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江西華杰泰礦纖科技有限公司
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摘要 硅灰石是一種新興非金屬工業礦物、儲量豐富,應用廣泛。本文就選礦提純及深加工兩個方面簡介了國內外近幾年來的應用和發展情況。 關鍵詞 硅灰石 提純 深加工 應用
01 概述
硅灰石是從60年代起開發應用的一種含鈣偏硅酸鹽礦物,已探明礦物儲量為2億t,遠景儲量約為4億t,主要生產國為美國、印度和墨西哥等國。我國己探明硅灰石儲量3000多萬t,遠景儲量為0.5-1.0億 t,探明儲量僅次于印度,居世界第二位。硅灰石儲量以江西和吉林兩省為豐富,且質量優良。世界硅灰石需求量將以每年10%的速度遞增,其中非陶瓷領域增長率為14%,到 2000年的需求量將達到75萬t。我國近年來硅灰石出口量每年接近2萬t,預計到2000 年,國內市場需求量約15萬t,出口量接近5 萬t。按現有生產能力,己基本可以滿足要求。1987年和1988年我國硅灰石出口離岸價每噸平均為84.67美元和74.84美元。 硅灰石的生產技術主要為選礦提純和深加工兩個方面。
02 硅灰石選礦提純
目前,硅灰石選礦產品在發達國家主要為機選產品,而在我國及不發達國家則主要為手選產品。硅灰石選礦理論和實際應用研究還不多,硅灰石選礦方法目前主要為強磁選、浮選和強磁選一浮選聯合流程或配合光電選或靜電選預選流程。現在典型的兩個選礦廠是美國紐約福克斯諾(Fox Knoll)硅灰石選廠和芬蘭Partek公司拉彭蘭塔硅灰石礦選廠。前者采用高梯度磁選,從硅灰石品位55%~65%,含石榴子石(高達40 %)和其它雜質的原礦中,選出精礦品位75 %,含Fe2O3 0.55%硅灰石精礦;后者從單一浮選流程改為浮選一強磁選流程后,又改為光電選一浮選一強磁選聯合流程,浮選精礦品位可達85%~90%,但選礦回收率平均只有60%。在芬蘭,對于硅灰石平均品位18%~20%、脈石為方解石和透輝石的礦石,則采用光電選浮選工藝提純。 我國已在十幾個省發現了具有商業價值的硅灰石礦,并已建礦開采售礦,但主要為手選產品,目前尚無硅灰石選礦廠,但理論和應用研究相對活躍。 袁繼祖等報道了硅灰石與透輝石浮選分離理論研究結果,指出采用十二烷基鹽酸胺作捕收劑,單寧酸作抑制劑,能有效地浮選出硅灰石。 毛鉅凡等用浮選試驗、〈一電位測定和XPS能譜分析,研究硅灰石的可浮性和與方解石的分離,指出硅灰石表面主要是Si和 0,而ca則隱蔽在礦物內部,純硅灰石不能被陰離子捕收劑浮選,需金屬離子活化后才能浮選。同時用十二胺作捕收劑,六偏磷酸鈉或淀粉作方解石抑制劑,可實現這兩種礦物的有效分離。 張守祥等從硅灰石與石英浮選性質的差異和提高兩者分離選擇性出發,研究了十二胺和十二胺加油酸及硫酸、水玻璃、硅酸鈉和六偏磷鈉對脫硅指標的影響,指出在弱酸性介質中,十二胺與油酸鈉混合使用,可加強對石英的捕收能力,提高浮選過程的選擇性,兩種礦物能夠達到有效分離。 硅灰石的浮選提純,在工藝上仍采用反浮選法。申余慶等對大頂山低品位硅灰石采用氧化石臘皂作方解石的捕收劑,水玻璃作硅灰石和石英抑制劑,在中性介質中可實現方解石與硅灰石和石英等礦物的分離;用w一50(以脂肪酸類捕收劑為主的混合藥劑)作石英的捕收劑,硫酸作介質調整劑,能有效的分離硅灰石與石英,不僅硅灰石精礦能達到一級品要求,而且在二級品時,能實現無尾礦分選。 方和平等對富含石榴子石、透輝石和石英的矽卡巖型硅灰石礦的選礦提純,進行了比較深人的研究。據報道,對原礦品位57% ~60%,Fe203含量大于2%的硅灰石礦石采用單一浮選新工藝,并在實驗室連續選礦試驗中獲得成功,硅灰石精礦品位達到90%, Fe203含量小于0.25,選礦回收率為70%。 磁選仍是硅灰石提純的有效方法,陳凌等用磁選法提純江西上高硅灰石礦。捷克有研究表明,采用濕式電磁選能使硅灰石和石榴子石達到有效分離。
