硅灰石的这十几种用途，你都清楚吗？
2020-12-18 17:41:41
硅灰石产品可分为高长径比硅灰石和磨细硅灰石两大类。前者主要利用其针状物理机械性能，广泛用于塑料、橡胶、石棉代用品、油漆涂料等领域，可增加制品硬度、抗弯强度、抗冲击性，改善材料的电学特性，提高热稳定性和尺寸稳定性，是最有前途的应用领域。后者主要用于陶瓷和冶金工业，硅灰石中的SiO2、CaO成分提供了低的膨胀率和良好的抗热震性。
▲硅灰石原矿
硅灰石各类应用简介：
1、用于橡胶
在不同的制品中，用特定的硅灰石粉代替立德粉、部分钛白粉、白炭黑、轻钙、陶土等，制品的各项性能指标多数得到改进。应用结果表明，硅灰石能提高白色着色剂的遮盖能力，起到一定的增白作用；用在浅色胶料中，可大量代替钛白粉和陶土及立德粉，起到一定的补强作用，并降低了产品成本。硅灰石与偶联剂并用，可改善胶料性能，并扩大其应用范围。
▲各种橡胶制品
2、用于陶瓷原料
硅灰石可用于制备各种电磁用瓷、建筑用瓷和日用瓷，其硅灰石的质量要求为：SiO238%～58%，CaO36%～55%，CO2≤6%，Fe2O3≤1.7%。陶瓷原料大约占世界硅灰石总消费量的40%～45%。硅灰石可以致密陶瓷结构，提高机械强度，降低湿膨胀系数，提高坯体强度和压型质量，降低烧成温度，缩短烧成周期，达到节能增效的目的。
硅灰石做建筑陶瓷原料，可使素烧温度降低200℃（从1280℃降到1080℃），素烧周期从58h缩短到24h。在制釉工业中，在釉面砖中使用硅灰石做原料，可实现低温快速烧成，素烧节油可达30%；而且可提高釉的白度，改善流动性能，减少制品的刺点。硅灰石可提高坯体的抗热冲击性能且固相反应生成钙长石(熔点1550℃)，可实现低温快速烧结。显微硅灰石链增强了玻璃相微粒之间的联结，使制品能承受切锯、钻孔等特殊机械加工，而且它还提供了一种低损耗绝缘结晶相，可用作电工陶瓷、电子陶瓷。
3、替代玻纤作塑料的增强填料
填料用硅灰石是其最有潜力、附加值最高、增长最快的应用领域。目前，该领域占硅灰石世界总消费量的25%左右。硅灰石可取代或部分取代玻纤作聚合物复合材料的增强体，提高材料性能，降低成本，起增量和增强的双重作用。目前硅灰石应用研究重点是硅灰石填充复合材料在电子元件、封装材料、高性能橡塑制品、汽车壳体、模具以及光盘材料等领域中的应用。硅烷偶联剂改性硅灰石增强尼龙的填充量可达50%，冲击强提高了20多倍，并具有极低的吸湿率；超细改性高长经比硅灰石和碳纤维填充聚四氟乙烯树脂可制成耐用、不泄漏的自动密封圈体，应用在减压阀、蝶阀以及压缩机反复轴中。
4、作石棉代用品
硅灰石具有针状特性及低热膨胀性、优良的抗热冲击性，是短纤维石棉的理想替代材料。作石棉替代品用硅灰石占世界硅灰石总消费量的20%～25%。高摩擦系数硅灰石替代石棉制备的摩擦材料主要应用在刹车片、阀塞、汽车离合器等领域。有些研究表明，硅灰石针状粉部分取代石棉的制动补片的综合性能良好，其摩擦系数在300℃以下比较稳定，热衰退不明显，恢复性好，摩擦损率较小，制品的冲击强度有所降低但高于国家标准。
▲针状硅灰石粉
5、作油漆涂料填料
硅灰石色泽光亮，反射率高，适于生产高质量的白漆和清亮透明的有色漆。油漆涂料对硅灰石的质量要求为：SiO2≥49%，CaO≥45%，Fe2O3≤0.2%，325目矿粉吸油量为20～25g/100g，水溶物≤0.5%，水萃取pH值为7～9，325目矿粉白度≥90%。针状硅灰石是很好的平光剂，颜色覆盖率高且分布均匀；具有抗紫外线的特性，在内墙涂料、外墙涂料、特种涂料(尤其是防火涂料)以及乳胶漆中得到广泛的应用。硅灰石粉替代钛白粉生产油漆涂料不仅可以改善制品色泽，提高油漆的光整度，增强涂料的抗张能力、减少裂纹，而且还可以减少吸油量，增强抗腐能力。粒度越细，白度、pH值愈高，油漆色泽和涂敷性愈好，且油漆显碱性可用作钢件等金属设备的防腐涂层。硅灰石还可作油漆涂料的填料，可改进产品的物化性能、持久性和耐候性，减少油漆的断裂、老化。
