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硅灰石超细粉碎与表面改性研究现状
来源:中国粉体技术网    更新时间:2015-03-25 10:56:07    浏览次数:
 
      (中国粉体技术网/班建伟)自然界中质纯的硅灰石较少,多成类质同象固溶体或与其他矿物共生或伴生。常见的伴生矿物有钙铁榴石、透辉石、方解石、石英、长石等,有时还见有黄铁矿、黄铜矿、磁铁矿等金属矿物与硅灰石伴生。主要的选矿方法有:手选、强磁选、浮选、强磁选-浮选联合流程和配合光电选或静电选预先流程等。
       近几年硅灰石工业发展迅速,随着新用途的开拓,对硅灰石产品的要求不仅仅是一般的粉状或块状,而更注重深加工产品,比如超细级硅灰石、高长径比硅灰石、表面化学改性硅灰石等。
       硅灰石深加工技术主要涉及超细粉碎技术和表面改性技术。

1 超细粉碎技术
       超细粉碎技术要求所加工的硅灰石粒度细,并保持其针状形态,达到最大的长径比。通过特殊粉碎机械及分离方法,使45μm、38μm 以下的矿粉长径比为(8~12):1,部分为15:1;13~10μm 矿粉长径比为(12~15):1,部分为20:1;6μm 以下的长径比仍能保持(10~12):1。
       目前,用于硅灰石针状粉超细粉碎加工的设备主要有机械冲击式粉碎机、气流磨(又分为扁平式、单喷式、流化床式)、搅拌磨(又分为立式、卧式)、雷蒙磨、振动磨等,其工作原理和超细效果如表1-1 所示。影响硅灰石针状粉性能指标的主要因素有粉碎设备类型、分散介质、粉碎机械作用力特性等,适量的助磨剂也有利于提高产品的长径比。硅灰石针状粉分级设备主要依赖非纤维矿物分级设备,并且大部分是将超细粉碎与分级组合在一个设备内,分级效果不够理想,制约了高长径比纤维矿物超细粉的生产。分级作业方式有湿式和干式,一般由前段工艺特性决定。
       袁鹏等人研究了振动磨制备硅灰石短纤维针状粉的工艺。吴伟端等人利用超音速气流磨使硅灰石和硬酯酸在同一粉碎腔碰撞粉碎,制得了粒度均匀、长径比较大的针状粉。
      梨树硅灰石矿业公司目前可生产100 目到2500 目(平均粒度2.49μ)各种规格的硅灰石粉(L/D=(12~15:1))。美国NYCO 公司和印度Wolkem 公司是世界上主要的硅灰石生产厂商之一。           NYCO 公司的品牌NYGLOS 8 平均粒径为8μm,长径比为17:1;NYGLOS 20 平均粒径为20μm,长径比为13;NYGLOS 5 平均粒径为5μm,纤维长度为60μm。印度Wolkem 公司的超细硅灰石的品牌为WOLKRON 1008、WOLKRON 1010 及WOLKRON1020;针状硅灰石粉的品牌为KEMOLIT A60 和KEMOLITD1。
2 粉体表面改性
       粉体表面改性是指用物理、化学、机械等方法对粉体物料表面进行处理,根据应用的需要进行有目的地改变粉体材料表面的物理化学性质,如表面组成、结构和官能团、表面能、表面润湿性、电性、光性、吸附和反应特性等,以满足现代新材料、新工艺和新技术发展的需要。
2.1 国内外硅灰石粉体表面改性实例
       长兴硅灰石矿有限公司利用硅烷偶联剂对硅灰石进行改性在塑料中的应用,已经达到国外进口硅灰石粉的产品性能。沈上越等人的研究表明,硅灰石湿法改性比较理想的工艺为1.5%硬脂酸做改性剂,40%的矿浆浓度,在50℃下改性15 分钟。
       英国 Blue Circle 工业矿物公司采用氨硅烷和甲基丙稀含氮硅处理硅灰石,经机械及热。钱柏太等对重质碳酸钙/硅灰石复合填料进行了复合表面改性实验,实验结果表明,填料使用硬脂酸/钛酸脂复合改性时改性效果最佳。硬脂酸/钛酸脂=0.7/0.3,改性剂总用量为1.2%。并经过分析后认为,改性机理是硬脂酸与填料表面的Ca2形成化学键,钛酸脂和羟基形成-Ti-O-M 键。性能实验表明,经改性的硅灰石具有一系列优点。
       李冷、曾宪滨在硅灰石微粉碎过程中,用硬脂酸作表面改性剂进行表面改性研究,采用渗透法、沉降法、傅立叶变换、红外吸收光谱仪和综合热分析仪等测定方法,定性定量地检测了改性的硅灰石粉体,结果表明:这种简便易行的改性方法,明显地提高了硅灰石粉体与高聚物地相容性,使硅灰石由亲水变成亲油。
       目前,梨树大顶山矿可以生产多种以硅灰石为基料的产品,如 RB 粉(橡胶专用)、超细白粉、橡胶级ST 钛白粉、GL-3 冶金保护渣、GL-5 冶金连铸颗粒渣、釉面砖粉、硅肥、改性硅灰石粉、塑料填充剂、电器绝缘材料填料、涂料级硅灰石粉、代石棉功能填料等。

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