一、硅灰石的簡介
硅灰石一般呈纖維狀、針狀，屬于鏈狀偏硅酸鹽的一種。由于其特殊的晶體形態結晶結構決定了其性質，硅灰石具有良好的絕緣性，同時具有很高的白度、良好的介電性能和較高的耐熱、耐候性能。因硅灰石廣泛地應用于陶瓷、化工、冶金、造紙、塑料、涂料等領域。
二.硅灰石的結構及特點
石的化學分子式為CaSiO3，結構式為Ca3［Si3O9］，理論化學成分：CaO48.25%、SiO251.75%。自然界中純硅灰石罕見，在其形成過程中，Ca有時被Fe、Mn、Ti、Sr等離子部分置換而呈類質同象體，并混有少量的Al和微量K、Na。
由于硅灰石形成時的溫度、壓力等條件不同，可能出現3種同質多象體：
①三斜鏈狀結構的Tc型硅灰石，通稱低溫三斜硅灰石(α-CaSiO3)；
②單斜鏈狀結構的ZM型副硅灰石，通稱副硅灰石(α′-CaSiO3)；
③三斜三元環狀結構的假硅灰石，通稱假硅灰石(β-CaSiO3)。
目前被廣泛用作工業礦物原料的主要是低溫三斜硅灰石。
低溫三斜硅灰石為三斜晶系，大多呈針狀、纖維狀或片狀，常簇集呈扇形、輻射形集合體，有的呈細小的顆粒狀。白色微帶灰、紅色，玻璃光澤,解理面呈珍珠光澤，解理平行中等，兩組解理面交角為74°。密度2.78～2.91g/cm3，硬度4.5～5，熔點1540℃。熱膨脹系數低，在25～800℃時熱膨脹系數為6.5×10-6mm/(mm·℃)；在1125℃左右時可轉化為假硅灰石，這時熱膨脹系數增加，并由于釋放出Fe、Sr等雜質，因此顏色由白色變為奶油色、紅色或褐色。
硅灰石礦石自然類型通常有夕卡巖型礦石和硅灰石-石英-方解石型礦石兩類。前者主要產于夕卡巖型礦床中，礦物組分復雜，常伴生石英、方解石及透輝石、石榴子石等夕卡巖礦物；后者主要產于接觸變質和區域變質型礦床，礦物組分簡單，又可分為：硅灰石-石英、硅灰石-方解石和硅灰石-石英-方解石型3個亞類。硅灰石礦石的結構構造通常也有兩種：致密塊狀礦石具細粒花崗變晶或纖維變晶結構，致密塊狀構造，硅灰石呈細小粒狀、柱狀或纖維狀集合體，個別極細粒致密者呈玉狀；粗晶硅灰石礦石具纖維變晶結構，塊狀、似角礫狀、巨斑狀或條帶狀構造，硅灰石晶體粗大，呈板柱狀，束狀或放射狀(菊花狀)。
三.硅灰石的加工
（一）選礦
國內外硅灰石選礦的主要方法是手選、單一磁選、浮選、磁選-浮選（或電選）聯合流程。選礦的主要目的是降低鐵含量及分離方解石。
（1）手選
采礦場人工揀選富礦塊或破碎后在輸送帶上，人工選富硅灰石礦塊。手選適用于質量較好的礦石。
（2）單一磁選
硅灰石巖石中的主要伴生礦物如透輝石和石榴子石等屬于弱磁性礦物，而硅灰石基本不顯現出磁性，故可用干法或者濕法強磁選技術使硅灰石與之相互分離，即可分離出大量含鐵礦物，提高產品純度。
（3）單一浮選
根據硅灰石與方解石礦物表面物理化學性質的差異，用浮選法可有效地使之相互分離，從而提高硅灰石產品的純度。
（4）磁選-浮選聯合工藝
此法適用于低品位硅灰石的處理。首先用干式或濕式磁選，將弱磁性礦物分離出來。然后用浮選法將硅灰石與方解石、石英等礦物分開。浮選分離硅灰石與方解石。石英等礦物主要有兩種工藝流程。
①陰離子捕收劑反浮選方案
方解石為碳酸鹽類礦物，硅灰石與石英同屬硅酸鹽類礦物，據此，根據二者表面電性差異，通過改變礦漿介質的ph值，采用調整劑來抑制硅灰石，浮選分離出方解石。然后再浮選分離石英和硅灰石。一般用氧化石蠟皂作方解石的捕收劑，硅酸鈉作硅灰石和石英的抑制劑。
②陽離子捕收劑正浮選方案
此法主要是通過調節硅灰石與方解石礦物表面電性，使其帶異號電位，從而用陽離子捕收劑通過靜電吸附作用，優先浮出硅灰石，而方解石則作為尾礦留于浮選槽中。浮選作業分為兩段：第一段用胺類捕收劑將硅灰石與硅酸鹽礦物作為泡沫產品一起浮出，方解石則留于槽中；第二段用胺離子與陰離子混合捕收劑進行浮選硅酸鹽雜質，而硅灰石作為槽中產品回收。
