硅灰石是一種鈣的偏硅酸鹽類礦物，化學(xué)分子式為Ca[SiO3]，含CaO48.3％和Si0251.7％。天然硅灰石常呈白至灰白色，玻璃到珍珠光澤，密度2.78～2.91g／cm3，硬度4.5～5.0，通常為針狀、放射狀、纖維狀集合體，甚至微小顆粒仍保持纖維結(jié)構(gòu)。 硅灰石產(chǎn)品可分為兩大類：一類是高長(zhǎng)徑比的硅灰石產(chǎn)品，主要利用其針狀性能，用于填料方面作為增強(qiáng)劑，尤其在塑料、橡膠、油漆、涂料等方面，硅灰石可增加硬度、抗彎強(qiáng)度、抗沖擊性，改善塑料的電學(xué)特性，提高材料的熱穩(wěn)定性和尺寸穩(wěn)定性一類是細(xì)磨硅灰石粉，主要利用其礦物化學(xué)性質(zhì)，用于陶瓷和冶金工業(yè)，硅灰石中的CaO、SiO２成分為其提供低的熱膨脹性和抗沖擊性。 1 補(bǔ)強(qiáng)材料 硅灰石用做補(bǔ)強(qiáng)材料是利用其結(jié)晶粉體的纖維狀結(jié)構(gòu)性質(zhì)，纖維狀硅灰石粉體在同塑料、橡膠等高分子基體材料均勻混合后，在基體材料中以纖維狀有序分散，纖維結(jié)晶結(jié)構(gòu)的硅灰石粉體在受外力作用時(shí)，能抵抗較大的徑向破壞應(yīng)力，具有較高的熱穩(wěn)定性，對(duì)所制備的復(fù)合材料其力學(xué)性能、老化性能和尺寸穩(wěn)定性具有較好的增強(qiáng)作用。在同等性能要求情況下，可相應(yīng)減少價(jià)格較高的高分子基體材料用量，能顯著降低復(fù)合材料制造成本。目前用硅灰石具有較好增強(qiáng)效果的基體材料有：尼龍6、尼龍66、不飽和聚酯、聚氯乙烯、天然橡膠等。 劉衛(wèi)平將硅灰石先用硅烷偶聯(lián)劑改性處理后，用于尼龍6改性，可完全或部分替代玻璃纖維，試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。 由表1可見(jiàn)，在硅灰石／尼龍6質(zhì)量比為40/60時(shí)，較純尼龍6樹(shù)脂拉伸強(qiáng)度、缺口沖擊強(qiáng)度、彎曲模量、熱變形溫度分別提高了23.64％、62.96％、141.2％、84.62％；在硅灰石／玻璃纖維／尼龍6質(zhì)量比為20/20/60時(shí)，較純尼龍6樹(shù)脂拉伸強(qiáng)度、缺口沖擊強(qiáng)度、彎曲模量、熱變形溫度分別提高了109.1％、185.2％、324.7％、204.6％。 硅灰石在不飽和聚酯中也有較好的應(yīng)用效果，胡珊等將325目普通硅灰石用KH-570硅烷偶聯(lián)劑以0.8％～1.0％用量改性，以40％～50％用量填充不飽和聚酯，材料拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度均可提高1倍以上，同時(shí)制品收縮率降低。 吳學(xué)明等將甲基丙烯酸改性的硅灰石用于硬質(zhì)聚氯乙烯改性，硅灰石／聚氯乙烯用量50／50時(shí)，制品沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度分別較純聚氯乙烯樹(shù)脂材料提高128％和9％。 2 超白粉體材料 硅灰石具有較高的白度，一般能達(dá)到95，最高可達(dá)到102～104，可用做涂料、填料等體系的特白粉體材料，具有吸油量低、易分散、體系貯存穩(wěn)定、涂層流平性好和附著力強(qiáng)等特點(diǎn)，可部分替代價(jià)格昂貴的鈦白；可全部代替滑石粉、沉淀硫酸鋇和氧化鋅等。在美國(guó)，約9％的硅灰石是用于白色半光瓷漆和聚醋酸乙烯乳膠涂料，大約13％用于底漆和封閉底漆。 3 生物活性陶瓷粉體材料 用溶液反應(yīng)—焙燒法制備的高純硅灰石可用作生物活性陶瓷用前驅(qū)體粉體材料，粉體經(jīng)10～20MPa壓力成型、1350℃/4h焙燒得到硅灰石陶瓷，這種陶瓷具有強(qiáng)度高、生物活性好、對(duì)人體無(wú)害等特性。如制備的生物陶瓷在體外生物活性評(píng)價(jià)中，能較快地在其表面形成碳酸化羥基磷灰石層，便于植入人體后組織和血管的長(zhǎng)人，從而能加強(qiáng)植入人體材料和周邊組織界面間的結(jié)合強(qiáng)度，加速人體組織的重建及創(chuàng)傷的愈合，生物活性陶瓷可用于人體硬組織(骨骼、牙齒)的修復(fù)。 盧勝良等研究了硅灰石在高壓電瓷中的應(yīng)用。研究表明，隨著硅灰石的加入，燒成溫度明顯下降，而且加入硅灰石量越大，下降程度越大。但是硅灰石添加量的增加，燒成溫度變窄，這個(gè)不利因素可以通過(guò)添加一定量的粉石英或鋁礬土來(lái)消除解決。在普通高壓電瓷及中、高強(qiáng)度高壓電瓷中添加5%左右的硅灰石，取得了良好的效果。燒成溫度降低60℃以上，而且性能達(dá)到或超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。 4 建材 將低檔硅灰石用于建材是硅灰石應(yīng)用的重要途徑。用硅灰石燒制釉面磚比普通釉面磚可分別可降低素?zé)郎囟?、燒成時(shí)間約150～180℃和23～40h，相應(yīng)可使成本降低16％～23％；用硅灰石燒制的彩色玻璃、彩色玻璃馬賽克等制品，具有較好的光學(xué)和耐堿性能，且產(chǎn)品成本較低。 郝德生等利用硅灰石-石灰石混雜礦床的礦物原料生產(chǎn)白水泥。實(shí)驗(yàn)表明，以硅灰石替代優(yōu)質(zhì)粘土引入SiO2生產(chǎn)白水泥是完全可行的，所生產(chǎn)的白水泥熟料C3S含量較高，具有快凝、早強(qiáng)的特點(diǎn)。以硅灰石引入生產(chǎn)SiO2白水泥，粗略地從理論計(jì)算，在燒成時(shí)要比普通方法生產(chǎn)白水泥能耗低。 5 制備二氧化硅 中國(guó)硅灰石資源十分豐富，其特點(diǎn)是偏硅酸鈣含量高，有色雜質(zhì)含量很少，很易與無(wú)機(jī)酸反應(yīng)生成沉淀二氧化硅，是一種制備白炭黑的很理想的天然硅原料。其方法分兩種：一種是將硅灰石與酸反應(yīng)后直接固液分離制白炭黑；另一種是將硅灰石轉(zhuǎn)變成硅酸鈉，再酸解中和成白炭黑。 6 其它 硅灰石在冶金行業(yè)用于冶金保護(hù)渣和連鑄保護(hù)渣，在電焊條中用于電焊條涂料，在無(wú)石棉摩擦片