6、用于冶金浇铸料
模铸对保护渣的基本要求是低密度、低熔点、碱度（CaO/SiO2）比小于1、适当的熔化速度和较好的铺展性。硅灰石具有低温助熔特性，化学成份稳定，纯度高、碱度（CaO/SiO2）趋于中性。这一优良特性给冶金炼钢的保护浇铸料提供了理想的原料，特别是硅灰石中含Al2O3甚微，因此制成的冶金保护渣吸附钢水中有害夹杂Al2O3的能力极强，因此广泛用于冶金工业。冶金助剂原料中要求硅灰石≥50%，方解石≤50%，石英≤5%，S≤0.01%，P≤0.01%。世界上每年有12%～15%的硅灰石消耗在该领域。
现在从普碳钢、锰钢到不锈钢连铸，渣型从小方坯、大方坯、大板坯到炉外精炼等，都广泛应用了以硅灰石为基料的保护渣，很快地取代了价格昂贵的进口保护渣，对冶金炼钢行业的发展起到了促进作用。
7、用于制备生物活性材料
人工骨通常是在钛合金表面涂敷一层具有生物活性的陶瓷材料制成的。这种人工骨强度高、韧性好是其优点，但其成分与人骨组织的成分相差较大，很难达到真正意义上的愈合，而且容易被腐蚀。许多学者的研究表明，以硅灰石为主要原料制备的生物陶瓷，生物活性高、强度高、稳定好、与人骨组织的相容性好，可望在人工骨领域得到应用。日本有学者以Bis-GMA(Bisphenel-α-glycidylmethacrylate)树脂为有机基材料，分别选出磷灰石-硅灰石(AW)、羟基磷灰石(HA)和β-磷酸三钙(β-TCP)三种无机填料来比较研究制成的粘固粉与真骨组织相容性及结合状态。结果表明，AWC移植胫骨移植后两周，在未愈合的Bis-GMA基树脂表面层全部被新生成的类骨组织填满，AW玻璃陶瓷颗粒被骨组织包围并通过磷灰石与骨组织紧密结合在一起，而没有出现中间软组织；其他两种粘固粉均有较好生物相容性，但需要的时间比较长。
▲人工脊椎图片
8、作白炭黑的制备原料
白炭黑是人工合成的无定型二氧化硅超微粒子(粒子≤0.3μm)，具有耐酸、耐碱、耐高温性能以及良好的电绝缘和分散性能，广泛用作高档橡胶、密封胶、纸张、塑料、电缆的补强剂、填充剂、遮盖剂及涂料油墨的增稠剂与防沉剂。高比表面积SiO2具有蜂窝状多孔结构，在高科技领域中可以用作新型催化剂载体，选择性吸附剂和航空用绝热材料等。硅灰石中偏硅酸钙纯度可达94%以上，杂质少，能溶于盐酸，是制备白炭黑的理想原料
9、其他用途
硅灰石配加少量辅助材料可制成水稻生长发育中不可缺少的硅肥。硅灰石电焊条药皮能有效地抑制焊接时放电，提高熔体流动性，使焊缝整洁美观，增强机械强度。此外硅灰石在复合材料、玻璃钢、石棉制品、沼气池以及泡沫海棉、白水泥、造纸等制品中，都有开发前景。
硅灰石是具有诸多优异性能的少数异形矿物之一，能适应多种工业的应用，在未来工业中将得到更为广泛的应用。该行业应并不断改善其物化性能，比如强调硅灰石的深加工，尤其是改性高长径比硅灰石产品的开发；拓展硅灰石在塑料、优质油漆涂料、摩擦及生物活性材料等领域的应用；重视适于高长径比硅灰石生产的设备研制和流程开发；研究硅灰石与云母、高岭土、石英、滑石等混杂粒子在聚合物复合材料中的协同效应，提高材料的综合性能等。要拓宽其应用领域，增大其市场容量，这些是今后工作的重点。
参考文献：
[1]陈德良，杨华明，邱冠周.硅灰石的深加工及应用进展[J].矿产保护与利用，2001，(04):41-46.
[2]张梦显，李如.浅谈硅灰石的深加工及应用[J].非金属矿，1992，(06):31-33.
小黑杨 整