硅灰石的产品性能及用途

硅灰石作为一种新兴的非金属工业矿物，被广泛应用于各个工业领域。本文主要介绍硅灰石的优良性能及其在各领域的应用、硅灰石的开发利用现状及前景。

硅灰石是一种钙的链状偏硅酸盐类矿物，属三斜晶系，天然产出的硅灰石通常呈针状、放射状、纤维状或板状。硅灰石分子式为CaSiO₃或Ca[Si₃O₉]，在其形成过程中，Ca有时被Fe、Mn、Ti、Sr等离子部分置换而呈类质同象体，并混有少量的Al和微量K、Na。莫氏硬度4.5～5.5，密度2.75～3.10g/cm³，熔点1540℃。

硅灰石的理论化学成分为SiO₂含量40%~50%，CaO含量45%~50%，Al₂O₃含量2%~5%，MgO含量2%~5%。

自然界产出的硅灰石主要是低温三斜硅灰石，在阴极射线照射下可以发出强的黄色荧光，主要性质指标见表1-1。

由于硅灰石具有特殊的针状结构、不含结晶水，高的白度和折射率、高介电性、高电阻、无磁性、强耐热、耐腐蚀、耐碱性、低温化学惰性及低吸油性，无毒，低热膨胀系数，烧失量小，耐候性及机械性能优良等特点，因此备受关注。

硅灰石产品主要为高长径比硅灰石和磨细硅灰石两大类。

前者属于高档产品，主要是利用其物理机械性能，广泛用于塑料、橡胶、石棉代用品、油漆、涂料等行业。

而后者属于低档产品，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。

2.1陶瓷行业

陶瓷工业是硅灰石产品的主要应用领域，约占总用量的50%，主要用于生产釉面砖、美术瓷、卫生瓷、日用瓷、电力瓷、高频低耗无线电瓷和化工陶瓷等。

2.2塑料行业

改性后的硅灰石与塑料的相容性大大提高，其经粉碎后仍保持的针状晶形使之添加到塑料中可以改善塑料的性能，并保证产品具有高的热稳定性、低介电性、低吸油性以及高机械强度，同时降低制品的成本。尼龙是硅灰石应用大最大市场之一。

2.3橡胶行业

硅灰石在橡胶行业的应用研究在国内开展较早，并实现了用RB硅灰石粉代替立德粉、部分钛白粉、白炭黑、轻钙、陶土等作为各型橡胶的填料，制品的多项性能指标得到改进。有试验表明硅灰石经有机改性后填充于丁苯橡胶中，其拉伸强度、撕裂强度、扯断伸长率、耐磨耗等性能都有提高。

2.4涂料行业

硅灰石在涂料行业主要用于聚丙烯防腐涂料中，其粉状原料具有较高的表面光泽度、较好的防水侵蚀和缓冲pH值的性能。

硅灰石在涂料中作为体质颜料部分代替钛白粉等白色颜料，起遮盖、增量作用，能够降低涂料的成本，增加漆膜厚度，使漆膜丰满、坚实、耐磨，同时调节涂料的流变性能。

2.5冶金行业

硅灰石是天然的低温熔化材料，具备固有的助熔性能、成分稳定、纯度高、碱度（CaO/SiO₂）趋于中性等优良特性，为冶金炼钢的保护连铸料提供了理想的原料，特别是硅灰石中Al₂O₃的含量甚微，使制成的冶金保护渣吸附钢水中有害杂质Al₂O₃的能力极强。

2.6造纸行业

硅灰石具有折射率高、白度高等特性，做造纸填料，能增加纸张的不透明度和白度。硅灰石用于造纸，所形成的吸墨性能提高，同时由于平滑度提高、透显降低，因而增加了纸张的适印性。

2.7石棉纤维代用品

硅灰石的针状特性、低膨胀率及优良的抗热冲击性，是短纤维石棉理想代用品。高摩擦系数硅灰石代替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。

2.8其他用途

a.硅灰石可与稀土氧化物按适当比例混匀，经处理后制成高级稀土氧化抛光材料；

b.在环保中用硅灰石制成吸附剂除Ni、处理酸性废水；

c.以硅灰石为主要原料制备的生物陶瓷活性高、强度高、稳定性好，与人骨组织的相容性好，可用于假骨移植；

d.硅灰石中偏硅酸钙纯度可达94%以上，杂质少，不溶于盐酸，是制备白炭黑的理想原料；

e.硅灰石配上少量辅料可制成水稻生长发育不可缺少的硅肥；

f.用硅灰石制成的电焊条电弧吹力大、熔渣流动性高、焊花飞溅减少、焊缝强度增加并且整洁美观，还能有效抑制焊接时放电；

g.美国采用硅灰石粉为主要组分，制成了含硅灰石干粉灭火剂；

h.在玻璃工业中用硅灰石取代石英砂和石灰石，可大大降低玻璃配料的融化温度并获得优质玻璃制品；

i.含锰0.02%~0.1%的硅灰石能发出强的黄色阴极浅荧光，随着国防工业对磷光体的需要，已开始运用CaSiO₃▪Mn磷光体代替ZnBe[SiO₄]磷光体；

j.硅灰石用于生产硅钙板用作建筑板材；

k.针状硅灰石晶体加入水泥中用于建筑用屋面板及下水道管等，其横截面强度比波特兰水泥中加入大量石棉再进行专门加工而成的产品的强度超出2~3倍。

目前世界上已查明的硅灰石资源储量约5亿t，远景资源量达6亿t，硅灰石的主要生产国有中国、美国、印度、芬兰、加拿大、智利、墨西哥、土耳其和巴基斯坦等。世界硅灰石产量50～60万t/a，生产能力70万t/a左右。

硅灰石作为一种附加值高、增长快的非金属矿物材料，随着研究的深入，研究方向应集中到对硅灰石在非陶瓷方面的开发应用，其中填料是其最具潜力的应用领域。

经过深加工的硅灰石超细产品及针状粉增值到初级产品的几倍甚至几十倍。未来塑料、橡胶、涂料和造纸行业对各种填料的需求将突破2000万t，而对硅灰石针状粉等优质填料的需求更为迫切。