[发明专利]利用水合硅酸钙制备硅灰石超细粉体的工艺

说明书

技术领域

本发明属于人工合成硅灰石的技术领域，具体涉及一种利用水合硅酸钙制备硅灰石超细粉体的方法。

背景技术

硅灰石是一种含钙的偏硅酸盐矿物粉体材料，分子式为CaSiO₃。硅灰石热膨胀性小、助熔性能好、介电性能性能良好、白度较高，主要用作陶瓷原料、电焊条助熔剂、塑料和橡胶增强的材料、冶金保护渣、涂料原料、造纸填料、绝缘材料、粉末灭火剂、无石棉摩擦片、环保吸附剂、粘合剂等。

根据JC/T 535-2007《硅灰石》，硅灰石产品按粒径分为块粒、普通粉、细粉、超细粉和针状粉5类，其中超细粉是指粒径小于10μm的硅灰石粉体产品。硅灰石粉体经表面改性后，对塑料和橡胶的热、力学性能具有很好的改善和补强作用，完全可以替代石棉、玻璃纤维和碳纤维等传统材料。

目前，工业上使用的硅灰石主要为天然硅灰石。由于天然硅灰石存在化学成分和性能不稳定、伴生杂质矿物较多、白度低、资源储量有限等问题，在使用前还需经过选矿提纯、超细粉碎、表面改性等复杂的工艺处理，应用受到了极大的限制。为了满足需方对硅灰石性能和产量的要求，近年来人工合成硅灰石的研究倍受关注。

张梦显等(ZL 99127560.8和ZL 01141396.4)以方解石、石英和低品位的天然硅灰石为主要原料，添加少量的萤石作为助熔剂，在1000～1600℃下烧制，经冷却、粉碎和筛分后制成硅灰石，可用作冶金炉外精炼脱硫脱磷剂、冶金浇铸保护渣、电焊条涂料等。马春旭等(ZL 00136023.X)将石英和石灰石按比例配制成混合料，然后送入竖炉中在1160～1260℃下焙烧3～5h，冷却后粉磨至200～325目，得到白度为80～98％的硅灰石粉，可用作塑料和橡胶生产中的增白剂和增塑剂，以替代钛白粉和锑白粉使用。该类方法生产的产品白度高、化学成份和性能稳定可控，但存在烧制能耗高、产品粉碎电耗高等缺点。

余丽秀等(ZL 200410000859.9)以纯碱生产过程中排放的蒸氨废液为钙源、硅酸钠水玻璃为硅源，经沉淀反应、陈化、过滤或离心分离、干燥、煅烧、粉碎、筛分等制成高纯、高白度的硅灰石粉。该工艺采用工业废弃物为原料有利于降低原料成本，且生产的产品质量较好，但存在工艺流程长、生产线建设投入大、能耗高、技术经济指标差等问题。

曹林等采用微乳液法制备硅灰石，通过控制草酸和柠檬酸纳的加入分别得到硅灰石纳米颗粒(ZL 200310122471.1)和硅灰石纳米线(ZL 200310122472.6)。常江等(ZL 200410067214.7)以正硅酸乙酯、硝酸钙和氢氧化钠为原料，在水热条件下先合成硬硅钙石纳米纤维，然后将其在600～900℃下煅烧1～5h，制成硅灰石纳米纤维，该产品适用于制备高强度的生物陶瓷材料和复合材料。这两种工艺方法生产的产品纯度很高、性能优良、附加值高，但高昂的生产成本决定了其有限的应用领域。

申请人于2010年12月22日申请了名为“一种处理含铝原料的改良碱石灰烧结的方法”(申请号：201010617405.1)的发明专利。该发明公开了一种烧结法处理含铝原料的新生料配方和烧成制度。其技术方案是：一种处理含铝原料的改良碱石灰烧结的方法，将含铝原料、石灰石和纯碱按改良碱石灰烧结法的生料配方的比例球磨混合均匀，制得合格的生料；生料在高温(1000～1200℃)下烧结，制得烧结熟料；烧结熟料经溶出、脱硅、分解和焙烧，最终制得氧化铝产品，所述的含铝原料为A/S大于0.5的各种铝硅酸盐原料，所述的A/S为氧化铝和氧化硅的质量比，改良碱石灰烧结法的生料配方：

由于在生料磨制过程中降低了钙质原料的添加量，熟料中主要固硅物相的[CaO]/[SiO₂](摩尔比)接近1。因此，熟料溶出氧化铝后留下的赤泥，该赤泥脱碱及过滤后得到硅钙质滤渣，该硅钙质滤渣可以考虑综合利用问题，完全可以作为合成硅灰石的原料使用。

发明内容

为了解决改良碱石灰烧结法生产氧化铝剩余硅钙质滤渣——脱碱赤泥的综合利用问题，同时弥补天然硅灰石资源和产品性能的不足，本发明提出一种利用水合硅酸钙制备硅灰石超细粉体的方法。该工艺原料来源广泛、工艺流程简洁、生产成本低、产品化学成分和性能稳定可控，易于工业化实施和推广。

本发明是通过下述方式实现的：

利用水合硅酸钙制备硅灰石超细粉体的工艺，包括如下步骤：

1、利用水合硅酸钙制备硅灰石超细粉体的工艺，其特征在于它包括如下步骤：