硅灰石是一種天然產(chǎn)出的偏硅酸鈣，自然界中多呈放射、纖維、片、羽毛或塊狀產(chǎn)出，以纖維狀者常見(jiàn)；密度2.87-3.09g/cm3，莫氏硬度4.5-5，性脆，易研磨成極細(xì)粉粒；熔點(diǎn)1540℃，若含有雜質(zhì)則大為降低。硅灰石具有優(yōu)良的絕緣、高抗熱性能，化學(xué)穩(wěn)定性較好。

優(yōu)質(zhì)高純度硅灰石礦

硅灰石是一種性能優(yōu)異的工業(yè)填料，由于其具有針狀、纖維狀晶體結(jié)構(gòu)和白度較高等特性，在工業(yè)上有著廣泛的用途。硅灰石粉體的純度、粒度分布、顆粒形貌決定其最佳的應(yīng)用領(lǐng)域和價(jià)值。有足夠長(zhǎng)徑比的硅灰石針狀粉，可作為短纖維原料取代石棉，在塑料、油漆、橡膠等工業(yè)中作為填料，增加填充體系的強(qiáng)度，提高產(chǎn)品性能。本文將向讀者介紹煅燒加冷卻工藝?yán)诒３止杌沂垠w顆粒的針狀形態(tài)機(jī)理，探討兩種不同類型粉碎設(shè)備對(duì)硅灰石粉體加工的效果。

一、煅燒-冷卻工藝的目的和機(jī)理

將硅灰石原料在900-1300℃間煅燒，使之碎解，然后經(jīng)粉碎機(jī)械粉碎，可較好地保持其針狀結(jié)構(gòu)。因?yàn)樵谶@一溫度范圍內(nèi)煅燒，硅灰石因結(jié)晶水及二氧化碳等分解作用，內(nèi)部結(jié)合力減弱，所以變得易碎，且經(jīng)此溫度加熱煅燒，礦石中碳酸鈣首先變成氧化鈣；由于碎解時(shí)與空氣中所含水份接觸，氧化鈣變成氫氧化鈣，使硅灰石體積膨脹而粉化。也可將硅灰石經(jīng)煅燒后在水中碎解，氫氧化鈣等不純部分的粉塵部分溶解在水中，起到用水篩除去粉塵的作用。將溫度控制在1300℃以下，是防止硅灰石纖維被燒結(jié)。為使上述反應(yīng)達(dá)到最佳狀態(tài)，煅燒溫度最好更為嚴(yán)格的控制在950-1200℃。

二、兩種常見(jiàn)粉碎設(shè)備對(duì)硅灰石的粉碎效果淺析

球磨機(jī)：當(dāng)球磨機(jī)使用球形磨球，在粉碎過(guò)程中主要依靠磨球間的相互碰撞、沖擊及剪切，磨球與罐壁之間相互碰撞、研磨使硅灰石破碎。在粉碎過(guò)程中，硅灰石主要受碰撞及研磨等力的作用，這必然對(duì)硅灰石的針狀結(jié)構(gòu)起到破壞作用，不利保持針狀粉較大的長(zhǎng)短徑比。的獲得。當(dāng)我們將研磨介質(zhì)替換為棒狀研磨介質(zhì)時(shí)，介質(zhì)與介質(zhì)之間、介質(zhì)與罐壁之間相互碰撞、剪切，使物料在粉碎過(guò)程中以線接觸，而不同于介質(zhì)為球狀的情況以點(diǎn)接觸，可較好地保持硅灰石纖維針狀結(jié)構(gòu)。受球磨機(jī)研磨能力的影響，一般很難高效的生產(chǎn)平均粒徑小于10微米的粉體，這個(gè)也制約了球磨機(jī)在硅灰石粉體生產(chǎn)領(lǐng)域的普及。

2、氣流磨

氣流磨對(duì)超細(xì)粉體的粉碎能力較強(qiáng)，使用圓盤(pán)式氣流磨粉碎硅灰石，粉體平均粒徑可較為容易達(dá)到小于10微米的水平。氣流磨粉碎利用壓縮空氣的壓力能在粉碎室形成高速氣流軌跡，以剪切作用為主，特別是在氣流拐彎處，使纖維狀硅灰石自身受到剪切力的作用，纖維狀硅灰石本身相互之間在粉碎過(guò)程中以線接觸互相產(chǎn)生磨擦，當(dāng)外應(yīng)力大于硅灰石粒子本身的內(nèi)應(yīng)力時(shí)，硅灰石延長(zhǎng)軸方向劈開(kāi)而粉碎。故氣流磨粉碎纖維狀硅灰石，既能在細(xì)度上、又能在長(zhǎng)徑比上達(dá)到較好的效果。通過(guò)使用顯微鏡觀測(cè)，顆粒的針狀粉形態(tài)保持的也較為理想。優(yōu)化各項(xiàng)技術(shù)細(xì)節(jié)后，甚至可以是硅灰石粉體的平均長(zhǎng)短徑比達(dá)到9以上。

氣流磨加工的硅灰石粉體顯微圖像

小結(jié)：當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外對(duì)針狀礦物的開(kāi)發(fā)利用都非常重視，如何將礦物粉碎研磨的同時(shí)保護(hù)其天然的針狀晶體外形成為針狀礦物深度加工的重要研究項(xiàng)目。目前，國(guó)內(nèi)高長(zhǎng)徑比超細(xì)粉體短缺，中或低長(zhǎng)徑比的針狀礦物超細(xì)粉體，又不能滿足現(xiàn)代復(fù)合材料發(fā)展的高標(biāo)準(zhǔn)要求，導(dǎo)致許多相關(guān)復(fù)合材料依賴進(jìn)口。因此，進(jìn)行針狀礦物選擇性超細(xì)粉碎與晶形保護(hù)技術(shù)研究，對(duì)提高礦物資源加工利用技術(shù)水平、促進(jìn)材料行業(yè)持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

（粉體圈 作者：敬之）