)，其工業(yè)領(lǐng)域的應用范圍一直在迅速擴大。它的重要特性之一是具有針狀和纖維狀的晶體形態(tài)，在陶瓷工業(yè)、涂料工業(yè)和絕緣材料工業(yè)中有著(zhù)極重要的用途。另一重要特性是其助熔性能，能在較低的溫度下，即與氧化硅、氧化鋁等相熔，起到降低混合物熔融溫度的作用，可作為一種良好的助熔劑。除此之外，它還具有良好的純度和白度，在高級陶瓷產(chǎn)品和優(yōu)質(zhì)白色油漆與發(fā)亮涂料的生產(chǎn)中發(fā)揮重要作用。
1.硅灰石的開(kāi)發(fā)
根據1994年批準實(shí)施的中華人民共和國建材行業(yè)硅灰石標準（JC/T535-94），可將硅灰石產(chǎn)品按粒徑分為五類(lèi)（表1）：
表1 硅灰石粒徑分類(lèi)
| 類(lèi)別 |
塊粒/mm |
普通粉/μm |
細粉/μm |
超細粉/μm |
針狀粉/μm |
| 粒徑 |
1-250 |
38-1000 |
10-38 |
0-10 |
長(cháng)徑比10:1 |
硅灰石的加工技術(shù)一般包括提純、超細粉碎和表面改性。
1.1 硅灰石的提純
硅灰石提純的主要目的是去除有害鐵礦物，降低方解石、石榴石、石英等限量礦物的含量。提純的主要方法有手選、電磁選、浮選和聯(lián)合選。手選是防止混入的廢石在破碎過(guò)程中產(chǎn)生更多的細小顆粒而增加后續提純的難度。硅灰石纖維松解，可實(shí)現與脈石礦物選擇性破碎。選擇性破碎后分段篩選即可實(shí)現硅灰石與脈石礦物的快速分離。由于硅灰石無(wú)磁性，而鐵礦物透灰石、石榴石等脈石礦物為磁性或弱磁性礦物，強磁選即可達到硅灰石與脈石礦物的分離或部分分離。
1.2 硅灰石的超細粉碎
硅灰石粉的粉碎加工，是要將其加工到一定粒度，同時(shí)還要盡量保持晶體的長(cháng)徑比。硅灰石的長(cháng)徑比一般為7-8:1，有的可達15-20:1，最高為30:1。由于粉碎方法的差異，所得硅灰石的長(cháng)徑比有所不同。
目前來(lái)講，國內所用到的硅灰石粉碎設備可分為以下幾類(lèi)（表2），工作原理和粉碎效果均有所不同。
表2 硅灰石針狀超細粉碎常用設備
| 設備 |
工作原理 |
粉碎效果 |
| 沖擊式 |
高速轉子將物料分散到粉碎腔周邊，受到?jīng)_擊 |
細度10-13μm |
| 粉碎機 |
作用，在定子和轉子受到慣性力和摩擦力的擠壓、剪切、破碎被氣流帶出得到產(chǎn)品。 |
較大長(cháng)徑比10~12 |
| 氣流磨 |
氣流的高速運動(dòng)使物料顆粒之間、顆粒與氣壁之間產(chǎn)生沖擊碰撞和摩擦剪切使物料破碎。 |
長(cháng)徑比可達12~15 |
| 攪拌磨 |
通過(guò)攪拌器攪動(dòng)研磨介質(zhì)產(chǎn)生沖擊、摩擦和剪切作用使物料粉碎。 |
平均細度可4.5μm平均長(cháng)徑比為6~8 |
| 振動(dòng)磨 |
筒體的高頻振動(dòng)使筒體內的研磨介質(zhì)對物料進(jìn)行劇烈碰撞、研磨導致物料破碎分離。 |
90%小于20μm長(cháng)徑比8:1-10:1 |
| 雷蒙磨 |
磨棍繞軸旋轉時(shí)由于離心力作用緊壓在磨環(huán)上物料在磨棍與磨環(huán)之間受到擠壓和研磨作用而被粉碎。 |
50%小于11μm 100%小于34μm 平均長(cháng)徑比8.4 |
| 球磨機 |
磨球間相互碰撞、沖擊及剪切，磨球與罐壁之間相互碰撞、研磨，使物料粉碎。 |
細度13-16μm長(cháng)徑比約為3-4 |
影響硅灰石針狀粉性能指標的主要因素有分散介質(zhì)、機械粉碎作用力特性等，適量的助磨劑也有利于提高產(chǎn)品的長(cháng)徑比。
1.3 硅灰石的表面改性
硅灰石的表面改性可分為有機改性和無(wú)機改性；根據表面改性劑和顆粒間有無(wú)反應，硅灰石有機化改性又可分為表面化學(xué)改性和表面吸附包覆改性；表面無(wú)機化改性主要是指沉淀包覆。