03 硅友石深加工及應用
硅灰石深加工發展方向仍是超細粉碎、針狀粉生產、表面改性和各種硅灰石為基料或充填料的產品配方研制及應用。目前硅灰石深加工產品分類、應用及國內市場需求預測見表1。 超細粉碎和針狀粉生產在發達國家已有成熟的生產工藝和設備,我國還處于研究階段,國產設備還不過關。彭長琪等進行了大冶硅灰石立式攪拌磨細磨過程中粉體物性的變化規律和硅灰石微粉碎機械力化學研究。徐偉昌等利用特殊的粉碎機械和分離方法生產出超細粉和針狀粉。華杰泰礦纖公司目前可生產各種規格的硅灰石粉和針狀粉(L / D)8~15:1)。還有用輥磨加工和微細粉分級技術,生產出平均粒徑為4~8μm,白度為94左右的硅灰石微細粉。對硅灰石,攪拌磨比振動磨和其他方法具有更高的磨礦效率。 用硅灰石或改性硅灰石作塑料制品添加劑,能增強其制品的強度和物化性能。硅灰石對聚脂澆鑄、對聚乙烯溶膠、環氧樹脂等復合材料都有很好的增強和改性效果,并用在 PP、PE、PVC等膜、管、鑄件等中。國內己用硅灰石作填充劑制成性能優良的人參膜和聚丙烯復合制品。陳凌等報道用江西上高硅灰石作增白劑,部分取代鈦白粉、立德粉應用于橡膠、塑料工業,效果良好。報道,含5%硅灰石的聚氯乙烯塑料溶膠,在140C下貼于鋼材表面形成3mm薄膜,薄膜抗拉、抗扯,延展率可達215%;用潤滑劑和硅灰石作填料,可制成象紙一樣薄的聚乙烯薄膜。含硅灰石和碳酸鹽的聚砜樹脂用于鑄膜印刷電路板,具有極好的電鍍、機械和熱性能。用硅灰石(30%)能制成高模量聚烯烴模制品。用含硅灰石熱塑樹脂鎧裝履蓋光纖維電纜一光纖維芯線束,體積穩定性得到改善。 橡膠工業中,我國江西上高硅灰石粉可全部或部分代替鈦白粉或立德粉。作為橡膠工業中的著色劑以及替代橡膠中的半補強炭黑,其制品具有明顯的補強效果。大頂山RB 型硅灰石粉用于替代立德粉、部分鈦白粉、白炭黑、輕鈣、陶土等,其制品的各項性能多數得到改善。在國外用硅灰石增強聚酰胺、尼龍等制成復合制品,用于制作管子、桿子和汽車部件等。 硅灰石由于具有色白、針狀、低吸油率和抗紫外等優點而被廣泛應用于油漆工業。國內現已開發出高白涂料級硅灰石粉,可代替 30%~40%的鈦白粉,應用于丙一苯無光乳膠漆及醇酸底漆等油漆中。國外在這方面很多,有專門評述了硅灰石在高性能涂料和油漆中的應用。報道用硅灰石、粘合劑和水可制成用于陶瓷制品的防水涂料。 硅灰石作陶瓷原料目前己占硅灰石用量的50%,它可使素燒溫度降底200℃,素燒周期縮短一半以上。在釉面磚中使用硅灰石,可素燒節油30%,并可用作體質顏料。用硅灰石作原料可制成大號陶瓷板材、滲透性陶瓷材料、燈泡螺帽的陶瓷絕緣體、透水鈉一鈣玻璃基陶瓷制品、類似天然大理石的晶形玻璃和精細陶瓷等等。 硅灰石作為水泥的添加劑,現己廣泛應用于制作特種水泥、建筑絕熱材料和新型水泥制品,有用硅灰石制作大理石色調的水泥板、無石棉水泥制品的地板材料、具有防裂性能的水泥制模材料、硅灰石型硅鈣板、墻面裝飾材料等。 硅灰石在冶金工業和在耐火材料方面的應用已見成效,國內已能制作以硅灰石為基料的鑄鋼保護渣,取代價格昂貴的進口保護渣。硅灰石和螢石混用作熔煉鐵礦石的礦渣具有更優越的特性,硅灰石還可作為大型燒結爐制造時水泥的填料和制成熔融金屬的抗滲耐火材料。 硅灰石是石棉的優良代用品之一,國內已制成無石棉、無噪音摩擦片,并投人批量生產。用硅灰石制成吸附劑除Ni、處理酸性廢水等。硅灰石還應用于制造稀土氧化拋光材料。近期江西上高華杰泰硅灰石公司還更進一步開發應用于焊接材料、土壤改良、植物肥料、造紙等領域。
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