（二）粉碎與針狀硅灰石的加工
硅灰石粉是一種短纖維狀的無機粉體。在某些應用領域，如陶瓷、微晶玻璃、冶金保護渣等只對石棉代用品、造紙紙漿代用品、塑料和橡膠的增強填料以及部分涂料填料等，則不僅對其粒度發現和粒度分布有要求，而且還對其纖維狀顆粒的長徑比有要求。高長徑比（>10）硅灰石粉體可以代替石棉纖維、造紙纖維以及塑料和橡膠等高聚物基復合材料的高級增強填料等，有較大的應用價值和經濟價值。因此。高長徑比硅灰石針狀粉的加工技術是硅灰石的主要深加工技術之一。目前，400目以下的普通硅灰石粉大多采用雷蒙磨和球磨機進行加工，國內主要采用雷蒙磨。為了確保大顆粒的含量不超標，可增設分級或篩分設備。這種生產工藝大多采用干法。
高長徑比硅灰石和超細硅灰石的主要生產設備有：機械沖擊磨機、離心自磨機（如旋風或颶風超細自磨機、LFS離心式粉碎機）、流態化床式氣流粉碎機等。其中，機械沖擊磨、離心自磨機等一般適用于生產400~1000目左右的高長徑比硅灰石針狀粉；流態化床式氣流粉碎機適用于生產1250目（d97≤10μm）超細針狀硅灰石粉。上述兩類設備對偶式干法生產。如果硅灰石在濕法提純（浮選或濕式強磁選）后再進行超細粉碎加工，可采用濕法工藝，濕法粉碎到要求的產品細度后，再進行脫水（過濾和干燥）。
四.硅灰石粉應用:
1.硅灰石在塑料橡膠中的應用，硅灰石具有獨特的針狀纖維，具有良好的絕緣性、耐磨性，以及較高的折光率。是塑料、橡膠制品較好的填充材料。特點與性能：硅灰石粉可以提高沖擊強度、增強流動性以及改善抗拉強度、沖擊強度、線性拉伸及模收縮率。
2.硅灰石在紙制品中的應用，硅灰石經過特殊加工工藝后仍能保持其獨特的針狀結構，使添加了硅灰灰石粉的白板紙，提高其白度,不透明度(面層遮蓋度),平整度,平滑度,適應性，減少定量橫差和紙板濕變形,提高印刷適應性,并且可大幅度降低其他各種原材料的使用量，從總體上降低紙制品成本。
3.硅灰石在陶瓷中的應用，在陶瓷原料中加入適量的硅灰石粉，可以大幅度降低燒成溫度，縮短燒成時間，實現低溫快速一次燒成。大量節約燃料，明顯降低產品成本；同時提高產品的機械性能、減少產品的裂縫和翹曲、增加釉面光澤、提高胚體強度,進而提高產品的合格率。
4.硅灰石代替石棉應用于建筑隔離板，硅灰石粉是一種無毒、無味、無放射性等優點逐漸取代了對人體健康有害的石棉，成為新世紀環保建材的新原料。經過特殊加工工藝后仍能保持其獨特的針狀結構,使添加了硅灰石針狀粉的硅鈣板、防火板等材料的抗沖擊性、抗彎折強度、耐磨強度均大大提高。
5.硅灰石在涂料中的應用，硅灰石具有一種良好的補強性，既可以提高涂料的韌性和耐用性，又可以保持涂料表面平整與及良好的光澤度。因為硅灰石具有較好的硬度和耐磨性，使涂料可以得到更好的機械強度、增加耐久性、增強粘附力和抗腐蝕性能，一般用于防腐涂料的底漆中。隨著硅灰石生產企業深加工技術的進步，硅灰石因為其優異耐侯性，良好的著色亮度越來越多應用于乳膠漆中。
①在外墻乳膠漆中的應用，硅灰石硬度高，莫氏硬度4.5～5，熱膨脹系數低，屬于惰性填料耐候性好，其針狀結構具有抗開裂性，白度高、著色力好調色時顏色明亮度高，作為重要填料越來越多應用外墻涂料中。
②在內墻乳膠漆中的應用，硅灰石原來因為色相偏黃，在內墻乳膠漆中應用不多，現在隨著硅灰石生產企業深加工技術的進步，白度可以達到90以上，（比如深圳錦昊輝化工的硅灰石JLH6W最高白度可以達到92）完全可以用于內墻涂料。硅灰石針狀結構可以提高高PVC內墻乳膠漆的孔隙率從而提高遮蓋力。硅灰石的針狀結構可以幫助耐擦洗性能，有資料顯示，在內墻乳膠漆中加入5-8%硅灰石可以提高耐擦洗100次。另外硅灰石的針狀結構可以降低側角光、提高抗壓光性，改善施工性能。
③在底漆中的應用，硅灰石的片狀或針狀結構，可以形成網狀結構，具有很好的滲水性。