硅灰石改性最常用的表面改性劑有鈦酸鹽、鋁酸鹽、硬脂酸鹽和硅烷等。其改性方法是將硅灰石和表面改性劑在容器內高速攪拌，使硅灰石和表面改性劑充分接觸，在一定的條件下使其發(fā)生反應。也可在硅灰石的粉碎過(guò)程中加入改性劑，通過(guò)機械力化學(xué)的作用進(jìn)行改性。目前已有的改性設備中，國內常采用高速加熱攪拌機，國外則多用流態(tài)化和沖擊式改性裝置。
2. 硅灰石的工業(yè)應用
目前，隨著(zhù)硅灰石深加工工藝的發(fā)展，硅灰石的應用領(lǐng)域正在不斷擴大和深入，主要表現在陶瓷工業(yè)、涂料、橡塑工業(yè)、冶金工業(yè)及環(huán)保建材。
2.1 陶瓷工業(yè)
陶瓷工業(yè)中，硅灰石可降低陶瓷的燒成溫度和縮短點(diǎn)火時(shí)間，減少熱膨脹，同時(shí)高長(cháng)徑比的硅灰石可使坯體具有較高的強度和較好的壓型質(zhì)量，有助于形成快速排除氣體的通道和提高坯體表面的聲學(xué)效應，大大減少在焙燒過(guò)程中產(chǎn)生的分層和開(kāi)裂現象，這不僅大幅度降低能耗和增加產(chǎn)量，而且能大大改善陶瓷制品的機械性能，提高產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在陶瓷工業(yè)中被廣泛地用于生產(chǎn)建筑陶瓷、日用陶瓷、美術(shù)工藝陶瓷、多孔過(guò)濾陶瓷、低介電陶瓷、精密鑄造陶瓷模具、火花塞、生物活性陶等等。
2.2 涂料
由于硅灰石具有吸油率低、吸濕性低、絕緣性高和耐高溫等特性，非常適用于涂料。它能使白色涂料具有明亮的色調，并能長(cháng)時(shí)間保持。其針狀的晶體使它成為涂料的良好平光劑，改善涂層的流平性。硅灰石粉的粒子形狀，是涂料良好的懸浮劑，沉淀物柔軟易分散。由于它的吸油量低，又有有很高的填充量，涂料成本可大大降低。
2.3 橡塑工業(yè)
橡塑工業(yè)中，主要是利用硅灰石針狀結晶所產(chǎn)生的類(lèi)似纖維的增強作用，以代替價(jià)格較貴的玻璃纖維、碳纖維以及危害人體健康的石棉等增強材料。而且高長(cháng)徑比的硅灰石經(jīng)表面改性后作為填料充填在塑料、橡膠和聚合物中，可增強其機械強度和表面光滑，減少收縮，增強阻污力，允許填充較多的填充劑，減少顏料的用量等，從而可降低制品的生產(chǎn)成本，提高制品的力學(xué)性能，并賦予塑料、橡膠和聚合物自身所沒(méi)有的特殊功能。
2.4 冶金工業(yè)
硅灰石具有低溫助熔特性，廣泛用于冶金工業(yè)。尤其在連鑄方面，硅灰石的優(yōu)越性能更加明顯。硅灰石用作冶金保護渣基料，具有減少配料種類(lèi)、熱穩定性好、化學(xué)成分穩定、鑄件表面光潔、低碳等優(yōu)點(diǎn)。用硅灰石作電焊條配料，可減少焊接的火花，使焊縫成型整潔美觀(guān)，增加機械強度。
2.5 環(huán)保建材
高長(cháng)徑比的針狀硅灰石粉以其無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)放射性等優(yōu)點(diǎn)，逐漸取代了石棉和玻璃纖維，成為優(yōu)質(zhì)的環(huán)保建材新原料。由于硅灰石在被粉碎到很細的情況下仍能保持其獨特的針狀結構，使得添加了硅灰石針狀粉的硅鈣板、防火板等材料的抗沖擊性、抗彎折強度、耐磨強度均大大提高。在建筑材料領(lǐng)域，硅灰石的應用前景不可限量。
3. 結語(yǔ)
從以上分析，可以看出硅灰石的加工技術(shù)在不斷提高，應用領(lǐng)域不斷拓寬。就今后發(fā)展而言，首先要重視硅灰石的深加工，尤其是改性后的硅灰石產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，以提高產(chǎn)品附加值。其次，要加強硅灰石在應用方面的研究，充分并合理的拓展其應用領(lǐng)域。
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