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绢云母常识

涂料中功能性填料--湿法绢云母粉

文字:[大][中][小] 2015-8-12    浏览次数:2381    

  一、绢云母矿物
  1、绢云母的结构、化学组成、物理性质:
绢云母是云母家族中一个种类,为白云母亚种,属于层状结构的高钾高铝硅酸盐矿物。它的化学成分与白云母几乎一致,晶体化学式为:K0.5-1(Al,Fe,Mg)2(SiAl)4O10(OH)2▪nH2O,一般化学成分:SiO2 45-52%, Al2O3 27-37%,  K2O 8-11%,H2O4-6%。绢云母的结构与白云母相同为片状结构, 片与片之间的结合力很弱,沿{001}面呈现极完全解理,晶片具有高弹性、抗拉、抗压、抗剪、耐热、绝缘、难溶于酸碱溶液。自然界中绢云母呈微细鳞片状产出,而白云母呈叠层大片状产出,这种差异给高径厚比微细绢云母粉的加工带来好处, 易劈成极薄的片状,片厚可达1u以下(理论上可削成0.001u)。绢云母外观呈灰白色、微黄色、淡绿色、白色等,丝绢光泽强。
  2、绢云母在自然界分布特征
  自然界天然产出的绢云母,纯度很高的矿石很稀少,基本上与其它矿物和杂质混合在一起共同产出, 因此值得开发利用的矿石较少。根据绢云母的矿床成因,一般将绢云母矿床分为变质片岩型绢云母矿床(安徽滁州绢云母矿)、斑岩蚀变型绢云母矿床(江西景德镇柳家湾瓷石矿)、火山岩蚀变型绢云母矿床(浙南、福建南安等地石英绢云母岩)、次生石英岩型伊利石绢云母矿床(浙东火山碎屑蚀变型伊利石绢云母矿)、粘土岩型绢云母伊利石矿床(北京怀柔、川南等地伊利石粘土矿),其中以片岩型绢云母矿开发利用价值最大,因为该类绢云母矿的特征更接近白云母特征。
  二、绢云母粉加工方法及产品质量比较
  绢云母粉生产归纳起来我国有四种加工方法,其工艺流程不同,所得产品的规格、品质也各不相同,应用行业和性能也绝然不同。
  1、 机械研磨法(干磨法)
  这是最原始最简单的加工方法。这类研磨机械的研磨能力极强,可将矿石中坚硬的杂质(如石英砂、铁矿物等)磨成微米级的粉体。这种方法的生产成本很低,一吨原矿基本上能生产出一吨产品。但是,干磨加工出来的产品存在两大缺陷:
  缺陷一:产品纯度依赖原矿品位。天然矿石中绢云母含量在30 -50%,甚至约20%,而品位较高的原矿却非常罕见。这种干法产品没有富集、提纯加工,统统磨成粉就是产品,所以产品纯度很低,而且随原矿品位变化而大幅度变化。大量的石英、长石和其它矿物一起被磨成微米级的粉末,这些杂质对产品的应用性能影响很大。
  缺陷二:产品的形态学品质差。晶片在强烈研磨作用下受到损害,产生撕裂、穿孔和表面毛糙,特别是晶片的径厚比(片状微粒直径与厚度的比例)很小。原因是从绢云母晶粒上磨下来的晶片的强度相对较小(远远低于杂质如石英砂粒),特别容易折断,而且越薄就越容易折断,所以用干磨工艺根本无法形成大径厚比的晶片。干法产品径厚比通常在10倍左右,极少能接近或达到20倍,比表面积通常为2000 -4000 cm2 / ml。粒度分布也很宽。这种绢云母粉在形态学上与碳酸钙、高岭土、滑石粉等(径厚比数倍至10倍)没有本质差异,与涂料工业应用的合理要求(至少50倍,最好70倍以上)相差甚远。加之干法绢云母粉的纯度很低,其应用效果常常还不如滑石粉。
  2、气流分级提纯法(风选干法)
这是第一种加工方法的工艺延长,利用粉体中单个颗粒的重量和比重等差异,通过调节风力来富集绢云母粉。对于粒径为微米级的粉体,此法只能剔除大颗粒石英砂等杂质,根本无法分除微粉杂质,富集和分离效果很差,产品的杂质含量仍然很高,纯度一般只有40- 60%,风选次数多、设备条件和工艺技术较好时可达到50% -80%,但在我国并不多见。除了绢云母含量略有提高,这种风选干法产品的形态学问题与上述第一种产品毫无区别(晶片撕裂、穿孔、磨毛、粒度分布宽、径厚比很低),用途如同碳酸钙、滑石粉,根本无法形成特殊的功能。
  3、水力分级提纯法(淘洗干法)
  此法也是第一种加工方法的工艺延长,即,用淘洗代替风选。将第一种加工所得粉体置于水中,化成浆液进行淘洗,以求分除石英等杂质(同时也可漂白脱色),然后经压滤、干燥、制粉、包装。由于微米级粉体的分离难度很大,所以此类产品的纯度改善仍然有限,通常仅略高于风选法。特别是形态学缺陷依旧,因为干磨造成的损伤和破坏根本无法通过淘洗来消除或改变,晶片的损伤与第一种干磨产品一样严重,径厚比也仍在10倍左右。这种产品只有白度(使用漂白的话)和粒度分布可有改善,从本质上讲不能被称为湿法绢云母粉,而是湿法分级的干法绢云母粉,或干法淘洗绢云母粉,归属于干法系列绢云母粉。市场上许多所谓的“湿法绢云母粉”,实际上就是这种淘洗过的干法绢云母粉。这种方法生产出来的产品仍然存在形态学问题,在涂料中应用也无法形成特殊的功能。
  在国外,各种干法云母粉不作为功能性填料用于涂料和其它材料中,除非是用特殊设备制成的干法云母粉(我国还没有这类生产设备)。
  4、湿法(绢云母生产方法)
  由于社会上常见的绢云母粉都是用上述三种方法生产的,所以目前在涂料工业上对绢云母粉的印象普遍较差,认为用与不用差不多,没有意义。但这是一种错觉,真正的湿法绢云母粉是一种高效的功能性填料。
本公司使用湿法技术生产绢云母粉。湿法工艺比较复杂,它始于洗矿,将原矿加入水中浸泡,采用弱机械力设备(碾辊机、搅拌磨)将绢云母片和杂质分开,绢云母片溢流出来,由此洗除绝大部分非绢云母矿物,得到富集的绢云母悬浮体。然后再用高速离心法除去残存的沙粒和杂质,制得高纯度绢云母的浆液。最后经漂白脱色、分级沉降、压滤、干燥、成粉和检验包装,得到最终产品(湿法绢云母粉)。产品纯度很高(98- 99%)。与以上三种生产方法的根本区别是:绢云母晶层不是被强大的机械力研磨剥开的,而是在水和化学药品的作用下,晶层片与片之间作用力被削弱,从而自然剥下的。这样的粉体由于晶片未受任何损伤,晶片很薄(纳米级),径厚比特别大(100倍左右)。不言而喻,这种真正的湿法绢云母粉绝然不同于任何其它绢云母粉。
  5、不同加工方法生产的绢云母粉产品质量比较
  不同加工方法的产品质量相差很大,就是在同一种加工方法情况下,每个厂家技术力量和管理水平的差异,以及设备选型的不同,其产品品质也是参差不齐。
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