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粉石英的加工应用

2021-11-17
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作者:埃尔派
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从矿山开采出的石英是经加工后,细度小于120目产品成为石英砂,超过120目称为石英粉。不需要机械研磨获得高纯超细石英微粉产品称为粉石英,区别于脉石英、石英岩等。天然粉石英一般纯度高、杂质少,不需研磨即可使用,常作为天然的粉末硅质材料广泛应用于电工绝缘、防水防腐蚀以及精密熔模铸造和新型建筑材料等方面。...

从矿山开采出的石英是经加工后,细度小于120目产品成为石英砂,超过120目称为石英粉。不需要机械研磨获得高纯超细石英微粉产品称为粉石英,区别于脉石英、石英岩等。

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粉石英的理化性质

  • 颗粒形态和粒度组成

粉石英颗粒形状:近等轴状六角多面体形。由于风化淋滤作用,颗粒表面产生不同程度的溶蚀洼坑。腐蚀钝化使颗粒具有球度高(三轴近相等),圆度低(具棱边)的特点,被称为“准球形”颗粒。

粉石英的粒度分布比较窄,400目产品的主体粒度几种分布在5~20μm的范围内,含量大于70%,中位粒径约14μm,粒度呈正态分布。

  • 矿物组成及化学成分

粉石英组成:微晶质石英,极少量高岭土、云母和植物碎屑等杂质。

粉石英化学成分:SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、TiO2等;光谱分析结果显示粉石英不含Cu、Mn和有毒元素,其他微量元素接近或低于检出极限。

  • 物理化学性质

粉石英:白色、浅白色粉体,百度为50%~75%,亮度为60%~80%;干粉分散性良好,无结团现象,手感细腻滑爽。密度:2.55~2.65g/cm3,容重1.96g/ml,沉降体积0.6~0.9mg/g,莫氏硬度7,折光率1.544。

PH值6.3,等电点为PH值2~3.7,在PH值>3.7的溶液中表面带负电荷;粉石英热稳定温度为573℃,熔点为1730℃,并具有优异的电绝缘性、化学惰性和良好的耐酸腐蚀性。

粉石英成矿机理

  • 矿床的地质特征

兼有沉积矿床和风化矿床的特征,矿体形态与一般风化残疾矿床类似,矿体呈简单的“帽状”、层状、似层状或带状。

  • 成矿地质条件

矿床大多数存于上古生界泥盆系、石炭系及二叠系等地层中。粉石英矿的生成与规制碳酸盐岩建造有关,也与粉砂岩、高钙质石英岩有关。粉石英是风化壳型矿床,由母岩风化阶梯形成。

粉石英的表征及改性

矿物表面因悬空键具有表面反应活性官能团,其被称作“表面位”。

矿物水界面作用:表面晶体生长与溶解、表面沉淀和表面反应。矿物表面反应:表面吸附、氧化—还原和异位催化反应。这些表面反应主要决定于矿物表面反应性及水介质的各种性质。矿物表面反应性通常与矿物组成、表面结构和微形貌等表面性质有关。

粉石英的改性:改变填料对有机聚合物的相容性,降低填料聚合物混合体系的粘度,增加填充量改善填料在聚合物中的浸润性和分散性,消除化学和机械破坏点提高制品物理力学性能。

粉石英改性方法:干法、湿法。湿法工艺复杂、成本高,工业化应用少。改性工艺:粉石英 → 预热搅拌 → (改性助剂配制 →)改性助剂 → 加热干燥 → (偶联剂配制 → )  硅烷偶联剂 → 表面改性 → 筛分除粒 → 改性粉石英

粉石英的加工应用

天然粉石英一般纯度高、杂质少,不需研磨即可使用,常作为天然的粉末硅质材料广泛应用于电工绝缘、防水防腐蚀以及精密熔模铸造和新型建筑材料等方面。粉石英还作为环氧树脂最通用的无机填料用于橡胶塑料以及油漆体质颜料等方面。

粉石英可应用于磨料工业、玻璃工业、陶瓷工业、油漆制造业、橡胶和塑料业、涂料工业、耐火材料、微孔硅酸钙保温材料等方面。

在磨料工业,天然的二氧化硅磨料是机械工业中加工精密零件不可缺少的研磨材料之一,广泛用于倒砂哑光和直接研磨各种高光洁度的机械零件。

在玻璃工业中普通平板玻璃要求SiO2含量在96%以上。分级脱泥之后的粉石英SiO2含量可达98%。只需筛分除过细粒级粉末,就可用于平板玻璃的生产。

在陶瓷工业、油漆制药业、橡胶和塑料工业,可直接利用经选矿加工分级之后的粉石英产品。普通陶瓷用的粉石英要求在98.5%以上,经淘洗加工后的粉石英几乎都能达到这些要求。以粉石英为原料的某些产品,在性能上优于以脉石英为原料制造的产品。它可提高陶瓷的强度及绝缘性,也能提高油漆耐久性及平滑性,还可使合成橡胶和塑料制品有很高的耐酸碱性。

在涂料领域也有应用,如在防氡涂料中使用改性粉石英来替代传统的防氡涂料中使用的重钙,降低涂料生产成本,提高粉石英的工业附加值。

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防氡涂料的制备工艺流程

粉石英在耐火材料中主要用作生产高密度硅砖和规制耐火泥,粉石英原矿具有粒度分布范围宽和硅高铝低的特点,是高密度硅砖理想的原料,制出的硅砖荷重软化点高达170℃,适用于熔化温度较高的玻璃窑炉。用粉石英配制成的硅质耐火泥热态强度高,能显著提高硅砖砌筑性能,延长炉体的使用寿命,降低砌筑成本。

精密铸造又称熔模精密铸造,粉石英主要用作熔模涂料的填料。熔模涂料是由硅酸钠、表面活性剂、水和粉石英等配制而成。粉石英在熔模涂料中主要起耐火材料和提高铸件表面光沾度的作用。因此,粉石英质量的好坏直接影响到铸件表面的质量和浇铸的成品率。

微孔硅酸钙保温材料主要由硅质原料与石灰浆料经水热凝胶反应合成。它容重轻、导热系数小、使用温度高、热损耗低......广泛应用于电力、石油、化土、轻工、建筑和冶金等领域。常用原料因SiO2含量不高,保温效果较差,脉石英成本高,粉石英则是合成微孔硅酸钙的理想原料。

 

文章来源:中国粉体网

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