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技术 | 粉石英如何精深加工?有哪些应用领域?
来源:中国粉体技术网    更新时间:2018-11-06 09:25:44    浏览次数:
 

  天然粉石英是由微粒石英(10-30μm)组成的致密石英岩经风化作用碎裂形成,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、精密熔模铸造、橡胶、塑料、油漆体质颜料及新型建筑材料等领域。
 

粉石英 精深加工 应用领域
 

1粉石英的物化特性
 
  粉石英的化学成分依产地而异。一般SiO2含量都在98%以上,杂质有Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、TiO2等。采用一定提纯工艺,其SiO2含量可达99.95%,Fe2O3可降至0.001%。
  电镜下观察表明,粉石英为碎屑状风化产物,其主晶相为α石英,一般由几颗至十几颗微晶石英镶嵌组成等粒状集合体,且均匀分布。解离后的单体石英颗粒呈粒状结构,晶体内裂纹少,无孔隙结构,基本上无杂质物及包裹物。
  天然粉石英外观为白色、灰白色或淡黄白色,呈疏松粉状,受铁及其他杂质污染时,颜色呈黄色或棕红色。通常粉石英的白度为50,有的可高达70。能吸收水分,饱和吸水率为30%左右,但吸水后,呈疏松状而不具粘性和可塑性。在水中形成混浊,静置时发生重力沉降。天然含水量为7%-10%。熔点为1770-790℃,小于75μm的粉石英其比表面积为1635cm2/g,莫氏硬度为7,折光率为1.55,pH值为7。
 
2粉石英的选矿提纯及应用领域
 
  天然粉石英矿的经分级、脱泥处理之后可直接用于磨料工业、玻璃工业、普通陶瓷业、油漆制造业、橡胶和塑料等领域。
  玻璃工业中普通平板玻璃要求SiO2含量在96%以上。经脱泥、分级之后的粉石英其SiO2含收量可达98%以上,因此,只要筛分除去过细粒级的粉末,就可用于平板玻璃的生产。
  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个要求,且还可提高陶瓷的强度以及绝缘性能。
  另外,粉石英用于油漆涂料领域,也能够提高油漆的耐久性以及平滑性;用于橡塑制品时,还可使其具有很高的耐酸碱性。
  当粉石英用于耐高压电瓷、日用细瓷、中高档玻璃、涂料、填料等要求较高的行业时,必须进行酸洗提纯。
  粉石英中杂质主要为金属氧化物,其中,部分Fe2O3以氧化膜的形式附存于矿物颗粒表面,Al2O3则以粘土矿物(如高岭土、伊利石、云母等颗粒矿物)的形式混入。所以常用物理(机械擦洗)与化学(酸处理)的方式结合进行。常用酸有盐酸、硫酸、氢氟酸、草酸等。可用单一酸,也可用混合酸,实验表明,混合酸的提纯效果优于单一酸。
  例如:宜春粉石英的硅粉、硅砂、尾泥经同种方法提纯,效果不一。究其原因,主要是各类SiO2粒度、结构及杂质附存状态存在一定差异。粉石英中硅粉、硅砂超细产品、尾泥经提纯后均可在电子、电工行业中应用,但在石英玻璃行业仅硅粉具有应用的可能。
 
3粉石英的超细粉碎及应用领域
 
  粉石英是一种碎屑状风化产物,具有可磨性好的特点,磨细能耗低。可用搅拌磨、振动磨、砂磨、剥片机、球磨机、气流磨、高压水射流和机械冲击粉碎机等进行超细粉碎。
  粉碎方法有干法、湿法两种,通常湿法因助磨剂(一般是水)的助磨作用,所得产品的粒度较干法细。
  粉石英经超细粉碎后,不仅中位径减小,比表面积增大,而且结构与性能也会发生一定程度的变化。超细粉碎后的粉石英表面活性增强,溶解度增大,为其应用和表面改性都提供的良好的基础。
  超细粉碎后的粉石英可应用于高压电瓷、高档陶瓷釉料、加气混凝土、耐火材料等行业。如四川省耐火材料工业联合公司利用SiO2纯度为99.5%,粒度小于10μm的SiO2的硅粉在硅砖生产、低水泥浇注料、粘土结合浇注料中使用均取得良好效果。在不烧砖中,作为膨胀剂加入可代替价格昂贵的兰晶石、硅线石和红柱石,降低成本且性能不变。粘土结合浇注料由于SiO2微粉的加入低温强度大幅度提高,高温下抗剥落能力提高,在温度交替变化时有较好的抵抗应力和抵抗热气流和粉尘的冲刷性能。
 
4粉石英表面改性及应用领域
 
  粉石英与高分子材料的亲和性差,作填料时易分散不均,甚至成团,这对产品质量有较大的影响。因此,必须对粉石英进行表面改性。
  粉石英常用表面化学包覆改性。改性剂主要是硅烷偶联剂。根据产品应用领域不同可选择不同的硅烷偶联剂。改性方法主要有湿法、半干法、干法改性三种。目前常用的方法是采用硅烷偶联剂进行偶联化处理。
  目前,改性粉石英主要用作塑料、橡胶等高分子材料的填充增强剂。国外已在环氧树脂、苯二甲二丙脂、聚丙烯、聚脂、高密度聚乙烯等树脂体系中广泛应用,主要用于热固性塑料和热塑性塑料。国内主要在环氧树脂中应用,少量在耐火涂料中应用。
  超微细颗粒作为物质存在的一种特殊状态以其体积效应和表面效应显著区别于一般微粒及传统的微细颗粒的块体材料,超微细颗粒的制备及相关物性的研究作为一个新兴学科领域正在形成和发展之中。现在高比表面纳米二氧化硅作为一种新型的轻质多孔非晶态固体材料,已经得到了应用。将少量的纳米微粉石英加入到橡胶、塑料、涂料等化工产品中,可以提高这类材料的性能,例如抗老化、抗紫外线辐射、提高抗拉强度等。将粉石英进行超微细化及深加工,将使粉石英的应用前景更为广阔。

来源:天然粉石英的开发利用及深加工,作者:郝保红等;粉石英的深加工及其利用研究,作者:邓慧宁等
编辑整理:粉体技术网

 

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